光源装置及び撮影装置
【課題】励起光として照射するレーザ光のスペックル発生を抑制しつつ、装置の小型化、ローコスト化を図る。
【解決手段】上部光源１４は、レーザダイオード３０ａ〜３０ｃ、励起フィルタ３１、拡散部材３２ａ〜３２ｃ、及び反射板３３を備える。円柱形状の拡散部材３２ａ〜３２ｃは、一端に軸方向と直交する入射端面３５ａを、他端に入射端面３５ａに対して傾斜する傾斜端面３５ｂを有する。拡散部材３２ａ〜３２ｃは、自家蛍光の発生を無視し得る低自家蛍光性の透明材料に、自家蛍光を発生しない無蛍光性の粒状部材を分散させるように混合して形成されている。レーザダイオード３０ａ〜３０ｃから照射されたレーザ光は励起フィルタ３１を透過して励起光となり、拡散部材３２ａ〜３２ｃの入射端面３５ａに入射する。入射端面３５ａから内部へ入射した励起光が、拡散された状態で傾斜端面３５ｂまたは周面３５ｃから出射する。
【解決手段】上部光源１４は、レーザダイオード３０ａ〜３０ｃ、励起フィルタ３１、拡散部材３２ａ〜３２ｃ、及び反射板３３を備える。円柱形状の拡散部材３２ａ〜３２ｃは、一端に軸方向と直交する入射端面３５ａを、他端に入射端面３５ａに対して傾斜する傾斜端面３５ｂを有する。拡散部材３２ａ〜３２ｃは、自家蛍光の発生を無視し得る低自家蛍光性の透明材料に、自家蛍光を発生しない無蛍光性の粒状部材を分散させるように混合して形成されている。レーザダイオード３０ａ〜３０ｃから照射されたレーザ光は励起フィルタ３１を透過して励起光となり、拡散部材３２ａ〜３２ｃの入射端面３５ａに入射する。入射端面３５ａから内部へ入射した励起光が、拡散された状態で傾斜端面３５ｂまたは周面３５ｃから出射する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体に標識された蛍光物質を励起させて撮影可能とする光源装置及び撮影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
筐体内に被写体を配置し、筐体内に備えられた光源で生体を照射して被写体を撮影する装置が、従来より様々な分野で利用されている。生化学、分子生物学の分野においては、化学発光物質や蛍光物質を標識物質として使用し、これらの発光や蛍光を読み取ることによって、遺伝子配列、遺伝子の発現レベル、蛋白質の分離、同定、あるいは分子量、特性の評価などを行う撮影装置が知られている。
【０００３】
また、マウスやラット等の生体に上記の標識物質で標識された遺伝子や蛋白質、抗体、薬理物質を与え、生体の体内または体表に分布した標識物質からの光をカメラで撮影し、生体内における遺伝子の発現や薬理作用等を撮影する、いわゆるｉｎ ｖｉｖｏ イメージング （in vivo imaging）を行う撮影装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この撮影装置では、例えば蛍光物質で標識を行っている場合には、生体に励起光を照射して蛍光物質を励起させ、生じた蛍光をカメラで受光することによって画像を生成する。
【０００４】
生体の撮影を行う場合、生体へ照射した励起光の波長ピークよりも励起で生じた蛍光の波長ピークのほうが長く表れるため、観察時は励起光の波長を遮断し、蛍光の分光領域のみを通す光学フィルタを用いて撮影する。
【０００５】
従来の撮影装置では、生体へ照射する励起光の光源としてハロゲンランプや発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用することが多いが、例えば、ハロゲンランプや白色ＬＥＤを使用する場合、バンドパスフィルタで白色光の分光幅を狭めて照射し、単色ＬＥＤを使用する場合は、長波長成分を専用の光学フィルタでカットする。これらの光学フィルタを透過して照射された励起光は、励起で生じた蛍光の波長と一部重なることがある。蛍光と同じ波長の励起光は、カメラに入射して受光されるため、画像のバックグラウンドノイズとなって微弱な蛍光成分を打ち消してしまう。よって、微弱な蛍光まで読み取る高精度な観察をすることが困難であった。このような問題は、分光波長幅が狭くて強い光源を使用すれば解消されるが、この条件にあう励起光源としてレーザ光源を使用することが考えられている。
【０００６】
ところが、レーザ光源を使用する場合、レーザ光照明時に発生するスペックルによって画像に不自然な照明ムラが現れることがあるため、励起光源として使用するにはスペックルの発生を抑制することが必要となる。そこで、このスペックル対策として、特許文献２では、レーザ光の光路上に共振体を配し、レーザ光が共振体の表面に当たって反射する第１の部分光と、レーザー光が共振体内に入射し、複数回の全反射をした後に入射位置の領域から共振体の外へ出射する第２の部分光とにレーザ光を分割し、さらに共振体内で第２の部分光を変調させることで共振体から出射するレーザ光のコヒーレンスを低減させるシステムが記載されている。これにより、レーザ光を共振体でコヒーレンスを低減させることでスペックルの発生を抑制することができる。また、特許文献３には、レーザ光の光路上に光拡散板を設置し、この光拡散板を振動・回転させることによりレーザ光を拡散させてスペックルの発生を抑える構成が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２８７４９７号公報
【特許文献２】特表２００７−５２８５９５号公報
【特許文献３】特開２００７−２３３３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献２，３記載のレーザ光源の構成を撮影装置に備える場合、共振体や、光拡散板を振動・回転させるメカ機構などのコストが高く、またこれらを組み込むためのスペースが必要となるため、装置全体のコスト増加、及び装置の小型化を妨げる原因となる。また、上記特許文献１記載の撮影システムでは、励起光源にレーザ光源を使用することは考えられておらず、レーザ光源を使用した場合のスペックル対策も当然考慮されていない。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、励起光として照射するレーザ光のスペックル発生を抑制しつつ、装置の小型化、ローコスト化を図ることが可能な光源装置及び撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するために、本発明の光源装置は、生体に励起光を照射して蛍光物質を励起させ、カメラで撮影可能な蛍光を生じさせる光源装置であって、励起光を発するレーザ光源と、自家蛍光発生を無視し得る低自家蛍光性の透明材料に、自家蛍光を発生しない無蛍光性の粒状部材を分散させるように混合して形成され、前記レーザ光源から内部に入射された励起光を拡散して前記生体へ照射する拡散部材とを備えたことを特徴とする。なお、本発明におけるカメラとは、固体撮像素子などのイメージセンサを備えたものや、写真フィルムに画像を形成する写真カメラなど、受光した蛍光から画像を生成するカメラであればよい。
【００１１】
