電子内視鏡装置
【課題】所望の波長帯域の帯域制限光による分光画像を確実に得ることのできる電子内視鏡装置を提供する。
【解決手段】電子内視鏡装置が、互いに対向する面部に反射膜が形成された一対の透過基板と、一方の透過基板を移動させて両者の間隔を変更することによって該一対の透過基板を通過する光の波長帯域を変更可能な駆動手段とを備え、且つ該透過基板の少なくとも一部に光源装置内に設けられたランプによって生成された白色光が入射するようになっている波長フィルタユニットと、白色光を前記波長フィルタユニットに通過させることによって得られる帯域制限光の波長スペクトルを検出するスペクトル検出手段と、帯域制限光をスペクトル検出手段に導く分光特性取得用ライトガイドと、スペクトル検出手段によって検出された帯域制限光の波長スペクトルに基づいて、所望の透過波長帯域が得られるよう、駆動手段を制御するコントローラとを有する。
【解決手段】電子内視鏡装置が、互いに対向する面部に反射膜が形成された一対の透過基板と、一方の透過基板を移動させて両者の間隔を変更することによって該一対の透過基板を通過する光の波長帯域を変更可能な駆動手段とを備え、且つ該透過基板の少なくとも一部に光源装置内に設けられたランプによって生成された白色光が入射するようになっている波長フィルタユニットと、白色光を前記波長フィルタユニットに通過させることによって得られる帯域制限光の波長スペクトルを検出するスペクトル検出手段と、帯域制限光をスペクトル検出手段に導く分光特性取得用ライトガイドと、スペクトル検出手段によって検出された帯域制限光の波長スペクトルに基づいて、所望の透過波長帯域が得られるよう、駆動手段を制御するコントローラとを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子内視鏡と光源装置を備えた電子内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、病変部の診断をより効果的に行うため、分光画像を撮像可能な電子内視鏡装置が提案されている。分光画像とは、狭波長帯域での内視鏡画像である。例えば、ヘモグロビンが反射するような波長帯域での分光画像から、生体組織の血管の状態を診断することができる。
【０００３】
一般に、診断に有用な分光画像の波長帯域は、診断対象となる部位及び病変部に応じて異なる。また、部位や病変部の種類によっては、異なる波長帯域で撮像された複数の分光画像を必要とするものもある。そのため、任意の波長帯域にて分光画像を撮像可能な内視鏡装置が望まれる。このような内視鏡装置としては、特許文献１に示されるような、ファブリペロー型の干渉フィルタを波長フィルタとして用いたものがある。ファブリペロー型の干渉フィルタは、一面に反射膜が形成された一対の透過基板を反射膜同士が向かい合わせとなるように平行に並べたものであり、透過基板に入射した光が反射膜間で繰り返し反射及び干渉させて特定の複数の波長帯域にピークを持つような光（帯域制限光）のみが出射されるようにしたフィルタである。ファブリペロー型の干渉フィルタから出射される帯域制限光のピーク波長は、反射膜同士の間隔、すなわち透過基板同士の間隔によって決まる。そのため、一方の透過基板を他方に対して離接可能とし、圧電アクチュエータによって一方の透過基板を駆動させることによって、帯域制限光のピーク波長を変更可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０８６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような電子内視鏡装置においては、所望の波長帯域の分光画像を得るために、透過基板を駆動する圧電アクチュエータに加える電圧の大きさと、その時の帯域制限光のピーク波長との関係をあらかじめ把握する必要がある。
【０００６】
特許文献１の構成においては、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタを併用して、特定の狭波長帯域のみを含む光を生成し、この光を干渉フィルタに入射させると共に圧電アクチュエータに与える電圧を変化させ、その時に干渉フィルタを透過する光の光量を検出することによって、特定の波長帯域（基準波長帯域）の帯域制限光を生成する為に圧電アクチュエータに加える電圧の大きさを求めていた。
【０００７】
しかしながら、上記構成は、圧電アクチュエータの変位と電圧との関係が正確に判明している場合にのみ、所望の波長帯域の帯域制限光を生成する為に圧電アクチュエータに加える電圧を正確に求めることが可能である。しかしながら、実際は、圧電アクチュエータの電圧−変位特性は温度等に影響を受けるものであるため、特許文献１の構成では、所望の波長帯域の分光画像を確実に得ることができていたとはいえない。特に、基準波長帯域から大きく離れた帯域では、所望の波長帯域と実際に得られる帯域制限光の波長帯域との誤差は大きなものとなっていた。
【０００８】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は所望の波長帯域の帯域制限光による分光画像を確実に得ることのできる電子内視鏡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】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の電子内視鏡装置は、互いに対向する面部に反射膜が形成された一対の透過基板と、一方の透過基板を移動させて両者の間隔を変更することによって該一対の透過基板を通過する光の波長帯域を変更可能な駆動手段とを備え、且つ該透過基板の少なくとも一部に光源装置内に設けられたランプによって生成された白色光が入射するようになっている波長フィルタユニットと、白色光を前記波長フィルタユニットに通過させることによって得られる帯域制限光の波長スペクトルを検出するスペクトル検出手段と、帯域制限光をスペクトル検出手段に導く分光特性取得用ライトガイドと、スペクトル検出手段によって検出された帯域制限光の波長スペクトルに基づいて、所望の透過波長帯域が得られるよう、駆動手段を制御するコントローラとを有する。
【００１０】
本発明によれば、白色光を波長フィルタユニットに透過させて得られる帯域制限光のスペクトルを得ることができるため、任意の波長帯域の帯域制限光を得るために駆動手段に入力させる信号の値（駆動手段が圧電アクチュエータを有するものであるならば圧電アクチュエータに入力させる電圧の大きさ）を、確実に求めることができる。そして、例えば、波長帯域の異なる複数の帯域制限光の夫々を得るために駆動手段に入力する信号の値をあらかじめ求めておけば、本発明によれば、分光画像撮像時に、所望の波長帯域の帯域制限光のみが確実に波長フィルタユニットから出力されるようにすることが可能となり、所望の波長帯域の帯域制限光による分光画像を確実に得ることが可能となる。
【００１１】
また、光源装置が、前記ランプによって生成された光を集光して電子内視鏡の照明光用ライトガイドに入射させる集光手段を有し、波長フィルタユニットが、ランプと前記集光手段との間に配置され、帯域制限光が照明光用ライトガイドに入射する構成としてもよい。
【００１２】
また、上記構成において、波長フィルタユニット、スペクトル検出手段及びコントローラが前記光源装置に内蔵されている構成としてもよい。
【００１３】
或いは、光源装置は、ランプによって生成された白色光を照明光として電子内視鏡の照明光用ライトガイドに入射させるものであり、波長フィルタユニットが、電子内視鏡の対物光学系と撮像素子との間に配置されており、照明光用ライトガイドの一部が、波長フィルタユニットに導かれる白色光供給用ライトガイドとなっている構成としてもよい。
【００１４】
また、上記構成において、白色光供給用ライトガイドの出射端及び分光特性取得用ライトガイドの入射端が同じ透過基板上に近接して配置されており、白色光供給用ライトガイドの出射端及び分光特性取得用ライトガイドの入射端が設けられた透過基板とは異なる透過基板には、帯域制限光を反射させて該分光特性取得用の入射端に入射させる反射ミラーが設けられている構成としてもよい。
【００１５】
ここで、白色光供給用ライトガイドの出射端及び分光特性取得用ライトガイドの入射端が設けられた透過基板は、電子内視鏡の撮像素子側に配置された透過基板である構成とすることが好ましい。
【００１６】
白色光供給用ライトガイドの出射端及び分光特性取得用ライトガイドの入射端が設けられた透過基板が電子内視鏡の対物光学系側の透過基板であるような構成であれば、白色光供給用ライトガイド及び分光特性取得用ライトガイドが波長フィルタの側面を回り込むように両ライトガイドを電子内視鏡の挿入管内に配置させるために、挿入管を太くする必要がある。しかしながら、上記構成においては、白色光供給用ライトガイド及び分光特性取得用ライトガイドが波長フィルタユニットを回り込むことがないため、挿入管を細くすることができる。
【００１７】
また、駆動手段が、波長フィルタユニットのフレームと前記一方の透過基板との間に配置された圧電アクチュエータを有する構成としてもよい。
【００１８】
