光源装置
【課題】所定の導光部材の光入射端面に対して、拡散光と平行光とを集光して入射する光源装置において、特殊光の伝送効率を低下させることなく、かつ全体サイズを小型化する。
【解決手段】拡散光を射出する拡散光源と、平行光を射出する平行光源部と、拡散光と平行光とを集光して所定の導光部材の光入射端面に入射させる集光レンズとを備えたものとし、拡散光源と平行光源部とを、集光レンズの光軸に平行な直線上に配置する。
【解決手段】拡散光を射出する拡散光源と、平行光を射出する平行光源部と、拡散光と平行光とを集光して所定の導光部材の光入射端面に入射させる集光レンズとを備えたものとし、拡散光源と平行光源部とを、集光レンズの光軸に平行な直線上に配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の導光部材の光入射端面に対して、拡散光と平行光とを集光して入射する光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、体腔内の組織を観察する内視鏡システムが広く知られており、白色光の照射によって体腔内の被観察部を撮像して通常画像を得、この通常画像をモニタ画面上に表示する電子式内視鏡システムが広く実用化されている。
【０００３】
そして、このような内視鏡システムの１つとして、たとえば、脂肪下の血管走行および血流、リンパ管、リンパ流、胆管走行、胆汁流など通常画像上には現れないものを観察するため、予め被観察部にＩＣＧ（インドシアニングリーン）を投入し、被観察部に近赤外光の励起光を照射することによってＩＣＧの蛍光画像を取得する内視鏡システムが提案されている。また、被観察部に励起光を照射することによって被観察部から発せられた自家蛍光を検出して蛍光画像を取得する内視鏡システムも提案されている。
【０００４】
たとえば、特許文献１においては、上述したように被観察部に励起光を照射して蛍光画像を撮像するとともに、白色光を被観察部に照射して通常画像を撮像する内視鏡システムが提案されている。
【０００５】
ここで、特許文献１の内視鏡システムにおいて励起光と白色光とを照射するための光源装置は、図１０に示すように、白色光１０２を射出する参照光源１００と、励起光１０３を射出する励起光源１０１とを備えている。そして、さらに参照光源１００から射出された白色光１０２を、内視鏡本体に接続されるライトガイド１０５の入射端面に集光する集光レンズ１０４と、白色光１０２の光路内に設けられ、励起光源１０１から射出された励起光１０３を集光レンズ１０４に向けて反射するミラー１０６とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−７２２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の光源装置のような構成の場合、ミラー１０６によって励起光を反射して集光レンズ１０４に入射させる構成であるため、励起光源１０１を、白色光１０２の光路外であってかつ励起光源１０１の光軸が集光レンズ１０４の光軸に垂直となるような位置に配置する必要がある。
【０００８】
このような配置関係とした場合、集光レンズ１０４の光軸方向に参照光源１００を配置し、集光レンズ１０４の光軸に垂直な方向に励起光源１０１を配置する必要があるため、すなわち互いに直交する方向に参照光源１００と励起光源１０１とを配置する必要があるため、光源装置全体が直交方向に所定の幅を有することになるので、そのサイズが大きくなってしまうという問題がある。
【０００９】
また、ミラー１０６によって励起光１０１を反射するので、ミラー１０６により励起光１０１の伝送効率が低下してしまうという問題もある。
【００１０】
本発明は、上記の問題に鑑み、励起光の伝送効率を低下させることなく、かつ全体サイズを小型化することができる光源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】
【００１１】
