(57)【要約】【課題】内視鏡等の医療機器に好ましく適用される波長可変フィルタ分光装置を提供する。【解決手段】被観察部４からの光を受光する複数のレンズからなる結像レンズ系５の内部に波長可変フィルタ１５を具備し、前記受光した光が前記波長可変フィルタを透過してなる分光画像が、前記結像レンズ系により固体撮像素子６上に結像し、該固体撮像素子から順次出力するようにした。【選択図】図１
2008216479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被観察部からの光を受光する複数のレンズからなる結像レンズ系の内部に波長可変フィルタを具備し、前記受光した光が前記波長可変フィルタを透過してなる分光画像が、前記結像レンズ系により固体撮像素子上に結像し、該固体撮像素子から順次出力するようにされてなることを特徴とする波長可変フィルタ分光装置。
【請求項２】
前記結像レンズ系は、メニスカスレンズとダブルガウス型レンズとを組み合わせてなることを特徴とする請求項１に記載の波長可変フィルタ分光装置。
【請求項３】
前記波長可変フィルタは、修正型液晶リオ・フィルタからなることを特徴とする請求項１または２に記載の波長可変フィルタ分光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長可変フィルタ分光装置に関し、特に、内視鏡等の医療機器に好ましく適用される波長可変フィルタ分光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人体局部を観察するための医療機器例えば内視鏡は、例えば図４に示すように、光源１から出た光を、回転１０させつつある回転色フィルタ２に入射させてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色を順次透過させ、この透過光をライトガイド３を介して被観察部４に照射しながら、被観察部４からの射出光を対物レンズ系５で集光してＣＣＤあるいはＭＯＳ等からなる固体撮像素子６に導き、電気信号に変換して画像データ１３となし、これを画像プロセッサ８で処理してフルカラー画像に合成し、テレビモニタ（図示省略）に表示するように構成されている（例えば特許文献１、２）。
【０００３】
回転色フィルタ２の回転１０を駆動するモータ（図示省略）の動作および固体撮像素子６からの画像データ１３の読出し動作は、コントローラ７からの制御信号１２，１１によって同期制御される。
なお、光源１、回転色フィルタ２、ライトガイド３の後端部、画像プロセッサ８、コントローラ７は筐体状の処理・制御部２３に収容されている。ライトガイド３の先端部、対物レンズ系５、固体撮像素子６は、人体体腔内に挿入される細長い挿入部２０の先端付近に配置されている。挿入部２０の後端は手元操作部２１に連結されている。手元操作部２１と処理・制御部２３とは、着脱可能な接続コード部２２で接続されている。ライトガイド３、および画像データ１３、制御信号１１の伝送線は、挿入部２０から手元操作部２１、接続コード部２２を経て処理・制御部２３まで延設されている。
【０００４】
一方、波長可変フィルタの１例として、２枚の平行偏光子で挟んだ一軸性結晶を多段に積層することにより、特定の比較的鋭い透過スペクトルを有するバンドパスフィルタをなすようにされてなるリオ・フィルタにおいて、前記一軸性結晶に代えてＥＣＢ型（ネマティック液晶を用いた電界制御複屈折型）液晶セルとし、かつ該液晶セルに電圧を印加する電圧源を設けて液晶リオ・フィルタとなし、これにさらに、クロスニコルで挟んだＥＣＢセル（前記ＥＣＢ型液晶セルの略称）を付加してなる修正型液晶リオ・フィルタ（特許文献３）が知られている。
【０００５】
これによれば、同フィルタ内の複数の液晶セルの個々に印加する電圧の組み合わせを変えることで、透過波長を広範囲に変化させることが可能である。
また、前記修正型液晶リオ・フィルタは、さらなる改良形態として、同フィルタ内の複数の液晶セルのセル厚比を限定することにより、前記複数の液晶セルに同時に同じ１つの電圧を印加し、その１つの電圧を変化させるだけで透過波長を広範囲に変化させることができるようにしたもの（特許文献４）が知られている。前記修正型液晶リオ・フィルタ（特許文献３）では、複数の液晶セルの個々にそれぞれ電圧制御回路を必要とするが、それの改良形態（特許文献４）では複数の液晶セルに同時に同じ電圧を可変に印加する１つの電圧制御回路があればよい。
【特許文献１】特開昭６１−０５０５４６号公報
【特許文献２】特開昭６３−２１３８１２号公報
【特許文献３】特開平３−２８２４１７号公報
