内視鏡システム
【課題】内視鏡の細長い挿入部先端に配置された可変分光素子により分光特性の制御を高精度に行い、鮮明な観察画像を取得する。
【解決手段】生体の体腔内に少なくとも一部が挿入され、該体腔内の撮影対象Ａの画像を取得する内視鏡システムであって、体腔内に挿入される部位の先端部に、間隔を空けて対向する２つの光学部材１３ａ，１３ｂの間隔の変化により分光特性が変化する可変分光素子１３と、入力される駆動信号に応じて２つの光学部材１３ａ，１３ｂの間隔を変化させるアクチュエータ１３ｃと、２つの光学部材１３ａ，１３ｂの間隔を検出するセンサ１６と、該センサ１６の出力が入力され、能動素子を含み前記センサの出力に対応する電気信号を出力する電気回路１７とを備える内視鏡システムを提供する。
【解決手段】生体の体腔内に少なくとも一部が挿入され、該体腔内の撮影対象Ａの画像を取得する内視鏡システムであって、体腔内に挿入される部位の先端部に、間隔を空けて対向する２つの光学部材１３ａ，１３ｂの間隔の変化により分光特性が変化する可変分光素子１３と、入力される駆動信号に応じて２つの光学部材１３ａ，１３ｂの間隔を変化させるアクチュエータ１３ｃと、２つの光学部材１３ａ，１３ｂの間隔を検出するセンサ１６と、該センサ１６の出力が入力され、能動素子を含み前記センサの出力に対応する電気信号を出力する電気回路１７とを備える内視鏡システムを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡先端の撮像光学系または照明光学系の少なくとも一方に、複数の光学部材の間隔をピエゾ素子からなる駆動手段により可変としたエタロン素子を配置して、観察光または照明光の波長特性を変化させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この特許文献１に開示された技術を用いることにより生体等の分光情報を取得することができる。特許文献１に開示されているエタロン素子は、２以上の光学部材間にこれらの光学部材の間隔を変化させるピエゾ素子からなる駆動手段を備えている。
【特許文献１】特許第２８０２０６１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、エタロン素子は、光の干渉効果を用いて透過特性を変化させるものであるため、隣接する光学部材の間隔を光束のコヒーレンス長程度以下に近接させた状態で、その間隔を精密に制御することにより、分光特性を高精度に制御する必要がある。この場合に、光学部材間の間隔に応じて予め定められた駆動信号をピエゾ素子からなる駆動手段に供給するだけでは、分光特性を高精度に制御することはできない。
【０００４】
また、体腔内に挿入される内視鏡の挿入部は、極めて細い上に、一般に約１ｍ以上の長さを有し、ピエゾ素子からなる駆動手段を作動させるための駆動電圧の伝送線や撮像素子の信号伝送線などが近接して配置される。このため、これらの電気信号によるノイズの影響を抑えつつ、分光特性を高精度に制御する必要がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、内視鏡の細長い挿入部先端に配置された可変分光素子により分光特性の制御を高精度に行い、鮮明な観察画像を取得することができる内視鏡システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
本発明は、生体の体腔内に少なくとも一部が挿入され、該体腔内の撮影対象の画像を取得する内視鏡システムであって、前記体腔内に挿入される部位の先端部に、間隔を空けて対向する２つの光学部材の間隔の変化により分光特性が変化する可変分光素子と、入力される駆動信号に応じて前記２つの光学部材の間隔を変化させるアクチュエータと、前記２つの光学部材の間隔を検出するセンサと、該センサの出力が入力され、能動素子を含み前記センサの出力に対応する電気信号を出力する電気回路とを備える内視鏡システムを提供する。
上記発明においては、前記電気回路が、増幅回路を有することとしてもよく、また、前記電気回路が、バッファ回路を有することとしてもよい。
【０００７】
また、上記発明においては、前記センサが、前記２つの光学部材に備えられた複数の電極を備え、該電極間の容量を検出することにより、２つの光学部材の間隔を検出することとしてもよい。
また、上記発明においては、前記センサが、前記２つの光学部材の一方に設けられたコイルと他方に設けられた金属板とを備え、前記コイルのインピーダンスを検出することにより、２つの光学部材の間隔を検出することとしてもよい。
【０００８】
また、上記発明においては、前記アクチュエータが、圧電素子からなることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記可変分光素子に対向する光電変換素子を備えることとしてもよい。
【０００９】
また、上記発明においては、前記光電変換素子が、電気信号を光に変換する光源であることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記光電変換素子が、光を電気信号に変換する受光素子であることとしてもよい。
【００１０】
また、上記発明においては、前記先端部が、挿入部の先端の方向を変更するために湾曲動作させられる部位よりも先端側であることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記電気回路が、前記可変分光素子に隣接して配置されていることとしてもよい。
【００１１】
また、上記発明においては、前記電気回路が、前記可変分光素子よりも挿入部の基端側に配置されていることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記電気回路が、前記可変分光素子に対して挿入部の軸方向にずれ、かつ、挿入部の径方向に重なる位置に配置されていることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記アクチュエータが、挿入部の軸回りに周方向に間隔をあけて複数配置され、前記電気回路が、アクチュエータ間の隙間に配置されていることとしてもよい。
【００１２】
また、上記発明においては、前記電気回路が、前記光電変換素子の基板に設けられていることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記電気回路が、前記光電変換素子よりも挿入部の先端側に配置されていることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記２つの光学部材の内の一方が、前記体腔内に挿入される部位に固定され、前記電気回路が、前記固定された一方の光学部材に固定されていることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、内視鏡の細長い挿入部先端に配置された可変分光素子により分光特性の制御を高精度に行い、鮮明な観察画像を取得することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の第１の実施形態に係る内視鏡システム１について、図１〜図５を参照して説明する。
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、複数種の光を発する光源ユニット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。
【００１５】
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と、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とを備えている。
前記光源ユニット４は、体腔内の観察対象を照明し、観察対象において反射して戻る反射光を取得するための照明光を発する照明光用光源８と、体腔内の観察対象に照射され、観察対象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９と、これらの光源８，９を制御する光源制御回路１０とを備えている。