本発明の光源装置は、拡散光を射出する拡散光源と、平行光を射出する平行光源部と、拡散光と平行光とを集光して所定の導光部材の光入射端面に入射させる集光レンズとを備え、拡散光源と平行光源部とが、集光レンズの光軸に平行な直線上に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
また、平行光源部を、拡散光の光路上に配置することができる。
【００１３】
また、平行光源部を、拡散光の光路上であって、かつ集光レンズの光軸上以外の位置に配置することができる。
【００１４】
また、平行光源部を、拡散光の光路外の拡散光源の近傍であって、かつ平行光が集光レンズに入射可能な位置に配置することができる。
【００１５】
また、平行光源部から射出された平行光を、集光レンズの光軸以外の位置から入射させることができる。
【００１６】
また、平行光源部への拡散光の照射による発熱を抑制するための発熱抑制部材を設けることができる。
【００１７】
また、拡散光源と平行光源部との間にレンズを設け、発熱抑制部材を、上記レンズを透過して平行光源部に照射される拡散光を遮光する遮光部材とすることができる。
【００１８】
また、遮光部材を、上記レンズに設けることができる。
【００１９】
また、遮光部材を、平行光源部に設けることができる。
【００２０】
また、遮光部材として、拡散光を反射する反射部材を用いることができる。
【００２１】
また、反射部材を、拡散光源が設置された方向以外の方向に拡散光を反射するものとできる。
【００２２】
また、遮光部材として、拡散光を吸収する吸収部材を用いることができる。
【００２３】
また、発熱抑制部材として、平行光源部に対して設けられた断熱部材を用いることができる。
【００２４】
また、平行光源部を、レーザダイオードまたは発光ダイオードを有するものとできる。
【００２５】
また、平行光源部を、平行光として近赤外光を射出するものとできる。
【００２６】
また、拡散光源を、拡散光として白色光を射出するものとできる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の光源装置によれば、拡散光を射出する拡散光源と、平行光を射出する平行光源部と、拡散光と平行光とを集光して所定の導光部材の光入射端面に入射させる集光レンズとを備えたものとし、拡散光源と平行光源部とを、集光レンズの光軸に平行な直線上に配置するようにしたので、上述した従来の光源装置のように互いに直交する方向に所定の幅を確保する必要がなく、装置全体を小型化することができる。また、上述した従来の光源装置のようにミラーを使用しないので、特殊光の伝送効率を向上させることができる。
【００２８】
また、平行光源部を、拡散光の光路上であって、かつ集光レンズの光軸上以外の位置に配置した場合には、平行光源部が光路上に配置されたことによる拡散光への影響をより小さくすることができるので、より質の良い拡散光を被観察部に照射することができる。
【００２９】
また、平行光源部を、拡散光の光路外の拡散光源の近傍であって、かつ平行光が集光レンズに入射可能な位置に配置した場合には、平行光源部の配置による拡散光への影響はないので、より質の良い拡散光を被観察部に照射することができる。
【００３０】
また、平行光源部から射出された平行光を、集光レンズの光軸以外の位置から入射させるようにした場合には、導光部材の光入射端面に対して所定の入射角度だけ傾斜した方向から特殊光を入射させることができる。このように導光部材の光入射端面に対して特殊光を入射させるようにした場合、導光部材の光入射端面に対して垂直方向から特殊光を入射させた場合と比較すると、被観察部に照射される特殊光の照射範囲を広げることができる。なお、この作用については、後で詳述する。
【００３１】
また、平行光源部への拡散光の照射による発熱を抑制するための発熱抑制部材を設けるようにした場合には、拡散光の照射によって平行光源部が発熱して故障してしまうのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の光源装置の一実施形態を用いた硬性鏡システムの概略構成図
