JP2011097986A - 光スペクトル検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分光情報の劣化を抑えて信号強度を増幅する光スペクトル検出方法を提供する。
【解決手段】被検体に照射する光、もしくは被検体の内部または表面から放射される自発的な光、もしくは光を被検体に照射して生じる被検体の内部または表面からの散乱光、透過光、反射光、屈折光の、光スペクトル帯域よりも狭い帯域で光増幅し、光スペクトルを分解する、光スペクトル検出方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検体からの分光情報を計測して、計測された情報から被検体の表面または内部の形態または機能を表示または解析する方法に関する。

例えば、特開平１０―３０９２８２号公報に示されているように、組織の自家蛍光の強度を利用して、正確な組織性状の診断を行う蛍光観察装置が開示されている。この蛍光観察装置では、生体からの蛍光を分光するバンドパスフィルタと、蛍光像を増幅するイメージインテンシファイアを用いて、特定波長帯域の抜き出しにより暗くなった画像を明るくし表示していた。

特開平１０―３０９２８２

自家蛍光観察などのように生体での分光計測においては、特定波長帯域の抜き出しにより検出信号の強度が極めて小さくなるという問題がある。このため、画像のコントラストや蛍光物質の選択性を向上するために、抜き出す波長帯域を狭めることは困難である。ところで上記検出信号は光増幅することによりＳ／Ｎを改善し上記問題を解決することができる。しかしながら、前記特開平１０―３０９２８２号公報に開示されている蛍光観察装置では、イメージインテンシファイアにおいて電子増倍過程による蛍光像の増幅を行っているため、雑音付加量が多くＳ／Ｎの良い画像が得られない。さらに、バンドパスフィルタのみにより波長の抜き出しを行っているため、高い消光のフィルタを用いなければＳ／Ｎの良い画像が得られない。

本発明はこの点に着目し、分光情報の劣化を抑えて信号強度を増幅する方法を提供するものである。

前記目的を達成するための請求項１に記載の光スペクトル検出方法は、被検体に照射する光、もしくは被検体の内部または表面から放射される自発的な光、もしくは光を被検体に照射して生じる被検体の内部または表面からの散乱光、透過光、反射光、屈折光の、光スペクトル帯域よりも狭い帯域で光増幅し、光スペクトルを分解する、ことを特徴とする。

請求項２に記載の光スペクトル検出方法は、光源の光スペクトル帯域よりも狭い帯域で光増幅した光を被検体に照射し、照射により生じる被検体の内部または表面からの散乱光、透過光、反射光、屈折光の、光スペクトル帯域よりも狭い帯域で光増幅し、光スペクトルを分解する、ことを特徴とする。

請求項３に記載の光スペクトル検出方法は、光を被検体に照射して生じる被検体の内部または表面からの散乱光、透過光、反射光、屈折光の、光スペクトル帯域よりも狭い帯域で光増幅し、光スペクトルを分解し光電変換器で検出する、ことを特徴とする。

請求項４に記載の光スペクトル検出方法は、被検体の内部または表面から放射される自発的な光の光スペクトル帯域よりも狭い帯域で光増幅し、光スペクトルを分解し光電変換器で検出する、ことを特徴とする。

請求項５に記載の光スペクトル検出方法は、光源の光スペクトル帯域よりも狭い帯域で光増幅した光を被検体に照射し、照射により生じる被検体の内部または表面からの散乱光、透過光、反射光、屈折光の、光スペクトル帯域よりも狭い帯域で光増幅し、光スペクトルを分解し光電変換器で検出する、ことを特徴とする。

請求項６に記載の光スペクトル検出方法は、光源の光スペクトル帯域よりも狭い帯域で光増幅した光を被検体に照射し、照射により生じる被検体の内部または表面からの散乱光、透過光、反射光、屈折光の、光スペクトル帯域よりも狭い帯域で光増幅し、光スペクトルを分解する、光スペクトル検出方法において、被検体への光照射により生じる被検体の内部または表面からの散乱光、透過光、反射光、屈折光をフィルタにより波長抜き出しし、光スペクトルを分解し光電変換器で検出する、ことを特徴とする。

請求項７に記載の光スペクトル検出方法は、請求項２ないし請求項５記載の光スペクトル検出方法において、光源からの光をフィルタにより波長抜き出しした光を被検体に照射する、ことを特徴とする。

請求項８に記載の光スペクトル検出方法は、請求項１記載の光スペクトル検出方法において、光増幅した光をフィルタにより波長抜き出し、被検体へ光照射または、光電変換器で光検出する、ことを特徴とする。

請求項９に記載の光スペクトル検出方法は、請求項１記載の光スペクトル検出方法において、被検体に照射する光、もしくは被検体の内部または表面から放射される自発的な光、もしくは光を被検体に照射して生じる被検体の内部または表面からの散乱光、透過光、反射光、屈折光を、モード調整した後に光増幅する、ことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、被検体に照射する光、もしくは被検体の内部または表面から放射される自発的な光、もしくは光を被検体に照射して生じる被検体の内部または表面からの散乱光、透過光、反射光、屈折光の、光スペクトル帯域よりも狭い帯域で光増幅し、光スペクトルを分解する、光スペクトル検出方法であるので、狭帯域化により強度が微弱となった光であっても増幅することができ、高速かつ低雑音で光検出が可能になる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、光源の光スペクトル帯域よりも狭い帯域で光増幅した光を被検体に照射する、光スペクトル検出方法であるので、狭帯域化により強度が微弱となった照明光であっても増幅することができ、光強度の十分な狭帯域光源を実現することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、被検出光の光スペクトル帯域よりも狭い帯域で光増幅した光を光電変換により検出する、光スペクトル検出方法であるので、狭帯域化により強度が微弱となった光であっても増幅することができ、光電変換器のみを用いた場合に比して高速かつ低雑音で光検出が可能になる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、被検体内部または表面からの自発的な発光の、光スペクトル帯域よりも狭い帯域で光増幅し、光スペクトルを分解する、光スペクトル検出方法であるので、狭帯域化により強度が微弱となった光であっても増幅することができ、高速かつ低雑音に生体などの発光検出が可能になる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、照射光及び検出光ともに光スペクトル帯域よりも狭い帯域で光増幅し、光スペクトルを分解する、光スペクトル検出方法であるので、狭帯域化により強度が微弱となった光の増幅効果をさらに高めることができ、被検出光の光強度の減衰をより減少させることが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加えて、被検出光の光スペクトル帯域よりも狭い帯域の分光特性を有するフィルタを挿入し、光スペクトルを分解する、光スペクトル検出方法であるので、高い波長分解能で光スペクトルを検出することができる。

請求項７に記載の発明によれば、請求項２ないし請求項５に記載の発明の効果に加えて、照射光の光スペクトル帯域よりも狭い帯域の分光特性を有するフィルタを挿入し、光スペクトルを分解する、光スペクトル検出方法であるので、被検出光の波長帯域以外のスペクトルを有する光の検出を行わないことで、低雑音で光検出が可能となる。
請求項８に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、光増幅した光をフィルタにより波長抜き出しし光照射する、または、光電変換器で光検出し、光スペクトルを分解する、光スペクトル検出方法であるので、光増幅にて生じるＡＳＥなどの雑音光を遮ることができ、低雑音で光検出が可能となる。
請求項９に記載の発明によれば、請求項目１に記載の発明の効果に加えて、被検出光をモード調整した後に光増幅し、光スペクトルを分解する、光スペクトル検出方法であるので、被検出光が散乱された光や波面の乱れた光であっても高効率で集めることができ、高速かつ高感度な光検出が可能になる。