【００１６】
前記照明光用光源８は、例えば、図示しないキセノンランプおよびバンドパスフィルタを組み合わせたもので、バンドパスフィルタの５０％透過域は、４３０〜４６０ｎｍである。すなわち、光源８は、波長帯域４３０〜４６０ｎｍの照明光を発生するようになっている。
【００１７】
前記励起光用光源９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（Ａｍｅｒｓｈａｍ社製）やＡＬＥＸＡＦＬＵＯＲ７００（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ社製）等の蛍光薬剤を励起することができる。
前記光源制御回路１０は、後述するタイミングチャートに従う所定のタイミングで、照明光用光源８と励起光用光源９とを交互に点灯および消灯させるようになっている。
【００１８】
前記撮像ユニット３は、挿入部２の先端部に配置されている。挿入部２の先端部は、例えば、挿入部２の長さ方向の中央位置より先端２ａ側、好ましくは、挿入部２の先端２ａの向きを変更するために湾曲動作させられる屈曲部２ｂよりも先端２ａ側である。
【００１９】
前記撮像ユニット３は、図２に示されるように、観察対象Ａから入射される光を集光するレンズ１１ａ，１１ｂを含む撮像光学系１１と、観察対象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１２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１３と、撮像光学系１１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１４と、これらを支持する枠部材１５とを備えている。
【００２０】
前記可変分光素子１３は、平行間隔をあけて配置され体腔面に反射膜が設けられた２枚の円板状の光学部材１３ａ，１３ｂと、該光学部材１３ａ，１３ｂの間隔を変化させるアクチュエータ１３ｃとを備えるエタロン型の光学フィルタである。光学部材１３ａは、前記枠部材１５に直接固定され、光学部材１３ｂは、アクチュエータ１３ｃを介して枠部材１５に取り付けられている。
【００２１】
アクチュエータ１３ｃは積層型の圧電素子であり、光学部材１３ｂの周縁に沿って周方向に等間隔をあけて４カ所に設けられている。
この可変分光素子１３は、アクチュエータ１３ｃの作動により、光学部材１３ａ，１３ｂの間隔寸法を変化させ、それによって、軸方向に通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。
【００２２】
さらに具体的には、可変分光素子１３は、図３に示されるように、１つの固定透過帯域および１つの可変透過帯域の２つの透過帯域を有する透過率波長特性を有している。固定透過帯域は、可変分光素子１３の状態によらず、常に入射光を透過するようになっている。また、可変透過帯域は可変分光素子１３の状態に応じて透過率特性が変化するようになっている。
【００２３】
可変分光素子１３を構成する２つの光学部材１３ａ，１３ｂには、該光学部材１３ａ，１３ｂの間隔を検出するためのセンサ１６が備えられている。センサ１６は、静電容量方式のものであって、光学部材１３ａ，１３ｂの光学有効径Ｂ（図７（ｂ）参照。）外の外周部に、相互に対向する位置にそれぞれ設けられた複数のセンサ電極１６ａ，１６ｂを備えている。センサ電極１６ａ，１６ｂは、光学部材１３ａ，１３ｂの外周部に周方向に沿って等間隔に４箇所配置されている。センサ電極１６ａ，１６ｂとしては金属膜を用いることができる。
【００２４】
静電容量方式は、センサ電極１６ａ，１６ｂ間の静電容量が面間隔に反比例して変化する特性を用いるものである。センサ電極１６ａ，１６ｂには、電気回路１７が接続されている。電気回路１７は、例えば、図５に示されるように、センサ電極１６ａ，１６ｂに交流電流を供給し、光学部材１３ａ，１３ｂの間隔寸法に応じて決定されるセンサ電極１６ａ，１６ｂ間の静電容量を電圧信号に変換し、増幅して（電圧Ｖを）出力するようになっている。図５中、符号２２は能動素子であるオペアンプ、符号２３は交流電源である。電気回路１７は、枠部材１５に固定された光学部材１３ａに固定されている。
【００２５】
蛍光観察においては、一般に、得られる蛍光強度が微弱なため、光学系の透過効率は非常に重要になる。エタロン型の可変分光素子１３は、反射膜が平行なときに高い透過率が得られるが、その平行度調整に誤差があると透過率が急激に低下する。したがって、蛍光観察用の撮像ユニット３に用いられる可変分光素子１３としては、間隔を変化させたときの２つの光学部材１３ａ，１３ｂの傾き誤差を調整するために、複数のセンサ１６を備え、複数の駆動自由度を有していることが望ましい。
センサ電極１６ａ，１６ｂからの信号をもとに、アクチュエータ１３ｃへの駆動信号のフィードバック制御を実施することにより、透過率特性の制御において精度を向上させることができる。
【００２６】
本実施形態において、可変分光素子１３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蛍光（薬剤蛍光）の波長を含む波長帯域（例えば、６９０〜７１０ｎｍ）に可変透過帯域を備えている。そして、可変分光素子１３は、制御ユニット５からの制御信号に応じて２つの状態に変化するようになっている。
【００２７】
第１の状態は、可変透過帯域での透過率を５０％以上に増大させ、薬剤蛍光を透過させる状態である。第２の状態は、可変透過帯域での透過率を２０％以下に低下させ、薬剤蛍光を遮断する状態である。
第２の状態は、可変透過帯域の波長域を第１の状態から変化させることによって、薬剤蛍光を遮断してもよい。
【００２８】
固定透過帯域は、例えば、４２０〜５４０ｎｍの範囲に配置され、平均透過率６０％以上に設計されている。
また、固定透過帯域は、照明光に対する反射光の波長を含む波長帯域に位置し、上記第１および第２の状態のいずれの場合においても反射光を撮像素子１４に向けて透過させることができるようになっている。
【００２９】
また、前記励起光カットフィルタ１２は、４２０〜６４０ｎｍの波長帯域で透過率８０％以上、６５０〜６７０ｎｍの波長帯域でＯＤ値４以上（＝透過率１×１０−４以下）、６９０〜７５０ｎｍの波長帯域で透過率８０％以上である。
【００３０】
前記制御ユニット５は、図１に示されるように、撮像素子１４を駆動制御する撮像素子駆動回路１８と、可変分光素子１３を駆動制御する可変分光素子制御回路１９と、撮像素子１４により取得された画像情報を記憶するフレームメモリ２０と、該フレームメモリ２０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２１とを備えている。
撮像素子駆動回路１８および可変分光素子制御回路１９は、前記光源制御回路１０に接続され、光源制御回路１０による照明光用光源８および励起光用光源９の切り替えに同期して可変分光素子１３および撮像素子１４を駆動制御するようになっている。
【００３１】
具体的には、図４のタイミングチャートに示されるように、光源制御回路１０の作動により、励起光用光源９から励起光が発せられるときには、可変分光素子制御回路１９が、可変分光素子１３を第１の状態として、撮像素子駆動回路１８が撮像素子１４から出力される画像情報を第１のフレームメモリ２０ａに出力させるようになっている。また、照明光用光源８から照明光が発せられるときには、可変分光素子制御回路１９が、可変分光素子１３を第２の状態として、撮像素子駆動回路１８が撮像素子１４から出力される画像情報を第２のフレームメモリ２０ｂに出力するようになっている。
【００３２】
また、前記画像処理回路２１は、例えば、励起光の照射により得られる蛍光画像情報を第１のフレームメモリ２０ａから受け取って表示ユニット６の第１のチャネルに出力し、照明光の照射により得られる反射光画像情報を第２のフレームメモリ２０ｂから受け取って表示ユニット６の第２のチャネルに出力するようになっている。