【図２】体腔挿入部の概略構成図
【図３】撮像ユニットの概略構成図
【図４】画像処理装置および光源装置の概略構成を示す図
【図５】遮光部材を設けた光源装置の一実施形態を示す図
【図６】反射部材を設けた光源装置の一実施形態を示す図
【図７】近赤外レーザダイオードを集光レンズの光軸以外に配置した一実施形態を示す図
【図８】ライトガイドの光入射端面の垂直方向に対して入射角２０°だけ傾斜させた方向から励起光を入射した場合の照度分布と、ライトガイドの光入射端面に対して垂直方向から励起光を入射した場合の照度分布との実験データを示すグラフ
【図９】近赤外レーザダイオードを可視光ランプの近傍に配置した一実施形態を示す図
【図１０】従来の光源装置の概略構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明の光源装置の一実施形態を用いた硬性鏡システムについて詳細に説明する。本実施形態の硬性鏡システムは、その光源装置の構成に特徴を有するものであるが、まずは硬性鏡システム全体の構成について説明する。図１は、本実施形態の硬性鏡システム１の概略構成を示す外観図である。
【００３４】
本実施形態の硬性鏡システム１は、図１に示すように、白色の通常光および励起光を射出する光源装置２と、光源装置２から射出された通常光および励起光を導光して被観察部に照射するとともに、通常光の照射により被観察部から反射された反射光に基づく通常像および励起光の照射により被観察部から発せられた蛍光に基づく蛍光像を撮像する硬性鏡撮像装置１０と、硬性鏡撮像装置１０によって撮像された画像信号に所定の処理を施すプロセッサ３と、プロセッサ３において生成された表示制御信号に基づいて被観察部の通常画像および蛍光画像を表示するモニタ４とを備えている。
【００３５】
硬性鏡撮像装置１０は、図１に示すように、体腔内に挿入される体腔挿入部３０と、体腔挿入部３０によって導光された被観察部の通常像および蛍光像を撮像する撮像ユニット２０とを備えている。
【００３６】
また、硬性鏡撮像装置１０は、図２に示すように、体腔挿入部３０と撮像ユニット２０とが着脱可能に接続されている。そして、体腔挿入部３０は、接続部材３０ａ、挿入部材３０ｂ、ケーブル接続部３０ｃ、照射窓３０ｄおよび撮像窓３０ｅを備えている。
【００３７】
接続部材３０ａは、体腔挿入部３０（挿入部材３０ｂ）の撮像ユニット２０側の一端部３０Ｘに設けられており、たとえば撮像ユニット２０に形成された開口２０ａに嵌め合わされることにより、撮像ユニット２０と体腔挿入部３０とが着脱可能に接続される。
【００３８】
挿入部材３０ｂは、体腔内の撮影を行う際に体腔内に挿入されるものであって、硬質な材料から形成され、たとえば、直径略５ｍｍの円柱形状を有している。体腔挿入部３０の内部には、撮像窓３０ｅから入射された被観察部の通常像および蛍光像を結像し、体腔挿入部３０の撮像ユニット２０側の一端部３０Ｘまで導光してその一端部３０Ｘから出射させるリレーレンズ３０ｆ（図４参照）が設けられている。このリレーレンズ３０ｆから出射された通常像および蛍光像が撮像ユニット２０に入射される。
【００３９】
挿入部材３０ｂの側面には、図２に示すように、ケーブル接続部３０ｃが設けられており、このケーブル接続部３０ｃに対してライトガイドＬＧがコネクタＣによって機械的に接続される。これにより、光源装置２と挿入部材３０ｂとがライトガイドＬＧを介して光学的に接続されることになる。そして、体腔挿入部３０の内部には、ケーブル接続部３０ｃに接続されたライトガイドＬＧから発せられた通常光および励起光を導光するバンドル化されたマルチモード光ファイバ３０ｇ（図４参照）が設けられており、このマルチモード光ファイバ３０ｇは、入射された通常光および励起光を挿入部材３０ｂの先端部３０Ｙまで導光して被観察部に向けて照射するものである。挿入部材３０ｂ内に設けられたマルチモード光ファイバ３０ｇは、その先端が研磨されて照射窓３０ｄが形成されている。
【００４０】
