JPWO2022244645A5

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Publication number: JPWO2022244645A5
Application number: JP2023522610A
Authority: JP
Filing date: 2022-05-10
Publication date: 2024-02-22

Description

蛍光色素を含む物体を励起光で照射する場合、蛍光色素が励起光の一部を吸収して発する蛍光と、物体で反射される励起光の反射光とが生じる。蛍光撮像に用いられる従来の撮像装置おいて、蛍光画像が得られる波長バンドの数は、ＲＧＢのように３つ程度である。この場合、蛍光のスペクトルと励起光のスペクトルとが同じ波長バンド内に存在することが多く、蛍光と励起光の反射光とが重畳された光の像から、蛍光の像と励起光の反射光の像とを区別することは容易ではない。このため、従来の撮像装置は、ダイクロイックミラーまたはロングパスフィルタのように励起光を遮断する光学素子を備える。

（実施形態１）
以下に、図４を参照して、本開示の実施形態１による撮像装置の構成例を説明する。図４は、本開示の例示的な実施形態１による撮像装置１００の構成を模式的に示す図である。図４には、互いに異なる１以上の種類の蛍光色素を含む物体１０が示されている。蛍光色素の種類の数は１でもよい。本明細書では、励起光を吸収して放出光が生じる物質を「発光体」と称する。発光体が蛍光色素である場合、放出光は蛍光である。発光体は、蛍光色素ではなく燐光色素または量子ドットであってもよい。図４に示す撮像装置１００は、光源２０と、光学系３０と、フィルタアレイ４０と、イメージセンサ５０と、光源２０およびイメージセンサ５０を制御する処理回路６０とを備える。

従来の蛍光撮像では、観察する蛍光色素の種類ごとに、ダイクロイックミラーまたはロングパスフィルタのような励起光を遮断する光学素子が物理的に交換される。これに対して、実施形態２による撮像装置２００では、処理回路６０の電気的な制御によって第１動作と第２動作とを切り替えるので、多種類の蛍光色素をより高速に観察することができ、かつ、摩耗のような物理損傷のリスクを減らすことができる。さらに、実施形態２による撮像装置２００は、内視鏡のように物理的なサイズが制限された撮像システムに容易に実装することができる。

例えば、内視鏡検査において、白色光による反射像は、胃壁および／または腸管全体を観察するのに有効であり、腫瘍部位に蛍光色素を蓄積させ、当該蛍光色素を励起して得られる蛍光像は、腫瘍部位を強調して特定するのに有効である。実施形態２による撮像装置２００では、第１動作と第２動作とを高速に切り替えることができるので、例えば蠕動運動によって変形する物体１０であってもその影響を抑えつつ、白色光による反射像および蛍光像を得ることができる。

前記第３範囲の一部である第４範囲は、前記第１範囲の一部または全てと重なり、前記第３範囲の一部である第５範囲は前記第２範囲の一部または全てと重なり、前記第４範囲は前記第５範囲と異なる。

