JPWO2009072177A1 - 分光観察装置、内視鏡システムおよびカプセル内視鏡システム - Google Patents
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Abstract
同一波長の蛍光を観察する場合においても、S/N比の高い観察しやすい画像が望まれる観察条件と、他の蛍光成分の混入を抑えることが望まれる観察条件とに応じて、それぞれ適正な観察を行うことを可能にする。撮影対象に向けて励起光を照射する励起光光源(8)と、該励起光光源(8)からの励起光の照射により撮影対象から放射される蛍光から、中心波長が同一で、通過帯域幅の異なる複数の波長帯域の蛍光を分離可能な分光素子(12)と、該分光素子(12)により分離された蛍光を撮像する撮像部(13)とを備える分光観察装置を提供する。
Description
本発明は、分光観察装置、内視鏡システムおよびカプセル内視鏡システムに関するものである。
従来、分光素子を用いて蛍光を波長分離可能な分光蛍光内視鏡装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
この分光蛍光内視鏡装置は、生体内に投与または散布された蛍光薬剤が励起されて発生する蛍光を観察したり、生体内に元来存在する蛍光物質が励起されて発生する蛍光、すなわち自家蛍光を観察したりすることが可能である。
特開2006−25802号公報
この分光蛍光内視鏡装置は、生体内に投与または散布された蛍光薬剤が励起されて発生する蛍光を観察したり、生体内に元来存在する蛍光物質が励起されて発生する蛍光、すなわち自家蛍光を観察したりすることが可能である。
しかしながら、特に、生体内における撮影対象からの蛍光を波長分離して画像化する場合には、短波長の光は散乱され易く生体の内部には到達し難い一方、長波長の光は水分による吸収により、やはり生体内部に到達し難いという性質があるため、使用できる薬剤蛍光の波長帯域は比較的限定されてしまうという不都合がある。
このため、複数の蛍光薬剤を使用すると、その励起波長や蛍光波長が近接し、蛍光成分の混入が生じ易いという問題がある。
このため、複数の蛍光薬剤を使用すると、その励起波長や蛍光波長が近接し、蛍光成分の混入が生じ易いという問題がある。
また、自家蛍光を観察する場合においても、生体内部には種々の自家蛍光成分が存在し、単一の励起光波長で複数の自家蛍光物質が蛍光を発する場合があり、同様の問題が生ずることが考えられる。
そして、蛍光の強度は一般に微弱であるため、撮像素子の読み出しノイズや暗電流等のノイズ成分の影響を受け易いという問題もある。
そして、蛍光の強度は一般に微弱であるため、撮像素子の読み出しノイズや暗電流等のノイズ成分の影響を受け易いという問題もある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、同一波長の蛍光を観察する場合においても、S/N比の高い観察しやすい画像が望まれる観察条件と、他の蛍光成分の混入を抑えることが望まれる観察条件とに応じて、それぞれ適正な観察を行うことができる分光観察装置および内視鏡システムを提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の第1の態様は、撮影対象に向けて励起光を照射する励起光光源と、該励起光光源からの励起光の照射により前記撮影対象から放射される蛍光から、中心波長が同一で、通過帯域幅の異なる複数の波長帯域の蛍光を分離可能な分光素子と、該分光素子により分離された蛍光を撮像する撮像部とを備える分光観察装置である。
本発明の第1の態様は、撮影対象に向けて励起光を照射する励起光光源と、該励起光光源からの励起光の照射により前記撮影対象から放射される蛍光から、中心波長が同一で、通過帯域幅の異なる複数の波長帯域の蛍光を分離可能な分光素子と、該分光素子により分離された蛍光を撮像する撮像部とを備える分光観察装置である。
上記第1の態様においては、前記分光素子が、間隔をあけて互いに対向する複数の光学部材と、これらの光学部材の間隔を変更するアクチュエータとを備える可変分光素子からなることとしてもよい。
また、上記第1の態様においては、前記分光素子が、同一の中心波長で通過帯域幅の異なる透過率特性を有する2種以上の光学フィルタであり、前記撮像部が、2次元的に配列された複数の画素を有する撮像素子からなり、前記光学フィルタと前記撮像素子とは、異なる光学フィルタを透過した蛍光が、前記撮像素子の異なる画素に結像されるよう配置されている構成としてもよい。
