JP5191440B2 - Light transmission system for scanning observation apparatus, confocal observation system, optical coupler, and image creation method - Google Patents

Light transmission system for scanning observation apparatus, confocal observation system, optical coupler, and image creation method Download PDF

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Description

本発明は、走査型観察装置において、被写体に照射する励起光を伝達し、励起光が照射された被写体が発する蛍光を受光して受光ユニットに伝達する光伝達システム、共焦点観察システム、光カプラ、および画像作成方法に関する。   The present invention relates to a light transmission system, a confocal observation system, and an optical coupler that transmit excitation light irradiated to a subject, receive fluorescence emitted from the subject irradiated with excitation light, and transmit the fluorescence to a light receiving unit in a scanning observation apparatus And an image creation method.

励起光を観察対象領域において走査しながら、瞬間的に励起光が照射される点において発する蛍光を受光して、全体の画像を形成する共焦点型顕微鏡装置が知られている(特許文献1参照)。   There is known a confocal microscope apparatus that scans excitation light in an observation target region and receives fluorescence emitted at a point where the excitation light is irradiated instantaneously to form an entire image (see Patent Document 1). ).

共焦点観察によれば、例えば1mmに満たない範囲の顕微鏡的拡大観察像を得ることが可能となる。しかし、励起光の照射により発する蛍光の強度は低いため、形成する共焦点画像のSN比が小さいことが問題であった。   According to the confocal observation, it is possible to obtain a microscopic enlarged observation image in a range of less than 1 mm, for example. However, since the intensity of the fluorescence emitted by the irradiation of the excitation light is low, there is a problem that the SN ratio of the confocal image to be formed is small.

米国特許第5161053号明細書US Pat. No. 5,161,053

したがって、本発明では、単一の光ファイバにより励起光および蛍光を伝達する共焦点観察のような光走査型観察装置において、作成する画像のSN比を向上させる光伝達システムの提供を目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical transmission system that improves the SN ratio of an image to be created in an optical scanning observation apparatus such as confocal observation that transmits excitation light and fluorescence through a single optical fiber. .

本発明の走査型観察装置用光伝達システムは、所定の種類の被写体に照射すると蛍光を発光させる励起光を光源から受光し伝達する第1の光ファイバと、第1の光ファイバにより伝達された励起光を観察対象領域に照射し励起光が照射された観察対象領域から発せられる蛍光を伝達する第2の光ファイバと、第2の光ファイバにより伝達された蛍光を第1の受光ユニットに伝達する第3の光ファイバと、第1、第3の光ファイバと第2の光ファイバとの間を光学的に接続し第2の光ファイバに伝達された蛍光を第1の光ファイバより第3の光ファイバに多く分岐させる光カプラとを備えることを特徴としている。   The light transmission system for a scanning observation apparatus of the present invention is transmitted by a first optical fiber that receives and transmits excitation light from a light source that emits fluorescence when irradiated on a predetermined type of subject, and the first optical fiber. A second optical fiber that transmits excitation light to the observation target region and transmits fluorescence emitted from the observation target region irradiated with the excitation light, and transmits fluorescence transmitted by the second optical fiber to the first light receiving unit. The third optical fiber, the first and third optical fibers and the second optical fiber are optically connected, and the fluorescence transmitted to the second optical fiber is third from the first optical fiber. And an optical coupler for branching the optical fiber.

なお、光カプラは第2の光ファイバに伝達された蛍光の75%以上を第3の光ファイバに分岐させることが好ましい。   The optical coupler preferably branches 75% or more of the fluorescence transmitted to the second optical fiber to the third optical fiber.

また、光カプラは第2の光ファイバに伝達された蛍光を100%第3の光ファイバに分岐させることが好ましい。   The optical coupler preferably branches 100% of the fluorescence transmitted to the second optical fiber to the third optical fiber.

また、第1の光ファイバにより伝達された励起光を第2の受光ユニットに伝達する第4の光ファイバを備え、光カプラは第1、第3の光ファイバと第4の光ファイバとの間を光学的に接続し第1の光ファイバに伝達された励起光を第4の光ファイバより第2の光ファイバに多く分岐させることが好ましい。   In addition, a fourth optical fiber that transmits the pumping light transmitted by the first optical fiber to the second light receiving unit is provided, and the optical coupler is provided between the first and third optical fibers and the fourth optical fiber. It is preferable that the pumping light transmitted to the first optical fiber is more branched to the second optical fiber than the fourth optical fiber.

また、光カプラは第1の光ファイバに伝達された励起光の75%以上を第2の光ファイバに分岐させることが好ましい。   The optical coupler preferably branches 75% or more of the pumping light transmitted to the first optical fiber to the second optical fiber.

また、光カプラは第1の光ファイバに伝達される蛍光を100%第2の光ファイバに分岐させることが好ましい。   The optical coupler preferably branches 100% of the fluorescence transmitted to the first optical fiber to the second optical fiber.

