(57)【要約】【課題】正確な分光画像を簡易な装置構成でかつ高い実効効率で撮影することが可能な分光内視鏡装置を提供すること。【解決手段】分光内視鏡装置が、電子内視鏡と、電子内視鏡に照明光を供給する光源装置と、入射される光を所定の波長範囲の光に制限して出射するバンドパスフィルタと、一対の透過基板の一方に入射される光をフィルタリングして所定の波長範囲内にそれぞれ異なるピーク波長を有する複数の帯域制限光を出射する波長フィルタユニットと、所定の波長範囲内にそれぞれ異なる透過波長範囲を有し入射される光のうち該透過波長範囲の光のみを出射する複数のカラーフィルタとを備え、波長フィルタユニットは、複数の帯域制限光のピーク波長のそれぞれが、少なくとも１つの透過波長範囲に含まれ、かつ、互いに隣接する帯域制限光のピーク波長が、それぞれ異なる透過波長範囲に含まれるように一対の透過基板間の間隔を変更する。【選択図】  図１
2013106692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子を有する電子内視鏡と、
白色光を出射する光源を有し、前記電子内視鏡に照明光を供給する光源装置と、
前記光源から前記撮像素子までの照明光の光路中に配置され、入射される光を所定の波長範囲の光に制限して出射するバンドパスフィルタと、
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、該一対の透過基板間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する駆動手段とを備え、前記光源から前記撮像素子までの照明光の光路中に配置され、前記一対の透過基板の一方に入射される光をフィルタリングして前記所定の波長範囲内にそれぞれ異なるピーク波長を有する複数の帯域制限光を出射する波長フィルタユニットと、
前記光源から前記撮像素子までの照明光の光路中に配置され、前記所定の波長範囲内にそれぞれ異なる透過波長範囲を有し、入射される光のうち該透過波長範囲の光のみを出射する複数のカラーフィルタと、
を備え、
前記波長フィルタユニットは、前記複数の帯域制限光のピーク波長のそれぞれが、少なくとも１つの前記透過波長範囲に含まれ、かつ、互いに隣接する帯域制限光のピーク波長が、それぞれ異なる前記透過波長範囲に含まれるように前記一対の透過基板間の間隔を変更すること
を特徴とする分光内視鏡装置。
【請求項２】
前記所定の波長範囲は、４２５〜６５０ｎｍであり、
前記波長フィルタユニットは、前記一対の透過基板間の間隔を８７５ｎｍ〜１２５０ｎｍの範囲内で変更することを特徴とする請求項１に記載の分光内視鏡装置。
【請求項３】
前記複数のカラーフィルタの前記透過波長範囲のそれぞれが、少なくとも一部において他の透過波長範囲と重なっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分光内視鏡装置。
【請求項４】
前記複数のカラーフィルタは、赤色の成分の光を透過するように前記透過波長範囲が設定されたＲフィルタと、緑色の成分の光を透過するように前記透過波長範囲が設定されたＧフィルタと、青色の成分の光を透過するように前記透過波長範囲が設定されたＢフィルタであることを特徴とする請求項３に記載の分光内視鏡装置。
【請求項５】
前記バンドパスフィルタは、前記所定の波長範囲の光よりも長い波長の光をカットするローパスフィルタと、前記所定の波長範囲の光よりも短い波長の光をカットするハイパスフィルタと、を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の分光内視鏡装置。
【請求項６】
前記反射膜は、前記透過基板側から酸化チタンの薄膜と酸化ケイ素の薄膜を交互に３層又は４層ずつ蒸着して形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の分光内視鏡装置。
【請求項７】
前記酸化チタンの薄膜の膜厚は、略５４ｎｍであり、前記酸化ケイ素の薄膜の膜厚は、略８４ｎｍであることを特徴とする請求項６に記載の分光内視鏡装置。
【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とを備え、特に分光画像を撮像可能な分光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、狭波長帯域の光を病変部に照射して得られる画像である。例えば、ヘモグロビンに吸収されるような波長帯域の光を照射した時の分光画像から、生体組織の血管の状態を診断することができる。
【０００３】
また、生体組織に照射する光の波長を変えながら分光画像を撮像することにより生体組織の反射スペクトルを求め、これによって健常部と病変部（例えば、腫瘍部や癌部）とを識別する研究もなされている。例えば、健常部と病変部（腫瘍部及び癌部）とを識別するために、波長５４０ｎｍ〜５８０ｎｍの反射スペクトル強度、波長４９０ｎｍ〜５２０ｎｍの反射スペクトルの傾き、５１０ｎｍ〜５３０ｎｍの反射スペクトルの傾き等を健常部と病変部とを識別するためのパラメータとして用いることが提案されている（非特許文献１）。
【０００４】