また、上記第1の態様においては、前記分光素子が、同一の中心波長で通過帯域幅の異なる透過率特性を有する2種以上の光学フィルタであり、前記撮像部が、2次元的に配列された複数の画素を有する撮像素子からなり、前記光学フィルタと前記撮像素子とは、異なる光学フィルタを透過した蛍光が、前記撮像素子の異なる画素に結像されるよう配置されている構成としてもよい。
また、上記構成においては、前記撮像部が、2以上の撮像素子と、前記撮影対象から放射される蛍光を前記各撮像素子に向けて分岐するビームスプリッタとを備え、前記透過率特性の異なる2種以上の光学フィルタが、異なる撮像素子に対向して配置されていることとしてもよい。
また、上記第1の態様においては、第1の波長帯域の蛍光を撮像する第1の撮影モードと、第1の波長帯域よりも通過帯域幅の狭い第2の波長帯域の蛍光を撮像する第2の撮影モードとを選択的に設定するモード設定部を備える構成としてもよい。
また、上記構成においては、前記モード設定部が、前記第2の撮影モードに先立って第1の撮影モードを設定することとしてもよい。
本発明の第2の態様は、上記分光観察装置を備える内視鏡システムである。
また、本発明の第3の態様は、上記分光観察装置を備えるカプセル内視鏡システムである。
また、上記構成においては、前記モード設定部が、前記第2の撮影モードに先立って第1の撮影モードを設定することとしてもよい。
本発明の第2の態様は、上記分光観察装置を備える内視鏡システムである。
また、本発明の第3の態様は、上記分光観察装置を備えるカプセル内視鏡システムである。
本発明によれば、同一波長の蛍光を観察する場合においても、S/N比の高い観察しやすい画像が望まれる観察条件と、他の蛍光成分の混入を抑えることが望まれる観察条件とに応じて、それぞれ適正な観察を行うことができるという効果を奏する。
A 撮影対象
1 内視鏡システム
8 励起光光源
12 可変分光素子(分光素子)
12a,12b 光学部材
12c アクチュエータ
13,22a,22b 撮像素子(撮像部)
16 切替スイッチ(モード設定部)
20a 第1のフィルタ(光学フィルタ)
20b 第2のフィルタ(光学フィルタ)
20c 第3のフィルタ(光学フィルタ)
20d 第4のフィルタ(光学フィルタ)
21 ビームスプリッタ
1 内視鏡システム
8 励起光光源
12 可変分光素子(分光素子)
12a,12b 光学部材
12c アクチュエータ
13,22a,22b 撮像素子(撮像部)
16 切替スイッチ(モード設定部)
20a 第1のフィルタ(光学フィルタ)
20b 第2のフィルタ(光学フィルタ)
20c 第3のフィルタ(光学フィルタ)
20d 第4のフィルタ(光学フィルタ)
21 ビームスプリッタ
以下、本発明の第1の実施形態に係る分光観察装置および内視鏡システムについて、図1〜図3を参照して説明する。
本実施形態に係る分光観察装置は、図1に示される内視鏡システム1に備えられている。
本実施形態に係る分光観察装置は、図1に示される内視鏡システム1に備えられている。
本実施形態に係る内視鏡システム1は、図1に示されるように、生体の体腔内に挿入される挿入部2と、該挿入部2内に配置される撮像ユニット3と、励起光を発生する光源ユニット4と、前記撮像ユニット3および光源ユニット4を制御する制御ユニット5と、撮像ユニット3により取得された画像を表示する表示ユニット6とを備えている。
また、本実施形態に係る分光観察装置は、撮像ユニット3と、光源ユニット4と、制御ユニット5とにより構成されている。
また、本実施形態に係る分光観察装置は、撮像ユニット3と、光源ユニット4と、制御ユニット5とにより構成されている。
前記挿入部2は、生体の体腔に挿入できる極めて細い外形寸法を有し、その内部に、前記撮像ユニット3および前記光源ユニット4からの光を先端2aまで伝播するライトガイド7を備えている。
前記光源ユニット4は、体腔内の撮影対象に照射され、撮影対象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8と、該励起光用光源8を制御する光源制御回路9とを備えている。
前記光源ユニット4は、体腔内の撮影対象に照射され、撮影対象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8と、該励起光用光源8を制御する光源制御回路9とを備えている。
前記励起光用光源8は、例えば、ピーク波長660±5nmの励起光を出射する半導体レーザである。この波長の励起光は、Cy5.5(商標:旧Amersham社製、現GE Healthcare,Inc.)および、AlexaFluor700(商標:MolecularProbe社製)等の蛍光薬剤を励起することができる。