【００３３】
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１０の作動により、照明光用光源８および励起光用光源９を交互に作動させて照明光および励起光をそれぞれ発生させる。
【００３４】
光源ユニット４において発生した励起光および照明光は、それぞれライトガイド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に照射された場合には、撮影対象Ａに浸透してい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の撮像光学系１１により集光され、励起光カットフィルタ１２を透過し、可変分光素子１３に入射される。
【００３５】
可変分光素子１３は、可変分光素子制御回路１９の作動により励起光用光源９の作動に同期して第１の状態に切り替えられているので、蛍光に対する透過率が増大させられており、入射された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１２が設けられているので、励起光は遮断され、撮像素子１４に入射されることが阻止される。
【００３６】
そして、可変分光素子１３を透過した蛍光は撮像素子１４に入射され、蛍光画像情報が取得される。取得された蛍光画像情報は、第１のフレームメモリ２０ａに記憶され、画像処理回路２１によって、表示ユニット６の第１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。
【００３７】
一方、照明光が撮影対象Ａに照射された場合には、撮影対象Ａの表面において照明光が反射され、撮像光学系１１により集光されて励起光カットフィルタ１２を透過し、可変分光素子１３に入射される。照明光の反射光の波長帯域は、可変分光素子１３の固定透過帯域に位置しているので、可変分光素子１３に入射された反射光は全て可変分光素子１３を透過させられる。
【００３８】
そして、可変分光素子１３を透過した反射光は撮像素子１４に入射され、反射光画像情報が取得される。取得された反射光画像情報は、第２のフレームメモリ２０ｂに記憶され、画像処理回路２１によって、表示ユニット６の第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。
【００３９】
この場合に、可変分光素子１３は、可変分光素子制御回路１９の作動により照明光用光源８の作動に同期して第２の状態に切り替えられているので、蛍光に対する透過率が低下させられており、蛍光が入射されても、これを遮断する。これにより、反射光のみが撮像素子１４により撮影される。
このように、本実施形態に係る内視鏡システム１によれば、蛍光画像と反射光画像とを合成した画像を使用者に提供することができる。
【００４０】
この場合において、本実施形態に係る内視鏡システム１によれば、可変分光素子１３にセンサ１６が設けられているので、第１の状態および第２の状態に切り替えられた際に、センサ１６により２枚の光学部材１３ａ，１３ｂの間隔寸法が検出され、アクチュエータ１３ｃに加える電圧信号がフィードバック制御される。これにより、光学部材１３ａ，１３ｂの間隔寸法が精度よく制御され、高精度に所望の波長帯域の光を分光し、鮮明な蛍光画像および反射光画像を得ることができる。
【００４１】
さらに、本実施形態においては、センサ電極１６ａ，１６ｂから出力されたセンサ電極１６ａ，１６ｂ間の静電容量を示す電気信号が、可変分光素子１３の光学部材１３ｂに固定された電気回路１７により増幅されるとともに出力インピーダンスが低減された後に、挿入部２内を伝送され、挿入部２の基端側から体外の可変分光素子制御回路１９に送られる。したがって、センサ１６により検出された電気信号に対するノイズの混入を低減することができ、光学部材１３ａ，１３ｂの間隔を高精度に検出でき、ひいては可変分光素子１３の分光特性を高精度に制御することができるという効果がある。
【００４２】
なお、本実施形態に係る内視鏡システム１においては、以下の各種の変形、変更が可能である。
まず、電気回路１７を光学基板１３ｂに直接固定することに代えて、図６に示されるように、光学基板１３ｂに隣接して、枠部材１５に固定することとしてもよい。この場合に、光軸方向から見て、光学基板１３ｂ（の光学有効系の外）と重なる位置に電気回路１７を配置することにより、電気回路１７をセンサ１６に近接して配置しつつ、挿入部２の先端部の外径寸法が太くなるのを防止することができる。電気回路１７を可変分光素子１３よりも挿入部２の基端側に配置することにより、挿入部２内の配線を短くできるので、ノイズ低減効果をさらに向上することができる。
【００４３】
また、電気回路１７として静電容量を電圧信号として検出して増幅する回路を用いたが、これに限定されるものではなく、増幅機能を有しないバッファ回路を採用してもよい。バッファ回路としては、例えば、ボルテージフォロワ回路が挙げられる。バッファ回路によってもセンサ出力の出力インピーダンスを低下させることができ、耐ノイズ性を向上させることができる。
【００４４】
また、図７に示されるように、可変分光素子１３を構成するアクチュエータ１３ｃが、光学部材１３ａと枠部材１５との間に、周方向に間隔をあけて複数配置される場合には、電気回路１７をアクチュエータ１３ｃ間の空間に配置してもよい。このようにすることで、アクチュエータ１３ｃ間の空間を利用でき、挿入部２の先端部が太くなるのを防止することができる。
【００４５】
また、図８に示されるように、撮像光学系１１の構成が相違し、アクチュエータ１３ｃが、光学部材１３ａと撮像光学系１１を固定する枠部材１５との間に、周方向に間隔をあけて複数配置される場合には、電気回路１７を、可変分光素子１３よりも先端側のアクチュエータ１３ｃ間の空間に配置してもよい。
【００４６】
また、図９に示されるように、センサ１６用の電気回路１７を、撮像素子１４用の回路基板２４上に配置してもよい。センサ１６用の電気回路１７を搭載する基板と、撮像素子１４用の電気回路を搭載する基板２４とを独立に配置するよりも、基板２４を共用することにより、容積的に節約して小型化を図ることができる。
【００４７】
また、図１０に示されるように、電気回路１７を撮像ユニット３の外部に配置してもよい。センサ１６と電気回路１７との距離は若干長くなるが、空間的に余裕のある撮像ユニット３の外部に電気回路１７を配置することにより、実装を容易にすることができるという利点がある。
【００４８】
また、本実施形態に係る内視鏡システム１においては、薬剤蛍光画像および反射光画像を取得するシステムについて説明したが、これに代えて、自家蛍光画像と薬剤蛍光画像、自家蛍光と反射光画像など他の組み合わせに用いることもできる。
また、センサ１６用の電気回路１７として、静電容量値を電圧値に変換する回路を用いたが、電流値に変換する回路を用いても良い。
さらに、図５の電気回路１７を挿入部先端に配置する構成としたが、これに限られるものではなく、オペアンプ２２部分のみを挿入部先端に配置し、交流電源２３を挿入部の外部に配置する構成としてもよい。
【００４９】
また、センサ１６として、静電容量方式を採用したが、これに限られるものではなく、例えば、対向する光学部材１３ａ，１３ｂの一方にコイル、他方に金属板を対向して設け、コイルとコンデンサで構成した共振回路で作った高周波数の磁界によって対象物に渦電流を発生させ，この渦電流によって磁界が変化することを利用して光学部材１３ａの変位を測定する、いわゆる渦電流方式のセンサ（図示略）を採用してもよい。
【００５０】
また、本実施形態においては屈曲部２ｂを有する内視鏡システム１を例示して説明したが、これに代えて、屈曲部２ｂを有しない硬性鏡に適用しても良い。また、観察対象としては生体に限らない。配管や機械、構造物などの内部を対象とする工業用内視鏡にも適用できる。
【００５１】
