JP2008183350A - 可変分光素子、分光装置および内視鏡システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】間隔を空けて対向する第1および第2の光学基板4a,4bの互いに対向する対向面に設けられた光学コート層3と、第1および第2の光学基板4a,4bの間隔を変化させるアクチュエータ4cと、第1および第2の光学基板4a,4bの間隔を検出するためのものであって、第1の光学基板4aに設けられた第1のセンサ部6aと、第1および第2の光学基板4a,4bの間隔を検出するためのものであって、第2の光学基板4bに、第1のセンサ部6aに対向するように設けられた第2のセンサ部6bとを有し、第1および第2のセンサ電極6a,6bの個数が異なる可変分光素子1を提供する。
【選択図】 図1
Description
この可変分光素子は、2枚の光学基板の対向面に静電容量センサのセンサ電極を備え、静電容量センサによって光学基板間の間隔寸法を検出し、間隔を制御することができるようになっている。
本発明は、間隔を空けて対向する第1および第2の光学基板の互いに対向する対向面に設けられた光学コート層と、前記第1および第2の光学基板の間隔を変化させるアクチュエータと、前記第1および第2の光学基板の間隔を検出するためのものであって、前記第1の光学基板に設けられた第1のセンサ部と、前記第1および第2の光学基板の間隔を検出するためのものであって、前記第2の光学基板に、前記第1のセンサ部に対向するように設けられた第2のセンサ部とを有し、前記第1および第2のセンサ部の個数が異なる可変分光素子を提供する。
また、上記発明においては、前記第1のセンサ部の個数が、前記アクチュエータの自由度と同数であることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記第1のセンサ部の個数が3個以上であることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記第1の基板が固定され、前記第2の基板が前記アクチュエータにより変位させられることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記第2のセンサ部が1個であることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記第1および第2のセンサ部が、渦電流方式のセンサ部であることとしてもよい。
また、上記発明においては、体腔内に挿入される挿入部に前記可変分光素子を備え、前記第2のセンサ部が前記挿入部の先端側に配置されていることとしてもよい。
本実施形態に係る可変分光素子1は、図1に示されるように、例えば、撮像ユニット2に備えられる素子であって、平行間隔をあけて配置され対向面に反射膜(光学コート層)3が設けられた2枚の円板状の光学基板4a,4bと、該光学基板4a,4bの間隔を変化させるアクチュエータ4cとを備えるエタロン型の光学フィルタである。光学基板4aは、撮像ユニット2を構成する枠部材5に直接固定され、光学基板4bは、アクチュエータ4cを介して枠部材5に取り付けられている。
この可変分光素子1は、アクチュエータ4cの作動により、光学基板4a,4bの間隔寸法を変化させ、それによって、軸方向に通過する光の波長帯域を変化させることができるようになっている。
静電容量方式は、センサ電極6a,6b間の静電容量が面間隔に反比例して変化する特性を用いるものである。
センサ電極6a,6bからの信号をもとに、アクチュエータ4cへの駆動信号のフィードバック制御を実施することにより、透過率特性の制御において精度を向上させることができるようになっている。
本実施形態に係る可変分光素子1によれば、平行間隔をあけた2枚の光学基板4a,4bの光学有効径Bの領域に光を入射させることにより、光学基板4a,4bの間隔寸法に応じて定まる波長の光のみが2枚の光学基板4a,4bを透過し、残りの光は反射される。そして、アクチュエータ4cの作動により2枚の光学基板4a,4bの間隔寸法を変化させることにより、該2枚の光学基板4a,4bを透過する光の波長を変更し、これにより観察したい所望の波長帯域の光を他の波長帯域の光から分光することができる。
したがって、2枚の光学基板4a,4bの間隔寸法に一意的に対応した静電容量を示す電圧信号を検出することができ、該電圧信号に基づいて2つの光学基板4a,4b間の間隔を精度よく制御し、所望の波長帯域の光を精度よく分光することができるという利点がある。
すなわち、図3に示されるように、一方の光学基板4aに周方向に間隔をあけて設けられた2つのセンサ電極6a毎に、これら2つのセンサ電極6aのいずれにも対向する大きさの1つのセンサ電極6bを他方の光学基板4bに設けることにしてもよい。
また、図5に示されるように、一方の光学基板4aに周方向に間隔をあけて設けられた3つセンサ電極6aに対して、これら3つのセンサ電極6aのいずれにも対向する大きさの1つのセンサ電極6bを他方の光学基板4bに設けることにしてもよい。
本実施形態に係る内視鏡システム10は、図6に示されるように、生体の体腔内に挿入される挿入部11と、該挿入部11内に配置される撮像ユニット2と、複数種の光を発する光源ユニット12と、前記撮像ユニット2および光源ユニット12を制御する制御ユニット13と、撮像ユニット2により取得された画像を表示する表示ユニット14とを備えている。