本発明の共焦点観察システムは、所定の種類の被写体に照射すると蛍光を発光させる励起光を光源から受光し伝達する第1の光ファイバと、第1の光ファイバにより伝達された励起光を観察対象領域に照射し励起光が照射された観察対象領域から発せられる蛍光を伝達する第2の光ファイバと、第2の光ファイバにより伝達された蛍光を第1の受光ユニットに伝達する第3の光ファイバと、第1、第3の光ファイバと第2の光ファイバとの間を光学的に接続し第2の光ファイバに伝達された蛍光を第1の光ファイバより第3の光ファイバに多く分岐させる光カプラとを備えることを特徴としている。   The confocal observation system of the present invention observes a first optical fiber that receives and transmits excitation light that emits fluorescence when irradiated on a predetermined type of subject, and excitation light transmitted by the first optical fiber. A second optical fiber that transmits the fluorescence emitted from the observation target region irradiated with the excitation light by irradiating the target region, and a third optical fiber that transmits the fluorescence transmitted by the second optical fiber to the first light receiving unit. The optical fiber is optically connected between the first and third optical fibers and the second optical fiber, and the fluorescence transmitted to the second optical fiber is transferred from the first optical fiber to the third optical fiber. It is characterized by comprising an optical coupler that branches many.

本発明の光カプラは、所定の種類の被写体に照射すると蛍光を発光させる励起光を光源から受光し伝達する第1の光ファイバおよび第1の光ファイバにより伝達された励起光を観察対象領域に照射し励起光が照射された観察対象領域から発せられる蛍光を伝達する第2の光ファイバと第2の光ファイバにより伝達された蛍光を第1の受光ユニットに伝達する第3の光ファイバとの間を光学的に接続し、第2の光ファイバに伝達された蛍光を前記第1の光ファイバより第3の光ファイバに多く分岐させることを特徴としている。   The optical coupler of the present invention receives, from an optical source, excitation light that emits fluorescence when irradiated on a predetermined type of subject, and the excitation light transmitted by the first optical fiber in the observation target region. A second optical fiber that transmits the fluorescence emitted from the observation target region irradiated with the excitation light and a third optical fiber that transmits the fluorescence transmitted by the second optical fiber to the first light receiving unit. The first optical fiber and the third optical fiber branch off more fluorescent light transmitted to the second optical fiber.

本発明の画像作成方法は、所定の種類の被写体に照射すると蛍光を発光させる励起光を光源から受光し伝達する第1の光ファイバおよび第1の光ファイバにより伝達された励起光を観察対象領域に照射し励起光が照射された観察対象領域から発せられる蛍光を伝達する第2の光ファイバと第2の光ファイバにより伝達された蛍光を第1の受光ユニットに伝達する第3の光ファイバとの間を光学的に接続し、第2の光ファイバに伝達された蛍光を前記第1の光ファイバより第3の光ファイバに多く分岐させる光カプラにより分岐され、第1の光ファイバにより第1の受光ユニットに伝達された蛍光に基づいて画像を作成することを特徴としている。   The image creation method of the present invention includes a first optical fiber that receives and transmits excitation light that emits fluorescence when irradiated on a predetermined type of subject from the light source, and the excitation light transmitted by the first optical fiber. A second optical fiber that transmits fluorescence emitted from the observation target region irradiated with excitation light and a third optical fiber that transmits the fluorescence transmitted by the second optical fiber to the first light receiving unit. Between the first optical fiber and the third optical fiber. The first optical fiber branches the first fluorescence to the first optical fiber. An image is created based on the fluorescence transmitted to the light receiving unit.

本発明によれば、より多くの光量の蛍光が第1の光ファイバより第3の光ファイバに分配されるので、蛍光画像のSN比が改善される。   According to the present invention, since a larger amount of fluorescence is distributed from the first optical fiber to the third optical fiber, the SN ratio of the fluorescent image is improved.

本発明の一実施形態を適用した走査型観察装置用光伝達システムを有する共焦点内視鏡装置の外観を概略的に示す外観図である。1 is an external view schematically showing an external appearance of a confocal endoscope apparatus having a light transmission system for a scanning observation apparatus to which an embodiment of the present invention is applied. 共焦点内視鏡プロセッサの内部構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the internal structure of a confocal endoscope processor.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態を適用した走査型観察装置用光伝達システムを有する共焦点内視鏡装置の外観を概略的に示す外観図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an external view schematically showing the external appearance of a confocal endoscope apparatus having a light transmission system for a scanning observation apparatus to which an embodiment of the present invention is applied.

共焦点内視鏡装置10は、共焦点内視鏡プロセッサ20、共焦点内視鏡30、およびモニタ11によって構成される。共焦点内視鏡プロセッサ20は、共焦点内視鏡30、およびモニタ11に接続される。   The confocal endoscope apparatus 10 includes a confocal endoscope processor 20, a confocal endoscope 30, and a monitor 11. The confocal endoscope processor 20 is connected to the confocal endoscope 30 and the monitor 11.