このような生体組織の反射スペクトルは、例えば特許文献１に示されるような、任意の波長帯域の光を照射して分光画像を撮像可能な電子内視鏡装置を用いることによって得られる。特許文献１に記載の電子内視鏡装置は、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ることにより、任意の波長帯域の光を照射可能に構成している。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を反射膜間で繰り返し反射及び干渉させて、特定の波長帯域にピークを持つような光（帯域制限光）を出射するフィルタである。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（共振周波数）及び自由スペクトル領域（隣接する共振ピーク周波数の差）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に構成し、圧電アクチュエータ等によって一方の透過基板を移動させることによって、帯域制限光のピーク波長をスキャンさせることが可能となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Urs Utzinger, Molly Brewer, Elvio Silva, et al. “ReflectanceSpectroscopy for In Vivo Characterization of Ovarian Tissue”, Lasers in Surgeryand Medicine, 28:56-66, 2001
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８３３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、生体組織の反射スペクトルによって健常部と病変部とを識別するためには、波長４５０〜６００ｎｍの範囲の分光情報を得ることが極めて重要である。そして、これを実現するためには、例えば特許文献１に記載の電子内視鏡装置を用いて、１つのピーク波長を有する帯域制限光を波長４５０〜６００ｎｍの範囲で所定のスキャンピッチでスキャンさせる構成とすることが考えられる。しかし、この場合、１つの反射スペクトルを得るためにはスキャンピッチに応じた回数の分光画像の撮像が必要となり、正確な反射スペクトルを得るためには、少なくとも１６回（スキャンピッチを１０ｎｍとした場合）以上の分光画像の撮像が必要となる。このため、リアルタイムな処理は難しく、反射スペクトルに基づいて（すなわち、健常部と病変部とを識別した情報に基づいて）診断を行うには長時間を要することとなる。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、特定の波長帯域の正確な分光画像を簡易な装置構成でかつ高い実効効率で撮影することが可能な分光内視鏡装置を提供することである。
【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、本発明の分光内視鏡装置は、撮像素子を有する電子内視鏡と、白色光を出射する光源を有し、電子内視鏡に照明光を供給する光源装置と、光源から撮像素子までの照明光の光路中に配置され、入射される光を所定の波長範囲の光に制限して出射するバンドパスフィルタと、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、該一対の透過基板間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する駆動手段とを備え、光源から撮像素子までの照明光の光路中に配置され、一対の透過基板の一方に入射される光をフィルタリングして所定の波長範囲内にそれぞれ異なるピーク波長を有する複数の帯域制限光を出射する波長フィルタユニットと、光源から撮像素子までの照明光の光路中に配置され、所定の波長範囲内にそれぞれ異なる透過波長範囲を有し、入射される光のうち該透過波長範囲の光のみを出射する複数のカラーフィルタとを備え、波長フィルタユニットは、複数の帯域制限光のピーク波長のそれぞれが、少なくとも１つの透過波長範囲に含まれ、かつ、互いに隣接する帯域制限光のピーク波長が、それぞれ異なる透過波長範囲に含まれるように一対の透過基板間の間隔を変更することを特徴とする。
【００１０】
このような構成により、波長の異なる複数の分光画像を、異なるカラーフィルタを通して同時に得ることが可能となるため、分光画像を取得するのにかかる時間が短縮される。
【００１１】
また、所定の波長範囲は、４２５〜６５０ｎｍであり、波長フィルタユニットは、一対の透過基板間の間隔を８７５ｎｍ〜１２５０ｎｍの範囲内で変更するように構成することが好ましい。
【００１２】
また、複数のカラーフィルタの透過波長範囲のそれぞれが、少なくとも一部において他の透過波長範囲と重なるように構成することができる。この場合、複数のカラーフィルタは、赤色の成分の光を透過するように透過波長範囲が設定されたＲフィルタと、緑色の成分の光を透過するように透過波長範囲が設定されたＧフィルタと、青色の成分の光を透過するように透過波長範囲が設定されたＢフィルタで構成することができる。このような構成によれば、一般的なカラー画像撮影用の撮像素子を利用することが可能となるため、従来の分光内視鏡装置の画像データ処理技術を利用することができる。
【００１３】
また、バンドパスフィルタは、所定の波長範囲の光よりも長い波長の光をカットするローパスフィルタと、所定の波長範囲の光よりも短い波長の光をカットするハイパスフィルタと、を備える構成とすることができる。