【特許文献４】特開２０００−２６７１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の内視鏡では、上述のように回転色フィルタを用いて光源からの光を面順次式にＲ，Ｇ，Ｂ等の３原色に分光している。また、特許文献４のように、患部をより高精度に特定するために、回転色フィルタに可視光およびそれ以外の例えば赤外線等の波長を透過するフィルタを配置し、用いるフィルタの組み合わせを変えて分光を行うことも知られている。
【０００７】
しかし、回転色フィルタを用いる分光方式においては、(1)モータ等の駆動手段を必要とするため、小型化が困難である、(2)前記モータ等の駆動手段から不快音が発生する、(3)光源からの熱により色フィルタが劣化しやすい、などの点が、解決されるべき課題として残っている。
本発明は、上述の課題を解決し、内視鏡等の医療機器に好ましく適用される波長可変フィルタ分光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】
【０００８】
前記課題を解決するためになされた本発明は、次のとおりである。
１．被観察部からの光を受光する複数のレンズからなる結像レンズ系の内部に波長可変フィルタを具備し、前記受光した光が前記波長可変フィルタを透過してなる分光画像が、前記結像レンズ系により固体撮像素子上に結像し、該固体撮像素子から順次出力するようにされてなることを特徴とする波長可変フィルタ分光装置。
【０００９】
２．前記結像レンズ系は、メニスカスレンズとダブルガウス型レンズとを組み合わせてなることを特徴とする前項１に記載の波長可変フィルタ分光装置。
３．前記波長可変フィルタは、修正型液晶リオ・フィルタからなることを特徴とする前項１または２に記載の波長可変フィルタ分光装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、内視鏡等の医療機器の小型化が容易で、不快音の発生がなく、熱による透過性能の劣化もない波長可変フィルタ装置を実現させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、内視鏡に適用した本発明の１例を示す概略図である。図４と同一または相当部材には同じ符号を付し説明を省略する。９は本発明の波長可変フィルタ装置の光学系部分であり、この波長可変フィルタ装置の光学系部分９は、波長可変フィルタ１５を結像レンズ系５の内部に具備してなる。１４は波長可変フィルタ１５の透過波長を電気的に変化させる制御信号である。
【００１２】
結像レンズ系（対物レンズ系）５は複数のレンズからなり、被観察部４からの光（ライトガイド３から射出して被観察部４を照射した後の光）を受光する。この受光光は、波長可変フィルタ１５を透過する際、コントローラ７からの制御信号１４により電気的に例えばＲ，Ｇ，Ｂの順で変化させた波長可変フィルタ１５の透過波長と同じ波長の光に分光し、その分光画像が、結像レンズ系５によって固体撮像素子６上に結像する。
【００１３】
この結像した分光画像は、固体撮像素子６により電気信号に変換されて画像データ１３となり、コントローラ７からの制御信号１１（制御信号１４と同期されている）により固体撮像素子６から順次画像プロセッサ８へ出力され、画像プロセッサ８で合成される。
図１と図４を比較して明らかなように、本発明では、光源１とライトガイド３の間に回転色フィルタ２のような大きい部材は存在しないから内視鏡の小型化が容易であり、また、波長可変フィルタ１５の透過波長の変更（切り替え）が機械的にではなく電気的に行なわれるから不快音の発生もなく、また、波長可変フィルタ１５が光源１からの熱影響のほとんどない挿入部２０の先端付近に組込まれているから、前記熱影響による劣化もない。
【００１４】
結像レンズ系５は、ピント合わせやズーミングの容易性の点から、メニスカスレンズとダブルガウス型レンズとを組み合わせたものが好ましい。その1例を図２に示す。これは、一対のダブルガウス型レンズ５３，５４を中心として、入射側に第1、第２のメニスカスレンズ５１，５２、出射側にバックフォーカス調整用レンズ５５が、これらに共通とされた光軸５Ａ上に配列されてなる結像レンズ系５の例である。一対のダブルガウス型レンズ５３，５４の間には、光学系の有効直径を機械的に変更する装置であるアイリス絞り１６が配置されている。
【００１５】
波長可変フィルタ１５は、結像レンズ系５の内部に具備される限りにおいてその配置箇所は特に限定されないが、好ましくは、アイリス絞り１６の開口部近傍に配置することである。アイリス絞り１６の開口部では、入射側のレンズ群（第1、第２のメニスカスレンズ５１，５２、ダブルガウス型レンズ５３）を順次通過してきた光の光束径が最小となっており、それゆえアイリス絞り１６の開口部近傍に波長可変フィルタ１５を配置することで、波長可変フィルタ１５のサイズを最小（受光面積を最小）とすることができる。