本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡装置が有する、面順次フィルタの構成の一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡装置が有する、光増幅部の構成の一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡装置が有する、光増幅器の構成の一例を示す上面及び側面の図である。 本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡装置が有する、光増幅器の分光特性を説明する図である。 本発明の第２の実施の形態に係る内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係る内視鏡装置が有する、光増幅部の構成の一例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る内視鏡装置が有する、光増幅器の分光特性を説明する図である。 本発明の第３の実施の形態に係る内視鏡装置が有する、光増幅部の構成の一例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る内視鏡装置が有する、光増幅部の構成の一例を示す上面及び側面の図である。 本発明の第３の実施の形態に係る内視鏡装置が有する、光増幅部の分光特性を説明する図である。 本発明の第４の実施の形態に係る走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施の形態に係る走査型内視鏡装置が有する、光増幅部の構成の一例を示す上面及び側面の図である。 本発明の第５の実施の形態に係る走査型蛍光顕微鏡装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施の形態に係る走査型蛍光顕微鏡装置が有する、光増幅部の構成の一例を示す上面及び側面の図である。 本発明の第５の実施の形態に係る走査型蛍光顕微鏡装置が有する、光増幅部の分光特性を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図４を参照して、光スペクトル検出方法の第１の実施の形態について説明する。なお、光スペクトル検出方法は、内視鏡装置に設けられている。しかし、本発明はこれに限定されることなく適用可能である。図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は内視鏡装置の概略構成を示すブロック図、図２は面順次フィルタの構成を示す平面図、図３Ａは光増幅器の構成を示す上面図、図３Ｂは光増幅器の構成を示す側面図、図４は蛍光観察における光源装置及び光増幅部の分光特性を示すグラフである。

（構成）
図１に示すように、第１の実施の形態の内視鏡装置１は、光源装置２と、挿入部３と、光検出装置４と、画像生成部５と、画像表示部６と、制御部７とを備えて主要部が構成されている。

光源装置２は、励起用光源１１及び面順次フィルタ１３を内蔵している。励起用光源１２は、光源駆動部１１に接続され、この光源駆動部１１で発生した電流により駆動している。挿入部３は、ライトガイド１６、照明レンズ１７、対物レンズ１８及び、イメージガイド１９を内蔵している。また、挿入部３は、光源装置２及び光検出装置４と脱着自在に接続している。光検出装置４は、光増幅部２１及び光電変換器２３を内蔵している。面順次フィルタ１３は、フィルタ駆動部１４に固定され、このフィルタ駆動部１４の動作にあわせて回転する。光増幅部２１は、光増幅部駆動部２２に固定され、この光増幅部駆動部２２の動作にあわせて回転する。

光電変換器２３は、光電変換器駆動部２４に接続され、この光電変換器駆動部２４で発生した電流により駆動している。画像生成部５は、光電変換器２３に接続され、この光電変換器２３で発生した電気信号を画像処理により映像信号に変換する。また、画像生成部５は、取得した一連の映像信号を記憶する図示しない画像記憶部を内蔵する。画像表示部６は、画像生成部５に接続され、この画像生成部５で生成された映像信号を表示する。

画像生成部５、画像表示部６、光源駆動部１１、フィルタ駆動部１４、光増幅部駆動部２２及び、光電変換器駆動部２４は、制御部７に接続され、この制御部７で発生した電気信号により動作を制御されている。
次に、光源装置２について詳細に説明する。
光源装置２は、励起用光源１２と、面順次フィルタ１３と、面順次フィルタ駆動部１４と、集光レンズ１５とを備えて構成されている。

励起用光源１２は、キセノンランプ、ハロゲンランプ、ＬＥＤ、ＬＤ（半導体レーザ）等からなる励起光を発生する。また、励起用光源１２は、制御部７に接続された光源駆動部１１に接続されており、制御部７で生成された駆動信号により電流量調節制御、温度調節制御、出力光強度調節制御、点灯時間調節制御等を行う。面順次フィルタ１３は、励起用光源１２と集光レンズ１５との間に挿入され、面順次フィルタ駆動部１４の回転軸に回転可能に固定されており、制御部７により所定の速度で回転制御される。集光レンズ１５は、励起用光源１２からの励起光を挿入部３のライトガイド１６の後端面に結像する。

面順次フィルタ１３は、図２に示すように内周部分に３組、外周部分に３組のフィルタセット３０、３１を有する２重構造となっている。なお、面順次フィルタ１３は、図示しない面順次フィルタ切替機構により励起用光源１２とライトガイド１６の後端面とを結ぶ照明光の光軸上に図２に示す面順次フィルタ１３の内周側の第１フィルタセット３０と外周側の第２フィルタセット３１とのいずれかを選択的に移動させるため、全体を移動して照明光路上に配置される。面順次フィルタ１３は、通常光観察モード時には励起用光源１２からの照明光路上に内周側のフィルタセット３０に配置され、蛍光観察モード時には同光路上に外周側のフィルタセット３１に配置される。

図２に示すように、面順次フィルタ１１の内周部分の第１フィルタセット３０は、通常光観察モード用のＲ、Ｇ、Ｂの３枚のフィルタであり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の波長帯域を透過する分光特性を有するフィルタ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂを有する。外周部分の第２のフィルタセット３１には蛍光観察モード用の分光特性を有するＥＸ１、ＥＸ２、ＥＸ３の３枚のフィルタ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃが設けられている。フィルタ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ及び、フィルタ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃは光電変換器２１の露光期間に対応し、各フィルタの間に設けられる遮光部は、光電変換器２１の遮光期間（読み出し期間）に対応する。なお、図２ではフィルタ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂを内側に、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを外側に設けたが、逆の配置でも良い。また、図２では外周部分の第２のフィルタセット３１には蛍光観察モード用の分光特性を有するＥＸ１、ＥＸ２、ＥＸ３の３枚のフィルタ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを設けたが、３枚未満もしくは３枚を超えても良い。

次に、挿入部３について詳細に説明する。

挿入部３は、患者体腔内に挿入される細長の形状を有している。挿入部３は、ライトガイド１６と、照明レンズ１７と、対物レンズ１８と、イメージガイド１９とを備えて構成されている。ここで挿入部３は、消化管用、気管支用、頭頚部用（咽頭部用）や膀胱用の場合には軟性部により構成され、腹腔、胸腔や子宮用の場合には硬性部により構成される。

ライトガイド１６は、光源装置２からの励起光を挿入部３の先端部まで導く。照明レンズ１７は、挿入部３の先端部に搭載され、ライトガイド１６の先端面側に配設されている。ライトガイド１６により光源装置２から導かれてきた励起光は、照明レンズ１５を介して被検体に照射される。対物レンズ１８は、挿入部３の先端部に搭載され、イメージガイド１９の先端面側に配設されている。対物レンズ１８は、被検体からの光をイメージガイド１９の先端に結像する。イメージガイド１９は、対物レンズ１８により結像された被検体からの光を光検出装置４まで導く。

次に、光検出装置４について詳細に説明する。

光検出装置４は、集光レンズ２０と、光増幅部２１と、光増幅部駆動部２２と、光電変換器２３とを備えて構成される。

集光レンズ２０は、挿入部３を通過した被検体からの光を光電変換器へ結像する。光増幅部２１は、集光レンズ２０と光電変換器２３との間に挿入され、光増幅部駆動部２２の回転軸に回転可能に固定されており、制御部７により所定の速度で回転制御される。光電変換器２３は、集光レンズ２０の結像位置に配設された、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、ＰＤ、ＡＰＤ、ＰＭＴ等の光強度を電気信号に変換する素子である。図１では直視状に配設しているが、斜視や側視状に配設も可能である。また、光電変換器２３は、光電変換器駆動部２４に接続されており、光電変換器駆動部２４で生成された駆動信号により電子シャッタ制御、信号電荷の蓄積、感度制御等を行う。さらに、光電変換器２３は、画像生成部５に接続されており、読み出しを行う。