図３は、撮像ユニット２０の概略構成を示す図である。撮像ユニット２０は、体腔挿入部３０内のリレーレンズ３０ｆにより結像された被観察部の蛍光像Ｌ４を撮像して被観察部の蛍光画像信号を生成する第１の撮像系と、体腔挿入部３０内のリレーレンズ３０ｆにより結像された被観察部の通常像Ｌ３を撮像して通常画像信号を生成する第２の撮像系とを備えている。これらの撮像系は、通常像Ｌ３を反射するとともに、蛍光像Ｌ４を透過する分光特性を有するダイクロイックプリズム２１によって、互いに直交する２つの光軸に分けられている。
【００４１】
第１の撮像系は、被観察部において反射し、ダイクロイックプリズム２１を透過した励起光の波長以下の光をカットするとともに、後述する蛍光波長域照明光を透過する励起光カットフィルタ２２と、体腔挿入部３０から射出され、ダイクロイックプリズム２１および励起光カットフィルタ２２を透過した蛍光像Ｌ４を結像する第１結像光学系２３と、第１結像光学系２３により結像された蛍光像Ｌ４を撮像する高感度撮像素子２４とを備えている。
【００４２】
高感度撮像素子２４は、蛍光像Ｌ４の波長帯域の光を高感度に検出し、蛍光画像信号に変換して出力するものである。高感度撮像素子２４としては、たとえばモノクロの撮像素子を用いることができる。
【００４３】
第２の撮像系は、体腔挿入部３０から射出され、ダイクロイックプリズム２１を反射した通常像Ｌ３を結像する第２結像光学系２５と、第２結像光学系２５により結像された通常像Ｌ３を撮像する撮像素子２６を備えている。
【００４４】
撮像素子２６は、通常像の波長帯域の光を検出し、通常画像信号に変換して出力するものである。撮像素子２６の撮像面には、３原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）、またはシアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）のカラーフィルタがベイヤー配列またはハニカム配列で設けられている。
【００４５】
また、撮像ユニット２０は、撮像制御ユニット２７を備えている。撮像制御ユニット２７は、高感度撮像素子２４から出力された蛍光画像信号と撮像素子２６から出力された通常画像信号とに対し、ＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理を施し、ケーブル５（図１参照）を介してプロセッサ３に出力するものである。
【００４６】
プロセッサ３は、図４に示すように、通常画像入力コントローラ４１、蛍光画像入力コントローラ４２、画像処理部４３、メモリ４４、ビデオ出力部４５、操作部４６、ＴＧ（タイミングジェネレータ）４７およびＣＰＵ４８を備えている。
【００４７】
通常画像入力コントローラ４１および蛍光画像入力コントローラ４２は、所定容量のラインバッファを備えており、通常画像入力コントローラ４１は、撮像ユニット２０の撮像制御ユニット２７から出力された１フレーム毎の通常画像信号を一時的に記憶するものであり、蛍光画像入力コントローラ４２は、蛍光画像信号を一時的に記憶するものである。そして、通常画像入力コントローラ４１に記憶された通常画像信号および蛍光画像入力コントローラ４２に記憶された蛍光画像信号はバスを介してメモリ４４に格納される。
【００４８】
画像処理部４３は、メモリ４４から読み出された１フレーム毎の通常画像信号および蛍光画像信号が入力され、これらの画像信号に所定の画像処理を施し、バスに出力するものである。
【００４９】
ビデオ出力部４５は、画像処理部４３から出力された通常画像信号および蛍光画像信号がバスを介して入力され、所定の処理を施して表示制御信号を生成し、その表示制御信号をモニタ４に出力するものである。
【００５０】
操作部４６は、種々の操作指示や制御パラメータなどの操作者による入力を受け付けるものである。また、ＴＧ４７は、撮像ユニット２０の高感度撮像素子２４、撮像素子２６および後述する光源装置２のＬＤドライバ５３を駆動するための駆動パルス信号を出力するものである。また、ＣＰＵ４８は装置全体を制御するものである。