前記拡散部材は、略円柱形状で、一端に軸方向と直交する入射端面が、他端に前記入射端面に対して傾斜する傾斜端面が形成されており、周面及び前記傾斜端面が前記生体に対面し、且つ前記入射端面から内部に向かって前記励起光が入射されるように配置され、周面及び前記傾斜端面から励起光を拡散して前記生体へ照射させることが好ましい。前記拡散部材を基準にして前記生体と反対側の位置に反射板を設け、前記拡散部材から出射する前記励起光を前記反射板で反射させて前記生体へ照射させることが好ましい。また、前記レーザ光源は、前記軸方向と直交する方向に沿って複数配置されており、前記拡散部材は、前記レーザ光源からの励起光が入射する位置にそれぞれ配置されていることが好ましい。
【００１２】
前記レーザ光源からの励起光を前記拡散部材を介さずに前記生体に反射させる反射部材を備えており、前記レーザ光源を複数設け、少なくとも１つのレーザダイオードからの励起光が前記反射部材によって前記生体に照射されることが好ましい。
【００１３】
前記レーザ光源からの励起光を前記拡散部材を介さずに前記生体に反射させる反射部材と、一個のレーザダイオードからの励起光が前記拡散部材又は前記反射部材のいずれかに入射するように前記レーザ光源の位置を切り替える切替機構とを備えたことが好ましい。
【００１４】
前記粒状部材は、酸化チタン、または硫酸バリウムであることが好ましい。あるいは、前記粒状部材は、前記透明材料との境界面で光を反射させる透明ビーズであることが好ましい。前記透明材料は、シリコン、又は石英ガラスであることが好ましい。
【００１５】
本発明の撮影装置は、請求項１ないし９いずれか記載の光源装置と、前記励起光で生じた前記生体の蛍光を受光することによって画像を生成するカメラとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、低自家蛍光性の透明材料に、無蛍光性の粒状部材を分散させるように混合して形成された拡散部材で、レーザダイオードから拡散部材の内部に入射された励起光を拡散して生体へ照射するので、励起光として生体に照射するレーザ光のスペックルを抑制しつつ、装置の小型化、ローコスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施した撮影システムの外観を図１に示す。撮影システム２は、撮影対象、例えばマウスやラット等の生体３（図２参照）の体表や体内に分布する標識物質からの光を受光し、生体３に分布する標識物質の画像（以下、分布画像という）を撮影（生成）して表示する。この実施形態では、標識物質として、励起光を照射することにより蛍光を発する蛍光物質を生体３に投与し、その生体３に分布する蛍光物質の分布画像を生成する場合について説明するが、自家蛍光を発する組織、例えば腫瘍組織の分布画像を生成する場合についても同様である。
【００１８】
撮影システム２は、分布画像を生成する撮影装置５と、この撮影装置５に対する各種設定や撮影装置５で生成された分布画像に各種画像処理を施してモニタ６ａに表示し、また分布画像を記録媒体への記録等を行うＰＣ（パーソナルコンピュータ）６とから構成されている。ＰＣ６には、所定のソフトウェアをインストールすることによって、撮影装置５に対する設定機能や画像処理機能等を実現している。
【００１９】
図２において、撮影装置５は、筐体１１と、カメラ部１２と、撮影ステージ１３と、上部光源１４（光源装置）と、底部光源１５とからなる。筐体１１は、中空の略直方体形状で、前面に開閉自在に取り付けられた蓋１６（図１参照）が設けられている。蓋１６を開けると、筐体１１の内部に設けられた撮影室１７が露呈して生体３を収容させることができ、また撮影室１７から生体３を取り出すことができる。蓋１６を閉じたときには、撮影室１７内が遮光され、撮影の際に生体３から発せられる蛍光以外の光がカメラ部１２に入射することを防止する。
【００２０】
撮影室１７は、上部にカメラ部１２が設けられている。カメラ部１２は、撮影ステージ１３にセットされた生体３の分布画像を生成する。このカメラ部１２は、イメージセンサ１８，撮影レンズ１９，カメラ側フィルタ２０，冷却部２１等から構成される。イメージセンサ１８は、デジタルカメラ等に用いられているものと同様であり、その受光面に多数の受光素子をマトリクス状に配してある。具体的には、イメージセンサ１８としてはＣＣＤなどの固体撮像素子が用いられる。
【００２１】
分布画像を生成する場合には、後述するように、受光素子で光電変換を行って電荷を蓄積する状態にイメージセンサ１８を維持し、その間に蛍光物質から蛍光を受光させ、その光を電荷として蓄積させることによって露出を行う。
【００２２】
撮影レンズ１９は、生体３からの蛍光をイメージセンサ１８に結像する。カメラ側フィルタ２０は、上部光源１４や底部光源１５からの励起光を遮断し、生体３に分布する蛍光物質からの蛍光を透過するフィルタである。このカメラ側フィルタ２０としては、例えば蛍光物質からの蛍光よりも短波長側の光をカットするロングパスフィルタを用い、生体３からの蛍光だけをイメージセンサ１８に受光させる。冷却部２１は、イメージセンサ１８を冷却することにより暗電流を低減して、生成される分布画像のノイズを抑制する。
【００２３】
イメージセンサ１８としては、ＣＣＤタイプやＣＭＯＳタイプ等の各種のものを用いることができる。また、半導体によって光電変換を行うものの他、有機光電変換膜を使ったイメージセンサを用いてもよい。さらには、単色のみならず、受光する光を複数色に色分解して撮影するようにしてもよい。イメージセンサ１８は、タイミング制御部２２の制御の下で、ドライバ２３によって駆動される。
【００２４】
カメラ部１２の直下に撮影ステージ１３が配されている。この撮影ステージ１３は、生体３が置かれるステージ面２４とその下側のハウジング２５とからなる箱状となっている。この撮影ステージ１３の中空な内部に底部光源１５を配してある。ステージ面２４は、その上に置かれた生体３に底部光源１５からの励起光が照射されるように透明な板状となっている。ハウジング２５は、底部光源１５からの励起光を遮断するように不透明にしてありステージ面２４以外から励起光が射出されないようにしている。底部光源１５としては、ハロゲンランプ，ストロボ放電管，レーザ、ＬＥＤ等の各種のものを用いることができる。この例では、白色ＬＥＤと、蛍光物質からの蛍光の波長域及びそれよりも長波長側の光をカットするショートパスフィルタとを含む構成としてある。
【００２５】
撮影ステージ１３の斜め上方、カメラ部１２の撮影中心に対して線対称な位置に、上部光源１４を配してある。この上部光源１４と、底部光源１５とは、いずれも生体３に分布する蛍光物質を励起して発光させるための励起光を生体３に向けて照射する励起光源となっている。これらの上部光源１４、底部光源１５は、タイミング制御部２２の制御の下で、それぞれ対応する上部光源ドライバ２８、底部光源ドライバ２９によって駆動される。
【００２６】