前記撮像ユニット3は、図2に示されるように、撮影対象Aから入射される光を集光する撮像光学系10と、撮影対象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11と、制御ユニット5の作動により分光特性を変化させられる可変分光素子(可変分光部)12と、撮像光学系10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(撮像部)13とを備えている。符号10aは集光レンズ、符号10bはコリメートレンズ、符号10cは結像レンズである。
励起光カットフィルタ11は、図3に示されるように、420nm以上640nm以下の波長帯域で透過率80%以上、650nm以上670nm以下の波長帯域でOD値4以上(=透過率1×10−4以下)、680nm以上750nm以下の波長帯域で透過率80%以上の透過率特性を有している。
前記可変分光素子12は、平行間隔を空けて配置され対向面に図示しない反射膜が設けられた2枚の平板状の光学部材12a,12bと、該光学部材12a,12bの間隔を変化させるアクチュエータ12cとを備えるエタロン型の光学フィルタである。アクチュエータ12cは、例えば、圧電素子である。この可変分光素子12は、アクチュエータ12cの作動により光学部材12a,12bの間隔寸法を変化させることで、その透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。
光学部材12a,12b間の間隔寸法は極めて微小な値、例えば、ミクロンオーダーかそれ以下になるように設定されている。
そして、アクチュエータは、以下の関係式で表されるストロークを有している。
S≧(m2−m1)λ0/(2n・cosθ)
ここで、m1,m2:干渉次数(m2>m1)、S:ストローク、λ0:透過波長、n:光学部材12a,12b間の屈折率、θ:光学部材12a,12b間における光の入射角である。
また、光学部材12a,12bの光学有効径の外側には輪帯形状の容量センサ電極12dが配置されている。
そして、アクチュエータは、以下の関係式で表されるストロークを有している。
S≧(m2−m1)λ0/(2n・cosθ)
ここで、m1,m2:干渉次数(m2>m1)、S:ストローク、λ0:透過波長、n:光学部材12a,12b間の屈折率、θ:光学部材12a,12b間における光の入射角である。
また、光学部材12a,12bの光学有効径の外側には輪帯形状の容量センサ電極12dが配置されている。
前記反射膜は、例えば、誘電体多層膜により構成されている。
また、容量センサ電極12dは金属膜により構成されている。容量センサ電極12dからの信号をフィードバックしてアクチュエータ12cへの駆動信号を制御することにより、透過特性の調節精度を向上することができるようになっている。
また、容量センサ電極12dは金属膜により構成されている。容量センサ電極12dからの信号をフィードバックしてアクチュエータ12cへの駆動信号を制御することにより、透過特性の調節精度を向上することができるようになっている。
本実施形態において、可変分光素子12は、蛍光薬剤が励起光により励起されることによって発せられる2種類の蛍光(薬剤蛍光)の波長を含む波長帯域(例えば、680nm以上740nm以下)に可変透過帯域を備えている。そして、可変分光素子12は、制御ユニット5からの制御信号に応じて4つの状態に変化するようになっている。
第1の状態は、可変透過帯域における透過帯域を半値全幅で680nm以上720nm以下に設定し、Cy5.5からの蛍光を透過させる状態である。
第2の状態は、可変透過帯域における透過帯域を半値全幅で700nm以上740nm以下に設定し、AlexaFluor700からの蛍光を透過させる状態である。
第3の状態は、可変透過帯域における透過帯域を半値全幅で690nm以上710nm以下に設定し、第1の状態と同様に、Cy5.5からの蛍光を透過させる状態である。
第4の状態は、可変透過帯域における透過帯域を半値全幅で710nm以上730nm以下に設定し、第2の状態と同様に、AlexaFluor700からの蛍光を透過させる状態である。
第2の状態は、可変透過帯域における透過帯域を半値全幅で700nm以上740nm以下に設定し、AlexaFluor700からの蛍光を透過させる状態である。
第3の状態は、可変透過帯域における透過帯域を半値全幅で690nm以上710nm以下に設定し、第1の状態と同様に、Cy5.5からの蛍光を透過させる状態である。
第4の状態は、可変透過帯域における透過帯域を半値全幅で710nm以上730nm以下に設定し、第2の状態と同様に、AlexaFluor700からの蛍光を透過させる状態である。