【００１４】
また、反射膜は、透過基板側から酸化チタンの薄膜と酸化ケイ素の薄膜を交互に３層又は４層ずつ蒸着して形成されていることが望ましい。このような構成によれば、所定の波長範囲内において一様な強度の帯域制限光を得ることができるため、正確な分光画像を得ることができる。
【００１５】
また、酸化チタンの薄膜の膜厚は、略５４ｎｍであり、酸化ケイ素の薄膜の膜厚は、略８４ｎｍであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、特定の波長帯域の正確な分光画像を簡易な装置構成でかつ高い実効効率で撮影することが可能な分光内視鏡装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る分光内視鏡装置のブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る分光内視鏡装置に内蔵されるカラーフィルタの分光特性図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る分光内視鏡装置に内蔵される分光フィルタ及びバンドパスフィルタの側面図である。
【図４】図４は、分光フィルタの光学薄膜の間隔ｄと帯域制限光のピーク波長の関係を示した表である。
【図５】図５は、分光フィルタの分光特性図である。
【図６】図６は、分光フィルタの分光特性とバンドパスフィルタの分光特性の関係を示す図である。
【図７】図７は、分光フィルタの分光特性、バンドパスフィルタの分光特性及びカラーフィルタの分光特性の関係を示す図である
【図８】図８は、光学薄膜の間隔ｄ、帯域制限光のピーク波長及びＲ、Ｇ、Ｂフィルタの関係を示したルックアップテーブルの一例である。
【図９】図９は、実施例１に係る分光フィルタの分光特性である。
【図１０】図１０は、実施例２に係る分光フィルタの分光特性である。
【図１１】図１１は、参考例に係る分光フィルタの分光特性である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態の分光内視鏡装置のブロック図である。本実施形態の分光内視鏡装置１は、電子内視鏡１００と、プロセッサ２００と、モニタ３００と、を有する。また、プロセッサ２００には、光源部４００と、画像処理部５００が内蔵されている。
【００２０】
電子内視鏡１００は、体腔内に挿入される挿入管１１０を有し、挿入管１１０の先端部（挿入管先端部）１１１に、対物光学系１２１が設けられている。挿入管先端部１１１の周囲の生体組織Ｔの対物光学系１２１による像は、挿入管先端部１１１に内蔵されている撮像素子１４１の受光面に結像する。撮像素子１４１は、その受光面にカラーフィルタ１４１ａを備えたカラー画像撮像用の撮像素子であり、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）である。カラーフィルタ１４１ａは、赤色の成分の光を透過させるＲフィルタと、緑色の成分の光を透過させるＧフィルタと、青色の成分の光を透過させるＢフィルタとが市松状に配列された、いわゆるオンチップフィルタであり、Ｒ、Ｇ、Ｂの各フィルタは、図２に示すような分光特性を有している。図２に示すように、本実施形態のＲフィルタは、波長約５７０ｎｍ以上の光を透過させるフィルタであり、Ｇフィルタは、波長約４７０ｎｍ〜６２０ｎｍの光を透過させるフィルタであり、Ｂフィルタは、波長約５３０ｎｍ以下の光を透過させるフィルタである。
【００２１】
撮像素子１４１は、受光面に結像した像に対応する映像信号を、周期的に（例えば１／３０秒おきに）出力している。撮像素子１４１から出力された映像信号は、ケーブル１４２を介してプロセッサ２００の画像処理部５００に送られる。
【００２２】
画像処理部５００は、Ａ／Ｄ変換回路５１０、一時記憶メモリ５２０、コントローラ５３０、ビデオメモリ５４０及び信号処理回路５５０を有する。Ａ／Ｄ変換回路５１０は、電子内視鏡１００の撮像素子１４１からケーブル１４２を介して入力される映像信号をＡ／Ｄ変換してデジタル画像データを出力する。Ａ／Ｄ変換回路５１０から出力されるデジタル画像データは、一時記憶メモリ５２０に送られ記憶される。コントローラ５３０は、一時記憶メモリ５２０に記憶された任意の単数又は複数の画像データを処理して一枚の表示用画像データを生成し、これをビデオメモリ５４０に送る。例えば、コントローラ５３０は、単一の画像データから生成された表示用画像データ、複数の画像データの画像が並べられた表示用画像データ、或いは複数の画像データを演算して生体組織の反射スペクトルを求め、これによって健常部と病変部とを識別した表示用画像データや、画像演算の結果得られる生体組織の反射スペクトルのグラフを表示する表示画像データ等を生成して、これをビデオメモリ５４０に記憶させる。信号処理回路５５０は、ビデオメモリ５４０に記憶されている表示用画像データを所定の形式（例えばＮＴＳＣ形式）のビデオ信号に変換し、出力する。信号処理回路５５０から出力されたビデオ信号は、モニタ３００に入力される。この結果、電子内視鏡１００によって撮像された内視鏡画像等が、モニタ３００に表示される。
【００２３】