光増幅部２１は、図３に示すように内周部分に３組の開口セット３２、外周部分に３組の光増幅器セット３３を有する２重構造となっている。開口セット３２は、開口３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂとを備えて構成されている。光増幅器セット３３は、光増幅器３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃとを備えて構成されている。なお、光増幅部２１は、図示しない光増幅部切替機構によりイメージガイド１９の後端面と光電変換器とを結ぶ被検体からの検出光の光軸上に図３に示す光増幅部２１の内周側の開口セット３２と外周側の光増幅器セット３３とのいずれかを選択的に移動させるため、全体を移動して検出光路上に配置される。光増幅部１９は、通常光観察モード時にはイメージガイドの後端面からの検出光路上に内周側の開口セット３２に配置され、蛍光観察モード時には同光路上に外周側の光増幅器セット３３に配置される。

図３に示すように、光増幅部２１の内周部分の開口セット３２は、通常光観察モード用であり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の波長帯域を有する被検体からの検出光が通過する開口を有する。開口３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｇは光電変換器２３の露光期間に対応し、各開口の間に設けられる遮光部は、光電変換器２３の遮光期間（読み出し期間）に対応する。すなわち、開口３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｇは、図２に示した面順次フィルタ１３の外周部分の第１のフィルタセット３０には通常光観察モード用のフィルタ３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂに対応し、制御部７により回転速度及び、同期が制御されている。光増幅部２１の外周部分の光増幅器セット３３は、蛍光観察モード用の分光特性を有するＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３の３枚の光増幅器３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃが設けられている。光増幅器３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃは光電変換器２３の露光期間に対応し、各光増幅器の間に設けられる遮光部は、光電変換器２３の遮光期間（読み出し期間）に対応する。すなわち、光増幅器３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃは、面順次フィルタ外周部分の第２のフィルタセット３１には蛍光観察モード用のフィルタ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃに対応し、制御部７により回転速度及び、同期が制御されている。なお、図３で開口３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂを内側に、光増幅器３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃを外側に設けたが、面順次フィルタ１１と同様にして逆の配置でも良い。また、光増幅部２１は、光増幅部２１へ入射する被検体からの蛍光ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３それぞれのモード状態を調整する図示しないモード調整器を光増幅器３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃの前段に配設してもよい。

図４Ａと図４Ｂに示すように、光増幅器３３Ａは、光増幅器励起用光源４０Ａ、４０Ｂと、ダイクロイックミラー４１、バンドパスフィルタ４２と、光増幅媒体４３とを備えて構成されている。光増幅器励起用光源４０Ａ、４０Ｂは、光増幅媒体４３の表面上及び、光増幅器３３Ａの周辺部に配置され、ＬＥＤ、ＬＤ等からなる光増幅器励起光を発生する。また、光増幅器励起用光源４０Ａ、４０Ｂは、図示しない制御部と接続した光増幅器励起用光源駆動部と接続され電流供給を受け点灯している。ダイクロイックミラー４１は、被検体からの光が入射する側の光増幅媒体４３の表面上で、光増幅媒体４３を隔ててバンドパスフィルタ４２と略平行となるように配置されている。図５に示すように、ダイクロイックミラー４１は、光増幅器励起光ＥＸＡの波長帯域の光を反射し被検体からの蛍光（入射蛍光）ＦＬ１より長波長の光の波長帯域を透過する分光特性を有する。バンドパスフィルタ４２は、被検体からの蛍光ＦＬ１が増幅された光ＦＬＡが射出する側の光増幅媒体４３の表面上で、光増幅媒体４３を隔ててダイクロイックミラー４１と略平行となるように配置されている。図５に示すように、バンドパスフィルタ４２は、光増幅器励起光ＥＸＡの波長帯域の光を反射し入射蛍光ＦＬ１の波長帯域より狭い光ＦＬＡの波長帯域の光を抜き出し透過する分光特性を有する。
図４Ｂに示すように、光増幅器励起用光源４０Ａ、４０Ｂより発せられた光増幅器励起光ＥＸＡは、ダイクロイックミラー４１とバンドパスフィルタ４２の間で反射を繰り返し光増幅媒体４３を励起する。光増幅媒体４３は、ガラス、半導体、有機化合物等の材料からなる。また、光増幅媒体４３は、光増幅器励起用光源４０Ａ、４０Ｂより発せられた励起光ＥＸＡにより光増幅媒体４３を構成する一部電子が光吸収により励起され、この電子のエネルギー緩和過程と光増幅媒体４３に入射する被検体からの蛍光ＦＬ１とが結合することで、被検体からの蛍光を増幅する特性を有する。バンドパスフィルタ４２は、光増幅媒体４３により増幅された被検体からの蛍光ＦＬＡ以外の波長帯域を有する雑音光を反射する特性を有する。なお、光増幅器励起用光源４０Ａ、４０Ｂは、図４Ａにおいて各１を配設しているが、数はこの限りではない。また、光増幅器励起用光源４０Ａ、４０Ｂは、図４Ｂにおいて光増幅媒体４３に接して配設しているが、光増幅媒体４３と非接触に配設し光増幅器励起光ＥＸＡを光増幅媒体４３に対し照射してもよい。

（作用）
このような第１の実施の形態の内視鏡装置１の使用方法について以下に説明する。

内視鏡検査を開始するに当たり、術者は複数種類の内視鏡の中から観察部位に応じた種類の挿入部３を光源装置２と光検出装置４に接続する。これにより、制御部７は画像生成部６に格納されている挿入部３に関する各種データの読み出しを行う。そして、各種データの一つである挿入部の種類に応じた通常光モードと特殊光モード（蛍光観察）のそれぞれの波長の面順次フィルタ１３、光増幅部２１の使用を決定し、光電変換器２３の受光、変換及び、読み出しの補正設定を行う。

次に、通常光モード及び特殊光モード（蛍光観察）の作用を説明する。

術者は、挿入部３を患者体腔内（気管支、食道、胃、大腸、腹腔、膀胱、子宮等）に挿入し、観察を行う。

通常光観察（通常光モード）を行う場合には、面順次フィルタ１３は第１フィルタセット３０が照明光路上に配置される。励起用光源１２から照射される励起光は、第１フィルタセット３０を透過することにより、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の面順次照明光が被検体である生体組織に挿入部３のライトガイド１６を介して照明レンズ１７から時系列的に照射される。また、通常光観察を行う場合には、光増幅部２１は開口セット３２が被検体からの光の光路上に配置される。被検体へは面順次照明光が時系列的に照射されているので、被検体からの光が光増幅部２１の開口セット３２を通過することにより、被検体からの光は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）と時系列的に光電変換器に入射する。光電変換器駆動部２４は、制御部７から入力される通常光モード時のＲ、Ｇ、Ｂの同期信号に基づき、光電変換器２３にＲ、Ｇ、Ｂの反射光の各露光時間及び電荷蓄積時間の制御を行う。