また、分光特性取得用ライトガイド及びスペクトル検出手段を少なくとも３系統有することにより、前記透過基板の面上の少なくとも３カ所で帯域制限光の波長スペクトルを検出し、圧電アクチュエータは、該アクチュエータが取り付けられる透過基板の面上に少なくとも３つ設けられている構成とすることが好ましい。
【００１９】
波長フィルタユニットの一対の透過基板が平行に保持されていない状態では、透過基板同士の間隔が一定とはならないため、帯域制限光の波長帯域は、透過基板のどの位置に光が入射するかによって異なることになる。しかしながら、上記構成によれば、圧電アクチュエータを３つ設けたことにより、このような構成とすると、一対の透過基板が平行になるよう、透過基板を傾けることが可能となる。また、３カ所で帯域制限光の波長スペクトルを検出できるようになっているため、一対の透過基板が平行に保持されているかどうかを検出可能である。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明によれば、本発明は所望の波長帯域の帯域制限光による分光画像を確実に得ることのできる電子内視鏡装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態の電子内視鏡装置のブロック図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態の波長フィルタユニットの側面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ線図である。
【図４】図４は、本発明の第１及び第２の実施の形態に使用される分光計の一例を示したものである。
【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態の電子内視鏡装置のブロック図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施の形態の波長フィルタユニットの側面図である。
【図７】図７は、図６のＢ−Ｂ線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の電子内視鏡装置のブロック図である。本実施形態の電子内視鏡装置１は、電子内視鏡１０と、プロセッサ２０と、モニタ３０を有するものであり、電子内視鏡１０の挿入管１１の先端部１１ａの周囲の映像がモニタ３０に表示されるようになっている。なお、プロセッサ２０は、電子内視鏡１０によって撮像された映像を処理してモニタ３０に表示可能なビデオ信号を生成するビデオプロセッサとしての機能と、電子内視鏡１０の挿入管先端部１１ａの周囲に照明光を供給する光源装置としての機能を有するものである。
【００２３】
プロセッサ２０のビデオプロセッサとしての機能について以下に説明する。
【００２４】
電子内視鏡１０は、挿入管先端部１１ａに配置された対物光学系１２と、挿入管１１の内部の、挿入管先端部１１ａの近傍に配置された撮像素子１３を有する。撮像素子１３は、対物光学系１２による挿入管先端部１１ａ周囲の像が撮像素子１３の受光面に結像するような位置に配置されている。
【００２５】
プロセッサ２０には、コントローラ２１と、画像処理回路２６が内蔵されている。電子内視鏡１の撮像素子１３と、プロセッサ２０の画像処理回路２６とは、電子内視鏡１０の挿入管１１に挿通されている信号線１４を介して接続されており、撮像素子１３によって撮像された画像の映像信号は、画像処理回路２６によって処理されて、ＮＴＳＣ等の所定の形式のビデオ信号に変換される。画像処理回路２６によって生成されたビデオ信号は、モニタ３０に入力される。この結果、撮像素子１３によって撮像された挿入管先端部１１ａ周囲の画像がモニタ３０に表示される。なお、撮像素子１３は一定の間隔おき（例えば１／３０秒ごと）に画像を撮像しており、画像処理回路２６は、一定の間隔おきに撮像素子１３から送信される映像信号を処理して同じ間隔でビデオ信号をモニタ３０に送信している。この結果、モニタ３０には、撮像素子１３が撮像した挿入管先端部１１ａ周囲の画像が動画として表示されることになる。
【００２６】
なお、撮像素子１３は、その受光面にＲＧＢ三色のカラーフィルタが市松状に設けられたカラー画像撮像用の撮像素子である。
【００２７】
次に、プロセッサ２０の光源装置としての機能について説明する。ランプ２２と、波長フィルタユニット４０と、分光計２４と、集光レンズ２５とを有する。ランプ２２は、例えばキセノンランプなどの、幅広い周波数帯域の光を含む白色光ＬＷを生成するランプである。ランプ２２によって生成された白色光は、波長フィルタユニット４０に入射する。
【００２８】
波長フィルタユニット４０は、数カ所の狭帯域の波長帯以外の成分を白色光から取り除くフィルタを内蔵しており、上記数カ所の狭帯域の波長帯を主成分とする光（帯域制限光）ＬＬを出射する。波長フィルタユニット４０から出射された帯域制限光ＬＬは、集光レンズ２５に入射する。
【００２９】
図１に示されるように、電子内視鏡１０の挿入管１１には、光ファイババンドル等の照明光用ライトガイド１５が挿通されている。照明光用ライトガイド１５の一端は、プロセッサ２０の内部に挿入された入射端１５ａとなっている。集光レンズ２５は、入射した帯域制限光ＬＬを集光して入射端１５ａに入射させる。照明光用ライトガイド１５の他端は、挿入管先端部１１ａに形成された出射端１５ｂとなっており、入射端１５ａに入射した帯域制限口ＬＬは、照明光用ライトガイド１５を通って出射端１５ｂから出射され、図示されない配光レンズによって挿入管先端部１１ａの周囲を照明する。
【００３０】
波長フィルタユニット４０は、コントローラ２１によって制御されることによって、帯域制限光ＬＬに含まれる複数のピーク波長を変更可能となっている。波長フィルタユニット４０の構成について以下に説明する。
【００３１】
図２は、波長フィルタユニット４０の側面図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ線図である。波長フィルタユニット４０は、ファブリペロー型の干渉フィルタである。具体的には、波長フィルタユニット４０は、向かい合わせに配置された一対の透過基板４１及び４２を有する。なお、図２に示されるように、透過基板４１はランプ２２側に位置しており、透過基板４２は集光レンズ２５側に位置している。透過基板４１及び４２の、互いに向かい合わせとなる面には、夫々光学薄膜４１ａ及び４２ａが設けられている。なお、透過基板４１は、その面部が集光レンズ２５の光軸に垂直となるよう位置決めされている。
【００３２】
光学薄膜４１ａ及び４２ａは、共にＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）反射層である。ＤＢＲ反射層は、屈折率の異なる２種類の薄膜を互い違いに３層ずつ、計６層重ね合わせたものであり、可視光の波長帯域において、極めて高い（９０％以上）反射率を有している。
【００３３】
このような構成の干渉フィルタにおいては、入射した光が向かい合わせの光学薄膜４１ａ及び４２ａの間で繰り返し反射され、その過程で、特定の複数の波長域を除く成分が干渉によって打ち消され、上記複数の波長域を主成分とする帯域制限光ＬＬが生成される。生成された帯域制限光ＬＬは、透過基板４２を介して集光レンズ２５に向かって出射される。
【００３４】
ファブリペロー型の干渉フィルタにおいて透過する（すなわち、打ち消されない）波長域は、光学薄膜４１ａと４２ａの間隔ｄによって決まる。具体的には、透過基板４１及び４２の屈折率をｎ、干渉フィルタを透過する波長をλｋ（ｋ＝１、２、…）とすると、λｋは下記の数１によって求められる。
【００３５】
【数１】
【００３６】
数１に示されるように、干渉フィルタを透過する波長λｋは、光学薄膜４１ａと４２ａとの間隔ｄに比例した大きさとなる。本実施形態の波長フィルタユニット４０は、一方の透過基板４２を、他方の透過基板４１に対して離接させるよう駆動することによって、間隔ｄを変動させることが可能となっている。前述のように、電子内視鏡１０の撮像素子１３は、ＲＧＢカラーフィルタが設けられた撮像素子であり、各カラーフィルタが透過させる波長帯域の中に含まれる波長λｋが一つ以下となるよう、間隔ｄを制御することによって、特定の波長λｋのみを成分とする内視鏡画像の映像信号が撮像素子１３から出力されるようになる。そして、波長λｋを少しずつ変化させるように透過基板４２を移動させながら、撮像素子１３から出力される画像を得ることによって、様々な狭波長帯域の内視鏡画像（分光画像）を得ることができる。
【００３７】
透過基板４２を駆動する機構について以下に説明する。図２及び図３に示されるように、透過基板４２は、３つの圧電アクチュエータ４４ａ、４４ｂ、４４ｃを介してリング状のフレーム４３に取り付けられている。圧電アクチュエータ４４ａ、４４ｂ、４４ｃは、夫々集光レンズ２５の光軸ａｘを中心とする円周Ｃ（図３）上に、１２０°おきに並べて透過基板４２に配置されている。そして、圧電アクチュエータ４４ａ、４４ｂ、４４ｃの夫々に電圧を印加することによって、圧電アクチュエータ４４ａ、４４ｂ、４４ｃは、透過基板４２を透過基板４１に向かって移動させる方向に変形させる。
【００３８】