前記光源ユニット12は、体腔内の観察対象Aを照明し、観察対象Aにおいて反射して戻る反射光を取得するための照明光を発する照明光用光源16と、体腔内の観察対象Aに照射され、観察対象A内に存在する蛍光物質を励起して蛍光を発生させるための励起光を発する励起光用光源17と、これらの光源16,17を制御する光源制御回路18とを備えている。
fluor700(Molecular Probes社製)等の蛍光薬剤を励起することができる。
前記光源制御回路18は、後述するタイミングチャートに従う所定のタイミングで、照明光用光源16と励起光用光源17とを交互に点灯および消灯させるようになっている。
前記撮像ユニット2は、図1に示されるように、観察対象Aから入射される光を集光するレンズ19a,19bを含む撮像光学系19と、観察対象Aから入射されてくる励起光を遮断する励起光カットフィルタ20と、制御ユニット13の作動により分光特性を変化させられる上記可変分光素子1と、撮像光学系19により集光された光を撮影して電気信号に変換する撮像素子21と、これらを支持する枠部材5とを備えている。
撮像素子駆動回路22および可変分光素子制御回路23は、前記光源制御回路18に接続され、光源制御回路18による照明光用光源16および励起光用光源17の切り替えに同期して可変分光素子1および撮像素子21を駆動制御するようになっている。
本実施形態に係る内視鏡システム10を用いて、生体の体腔内の撮影対象Aを撮像するには、蛍光薬剤を体内に注入するとともに、挿入部11を体腔内に挿入し、その先端11aを体腔内の撮影対象Aに対向させる。この状態で、光源ユニット12および制御ユニット13を作動させ、光源制御回路18の作動により、照明光用光源16および励起光用光源17を交互に作動させて照明光および励起光をそれぞれ発生させる。
励起光が撮影対象Aに照射された場合には、撮影対象Aに浸透している蛍光薬剤が励起されて蛍光が発せられる。撮影対象Aから発せられた蛍光は、撮像ユニット2の撮像光学系19により集光され、励起光カットフィルタ20を透過し、可変分光素子1に入射される。
このように、本実施形態に係る内視鏡システム10によれば、蛍光画像と反射光画像を使用者に提供することができる。
また、電気回路7として静電容量を電圧信号として検出して増幅する回路を用いたが、これに限定されるものではなく、増幅機能を有しないバッファ回路を採用してもよい。バッファ回路としては、例えば、ボルテージフォロワ回路が挙げられる。バッファ回路によってもセンサ出力の出力インピーダンスを低下させることができ、耐ノイズ性を向上させることができる。
また、センサ6用の電気回路7として、静電容量値を電圧値に変換する回路を用いたが、電流値に変換する回路を用いてもよい。
光源ユニット34は、図11に示されるように、挿入部11の先端部に配置された先端光源部30と、体外に配置され該先端光源部30を制御する光源制御部35とを備えている。
また、多波長励起の半導体レーザやスーパールミネッセントダイオードなどを用いることもできる。
3 反射膜(光学コート層)
4a,4b 光学基板
4c アクチュエータ
6 センサ
6a センサ電極(第1のセンサ部)
6b センサ電極(第2のセンサ部)
10 内視鏡システム(分光装置)
21 撮像素子
Claims (13)
- 間隔を空けて対向する第1および第2の光学基板の互いに対向する対向面に設けられた光学コート層と、
前記第1および第2の光学基板の間隔を変化させるアクチュエータと、
前記第1および第2の光学基板の間隔を検出するためのものであって、前記第1の光学基板に設けられた第1のセンサと、
前記第1および第2の光学基板の間隔を検出するためのものであって、前記第2の光学基板に、前記第1のセンサ部に対向するように設けられた第2のセンサ部とを有し、
前記第1および第2のセンサ部の個数が異なる可変分光素子。 - 前記第1のセンサ部の個数が、前記アクチュエータの自由度と同数以上であり、第2のセンサ部の個数が第1のセンサ部の個数より少ない請求項1に記載の可変分光素子。
- 前記第1のセンサ部の個数が、前記アクチュエータの自由度と同数である請求項2に記載の可変分光素子。
- 前記第2のセンサ部が1個である請求項2に記載の可変分光素子。
- 前記第1のセンサ部の個数が3個以上である請求項1に記載の可変分光素子。
- 前記第2のセンサ部が1個である請求項5に記載の可変分光素子。
- 前記第1の基板が固定され、前記第2の基板が前記アクチュエータにより変位させられる請求項2に記載の可変分光素子。
- 前記第2のセンサ部が1個である請求項7に記載の可変分光素子。
- 前記第1および第2のセンサ部が、静電容量方式のセンサ部である請求項1に記載の可変分光素子。
- 前記第1および第2のセンサ部が、渦電流方式のセンサ部である請求項1に記載の可変分光素子。
- 請求項1から請求項10のいずれかに記載の可変分光素子と、
該可変分光素子により分光された光を撮影する撮像素子とを備える分光装置。 - 請求項11に記載の分光装置を備える内視鏡システム。
- 体腔内に挿入される挿入部に、前記可変分光素子が備えられ、前記第2の基板が前記第1の基板よりも前記挿入部の先端側に配置されている請求項12に記載の内視鏡システム。
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