【００５１】
プロセッサ３と撮像ユニット２０とは、図１および図４に示すように、ケーブル５を介して接続されるものである。ケーブル５は、撮像ユニット２０で撮像された通常画像信号や蛍光画像信号を伝搬する信号配線やプロセッサ３から出力された制御信号を伝達する制御配線などを備えたものである。ケーブル５の先端にはコネクタ５ａとコネクタ５ｂとが設けられており、ケーブル５はコネクタ５ａを介してプロセッサ３に着脱可能に接続され、コネクタ５ｂを介して撮像ユニット２０に着脱可能に接続されるものである。
【００５２】
光源装置２は、図４に示すように、約４００〜７００ｎｍの広帯域の波長からなる通常光（白色光）Ｌ１を拡散光として射出する可視光ランプ５０と、可視光ランプ５０から射出された通常光Ｌ１を略平行光にして射出する非球面レンズ５１と、７５０〜７９０ｎｍの近赤外光である励起光Ｌ２を射出する近赤外レーザダイオード５２と、近赤外レーザダイオード５２を駆動するＬＤドライバ５３と、近赤外レーザダイオード５２から射出された励起光Ｌ２が入射されて平行光として射出するコリメートレンズ５４と、非球面レンズ５１から射出された通常光Ｌ１とコリメートレンズ５４から射出された励起光Ｌ２とを集光して、上述したライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射させる集光レンズ５５とを備えている。
【００５３】
可視光ランプ５０としては、たとえばキセノンランプが用いられる。また、近赤外レーザダイオードの代わりに近赤外発光ダイオードを用いるようにしてもよい。
【００５４】
そして、本実施形態においては、図４に示すように、通常光Ｌ１を射出する可視光ランプ５０と、近赤外レーザダイオード５２とコリメートレンズ５４とを備えた平行光源部７０が、集光レンズ５５の光軸上に配置され、また、平行光源部７０は、可視光ランプ５０から射出された通常光Ｌ１の光路上に配置されている。
【００５５】
本実施形態は、上述したように平行光源部７０を配置することにより、従来の光源装置よりもそのサイズを小型化することができる。
【００５６】
具体的には、本実施形態の光源装置２は、集光レンズ５５の光軸に直交する方向のサイズは集光レンズ５５のレンズ径程度となり、たとえばEdmund製精密非球面レンズを使用した場合には５０ｍｍ程度とすることができる。これに対し、図１０に示したような従来のミラーを用いた光源装置の場合には、同方向のサイズは、集光レンズのレンズ径と、近赤外レーザダイオードの長さと、コリメートレンズの焦点距離とを加算したサイズとなる。たとえば、近赤外レーザダイオードとしてEdmund製レーザダイオードでキャンタイプのものを使用した場合にはその長さは５ｍｍ以上であり、コリメートレンズとしてEdmund製LIGHTPATH GRADIUM（登録商標）レンズを使用した場合には焦点距離は１２．５ｍｍであるので、従来の光源装置の方が１７．５ｍｍ以上大きくなることになる。
【００５７】
また、集光レンズ５５によって集光された通常光Ｌ１および励起光Ｌ２が入射されるライトガイドＬＧの先端にはコネクタ６１が設けられており、ライトガイドＬＧはこのコネクタ６１を介して光源装置２に着脱可能に接続されるものである。ライトガイドＬＧは、たとえばバンドル化されたマルチモード光ファイバから構成されるものである。
【００５８】
上記のように構成することによって、図４に示すように、光源装置２の集光レンズ５５から射出された通常光Ｌ１および励起光Ｌ２は、光源装置２に接続されたライトガイドＬＧと体腔挿入部３０内に設けられたマルチモード光ファイバ３０ｇとを経由して被観察部に照射される。
【００５９】
なお、上述したように平行光源部７０を通常光Ｌ１の光路上に設けるようにしたとしても、通常光Ｌ１の光量は十分な大きさとすることができ、また回折効果や拡散効果などがあるので被観察部に問題となるような影が写り込むようなことはない。
【００６０】