図３に本発明の光源装置である上部光源１４の構成を示す。本実施形態では、上部光源１４は、３個のレーザダイオード３０ａ〜３０ｃ、励起フィルタ３１、３個の拡散部材３２ａ〜３２ｃ、及び反射板３３とを備える。レーザダイオード３０ａ〜３０ｃは、タイミング制御部２２の制御により生体を撮影するタイミングに合わせてオン・オフされる。なお、反射板３３は、筐体３内に設けられたステー３４（図２参照）に固定されており、レーザダイオード３０ａ〜３０ｃ、励起フィルタ３１、及び拡散部材３２についても図示しない保持部材によって保持され、ステー３４に固定されている。レーザダイオード３０ａ〜３０ｃとしては、赤色レーザダイオードを使用する。
【００２７】
励起フィルタ３１は、長手方向がレーザダイオード３０ａ〜３０ｃの配列方向に沿って配された板状で、レーザダイオード３０ａ〜３０ｃから発せられたレーザ光のうち、長波長域の光をカットし、短波長域の光のみを透過させて励起光とする。これによって、励起光の波長と、励起で発生した蛍光の波長とが重なることを防止する。レーザダイオード３０ａ〜３０ｃは、拡散部材３２ａ〜３２ｃの軸方向と直交する方向に沿って配置されている。
【００２８】
拡散部材３２ａ〜３２ｃは、円柱形状で、一端に軸方向と直交する入射端面３５ａが、他端に入射端面３５ａに対して傾斜する傾斜端面３５ｂが形成されており、生体３に向かう方向と、軸方向とが直交し、さらに傾斜端面３５ｂ及び周面３５ｃが生体３に対面し、入射端面３５ａから内部に向かってレーザダイオード３０ａ〜３０ｃからの励起光が入射される位置にそれぞれ配置されている。
【００２９】
これら拡散部材３２ａ〜３２ｃは、自家蛍光の発生を無視し得る低自家蛍光性の透明材料に、自家蛍光を発生しない無蛍光性の粒状部材を分散させるように混合して形成されている。本実施形態では、この拡散部材を形成する低自家蛍光性の透明材料としてはシリコンが使用され、無蛍光性の粒状部材としては、白色粉末である酸化チタンが使用される。なお、拡散部材を形成する透明材料としては、シリコンに限らず低自家蛍光性の透明材料であればよく、例えば石英ガラスを用いることができる。このような材料から拡散部材３２ａ〜３２ｃが形成されるときには、溶融した状態の透明材料に粒状部材が分散するように混合してから型に流し込み、硬化させることによって、上述した拡散部材３２ａ〜３２ｃの形状に形成する。このような拡散部材３２ａ〜３２ｃを使用することで、入射端面３５ａから内部へ入射した励起光が、透明材料を通過するとともに粒状部材で反射して拡散し、傾斜端面３５ｂまたは周面３５ｃから出射する。
【００３０】
反射板３３は、拡散部材３２ａ〜３２ｃを基準にして生体３と反対側に位置している。この反射板３３は、拡散部材３２ａ〜３２ｃと平行に位置する底面部３３ａと両側の側面部３３ｂ，３３ｃとからなる略コの字断面状に形成された板材であり、拡散部材３２ａ〜３２ｃから出射する励起光を反射させて生体３へ照射させる。
【００３１】
上部光源ドライバ２８及び底部光源ドライバ２９は、タイミング制御部２２からパルス状のタイミング信号が入力されている間、光源をオンとする。励起光源から励起光を生体３に照射して蛍光物質からの蛍光を発生させる。なお、光源をオン（点灯状態）としたまま、シャッタの開閉等によりタイミング信号に基づく生体への励起光の照射を行ってもよい。
【００３２】
次に、上記構成の作用について説明する。まず、ユーザーが蓋１６を開いて、蛍光物質を予め投与した生体３が撮影ステージ１３に置かれる。ユーザーが蓋１６を閉めて撮影室１７が遮光状態とされた後、ＰＣ６を操作して、上部光源１４と底部光源１５とのいずれを使用するかを選択設定し、撮影開始を指示する。以下では、本発明に関わる上部光源１４が選択された場合について詳細に説明する。撮影開始が指示されると、タイミング制御部２２は、露出開始信号をドライバ２３に送る。
【００３３】
ドライバ２３が露出開始信号を受けることにより、イメージセンサ１８が作動を開始して、各受光素子で受光する光を電荷に光電変換し蓄積する状態となる。一方、タイミング制御部２２では、タイミング信号を生成する処理が開始される。そして、この処理で発生する各タイミング信号が選択されている光源のドライバに順次に送出される。例えば、選択されている光源が上部光源１４であった場合には、上部光源ドライバ２８に各タイミング信号が順次に送られる。
【００３４】
タイミング信号が上部光源ドライバ２８に入力されると、このタイミング信号の入力に応じて上部光源１４がオンとなって生体３に向けて励起光が照射される。そして、その照射で蛍光物質から発せられる蛍光がカメラ側フィルタ２０、撮影レンズ１９を通してイメージセンサ１８に受光され、その受光による電荷が徐々に蓄積される。イメージセンサ１８に蓄積された電荷が光電変換されて画像が生成され、ＰＣ６に送られる。
【００３５】
上述したように、レーザダイオード３０ａ〜３０ｃから発せられたレーザ光を励起光として照射し、この励起光が拡散部材３２ａ〜３２ｃによって拡散された状態で生体３に照射されるので、蛍光の波長と励起光の波長とが重なることを防ぎ、且つスペックルの発生を防ぐことが可能となる。これにより、イメージセンサ１８で蓄積された電荷から生成された画像は、微弱な蛍光まで読み取り可能であるとともに、スペックルに起因する照明ムラが無くなるので、高画質な画像で生体３を観察することができる。さらに、上部光源１４は、共振体やメカ機構などの複雑な構成を使用することなく、簡単な構成で励起光を拡散して照射し、スペックルの発生を防ぐことができるので、撮影装置の小型化、ローコスト化を図ることができる。
【００３６】
なお、上記実施形態では、レーザダイオード３０ａ〜３０ｃとして単色の赤色レーザダイオードのみを使用しているが、これに限らず、赤、緑、青の各色に対応したレーザダイオードを使用する構成としてもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、上部光源１４（光源装置）に、レーザダイオード３０ａ〜３０ｃにそれぞれ対応する拡散部材３２ａ〜３２ｃを備える構成としているがこれに限らず、図４に示すように、レーザダイオード３０ａ〜３０ｃから照射される励起光が入射される１つの拡散部材３６を備えた構成としてもよい。この場合、拡散部材３６は、レーザダイオード３０ａ〜３０ｃの配置に合わせた横幅の広い直方体形状で、一端に軸方向と直交する入射端面３７ａが、他端に入射端面３７ａに対して傾斜する傾斜端面３７ｂが形成され、傾斜端面３７ｂ及び上面３７ｃが生体３に対面するように配置されている。この拡散部材３６は、上記実施形態の拡散部材３２ａ〜３２ｃと同様に低自家蛍光性の透明材料に、無蛍光性の粒状部材を分散させるように混合して形成されており、レーザダイオード３０ａ〜３０ｃからの励起光が入射端面３７ａから拡散部材３６の内部に入射して粒状部材で反射し、拡散した状態で傾斜端面３７ｂ及び上面３７ｃから生体へ照射される。
【００３８】