次に、本発明の第２の実施形態に係る内視鏡システムについて、図１１および図１２を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る内視鏡システム１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。
【００５２】
本実施形態における内視鏡システム３１は、第１の実施形態における内視鏡システム１が、撮像ユニット３に可変分光素子１３を備えていたのに対し、光源ユニット３２の一部に可変分光素子１３備えている点で相違している。
すなわち、光源ユニット３２は、図１１に示されるように、挿入部２の先端部に配置された先端光源部３３と、体外に配置され該先端光源部３３を制御する光源制御部３４とを備えている。
【００５３】
先端光源部３３は、図１２に示されるように、白色光を発生する白色ＬＥＤ（光電変換素子）３５と、２つの光学部材１３ａ，１３ｂおよびアクチュエータ１３ｃからなる可変分光素子１３と、白色ＬＥＤ３５から発せられた白色光を拡散させるレンズ３６と、これらを固定する枠部材１５とを備えている。
【００５４】
アクチュエータ１３ｃは、光学部材１３ｂと枠部材１５との間に配置されている。
また、可変分光素子１３に設けられたセンサ電極１６ａ，１６ｂを有するセンサ１６により検出された静電容量値を電圧信号に変換して増幅する電気回路１７は、固定側の光学部材１３ａに固定されている。これにより、センサ電極１６ａ，１６ｂと電気回路１７とを接続する配線を極力短く構成することができ、ノイズの混入を抑えて、光学部材１３ａ，１３ｂの間隔を高精度に制御することができる。その結果、所望の波長帯域の照明光を高い透過率で生体Ａに照射することができ、明るく鮮明な分光画像を取得することが可能となる。
【００５５】
なお、先端光源部３３においては、単一の白色ＬＥＤ３５を備える場合の他、照明光量の増加および配光特性の向上を図るために、白色ＬＥＤ３５を複数配置することとしてもよい。また、単一の白色ＬＥＤ３５と拡散板とを組み合わせて、光源面積を拡大したものや、ランプなどを用いることとしてもよい。
また、多波長励起の半導体レーザやスーパールミネッセントダイオードなどを用いることもできる。
【００５６】
また、電気回路１７の配置に関しては、図１２の配置に限定されるものではなく、図６〜図１０に示された第１の実施形態における場合と同様の配置を選択することができ、例えば、図７のように周方向に間隔をあけて配置されたアクチュエータ１３ｃ間の空間に配置することにより、挿入部２の先端部の大径化を防止しつつ、ノイズの混入を低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る内視鏡システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１の内視鏡システムの撮像ユニットを模式的に示す縦断面図である。
【図３】図２の撮像ユニットを構成する可変分光素子の透過率特性を示す図である。
【図４】図１の内視鏡システムの動作を説明するタイミングチャートである。
【図５】図２の撮像ユニットに備えられる可変分光素子のセンサの信号を増幅する電気回路を示す図である。
【図６】図２の撮像ユニットの変形例を模式的に示す縦断面図である。
【図７】図２の撮像ユニットの他の変形例を模式的に示す（ａ）縦断面図、（ｂ）横断面図である。
【図８】図２の撮像ユニットの他の変形例を模式的に示す縦断面図である。
【図９】図２の撮像ユニットの他の変形例を模式的に示す縦断面図である。
【図１０】図２の撮像ユニットの他の変形例を模式的に示す縦断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る内視鏡システムの全体構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１の内視鏡システムの撮像ユニットを模式的に示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
Ａ 撮影対象
１，３１ 内視鏡システム
２ 挿入部（体腔内に挿入される部位）
２ａ 先端
２ｂ 屈曲部（湾曲動作させられる部位）
１３ 可変分光素子
１３ａ，１３ｂ 光学部材
１３ｃ アクチュエータ
１４ 撮像素子（光電変換素子：受光素子）
１６ センサ
１６ａ，１６ｂ センサ電極（電極）
１７ 電気回路
２４ 基板
３５ 白色ＬＥＤ（光電変換素子：光源）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡先端の撮像光学系または照明光学系の少なくとも一方に、複数の光学部材の間隔をピエゾ素子からなる駆動手段により可変としたエタロン素子を配置して、観察光または照明光の波長特性を変化させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この特許文献１に開示された技術を用いることにより生体等の分光情報を取得することができる。特許文献１に開示されているエタロン素子は、２以上の光学部材間にこれらの光学部材の間隔を変化させるピエゾ素子からなる駆動手段を備えている。
【特許文献１】特許第２８０２０６１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、エタロン素子は、光の干渉効果を用いて透過特性を変化させるものであるため、隣接する光学部材の間隔を光束のコヒーレンス長程度以下に近接させた状態で、その間隔を精密に制御することにより、分光特性を高精度に制御する必要がある。この場合に、光学部材間の間隔に応じて予め定められた駆動信号をピエゾ素子からなる駆動手段に供給するだけでは、分光特性を高精度に制御することはできない。
【０００４】
また、体腔内に挿入される内視鏡の挿入部は、極めて細い上に、一般に約１ｍ以上の長さを有し、ピエゾ素子からなる駆動手段を作動させるための駆動電圧の伝送線や撮像素子の信号伝送線などが近接して配置される。このため、これらの電気信号によるノイズの影響を抑えつつ、分光特性を高精度に制御する必要がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、内視鏡の細長い挿入部先端に配置された可変分光素子により分光特性の制御を高精度に行い、鮮明な観察画像を取得することができる内視鏡システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
本発明は、生体の体腔内に少なくとも一部が挿入され、該体腔内の撮影対象の画像を取得する内視鏡システムであって、前記体腔内に挿入される部位の先端部に、間隔を空けて対向する２つの光学部材の間隔の変化により分光特性が変化する可変分光素子と、入力される駆動信号に応じて前記２つの光学部材の間隔を変化させるアクチュエータと、前記２つの光学部材の間隔を検出するセンサと、該センサの出力が入力され、能動素子を含み前記センサの出力に対応する電気信号を出力する電気回路とを備える内視鏡システムを提供する。
上記発明においては、前記電気回路が、増幅回路を有することとしてもよく、また、前記電気回路が、バッファ回路を有することとしてもよい。
【０００７】
また、上記発明においては、前記センサが、前記２つの光学部材に備えられた複数の電極を備え、該電極間の容量を検出することにより、２つの光学部材の間隔を検出することとしてもよい。
また、上記発明においては、前記センサが、前記２つの光学部材の一方に設けられたコイルと他方に設けられた金属板とを備え、前記コイルのインピーダンスを検出することにより、２つの光学部材の間隔を検出することとしてもよい。
【０００８】
また、上記発明においては、前記アクチュエータが、圧電素子からなることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記可変分光素子に対向する光電変換素子を備えることとしてもよい。
【０００９】