共焦点内視鏡プロセッサ20から観察対象領域OAに照射する励起光が供給される。供給された励起光は共焦点内視鏡30の挿入管31の先端に伝達され、観察対象領域内の一点に向かって照射される。光が照射された観察対象領域上の一点において発する蛍光が、挿入管31の先端から共焦点内視鏡プロセッサ20に伝達される。   Excitation light for irradiating the observation target area OA is supplied from the confocal endoscope processor 20. The supplied excitation light is transmitted to the tip of the insertion tube 31 of the confocal endoscope 30 and is irradiated toward a point in the observation target region. Fluorescence emitted at one point on the observation target region irradiated with light is transmitted from the distal end of the insertion tube 31 to the confocal endoscope processor 20.

挿入管31からの励起光の出射方向が、挿入管31の先端に設けられるアクチュエータ(図1において図示せず)により変えられる。出射方向を変えることにより、照射される励起光が観察対象領域上に走査される。アクチュエータは、共焦点内視鏡プロセッサ20により制御される。   The emission direction of the excitation light from the insertion tube 31 is changed by an actuator (not shown in FIG. 1) provided at the tip of the insertion tube 31. By changing the emission direction, the irradiated excitation light is scanned over the observation target region. The actuator is controlled by the confocal endoscope processor 20.

共焦点内視鏡プロセッサ20は、アクチュエータの制御に応じて出射方向を推定する。共焦点内視鏡プロセッサ20は出射方向における蛍光を受光し、受光量に応じた画素信号を生成する。走査する領域全体の画素信号を生成することにより、1フレームの画像信号が生成される。生成した画像信号がモニタ11に送信され、画像信号に相当する画像がモニタ11に表示される。   The confocal endoscope processor 20 estimates the emission direction according to the control of the actuator. The confocal endoscope processor 20 receives the fluorescence in the emission direction and generates a pixel signal corresponding to the amount of received light. An image signal of one frame is generated by generating pixel signals for the entire area to be scanned. The generated image signal is transmitted to the monitor 11 and an image corresponding to the image signal is displayed on the monitor 11.

図2に示すように、共焦点内視鏡プロセッサ20には、レーザ光源21、供給用ファイバ22s(第1の光ファイバ)、接続用ファイバ22c、画像受光用ファイバ22i(第3の光ファイバ)、光量検出用ファイバ22d(第4の光ファイバ)、光カプラ23、第1、第2の受光ユニット24a、24b、励起光カットフィルタ25、画像信号処理回路26、スキャン駆動回路27、およびシステムコントローラ28などが設けられる。   As shown in FIG. 2, the confocal endoscope processor 20 includes a laser light source 21, a supply fiber 22s (first optical fiber), a connection fiber 22c, and an image receiving fiber 22i (third optical fiber). , A light amount detection fiber 22d (fourth optical fiber), an optical coupler 23, first and second light receiving units 24a and 24b, an excitation light cut filter 25, an image signal processing circuit 26, a scan drive circuit 27, and a system controller 28 etc. are provided.

生体のように所定の種類の被写体に照射すると蛍光を発せさせる励起光がレーザ光源21から出射される。レーザ光源21は供給用ファイバ22sに光学的に接続され、レーザ光源21から出射する励起光が供給用ファイバ22sに入射する。   When a predetermined type of subject such as a living body is irradiated, excitation light that emits fluorescence is emitted from the laser light source 21. The laser light source 21 is optically connected to the supply fiber 22s, and excitation light emitted from the laser light source 21 enters the supply fiber 22s.

供給用ファイバ22sは光カプラ23により接続用ファイバ22cおよび光量検出用ファイバ22dに光学的に接続され、供給用ファイバ22sと接続用ファイバ22cおよび光量検出用ファイバ22dとの間で光の伝達が可能である。   The supply fiber 22s is optically connected to the connection fiber 22c and the light amount detection fiber 22d by the optical coupler 23, and light can be transmitted between the supply fiber 22s, the connection fiber 22c, and the light amount detection fiber 22d. It is.

なお、光カプラ23により、接続用ファイバ22cおよび光量検出用ファイバ22dは画像受光用ファイバ22iにも光学的に接続され、画像受光用ファイバ22iと接続用ファイバ22cおよび光量検出用ファイバ22dとの間で光の伝達が可能である。   The connection fiber 22c and the light amount detection fiber 22d are optically connected to the image light receiving fiber 22i by the optical coupler 23, and between the image light reception fiber 22i, the connection fiber 22c, and the light amount detection fiber 22d. Can transmit light.