上記実施形態においては、上部光源１４（光源装置）に、レーザダイオードを複数配置し、レーザダイオードからの励起光が入射する位置に拡散部材をそれぞれ配置しているが、本発明はこれに限らず、複数のレーザダイオードのうち、少なくとも１つのレーザダイオードからの励起光が拡散部材を介さずに生体に照射させる構成としてもよい。この構成を適用した上部光源を図５に示す。なお、図５において、上記実施形態と同じ部品、部材を用いるものは同符号を付して説明を省略する。この場合、上部光源４０（光源装置）は、レーザダイオード４１ａ〜４１ｃと、２つの拡散部材３２ａ，３２ｂと並列に配置された反射鏡４２と、コリメータレンズ４３とを備えている。また、レーザダイオード４１ａ〜４１ｃとしては、例えば、ＩＲ（赤外線）レーザダイオードを使用する。２個のレーザダイオード４１ａ，４１ｂから照射される励起光は、それぞれ拡散部材３２ａ，３２ｂに入射し、１個のレーザダイオード４１ｃから照射される励起光はコリメータレンズ４３により平行光線化されて反射鏡４２へ入射する。反射鏡４２は、励起光を反射することが可能な反射部材であり、励起光の光路を９０°屈曲させて生体３へ照射させるように配置されている。このような構成とすることで、レーザダイオード４１ｃから照射された励起光については、拡散部材を介さずに生体３へ照射されるので、より強い光量のスポットライトとして使用することができる。そして、通常時はレーザダイオード４１ａ，４１ｂをオンして励起光を拡散部材３２ａ，３２ｂを介して生体３へ照射させ、より強い光量が要求されるときは、ＰＣ６からの指示によってレーザダイオード４１ｃをオンして励起光を直接的に生体３へ照射させるように切り替え制御を行う。
【００３９】
上記実施形態では、複数のレーザダイオードを設け、それぞれのレーザダイオードに対応した拡散部材、又は反射部材を備えた構成としているが、本発明はこれに限らず、一個のレーザダイオードからの励起光が拡散部材又は反射部材のいずれかに入射するように切り替える構成としてもよい。この構成を適用した上部光源を図６に示す。この場合、上部光源５０（光源装置）は、拡散部材３２ａと、反射鏡４２と、１個のレーザダイオード５１と、励起フィルタ５２と、レーザダイオード５１及び励起フィルタ５２を保持するハウジング５３と、ハウジング５３の位置を切り替える切替機構５４とを備える。切替機構５４は、例えば駆動モータ、ベルト、プーリなどからなり、レーザダイオード５１から照射される励起光が拡散部材３２ａに入射する間接照射位置と、反射鏡４２に入射する直接照射位置との間でハウジング５３の位置を切り替える。そして、通常時はハウジング５３を間接照射位置に移動させてレーザダイオード５１からの励起光を拡散部材３２ａを介して生体３へ照射させ、より強い光量が要求されるときは、ＰＣ６からの指示によってハウジング５３を直接照射位置に切り替えて励起光を直接的に生体３へ照射させるように切替機構５４の切り替え制御を行う。
【００４０】
なお、上記実施形態においては、上部光源に本発明を適用した構成を列挙しているがこれに限らず、底部光源に適用してもよい。また、レーザ光源としてレーザダイオードを使用する構成を列挙しているが、本発明はこれに限らず、レーザダイオード以外の固体レーザやガスレーザなど他のレーザ光源からなる構成にも適用することができる。
【００４１】
さらにまた、粒状部材としては、酸化チタンに限らず、無蛍光性の白色粉末であればよく、例えば硫酸バリウムを用いてもよい。あるいは、これらの白色粉末に代えて、特開２００３−１０７２１７号公報、または特開平６−３４７６１６号公報に記載された透明ビーズ（拡散体）を粒状部材として使用してもよい。これらの透明ビーズは、透明材料との境界面で光を反射して拡散させるので、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
なお、上記実施形態では、撮影装置に用いられるカメラとして、イメージセンサを備えたカメラの構成を例示しているが、本発明はこれに限らず、受光した蛍光から写真フィルムに画像を生成する写真カメラを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明を実施した撮影システムの構成を示す斜視図である。
【図２】撮影装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図３】光源装置の構成を示す斜視図である。
【図４】第１実施形態の変形例の構成を示す斜視図である。
【図５】第２実施形態の光源の構成を示す斜視図である。
【図６】第３実施形態の光源の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
２ 撮影システム
３ 生体
５ 撮影装置
１２ カメラ部
１４，４０，５０ 上部光源（光源装置）
１５ 底部光源
３０ａ〜３０ｃ，４１，５１ レーザダイオード（レーザ光源）
３２ａ〜３２ｃ 拡散部材
３５ａ，３７ａ 入射端面
３５ｂ，３７ｂ 傾斜端面
４２ 反射鏡（反射部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体に標識された蛍光物質を励起させて撮影可能とする光源装置及び撮影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
筐体内に被写体を配置し、筐体内に備えられた光源で生体を照射して被写体を撮影する装置が、従来より様々な分野で利用されている。生化学、分子生物学の分野においては、化学発光物質や蛍光物質を標識物質として使用し、これらの発光や蛍光を読み取ることによって、遺伝子配列、遺伝子の発現レベル、蛋白質の分離、同定、あるいは分子量、特性の評価などを行う撮影装置が知られている。
【０００３】
また、マウスやラット等の生体に上記の標識物質で標識された遺伝子や蛋白質、抗体、薬理物質を与え、生体の体内または体表に分布した標識物質からの光をカメラで撮影し、生体内における遺伝子の発現や薬理作用等を撮影する、いわゆるｉｎ ｖｉｖｏ イメージング （in vivo imaging）を行う撮影装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この撮影装置では、例えば蛍光物質で標識を行っている場合には、生体に励起光を照射して蛍光物質を励起させ、生じた蛍光をカメラで受光することによって画像を生成する。
【０００４】
生体の撮影を行う場合、生体へ照射した励起光の波長ピークよりも励起で生じた蛍光の波長ピークのほうが長く表れるため、観察時は励起光の波長を遮断し、蛍光の分光領域のみを通す光学フィルタを用いて撮影する。
【０００５】
従来の撮影装置では、生体へ照射する励起光の光源としてハロゲンランプや発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用することが多いが、例えば、ハロゲンランプや白色ＬＥＤを使用する場合、バンドパスフィルタで白色光の分光幅を狭めて照射し、単色ＬＥＤを使用する場合は、長波長成分を専用の光学フィルタでカットする。これらの光学フィルタを透過して照射された励起光は、励起で生じた蛍光の波長と一部重なることがある。蛍光と同じ波長の励起光は、カメラに入射して受光されるため、画像のバックグラウンドノイズとなって微弱な蛍光成分を打ち消してしまう。よって、微弱な蛍光まで読み取る高精度な観察をすることが困難であった。このような問題は、分光波長幅が狭くて強い光源を使用すれば解消されるが、この条件にあう励起光源としてレーザ光源を使用することが考えられている。
【０００６】