Claims

少なくとも１つの発光体を含む物体を照射するための励起光を出射する少なくとも１つの光源と、
透過スペクトルが互いに異なる複数のフィルタを含む符号化フィルタアレイと、
前記励起光の照射によって生じる物体光を前記符号化フィルタアレイを通して撮像し、圧縮画像データを生成するイメージセンサと、
前記圧縮画像データを基にハイパースペクトル画像データを生成する処理回路と、
を備え、
前記物体光は、前記少なくとも１つの発光体が前記励起光を吸収して発生する放出光と、前記物体で反射された前記励起光の反射光とを含み、
前記複数のフィルタは、透過スペクトルが互いに異なる２つのフィルタを含み、
前記励起光のスペクトルは、前記２つのフィルタそれぞれの透過スペクトルにおける透過域と重なる、
撮像装置。
前記２つのフィルタは第１フィルタを含み、
前記励起光のスペクトルにおいて最高強度の半分以上の強度を有する波長域は、前記第１フィルタの透過スペクトルにおける第１透過ピークにおいて最高強度の半分以上の強度を有する波長域を含む、
請求項１に記載の撮像装置。
前記２つのフィルタは第１フィルタを含み、
前記励起光のスペクトルの半値幅は、前記第１フィルタの透過スペクトルにおける第１透過ピークの半値幅よりも広い、
請求項１に記載の撮像装置。
前記２つのフィルタは第１フィルタ、第２フィルタであり、
前記励起光のスペクトルは、前記第１フィルタの透過スペクトルにおける第１透過ピーク及び前記第２フィルタの透過スペクトルにおける第２透過ピークと重なる、
請求項１に記載の撮像装置。
前記励起光のスペクトルは、前記少なくとも１つの発光体の吸収スペクトルに重なる波長域を有し、
前記少なくとも１つの発光体の発光スペクトルは、前記励起光の前記反射光のスペクトルに重ならない波長域を有する、
請求項１から４のいずれかに記載の撮像装置。
前記光源は、ＬＥＤまたはスーパールミネッセントダイオードを含む、
請求項１から５のいずれかに記載の撮像装置。
前記少なくとも１つの光源は、第１励起光を出射する第１光源と、第２励起光を出射する第２光源とを含み、前記第１励起光のスペクトルと前記第２励起光のスペクトルとは互いに異なり、
前記処理回路は、前記第１光源に前記第１励起光を出射させる動作と、前記第２光源に前記第２励起光を出射させる動作とを切り替える、
請求項１から６のいずれかに記載の撮像装置。
前記少なくとも１つの発光体は、第１発光体および第２発光体を含み、前記第１発光体の第１吸収スペクトルと前記第２発光体の第２吸収スペクトルとは互いに異なり、
前記第１励起光は、前記第１発光体を励起することが可能な光であり、
前記第２励起光は、前記第２発光体を励起することが可能な光である、
請求項７に記載の撮像装置。
前記第１励起光は白色光であり、
前記第２励起光は、前記少なくとも１つの発光体を励起することが可能である光である、
請求項７に記載の撮像装置。
前記少なくとも１つの光源は、第１励起光を出射する第１光源と、第２励起光を出射する第２光源とを含み、前記第１励起光のスペクトルと前記第２励起光のスペクトルとは互いに異なり、
前記処理回路は、前記第１光源の前記第１励起光、および前記第２光源の前記第２励起光を同時に出射させる、
請求項１に記載の撮像装置。
前記少なくとも１つの光源は、第１励起光を出射する第１光源と、第２励起光を出射する第２光源とを含み、前記第１励起光のスペクトルと前記第２励起光のスペクトルとは互いに異なり、
前記処理回路は、前記イメージセンサの露光時間内において、前記第１光源に前記第１励起光を出射させる動作と、前記第２光源に前記第２励起光を出射させる動作とを切り替える、
請求項１に記載の撮像装置。
前記少なくとも１つの光源は波長可変光源であり、
前記処理回路は、前記イメージセンサの露光時間内において、前記波長可変光源から出射される前記励起光のスペクトルを変化させる、
請求項１に記載の撮像装置。
光源が励起光を出射し、これにより、前記励起光は物体を照射し、前記励起光に照射された物体からの第１光がフィルタアレイに入射し、前記第１光が入射したフィルタアレイからの第２光がイメージセンサに入射し、前記第１光は、前記物体が前記励起光の一部を吸収し出力する第３光と、前記物体での前記励起光の一部の反射から生じる第４光を含み、
処理回路が、前記イメージセンサに入射した第２光に基づいて、複数の波長領域に対応する複数の画像を生成し、
前記フィルタアレイは、第１フィルタ、第２フィルタを含み、
前記第１フィルタの透過スペクトルにおける第１透過率以上の透過率に対応する全ての波長は第１範囲に含まれ、
前記第２フィルタの透過スペクトルにおける第２透過率以上の透過率に対応する全ての波長は第２範囲に含まれ、
前記第１範囲は前記第２範囲と異なり、
前記励起光の第１スペクトルは、矩形状の形状であり、
前記第１スペクトルにおける第１強度以上の強度に対応する全ての波長は第３範囲に含まれ、
前記第３範囲の一部である第４範囲は前記第１範囲の一部または全てと重なり、
前記第３範囲の一部である第５範囲は前記第２範囲の一部または全てと重なり、
前記第４範囲は前記第５範囲と異なる、
撮像方法。
前記第１透過率は、前記第１フィルタの透過スペクトルにおける最大透過率の１／１０の値であり、
前記第２透過率、前記第２フィルタの透過スペクトルにおける最大透過率の１／１０の値であり、
前記第１強度は、前記第１スペクトルにおける最大強度の１／１０の値である、
請求項１３に記載の撮像方法。