第1の状態と第2の状態とは、可変分光素子12の同一の干渉次数の中で透過帯域を増減させて、当該透過帯域を2種類の蛍光薬剤の蛍光の波長帯域に一致させた状態(第1の撮影モード)である。
一方、第3の状態と第4の状態とは、第1の状態および第2の状態とは次数の異なる透過帯域の中で当該透過帯域を2種類の蛍光薬剤からの蛍光の波長帯域に一致させた状態(第2の撮影モード)である。
一方、第3の状態と第4の状態とは、第1の状態および第2の状態とは次数の異なる透過帯域の中で当該透過帯域を2種類の蛍光薬剤からの蛍光の波長帯域に一致させた状態(第2の撮影モード)である。
また、第1の状態と第3の状態、第2の状態と第4の状態は、それぞれ、可変分光素子12の異なる干渉次数の透過帯域を同一の薬剤蛍光の波長帯域に一致させた状態である。低次数の透過帯域は、高次数の透過帯域の透過帯域幅より広くなり、より広い波長帯域の蛍光を透過することができるようになっている。一方、透過帯域幅の狭い高次数の透過帯域は、より狭い波長帯域の蛍光を透過することができるようになっている。
前記制御ユニット5は、図1に示されるように、撮像素子13を駆動制御する撮像素子駆動回路(撮像素子制御回路)14と、可変分光素子12を駆動制御する可変分光素子制御回路15と、該可変分光素子制御回路15に接続され、操作者に操作される切替スイッチ(モード設定部)16と、撮像素子13により取得された画像情報を記憶するフレームメモリ17と、該フレームメモリ17に記憶された画像情報を処理して表示ユニット6に出力する画像処理回路18とを備えている。
撮像素子駆動回路14は、前記光源制御回路9に接続され、光源制御回路9による励起光用光源8の作動に同期して撮像素子13を駆動制御するようになっている。
切替スイッチ16は、例えば、可変分光素子12の上述した4つの状態を選択するためのスイッチである。該切替スイッチ16により第1〜第4の状態が選択されると、可変分光素子制御回路15から、該第1〜第4の状態を実現するための電圧が可変分光素子12に供給され、可変分光素子12が、電圧に応じて第1〜第4の状態に設定されるようになっている。
切替スイッチ16は、例えば、可変分光素子12の上述した4つの状態を選択するためのスイッチである。該切替スイッチ16により第1〜第4の状態が選択されると、可変分光素子制御回路15から、該第1〜第4の状態を実現するための電圧が可変分光素子12に供給され、可変分光素子12が、電圧に応じて第1〜第4の状態に設定されるようになっている。
フレームメモリ17には、第1のフレームメモリ17aおよび第2のフレームメモリ17bが備えられ、例えば、可変分光素子12が第1または第2の状態にあるときに撮像素子13により取得された画像情報が、第1のフレームメモリ17aに記憶され、可変分光素子12が第3または第4の状態にあるときに撮像素子13により取得された画像情報が、第2のフレームメモリ17bに記憶されるようになっている。
また、画像処理回路18は、例えば、第1のフレームメモリ17aから受け取った画像情報を表示ユニット6の第1のチャネルに出力し、第2のフレームメモリ17bから受け取った画像情報を表示ユニット6の第2のチャネルに出力するようになっている。
このように構成された本実施形態に係る内視鏡システム1の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る内視鏡システム1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2を体腔内に挿入し、その先端2a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4および制御ユニット5を作動させ、光源制御回路9の作動により、励起光用光源8を作動させて励起光を発生させる。
本実施形態に係る内視鏡システム1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2を体腔内に挿入し、その先端2a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4および制御ユニット5を作動させ、光源制御回路9の作動により、励起光用光源8を作動させて励起光を発生させる。
光源ユニット4において発生した励起光は、ライトガイド7を介して挿入部2の先端2aまで伝播され、挿入部2の先端2aから撮影対象Aに向けて照射される。
励起光が撮影対象Aに照射されると、撮影対象Aに存在す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3の集光レンズ10a、コリメートレンズ10bおよび励起光カットフィルタ11を透過し可変分光素子12に入射される。