フレーム４３の熱膨張等によっても、間隔ｄ及び透過基板４１に対する透過基板４２の傾きが変化する。透過基板４１に対する透過基板４２が平行ではない状態においては、透過基板４２上の位置に応じて間隔ｄが変わることになり、透過する帯域制限光ＬＬの波長λｋが透過基板４２上の位置によって変わることになり、正確な分光画像を得ることができない。そのため、本実施形態においては、３つの圧電アクチュエータ４４ａ、４４ｂ及び４４ｃに印加される電圧の大きさを微調整することによって、透過基板４２が透過基板４１に対して平行な状態を保ちつつ、間隔ｄを調整可能としている。換言すれば、本実施形態においては、圧電アクチュエータ４４ａ、４４ｂ及び４４ｃの夫々に与える電圧の大きさＶａ、Ｖｂ、Ｖｃと、透過基板４２を透過する帯域制限光ＬＬの波長λｋの対応関係を、あらかじめ得る必要がある。
【００３９】
電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃと波長λｋとの対応関係を得るためのキャリブレーションの手順について以下に説明する。キャリブレーションには、フレーム４３に取り付けられた分光特性取得用ライトガイド４５ａ、４５ｂ及び４５ｃ並びに、分光計２４（図１）が使用される。分光特性取得用ライトガイド４５ａ、４５ｂ及び４５ｃは、その一端（入射端）が円周Ｃ上に１２０°おきに位置するよう並べて配置されている。なお、分光特性取得用ライトガイド４５ａの入射端は圧電アクチュエータ４４ａと４４ｂの間に配置され、分光特性取得用ライトガイド４５ｂの入射端は圧電アクチュエータ４４ｂと４４ｃの間に配置され、分光特性取得用ライトガイド４５ｃの入射端は圧電アクチュエータ４４ｃと４４ａの間に配置されている。分光特性取得用ライトガイド４５ａ、４５ｂ及び４５ｃには、透過基板４２を通過した帯域制限光ＬＬの一部が入射するようになっている。
【００４０】
分光特性取得用ライトガイド４５ａ、４５ｂ、４５ｃの他端（出射端）は、分光計２４に接続されている。分光計２４の構成を図４に示す。
【００４１】
分光計２４は、分光特性取得用ライトガイド４５ａ、４５ｂ、４５ｃを通過した帯域制限光ＬＬの夫々をスペクトル分解する為のプリズム２４ａと、プリズム２４ａによってスペクトル分解された光ＬＤを受光するためのライン形撮像素子２４ｂを有する。コントローラ２１（図１）は、ライン形撮像素子２４ｂを構成する複数画素セルＰの出力を検出可能であり、画素セルＰの夫々に入射した光ＬＤの光量を検出可能である。ここで、分光特性取得用ライトガイド４５ａ、４５ｂ、４５ｃの出射端、プリズム２４ａ及びライン形撮像素子２４ｂの位置は厳密に位置決めされており、スペクトル分解された光ＬＤのうち、どの周波数帯域の光が複数の画素セルＰのどれに入射するかは既知である。そのため、コントローラ２１は、画素セルＰの夫々からの出力から、分光特性取得用ライトガイド４５ａ、４５ｂ、４５ｃの夫々を通過した帯域制限光ＬＬのピーク波長λｋを判別可能である。なお、図４にはプリズム２４ａ及びライン型撮像素子２４ｂは一組ずつしか示されていないが、実際は、分光特性取得用ライトガイド４５ａ、４５ｂ、４５ｃ毎にプリズム２４ａ及びライン形撮像素子２４ｂが用意されており、コントローラ２１は、各分光特性取得用ライトガイド４５ａ、４５ｂ、４５ｃを通過した帯域制限光ＬＬのピーク波長λｋを別個に検出可能である。
【００４２】
コントローラ２１は、分光計２４のライン形撮像素子２４ｂの出力に基づいて検出した帯域制限光ＬＬのピーク波長λｋに基づいて、各分光特性取得用ライトガイド４５ａ、４５ｂ、４５ｃを通過した帯域制限光ＬＬのピーク波長λｋが所望の値となるように、圧電アクチュエータ４４ａ、４４ｂ、４４ｃに与える電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃを調整し、ピーク波長λｋと電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃの対応を示すルックアップテーブルを作成し、これをコントローラ２１のメモリに記憶させる。
【００４３】
以上説明したキャリブレーションを定期的（例えばプロセッサ２０の電源投入時）に行い、ピーク波長λｋと電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃの対応を示すルックアップテーブルを更新する。そして、電子内視鏡装置１による分光画像を作成時には、コントローラ２１は、キャリブレーションの結果得られたルックアップテーブルを参照して、圧電アクチュエータ４４ａ、４４ｂ、４４ｃに与える電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃを決定する。
【００４４】
以上説明した本発明の第１の実施形態においては、帯域制限光ＬＬを生成する波長フィルタユニット４０がプロセッサ２０（光源装置）に内蔵されており、電子内視鏡１０に供給される照明光を帯域制限光としている。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではなく、電子内視鏡に供給される照明光は白色光とし、波長フィルタユニットを電子内視鏡の対物光学系と撮像素子との間に配置する構成もまた、本発明に含まれる。このような構成の電子内視鏡装置である本発明の第２の実施形態について、以下に説明する。なお、第２の実施形態の電子内視鏡装置において第１の実施形態の電子内視鏡装置と同様の機能を有する要素については、類似の符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
図５は、本実施形態の電子内視鏡装置１０１のブロック図である。本実施形態においては、図５に示されるように、プロセッサ１２０に内蔵されたランプ１２２によって生成される白色光ＬＷは、波長フィルタユニットを通ることなく、集光レンズ１２５を介して直接電子内視鏡１１０の照明光用ライトガイド１１５の入射端１１５ａに入射されるようになっている。すなわち、本実施形態においては、電子内視鏡１１０の挿入管先端部１１１ａに配置された照明光用ライトガイド１１５の出射端１１５ｂからは、白色光ＬＷが放射される（挿入管先端部１１１ａの周囲が白色光ＬＷによって照明される）。
【００４６】
本実施形態においては、波長フィルタユニット１４０が、電子内視鏡１１０の挿入管１１１に内蔵されている。具体的には、波長フィルタユニット１４０は、対物光学系１１２と撮像素子１１３の間に配置されている。このため、照明光である白色光が被検体の表面で反射した反射光は、対物光学系１１２を介して波長フィルタユニット１４０に入射される。反射光は波長フィルタユニット１４０によって、特定の波長帯域のみが残された帯域制限光となり、そして、この帯域制限光による被検体の像が撮像素子１１３の受光面で結像する。この像は、上記特定の波長帯域のみを含む分光画像である。撮像素子１１３から出力される分光画像の映像信号は、挿入管１１１内に挿通されている信号ケーブル１１４を介して、プロセッサ１２０に内蔵されている画像処理回路１２６に送られ、画像処理回路１２６によって生成される分光画像のビデオ信号が、モニタ１３０に表示される。
【００４７】
波長フィルタユニット１４０は、挿入管１１１内に挿通されている信号ケーブル１１６を介して、プロセッサ１２０のコントローラ１２１と接続されており、コントローラ１２１は波長フィルタユニット１４０で透過させる波長帯域を調整可能となっている。従って、本実施形態の電子内視鏡装置においても、様々な波長帯域の分光画像を得ることができる。
【００４８】
なお、本実施形態の構成は、被検体で反射した反射光を波長フィルタユニット１４０に通す構成であるため、波長フィルタユニットで得られた帯域制限光を照明光とする第１の実施形態の構成と比べ、より正確な分光画像を得ることが可能である。すなわち、第１の実施形態においては、帯域制限光と、この帯域制限光を励起光とする蛍光を撮像素子が受光する可能性があったが、本実施形態においては、帯域制限光のみが撮像素子１１３に入射するものであるため、蛍光などの帯域制限光以外の成分を含まない、より正確な分光画像を得ることが可能である。
【００４９】
本実施形態の波長フィルタユニット１４０の構成について以下に説明する。図６は、波長フィルタユニット１４０の側面図である。また、図７は、図６のＢ−Ｂ線図である。波長フィルタユニット１４０は、第１の実施形態の波長フィルタユニット４０と同様、向かい合わせに配置された一対の透過基板１４１及び１４２を有し、透過基板１４１及び１４２の互いに向かい合わせとなる面に夫々光学薄膜１４１ａ及び１４２ａが設けられた、ファブリペロー型の干渉フィルタである。なお、図６に示されるように、透過基板１４１は対物光学系１１２側に位置しており、透過基板１４２は撮像素子１１３側に位置している。また、透過基板１４１は、その面部が対物光学系１１２の光軸に垂直となるよう位置決めされている。
【００５０】