すなわち、光カプラ23は2×2分岐光カプラであって、供給用ファイバ22sから伝達された励起光(波長488nm)を90:10の分岐率で接続用ファイバ22cおよび光量検出用ファイバ22dに分岐させ、後述する接続用ファイバ22cから伝達される蛍光(ピーク波長515nm)を100:0の分岐率で画像受光用ファイバ22iおよび供給用ファイバ22sに分岐させる2×2分岐光カプラが用いられる。なお、接続用ファイバ22cから伝達される励起光も90:10の分岐率で供給用ファイバ22sおよび画像受光用ファイバ22iに分岐される。   That is, the optical coupler 23 is a 2 × 2 branching optical coupler and branches the pumping light (wavelength 488 nm) transmitted from the supply fiber 22s into the connection fiber 22c and the light amount detection fiber 22d at a branching ratio of 90:10. Then, a 2 × 2 branching optical coupler is used that branches fluorescence (peak wavelength 515 nm) transmitted from a connecting fiber 22c, which will be described later, to the image receiving fiber 22i and the supplying fiber 22s at a branching ratio of 100: 0. The excitation light transmitted from the connection fiber 22c is also branched into the supply fiber 22s and the image receiving fiber 22i at a branching ratio of 90:10.

レーザ光源21から供給用ファイバ22sに入射した励起光は、光量検出用ファイバ22dおよび接続用ファイバ22cに伝達される。   The excitation light that has entered the supply fiber 22s from the laser light source 21 is transmitted to the light quantity detection fiber 22d and the connection fiber 22c.

光量検出用ファイバ22dは第2の受光ユニット24bに光学的に接続される。光量検出用ファイバ22dに伝達された励起光は、光量検出用ファイバ22dにより第2の受光ユニット24bに伝達される。   The light quantity detection fiber 22d is optically connected to the second light receiving unit 24b. The excitation light transmitted to the light quantity detection fiber 22d is transmitted to the second light receiving unit 24b through the light quantity detection fiber 22d.

第2の受光ユニット24bにより、励起光の光量が検出される。検出した受光量がシステムコントローラ28に伝達される。システムコントローラ28により、伝達された受光量に基づいてレーザ光源21からの励起光の出射光量が調整される。   The amount of excitation light is detected by the second light receiving unit 24b. The detected amount of received light is transmitted to the system controller 28. The system controller 28 adjusts the amount of light emitted from the laser light source 21 based on the amount of received light.

接続用ファイバ22cは、共焦点内視鏡30に設けられるスキャニングファイバ32(第2の光ファイバ)に光学的に接続される。接続用ファイバ22cに伝達された励起光は、スキャニングファイバ32により挿入管31の先端まで伝達され、先端から出射される。   The connection fiber 22c is optically connected to a scanning fiber 32 (second optical fiber) provided in the confocal endoscope 30. The excitation light transmitted to the connection fiber 22c is transmitted to the distal end of the insertion tube 31 by the scanning fiber 32 and emitted from the distal end.

スキャニングファイバ32の挿入管31側の端部にアクチュエータ33が設けられる。アクチュエータ33は、スキャン駆動回路27の制御に基づいて、スキャニングファイバ32の端部を所定の変位経路に沿って変位させる。スキャニングファイバ32の端部を変位させながら励起光を出射することにより、励起光が観察対象領域上で走査される。   An actuator 33 is provided at the end of the scanning fiber 32 on the insertion tube 31 side. The actuator 33 displaces the end of the scanning fiber 32 along a predetermined displacement path based on the control of the scan drive circuit 27. By emitting the excitation light while displacing the end of the scanning fiber 32, the excitation light is scanned on the observation target region.

なお、スキャニングファイバ32はシングルモードファイバによって形成され、励起光はスキャニングファイバ32の先端側の端面のコア部から出射し、レンズユニット(図示せず)により集光され、観察対象領域内の微小な一点に向かって照射される。ただし、回折限界によって、照射される中心点の周囲にガウス分布の強度の励起光が照射される。   The scanning fiber 32 is formed of a single mode fiber, and the excitation light is emitted from the core portion on the end surface on the distal end side of the scanning fiber 32, is condensed by a lens unit (not shown), and is minute in the observation target region. Irradiate toward one point. However, due to the diffraction limit, excitation light having an intensity of Gaussian distribution is irradiated around the irradiated central point.

励起光が照射された全領域において励起光により蛍光が発せられる。スキャニングファイバ32の先端側の端面のコア部に対して共焦点となる中心点の微小領域からの反射光および蛍光のみがスキャニングファイバ32の先端側の端面のコア部に入射し、微小領域の周囲領域の反射光および蛍光は入射しない。   Fluorescence is emitted by the excitation light in the entire region irradiated with the excitation light. Only reflected light and fluorescence from the minute region at the central point that is confocal with respect to the core portion on the end surface on the distal end side of the scanning fiber 32 are incident on the core portion on the end surface on the distal end side of the scanning fiber 32, and the periphery of the minute region The reflected light and fluorescence of the area are not incident.

光が照射された観察対象領域内の微小領域の反射光および蛍光が、スキャニングファイバ32により光カプラ23に伝達される。前述のように、スキャニングファイバ32により伝達された励起光の反射光および蛍光は光カプラ23により供給用ファイバ22sおよび画像受光用ファイバ22iに分岐される。   Reflected light and fluorescence of a minute region in the observation target region irradiated with light are transmitted to the optical coupler 23 by the scanning fiber 32. As described above, the reflected light and the fluorescence of the excitation light transmitted by the scanning fiber 32 are branched by the optical coupler 23 into the supply fiber 22s and the image receiving fiber 22i.