近赤外レーザダイオード５２による通常光Ｌ１のケラレについても、たとえば、非球面レンズ５１としてレンズ径が５０ｍｍのEdmund製精密非球面レンズを使用し、近赤外レーザダイオードとして直径が５．６ｍｍのEdmund製レーザダイオードを使用した場合には、その伝送効率は１−（５．６/５０）＝９９％となるので特に問題はない。
【００６１】
また、本実施形態においては、励起光Ｌ２として近赤外光を用いるようにしたが、これに限らず、広帯域の波長からなる通常光よりも狭帯域の波長が用いられる。そして、励起光Ｌ２は、上記波長域の光に限定されず、蛍光色素の種類もしくは自家蛍光させる生体組織の種類によって適宜決定されるものである。
【００６２】
次に、本実施形態の硬性鏡システムの作用について説明する。
【００６３】
まず、光源装置２に接続されたライトガイドＬＧのコネクタＣが体腔挿入部３０の挿入部材３０ｂのケーブル接続部３０ｃに接続されるとともに、プロセッサ３に接続されたケーブル５のコネクタ５ｂが撮像ユニット２０に接続される。
【００６４】
次に、光源装置２の電源がオンされた後、使用者により体腔挿入部３０が体腔内に挿入され、体腔挿入部３０の先端が被観察部の近傍に設置される。
【００６５】
そして、光源装置２の可視光ランプ５０から通常光Ｌ１が射出され、その通常光Ｌ１は非球面レンズ５１によって略平行光にされたあと集光レンズ５５に入射され、集光レンズ５５によってライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射される。一方、光源装置２の
近赤外レーザダイオード５２から励起光Ｌ２が射出され、その励起光Ｌ２はコリメートレンズ５４を透過したあと集光レンズ５５に入射され、集光レンズ５５によってライドガイドＬＧの光入射端面６０に入射される。
【００６６】
そして、通常光Ｌ１と励起光Ｌ２とはライトガイドＬＧによって導光されて体腔挿入部３０内のマルチモード光ファイバ３０ｇの光入射端面から入射され、マルチモード光ファイバ３０ｇによって導光された通常光Ｌ１および励起光Ｌ２が体腔挿入部３０の先端から被観察部に向けて照射される。
【００６７】
そして、上述したような通常光Ｌ１の照射によって被観察部から反射された反射光に基づく通常像が撮像されるとともに、励起光Ｌ２の照射によって被観察部から発せられた蛍光に基づく蛍光像が撮像される。なお、被観察部には、予めＩＣＧが投与されており、このＩＣＧから発せられる蛍光を撮像するものとする。
【００６８】
具体的には、通常像の撮像の際には、通常光Ｌ１の照射によって被観察部から反射された反射光に基づく通常像Ｌ４が挿入部材３０ｂの先端部３０Ｙから入射し、挿入部材３０ｂ内のリレーレンズ３０ｆにより導光されて撮像ユニット２０に向けて射出される。
【００６９】
撮像ユニット２０に入射された通常像Ｌ４は、ダイクロイックプリズム２１により撮像素子２６に向けて直角方向に反射され、第２結像光学系２５により撮像素子２６の撮像面上に結像され、撮像素子２６によって所定のフレームレートで順次撮像される。
【００７０】
撮像素子２６から順次出力された通常画像信号は、撮像制御ユニット２７においてＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理が施された後、ケーブル５を介してプロセッサ３に順次出力される。
【００７１】
そして、プロセッサ３に入力された通常画像信号は、通常画像入力コントローラ４１において一時的に記憶された後、メモリ４４に格納される。そして、メモリ４４から読み出された１フレーム毎の通常画像信号は、画像処理部４３において階調補正処理およびシャープネス補正処理が施された後、ビデオ出力部４５に順次出力される。
【００７２】
そして、ビデオ出力部４５は、入力された通常画像信号に所定の処理を施して表示制御信号を生成し、１フレーム毎の表示制御信号をモニタ４に順次出力する。そして、モニタ４は、入力された表示制御信号に基づいて通常画像を表示する。
【００７３】
一方、蛍光像の撮像の際には、励起光Ｌ２の照射によって被観察部から発せられた蛍光に基づく蛍光像Ｌ５が挿入部材３０ｂの先端部３０Ｙから入射し、挿入部材３０ｂ内のリレーレンズ３０ｆにより導光されて撮像ユニット２０に向けて射出される。