第１の実施の形態と同様、本実施形態においても、透過基板１４２を透過基板１４１に対して離接させる方向に駆動することによって、波長フィルタユニット１４０を透過させる波長帯域を調整している。透過基板１４２を駆動する機構について以下に説明する。図６及び図７に示されるように、透過基板１４２は、３つの圧電アクチュエータ１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃを介してリング状のフレーム１４３に取り付けられている。圧電アクチュエータ１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃは、夫々対物光学系１１２の光軸ａｘを中心とする円周Ｃ（図７）上に、１２０°おきに並べて透過基板１４２に配置されている。そして、圧電アクチュエータ１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃの夫々に電圧を印加することによって、圧電アクチュエータ１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃは、透過基板１４２を透過基板１４１に向かって移動させる方向に変形する。
【００５１】
本実施形態においても、コントローラ１２１が信号ケーブル１１６を介して３つの圧電アクチュエータ１４４ａ、１４４ｂ及び１４４ｃに印加される電圧の大きさを微調整することによって、透過基板１４２が透過基板１４１に対して平行な状態を保ちつつ、光学薄膜１４１ａと１４２ａの間隔ｄを調整可能としている。そのため、本実施形態においても、圧電アクチュエータ１４４ａ、１４４ｂ及び１４４ｃの夫々に与える電圧の大きさＶａ、Ｖｂ、Ｖｃと、透過基板４２を透過する帯域制限光の波長λｋの対応関係を、あらかじめ得る必要がある。
【００５２】
電圧の大きさＶａ、Ｖｂ、Ｖｃと波長λｋの対応関係を得るためには、波長フィルタユニット１４０に白色光を供給する必要がある。しかしながら、対物光学系１１２を介して入射する光は白色光であるとは限らない。そのため、本実施形態においては、照明光用ライトガイド１１５から分岐して出射端が透過基板１４２に配置された白色光供給用ライトガイド１１７ａ、１１７ｂ及び１１７ｃを備えている。白色光供給用ライトガイド１１７ａ、１１７ｂ及び１１７ｃの出射端は、円周Ｃ上に１２０°おきに位置するよう並べて配置されている。なお、白色光供給用ライトガイド１１７ａの出射端は圧電アクチュエータ１４４ａと１４４ｂの間に配置され、白色光供給用ライトガイド１１７ｂの出射端は圧電アクチュエータ１４４ｂと１４４ｃの間に配置され、白色光供給用ライトガイド１１７ｃの出射端は圧電アクチュエータ１４４ｃと４１４ａの間に配置されている。
【００５３】
また、透過基板１４１の対物光学系１１２側の面の外周部の、少なくとも白色光供給用ライトガイド１１７ａ、１１７ｂ及び１１７ｃの出射端と対向する箇所には、反射ミラー１４６が配置されている。そのため、白色光供給用ライトガイド１１７ａ、１１７ｂ及び１１７ｃから照射された白色光は、光学薄膜１４１ａ及び１４２ａの間で複数回反射して（図６中二点鎖線矢印α）特定の波長帯域を主成分とする帯域制限光となり、次いで透過基板１４１の中を通って反射ミラー１４６に入射し（図６中二点鎖線矢印β）、さらに、反射ミラー１４６表面で反射して白色光供給用ライトガイド１１７ａ、１１７ｂ及び１１７ｃの出射端側に戻る（図６中二点鎖線矢印γ）。ここで、図７に示されるように、白色光供給用ライトガイド１１７ａ、１１７ｂ及び１１７ｃの出射端は、分光特性取得用ライトガイド１４５ａ、１４５ｂ及び１４５ｃの入射端の周りに配置されており、反射ミラー１４６で反射した帯域制限光は、分光特性取得用ライトガイド１４５ａ、１４５ｂ及び１４５ｃの入射端に入射する。
【００５４】
図５に示されるように、分光特性取得用ライトガイド１４５ａ、１４５ｂ及び１４５ｃは、電子内視鏡１１０の挿入管１１１の内部を通って、入射端と反対側の端部である出射端は、電子内視鏡用プロセッサ１２０に内蔵された分光計１２４に接続されている。本実施形態においても、第１の実施形態と同様、分光特性取得用ライトガイド１４５ａ、１４５ｂ及び１４５ｃを通過した帯域制限光の分光特性を分光計１２４によって取得し、コントローラ１２１は、圧電アクチュエータ１４４ａ、１４４ｂ及び１４４ｃに与える電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃを変化させながら分光特性を記録し、この分光特性に基づいて、ピーク波長λｋと電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃの対応を示すルックアップテーブルを作成し、これをコントローラ１２１のメモリに記憶させる。
【００５５】
以上説明した本発明の第１及び第２の実施形態の電子内視鏡装置は、波長フィルタユニットが透過させるピーク波長λｋと、圧電アクチュエータに与える電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃの対応を示すルックアップテーブルをあらかじめ作成しておき、分光画像を得るときは、ルックアップテーブルの内容を参照して圧電アクチュエータに与える電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃを調整するものである。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、分光画像を得る際に随時分光計からピーク波長λｋを取得して、フィードバック制御により、所望のピーク波長λｋが得られるようコントローラが圧電アクチュエータに与える電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃの大きさを調整する構成としてもよい。
【００５６】
また、本実施形態においては、圧電アクチュエータ及び分光特性取得用ライトガイドは、夫々３組ずつ設けられている。しかしながら、一方の透過基板の他方に対する傾きに基づく分光特性の偏向の度合いを検出する為、及び、両透過基板を平行に保つ為には、圧電アクチュエータ及び分光特性取得用ライトガイドが３組以上あればよく、圧電アクチュエータ及び分光特性取得用ライトガイドを4組以上設けた構成もまた、本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００５７】
１、１０１ 電子内視鏡装置
１０、１１０ 電子内視鏡
２０、１２０ プロセッサ
２１、１２１ コントローラ
２４、１２４ 分光計
４０、１４０ 波長フィルタユニット
４１、４２、１４１、１４２ 透過基板
４４ａ〜ｃ、１４４ａ〜ｃ 圧電アクチュエータ
４５ａ〜ｃ、１４５ａ〜ｃ 分光特性取得用ライトガイド
１１７ａ〜ｃ 白色光供給用ライトガイド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子内視鏡と光源装置を備えた電子内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、病変部の診断をより効果的に行うため、分光画像を撮像可能な電子内視鏡装置が提案されている。分光画像とは、狭波長帯域での内視鏡画像である。例えば、ヘモグロビンが反射するような波長帯域での分光画像から、生体組織の血管の状態を診断することができる。
【０００３】
一般に、診断に有用な分光画像の波長帯域は、診断対象となる部位及び病変部に応じて異なる。また、部位や病変部の種類によっては、異なる波長帯域で撮像された複数の分光画像を必要とするものもある。そのため、任意の波長帯域にて分光画像を撮像可能な内視鏡装置が望まれる。このような内視鏡装置としては、特許文献１に示されるような、ファブリペロー型の干渉フィルタを波長フィルタとして用いたものがある。ファブリペロー型の干渉フィルタは、一面に反射膜が形成された一対の透過基板を反射膜同士が向かい合わせとなるように平行に並べたものであり、透過基板に入射した光が反射膜間で繰り返し反射及び干渉させて特定の複数の波長帯域にピークを持つような光（帯域制限光）のみが出射されるようにしたフィルタである。ファブリペロー型の干渉フィルタから出射される帯域制限光のピーク波長は、反射膜同士の間隔、すなわち透過基板同士の間隔によって決まる。そのため、一方の透過基板を他方に対して離接可能とし、圧電アクチュエータによって一方の透過基板を駆動させることによって、帯域制限光のピーク波長を変更可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０８６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような電子内視鏡装置においては、所望の波長帯域の分光画像を得るために、透過基板を駆動する圧電アクチュエータに加える電圧の大きさと、その時の帯域制限光のピーク波長との関係をあらかじめ把握する必要がある。
【０００６】
特許文献１の構成においては、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタを併用して、特定の狭波長帯域のみを含む光を生成し、この光を干渉フィルタに入射させると共に圧電アクチュエータに与える電圧を変化させ、その時に干渉フィルタを透過する光の光量を検出することによって、特定の波長帯域（基準波長帯域）の帯域制限光を生成する為に圧電アクチュエータに加える電圧の大きさを求めていた。
【０００７】
しかしながら、上記構成は、圧電アクチュエータの変位と電圧との関係が正確に判明している場合にのみ、所望の波長帯域の帯域制限光を生成する為に圧電アクチュエータに加える電圧を正確に求めることが可能である。しかしながら、実際は、圧電アクチュエータの電圧−変位特性は温度等に影響を受けるものであるため、特許文献１の構成では、所望の波長帯域の分光画像を確実に得ることができていたとはいえない。特に、基準波長帯域から大きく離れた帯域では、所望の波長帯域と実際に得られる帯域制限光の波長帯域との誤差は大きなものとなっていた。