なお、前述のように、スキャニングファイバ32により伝達された励起光の反射光は、全光量の90%が供給用光ファイバ22sに分岐され、全光量の10%が画像受光用ファイバ22iに分岐される。また、前述のように、スキャニングファイバ32により伝達された蛍光は、全光量の100%が画像受光用ファイバ22iに分岐される。   As described above, in the reflected light of the excitation light transmitted by the scanning fiber 32, 90% of the total light amount is branched to the supply optical fiber 22s, and 10% of the total light amount is branched to the image receiving fiber 22i. The Further, as described above, 100% of the total amount of the fluorescence transmitted by the scanning fiber 32 is branched to the image receiving fiber 22i.

したがって、スキャニングファイバ32により伝達された全光量の蛍光と10%の励起光とが、画像受光用ファイバ22iに分岐される。画像受光用ファイバ22iは第1の受光ユニット24aに光学的に接続される。画像受光用ファイバ22iと第1の受光ユニット24aとの間には、励起光カットフィルタ25が設けられる。   Therefore, the total amount of fluorescence and 10% excitation light transmitted by the scanning fiber 32 are branched to the image receiving fiber 22i. The image receiving fiber 22i is optically connected to the first light receiving unit 24a. An excitation light cut filter 25 is provided between the image light receiving fiber 22i and the first light receiving unit 24a.

画像受光用ファイバ22iから出射する励起光は励起光カットフィルタ25により減衰され、第1の受光ユニット24aへの入射が防がれる。また、画像受光用ファイバ22iから出射する蛍光は励起光カットフィルタ25を透過して、第1の受光ユニット24aに入射する。   The excitation light emitted from the image receiving fiber 22i is attenuated by the excitation light cut filter 25, and is prevented from entering the first light receiving unit 24a. The fluorescence emitted from the image receiving fiber 22i passes through the excitation light cut filter 25 and enters the first light receiving unit 24a.

第1の受光ユニット24aにより、励起光を照射した微小領域における蛍光の光量に応じた画素信号が生成される。画素信号は、画像信号処理回路26に送信される。画像信号処理回路26では、画素信号が画像メモリ(図示せず)に格納される。観察対象領域全体に対応する画素信号が格納されると、画像信号処理回路26は画素信号に所定の信号処理を施し、1フレームの画像信号としてモニタ11に送信する。   The first light receiving unit 24a generates a pixel signal corresponding to the amount of fluorescence in the minute region irradiated with the excitation light. The pixel signal is transmitted to the image signal processing circuit 26. In the image signal processing circuit 26, the pixel signal is stored in an image memory (not shown). When the pixel signal corresponding to the entire observation target region is stored, the image signal processing circuit 26 performs predetermined signal processing on the pixel signal and transmits it to the monitor 11 as an image signal of one frame.

以上のように、本実施形態の走査型観察装置用光伝達システムによれば、スキャニングファイバ32に伝達された蛍光をレーザ光源21より第1の受光ユニット24aに多く分岐することにより、画素信号を生成するための蛍光の光量が増加される。したがって、蛍光画像のSN比が向上する。   As described above, according to the light transmission system for the scanning observation apparatus of the present embodiment, the fluorescence signal transmitted to the scanning fiber 32 is branched more than the laser light source 21 to the first light receiving unit 24a, thereby obtaining the pixel signal. The amount of fluorescent light for generation is increased. Therefore, the SN ratio of the fluorescent image is improved.

また、本実施形態の走査型観察装置用光伝達システムによれば、スキャニングファイバ32に伝達された蛍光をレーザ光源21側より第1の受光ユニット24a側に多く分岐することにより、レーザ光源21に入射する蛍光の光量が低減化される。レーザ光源21の安定的な動作を阻害する蛍光のレーザ光源21への入射光量が減じられるので、レーザ光源21の動作が安定化する。   Further, according to the light transmission system for a scanning observation apparatus of the present embodiment, the fluorescence transmitted to the scanning fiber 32 is branched more from the laser light source 21 side to the first light receiving unit 24a side. The amount of incident fluorescence is reduced. Since the amount of fluorescence incident on the laser light source 21 that hinders the stable operation of the laser light source 21 is reduced, the operation of the laser light source 21 is stabilized.

また、本実施形態の走査型観察装置用光伝達システムによれば、接続用ファイバ22cに伝達された励起光を供給用ファイバ22sより画像受光用ファイバ22iに少なく分岐することにより、第1の受光ユニット24aに入射する励起光を低減化することが可能である。   Further, according to the light transmission system for a scanning observation apparatus of the present embodiment, the first light reception is performed by branching the excitation light transmitted to the connection fiber 22c less than the supply fiber 22s to the image light reception fiber 22i. It is possible to reduce the excitation light incident on the unit 24a.