【００７４】
撮像ユニット２０に入射された蛍光像Ｌ５は、ダイクロイックプリズム２１および励起光カットフィルタ２２を通過した後、第１結像光学系２３により高感度撮像素子２４の撮像面上に結像され、高感度撮像素子２４によって所定のフレームレートで撮像される。
【００７５】
高感度撮像素子２４から順次出力された蛍光画像信号は、撮像制御ユニット２７においてＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理が施された後、ケーブル５を介してプロセッサ３に順次出力される。
【００７６】
そして、プロセッサ３に入力された蛍光画像信号は、蛍光画像入力コントローラ４２において一時的に記憶された後、メモリ４４に格納される。そして、メモリ４４から読み出された１フレーム毎の蛍光画像信号は、画像処理部４３において所定の画像処理が施された後、ビデオ出力部４５に順次出力される。
【００７７】
そして、ビデオ出力部４５は、入力された蛍光画像信号に所定の処理を施して表示制御信号を生成し、１フレーム毎の表示制御信号をモニタ４に順次出力する。そして、モニタ４は、入力された表示制御信号に基づいて蛍光画像を表示する。
【００７８】
また、上記実施形態の硬性鏡システムおいては、上述したように通常光Ｌ１の光路上に近赤外レーザダイオード５２を設けるようにしたので、通常光Ｌ１が近赤外レーザダイオード５２に照射されることによって近赤外レーザダイオードが発熱して故障してしまうおそれがある。
【００７９】
そこで、図５に示すように、非球面レンズ５１の可視光ランプ５０側の一部の面に対し、近赤外レーザダイオード５２への通常光Ｌ１の照射を妨げる遮光部材５６（発熱抑制部材）を設けるようにしてもよい。この遮光部材５６としては、通常光Ｌ１を反射する部材を用いるようにしてもよいし、通常光Ｌ１を吸収する部材を用いるようにしてもよい。なお、遮光部材５６として、通常光Ｌ１を反射する部材を用いる場合には、通常光Ｌ１を反射する方向が可視光ランプ５０方向以外の方向となるように構成することが望ましい。
【００８０】
また、図５においては、非球面レンズ５１の可視光ランプ５０側に遮光部材５６を設けるようにしたが、これに限らず、非球面レンズ５１の近赤外レーザダイオード５２側に設けるようにしてもよいし、もしくは非球面レンズ５１とは分離して設けるようにしてもよい。
【００８１】
また、図６に示すように、近赤外レーザダイオード５２の可視光ランプ５０側に通常光Ｌ１を反射するような反射部材５７を設けるようにしてもよい。この反射部材５７についても、通常光Ｌ１を反射する方向が可視光ランプ５０方向以外の方向となるように構成することが望ましい。もしくは、反射部材５７の代わりに、近赤外レーザダイオード５２に対して断熱部材を設けるようにしてもよい。断熱部材の材料としては公知の材料を使用することができる。また、近赤外レーザダイオード５２に対して断熱部材と反射部材との両方を設けるようにしてもよい。
【００８２】
また、上記実施形態の硬性鏡システムにおいては、近赤外レーザダイオード５２およびコリメートレンズ５４を集光レンズ５５の光軸上に配置するようにしたが、光軸上に限らず、光軸以外の光軸に平行な直線上に近赤外レーザダイオード５２およびコリメートレンズ５４を設けるようにしてもよい。
【００８３】
具体的には、たとえば、図７に示す光源装置６のように、集光レンズ５５の径方向についての端部近傍を励起光Ｌ２が通過するように平行光源部７０を設けるようにしてもよい。
【００８４】
ここで、図７に示すように平行光源部７０を配置するようにした場合、集光レンズ５５によって集光された励起光Ｌ２は、ライトガイドＬＧの光入射端面６０の垂直方向（光軸方向）に対して所定の入射角度だけ傾斜した方向から入射することになる。このようにライトガイドＬＧの光入射端面６０に対して所定の入射角度だけ傾斜した方向から励起光Ｌ２を入射した場合、ライトガイドＬＧの光入射端面６０に対して垂直方向から励起光Ｌ２を入射した場合と比較すると、被観察部に照射される励起光Ｌ２の照射範囲を広げることができる。したがって、比較的広い励起光Ｌ２の照射範囲を確保したい場合には、図７に示すような構成とする方が望ましい。