また、上記発明においては、前記光電変換素子が、電気信号を光に変換する光源であることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記光電変換素子が、光を電気信号に変換する受光素子であることとしてもよい。
【００１０】
また、上記発明においては、前記先端部が、挿入部の先端の方向を変更するために湾曲動作させられる部位よりも先端側であることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記電気回路が、前記可変分光素子に隣接して配置されていることとしてもよい。
【００１１】
また、上記発明においては、前記電気回路が、前記可変分光素子よりも挿入部の基端側に配置されていることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記電気回路が、前記可変分光素子に対して挿入部の軸方向にずれ、かつ、挿入部の径方向に重なる位置に配置されていることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記アクチュエータが、挿入部の軸回りに周方向に間隔をあけて複数配置され、前記電気回路が、アクチュエータ間の隙間に配置されていることとしてもよい。
【００１２】
また、上記発明においては、前記電気回路が、前記光電変換素子の基板に設けられていることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記電気回路が、前記光電変換素子よりも挿入部の先端側に配置されていることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記２つの光学部材の内の一方が、前記体腔内に挿入される部位に固定され、前記電気回路が、前記固定された一方の光学部材に固定されていることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、内視鏡の細長い挿入部先端に配置された可変分光素子により分光特性の制御を高精度に行い、鮮明な観察画像を取得することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の第１の実施形態に係る内視鏡システム１について、図１〜図５を参照して説明する。
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、複数種の光を発する光源ユニット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。
【００１５】
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と、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とを備えている。
前記光源ユニット４は、体腔内の観察対象を照明し、観察対象において反射して戻る反射光を取得するための照明光を発する照明光用光源８と、体腔内の観察対象に照射され、観察対象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９と、これらの光源８，９を制御する光源制御回路１０とを備えている。
【００１６】
前記照明光用光源８は、例えば、図示しないキセノンランプおよびバンドパスフィルタを組み合わせたもので、バンドパスフィルタの５０％透過域は、４３０〜４６０ｎｍである。すなわち、光源８は、波長帯域４３０〜４６０ｎｍの照明光を発生するようになっている。
【００１７】
前記励起光用光源９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（Ａｍｅｒｓｈａｍ社製）やＡＬＥＸＡＦＬＵＯＲ７００（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ社製）等の蛍光薬剤を励起することができる。
前記光源制御回路１０は、後述するタイミングチャートに従う所定のタイミングで、照明光用光源８と励起光用光源９とを交互に点灯および消灯させるようになっている。
【００１８】
前記撮像ユニット３は、挿入部２の先端部に配置されている。挿入部２の先端部は、例えば、挿入部２の長さ方向の中央位置より先端２ａ側、好ましくは、挿入部２の先端２ａの向きを変更するために湾曲動作させられる屈曲部２ｂよりも先端２ａ側である。
【００１９】
前記撮像ユニット３は、図２に示されるように、観察対象Ａから入射される光を集光するレンズ１１ａ，１１ｂを含む撮像光学系１１と、観察対象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１２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１３と、撮像光学系１１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１４と、これらを支持する枠部材１５とを備えている。
【００２０】
前記可変分光素子１３は、平行間隔をあけて配置され体腔面に反射膜が設けられた２枚の円板状の光学部材１３ａ，１３ｂと、該光学部材１３ａ，１３ｂの間隔を変化させるアクチュエータ１３ｃとを備えるエタロン型の光学フィルタである。光学部材１３ａは、前記枠部材１５に直接固定され、光学部材１３ｂは、アクチュエータ１３ｃを介して枠部材１５に取り付けられている。
【００２１】
アクチュエータ１３ｃは積層型の圧電素子であり、光学部材１３ｂの周縁に沿って周方向に等間隔をあけて４カ所に設けられている。
この可変分光素子１３は、アクチュエータ１３ｃの作動により、光学部材１３ａ，１３ｂの間隔寸法を変化させ、それによって、軸方向に通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。
【００２２】
さらに具体的には、可変分光素子１３は、図３に示されるように、１つの固定透過帯域および１つの可変透過帯域の２つの透過帯域を有する透過率波長特性を有している。固定透過帯域は、可変分光素子１３の状態によらず、常に入射光を透過するようになっている。また、可変透過帯域は可変分光素子１３の状態に応じて透過率特性が変化するようになっている。
【００２３】
可変分光素子１３を構成する２つの光学部材１３ａ，１３ｂには、該光学部材１３ａ，１３ｂの間隔を検出するためのセンサ１６が備えられている。センサ１６は、静電容量方式のものであって、光学部材１３ａ，１３ｂの光学有効径Ｂ（図７（ｂ）参照。）外の外周部に、相互に対向する位置にそれぞれ設けられた複数のセンサ電極１６ａ，１６ｂを備えている。センサ電極１６ａ，１６ｂは、光学部材１３ａ，１３ｂの外周部に周方向に沿って等間隔に４箇所配置されている。センサ電極１６ａ，１６ｂとしては金属膜を用いることができる。
【００２４】
静電容量方式は、センサ電極１６ａ，１６ｂ間の静電容量が面間隔に反比例して変化する特性を用いるものである。センサ電極１６ａ，１６ｂには、電気回路１７が接続されている。電気回路１７は、例えば、図５に示されるように、センサ電極１６ａ，１６ｂに交流電流を供給し、光学部材１３ａ，１３ｂの間隔寸法に応じて決定されるセンサ電極１６ａ，１６ｂ間の静電容量を電圧信号に変換し、増幅して（電圧Ｖを）出力するようになっている。図５中、符号２２は能動素子であるオペアンプ、符号２３は交流電源である。電気回路１７は、枠部材１５に固定された光学部材１３ａに固定されている。
【００２５】
蛍光観察においては、一般に、得られる蛍光強度が微弱なため、光学系の透過効率は非常に重要になる。エタロン型の可変分光素子１３は、反射膜が平行なときに高い透過率が得られるが、その平行度調整に誤差があると透過率が急激に低下する。したがって、蛍光観察用の撮像ユニット３に用いられる可変分光素子１３としては、間隔を変化させたときの２つの光学部材１３ａ，１３ｂの傾き誤差を調整するために、複数のセンサ１６を備え、複数の駆動自由度を有していることが望ましい。