前述のように、励起光カットフィルタ25により画像受光用ファイバ22iから出射する励起光は減衰される。しかし、減衰された励起光に比べても蛍光の光量が低いことが一般的であるため、作成される蛍光画像のダイナミックレンジは十分な大きさではなかった。そこで、本実施形態のように第1の受光ユニット24aに入射する励起光を低減化することにより、蛍光画像のダイナミックレンジが改善される。   As described above, the excitation light emitted from the image receiving fiber 22 i is attenuated by the excitation light cut filter 25. However, since the amount of fluorescent light is generally lower than that of attenuated excitation light, the dynamic range of the created fluorescent image is not sufficiently large. Therefore, the dynamic range of the fluorescence image is improved by reducing the excitation light incident on the first light receiving unit 24a as in the present embodiment.

なお、本実施形態の走査型観察装置用光伝達システムにおいて、光カプラ23は、接続ファイバ22cにより伝達された蛍光を100:0の分岐率で画像受光用ファイバ22iおよび供給用ファイバ22sに分岐させる構成であるが、少なくとも供給用ファイバ22sより画像受光用ファイバ22iにより多くの蛍光を分岐させる構成であればよい。   In the optical transmission system for a scanning observation apparatus according to this embodiment, the optical coupler 23 branches the fluorescence transmitted through the connection fiber 22c into the image receiving fiber 22i and the supply fiber 22s at a branching ratio of 100: 0. Although it is a structure, what is necessary is just a structure which branches more fluorescence to the image receiving fiber 22i from the supply fiber 22s at least.

ただし、より多くの蛍光が画像受光用ファイバ22iに分岐されることが好ましく、75%を超える分岐率、さらには本実施形態のように100%の分岐率で蛍光が画像受光用ファイバ22iに分岐されることが好ましい。   However, it is preferable that more fluorescence is branched into the image receiving fiber 22i, and the fluorescence is branched into the image receiving fiber 22i with a branching rate exceeding 75%, and further with a branching rate of 100% as in this embodiment. It is preferred that

また、本実施形態の走査型観察装置用光伝達システムにおいて、光カプラ23は接続用ファイバ22cにより伝達された励起光成分を10:90の分岐率で画像受光用ファイバ22iおよび供給用ファイバ22sに分岐させる構成であるが、少なくとも画像受光用ファイバ22iより供給用ファイバ22sにより多くの励起光を分岐させる構成であればよい。   In the optical transmission system for the scanning observation apparatus of the present embodiment, the optical coupler 23 transmits the excitation light component transmitted by the connection fiber 22c to the image receiving fiber 22i and the supply fiber 22s with a branching ratio of 10:90. Although the configuration is such that the excitation light is branched at least from the image receiving fiber 22i to the supply fiber 22s, any configuration may be used.

ただし、より多くの励起光が供給用ファイバ22sに分岐されることが好ましく、75%を超える分岐率、さらには100%の分岐率で励起光成分が供給用ファイバ22sに分岐されることが好ましい。   However, it is preferable that more pumping light is branched into the supply fiber 22s, and it is preferable that the pumping light component is branched into the supply fiber 22s with a branching rate exceeding 75%, and further with a branching rate of 100%. .

ただし、2×2分岐光カプラにおいて、接続用ファイバ22cにより伝達された励起光成分を100%の分岐率で供給用ファイバ22sに分岐すると、供給用ファイバ22sにより伝達された励起光が光量検出用ファイバ22iに分岐されず、励起光の出射光量の調整が出来なくなる。それゆえ、本実施形態では、接続用ファイバ22cにより伝達された励起光成分を10:90の分岐率で画像受光用ファイバ22iおよび供給用ファイバ22sに分岐させている。   However, in the 2 × 2 branching optical coupler, when the pumping light component transmitted by the connecting fiber 22c is branched to the supplying fiber 22s at a branching rate of 100%, the pumping light transmitted by the supplying fiber 22s is used for light quantity detection. It is not branched to the fiber 22i, and adjustment of the emitted light quantity of the excitation light becomes impossible. Therefore, in this embodiment, the excitation light component transmitted by the connection fiber 22c is branched to the image receiving fiber 22i and the supply fiber 22s at a branching ratio of 10:90.

また、本実施形態の走査型観察装置用光伝達システムにおいて、2×2分岐光カプラが用いられる構成であるが、1×2分岐光ファイバであってもよい。接続用ファイバ22cと供給用ファイバ22sおよび画像受光用ファイバ22iとが光学的に接続されれば、蛍光画像のSN比の向上およびダイナミックレンジの改善効果を得ることが可能である。   In the optical transmission system for a scanning observation apparatus according to this embodiment, a 2 × 2 branch optical coupler is used, but a 1 × 2 branch optical fiber may be used. If the connection fiber 22c, the supply fiber 22s, and the image receiving fiber 22i are optically connected, it is possible to improve the SN ratio of the fluorescent image and improve the dynamic range.