また、電子内視鏡１００にはライトガイド１３１が設けられている。ライトガイド１３１の先端部１３１ａは挿入管先端部１１１の近傍に配置されており、一方ライトガイド１３１の基端部１３１ｂはプロセッサ２００に接続されている。プロセッサ２００は、キセノンランプ等の光量の大きい白色光ＷＬを生成する光源４３０等を有する光源部４００（後述）を内蔵しており、この光源部４００によって生成された光は、ライトガイド１３１の基端部１３１ｂに入射するようになっている。ライトガイド１３１の基端部１３１ｂに入射した光は、ライトガイド１３１を通ってその先端部１３１ａに導かれ、先端部１３１ａから放射される。電子内視鏡１００の挿入管先端部１１１の、ライトガイド１３１の先端部１３１ａの近傍には、レンズ１３２が設けられており、ライトガイド１３１の先端部１３１ａから放射される光は、レンズ１３２を透過して、挿入管先端部１１１の近傍の生体組織Ｔを照明する。
【００２４】
このように、プロセッサ２００は、電子内視鏡１００の撮像素子１４１から出力される映像信号を処理するビデオプロセッサとしての機能と、電子内視鏡１００の挿入先端部１１１近傍の生体組織Ｔを照明するための照明光を電子内視鏡１００のライトガイド１３１に供給する光源装置としての機能を兼ね備えるものである。
【００２５】
プロセッサ２００の光源部４００は、光源４３０と、コリメータレンズ４４０と、分光フィルタ４１０と、フィルタ制御部４２０と、集光レンズ４５０と、バンドパスフィルタ４６０とを有している。光源４３０から出射される白色光ＷＬは、コリメータレンズ４４０によって平行光となり、分光フィルタ４１０及びバンドパスフィルタ４６０を通過した後、集光レンズ４５０によってライトガイド１３１の基端部１３１ｂに入射する。
【００２６】
図３は、分光フィルタ４１０及びバンドパスフィルタ４６０の側面図である。本実施形態においては、分光フィルタ４１０は、ファブリペロー型の干渉フィルタである。具体的には、分光フィルタ４１０は、向かい合わせに配置された一対の透過基板４１１及び４１２を有する。なお、図３に示されるように、透過基板４１１は光源４３０側に位置しており、透過基板４１２はバンドパスフィルタ４６０側に位置している。透過基板４１１及び４１２の、互いに向かい合わせとなる面には、それぞれ光学薄膜４１１ａ及び４１２ａが設けられている。なお、透過基板４１１及び４１２は、その面部がコリメータレンズ４４０及び集光レンズ４５０の光軸ａｘに垂直となるよう位置決めされている。
【００２７】
光学薄膜４１１ａ及び４１２ａは、共にＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）反射層である。本実施形態の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層又は４層ずつ（すなわち、計６層又は８層）重ね合わせたものであり、光学薄膜４１１ａ及び４１２ａを所定の距離で対面させた干渉条件においては、所定の波長に対して極めて高い（９０％以上）透過率を有するバンドパスフィルタを構成することができる。
【００２８】
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４１１ａ及び４１２ａ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、複数の波長域を主成分とする（複数のピーク波長を有する）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４１２を介してバンドパスフィルタ４６０に向かって出射される。
【００２９】
ファブリペロー型の干渉フィルタを透過する帯域制限光ＬＬのピーク波長は、光学薄膜４１１ａと４１２ａの間隔ｄによって定まり、次式（数１）が成立することが知られている。
【数１】
2013106692.tif 000003
【００３０】
ここで、ｎは光学薄膜４１１ａと４１２ａの間の物質の屈折率、θは干渉フィルタに入射される光の入射角（すなわち、光学薄膜４１１ａと４１２ａの間で測った内部入射角）、ｋは干渉の次数（ゼロでない正数）、そしてλｋは特定の共振透過波長（すなわち、帯域制限光ＬＬのピーク波長）を示す。数１は、単層近似とも呼ばれ、数１を満たす次数ｋと波長λｋの組み合わせは一義的ではなく多数存在し、複数のピーク波長が観察される。なお、詳細な設計は、光学薄膜のシミュレーションにより、透過波長λｋと、半値幅、ピークトップの透過率、光学薄膜４１１ａと４１２ａの間隔ｄの関係を把握しながら行われる。
【００３１】
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４１１ａと４１２ａとの間隔ｄに比例した大きさとなる。本実施形態の分光フィルタ４１０は、フィルタ制御部４２０によって、一方の透過基板４１１を、他方の透過基板４１２に対して離接させるよう駆動することによって、間隔ｄを変更することが可能となっている。具体的には、本実施形態においては、光学薄膜４１１ａと４１２ａとの間隔ｄは、８７５ｎｍ〜１２５０ｎｍの範囲内で所定のステップ（例えば、１０ｎｍのステップ）で変更される。そして、この条件においては、波長４００ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲内に２〜４つのピーク波長を有する帯域制限光ＬＬが生成される。
【００３２】