【０００８】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は所望の波長帯域の帯域制限光による分光画像を確実に得ることのできる電子内視鏡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】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の電子内視鏡装置は、互いに対向する面部に反射膜が形成された一対の透過基板と、一方の透過基板を移動させて両者の間隔を変更することによって該一対の透過基板を通過する光の波長帯域を変更可能な駆動手段とを備え、且つ該透過基板の少なくとも一部に光源装置内に設けられたランプによって生成された白色光が入射するようになっている波長フィルタユニットと、白色光を前記波長フィルタユニットに通過させることによって得られる帯域制限光の波長スペクトルを検出するスペクトル検出手段と、帯域制限光をスペクトル検出手段に導く分光特性取得用ライトガイドと、スペクトル検出手段によって検出された帯域制限光の波長スペクトルに基づいて、所望の透過波長帯域が得られるよう、駆動手段を制御するコントローラとを有する。
【００１０】
本発明によれば、白色光を波長フィルタユニットに透過させて得られる帯域制限光のスペクトルを得ることができるため、任意の波長帯域の帯域制限光を得るために駆動手段に入力させる信号の値（駆動手段が圧電アクチュエータを有するものであるならば圧電アクチュエータに入力させる電圧の大きさ）を、確実に求めることができる。そして、例えば、波長帯域の異なる複数の帯域制限光の夫々を得るために駆動手段に入力する信号の値をあらかじめ求めておけば、本発明によれば、分光画像撮像時に、所望の波長帯域の帯域制限光のみが確実に波長フィルタユニットから出力されるようにすることが可能となり、所望の波長帯域の帯域制限光による分光画像を確実に得ることが可能となる。
【００１１】
また、光源装置が、前記ランプによって生成された光を集光して電子内視鏡の照明光用ライトガイドに入射させる集光手段を有し、波長フィルタユニットが、ランプと前記集光手段との間に配置され、帯域制限光が照明光用ライトガイドに入射する構成としてもよい。
【００１２】
また、上記構成において、波長フィルタユニット、スペクトル検出手段及びコントローラが前記光源装置に内蔵されている構成としてもよい。
【００１３】
或いは、光源装置は、ランプによって生成された白色光を照明光として電子内視鏡の照明光用ライトガイドに入射させるものであり、波長フィルタユニットが、電子内視鏡の対物光学系と撮像素子との間に配置されており、照明光用ライトガイドの一部が、波長フィルタユニットに導かれる白色光供給用ライトガイドとなっている構成としてもよい。
【００１４】
また、上記構成において、白色光供給用ライトガイドの出射端及び分光特性取得用ライトガイドの入射端が同じ透過基板上に近接して配置されており、白色光供給用ライトガイドの出射端及び分光特性取得用ライトガイドの入射端が設けられた透過基板とは異なる透過基板には、帯域制限光を反射させて該分光特性取得用の入射端に入射させる反射ミラーが設けられている構成としてもよい。
【００１５】
ここで、白色光供給用ライトガイドの出射端及び分光特性取得用ライトガイドの入射端が設けられた透過基板は、電子内視鏡の撮像素子側に配置された透過基板である構成とすることが好ましい。
【００１６】
白色光供給用ライトガイドの出射端及び分光特性取得用ライトガイドの入射端が設けられた透過基板が電子内視鏡の対物光学系側の透過基板であるような構成であれば、白色光供給用ライトガイド及び分光特性取得用ライトガイドが波長フィルタの側面を回り込むように両ライトガイドを電子内視鏡の挿入管内に配置させるために、挿入管を太くする必要がある。しかしながら、上記構成においては、白色光供給用ライトガイド及び分光特性取得用ライトガイドが波長フィルタユニットを回り込むことがないため、挿入管を細くすることができる。
【００１７】
また、駆動手段が、波長フィルタユニットのフレームと前記一方の透過基板との間に配置された圧電アクチュエータを有する構成としてもよい。
【００１８】
また、分光特性取得用ライトガイド及びスペクトル検出手段を少なくとも３系統有することにより、前記透過基板の面上の少なくとも３カ所で帯域制限光の波長スペクトルを検出し、圧電アクチュエータは、該アクチュエータが取り付けられる透過基板の面上に少なくとも３つ設けられている構成とすることが好ましい。
【００１９】
波長フィルタユニットの一対の透過基板が平行に保持されていない状態では、透過基板同士の間隔が一定とはならないため、帯域制限光の波長帯域は、透過基板のどの位置に光が入射するかによって異なることになる。しかしながら、上記構成によれば、圧電アクチュエータを３つ設けたことにより、このような構成とすると、一対の透過基板が平行になるよう、透過基板を傾けることが可能となる。また、３カ所で帯域制限光の波長スペクトルを検出できるようになっているため、一対の透過基板が平行に保持されているかどうかを検出可能である。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明によれば、本発明は所望の波長帯域の帯域制限光による分光画像を確実に得ることのできる電子内視鏡装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態の電子内視鏡装置のブロック図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態の波長フィルタユニットの側面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ線図である。
【図４】図４は、本発明の第１及び第２の実施の形態に使用される分光計の一例を示したものである。
【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態の電子内視鏡装置のブロック図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施の形態の波長フィルタユニットの側面図である。
【図７】図７は、図６のＢ−Ｂ線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の電子内視鏡装置のブロック図である。本実施形態の電子内視鏡装置１は、電子内視鏡１０と、プロセッサ２０と、モニタ３０を有するものであり、電子内視鏡１０の挿入管１１の先端部１１ａの周囲の映像がモニタ３０に表示されるようになっている。なお、プロセッサ２０は、電子内視鏡１０によって撮像された映像を処理してモニタ３０に表示可能なビデオ信号を生成するビデオプロセッサとしての機能と、電子内視鏡１０の挿入管先端部１１ａの周囲に照明光を供給する光源装置としての機能を有するものである。
【００２３】
プロセッサ２０のビデオプロセッサとしての機能について以下に説明する。
【００２４】
電子内視鏡１０は、挿入管先端部１１ａに配置された対物光学系１２と、挿入管１１の内部の、挿入管先端部１１ａの近傍に配置された撮像素子１３を有する。撮像素子１３は、対物光学系１２による挿入管先端部１１ａ周囲の像が撮像素子１３の受光面に結像するような位置に配置されている。
【００２５】
プロセッサ２０には、コントローラ２１と、画像処理回路２６が内蔵されている。電子内視鏡１の撮像素子１３と、プロセッサ２０の画像処理回路２６とは、電子内視鏡１０の挿入管１１に挿通されている信号線１４を介して接続されており、撮像素子１３によって撮像された画像の映像信号は、画像処理回路２６によって処理されて、ＮＴＳＣ等の所定の形式のビデオ信号に変換される。画像処理回路２６によって生成されたビデオ信号は、モニタ３０に入力される。この結果、撮像素子１３によって撮像された挿入管先端部１１ａ周囲の画像がモニタ３０に表示される。なお、撮像素子１３は一定の間隔おき（例えば１／３０秒ごと）に画像を撮像しており、画像処理回路２６は、一定の間隔おきに撮像素子１３から送信される映像信号を処理して同じ間隔でビデオ信号をモニタ３０に送信している。この結果、モニタ３０には、撮像素子１３が撮像した挿入管先端部１１ａ周囲の画像が動画として表示されることになる。
【００２６】
なお、撮像素子１３は、その受光面にＲＧＢ三色のカラーフィルタが市松状に設けられたカラー画像撮像用の撮像素子である。
【００２７】
次に、プロセッサ２０の光源装置としての機能について説明する。ランプ２２と、波長フィルタユニット４０と、分光計２４と、集光レンズ２５とを有する。ランプ２２は、例えばキセノンランプなどの、幅広い周波数帯域の光を含む白色光ＬＷを生成するランプである。ランプ２２によって生成された白色光は、波長フィルタユニット４０に入射する。
【００２８】
波長フィルタユニット４０は、数カ所の狭帯域の波長帯以外の成分を白色光から取り除くフィルタを内蔵しており、上記数カ所の狭帯域の波長帯を主成分とする光（帯域制限光）ＬＬを出射する。波長フィルタユニット４０から出射された帯域制限光ＬＬは、集光レンズ２５に入射する。