ところが、レーザ光源を使用する場合、レーザ光照明時に発生するスペックルによって画像に不自然な照明ムラが現れることがあるため、励起光源として使用するにはスペックルの発生を抑制することが必要となる。そこで、このスペックル対策として、特許文献２では、レーザ光の光路上に共振体を配し、レーザ光が共振体の表面に当たって反射する第１の部分光と、レーザー光が共振体内に入射し、複数回の全反射をした後に入射位置の領域から共振体の外へ出射する第２の部分光とにレーザ光を分割し、さらに共振体内で第２の部分光を変調させることで共振体から出射するレーザ光のコヒーレンスを低減させるシステムが記載されている。これにより、レーザ光を共振体でコヒーレンスを低減させることでスペックルの発生を抑制することができる。また、特許文献３には、レーザ光の光路上に光拡散板を設置し、この光拡散板を振動・回転させることによりレーザ光を拡散させてスペックルの発生を抑える構成が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２８７４９７号公報
【特許文献２】特表２００７−５２８５９５号公報
【特許文献３】特開２００７−２３３３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献２，３記載のレーザ光源の構成を撮影装置に備える場合、共振体や、光拡散板を振動・回転させるメカ機構などのコストが高く、またこれらを組み込むためのスペースが必要となるため、装置全体のコスト増加、及び装置の小型化を妨げる原因となる。また、上記特許文献１記載の撮影システムでは、励起光源にレーザ光源を使用することは考えられておらず、レーザ光源を使用した場合のスペックル対策も当然考慮されていない。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、励起光として照射するレーザ光のスペックル発生を抑制しつつ、装置の小型化、ローコスト化を図ることが可能な光源装置及び撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するために、本発明の光源装置は、生体に励起光を照射して蛍光物質を励起させ、カメラで撮影可能な蛍光を生じさせる光源装置であって、励起光を発するレーザ光源と、自家蛍光発生を無視し得る低自家蛍光性の透明材料に、自家蛍光を発生しない無蛍光性の粒状部材を分散させるように混合して形成され、前記レーザ光源から内部に入射された励起光を拡散して前記生体へ照射する拡散部材とを備えたことを特徴とする。なお、本発明におけるカメラとは、固体撮像素子などのイメージセンサを備えたものや、写真フィルムに画像を形成する写真カメラなど、受光した蛍光から画像を生成するカメラであればよい。
【００１１】
前記拡散部材は、略円柱形状で、一端に軸方向と直交する入射端面が、他端に前記入射端面に対して傾斜する傾斜端面が形成されており、周面及び前記傾斜端面が前記生体に対面し、且つ前記入射端面から内部に向かって前記励起光が入射されるように配置され、周面及び前記傾斜端面から励起光を拡散して前記生体へ照射させることが好ましい。前記拡散部材を基準にして前記生体と反対側の位置に反射板を設け、前記拡散部材から出射する前記励起光を前記反射板で反射させて前記生体へ照射させることが好ましい。また、前記レーザ光源は、前記軸方向と直交する方向に沿って複数配置されており、前記拡散部材は、前記レーザ光源からの励起光が入射する位置にそれぞれ配置されていることが好ましい。
【００１２】
前記レーザ光源からの励起光を前記拡散部材を介さずに前記生体に反射させる反射部材を備えており、前記レーザ光源を複数設け、少なくとも１つのレーザダイオードからの励起光が前記反射部材によって前記生体に照射されることが好ましい。
【００１３】
前記レーザ光源からの励起光を前記拡散部材を介さずに前記生体に反射させる反射部材と、一個のレーザダイオードからの励起光が前記拡散部材又は前記反射部材のいずれかに入射するように前記レーザ光源の位置を切り替える切替機構とを備えたことが好ましい。
【００１４】
前記粒状部材は、酸化チタン、または硫酸バリウムであることが好ましい。あるいは、前記粒状部材は、前記透明材料との境界面で光を反射させる透明ビーズであることが好ましい。前記透明材料は、シリコン、又は石英ガラスであることが好ましい。
【００１５】
本発明の撮影装置は、請求項１ないし９いずれか記載の光源装置と、前記励起光で生じた前記生体の蛍光を受光することによって画像を生成するカメラとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、低自家蛍光性の透明材料に、無蛍光性の粒状部材を分散させるように混合して形成された拡散部材で、レーザダイオードから拡散部材の内部に入射された励起光を拡散して生体へ照射するので、励起光として生体に照射するレーザ光のスペックルを抑制しつつ、装置の小型化、ローコスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施した撮影システムの外観を図１に示す。撮影システム２は、撮影対象、例えばマウスやラット等の生体３（図２参照）の体表や体内に分布する標識物質からの光を受光し、生体３に分布する標識物質の画像（以下、分布画像という）を撮影（生成）して表示する。この実施形態では、標識物質として、励起光を照射することにより蛍光を発する蛍光物質を生体３に投与し、その生体３に分布する蛍光物質の分布画像を生成する場合について説明するが、自家蛍光を発する組織、例えば腫瘍組織の分布画像を生成する場合についても同様である。
【００１８】
撮影システム２は、分布画像を生成する撮影装置５と、この撮影装置５に対する各種設定や撮影装置５で生成された分布画像に各種画像処理を施してモニタ６ａに表示し、また分布画像を記録媒体への記録等を行うＰＣ（パーソナルコンピュータ）６とから構成されている。ＰＣ６には、所定のソフトウェアをインストールすることによって、撮影装置５に対する設定機能や画像処理機能等を実現している。
【００１９】
図２において、撮影装置５は、筐体１１と、カメラ部１２と、撮影ステージ１３と、上部光源１４（光源装置）と、底部光源１５とからなる。筐体１１は、中空の略直方体形状で、前面に開閉自在に取り付けられた蓋１６（図１参照）が設けられている。蓋１６を開けると、筐体１１の内部に設けられた撮影室１７が露呈して生体３を収容させることができ、また撮影室１７から生体３を取り出すことができる。蓋１６を閉じたときには、撮影室１７内が遮光され、撮影の際に生体３から発せられる蛍光以外の光がカメラ部１２に入射することを防止する。
【００２０】
撮影室１７は、上部にカメラ部１２が設けられている。カメラ部１２は、撮影ステージ１３にセットされた生体３の分布画像を生成する。このカメラ部１２は、イメージセンサ１８，撮影レンズ１９，カメラ側フィルタ２０，冷却部２１等から構成される。イメージセンサ１８は、デジタルカメラ等に用いられているものと同様であり、その受光面に多数の受光素子をマトリクス状に配してある。具体的には、イメージセンサ１８としてはＣＣＤなどの固体撮像素子が用いられる。
【００２１】