図４は、光学薄膜４１１ａと４１２ａとの間隔ｄと帯域制限光ＬＬのピーク波長との関係を示した表である。図５は、分光フィルタ４１０の分光特性（すなわち、帯域制限光ＬＬのピーク波長）を示しており、図５（ａ）は、間隔ｄを８７５ｎｍに設定した場合の分光特性であり、図５（ｂ）は、間隔ｄを１０００ｎｍに設定した場合の分光特性であり、図５（ｃ）は、間隔ｄを１１５０ｎｍに設定した場合の分光特性である。図４及び図５に示したように、本実施形態においては、干渉次数ｋ＝１１、９、７、５の光を利用しており、光学薄膜４１１ａと４１２ａとの間隔ｄを所定の距離に設定することにより、数１で求まる波長λｋの位置にピークを有する複数の帯域制限光ＬＬを得ている。図５の「ｋ＝７」の帯域制限光ＬＬに注目すると判るように、間隔ｄを広げることによって、複数の帯域制限光ＬＬのピーク波長（λｋ）が高波長側にシフトしていく。本実施形態の分光内視鏡装置１は、分光フィルタ４１０の分光特性のこのような特徴を利用したものである。すなわち、本実施形態の分光内視鏡装置１は、複数の帯域制限光ＬＬが生成されるように構成し、さらにこれらをシフトさせることで効率よく分光画像を取得することができるように構成されている。
【００３３】
分光フィルタ４１０によって生成された帯域制限光ＬＬは、バンドパスフィルタ４６０に向かって出射される（図３）。バンドパスフィルタ４６０は、所定の波長よりも長い波長の光を透過させるハイパスフィルタ４６０ａと、所定の波長よりも短い波長の光を透過させるローパスフィルタ４６０ｂとを備えており、分光フィルタ４１０から入射される帯域制限光ＬＬをフィルタリングして集光レンズ４５０に出射する。なお、本実施形態においては、ハイパスフィルタ４６０ａは、４２５ｎｍよりも長い波長の光を透過させ、ローパスフィルタ４６０ｂは、６５０ｎｍよりも短い波長の光を透過させるように構成されている。従って、分光フィルタ４１０から入射される帯域制限光ＬＬのうち、波長４２５ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲の帯域制限光ＬＬだけが抽出されて集光レンズ４５０に出射されることとなる。
【００３４】
図６は、図５の分光フィルタ４６０の分光特性にバンドパスフィルタ４６０の分光特性を加えて示したものである。図６に示すように、分光フィルタ４１０から入射される帯域制限光ＬＬのうち、４２５ｎｍよりも短い波長と６５０ｎｍよりも長い波長がバンドパスフィルタ４６０によってカットされるため（図６中点線で示した部分の分光特性）、図６中実線で示した特性を有する帯域制限光ＬＬだけがバンドパスフィルタ４６０から集光レンズ４５０に入射することとなる。
【００３５】
上述したように、集光レンズ４５０に入射した光は、ライトガイド１３１の基端部１３１ｂに集光され、ライトガイド１３１によってその先端部１３１ａに導光され、レンズ１３２を介して生体組織Ｔに照射される。そして、生体組織Ｔに照射された光の反射光（すなわち、生体組織Ｔの像）が、カラーフィルタ１４１ａを介して撮像素子１４１の受光面に結像して、内視鏡画像（映像信号）が得られる。すなわち、撮像素子１４１で得られる内視鏡画像は、バンドパスフィルタ４６０から出射された光をさらにカラーフィルタ１４１ａでフィルタリングして得られるものとなる。
【００３６】
図７は、図６の分光フィルタ４６０の分光特性及びバンドパスフィルタ４６０の分光特性に図２のカラーフィルタ１４１ａの分光特性を加えて示したものである。図７に示すように、本実施形態においては、波長４２５ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲に離散的に生成される複数の帯域制限光ＬＬは、それぞれカラーフィルタ１４１ａのＲ、Ｇ、Ｂフィルタのいずれかの透過波長帯域に属するように構成されている。例えば、図７（ａ）で示すように、光学薄膜４１１ａと４１２ａとの間隔ｄを８７５ｎｍに設定した場合、波長４５１ｎｍと５６３ｎｍとにピークを有する２つの帯域制限光ＬＬが撮像素子１４１に入射するが、波長４５１ｎｍのピークはＢフィルタの透過波長範囲に属し、波長５６３ｎｍのピークはＧフィルタの透過波長帯域に属する。従って、この状態で内視鏡画像を得る（撮像することにより）ことにより、Ｂフィルタに対応する撮像素子１４１の画素からは、波長４５１ｎｍの分光画像を得ることができ、Ｇフィルタに対応する撮像素子１４１の画素からは、波長５６３ｎｍの分光画像を得ることができる。
【００３７】
また、例えば、図７（ｂ）で示すように、光学薄膜４１１ａと４１２ａとの間隔ｄを１０００ｎｍに設定した場合、波長５００ｎｍと６１９ｎｍとにピークを有する２つの帯域制限光ＬＬが撮像素子１４１に入射するが、波長５００ｎｍのピークはＢフィルタ及びＧフィルタの透過波長範囲に属し、波長６１９ｎｍのピークはＲフィルタの透過波長帯域に属する。従って、この状態で撮像することにより、Ｂフィルタ及びＧフィルタに対応する撮像素子１４１の画素からは、波長５００ｎｍの分光画像を得ることができ、Ｒフィルタに対応する撮像素子１４１の画素からは、波長６１９ｎｍの分光画像を得ることができる。
【００３８】
また、例えば、図７（ｃ）で示すように、光学薄膜４１１ａと４１２ａとの間隔ｄを１１５０ｎｍに設定した場合、波長４６７ｎｍと５６０ｎｍとにピークを有する２つの帯域制限光ＬＬが撮像素子１４１に入射するが、波長４６７ｎｍのピークはＢフィルタの透過波長範囲に属し、波長５６０ｎｍのピークはＧフィルタの透過波長帯域に属する。従って、この状態で撮像することにより、Ｂフィルタに対応する撮像素子１４１の画素からは、波長４６７ｎｍの分光画像を得ることができ、Ｇフィルタに対応する撮像素子１４１の画素からは、波長５６０ｎｍの分光画像を得ることができる。