蛍光観察（特殊光モード）を行う場合には、術者は観察モード切替手段で通常光モードから特殊光モード（蛍光観察）を選択する。この選択指示に伴い、面順次フィルタ切替手段は面順次フィルタ１３の第２フィルタセット３１を照明光路上に配置する。また、この選択指示に伴い、光増幅部切替手段は光増幅部２１の光増幅器セット３３を被検体からの光の光路上に配置される。励起用光源１２から照射される励起光は、第２フィルタセット３１を透過することにより、ＥＸ１、ＥＸ２、ＥＸ３の面順次照明光が生体組織に挿入部３のライトガイド１６を介して照明レンズ１７から時系列的に照射される。蛍光観察を行う場合には、被検体へは面順次照明光がＥＸ１、ＥＸ２、ＥＸ３と時系列的に照射されているので、これに対応して被検体からはＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３の分光特性を有する蛍光が発生する。また、蛍光観察を行う場合には、光増幅部２１は光増幅器セット３３が被検体からの光の光路上に配置される。被検体からの蛍光ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３が光増幅部２１の光増幅器セット３３に入射し、それぞれが光増幅器３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃを透過することにより、それぞれの被検体からの蛍光は光増幅器３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃの分光特性に応じた入射蛍光ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３の波長帯域より抜き出された狭い波長帯域ＦＬＡ、ＦＬＢ、ＦＬＣで時系列的に増幅され、光電変換器２３に順次に入射する。自家蛍光強度は反射光強度に対して非常に微弱であり、また、蛍光と反射光の強度比は部位毎に異なる。また、制御部７は、画像表示部６における表示を一定にするため、部位や波長毎に異なる蛍光と反射光の強度比を励起用光源光量及び光増幅部２１の増幅率を適切な値に変更する。光増幅部２１には、被検体への励起光照射による励起光自身の反射光（例えばＥＸ１）及び励起光により被検体から発せられた自家蛍光（例えばＥｌ１）が入射されるが、ダイクロイックミラー４１により励起光自体（例えばＥＸ１）はカットされ、光電変換器２３の受光面には光増幅部２１により増幅された自家蛍光（例えばＦＬＡ）のみが入射する。なお、光増幅部２１は、光増幅部２１にモード調整器を配設することで、モード調整器の入射側において多モード蛍光の入射を許容し、射出側では後段の光増幅器３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃの増幅空間モードと略一致した整合性の高いエネルギーのモード分布となるよう調整されるため、被検体からの光が蛍光であっても高効率で集めることができる。このため、光増幅部２１は、被検体からの蛍光ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３を低損失で増幅することができる。

被検体からの蛍光、反射光は、光電変換器２３に順次入射される。光電変換器２３からの各波長に対応する光電変換器出力信号は画像生成部５に入力され、各種所定の信号処理や記憶が施され、画像表示部６やパーソナルコンピュータ等の周辺機器において蛍光画像の表示が行われる。また、画像生成部５では、蛍光、反射光の撮像時のホワイトバランス調整、観察モード設定値の変換、色変換処理などが施される。

蛍光観察は、例えば青色領域の励起光を粘膜に照射すると緑色領域にピークを有する自家蛍光が得られ、この自家蛍光の強度比は正常部位に対して病変部は小さい特性を利用したものである。また、血液の影響、すなわちヘモグロビン吸収帯を鋭敏に捉える緑反射光及び、参照光（血液の影響がない波長帯域）として赤反射光を用いることにより、観察対象部位を撮像して得られる合成画像は、炎症（血液）の影響を除外した病変の有無が鋭敏に検出可能な画像となる。例えば、蛍光観察により、炎症や過形成は正常組織と同じ色に表示され、腺腫や癌の部位は正常組織とは異なる色で表示される。これらにより、通常観察に比べて腫瘍性病変の拾い上げが容易となる。

（効果）
このような第１の実施の形態によれば、光増幅部２１により、複数の被検体からの蛍光の波長帯域の重複を避けることから、蛍光画像の異なる自家蛍光物質の違いを画像化でき、かつ波長抜き出しにより減った蛍光強度をＳ／Ｎよく光増幅することから、高感度撮影時でも適切な明るさでざらつきなどといったノイズが少なく病変の有無が鋭敏に検出可能な画像を得られるようになる。

（第２の実施の形態）
図６ないし図８は本発明の第２の実施の形態に係り、図６は内視鏡装置の概略構成を示すブロック図、図７Ａは光増幅部の構成を示す上面図、図７Ｂは光増幅部の構成を示す側面図、図８は蛍光観察における光源装置及び光増幅部の分光特性を示すグラフである。

図６ないし図８を用いた本発明の第２の実施の形態の説明において、図１ないし図５に示した第１の実施の形態と同様の構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。

（構成）
図６に示すように、第２の実施の形態の内視鏡装置１００は、図１ないし図５に示した第１の実施の形態に対し、光源装置２Ｂにおいて面順次フィルタ１３及びフィルタ駆動部１４を省き励起光フィルタ２５を新規に設け、光検出装置４Ｂにおいて光増幅部２１及び光増幅部駆動部２２を省き、バンドパスフィルタ２６Ａ、複数の異なる光増幅器３３Ｄ、３３Ｅ及び、光電変換器２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄを新規に設けたものである。

励起用光源１２は、キセノンランプ、ハロゲンランプ、ＬＥＤ、ＬＤ（半導体レーザ）等からなる白色の励起光を発生する。励起光フィルタ２５は、蛍光観察モードの分光特性ＥＸ４を有するフィルタであり、励起用光源１２と集光レンズ１５との間に配設されている。また、励起光フィルタ２５は、図示しない励起光フィルタ切替機構により励起用光源１２とライトガイド１６の後端面とを結ぶ照明光の光軸上に選択的に移動される。励起光フィルタ２５は、通常光観察モード時には励起用光源１２からの照明光路外に配置され、蛍光観察モード時には同光路上に配置される。なお、励起光フィルタ２５は、光増幅器であってもよい。

蛍光観察モード時において、イメージガイド１９より射出し光検出装置４Ｂへ入射した異なる波長帯域を有する被検体からの蛍光ＦＬ４、ＦＬ５は、光検出装置４Ｂに入射した後、光増幅器３３Ｄに入射する。光増幅器３３Ｄは、被検体からの蛍光ＦＬ４の波長帯域の光の強度を増幅し、被検体にて反射した励起光ＥＸ４及び被検体からの蛍光ＦＬ４と異なる波長帯域を持つ被検体からの蛍光ＦＬ５の波長帯域の光を反射する分光特性を有する。光検出器２３Ａは、光増幅器３３Ｄを通過した増幅された被検体からの蛍光ＦＬ４のみを検出する。バンドパスフィルタ２６Ａは、被検体からの蛍光ＦＬ５の波長帯域の光を透過する分光特性を有する。光増幅器３３Ｅは、被検体からの蛍光ＦＬ５の波長帯域の光の強度を増幅する分光特性を有する。光検出器２３Ｄは、光増幅器３３Ｅを通過した増幅された被検体からの蛍光ＦＬ５のみを検出する。

通常光観察モード時において、イメージガイド１９より射出し光検出装置４Ｂへ入射した被検体からの白色検出光は、光検出装置４Ｂに入射した後、光増幅器３３Ｄに入射する。光増幅器３３Ｄは、被検体からの検出光Ｇ（緑）の波長帯域の光を透過し、Ｒ（赤）、Ｂ（青）の波長帯域の光を反射する分光特性を有する。バンドパスフィルタ２６Ａは、光増幅器３３Ｄにて反射した被検体からの検出光Ｒ（赤）の波長帯域の光を透過し、Ｂ（青）の波長帯域の光を反射する分光特性を有する。光増幅器３３Ｅは、バンドパスフィルタ２６Ａを透過した被検体からの検出光Ｒ（赤）の波長帯域の光を反射する特性を有する。光電変換器２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃはそれぞれ、被検体からの検出光Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｒ（赤）を検出する。