分布画像を生成する場合には、後述するように、受光素子で光電変換を行って電荷を蓄積する状態にイメージセンサ１８を維持し、その間に蛍光物質から蛍光を受光させ、その光を電荷として蓄積させることによって露出を行う。
【００２２】
撮影レンズ１９は、生体３からの蛍光をイメージセンサ１８に結像する。カメラ側フィルタ２０は、上部光源１４や底部光源１５からの励起光を遮断し、生体３に分布する蛍光物質からの蛍光を透過するフィルタである。このカメラ側フィルタ２０としては、例えば蛍光物質からの蛍光よりも短波長側の光をカットするロングパスフィルタを用い、生体３からの蛍光だけをイメージセンサ１８に受光させる。冷却部２１は、イメージセンサ１８を冷却することにより暗電流を低減して、生成される分布画像のノイズを抑制する。
【００２３】
イメージセンサ１８としては、ＣＣＤタイプやＣＭＯＳタイプ等の各種のものを用いることができる。また、半導体によって光電変換を行うものの他、有機光電変換膜を使ったイメージセンサを用いてもよい。さらには、単色のみならず、受光する光を複数色に色分解して撮影するようにしてもよい。イメージセンサ１８は、タイミング制御部２２の制御の下で、ドライバ２３によって駆動される。
【００２４】
カメラ部１２の直下に撮影ステージ１３が配されている。この撮影ステージ１３は、生体３が置かれるステージ面２４とその下側のハウジング２５とからなる箱状となっている。この撮影ステージ１３の中空な内部に底部光源１５を配してある。ステージ面２４は、その上に置かれた生体３に底部光源１５からの励起光が照射されるように透明な板状となっている。ハウジング２５は、底部光源１５からの励起光を遮断するように不透明にしてありステージ面２４以外から励起光が射出されないようにしている。底部光源１５としては、ハロゲンランプ，ストロボ放電管，レーザ、ＬＥＤ等の各種のものを用いることができる。この例では、白色ＬＥＤと、蛍光物質からの蛍光の波長域及びそれよりも長波長側の光をカットするショートパスフィルタとを含む構成としてある。
【００２５】
撮影ステージ１３の斜め上方、カメラ部１２の撮影中心に対して線対称な位置に、上部光源１４を配してある。この上部光源１４と、底部光源１５とは、いずれも生体３に分布する蛍光物質を励起して発光させるための励起光を生体３に向けて照射する励起光源となっている。これらの上部光源１４、底部光源１５は、タイミング制御部２２の制御の下で、それぞれ対応する上部光源ドライバ２８、底部光源ドライバ２９によって駆動される。
【００２６】
図３に本発明の光源装置である上部光源１４の構成を示す。本実施形態では、上部光源１４は、３個のレーザダイオード３０ａ〜３０ｃ、励起フィルタ３１、３個の拡散部材３２ａ〜３２ｃ、及び反射板３３とを備える。レーザダイオード３０ａ〜３０ｃは、タイミング制御部２２の制御により生体を撮影するタイミングに合わせてオン・オフされる。なお、反射板３３は、筐体３内に設けられたステー３４（図２参照）に固定されており、レーザダイオード３０ａ〜３０ｃ、励起フィルタ３１、及び拡散部材３２についても図示しない保持部材によって保持され、ステー３４に固定されている。レーザダイオード３０ａ〜３０ｃとしては、赤色レーザダイオードを使用する。
【００２７】
励起フィルタ３１は、長手方向がレーザダイオード３０ａ〜３０ｃの配列方向に沿って配された板状で、レーザダイオード３０ａ〜３０ｃから発せられたレーザ光のうち、長波長域の光をカットし、短波長域の光のみを透過させて励起光とする。これによって、励起光の波長と、励起で発生した蛍光の波長とが重なることを防止する。レーザダイオード３０ａ〜３０ｃは、拡散部材３２ａ〜３２ｃの軸方向と直交する方向に沿って配置されている。
【００２８】
拡散部材３２ａ〜３２ｃは、円柱形状で、一端に軸方向と直交する入射端面３５ａが、他端に入射端面３５ａに対して傾斜する傾斜端面３５ｂが形成されており、生体３に向かう方向と、軸方向とが直交し、さらに傾斜端面３５ｂ及び周面３５ｃが生体３に対面し、入射端面３５ａから内部に向かってレーザダイオード３０ａ〜３０ｃからの励起光が入射される位置にそれぞれ配置されている。
【００２９】
これら拡散部材３２ａ〜３２ｃは、自家蛍光の発生を無視し得る低自家蛍光性の透明材料に、自家蛍光を発生しない無蛍光性の粒状部材を分散させるように混合して形成されている。本実施形態では、この拡散部材を形成する低自家蛍光性の透明材料としてはシリコンが使用され、無蛍光性の粒状部材としては、白色粉末である酸化チタンが使用される。なお、拡散部材を形成する透明材料としては、シリコンに限らず低自家蛍光性の透明材料であればよく、例えば石英ガラスを用いることができる。このような材料から拡散部材３２ａ〜３２ｃが形成されるときには、溶融した状態の透明材料に粒状部材が分散するように混合してから型に流し込み、硬化させることによって、上述した拡散部材３２ａ〜３２ｃの形状に形成する。このような拡散部材３２ａ〜３２ｃを使用することで、入射端面３５ａから内部へ入射した励起光が、透明材料を通過するとともに粒状部材で反射して拡散し、傾斜端面３５ｂまたは周面３５ｃから出射する。
【００３０】
反射板３３は、拡散部材３２ａ〜３２ｃを基準にして生体３と反対側に位置している。この反射板３３は、拡散部材３２ａ〜３２ｃと平行に位置する底面部３３ａと両側の側面部３３ｂ，３３ｃとからなる略コの字断面状に形成された板材であり、拡散部材３２ａ〜３２ｃから出射する励起光を反射させて生体３へ照射させる。
【００３１】
上部光源ドライバ２８及び底部光源ドライバ２９は、タイミング制御部２２からパルス状のタイミング信号が入力されている間、光源をオンとする。励起光源から励起光を生体３に照射して蛍光物質からの蛍光を発生させる。なお、光源をオン（点灯状態）としたまま、シャッタの開閉等によりタイミング信号に基づく生体への励起光の照射を行ってもよい。
【００３２】
次に、上記構成の作用について説明する。まず、ユーザーが蓋１６を開いて、蛍光物質を予め投与した生体３が撮影ステージ１３に置かれる。ユーザーが蓋１６を閉めて撮影室１７が遮光状態とされた後、ＰＣ６を操作して、上部光源１４と底部光源１５とのいずれを使用するかを選択設定し、撮影開始を指示する。以下では、本発明に関わる上部光源１４が選択された場合について詳細に説明する。撮影開始が指示されると、タイミング制御部２２は、露出開始信号をドライバ２３に送る。
【００３３】
ドライバ２３が露出開始信号を受けることにより、イメージセンサ１８が作動を開始して、各受光素子で受光する光を電荷に光電変換し蓄積する状態となる。一方、タイミング制御部２２では、タイミング信号を生成する処理が開始される。そして、この処理で発生する各タイミング信号が選択されている光源のドライバに順次に送出される。例えば、選択されている光源が上部光源１４であった場合には、上部光源ドライバ２８に各タイミング信号が順次に送られる。
【００３４】
タイミング信号が上部光源ドライバ２８に入力されると、このタイミング信号の入力に応じて上部光源１４がオンとなって生体３に向けて励起光が照射される。そして、その照射で蛍光物質から発せられる蛍光がカメラ側フィルタ２０、撮影レンズ１９を通してイメージセンサ１８に受光され、その受光による電荷が徐々に蓄積される。イメージセンサ１８に蓄積された電荷が光電変換されて画像が生成され、ＰＣ６に送られる。