センサ電極１６ａ，１６ｂからの信号をもとに、アクチュエータ１３ｃへの駆動信号のフィードバック制御を実施することにより、透過率特性の制御において精度を向上させることができる。
【００２６】
本実施形態において、可変分光素子１３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蛍光（薬剤蛍光）の波長を含む波長帯域（例えば、６９０〜７１０ｎｍ）に可変透過帯域を備えている。そして、可変分光素子１３は、制御ユニット５からの制御信号に応じて２つの状態に変化するようになっている。
【００２７】
第１の状態は、可変透過帯域での透過率を５０％以上に増大させ、薬剤蛍光を透過させる状態である。第２の状態は、可変透過帯域での透過率を２０％以下に低下させ、薬剤蛍光を遮断する状態である。
第２の状態は、可変透過帯域の波長域を第１の状態から変化させることによって、薬剤蛍光を遮断してもよい。
【００２８】
固定透過帯域は、例えば、４２０〜５４０ｎｍの範囲に配置され、平均透過率６０％以上に設計されている。
また、固定透過帯域は、照明光に対する反射光の波長を含む波長帯域に位置し、上記第１および第２の状態のいずれの場合においても反射光を撮像素子１４に向けて透過させることができるようになっている。
【００２９】
また、前記励起光カットフィルタ１２は、４２０〜６４０ｎｍの波長帯域で透過率８０％以上、６５０〜６７０ｎｍの波長帯域でＯＤ値４以上（＝透過率１×１０−４以下）、６９０〜７５０ｎｍの波長帯域で透過率８０％以上である。
【００３０】
前記制御ユニット５は、図１に示されるように、撮像素子１４を駆動制御する撮像素子駆動回路１８と、可変分光素子１３を駆動制御する可変分光素子制御回路１９と、撮像素子１４により取得された画像情報を記憶するフレームメモリ２０と、該フレームメモリ２０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２１とを備えている。
撮像素子駆動回路１８および可変分光素子制御回路１９は、前記光源制御回路１０に接続され、光源制御回路１０による照明光用光源８および励起光用光源９の切り替えに同期して可変分光素子１３および撮像素子１４を駆動制御するようになっている。
【００３１】
具体的には、図４のタイミングチャートに示されるように、光源制御回路１０の作動により、励起光用光源９から励起光が発せられるときには、可変分光素子制御回路１９が、可変分光素子１３を第１の状態として、撮像素子駆動回路１８が撮像素子１４から出力される画像情報を第１のフレームメモリ２０ａに出力させるようになっている。また、照明光用光源８から照明光が発せられるときには、可変分光素子制御回路１９が、可変分光素子１３を第２の状態として、撮像素子駆動回路１８が撮像素子１４から出力される画像情報を第２のフレームメモリ２０ｂに出力するようになっている。
【００３２】
また、前記画像処理回路２１は、例えば、励起光の照射により得られる蛍光画像情報を第１のフレームメモリ２０ａから受け取って表示ユニット６の第１のチャネルに出力し、照明光の照射により得られる反射光画像情報を第２のフレームメモリ２０ｂから受け取って表示ユニット６の第２のチャネルに出力するようになっている。
【００３３】
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１０の作動により、照明光用光源８および励起光用光源９を交互に作動させて照明光および励起光をそれぞれ発生させる。
【００３４】
光源ユニット４において発生した励起光および照明光は、それぞれライトガイド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に照射された場合には、撮影対象Ａに浸透してい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の撮像光学系１１により集光され、励起光カットフィルタ１２を透過し、可変分光素子１３に入射される。
【００３５】
可変分光素子１３は、可変分光素子制御回路１９の作動により励起光用光源９の作動に同期して第１の状態に切り替えられているので、蛍光に対する透過率が増大させられており、入射された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１２が設けられているので、励起光は遮断され、撮像素子１４に入射されることが阻止される。
【００３６】
そして、可変分光素子１３を透過した蛍光は撮像素子１４に入射され、蛍光画像情報が取得される。取得された蛍光画像情報は、第１のフレームメモリ２０ａに記憶され、画像処理回路２１によって、表示ユニット６の第１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。
【００３７】
一方、照明光が撮影対象Ａに照射された場合には、撮影対象Ａの表面において照明光が反射され、撮像光学系１１により集光されて励起光カットフィルタ１２を透過し、可変分光素子１３に入射される。照明光の反射光の波長帯域は、可変分光素子１３の固定透過帯域に位置しているので、可変分光素子１３に入射された反射光は全て可変分光素子１３を透過させられる。
【００３８】
そして、可変分光素子１３を透過した反射光は撮像素子１４に入射され、反射光画像情報が取得される。取得された反射光画像情報は、第２のフレームメモリ２０ｂに記憶され、画像処理回路２１によって、表示ユニット６の第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。
【００３９】
この場合に、可変分光素子１３は、可変分光素子制御回路１９の作動により照明光用光源８の作動に同期して第２の状態に切り替えられているので、蛍光に対する透過率が低下させられており、蛍光が入射されても、これを遮断する。これにより、反射光のみが撮像素子１４により撮影される。
このように、本実施形態に係る内視鏡システム１によれば、蛍光画像と反射光画像とを合成した画像を使用者に提供することができる。
【００４０】
この場合において、本実施形態に係る内視鏡システム１によれば、可変分光素子１３にセンサ１６が設けられているので、第１の状態および第２の状態に切り替えられた際に、センサ１６により２枚の光学部材１３ａ，１３ｂの間隔寸法が検出され、アクチュエータ１３ｃに加える電圧信号がフィードバック制御される。これにより、光学部材１３ａ，１３ｂの間隔寸法が精度よく制御され、高精度に所望の波長帯域の光を分光し、鮮明な蛍光画像および反射光画像を得ることができる。
【００４１】
さらに、本実施形態においては、センサ電極１６ａ，１６ｂから出力されたセンサ電極１６ａ，１６ｂ間の静電容量を示す電気信号が、可変分光素子１３の光学部材１３ｂに固定された電気回路１７により増幅されるとともに出力インピーダンスが低減された後に、挿入部２内を伝送され、挿入部２の基端側から体外の可変分光素子制御回路１９に送られる。したがって、センサ１６により検出された電気信号に対するノイズの混入を低減することができ、光学部材１３ａ，１３ｂの間隔を高精度に検出でき、ひいては可変分光素子１３の分光特性を高精度に制御することができるという効果がある。
【００４２】
なお、本実施形態に係る内視鏡システム１においては、以下の各種の変形、変更が可能である。
まず、電気回路１７を光学基板１３ｂに直接固定することに代えて、図６に示されるように、光学基板１３ｂに隣接して、枠部材１５に固定することとしてもよい。この場合に、光軸方向から見て、光学基板１３ｂ（の光学有効系の外）と重なる位置に電気回路１７を配置することにより、電気回路１７をセンサ１６に近接して配置しつつ、挿入部２の先端部の外径寸法が太くなるのを防止することができる。電気回路１７を可変分光素子１３よりも挿入部２の基端側に配置することにより、挿入部２内の配線を短くできるので、ノイズ低減効果をさらに向上することができる。
【００４３】