なお、光電変換器２３Ａないし２３Ｄ、バンドパスフィルタ２６Ａ、光増幅器３３Ｄ、３３Ｅそれぞれについて、配置、分光特性、配置数はこの限りではない。

図７に示すように光増幅器３３Ｄは、光増幅器励起用光源４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆと、バンドパスフィルタ４２Ａ、４２Ｂと、光増幅媒体４３とを備えて構成されている。バンドパスフィルタ４２Ａは、被検体からの蛍光ＦＬ４が入射する側の光増幅媒体４３の表面上で、光増幅媒体４３を隔ててバンドパスフィルタ４２Ｂと略平行となるように配置されている。図８に示すように、バンドパスフィルタ４２Ａは、光増幅器励起光ＥＸＢの波長帯域の光、励起光ＥＸ４の波長帯域の光及び、被検体からの蛍光ＦＬ５の波長帯域の光を反射し、被検体からの蛍光ＦＬ４の波長帯域より狭い波長帯域の光を抜き出し透過する分光特性を有する。また、バンドパスフィルタ４２Ｂは、光増幅器励起光ＥＸＢの波長帯域の光を反射し、光増幅媒体４３において増幅された被検体からの蛍光ＦＬ４の波長帯域より波長帯域の光ＦＬＢを抜き出し透過する分光特性を有する。また、バンドパスフィルタ４２Ｂは、光増幅媒体４３により増幅された被検体からの蛍光ＦＬＢ以外の波長帯域を有する雑音光を反射する特性を有する。

（作用）
このような第２の実施の形態の内視鏡装置１００の使用方法について以下に説明する。

術者は、挿入部３を患者体腔内に挿入し、観察を行う。

通常光観察を行うため、励起用光源１２により白色照明光が被検体である生体組織に挿入部３のライトガイド１６を介して照明レンズ１７から照射される。被検体へは白色照明光が照射されているので、被検体からの白色検出光がそれぞれ光増幅器３３Ｄ、バンドパスフィルタ２６Ａ、光増幅器３３Ｅを通過することにより、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｒ（赤）の光がそれぞれ光電変換器に入射する。

蛍光観察を行うため、励起用フィルタ２５により励起用光源１２の白色光から励起光ＥＸ４の波長帯域を有する励起光が生体組織に挿入部３のライトガイド１６を介して照明レンズ１７から照射される。被検体へは励起光ＥＸ４が照射されているので、被検体からの蛍光ＦＬ４、ＦＬ５がそれぞれ、光増幅器３３Ｄ、３３Ｅを通過することにより蛍光ＦＬ４、ＦＬ５より狭い波長帯域ＦＬＢ、ＦＬＣで抜き出し光増幅され、増幅された被検体からの蛍光ＦＬＢ、ＦＬＣがそれぞれ光電変換器に入射する。

（効果）
このような第２の実施の形態によれば、光増幅器３３Ｄ、３３Ｅにより、複数の被検体からの蛍光の波長帯域の重複を避けることから、蛍光画像の異なる自家蛍光物質の違いを画像化でき、かつ波長抜き出しにより減った蛍光強度をＳ／Ｎよく光増幅することから、高感度撮影時でも適切な明るさでざらつきなどといったノイズが少なく病変の有無が鋭敏に検出可能な画像を第１の実施の形態に比べ高速に得られるようになる。

（第３の実施の形態）
図９ないし図１１は本発明の第３の実施の形態に関わり、図９は内視鏡装置の概略構成を示すブロック図、図１０Ａは光増幅部の構成を示す上面図、図１０Ｂは光増幅部の構成を示す側面図、図１１は蛍光観察における光源装置及び光増幅部の分光特性を示すグラフである。

図９ないし図１１を用いた本発明の第３の実施の形態の説明において、図１ないし図５に示した第１の実施の形態と、図６ないし図８に示した第２の実施の形態と同様の構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。

（構成）
図９に示すように、第３の実施の形態の内視鏡装置１１０は、図１ないし５に示した第１の実施の形態に対し、イメージガイド１９を省き、光検出装置４Ｃに光増幅部２１及び光電変換器２３を内蔵させ、この光検出装置４Ｃを挿入部３Ｃの先端部に配置させたものである。

対物レンズ１８は、挿入部３Ｃの先端部に搭載され、光検出装置４Ｃの光増幅部２１側に配設されている。対物レンズ１８は、被検体からの光を光電変換器２３へ結像する。光検出装置４Ｃは、光増幅部２１と光電変換器２３を接着し構成され、光増幅部２１の面と対物レンズ１８が向かい合うように、挿入部３Ｃの先端部に配置している。光電変換器２３は、対物レンズ１８の結像位置に配設された、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の光強度を電気信号に変換する素子である。

図１０に示すように、光増幅部２１は、光増幅器励起用光源４０Ｈ、４０Ｉ、４０Ｊ、４０Ｋと、ダイクロイックミラー４１Ａ、４１Ｂと、光増幅媒体４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ、４３Ｄとを備えて構成されている。光増幅部２１及び光電変換器２３はそれぞれ、図示しない複数の素子から構成さる。光増幅部２１は、通常光観察時の被検体からの検出光Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を選択的に透過する分光特性を有する素子により構成される。また、光増幅部２１は、蛍光観察時の被検体への励起光ＥＸ６、ＥＸ７に対応する被検体からの蛍光ＦＬ６、ＦＬ７を光増幅する分光特性を有する素子により構成される。すなわち、光増幅部２１は、図２に示す面順次フィルタ１３の内周部分の第１のフィルタセット３０には通常光観察モード用の分光特性を有する素子が対応し、面順次フィルタ１３の外周部分の第２のフィルタセット３１には蛍光観察モード用の素子が対応し、制御部７により光増幅器励起用光源４０Ｈ、４０Ｉ、４０Ｊ、４０Ｋの点灯及び同期が制御されている。図示しない光増幅部２１の素子は、被検体からの蛍光ＦＬ６の波長帯域の光より狭い波長帯域を抜き出し光増幅する、光増幅器励起用光源４０Ｈと、光増幅媒体４３Ａとを備えて構成される。図示しない光増幅部２１の素子は、被検体からの蛍光ＦＬ７の波長帯域の光より狭い波長帯域を抜き出し光増幅する、光増幅器励起用光源４０Ｉと、光増幅媒体４３Ｂとを備えて構成される。なお、光増幅器励起用光源４０Ｈ、４０Ｉ、４０Ｊ、４０Ｋは、光増幅部２１周辺部に配置されているが、多数を素子毎に配置してもよい。

図１１に示すように、ダイクロイックミラー４１Ａ、４１Ｂは、光増幅器励起光の波長帯域の光を反射し被検体からの蛍光より長波長の光の波長帯域を透過する分光特性を有する。なお、ダイクロイックミラー４１Ｂは、バンドパスフィルタを用いてもよい。また、ダイクロイックミラー４１Ａ、４１Ｂは光増幅部２１を一体として覆っているが、被検体からのそれぞれの蛍光の分光特性に合わせ素子毎に配設してもよい。

（作用）
このような第３の実施の形態の内視鏡装置１１０の使用方法について以下に説明する。

術者は、挿入部３Ｃを患者体腔内に挿入し、観察を行う。

通常光観察（通常光モード）を行う場合には、図２に示す面順次フィルタ１３は第１フィルタセット３０が照明光路上に配置される。励起用光源１２から照射される励起光は、第１フィルタセット３０を透過することにより、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の面順次照明光が被検体である生体組織に挿入部３Ｃのライトガイド１６を介して照明レンズ１７から時系列的に照射される。また、被検体へは面順次照明光が時系列的に照射されているので、被検体からの光が光増幅部２１を通過することにより、被検体からの光は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）と時系列的に光電変換器に入射する。