励起光が撮影対象Aに照射されると、撮影対象Aに存在す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3の集光レンズ10a、コリメートレンズ10bおよび励起光カットフィルタ11を透過し可変分光素子12に入射される。
可変分光素子12は、操作者による切替スイッチ16の操作に応じて、可変分光素子制御回路15の作動により、状態が切り替えられているので、入射された光の内、選択された状態に応じた透過帯域の蛍光を透過させることができる。この場合に、撮影対象Aに照射された励起光の一部が、撮影対象Aにおいて反射され、蛍光とともに撮像ユニット3に入射されるが、撮像ユニット3には励起光カットフィルタ11が設けられているので、励起光は遮断され、撮像素子13に入射されることが阻止される。
そして、可変分光素子12を透過した蛍光は撮像素子13に入射され、画像情報(蛍光画像)が取得される。取得された画像情報は、選択された可変分光素子の状態に応じて、第1または第2のフレームメモリ17a,17bに記憶され、画像処理回路18によって、表示ユニット6の第1または第2のチャネルに出力されて表示ユニット6により表示される。
すなわち、Cy5.5を用いた蛍光観察を行う場合には、操作者が切替スイッチ16を操作して、第1の状態または第3の状態を選択する。この場合に、明るい蛍光画像を取得したい場合には、第1の状態を選択し、他の波長からの分光を精度よく行いたい場合には、第3の状態を選択する。第3の状態を選択することにより、第1の状態に対して透過帯域の中心波長を動かすことなく、透過帯域幅が絞られるので、取得される画像の強度は弱くなるが、不必要な波長の蛍光の混入を防止することができる。
また、AlexaFluor700を用いた蛍光観察を行う場合には、操作者が切替スイッチ16を操作して、第2の状態または第4の状態を選択する。この場合にも、上記と同様に、明るい蛍光画像を取得したい場合には、第2の状態を選択し、他の波長からの分光を精度よく行いたい場合には、第4の状態を選択する。第4の状態を選択することにより、第2の状態に対して透過帯域の中心波長を動かすことなく、透過帯域幅が絞られるので、不必要な波長の蛍光の混入を防止することができる。
この場合において、本実施形態によれば、可変分光素子12を第1の状態から第3の状態に、または第2の状態から第4の状態に変化させるために、それぞれ、アクチュエータ12cを以下のストロークSだけ移動させるだけで済む。
S=λ0/(2n・cosθ)
これにより、必要に応じて、中心波長が同一で、通過帯域幅の異なる波長帯域の蛍光を簡易に選択して透過させることができる。
S=λ0/(2n・cosθ)
これにより、必要に応じて、中心波長が同一で、通過帯域幅の異なる波長帯域の蛍光を簡易に選択して透過させることができる。
なお、本実施形態に係る内視鏡システム1によれば、挿入部2を体腔内に挿入し、先端2aを撮影対象Aに近接させていく過程において、まず、可変分光素子12を第1または第2の状態に設定し、次いで、第3または第4の状態に設定することが好ましい。挿入部2の先端2aが撮影対象Aから離れている場合には、可変分光素子12を第1の状態または第2の状態として、撮影対象Aからのできるだけ多くの蛍光を透過させることができる。また、挿入部2の先端2aが撮影対象Aに近接しているときには、可変分光素子12を第3の状態または第4の状態として、蛍光分離の精度が高く他の蛍光成分の混入の少ない画像を取得することができる。
また、本実施形態においては、可変分光素子12の干渉次数を1次分増減させることで、透過帯域幅を変更する場合について説明したが、2次分以上増減させることとしてもよい。
その場合、アクチュエータ12cは以下のストロークSだけ移動させればよい。
S=dλ0/(2n・cosθ)
ただし、dは増減させる干渉次数の変化量である。
その場合、アクチュエータ12cは以下のストロークSだけ移動させればよい。
S=dλ0/(2n・cosθ)
ただし、dは増減させる干渉次数の変化量である。
また、本実施形態においては、操作者の選択により、可変分光素子12を第1〜第4の状態に設定することとしたが、これに代えて、第1,第2の状態を所定のタイミングで交互に切り替えて撮影を行う第1の撮影モードと、第3,第4の状態を所定のタイミングで交互に切り替えて撮影を行う第2の撮影モードのいずれかを操作者に選択させることにしてもよい。第1の撮影モードによれば、明るいCy5.5の蛍光画像とAlexaFluor700の蛍光画像とを同時に取得し表示することができる。また、第2の撮影モードによれば、分光精度の高いCy5.5の蛍光画像とAlexaFluor700の蛍光画像とをほぼ同時に取得し表示することができる。