また、本実施形態の走査型観察装置用光伝達システムは、共焦点内視鏡装置に適用される構成であるが、他のいかなる走査型観察装置に用いても本実施形態と同様の効果を得ることが可能である。例えば、多光子励起蛍光型顕微鏡装置や第二高調波型顕微鏡装置に適用してもよい。   Further, the light transmission system for a scanning observation apparatus according to the present embodiment is configured to be applied to a confocal endoscope apparatus, but the same effect as that of the present embodiment can be obtained even when used for any other scanning observation apparatus. It is possible to obtain. For example, the present invention may be applied to a multiphoton excitation fluorescence microscope apparatus or a second harmonic microscope apparatus.

10 共焦点内視鏡装置
20 共焦点内視鏡プロセッサ
21 レーザ光源
22s、22c、22i、22d 供給用ファイバ、接続用ファイバ、画像受光用ファイバ、光量検出用ファイバ
23 光カプラ
24a、24b 第1、第2の受光ユニット
25 励起光カットフィルタ
30 共焦点内視鏡
32 スキャニングファイバ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Confocal endoscope apparatus 20 Confocal endoscope processor 21 Laser light source 22s, 22c, 22i, 22d Supply fiber, Connecting fiber, Image receiving fiber, Light quantity detection fiber 23 Optical coupler 24a, 24b First, Second light receiving unit 25 Excitation light cut filter 30 Confocal endoscope 32 Scanning fiber

Claims (8)