【００１６】
電気的に透過波長を変化させうる波長可変フィルタとしては、前述の修正型液晶リオ・フィルタ（特許文献３の特許請求の範囲に記載された「波長可変型オプティカル・バンドパスフィルタ」）が好ましく用いうる。より好ましくは、それの改良形態（特許文献４の特許請求の範囲に記載された「液晶を用いた波長可変カラーフィルタ」）である。その１例を図３に示す。この例は、特許文献３の第６図に示されたのと同じく、クロスニコルで挟んだＥＣＢセル（Ｐ，ＬＣ３，Ｐ）を、２組の平行偏光子で挟んだ液晶（Ｐ，ＬＣ１，Ｐ，ＬＣ２）に付加した、つまり、出力側にクロスニコルで挟んだＥＣＢセル１枚を配置した構造を有する。
【００１７】
ＥＣＢセルＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３への個別の印加電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３は、コントローラ７からの印加電圧信号１４１，１４２，１４３に乗せて送られる。各セルにそれぞれ印加する電圧の組み合わせ（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）を変化させれば、透過光のピーク波長が変化し、可視域内あるいは可視域外（赤外域や紫外域）の任意の分光画像を得ることができる。
【００１８】
また、この例において、３枚のＥＣＢセルＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３のセル厚の比を１：２：１．５にすることで、前記改良形態の１実施形態（特許文献４の図１参照）が実現する。すなわち、印加電圧を各セルに共通した１つの電圧Ｖ（Ｖ＝Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖ３）とすること（すなわち電圧制御回路を１つに統合すること）ができ、この電圧Ｖを変化させることで、同様に可視域内あるいは可視域外の任意の分光画像を得ることができる。
【００１９】
また、３原色に対応した分光画像を生成する透過ピーク波長の光としては、Ｒ，Ｇ，Ｂ以外の３原色（例えばシアン、マゼンタ、イエロー）を採用してもよい。
なお、本発明に用いられる波長可変フィルタは、上述のような電気的に透過波長を切り替え可能なものに限らず、例えば運転時の発生音が無視できる程度に小さいマイクロマシン（例えばＭＥＭＵＳ等）で受光面の角度を変化させることにより透過波長を変化させる方式の色フィルタなどのような、機械的に透過波長を切り替え可能なものであってもよい。
【００２０】
また、上述の例では、本発明を内視鏡に適用した場合について説明したが、本発明は内視鏡以外の医療機器、例えば虫歯診断用医療機器など、にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】内視鏡に適用した本発明の１例を示す概略図である。
【図２】本発明の波長可変フィルタ分光装置の１例を示す概略図である。
【図３】本発明に好ましく適用される波長可変フィルタの１つである修正型液晶リオフィルタの１例を示す概略図である。
【図４】従来の内視鏡の１例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  光源
２  回転色フィルタ
３  ライトガイド
４  被観察部（人体局部）
５  対物レンズ系（結像レンズ系）
５１  第１のメニスカスレンズ
５２  第２のメニスカスレンズ
５３、５４  ダブルガウス型レンズ
５５  バックフォーカス調整用レンズ
５Ａ  光軸
６  固体撮像素子
７  コントローラ
８  画像プロセッサ
９  波長可変フィルタ装置の光学系部分
１０  回転
１１  制御信号
１２  制御信号
１３  画像データ
１４  制御信号
１４１，１４２，１４３  印加電圧信号
１５  波長可変フィルタ
１６  アイリス絞り
２０  挿入部
２１  手元操作部
２２  接続コード部
２３  処理・制御部
ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３  ＥＣＢセル
Ｐ  偏光子
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３  印加電圧
【図１】
2008216479.tif 000003
【図２】
2008216479.tif 000004
【図３】
2008216479.tif 000005
【図４】
2008216479.tif 000006