また、本実施形態においては、操作者の選択により撮影モードを切り替えることとしたが、これに代えて、例えば、撮像素子13により取得された画像情報を処理して光量情報を抽出し、光量が不足していると判断される場合には第1の撮影モードを、光量が十分な状態では第2の撮影モードを自動選択することとしてもよい。
また、Cy5.5の蛍光画像を取得する撮影モードと、AlexaFluor700の蛍光画像を取得する撮影モードのいずれかを操作者により選択させ、各撮影モードにおいては、可変分光素子13を第1の状態と第3の状態との間または第2の状態と第4の状態との間で所定のタイミングで交互に切り替えることとしてもよい。このようにすることで、Cy5.5あるいはAlexaFluor700の明るい蛍光画像と分光精度の高い蛍光画像とをほぼ同時に取得し表示できる。
次に、本発明の第2の実施形態に係る分光観察装置および内視鏡システムについて図4および図5を参照して説明する。
なお、本実施形態の説明において、上述した第1の実施形態に係る分光観察装置および内視鏡システムと構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
なお、本実施形態の説明において、上述した第1の実施形態に係る分光観察装置および内視鏡システムと構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る分光観察装置および内視鏡システムは、第1の実施形態における可変分光素子12に代えて、以下の透過帯域を有する4種類のフィルタ(光学フィルタ)20a〜20dを撮像素子13の各画素に対応するようにモザイク状に配列したものである。
第1のフィルタの透過帯域:半値全幅680nm以上720nm以下
第2のフィルタの透過帯域:半値全幅700nm以上740nm以下
第3のフィルタの透過帯域:半値全幅690nm以上710nm以下
第4のフィルタの透過帯域:半値全幅710nm以上730nm以下
第1のフィルタの透過帯域:半値全幅680nm以上720nm以下
第2のフィルタの透過帯域:半値全幅700nm以上740nm以下
第3のフィルタの透過帯域:半値全幅690nm以上710nm以下
第4のフィルタの透過帯域:半値全幅710nm以上730nm以下
このように構成された本実施形態に係る分光観察装置および内視鏡システムによれば、第1〜第4のフィルタ20a〜20dに対応する画素により、半値全幅680nm以上720nm以下、700nm以上740nm以下、690nm以上710nm以下、710nm以上730nm以下の蛍光画像をそれぞれ取得することができる。
そして、第1の実施形態と同様にして、第1,第2のフィルタ20a,20bに対応する画素から画像を取得する第1の撮影モードと、第3,第4のフィルタ20c,20dに対応する画素から画像を取得する第2の撮影モードとを、撮影者が状況に応じて選択することとしてもよい。また、各画像を処理して、光量が不足していると判断される場合には第1の撮影モードを、光量が十分な状態では第2の撮影モードを自動選択することとしてもよい。
そして、第1の実施形態と同様にして、第1,第2のフィルタ20a,20bに対応する画素から画像を取得する第1の撮影モードと、第3,第4のフィルタ20c,20dに対応する画素から画像を取得する第2の撮影モードとを、撮影者が状況に応じて選択することとしてもよい。また、各画像を処理して、光量が不足していると判断される場合には第1の撮影モードを、光量が十分な状態では第2の撮影モードを自動選択することとしてもよい。
次に、本発明の第3の実施形態に係る分光観察装置およびカプセル内視鏡システムについて図6を参照して説明する。本実施形態の説明において、上述した第2の実施形態に係る分光観察装置および内視鏡システムと構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る分光観察装置および内視鏡システムは、内視鏡システム1における挿入部3をカプセル型としたものである。第2の実施形態と同様に、4種類のフィルタ20a〜20dを撮像素子13の各画素に対応するようにモザイク上に配置したものである。
カプセル内視鏡31は透明カバー42とケース41の内側に撮像ユニット30および発光素子33が配置されている。撮像ユニット30はレンズ32、励起光カットフィルタ11、フィルタ20a〜20d、撮像素子13からなる。発光素子33は第1の実施形態の励起光用光源と同様に、例えばピーク波長660±5nmの励起光を出射する半導体レーザである。また、半導体レーザの代わりにLEDを用いることとしてもよい。