【００３９】
このように、本実施形態においては、複数の帯域制限光ＬＬを波長４２５ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲に離散的に生成し、帯域制限光ＬＬのそれぞれを、カラーフィルタ１４１ａのＲ、Ｇ、Ｂフィルタのいずれかを通して撮像素子１４１で検出できるように構成している。そして、複数の帯域制限光ＬＬによって得られる像（すなわち、複数の分光画像）を１回の撮像動作で同時に取り込むことで、効率よく分光画像を取得している。上述したように、帯域制限光ＬＬの波長は、光学薄膜４１１ａと４１２ａの間隔ｄを変更することにより、シフトさせることが可能である。本実施形態においては、コントローラ５３０がフィルタ制御部４２０を制御し、光学薄膜４１１ａと４１２ａの間隔ｄを徐々に変更しながら順次分光画像を取得することで、波長４５０〜６５０ｎｍの範囲の分光画像を、例えば１０ｎｍステップで取得している。具体的には、コントローラ５３０は、光学薄膜４１１ａと４１２ａの間隔ｄ、帯域制限光ＬＬのピーク波長及びカラーフィルタ１４１ａのＲ、Ｇ、Ｂフィルタの関係を示したルックアップテーブルを用いて、波長４５０〜６５０ｎｍの範囲の分光画像を取得している。
【００４０】
図８は、コントローラ５３０によって制御する、光学薄膜４１１ａと４１２ａの間隔ｄ、帯域制限光ＬＬのピーク波長及びカラーフィルタ１４１ａのＲ、Ｇ、Ｂフィルタの関係を示したルックアップテーブルの一例である。図８に示すように、本実施形態のルックアップテーブルは、図４に示した、光学薄膜４１１ａと４１２ａの間隔ｄと、帯域制限光ＬＬのピーク波長との関係を示した表に、バンドパスフィルタ４６０の分光特性の情報及びカラーフィルタ１４１ａのＲ、Ｇ、Ｂフィルタの分光特性の情報を加えたものである。ここで、図８において「×」印は、帯域制限光ＬＬのピーク波長のうち、バンドパスフィルタ４６０によってカットされるために撮像素子１４１によって検出されない波長を示し、「−」印は、撮像素子１４１によって検出されるものの、データとしては使用しない（記憶しない）ものを示している。また、「Ｂ」はＢフィルタに対応する画素によって取得される帯域制限光ＬＬの波長を示し、「Ｇ」はＧフィルタに対応する画素によって取得される帯域制限光ＬＬの波長を示し、「Ｒ」はＲフィルタに対応する画素によって取得される帯域制限光ＬＬの波長を示している。このルックアップテーブルは、コントローラ５３０内の不揮発性メモリ（不図示）に記憶されており、コントローラ５３０は、分光画像の撮像（取得）時にルックアップテーブルを参照しながら光学薄膜４１１ａと４１２ａの間隔ｄを変更し、Ｒ、Ｇ、Ｂの各フィルタを通して得られた画像をそれぞれ所定波長の分光画像として一次記憶メモリ５２０に記憶する。
【００４１】
図８に示すように、例えば、コントローラ５３０が、フィルタ制御部４２０を制御して、光学薄膜４１１ａと４１２ａの間隔ｄを８７５ｎｍに設定した場合、撮像素子１４１によって撮像された画像のうち、Ｂフィルタに対応する画素によって得られた画像は４５１ｎｍの分光画像として一次記憶メモリ５２０に記憶され、Ｇフィルタに対応する画素によって得られた画像は５６３ｎｍの分光画像として一次記憶メモリ５２０に記憶される。
【００４２】
また、例えば、コントローラ５３０が、フィルタ制御部４２０を制御して、光学薄膜４１１ａと４１２ａの間隔ｄを１０００ｎｍに設定した場合、撮像素子１４１によって撮像された画像のうち、Ｇフィルタに対応する画素によって得られた画像は５００ｎｍの分光画像として一次記憶メモリ５２０に記憶され、Ｒフィルタに対応する画素によって得られた画像は６１９ｎｍの分光画像として一次記憶メモリ５２０に記憶される。ここで、この例の場合、波長５００ｎｍにピークを有する帯域制限光ＬＬはＢフィルタに対応する画素にも入射することとなるが（図７（ｂ））、波長４２１ｎｍにピークを有する帯域制限光ＬＬの一部がバンドパスフィルタ４６０によってカットされずＢフィルタを通して撮像素子１４１に入射されるため、Ｂフィルタに対応する画素によって得られる画像には波長５００ｎｍにピークを有する帯域制限光ＬＬ以外の光によって得られた画像も含まれてしまうこととなる。そこで、このように隣接する２つの帯域制限光ＬＬがＲ、Ｇ、Ｂフィルタのいずれか１つに入射するような場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂフィルタの分光特性が互いに一部重複していることを利用して、必ず１つの帯域制限光ＬＬがＲ、Ｇ、Ｂフィルタの１つに割り当てられるように構成している。なお、ＢとＧフィルタの分光特性及びＧとＲフィルタの分光特性は、それぞれ波長方向に５０％程度オーバーラップしているのが望ましい。
【００４３】