【００２９】
図１に示されるように、電子内視鏡１０の挿入管１１には、光ファイババンドル等の照明光用ライトガイド１５が挿通されている。照明光用ライトガイド１５の一端は、プロセッサ２０の内部に挿入された入射端１５ａとなっている。集光レンズ２５は、入射した帯域制限光ＬＬを集光して入射端１５ａに入射させる。照明光用ライトガイド１５の他端は、挿入管先端部１１ａに形成された出射端１５ｂとなっており、入射端１５ａに入射した帯域制限口ＬＬは、照明光用ライトガイド１５を通って出射端１５ｂから出射され、図示されない配光レンズによって挿入管先端部１１ａの周囲を照明する。
【００３０】
波長フィルタユニット４０は、コントローラ２１によって制御されることによって、帯域制限光ＬＬに含まれる複数のピーク波長を変更可能となっている。波長フィルタユニット４０の構成について以下に説明する。
【００３１】
図２は、波長フィルタユニット４０の側面図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ線図である。波長フィルタユニット４０は、ファブリペロー型の干渉フィルタである。具体的には、波長フィルタユニット４０は、向かい合わせに配置された一対の透過基板４１及び４２を有する。なお、図２に示されるように、透過基板４１はランプ２２側に位置しており、透過基板４２は集光レンズ２５側に位置している。透過基板４１及び４２の、互いに向かい合わせとなる面には、夫々光学薄膜４１ａ及び４２ａが設けられている。なお、透過基板４１は、その面部が集光レンズ２５の光軸に垂直となるよう位置決めされている。
【００３２】
光学薄膜４１ａ及び４２ａは、共にＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）反射層である。ＤＢＲ反射層は、屈折率の異なる２種類の薄膜を互い違いに３層ずつ、計６層重ね合わせたものであり、可視光の波長帯域において、極めて高い（９０％以上）反射率を有している。
【００３３】
このような構成の干渉フィルタにおいては、入射した光が向かい合わせの光学薄膜４１ａ及び４２ａの間で繰り返し反射され、その過程で、特定の複数の波長域を除く成分が干渉によって打ち消され、上記複数の波長域を主成分とする帯域制限光ＬＬが生成される。生成された帯域制限光ＬＬは、透過基板４２を介して集光レンズ２５に向かって出射される。
【００３４】
ファブリペロー型の干渉フィルタにおいて透過する（すなわち、打ち消されない）波長域は、光学薄膜４１ａと４２ａの間隔ｄによって決まる。具体的には、透過基板４１及び４２の屈折率をｎ、干渉フィルタを透過する波長をλｋ（ｋ＝１、２、…）とすると、λｋは下記の数１によって求められる。
【００３５】
【数１】
【００３６】
数１に示されるように、干渉フィルタを透過する波長λｋは、光学薄膜４１ａと４２ａとの間隔ｄに比例した大きさとなる。本実施形態の波長フィルタユニット４０は、一方の透過基板４２を、他方の透過基板４１に対して離接させるよう駆動することによって、間隔ｄを変動させることが可能となっている。前述のように、電子内視鏡１０の撮像素子１３は、ＲＧＢカラーフィルタが設けられた撮像素子であり、各カラーフィルタが透過させる波長帯域の中に含まれる波長λｋが一つ以下となるよう、間隔ｄを制御することによって、特定の波長λｋのみを成分とする内視鏡画像の映像信号が撮像素子１３から出力されるようになる。そして、波長λｋを少しずつ変化させるように透過基板４２を移動させながら、撮像素子１３から出力される画像を得ることによって、様々な狭波長帯域の内視鏡画像（分光画像）を得ることができる。
【００３７】
透過基板４２を駆動する機構について以下に説明する。図２及び図３に示されるように、透過基板４２は、３つの圧電アクチュエータ４４ａ、４４ｂ、４４ｃを介してリング状のフレーム４３に取り付けられている。圧電アクチュエータ４４ａ、４４ｂ、４４ｃは、夫々集光レンズ２５の光軸ａｘを中心とする円周Ｃ（図３）上に、１２０°おきに並べて透過基板４２に配置されている。そして、圧電アクチュエータ４４ａ、４４ｂ、４４ｃの夫々に電圧を印加することによって、圧電アクチュエータ４４ａ、４４ｂ、４４ｃは、透過基板４２を透過基板４１に向かって移動させる方向に変形させる。
【００３８】
フレーム４３の熱膨張等によっても、間隔ｄ及び透過基板４１に対する透過基板４２の傾きが変化する。透過基板４１に対する透過基板４２が平行ではない状態においては、透過基板４２上の位置に応じて間隔ｄが変わることになり、透過する帯域制限光ＬＬの波長λｋが透過基板４２上の位置によって変わることになり、正確な分光画像を得ることができない。そのため、本実施形態においては、３つの圧電アクチュエータ４４ａ、４４ｂ及び４４ｃに印加される電圧の大きさを微調整することによって、透過基板４２が透過基板４１に対して平行な状態を保ちつつ、間隔ｄを調整可能としている。換言すれば、本実施形態においては、圧電アクチュエータ４４ａ、４４ｂ及び４４ｃの夫々に与える電圧の大きさＶａ、Ｖｂ、Ｖｃと、透過基板４２を透過する帯域制限光ＬＬの波長λｋの対応関係を、あらかじめ得る必要がある。
【００３９】
電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃと波長λｋとの対応関係を得るためのキャリブレーションの手順について以下に説明する。キャリブレーションには、フレーム４３に取り付けられた分光特性取得用ライトガイド４５ａ、４５ｂ及び４５ｃ並びに、分光計２４（図１）が使用される。分光特性取得用ライトガイド４５ａ、４５ｂ及び４５ｃは、その一端（入射端）が円周Ｃ上に１２０°おきに位置するよう並べて配置されている。なお、分光特性取得用ライトガイド４５ａの入射端は圧電アクチュエータ４４ａと４４ｂの間に配置され、分光特性取得用ライトガイド４５ｂの入射端は圧電アクチュエータ４４ｂと４４ｃの間に配置され、分光特性取得用ライトガイド４５ｃの入射端は圧電アクチュエータ４４ｃと４４ａの間に配置されている。分光特性取得用ライトガイド４５ａ、４５ｂ及び４５ｃには、透過基板４２を通過した帯域制限光ＬＬの一部が入射するようになっている。
【００４０】
分光特性取得用ライトガイド４５ａ、４５ｂ、４５ｃの他端（出射端）は、分光計２４に接続されている。分光計２４の構成を図４に示す。
【００４１】
分光計２４は、分光特性取得用ライトガイド４５ａ、４５ｂ、４５ｃを通過した帯域制限光ＬＬの夫々をスペクトル分解する為のプリズム２４ａと、プリズム２４ａによってスペクトル分解された光ＬＤを受光するためのライン形撮像素子２４ｂを有する。コントローラ２１（図１）は、ライン形撮像素子２４ｂを構成する複数画素セルＰの出力を検出可能であり、画素セルＰの夫々に入射した光ＬＤの光量を検出可能である。ここで、分光特性取得用ライトガイド４５ａ、４５ｂ、４５ｃの出射端、プリズム２４ａ及びライン形撮像素子２４ｂの位置は厳密に位置決めされており、スペクトル分解された光ＬＤのうち、どの周波数帯域の光が複数の画素セルＰのどれに入射するかは既知である。そのため、コントローラ２１は、画素セルＰの夫々からの出力から、分光特性取得用ライトガイド４５ａ、４５ｂ、４５ｃの夫々を通過した帯域制限光ＬＬのピーク波長λｋを判別可能である。なお、図４にはプリズム２４ａ及びライン型撮像素子２４ｂは一組ずつしか示されていないが、実際は、分光特性取得用ライトガイド４５ａ、４５ｂ、４５ｃ毎にプリズム２４ａ及びライン形撮像素子２４ｂが用意されており、コントローラ２１は、各分光特性取得用ライトガイド４５ａ、４５ｂ、４５ｃを通過した帯域制限光ＬＬのピーク波長λｋを別個に検出可能である。
【００４２】
コントローラ２１は、分光計２４のライン形撮像素子２４ｂの出力に基づいて検出した帯域制限光ＬＬのピーク波長λｋに基づいて、各分光特性取得用ライトガイド４５ａ、４５ｂ、４５ｃを通過した帯域制限光ＬＬのピーク波長λｋが所望の値となるように、圧電アクチュエータ４４ａ、４４ｂ、４４ｃに与える電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃを調整し、ピーク波長λｋと電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃの対応を示すルックアップテーブルを作成し、これをコントローラ２１のメモリに記憶させる。
【００４３】
以上説明したキャリブレーションを定期的（例えばプロセッサ２０の電源投入時）に行い、ピーク波長λｋと電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃの対応を示すルックアップテーブルを更新する。そして、電子内視鏡装置１による分光画像を作成時には、コントローラ２１は、キャリブレーションの結果得られたルックアップテーブルを参照して、圧電アクチュエータ４４ａ、４４ｂ、４４ｃに与える電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃを決定する。
【００４４】