蛍光観察（特殊光モード）を行う場合には、術者は観察モード切替手段で通常光モードから特殊光モード（蛍光観察）を選択する。この選択指示に伴い、面順次フィルタ切替手段は面順次フィルタ１３の第２フィルタセット３１を照明光路上に配置する。励起用光源１２から照射される励起光は、第２フィルタセット３１を透過することにより、ＥＸ６、ＥＸ７の面順次照明光が生体組織に挿入部３のライトガイド１６を介して照明レンズ１７から時系列的に照射される。蛍光観察を行う場合には、被検体へは面順次照明光がＥＸ６、ＥＸ７と時系列的に照射されているので、これに対応して被検体からはＦＬ６、ＦＬ７の分光特性を有する蛍光が発生する。また、蛍光観察を行う場合には、光増幅部２１は、光増幅器励起用光源４０Ｈ、４０Ｉを順次点灯させる。被検体からの光ＦＬ６、ＦＬ７がそれぞれ光増幅部２１の各素子を透過することにより、被検体からの光は光増幅部２１の各素子の分光特性に応じた入射蛍光の波長帯域より狭い波長帯域ＦＬＣ、ＦＬＤで時系列的に抜き出して光増幅され、光電変換器２３に順次入射する。

（効果）
このような第３の実施の形態によれば、光増幅部２１により、励起光の異なる自家蛍光物質の違いを画像化でき、かつ波長抜き出しにより減った蛍光強度をＳ／Ｎ光増幅することから、高価な高感度撮像素子ではなく比較的安価な低感度撮像素子を内視鏡先端に搭載することでも、病変の有無が鋭敏に検出可能な画像を得られるようになる。

（第４の実施の形態）
図１２、図１３は本発明の第４の実施の形態に係り、図１２は走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図、図１３Ａは光増幅部の構成を示す上面図、図１３Ｂは光増幅部の構成を示す側面図である。

図１２、図１３を用いた本発明の第４の実施の形態の説明において、図１ないし図５に示した第１の実施の形態と、図６ないし図８に示した第２の実施の形態と、図９ないし図１１に示した第３の実施の形態と同様の構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。

（構成）
図１２に示すように、第４の実施の形態の走査型内視鏡装置８は、図１ないし図５に示した第１の実施の形態に対し、光源装置２Ｄ、挿入部３Ｄ及び、光検出部４Ｄの内蔵物及び配置を変えたものである。

光源装置２Ｄは、励起用光源１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃと、光ファイバ５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄと、光結合器５１Ａ、５１Ｂとを内蔵している。挿入部３Ｄは、照明レンズ１７と、光ファイバ５０Ｅと、照明走査部５２と、検出光ファイバ５３とを内蔵している。光検出装置４Ｄは、光増幅部２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃと、光電変換器２３と、検出光ファイバ５０Ｆ、５０Ｇ、５０Ｈ、５０Ｉ、５０Ｊ、５０Ｋ、５０Ｌ、５０Ｍと、光結合器５１Ｃ、５１Ｄ、波長分波器５４とを内蔵している。

次に、光源装置２Ｄについて詳細に説明する。

励起用光源１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の波長帯域のＬＥＤ、ＬＤ（半導体レーザ）等からなる励起光を発生する。励起用光源１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、光源駆動部１１に接続され電流供給を受け点灯している。また、光源駆動部１１は、制御部７に接続され、制御部７からの周期的な電気信号の入力により励起用光源１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ を順次点灯させ、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の面順次照明光が生体組織に挿入部３Ｄの光走査部５２等を介して照明レンズ１７から時系列的に照射される。光ファイバ５０Ａは励起用光源１２Ａからの励起光を光結合器５１Ｂまで、光ファイバ５０Ｂは励起用光源１２Ｂからの励起光を光結合器５１Ａまで、光ファイバ５０Ｃは励起用光源１２Ｃからの励起光を光結合器５１Ａまで、光ファイバ５０Ｄは光結合器５１Ａからの励起光を光結合器５１Ｂまで導く。光結合器５１Ａは、緑（Ｇ）及び、青（Ｂ）の励起光を光ファイバ５０Ｄへ出力する。光結合器５１Ｂは、緑（Ｇ）、青（Ｂ）及び、赤（Ｒ）の励起光を挿入部３Ｄの光ファイバ５０Ｅの後端部へ出力する。

次に、挿入部３Ｄについて詳細に説明する。

光ファイバ５０Ｅは、光源装置２Ｄからの励起光を照明走査部５２まで導く。照明走査部５２は、電気光学素子、音響光学素子等の光偏向素子、または圧電効果、電磁力等により機械的変形した光ファイバ、等からなり、光ファイバ５０Ｅから入射した励起光を偏向する。照明レンズ１７は、挿入部３Ｄの先端部に搭載され、照明走査部５２の先端面側に配設されている。光ファイバ５０Ｅにより光源装置２から導かれてきた励起光は、照明走査部５２により偏向し、照明レンズ１７を介して被検体に照射される。照明走査部５２は、図示しない照明走査部駆動部から電流供給を受け制御される。図示しない照明走査駆動部は、制御部７に接続され（図示しない）、この制御部７で発生した電気信号により動作を制御されている。このため、照明走査部５２は、制御部７からの任意波形の電気信号の入力により周期的な駆動をすることで、被検体に照射される励起光を被検体面上に走査する。検出光ファイバ５３は、複数本の光ファイバより構成され、挿入部３Ｄの外周辺に挿入部３の先端部から後端部まで配設され、光ファイバの構造と組成で決まる取込み角度内の被検体からの光を光ファイバ先端より取込み光検出装置４Ｄまで導く。

次に、光検出装置４Ｄについて詳細に説明する。

光ファイバ５０Ｆは波長分波器５４からのＲ（赤）の光を光増幅部２１Ａまで、光ファイバ５０Ｇは波長分波器５４からのＧ（緑）の光を光増幅部２１Ｂまで、光ファイバ５０Ｈは波長分波器５４からのＢ（青）の光を光増幅部２１Ｃまで、光ファイバ５０Ｉは光増幅部２１ＡからのＲ（赤）の増幅光を光結合器５１Ｃまで、光ファイバ５０Ｊは光増幅部２１ＢからのＧ（緑）の増幅光を光結合器５１Ｃまで、光ファイバ５０Ｋは光増幅部２１ＣからのＢ（青）の増幅光を光結合器５１Ｄまで、光ファイバ５０Ｌは光結合器５１ＣからのＲ（赤）及びＧ（緑）の増幅光を光結合器５１Ｄまで、光ファイバ５０Ｍは光結合器５１ＤからのＲ（赤）、Ｇ（緑）及び、Ｂ（青）の増幅光を光電変換器２３まで導く。波長分波器５４は、回折格子、光偏向素子等からなり、検出光ファイバ５３から入射する光をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の波長帯域によりそれぞれ、光ファイバ５０Ｆ、５０Ｇ、５０Ｈへ振分ける。また、波長分波器５４は、光偏向素子等の能動素子で構成される場合には、制御部７に接続され、制御部７からの周期的な電気信号の入力により、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の振分けタイミングが励起用光源１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃと同期している。光結合器５１Cは、赤（Ｒ）及び、緑（Ｇ）の被検体からの光を光ファイバ５０Ｌへ出力する。光結合器５１Ｄは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及び、Ｂ（青）の被検体からの光を光ファイバ５０Ｍへ出力する。光電変換器２３は、ＰＤ、ＡＰＤ、ＰＭＴ等の光強度を電気信号に変換する素子である。

図１３に示すように、光増幅部２１Ａは、光増幅器励起用光源４０Ｌと、バンドパスフィルタ４２Ｄと、光増幅媒体４３とを備えて構成されている。光増幅器励起用光源４０Ｌは、光増幅媒体４３の表面上及び、光増幅部２１Ａの端に配置され、ＬＥＤ、ＬＤ等からなる光増幅器励起光を発生する。バンドパスフィルタ４２Ｄは、被検体からの光が増幅された光が射出する側の光増幅媒体４３の表面上に配置されている。光増幅器励起用光源４０Ｌより発せられた光増幅器励起光は、光増幅部２１Ａの長手方向の両端面の間で反射を繰り返し光増幅媒体４３を励起する。光増幅媒体４３は、光増幅器励起用光源４０Ｌより発せられた励起光により、被検体からのＲ（赤）の光を増幅する特性を有する。光増幅部２１Ｂ、２１Ｃは、光増幅部２１Ａと同様にして、それぞれＧ（緑）、Ｂ（青）の光を増幅する特性を有する。