また、例えば、コントローラ５３０が、フィルタ制御部４２０を制御して、光学薄膜４１１ａと４１２ａの間隔ｄを１０２５ｎｍに設定した場合、撮像素子１４１によって撮像された画像のうち、Ｇフィルタに対応する画素によって得られた画像は５１１ｎｍの分光画像として一次記憶メモリ５２０に記憶され、Ｒフィルタに対応する画素によって得られた画像は６２９ｎｍの分光画像として一次記憶メモリ５２０に記憶される。ここで、波長４２８ｎｍにピークを有する帯域制限光ＬＬもＢフィルタに対応する画素に入射することとなるが、この帯域制限光ＬＬの一部がバンドパスフィルタ４６０によってカットされている可能性が高いため、データとしては使用せず破棄している。このように、本実施形態においては、バンドパスフィルタ４６０によってカットされない波長４２５ｎｍ以上の波長であっても４５０ｎｍよりも短い波長にピークを有する帯域制限光ＬＬについては、Ｂフィルタで得られた分光画像のデータを使用せず、破棄している。
【００４４】
このように、コントローラ５３０が、図８に示すルックアップテーブルを参照しながら光学薄膜４１１ａと４１２ａの間隔ｄを８７５ｎｍ〜１２５０ｎｍの範囲で変更し、Ｒ、Ｇ、Ｂの各フィルタを通して得られた画像をそれぞれ所定波長の分光画像として一次記憶メモリ５２０に記憶することで、波長４５０〜６５０ｎｍの範囲において約１０ｎｍステップごとの分光画像を取得することができる。そして、コントローラ５３０は、取得した分光画像から反射スペクトルを求め、健常部と病変部とを識別した表示画像データをビデオメモリ５４０に出力する。なお、図８のルックアップテーブルによれば、２つの帯域制限光ＬＬによって得られる像（すなわち、２つの分光画像）を１回の撮像動作で同時に取り込むことができるため、分光画像の取得時間は約半分となる。
【実施例】
【００４５】
次に、上述した本発明の実施形態に係る分光フィルタ４１０のＤＢＲ反射層の構成について、以下に幾つかの実施例及び参考例を示し、さらに詳細に説明する。
【００４６】
＜分光フィルタ４１０の製造方法＞
各実施例及び参考例に係る分光フィルタ４１０の製造方法について説明する。先ず、ホウケイ酸塩クラウンガラス（ＨＯＹＡ株式会社製：ＢＫ７）を所定のサイズに加工し、基材（透過基板４１１及び４１２）を製造する。次いで、基材の上面に、真空蒸着装置を用いて、酸化チタンの薄膜と酸化ケイ素の薄膜を互い違いに３層又は４層ずつ（参考例においては、５層ずつ）蒸着してＤＢＲ反射層を形成する。そして、一対の基材をＤＢＲ反射層が対向するように配置し、基材同士が空気層を挟んで平行となるように調整する。なお、酸化チタンの他に酸化ジルコニウムや五酸化ニオブなどを、酸化ケイ素の他にフッ化マグネシウムなどを用いることができる。
【００４７】
＜実施例及び参考例の説明＞
【実施例１】
【００４８】
本実施例１の分光フィルタ４１０のＤＢＲ反射層の構成は、表１に示す通りである。表１に示すように、本実施例１の分光フィルタ４１０のＤＢＲ反射層は、基材（透過基板４１１及び４１２）の上面に酸化チタンの薄膜と酸化ケイ素の薄膜を交互に３層ずつ蒸着して形成されている。ここで、基材の屈折率は、１．５１９（λ０＝５５０ｎｍ）であり、酸化チタンの屈折率は、２．３２０（λ０＝５５０ｎｍ）であり、酸化ケイ素の屈折率は、１．４８６（λ０＝５５０ｎｍ）である。また、酸化チタンの各薄膜の膜厚は、５３．８９ｎｍであり、酸化ケイ素の各薄膜の膜厚は、８４．１２ｎｍである。
【００４９】
【表１】
2013106692.tif 000004
【００５０】
図９は、本実施例１の分光フィルタ４１０の分光特性である。図９に示すように、本実施例１の構成によれば、波長４４４ｎｍ、５０１ｎｍ、５７５ｎｍにそれぞれピークを有する３つの帯域制限光ＬＬが出射される。ここで、各ピーク波長における透過率は、それぞれ９６．６０％（λ＝４４４ｎｍ）、９５．１７％（λ＝５０１ｎｍ）、９６．５８％（λ＝５７５ｎｍ）であった。すなわち、各ピーク波長における透過率は全て９０％以上であって、透過率のバラツキ（最大透過率―最小透過率＝１．４３％）が小さい理想的な可変波長フィルタが実現できた。
【実施例２】
【００５１】
本実施例２の分光フィルタ４１０のＤＢＲ反射層の構成は、表２に示す通りである。表２に示すように、本実施例２の分光フィルタ４１０のＤＢＲ反射層は、基材（透過基板４１１及び４１２）の上面に酸化チタンの薄膜と酸化ケイ素の薄膜を交互に４層ずつ蒸着して形成した点で実施例１と異なる。
【００５２】
【表２】
2013106692.tif 000005
【００５３】
図１０は、本実施例２の分光フィルタ４１０の分光特性である。図１０に示すように、本実施例２の構成によれば、波長４４５ｎｍ、５０１ｎｍ、５７３ｎｍにそれぞれピークを有する３つの帯域制限光ＬＬが出射される。そして、各ピーク波長における透過率は、それぞれ９７．１８％（λ＝４４５ｎｍ）、９２．３１％（λ＝５０１ｎｍ）、９４．６１％（λ＝５７３ｎｍ）であった。すなわち、本実施例２においても、各ピーク波長における透過率は全て９０％以上であって、透過率のバラツキ（４．８７％）も１０％以内であった。
【参考例】
【００５４】
本参考例の分光フィルタ４１０のＤＢＲ反射層の構成は、表３に示す通りである。表３に示すように、本参考例の分光フィルタ４１０のＤＢＲ反射層は、基材（透過基板４１１及び４１２）の上面に酸化チタンの薄膜と酸化ケイ素の薄膜を交互に５層ずつ蒸着して形成した点で実施例１及び実施例２と異なる。
【００５５】
【表３】
2013106692.tif 000006
【００５６】