以上説明した本発明の第１の実施形態においては、帯域制限光ＬＬを生成する波長フィルタユニット４０がプロセッサ２０（光源装置）に内蔵されており、電子内視鏡１０に供給される照明光を帯域制限光としている。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではなく、電子内視鏡に供給される照明光は白色光とし、波長フィルタユニットを電子内視鏡の対物光学系と撮像素子との間に配置する構成もまた、本発明に含まれる。このような構成の電子内視鏡装置である本発明の第２の実施形態について、以下に説明する。なお、第２の実施形態の電子内視鏡装置において第１の実施形態の電子内視鏡装置と同様の機能を有する要素については、類似の符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
図５は、本実施形態の電子内視鏡装置１０１のブロック図である。本実施形態においては、図５に示されるように、プロセッサ１２０に内蔵されたランプ１２２によって生成される白色光ＬＷは、波長フィルタユニットを通ることなく、集光レンズ１２５を介して直接電子内視鏡１１０の照明光用ライトガイド１１５の入射端１１５ａに入射されるようになっている。すなわち、本実施形態においては、電子内視鏡１１０の挿入管先端部１１１ａに配置された照明光用ライトガイド１１５の出射端１１５ｂからは、白色光ＬＷが放射される（挿入管先端部１１１ａの周囲が白色光ＬＷによって照明される）。
【００４６】
本実施形態においては、波長フィルタユニット１４０が、電子内視鏡１１０の挿入管１１１に内蔵されている。具体的には、波長フィルタユニット１４０は、対物光学系１１２と撮像素子１１３の間に配置されている。このため、照明光である白色光が被検体の表面で反射した反射光は、対物光学系１１２を介して波長フィルタユニット１４０に入射される。反射光は波長フィルタユニット１４０によって、特定の波長帯域のみが残された帯域制限光となり、そして、この帯域制限光による被検体の像が撮像素子１１３の受光面で結像する。この像は、上記特定の波長帯域のみを含む分光画像である。撮像素子１１３から出力される分光画像の映像信号は、挿入管１１１内に挿通されている信号ケーブル１１４を介して、プロセッサ１２０に内蔵されている画像処理回路１２６に送られ、画像処理回路１２６によって生成される分光画像のビデオ信号が、モニタ１３０に表示される。
【００４７】
波長フィルタユニット１４０は、挿入管１１１内に挿通されている信号ケーブル１１６を介して、プロセッサ１２０のコントローラ１２１と接続されており、コントローラ１２１は波長フィルタユニット１４０で透過させる波長帯域を調整可能となっている。従って、本実施形態の電子内視鏡装置においても、様々な波長帯域の分光画像を得ることができる。
【００４８】
なお、本実施形態の構成は、被検体で反射した反射光を波長フィルタユニット１４０に通す構成であるため、波長フィルタユニットで得られた帯域制限光を照明光とする第１の実施形態の構成と比べ、より正確な分光画像を得ることが可能である。すなわち、第１の実施形態においては、帯域制限光と、この帯域制限光を励起光とする蛍光を撮像素子が受光する可能性があったが、本実施形態においては、帯域制限光のみが撮像素子１１３に入射するものであるため、蛍光などの帯域制限光以外の成分を含まない、より正確な分光画像を得ることが可能である。
【００４９】
本実施形態の波長フィルタユニット１４０の構成について以下に説明する。図６は、波長フィルタユニット１４０の側面図である。また、図７は、図６のＢ−Ｂ線図である。波長フィルタユニット１４０は、第１の実施形態の波長フィルタユニット４０と同様、向かい合わせに配置された一対の透過基板１４１及び１４２を有し、透過基板１４１及び１４２の互いに向かい合わせとなる面に夫々光学薄膜１４１ａ及び１４２ａが設けられた、ファブリペロー型の干渉フィルタである。なお、図６に示されるように、透過基板１４１は対物光学系１１２側に位置しており、透過基板１４２は撮像素子１１３側に位置している。また、透過基板１４１は、その面部が対物光学系１１２の光軸に垂直となるよう位置決めされている。
【００５０】
第１の実施の形態と同様、本実施形態においても、透過基板１４２を透過基板１４１に対して離接させる方向に駆動することによって、波長フィルタユニット１４０を透過させる波長帯域を調整している。透過基板１４２を駆動する機構について以下に説明する。図６及び図７に示されるように、透過基板１４２は、３つの圧電アクチュエータ１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃを介してリング状のフレーム１４３に取り付けられている。圧電アクチュエータ１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃは、夫々対物光学系１１２の光軸ａｘを中心とする円周Ｃ（図７）上に、１２０°おきに並べて透過基板１４２に配置されている。そして、圧電アクチュエータ１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃの夫々に電圧を印加することによって、圧電アクチュエータ１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃは、透過基板１４２を透過基板１４１に向かって移動させる方向に変形する。
【００５１】
本実施形態においても、コントローラ１２１が信号ケーブル１１６を介して３つの圧電アクチュエータ１４４ａ、１４４ｂ及び１４４ｃに印加される電圧の大きさを微調整することによって、透過基板１４２が透過基板１４１に対して平行な状態を保ちつつ、光学薄膜１４１ａと１４２ａの間隔ｄを調整可能としている。そのため、本実施形態においても、圧電アクチュエータ１４４ａ、１４４ｂ及び１４４ｃの夫々に与える電圧の大きさＶａ、Ｖｂ、Ｖｃと、透過基板４２を透過する帯域制限光の波長λｋの対応関係を、あらかじめ得る必要がある。
【００５２】
電圧の大きさＶａ、Ｖｂ、Ｖｃと波長λｋの対応関係を得るためには、波長フィルタユニット１４０に白色光を供給する必要がある。しかしながら、対物光学系１１２を介して入射する光は白色光であるとは限らない。そのため、本実施形態においては、照明光用ライトガイド１１５から分岐して出射端が透過基板１４２に配置された白色光供給用ライトガイド１１７ａ、１１７ｂ及び１１７ｃを備えている。白色光供給用ライトガイド１１７ａ、１１７ｂ及び１１７ｃの出射端は、円周Ｃ上に１２０°おきに位置するよう並べて配置されている。なお、白色光供給用ライトガイド１１７ａの出射端は圧電アクチュエータ１４４ａと１４４ｂの間に配置され、白色光供給用ライトガイド１１７ｂの出射端は圧電アクチュエータ１４４ｂと１４４ｃの間に配置され、白色光供給用ライトガイド１１７ｃの出射端は圧電アクチュエータ１４４ｃと４１４ａの間に配置されている。
【００５３】
また、透過基板１４１の対物光学系１１２側の面の外周部の、少なくとも白色光供給用ライトガイド１１７ａ、１１７ｂ及び１１７ｃの出射端と対向する箇所には、反射ミラー１４６が配置されている。そのため、白色光供給用ライトガイド１１７ａ、１１７ｂ及び１１７ｃから照射された白色光は、光学薄膜１４１ａ及び１４２ａの間で複数回反射して（図６中二点鎖線矢印α）特定の波長帯域を主成分とする帯域制限光となり、次いで透過基板１４１の中を通って反射ミラー１４６に入射し（図６中二点鎖線矢印β）、さらに、反射ミラー１４６表面で反射して白色光供給用ライトガイド１１７ａ、１１７ｂ及び１１７ｃの出射端側に戻る（図６中二点鎖線矢印γ）。ここで、図７に示されるように、白色光供給用ライトガイド１１７ａ、１１７ｂ及び１１７ｃの出射端は、分光特性取得用ライトガイド１４５ａ、１４５ｂ及び１４５ｃの入射端の周りに配置されており、反射ミラー１４６で反射した帯域制限光は、分光特性取得用ライトガイド１４５ａ、１４５ｂ及び１４５ｃの入射端に入射する。
【００５４】
図５に示されるように、分光特性取得用ライトガイド１４５ａ、１４５ｂ及び１４５ｃは、電子内視鏡１１０の挿入管１１１の内部を通って、入射端と反対側の端部である出射端は、電子内視鏡用プロセッサ１２０に内蔵された分光計１２４に接続されている。本実施形態においても、第１の実施形態と同様、分光特性取得用ライトガイド１４５ａ、１４５ｂ及び１４５ｃを通過した帯域制限光の分光特性を分光計１２４によって取得し、コントローラ１２１は、圧電アクチュエータ１４４ａ、１４４ｂ及び１４４ｃに与える電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃを変化させながら分光特性を記録し、この分光特性に基づいて、ピーク波長λｋと電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃの対応を示すルックアップテーブルを作成し、これをコントローラ１２１のメモリに記憶させる。
【００５５】
以上説明した本発明の第１及び第２の実施形態の電子内視鏡装置は、波長フィルタユニットが透過させるピーク波長λｋと、圧電アクチュエータに与える電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃの対応を示すルックアップテーブルをあらかじめ作成しておき、分光画像を得るときは、ルックアップテーブルの内容を参照して圧電アクチュエータに与える電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃを調整するものである。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、分光画像を得る際に随時分光計からピーク波長λｋを取得して、フィードバック制御により、所望のピーク波長λｋが得られるようコントローラが圧電アクチュエータに与える電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃの大きさを調整する構成としてもよい。