【００３５】
上述したように、レーザダイオード３０ａ〜３０ｃから発せられたレーザ光を励起光として照射し、この励起光が拡散部材３２ａ〜３２ｃによって拡散された状態で生体３に照射されるので、蛍光の波長と励起光の波長とが重なることを防ぎ、且つスペックルの発生を防ぐことが可能となる。これにより、イメージセンサ１８で蓄積された電荷から生成された画像は、微弱な蛍光まで読み取り可能であるとともに、スペックルに起因する照明ムラが無くなるので、高画質な画像で生体３を観察することができる。さらに、上部光源１４は、共振体やメカ機構などの複雑な構成を使用することなく、簡単な構成で励起光を拡散して照射し、スペックルの発生を防ぐことができるので、撮影装置の小型化、ローコスト化を図ることができる。
【００３６】
なお、上記実施形態では、レーザダイオード３０ａ〜３０ｃとして単色の赤色レーザダイオードのみを使用しているが、これに限らず、赤、緑、青の各色に対応したレーザダイオードを使用する構成としてもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、上部光源１４（光源装置）に、レーザダイオード３０ａ〜３０ｃにそれぞれ対応する拡散部材３２ａ〜３２ｃを備える構成としているがこれに限らず、図４に示すように、レーザダイオード３０ａ〜３０ｃから照射される励起光が入射される１つの拡散部材３６を備えた構成としてもよい。この場合、拡散部材３６は、レーザダイオード３０ａ〜３０ｃの配置に合わせた横幅の広い直方体形状で、一端に軸方向と直交する入射端面３７ａが、他端に入射端面３７ａに対して傾斜する傾斜端面３７ｂが形成され、傾斜端面３７ｂ及び上面３７ｃが生体３に対面するように配置されている。この拡散部材３６は、上記実施形態の拡散部材３２ａ〜３２ｃと同様に低自家蛍光性の透明材料に、無蛍光性の粒状部材を分散させるように混合して形成されており、レーザダイオード３０ａ〜３０ｃからの励起光が入射端面３７ａから拡散部材３６の内部に入射して粒状部材で反射し、拡散した状態で傾斜端面３７ｂ及び上面３７ｃから生体へ照射される。
【００３８】
上記実施形態においては、上部光源１４（光源装置）に、レーザダイオードを複数配置し、レーザダイオードからの励起光が入射する位置に拡散部材をそれぞれ配置しているが、本発明はこれに限らず、複数のレーザダイオードのうち、少なくとも１つのレーザダイオードからの励起光が拡散部材を介さずに生体に照射させる構成としてもよい。この構成を適用した上部光源を図５に示す。なお、図５において、上記実施形態と同じ部品、部材を用いるものは同符号を付して説明を省略する。この場合、上部光源４０（光源装置）は、レーザダイオード４１ａ〜４１ｃと、２つの拡散部材３２ａ，３２ｂと並列に配置された反射鏡４２と、コリメータレンズ４３とを備えている。また、レーザダイオード４１ａ〜４１ｃとしては、例えば、ＩＲ（赤外線）レーザダイオードを使用する。２個のレーザダイオード４１ａ，４１ｂから照射される励起光は、それぞれ拡散部材３２ａ，３２ｂに入射し、１個のレーザダイオード４１ｃから照射される励起光はコリメータレンズ４３により平行光線化されて反射鏡４２へ入射する。反射鏡４２は、励起光を反射することが可能な反射部材であり、励起光の光路を９０°屈曲させて生体３へ照射させるように配置されている。このような構成とすることで、レーザダイオード４１ｃから照射された励起光については、拡散部材を介さずに生体３へ照射されるので、より強い光量のスポットライトとして使用することができる。そして、通常時はレーザダイオード４１ａ，４１ｂをオンして励起光を拡散部材３２ａ，３２ｂを介して生体３へ照射させ、より強い光量が要求されるときは、ＰＣ６からの指示によってレーザダイオード４１ｃをオンして励起光を直接的に生体３へ照射させるように切り替え制御を行う。
【００３９】
上記実施形態では、複数のレーザダイオードを設け、それぞれのレーザダイオードに対応した拡散部材、又は反射部材を備えた構成としているが、本発明はこれに限らず、一個のレーザダイオードからの励起光が拡散部材又は反射部材のいずれかに入射するように切り替える構成としてもよい。この構成を適用した上部光源を図６に示す。この場合、上部光源５０（光源装置）は、拡散部材３２ａと、反射鏡４２と、１個のレーザダイオード５１と、励起フィルタ５２と、レーザダイオード５１及び励起フィルタ５２を保持するハウジング５３と、ハウジング５３の位置を切り替える切替機構５４とを備える。切替機構５４は、例えば駆動モータ、ベルト、プーリなどからなり、レーザダイオード５１から照射される励起光が拡散部材３２ａに入射する間接照射位置と、反射鏡４２に入射する直接照射位置との間でハウジング５３の位置を切り替える。そして、通常時はハウジング５３を間接照射位置に移動させてレーザダイオード５１からの励起光を拡散部材３２ａを介して生体３へ照射させ、より強い光量が要求されるときは、ＰＣ６からの指示によってハウジング５３を直接照射位置に切り替えて励起光を直接的に生体３へ照射させるように切替機構５４の切り替え制御を行う。
【００４０】
なお、上記実施形態においては、上部光源に本発明を適用した構成を列挙しているがこれに限らず、底部光源に適用してもよい。また、レーザ光源としてレーザダイオードを使用する構成を列挙しているが、本発明はこれに限らず、レーザダイオード以外の固体レーザやガスレーザなど他のレーザ光源からなる構成にも適用することができる。
【００４１】
さらにまた、粒状部材としては、酸化チタンに限らず、無蛍光性の白色粉末であればよく、例えば硫酸バリウムを用いてもよい。あるいは、これらの白色粉末に代えて、特開２００３−１０７２１７号公報、または特開平６−３４７６１６号公報に記載された透明ビーズ（拡散体）を粒状部材として使用してもよい。これらの透明ビーズは、透明材料との境界面で光を反射して拡散させるので、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
なお、上記実施形態では、撮影装置に用いられるカメラとして、イメージセンサを備えたカメラの構成を例示しているが、本発明はこれに限らず、受光した蛍光から写真フィルムに画像を生成する写真カメラを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明を実施した撮影システムの構成を示す斜視図である。
【図２】撮影装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図３】光源装置の構成を示す斜視図である。
【図４】第１実施形態の変形例の構成を示す斜視図である。
【図５】第２実施形態の光源の構成を示す斜視図である。
【図６】第３実施形態の光源の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
２ 撮影システム
３ 生体
５ 撮影装置
１２ カメラ部
１４，４０，５０ 上部光源（光源装置）
１５ 底部光源