なお、通常観察用と同様に蛍光観察用に励起用光源、光ファイバ、光結合器、波長分波器、光増幅部、観察モード切替手段を設置すれば、通常観察との切替で蛍光観察を行うことができる。

（作用）
このような第４の実施の形態の走査型内視鏡８の使用方法について以下に説明する。

術者は、挿入部３Ｄを患者体腔内に挿入し、観察を行う。

通常観察を行うため、励起用光源１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃにより、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の面順次照明光が被検体である生体組織に挿入部３Ｄの照明走査部５２を介して照明レンズ１７から時系列的に照射される。被検体へは面順次照明光が時系列的に照射されているので、被検体からのＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光がそれぞれ、光増幅部２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを通過することにより時系列的に増幅され、増幅された光はＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）と光電変換器に順次入射する。

（効果）
このような第４の実施の形態によれば、光増幅部２１により、高速な照明走査と狭い検出光ファイバの取込み角度により減った励起光の反射光強度をＳ／Ｎよく光増幅することから、適切な明るさでざらつきなどといったノイズが少ない画像を得られるようになる。

（第５の実施の形態）
図１４ないし図１６は本発明の第５の実施の形態に係り、図１４は走査型顕微鏡装置の概略構成を示すブロック図、図１５Ａは光増幅部の構成を示す上面図、図１５Ｂは光増幅部の構成を示す側面図、図１６は蛍光観察における光源装置及び光増幅部の分光特性を示すグラフである。

図１４ないし図１６を用いた本発明の第５の実施の形態の説明において、図１ないし図５に示した第１の実施の形態と、図６ないし図８に示した第２の実施の形態と、図９ないし図１１に示した第３の実施の形態と、図１２ないし図１３に示した第４の実施の形態と同様の構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。

（構成）
図１４に示すように、第５の実施の形態の走査型顕微鏡装置９は、光源装置２Ｅと、光検出装置４Ｅと、画像生成部５と、画像表示部６と、制御部７と、ダイクロイックミラー６２Ｂと、照明走査部６３と、瞳投影レンズ６４、結像レンズ６５、対物レンズ６６を備えて主要部が構成されている。

光源装置２Ｅは、励起用光源１２Ｄ、１２Ｅと、コリメータレンズ６０Ａ、６０Ｂと、ミラー６１と、ダイクロイックミラー６２Ａとを備えて構成されている。コリメータレンズ６０Ａ、６０Ｂはそれぞれ、励起用光源１２Ｄ、１２Ｅから広がる励起光を略平行光線とする。ミラー６１は、コリメータレンズ６０Ａとダイクロイックミラー６２Ａとの間に配設されている。ダイクロイックミラー６２Ａは、コリメータレンズ６０Ｂの後段に配設され、励起用光源１２Ｄからの励起光及び、励起用光源１２Ｅからの励起光が同軸となるような角度に配設されている。また、ダイクロイックミラー６２Ａは、励起用光源１２Ｄからの励起光の帯域の光を透過し、励起用光源１２Ｅからの励起光の帯域の光を反射する分光特性を有する。ダイクロイックミラー６２Ａを透過した励起光及び、ダイクロイックミラー６２Ａを反射した励起光は、光源装置２Ｅより射出され、ダイクロイックミラー６２Ｂに入射する。

励起用光源１２Ｄ、１２Ｅからの略平行な励起光は、光源装置２Ｅを射出した後、ダイクロイックミラー６２Ｂで反射した後、照明走査部６３を通過した後、瞳投影レンズ６４を透過し集束した後、結像レンズ６５を透過し略平行光となった後、対物レンズ６６透過し被検体表面に照射される。照明走査部６３は、電気光学素子、音響光学素子等の光偏向素子、または圧電効果、電磁力等により機械的振動した鏡、等からなり、ダイクロイックミラー６２より入射した励起光を偏向する。照明走査部６３は、図示しない照明走査部駆動部から電流供給を受け制御される。図示しない照明走査駆動部は、制御部７に接続され、この制御部７で発生した電気信号により動作を制御されている。このため、照明走査部６３は、制御部７からの任意波形の電気信号の入力により周期的な駆動をすることで、被検体に照射される励起光を被検体面上に走査する。対物レンズ６６は、走査顕微鏡装置９の先端部に配設されている。光源装置２から導かれてきた励起光は、照明走査部６３により偏向し、対物レンズ６６を介して被検体に照射される。

被検体において、励起用光源１２Ｄから発生した励起光ＥＸ８は被検体中の蛍光物質を励起し蛍光ＦＬ８、ＦＬ９が発する。

被検体からの蛍光ＦＬ８、ＦＬ９は、対物レンズ６６により集められ略平行光として射出した後、結像レンズ６５を透過し集束した後、瞳投影レンズ６４を透過し略平行となった後、ダイクロイックミラー６２Ｂを透過した後、光検出装置４Ｅへ入射する。

光検出装置４Ｅは、光電変換器２３Ｅ、２３Ｆ、２３Ｇと、光増幅器３３Ｆ、３３Ｇ、集光レンズ６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃと、共焦点ピンホール６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃとを備えて構成されている。ダイクロイックミラー６２Ｂを透過した略平行な被検体からの蛍光ＦＬ８、ＦＬ９は、光検出装置４Ｅに入射した後、光増幅器３３Ｆに入射する。光増幅器３３Ｆは、被検体からの蛍光ＦＬ６の波長帯域より抜き出された狭い波長帯域ＦＬＥの光の強度を増幅し、励起光ＥＸ８及び蛍光ＦＬ９の波長帯域の光を反射する分光特性を有する。共焦点ピンホール６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃは、図示しない複数の径の開口部をそれぞれ有する。また、共焦点ピンホール６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃは、図示しない共焦点ピンホール駆動部を有し、共焦点ピンホール駆動部は制御部７と接続され（図示しない）、制御部７からの制御信号により共焦点ピンホールの開口部径を選択し配置する。集光レンズ６７Ａは、光増幅器３３Ｆを通過した略平行な被検体からの増幅された蛍光ＦＬＥを共焦点ピンホール６８Ａの開口部分に結像する。共焦点ピンホール６８Ａは、対物レンズ６６の集光点と共役の位置に配設され、共焦点ピンホールの開口部の径に応じ対物レンズ６６の集光点周辺から発生した散乱光及び蛍光を遮る。光電変換器２３Ｅは、共焦点ピンホール６８Ａの開口部を通過した増幅された被検体からの蛍光ＦＬＥのみを検出する。

図１５に示すように光増幅器３３Ｆは、光増幅器励起用光源４０Ｍ、４０Ｎ、４０Ｏ、４０Ｐと、バンドパスフィルタ４２Ｅ、４２Ｆと、光増幅媒体４３とを備えて構成されている。バンドパスフィルタ４２Ｅは、被検体からの蛍光ＦＬ８が入射する側の光増幅媒体４３の表面上で、光増幅媒体４３を隔ててバンドパスフィルタ４２Ｆと略平行となるように配置されている。図１６に示すように、バンドパスフィルタ４２Ｅ、４２Ｆは、光増幅器励起光ＥＸＥの波長帯域の光を反射し入射蛍光ＦＬ８の波長帯域より狭い波長帯域の光ＦＬＥを抜き出し透過する分光特性を有する。また、バンドパスフィルタ４２Ｅは、被検体への励起光ＥＸ８及び被検体からの蛍光ＦＬ９の波長帯域の光を反射し、被検体からの蛍光ＦＬ８の波長帯域の光を透過する分光特性を有する。バンドパスフィルタ４２Ｆは、光増幅媒体４３により増幅された被検体からの蛍光ＦＬＥの波長帯域以外の波長帯域を有する雑音光を反射する特性を有する。