【００５６】
また、本実施形態においては、圧電アクチュエータ及び分光特性取得用ライトガイドは、夫々３組ずつ設けられている。しかしながら、一方の透過基板の他方に対する傾きに基づく分光特性の偏向の度合いを検出する為、及び、両透過基板を平行に保つ為には、圧電アクチュエータ及び分光特性取得用ライトガイドが３組以上あればよく、圧電アクチュエータ及び分光特性取得用ライトガイドを4組以上設けた構成もまた、本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００５７】
１、１０１ 電子内視鏡装置
１０、１１０ 電子内視鏡
２０、１２０ プロセッサ
２１、１２１ コントローラ
２４、１２４ 分光計
４０、１４０ 波長フィルタユニット
４１、４２、１４１、１４２ 透過基板
４４ａ〜ｃ、１４４ａ〜ｃ 圧電アクチュエータ
４５ａ〜ｃ、１４５ａ〜ｃ 分光特性取得用ライトガイド
１１７ａ〜ｃ 白色光供給用ライトガイド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子内視鏡と、
前記電子内視鏡に照明光を供給する光源装置と、
互いに対向する面部に反射膜が形成された一対の透過基板と、一方の透過基板を移動させて両者の間隔を変更することによって該一対の透過基板を通過する光の波長帯域を変更可能な駆動手段とを備え、且つ該透過基板の少なくとも一部に前記光源装置内に設けられたランプによって生成された白色光が入射するようになっている波長フィルタユニットと、
前記白色光を前記波長フィルタユニットに通過させることによって得られる帯域制限光の波長スペクトルを検出するスペクトル検出手段と、
前記帯域制限光を前記スペクトル検出手段に導く分光特性取得用ライトガイドと、
前記スペクトル検出手段によって検出された帯域制限光の波長スペクトルに基づいて、所望の透過波長帯域が得られるよう、前記駆動手段を制御するコントローラと
を有することを特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項２】
前記光源装置が、前記ランプによって生成された光を集光して前記電子内視鏡の照明光用ライトガイドに入射させる集光手段を有し、
前記波長フィルタユニットが、前記ランプと前記集光手段との間に配置され、帯域制限光が前記照明光用ライトガイドに入射するようになっている
ことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
【請求項３】
前記波長フィルタユニット、前記スペクトル検出手段及び前記コントローラが前記光源装置に内蔵されていることを特徴とする請求項２に記載の電子内視鏡装置。
【請求項４】
前記光源装置は、前記ランプによって生成された白色光を照明光として前記電子内視鏡の照明光用ライトガイドに入射させるものであり、
前記波長フィルタユニットが、前記電子内視鏡の対物光学系と撮像素子との間に配置されており、
前記照明光用ライトガイドの一部が、前記波長フィルタユニットに導かれる白色光供給用ライトガイドとなっている
ことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
【請求項５】
前記白色光供給用ライトガイドの出射端及び前記分光特性取得用ライトガイドの入射端が同じ透過基板上に近接して配置されており、
前記白色光供給用ライトガイドの出射端及び前記分光特性取得用ライトガイドの入射端が設けられた透過基板とは異なる透過基板には、前記帯域制限光を反射させて該分光特性取得用の入射端に入射させる反射ミラーが設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載の電子内視鏡装置。
【請求項６】
前記白色光供給用ライトガイドの出射端及び前記分光特性取得用ライトガイドの入射端が設けられた透過基板は、前記電子内視鏡の撮像素子側に配置された透過基板であることを特徴とする請求項５に記載の電子内視鏡装置。
【請求項７】
前記駆動手段が、前記波長フィルタユニットのフレームと前記一方の透過基板との間に配置された圧電アクチュエータを有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電子内視鏡装置。
【請求項８】
前記分光特性取得用ライトガイド及び前記スペクトル検出手段を少なくとも３系統有することにより、前記透過基板の面上の少なくとも３カ所で帯域制限光の波長スペクトルを検出し、
前記圧電アクチュエータは、該圧電アクチュエータが取り付けられる透過基板の面上に少なくとも３つ設けられていることを特徴とする請求項７に記載の電子内視鏡装置。
【請求項１】
電子内視鏡と、
前記電子内視鏡に照明光を供給する光源装置と、
互いに対向する面部に反射膜が形成された一対の透過基板と、一方の透過基板を移動させて両者の間隔を変更することによって該一対の透過基板を通過する光の波長帯域を変更可能な駆動手段とを備え、且つ該透過基板の少なくとも一部に前記光源装置内に設けられたランプによって生成された白色光が入射するようになっている波長フィルタユニットと、
前記白色光を前記波長フィルタユニットに通過させることによって得られる帯域制限光の波長スペクトルを検出するスペクトル検出手段と、
前記帯域制限光を前記スペクトル検出手段に導く分光特性取得用ライトガイドと、
前記スペクトル検出手段によって検出された帯域制限光の波長スペクトルに基づいて、所望の透過波長帯域が得られるよう、前記駆動手段を制御するコントローラと
を有することを特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項２】
前記光源装置が、前記ランプによって生成された光を集光して前記電子内視鏡の照明光用ライトガイドに入射させる集光手段を有し、
前記波長フィルタユニットが、前記ランプと前記集光手段との間に配置され、帯域制限光が前記照明光用ライトガイドに入射するようになっている
ことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
【請求項３】
前記波長フィルタユニット、前記スペクトル検出手段及び前記コントローラが前記光源装置に内蔵されていることを特徴とする請求項２に記載の電子内視鏡装置。
【請求項４】
前記光源装置は、前記ランプによって生成された白色光を照明光として前記電子内視鏡の照明光用ライトガイドに入射させるものであり、
前記波長フィルタユニットが、前記電子内視鏡の対物光学系と撮像素子との間に配置されており、
前記照明光用ライトガイドの一部が、前記波長フィルタユニットに導かれる白色光供給用ライトガイドとなっている
ことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
【請求項５】
前記白色光供給用ライトガイドの出射端及び前記分光特性取得用ライトガイドの入射端が同じ透過基板上に近接して配置されており、
前記白色光供給用ライトガイドの出射端及び前記分光特性取得用ライトガイドの入射端が設けられた透過基板とは異なる透過基板には、前記帯域制限光を反射させて該分光特性取得用の入射端に入射させる反射ミラーが設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載の電子内視鏡装置。
【請求項６】
前記白色光供給用ライトガイドの出射端及び前記分光特性取得用ライトガイドの入射端が設けられた透過基板は、前記電子内視鏡の撮像素子側に配置された透過基板であることを特徴とする請求項５に記載の電子内視鏡装置。
【請求項７】
前記駆動手段が、前記波長フィルタユニットのフレームと前記一方の透過基板との間に配置された圧電アクチュエータを有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電子内視鏡装置。
【請求項８】
前記分光特性取得用ライトガイド及び前記スペクトル検出手段を少なくとも３系統有することにより、前記透過基板の面上の少なくとも３カ所で帯域制限光の波長スペクトルを検出し、
前記圧電アクチュエータは、該圧電アクチュエータが取り付けられる透過基板の面上に少なくとも３つ設けられていることを特徴とする請求項７に記載の電子内視鏡装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２００４１７（Ｐ２０１１−２００４１７Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７０３５６（Ｐ２０１０−７０３５６）
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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