３０ａ〜３０ｃ，４１，５１ レーザダイオード（レーザ光源）
３２ａ〜３２ｃ 拡散部材
３５ａ，３７ａ 入射端面
３５ｂ，３７ｂ 傾斜端面
４２ 反射鏡（反射部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に励起光を照射して蛍光物質を励起させ、カメラで撮影可能な蛍光を生じさせる光源装置であって、
励起光を発するレーザ光源と、自家蛍光発生を無視し得る低自家蛍光性の透明材料に、自家蛍光を発生しない無蛍光性の粒状部材を分散させるように混合して形成され、前記レーザ光源から内部に入射された励起光を拡散して前記生体へ照射する拡散部材とを備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記拡散部材は、略円柱形状で、一端に軸方向と直交する入射端面が、他端に前記入射端面に対して傾斜する傾斜端面が形成されており、周面及び前記傾斜端面が前記生体に対面し、且つ前記入射端面から内部に向かって前記励起光が入射されるように配置され、周面及び前記傾斜端面から励起光を拡散して前記生体へ照射させることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記拡散部材を基準にして前記生体と反対側の位置に反射板を設け、前記拡散部材から出射する前記励起光を前記反射板で反射させて前記生体へ照射させることを特徴とする請求項１又は２記載の光源装置。
【請求項４】
前記レーザ光源は、前記軸方向と直交する方向に沿って複数配置されており、前記拡散部材は、前記レーザ光源からの励起光が入射する位置にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の光源装置。
【請求項５】
前記レーザ光源からの励起光を前記拡散部材を介さずに前記生体に反射させる反射部材を備えており、前記レーザ光源を複数設け、少なくとも１つのレーザダイオードからの励起光が前記反射部材によって前記生体に照射されることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の光源装置。
【請求項６】
前記レーザ光源からの励起光を前記拡散部材を介さずに前記生体に反射させる反射部材と、一個のレーザダイオードからの励起光が前記拡散部材又は前記反射部材のいずれかに入射するように前記レーザ光源の位置を切り替える切替機構とを備えたことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の光源装置。
【請求項７】
前記粒状部材は、酸化チタン、または硫酸バリウムであることを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載の光源装置。
【請求項８】
前記粒状部材は、前記透明材料との境界面で光を反射させる透明ビーズであることを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載の光源装置。
【請求項９】
前記透明材料は、シリコン、又は石英ガラスであることを特徴とする請求項１ないし８いずれか記載の光源装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９いずれか記載の光源装置と、前記励起光で生じた前記生体の蛍光を受光することによって画像を生成するカメラとを備えたことを特徴とする撮影装置。
【請求項１】
生体に励起光を照射して蛍光物質を励起させ、カメラで撮影可能な蛍光を生じさせる光源装置であって、
励起光を発するレーザ光源と、自家蛍光発生を無視し得る低自家蛍光性の透明材料に、自家蛍光を発生しない無蛍光性の粒状部材を分散させるように混合して形成され、前記レーザ光源から内部に入射された励起光を拡散して前記生体へ照射する拡散部材とを備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記拡散部材は、略円柱形状で、一端に軸方向と直交する入射端面が、他端に前記入射端面に対して傾斜する傾斜端面が形成されており、周面及び前記傾斜端面が前記生体に対面し、且つ前記入射端面から内部に向かって前記励起光が入射されるように配置され、周面及び前記傾斜端面から励起光を拡散して前記生体へ照射させることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記拡散部材を基準にして前記生体と反対側の位置に反射板を設け、前記拡散部材から出射する前記励起光を前記反射板で反射させて前記生体へ照射させることを特徴とする請求項１又は２記載の光源装置。
【請求項４】
前記レーザ光源は、前記軸方向と直交する方向に沿って複数配置されており、前記拡散部材は、前記レーザ光源からの励起光が入射する位置にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の光源装置。
【請求項５】
前記レーザ光源からの励起光を前記拡散部材を介さずに前記生体に反射させる反射部材を備えており、前記レーザ光源を複数設け、少なくとも１つのレーザダイオードからの励起光が前記反射部材によって前記生体に照射されることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の光源装置。
【請求項６】
前記レーザ光源からの励起光を前記拡散部材を介さずに前記生体に反射させる反射部材と、一個のレーザダイオードからの励起光が前記拡散部材又は前記反射部材のいずれかに入射するように前記レーザ光源の位置を切り替える切替機構とを備えたことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の光源装置。
【請求項７】
前記粒状部材は、酸化チタン、または硫酸バリウムであることを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載の光源装置。
【請求項８】
前記粒状部材は、前記透明材料との境界面で光を反射させる透明ビーズであることを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載の光源装置。
【請求項９】
前記透明材料は、シリコン、又は石英ガラスであることを特徴とする請求項１ないし８いずれか記載の光源装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９いずれか記載の光源装置と、前記励起光で生じた前記生体の蛍光を受光することによって画像を生成するカメラとを備えたことを特徴とする撮影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−８５１５１（Ｐ２０１０−８５１５１Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５２４４５（Ｐ２００８−２５２４４５）
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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