また、電気回路１７として静電容量を電圧信号として検出して増幅する回路を用いたが、これに限定されるものではなく、増幅機能を有しないバッファ回路を採用してもよい。バッファ回路としては、例えば、ボルテージフォロワ回路が挙げられる。バッファ回路によってもセンサ出力の出力インピーダンスを低下させることができ、耐ノイズ性を向上させることができる。
【００４４】
また、図７に示されるように、可変分光素子１３を構成するアクチュエータ１３ｃが、光学部材１３ａと枠部材１５との間に、周方向に間隔をあけて複数配置される場合には、電気回路１７をアクチュエータ１３ｃ間の空間に配置してもよい。このようにすることで、アクチュエータ１３ｃ間の空間を利用でき、挿入部２の先端部が太くなるのを防止することができる。
【００４５】
また、図８に示されるように、撮像光学系１１の構成が相違し、アクチュエータ１３ｃが、光学部材１３ａと撮像光学系１１を固定する枠部材１５との間に、周方向に間隔をあけて複数配置される場合には、電気回路１７を、可変分光素子１３よりも先端側のアクチュエータ１３ｃ間の空間に配置してもよい。
【００４６】
また、図９に示されるように、センサ１６用の電気回路１７を、撮像素子１４用の回路基板２４上に配置してもよい。センサ１６用の電気回路１７を搭載する基板と、撮像素子１４用の電気回路を搭載する基板２４とを独立に配置するよりも、基板２４を共用することにより、容積的に節約して小型化を図ることができる。
【００４７】
また、図１０に示されるように、電気回路１７を撮像ユニット３の外部に配置してもよい。センサ１６と電気回路１７との距離は若干長くなるが、空間的に余裕のある撮像ユニット３の外部に電気回路１７を配置することにより、実装を容易にすることができるという利点がある。
【００４８】
また、本実施形態に係る内視鏡システム１においては、薬剤蛍光画像および反射光画像を取得するシステムについて説明したが、これに代えて、自家蛍光画像と薬剤蛍光画像、自家蛍光と反射光画像など他の組み合わせに用いることもできる。
また、センサ１６用の電気回路１７として、静電容量値を電圧値に変換する回路を用いたが、電流値に変換する回路を用いても良い。
さらに、図５の電気回路１７を挿入部先端に配置する構成としたが、これに限られるものではなく、オペアンプ２２部分のみを挿入部先端に配置し、交流電源２３を挿入部の外部に配置する構成としてもよい。
【００４９】
また、センサ１６として、静電容量方式を採用したが、これに限られるものではなく、例えば、対向する光学部材１３ａ，１３ｂの一方にコイル、他方に金属板を対向して設け、コイルとコンデンサで構成した共振回路で作った高周波数の磁界によって対象物に渦電流を発生させ，この渦電流によって磁界が変化することを利用して光学部材１３ａの変位を測定する、いわゆる渦電流方式のセンサ（図示略）を採用してもよい。
【００５０】
また、本実施形態においては屈曲部２ｂを有する内視鏡システム１を例示して説明したが、これに代えて、屈曲部２ｂを有しない硬性鏡に適用しても良い。また、観察対象としては生体に限らない。配管や機械、構造物などの内部を対象とする工業用内視鏡にも適用できる。
【００５１】
次に、本発明の第２の実施形態に係る内視鏡システムについて、図１１および図１２を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る内視鏡システム１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。
【００５２】
本実施形態における内視鏡システム３１は、第１の実施形態における内視鏡システム１が、撮像ユニット３に可変分光素子１３を備えていたのに対し、光源ユニット３２の一部に可変分光素子１３備えている点で相違している。
すなわち、光源ユニット３２は、図１１に示されるように、挿入部２の先端部に配置された先端光源部３３と、体外に配置され該先端光源部３３を制御する光源制御部３４とを備えている。
【００５３】
先端光源部３３は、図１２に示されるように、白色光を発生する白色ＬＥＤ（光電変換素子）３５と、２つの光学部材１３ａ，１３ｂおよびアクチュエータ１３ｃからなる可変分光素子１３と、白色ＬＥＤ３５から発せられた白色光を拡散させるレンズ３６と、これらを固定する枠部材１５とを備えている。
【００５４】
アクチュエータ１３ｃは、光学部材１３ｂと枠部材１５との間に配置されている。
また、可変分光素子１３に設けられたセンサ電極１６ａ，１６ｂを有するセンサ１６により検出された静電容量値を電圧信号に変換して増幅する電気回路１７は、固定側の光学部材１３ａに固定されている。これにより、センサ電極１６ａ，１６ｂと電気回路１７とを接続する配線を極力短く構成することができ、ノイズの混入を抑えて、光学部材１３ａ，１３ｂの間隔を高精度に制御することができる。その結果、所望の波長帯域の照明光を高い透過率で生体Ａに照射することができ、明るく鮮明な分光画像を取得することが可能となる。
【００５５】
なお、先端光源部３３においては、単一の白色ＬＥＤ３５を備える場合の他、照明光量の増加および配光特性の向上を図るために、白色ＬＥＤ３５を複数配置することとしてもよい。また、単一の白色ＬＥＤ３５と拡散板とを組み合わせて、光源面積を拡大したものや、ランプなどを用いることとしてもよい。
また、多波長励起の半導体レーザやスーパールミネッセントダイオードなどを用いることもできる。
【００５６】
また、電気回路１７の配置に関しては、図１２の配置に限定されるものではなく、図６〜図１０に示された第１の実施形態における場合と同様の配置を選択することができ、例えば、図７のように周方向に間隔をあけて配置されたアクチュエータ１３ｃ間の空間に配置することにより、挿入部２の先端部の大径化を防止しつつ、ノイズの混入を低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る内視鏡システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１の内視鏡システムの撮像ユニットを模式的に示す縦断面図である。
【図３】図２の撮像ユニットを構成する可変分光素子の透過率特性を示す図である。
【図４】図１の内視鏡システムの動作を説明するタイミングチャートである。
【図５】図２の撮像ユニットに備えられる可変分光素子のセンサの信号を増幅する電気回路を示す図である。
【図６】図２の撮像ユニットの変形例を模式的に示す縦断面図である。
【図７】図２の撮像ユニットの他の変形例を模式的に示す（ａ）縦断面図、（ｂ）横断面図である。
【図８】図２の撮像ユニットの他の変形例を模式的に示す縦断面図である。
【図９】図２の撮像ユニットの他の変形例を模式的に示す縦断面図である。
【図１０】図２の撮像ユニットの他の変形例を模式的に示す縦断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る内視鏡システムの全体構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１の内視鏡システムの撮像ユニットを模式的に示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
Ａ 撮影対象
１，３１ 内視鏡システム
２ 挿入部（体腔内に挿入される部位）
２ａ 先端
２ｂ 屈曲部（湾曲動作させられる部位）
１３ 可変分光素子
１３ａ，１３ｂ 光学部材
１３ｃ アクチュエータ
１４ 撮像素子（光電変換素子：受光素子）
１６ センサ
１６ａ，１６ｂ センサ電極（電極）
１７ 電気回路
２４ 基板
３５ 白色ＬＥＤ（光電変換素子：光源）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の体腔内に少なくとも一部が挿入され、該体腔内の撮影対象の画像を取得する内視鏡システムであって、
前記体腔内に挿入される部位の先端部に、
間隔を空けて対向する２つの光学部材の間隔の変化により分光特性が変化する可変分光素子と、
入力される駆動信号に応じて前記２つの光学部材の間隔を変化させるアクチュエータと、