図１１は、本参考例の分光フィルタ４１０の分光特性である。図１１に示すように、本参考例の構成によれば、波長４４７ｎｍ、５０１ｎｍ、５７０ｎｍにそれぞれピークを有する３つの帯域制限光ＬＬが出射される。そして、各ピーク波長における透過率は、それぞれ９４．３４％（λ＝４４７ｎｍ）、６９．２５％（λ＝５０１ｎｍ）、９２．４６％（λ＝５７０ｎｍ）であった。このように本参考例では、半値幅が狭まるために、特定の波長（本参考例の場合、λ＝５０１ｎｍ）において透過率が低下するが、フィルタ効果（波長選択効果）をより峡帯域の波長に絞り込むことができる。なお、特定の波長における透過率の低下に対しては、必要とする波長情報や撮像素子１４１の感度に応じてフィルタの特性を変更したり、撮像素子１４１による撮像時間（積分時間）を長くしたりすることで対処することが可能である。
【００５７】
以上が本発明の実施形態および該実施形態の具体的実施例の説明であるが、本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。例えば、本実施形態の光源部４００においては、分光フィルタ４１０をバンドパスフィルタ４６０の光源４３０側に配置する構成として説明したが、分光フィルタ４１０とバンドパスフィルタ４６０の配置を入れ換えても良い。また、分光フィルタ４１０とバンドパスフィルタ４６０は、光源４３０から出射される光が撮像素子１４１によって受光されるまでの光路中にあればよく、例えば、挿入管先端部１１１に内蔵する構成としてもよい。
【００５８】
また、本実施形態の撮像素子１４１は、その前面にＲ、Ｇ、Ｂの原色系カラーフィルタを備えたカラー画像撮像用の撮像素子であるとして説明したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、Ｙ、Ｃｙ、Ｍｇ、Ｇの補色系カラーフィルタを備えたカラー画像撮像用の撮像素子を用いてもよい。なお、この場合、一般的に補色系カラーフィルタの各色の分光特性は、原色系カラーフィルタの各色の分光特性に比較して広い特性（波長方向にブロードな特性）を有するため、複数の帯域制限光ＬＬが複数のカラーフィルタを通して撮像素子に入射されることとなる。このため、１つの帯域制限光ＬＬによって得られた分光画像を得るためには各カラーフィルタを通して得られた画像データを用いて演算する必要がある。
【００５９】
また、本実施形態のＲフィルタは、波長約５７０ｎｍ以上の光を透過させるフィルタであり、Ｇフィルタは、波長約４７０ｎｍ〜６２０ｎｍの光を透過させるフィルタであり、Ｂフィルタは、波長約５３０ｎｍ以下の光を透過させるフィルタであるとして説明したが、隣接する帯域制限光ＬＬのピーク波長がそれぞれ異なるフィルタを透過するように構成すれば、この構成に限定されるものではなく、必要とされる分光画像の波長範囲（例えば、波長４５０〜６５０ｎｍ）に少なくとも異なる２つの分光特性を有するフィルタがあればよい。なお、この場合、各帯域制限光ＬＬのピーク波長と使用するフィルタの分光特性に応じて図８のルックアップテーブルを変更する。
【００６０】
また、本実施形態においては、波長４５０〜６５０ｎｍの分光画像を得ることができるように構成したが、生体組織の反射スペクトルによって健常部と病変部とを識別するためには、波長４５０〜６００ｎｍの範囲の分光画像が得られればよいため、ＢフィルタとＧフィルタによって得られる分光画像を用いて構成することも可能である。この場合、Ｒフィルタによって得られる分光画像を処理する必要がなくなるため、処理は更に高速化される。
【００６１】
また、本実施形態の撮像素子１４１は、オンチップのカラーフィルタ１４１ａを備えたカラー画像撮像用の撮像素子であるとして説明したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、白黒画像撮像用の撮像素子を用い、いわゆる面順次方式のカラーフィルタを備えた構成としてもよい。また、カラーフィルタ１４１ａは、オンチップの構成に限定されるものではなく、光源４３０から撮像素子１４１までの光路中であれば、どこに配置されても構わない。
【符号の説明】
【００６２】
１    診断システム
１００    電子内視鏡
１１０    挿入管
１１１    挿入管先端部
１２１    対物光学系
１３１    ライトガイド
１３１ａ  先端部
１３１ｂ  基端部
１３２    レンズ
１４１    撮像素子
１４１ａ  カラーフィルタ
１４２    ケーブル
２００    電子内視鏡用プロセッサ
３００    モニタ
４００    光源部
４１０    分光フィルタ
４２０    フィルタ制御部
４３０    光源
４４０    コリメータレンズ
４５０    集光レンズ
４６０    バンドパスフィルタ
５００    画像処理部
５１０    Ａ／Ｄ変換回路
５２０    一時記憶メモリ
５３０    コントローラ
５４０    ビデオメモリ
５５０    信号処理回路
【図１】
2013106692.tif 000007
【図２】
2013106692.tif 000008
【図３】
2013106692.tif 000009
【図４】
2013106692.tif 000010
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2013106692.tif 000014
【図９】
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【図１０】
2013106692.tif 000016
【図１１】
2013106692.tif 000017