所定の種類の被写体に照射すると蛍光を発光させる励起光を光源から受光し、伝達する第1の光ファイバと、
前記第1の光ファイバにより伝達された前記励起光を観察対象領域に照射し、前記励起光が照射された前記観察対象領域から発せられる前記蛍光を伝達する第2の光ファイバと、
前記第2の光ファイバにより伝達された前記蛍光を、入射側に励起光カットフィルタが設けられた第1の受光ユニットに伝達する第3の光ファイバと、
前記第1、第3の光ファイバと前記第2の光ファイバとの間を光学的に接続し、前記第2の光ファイバに伝達された前記蛍光を前記第1の光ファイバより前記第3の光ファイバに多く分岐させ、かつ、前記第2の光ファイバに伝達された前記観察対象領域における励起光の反射光を前記第3の光ファイバより前記第1の光ファイバに多く分岐させる光カプラとを備え
前記光カプラは、前記第2の光ファイバに伝達された前記蛍光の75%以上を前記第3の光ファイバに分岐させ、さらに、前記光カプラは前記第2の光ファイバに伝達された前記励起光の反射光の75%以上を前記第1の光ファイバに分岐させる
ことを特徴とする走査型観察装置用光伝達システム。
A first optical fiber that receives and transmits excitation light from a light source that emits fluorescence when illuminated on a predetermined type of subject;
Irradiating the observation target region with the excitation light transmitted by the first optical fiber, and transmitting the fluorescence emitted from the observation target region irradiated with the excitation light; and
A third optical fiber for transmitting the fluorescence transmitted by the second optical fiber to a first light receiving unit provided with an excitation light cut filter on the incident side ;
The first and third optical fibers and the second optical fiber are optically connected, and the fluorescence transmitted to the second optical fiber is transmitted from the first optical fiber to the third optical fiber. many branches to the optical fiber, and said second optical coupler reflected light of the excitation light in the observation area, which is transmitted to the optical fiber Ru many branches in said than the third optical fiber the first optical fiber It equipped with a door,
The optical coupler branches more than 75% of the fluorescence transmitted to the second optical fiber to the third optical fiber, and the optical coupler further transmits the excitation transmitted to the second optical fiber. An optical transmission system for a scanning observation apparatus , wherein 75% or more of reflected light of light is branched to the first optical fiber .
前記光カプラは、前記第2の光ファイバに伝達された前記蛍光を100%前記第3の光ファイバに分岐させることを特徴とする請求項1に記載の走査型観察装置用光伝達システム。   2. The optical transmission system for a scanning observation apparatus according to claim 1, wherein the optical coupler branches 100% of the fluorescence transmitted to the second optical fiber to the third optical fiber. 前記第1の光ファイバにより伝達された前記励起光を第2の受光ユニットに伝達する第4の光ファイバを備え、
前記光カプラは、前記第1、第3の光ファイバと前記第4の光ファイバとの間を光学的に接続し、前記第1の光ファイバに伝達された前記励起光を前記第4の光ファイバより前記第2の光ファイバに多く分岐させる
ことを特徴とする請求項1または請求項に記載の走査型観察装置用光伝達システム。
A fourth optical fiber that transmits the excitation light transmitted by the first optical fiber to a second light receiving unit;
The optical coupler optically connects the first and third optical fibers and the fourth optical fiber, and transmits the pumping light transmitted to the first optical fiber to the fourth light. claim 1 or optical transmission system for scanning observation apparatus according to claim 2, characterized in that to many branches to the second optical fiber from the fiber.
前記光カプラは、前記第1の光ファイバに伝達された前記励起光の75%以上を前記第2の光ファイバに分岐させることを特徴とする請求項に記載の走査型観察装置用光伝達システム。 The optical transmission for a scanning observation apparatus according to claim 3 , wherein the optical coupler branches 75% or more of the excitation light transmitted to the first optical fiber to the second optical fiber. system. 前記光カプラは、前記第1の光ファイバに伝達される前記蛍光を100%前記第の光ファイバに分岐させることを特徴とする請求項に記載の走査型観察装置用光伝達システム。 4. The optical transmission system for a scanning observation apparatus according to claim 3 , wherein the optical coupler branches 100% of the fluorescence transmitted to the first optical fiber to the third optical fiber. 5. 所定の種類の被写体に照射すると蛍光を発光させる励起光を光源から受光し、伝達する第1の光ファイバと、
前記第1の光ファイバにより伝達された前記励起光を観察対象領域に照射し、前記励起光が照射された観察対象領域から発せられる前記蛍光を伝達する第2の光ファイバと、
前記第2の光ファイバにより伝達された前記蛍光を、入射側に励起光カットフィルタが設けられた第1の受光ユニットに伝達する第3の光ファイバと、
前記第1、第3の光ファイバと前記第2の光ファイバとの間を光学的に接続し、前記第2の光ファイバに伝達された前記蛍光を前記第1の光ファイバより前記第3の光ファイバに多く分岐させ、かつ、前記第2の光ファイバに伝達された前記観察対象領域における励起光の反射光を前記第3の光ファイバより前記第1の光ファイバに多く分岐させる光カプラとを備え
前記光カプラは、前記第2の光ファイバに伝達された前記蛍光の75%以上を前記第3の光ファイバに分岐させ、さらに、前記光カプラは前記第2の光ファイバに伝達された前記励起光の反射光の75%以上を前記第1の光ファイバに分岐させる
ことを特徴とする共焦点観察システム。
A first optical fiber that receives and transmits excitation light from a light source that emits fluorescence when illuminated on a predetermined type of subject;
A second optical fiber that irradiates the observation target region with the excitation light transmitted by the first optical fiber, and transmits the fluorescence emitted from the observation target region irradiated with the excitation light;
A third optical fiber for transmitting the fluorescence transmitted by the second optical fiber to a first light receiving unit provided with an excitation light cut filter on the incident side ;
The first and third optical fibers and the second optical fiber are optically connected, and the fluorescence transmitted to the second optical fiber is transmitted from the first optical fiber to the third optical fiber. many branches to the optical fiber, and said second optical coupler reflected light of the excitation light in the observation area, which is transmitted to the optical fiber Ru many branches in said than the third optical fiber the first optical fiber It equipped with a door,
The optical coupler branches more than 75% of the fluorescence transmitted to the second optical fiber to the third optical fiber, and the optical coupler further transmits the excitation transmitted to the second optical fiber. A confocal observation system , wherein 75% or more of the reflected light of the light is branched to the first optical fiber .
所定の種類の被写体に照射すると蛍光を発光させる励起光を光源から受光し伝達する第1の光ファイバおよび前記第1の光ファイバにより伝達された前記励起光を観察対象領域に照射し前記励起光が照射された前記観察対象領域から発せられる前記蛍光を伝達する第2の光ファイバと、前記第2の光ファイバにより伝達された前記蛍光を、入射側に励起光カットフィルタが設けられた第1の受光ユニットに伝達する第3の光ファイバとの間を光学的に接続し、前記第2の光ファイバに伝達された前記蛍光を前記第1の光ファイバより前記第3の光ファイバに多く分岐させ、かつ、前記第2の光ファイバに伝達された前記観察対象領域における励起光の反射光を前記第3の光ファイバより前記第1の光ファイバに多く分岐させ、前記第2の光ファイバに伝達された前記蛍光の75%以上を前記第3の光ファイバに分岐させ、さらに、前記光カプラは前記第2の光ファイバに伝達された前記励起光の反射光の75%以上を前記第1の光ファイバに分岐させることを特徴とする光カプラ。 A first optical fiber that receives and transmits excitation light that emits fluorescence when irradiated to a predetermined type of subject from the light source, and the excitation light transmitted by the first optical fiber is applied to the observation target region to emit the excitation light. A first optical fiber that transmits the fluorescence emitted from the observation target region irradiated with the first optical fiber, and an excitation light cut filter provided on the incident side of the fluorescence transmitted by the second optical fiber. A third optical fiber that is transmitted to the light receiving unit is optically connected, and the fluorescence transmitted to the second optical fiber is branched more into the third optical fiber than the first optical fiber. is, and the second number is branched into the first optical fiber from the third optical fiber reflected light of the excitation light in the observation area, which is transmitted to the optical fiber, the second optical full 75% or more of the fluorescence transmitted to the optical fiber is branched to the third optical fiber, and the optical coupler further supplies 75% or more of the reflected light of the excitation light transmitted to the second optical fiber. optical coupler, wherein Rukoto is branched to the first optical fiber. 請求項に記載の光カプラにより分岐され、前記第1の光ファイバにより伝達された前記蛍光に基づいて、画像を作成する画像作成方法。 An image creation method for creating an image based on the fluorescence branched by the optical coupler according to claim 7 and transmitted by the first optical fiber.
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