前記２つの光学部材の間隔を検出するセンサと、
該センサの出力が入力され、能動素子を含み前記センサの出力に対応する電気信号を出力する電気回路とを備える内視鏡システム。
【請求項２】
前記電気回路が、増幅回路を有する請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記電気回路が、バッファ回路を有する請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記センサが、前記２つの光学部材に備えられた複数の電極を備え、該電極間の容量を検出することにより、２つの光学部材の間隔を検出する前記請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記センサが、前記２つの光学部材の一方に設けられたコイルと他方に設けられた金属板とを備え、前記コイルのインピーダンスを検出することにより、２つの光学部材の間隔を検出する請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記アクチュエータが、圧電素子からなる請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記可変分光素子に対向する光電変換素子を備える請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記光電変換素子が、電気信号を光に変換する光源である請求項７に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記光電変換素子が、光を電気信号に変換する受光素子である請求項７に記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
前記先端部が、挿入部の先端の方向を変更するために湾曲動作させられる部位よりも先端側である請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
前記電気回路が、前記可変分光素子に隣接して配置されている請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項１２】
前記電気回路が、前記可変分光素子よりも挿入部の基端側に配置されている請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項１３】
前記電気回路が、前記可変分光素子に対して挿入部の軸方向にずれ、かつ、挿入部の径方向に重なる位置に配置されている請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項１４】
前記アクチュエータが、挿入部の軸回りに周方向に間隔をあけて複数配置され、
前記電気回路が、アクチュエータ間の隙間に配置されている請求項１３に記載の内視鏡システム。
【請求項１５】
前記電気回路が、前記光電変換素子の基板に設けられている請求項７に記載の内視鏡システム。
【請求項１６】
前記電気回路が、前記光電変換素子よりも挿入部の先端側に配置されている請求項７に記載の内視鏡システム。
【請求項１７】
前記２つの光学部材の内の一方が、前記体腔内に挿入される部位に固定され、
前記電気回路が、前記固定された一方の光学部材に固定されている請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項１】
生体の体腔内に少なくとも一部が挿入され、該体腔内の撮影対象の画像を取得する内視鏡システムであって、
前記体腔内に挿入される部位の先端部に、
間隔を空けて対向する２つの光学部材の間隔の変化により分光特性が変化する可変分光素子と、
入力される駆動信号に応じて前記２つの光学部材の間隔を変化させるアクチュエータと、
前記２つの光学部材の間隔を検出するセンサと、
該センサの出力が入力され、能動素子を含み前記センサの出力に対応する電気信号を出力する電気回路とを備える内視鏡システム。
【請求項２】
前記電気回路が、増幅回路を有する請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記電気回路が、バッファ回路を有する請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記センサが、前記２つの光学部材に備えられた複数の電極を備え、該電極間の容量を検出することにより、２つの光学部材の間隔を検出する前記請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記センサが、前記２つの光学部材の一方に設けられたコイルと他方に設けられた金属板とを備え、前記コイルのインピーダンスを検出することにより、２つの光学部材の間隔を検出する請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記アクチュエータが、圧電素子からなる請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記可変分光素子に対向する光電変換素子を備える請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記光電変換素子が、電気信号を光に変換する光源である請求項７に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記光電変換素子が、光を電気信号に変換する受光素子である請求項７に記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
前記先端部が、挿入部の先端の方向を変更するために湾曲動作させられる部位よりも先端側である請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
前記電気回路が、前記可変分光素子に隣接して配置されている請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項１２】
前記電気回路が、前記可変分光素子よりも挿入部の基端側に配置されている請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項１３】
前記電気回路が、前記可変分光素子に対して挿入部の軸方向にずれ、かつ、挿入部の径方向に重なる位置に配置されている請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項１４】
前記アクチュエータが、挿入部の軸回りに周方向に間隔をあけて複数配置され、
前記電気回路が、アクチュエータ間の隙間に配置されている請求項１３に記載の内視鏡システム。
【請求項１５】
前記電気回路が、前記光電変換素子の基板に設けられている請求項７に記載の内視鏡システム。
【請求項１６】
前記電気回路が、前記光電変換素子よりも挿入部の先端側に配置されている請求項７に記載の内視鏡システム。
【請求項１７】
前記２つの光学部材の内の一方が、前記体腔内に挿入される部位に固定され、
前記電気回路が、前記固定された一方の光学部材に固定されている請求項１に記載の内視鏡システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−３６１９９（Ｐ２００８−３６１９９Ａ）
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１５４０９（Ｐ２００６−２１５４０９）
【出願日】平成１８年８月８日（２００６．８．８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月８日（２００６．８．８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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