カプセル内視鏡31は透明カバー42とケース41の内側に撮像ユニット30および発光素子33が配置されている。撮像ユニット30はレンズ32、励起光カットフィルタ11、フィルタ20a〜20d、撮像素子13からなる。発光素子33は第1の実施形態の励起光用光源と同様に、例えばピーク波長660±5nmの励起光を出射する半導体レーザである。また、半導体レーザの代わりにLEDを用いることとしてもよい。
第2の実施形態と同様に、第1,第2のフィルタ20a,20bに対応する画素から画像を取得する第1の撮像モードと、第3,第4のフィルタ20c,20dに対応する画素から画像を取得する第2の撮像モードとを、撮影者が状況に応じて選択することとしてもよい。
可変分光素子に代えてモザイク状のフィルタを採用したため、可変装置が不要となり、空間的な制約が大きいカプセル型内視鏡としては、可変装置が必要とする空間分だけ小型化できる、または、その空間に他の構成要素を配置することができる等の大きな効果がある。さらに、可変装置を用いないことにより、電力供給が限られているカプセル型内視鏡の消費電力を低減できるという効果を奏する。
可変分光素子に代えてモザイク状のフィルタを採用したため、可変装置が不要となり、空間的な制約が大きいカプセル型内視鏡としては、可変装置が必要とする空間分だけ小型化できる、または、その空間に他の構成要素を配置することができる等の大きな効果がある。さらに、可変装置を用いないことにより、電力供給が限られているカプセル型内視鏡の消費電力を低減できるという効果を奏する。
次に、本発明の第4の実施形態に係る分光観察装置および内視鏡システムについて、図7、図8Aおよび図8Bを参照して以下に説明する。
本実施形態の説明においても、上述した第2の実施形態に係る分光観察装置および内視鏡システムと構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態の説明においても、上述した第2の実施形態に係る分光観察装置および内視鏡システムと構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る分光観察装置および内視鏡システムは、撮影対象Aからの光を2つに分岐するビームスプリッタ21と、該ビームスプリッタ21により分岐された光をそれぞれ撮影する2つの撮像素子22a,22bを備えている。一方の撮像素子22aの前段には、図8Aに示される第1,第2のフィルタ20a,20bが配置され、他方の撮像素子22bの前段には、図8Bに示される第3,第4のフィルタ20c,20dが配置されている。
このように構成することにより、第2の実施形態と同様に、撮像素子22a,22bの出力から、半値全幅680nm以上720nm以下、700nm以上740nm以下、690nm以上710nm以下、710nm以上730nm以下の蛍光画像をそれぞれ取得することができる。
Claims (8)
- 撮影対象に向けて励起光を照射する励起光光源と、
該励起光光源からの励起光の照射により前記撮影対象から放射される蛍光から、中心波長が同一で、通過帯域幅の異なる複数の波長帯域の蛍光を分離可能な分光素子と、
該分光素子により分離された蛍光を撮像する撮像部とを備える分光観察装置。 - 前記分光素子が、間隔をあけて互いに対向する複数の光学部材と、これらの光学部材の間隔を変更するアクチュエータとを備える可変分光素子からなる請求項1に記載の分光観察装置。
- 前記分光素子が、同一の中心波長で通過帯域幅の異なる透過率特性を有する2種以上の光学フィルタであり、
前記撮像部が、2次元的に配列された複数の画素を有する撮像素子からなり、
前記光学フィルタと前記撮像素子とは、異なる光学フィルタを透過した蛍光が、前記撮像素子の異なる画素に結像されるよう配置されている請求項1に記載の分光観察装置。 - 前記撮像部が、2以上の撮像素子と、前記撮影対象から放射される蛍光を前記各撮像素子に向けて分岐するビームスプリッタとを備え、
前記透過率特性の異なる2種以上の光学フィルタが、異なる撮像素子に対向して配置されている請求項3に記載の分光観察装置。 - 第1の波長帯域の蛍光を撮像する第1の撮影モードと、第1の波長帯域よりも通過帯域幅の狭い第2の波長帯域の蛍光を撮像する第2の撮影モードとを選択的に設定するモード設定部を備える請求項1に記載の分光観察装置。
- 前記モード設定部が、前記第2の撮影モードに先立って第1の撮影モードを設定する請求項5に記載の分光観察装置。
- 請求項1に記載の分光観察装置を備える内視鏡システム。
- 請求項1に記載の分光観察装置を備えるカプセル内視鏡システム。
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