（作用）
このような第５の実施の形態の走査型顕微鏡９の使用方法について以下に説明する。

使用者は、ステージ上に被検体を設置し、観察を行う。

蛍光観察を行うため、励起用光源１２Ｄ、１２Ｅにより励起光が被検体に照明走査部６３を介して対物レンズ６６から照射される。被検体からの蛍光ＦＬ８及びＦＬ９がそれぞれ、光増幅器３３Ｆで通過増幅及び反射され、増幅された被検体からの蛍光ＦＬＥは共焦点ピンホール６８Ａを通過し光電変換器２３Ｅに入射する。同様にして、光増幅器３３Ｆで反射した被検体からのＦＬ９は、光増幅器３３Ｇで通過増幅され、図示しない増幅された被検体からの蛍光ＦＬＦは共焦点ピンホール６８Ｃを通過し光電変換器２３Ｇに入射する。

（効果）
このような第５の実施の形態によれば、光増幅器３３により、被検体からの複数の蛍光の波長帯域の重複を避けることから、異なる蛍光物質の違いを画像化でき、かつ波長抜き出しにより減った蛍光強度をＳ／Ｎよく光増幅することから、適切な明るさでざらつきなどといったノイズが少なく蛍光物質の有無が鋭敏に検出可能な画像を得られるようになる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、光増幅部２１及び光増幅器３３は、第１ないし第５の実施の形態において被検体からの検出光または蛍光の波長帯域より狭い波長帯域の光を抜き出すバンドパスフィルタ４２を有しているが、被検体からの検出光または蛍光の波長帯域より狭い波長帯域の光を抜き出し増幅し抜き出した波長帯域以外の波長帯域の雑音光の発生が少ない光増幅媒体４３を有してもよい。この構成の場合の作用として、光増幅部３３及び光増幅器４２の増幅された被検体からの検出光または蛍光の射出側のバンドパスフィルタ４２の波長帯域幅を広げることが可能となる。

また、光増幅部２１及び光増幅器３３は、第１ないし第５の実施の形態においてそれぞれ被検体からの検出光または蛍光から抜き出す狭い波長帯域の光の波長帯域は単数である分光特性を有するが、抜き出す波長帯域幅および波長帯域が可変となる分光特性を有してもよい。この場合の構成の作用として、光増幅部３３及び光増幅器４２の被検体からの検出光または蛍光より狭い波長帯域の光を抜き出す波長帯域を一定にしてその波長帯域の中心波長を挿引して光増幅することが可能となる。すなわち、被検体からの検出光または蛍光のスペクトルを分解し光増幅することが可能となり、波長分解能、検出感度、Ｓ／Ｎのよい分光器が実現できる。

さらに、光増幅部２１及び光増幅器３３は、第１ないし第５の実施の形態それぞれにおいて、通常光観察において遅くとも面順次照明光Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）それぞれの露光時間の２分の１の時間で光増幅の立上り及び立下りが完了する応答特性を有する。また、第１ないし第５の実施の形態それぞれにおいて、光増幅部２１及び光増幅器３３は、蛍光観察において遅くとも励起光ＥＸ１ないしＥＸ８それぞれの露光時間の２分の１の時間で光増幅の立上り及び立下りが完了する応答特性を有する。

また、上述した実施の形態では、散乱光の例として自家蛍光について説明したが、本発明においては自家蛍光に限らず、ノズルから直接観察対象に噴霧等により供給したりドラッグデリバリー技術により体内を通じて観察対象に局在させるような蛍光薬剤（蛍光プローブ、蛍光染色剤等）による光検出や画像観察する場合にも適用できることはいうまでもない。

１、１００、１１０ 内視鏡装置
２ 光源装置
３ 挿入部
４ 光検出装置
５ 画像生成部
６ 画像表示部
７ 制御部
８ 走査型内視鏡装置
９ 走査型顕微鏡装置
１１ 光源駆動部
１２ 励起用光源
１３ 面順次フィルタ
１４ フィルタ駆動部
１５ 集光レンズ
１６ ライトガイド
１７ 照明レンズ
１８ 対物レンズ
１９ イメージガイド
２０ 集光レンズ
２１ 光増幅部
２２ 光増幅部駆動部
２３ 光電変換器
２４ 光電変換器駆動部
３０ ＲＧＢフィルタ
３１ 励起光フィルタ
３２ 開口
３３ 光増幅器
４０ 光増幅器励起用光源
４１ ダイクロイックミラー
４２ バンドパスフィルタ
４３ 光増幅媒体
５０ 光ファイバ
５１ 光結合器
５２ 照明走査部
５３ 検出光ファイバ
５４ 波長分波器
６０ コリメータレンズ
６１ ミラー
６２ ダイクロイックミラー
６３ 照明走査部
６４ 瞳投影レンズ
６５ 結像レンズ
６６ 対物レンズ
６７ 集光レンズ
６８ 共焦点ピンホール

Claims (9)

1. 被検体に照射する光、もしくは被検体の内部または表面から放射される自発的な光、もしくは光を被検体に照射して生じる被検体の内部または表面からの散乱光、透過光、反射光、屈折光の、光スペクトル帯域よりも狭い帯域で光増幅し、光スペクトルを分解する、光スペクトル検出方法。
2. 光源の光スペクトル帯域よりも狭い帯域で光増幅した光を被検体に照射し、照射により生じる被検体の内部または表面からの散乱光、透過光、反射光、屈折光の光スペクトルを分解し光電変換器で検出する、請求項１記載の光スペクトル検出方法。
3. 光を被検体に照射して生じる被検体の内部または表面からの散乱光、透過光、反射光、屈折光の、光スペクトル帯域よりも狭い帯域で光増幅し、光スペクトルを分解し光電変換器で検出する、請求項1記載の光スペクトル検出方法。
4. 被検体の内部または表面から放射される自発的な光の光スペクトル帯域よりも狭い帯域で光増幅し、光スペクトルを分解し光電変換器で検出する、請求項1記載の光スペクトル検出方法。
5. 光源の光スペクトル帯域よりも狭い帯域で光増幅した光を被検体に照射し、照射により生じる被検体の内部または表面からの散乱光、透過光、反射光、屈折光の、光スペクトル帯域よりも狭い帯域で光増幅し、光スペクトルを分解し光電変換器で検出する、請求項1記載の光スペクトル検出方法。
6. 請求項２記載の光スペクトル検出方法において、被検体への光照射により生じる被検体の内部または表面からの散乱光、透過光、反射光、屈折光をフィルタにより波長抜き出しし、光スペクトルを分解し光電変換器で検出する光スペクトル検出方法。
7. 請求項２ないし請求項５記載の光スペクトル検出方法において、光源からの光をフィルタにより波長抜き出しした光を被検体に照射する、光スペクトル検出方法。
8. 請求項１記載の光スペクトル検出方法において、光増幅した光をフィルタにより波長抜き出し、被検体へ光照射または、光電変換器で光検出する、光スペクトル検出方法。
9. 請求項１記載の光スペクトル検出方法において、被検体に照射する光、もしくは被検体の内部または表面から放射される自発的な光、もしくは光を被検体に照射して生じる被検体の内部または表面からの散乱光、透過光、反射光、屈折光を、モード調整した後に光増幅する、光スペクトル検出方法。
   
   

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