【００８５】
図８は、ライトガイドＬＧの光入射端面６０の垂直方向に対して入射角２０°だけ傾斜させた方向から励起光Ｌ２を入射した場合の照度分布と、ライトガイドＬＧの光入射端面６０に対して垂直方向から励起光Ｌ２を入射した場合の照度分布との実験データを示したものである。図８に示すように、ライトガイドＬＧの光入射端面６０の垂直方向に対して入射角２０°だけ傾斜させた方向から励起光Ｌ２を入射した場合、ライトガイドＬＧのマルチモード光ファイバ内を伝搬して出射される励起光Ｌ２は、ピークを有する照度分布を２つ形成することになり、これらの２つの照度分布が一部だけ重なりを持って分布することによって比較的広い範囲の照度分布を形成することができる。なお、励起光Ｌ２の入射角は２０°に限らず、その他の入射角とするようにしてもよい。すなわち、励起光Ｌ２の入射角がその他の入射角となるように平行光源部７０を配置するようにしてもよい。ただし、入射角を大きくし過ぎると２つの照度分布間の距離が大きくなるとともにその照度も小さくなり、十分な照度の励起光Ｌ２を照射することができなくなるので所定の上限値の範囲で入射角を設定することが望ましい。
【００８６】
また、上記実施形態の硬性鏡システムにおいては、可視光ランプ５０から射出された通常光Ｌ１を非球面レンズ５１によって略平行にしてから集光レンズ５５に入射させるようにしたが、これに限らず、たとえば図９に示す光源装置７のように非球面レンズ５１を設けることなく、可視光ランプ５０から射出された通常光Ｌ１を直接集光レンズ５５に入射させるようにしてもよい。そして、このように構成する場合、近赤外レーザダイオード５２とコリメートレンズ５４とを備えた平行光源部７０は、図９に示すように通常光Ｌ１の光路外の可視光ランプ５０の近傍であって、かつ励起光Ｌ２が集光レンズ５５に入射可能な位置に配置するようにしてもよい。このように平行光源部７０を配置した場合も、図７に示した光源装置６と同様に、ライトガイドＬＧの光入射端面６０に対して所定の入射角度だけ傾斜した方向から励起光Ｌ２を入射させることができるので、被観察部における励起光Ｌ２の照射範囲を広げることができる。
【００８７】
なお、上記実施形態においては、第１の撮像系により蛍光画像を撮像するようにしたが、これに限らず、被観察部への特殊光の照射による被観察部の吸光特性に基づく画像を撮像するようにしてもよい。
【００８８】
また、上記実施形態は、本発明の光源装置を硬性鏡システムに適用したものであるが、これに限らず、たとえば、軟性内視鏡システムに適用してもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１ 硬性鏡システム
２，６，７ 光源装置
３ プロセッサ
４ モニタ
１０ 硬性鏡撮像装置
２０ 撮像ユニット
２４ 高感度撮像素子
２６ 撮像素子
３０ 体腔挿入部
３０ｆ リレーレンズ
３０ｇ マルチモード光ファイバ
５０ 可視光ランプ
５１ 非球面レンズ
５２ 近赤外レーザダイオード
５４ コリメートレンズ
５５ 集光レンズ
５６ 遮光部材
５７ 反射部材
６０ 光入射端面
７０ 平行光源部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の導光部材の光入射端面に対して、拡散光と平行光とを集光して入射する光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、体腔内の組織を観察する内視鏡システムが広く知られており、白色光の照射によって体腔内の被観察部を撮像して通常画像を得、この通常画像をモニタ画面上に表示する電子式内視鏡システムが広く実用化されている。
【０００３】
そして、このような内視鏡システムの１つとして、たとえば、脂肪下の血管走行および血流、リンパ管、リンパ流、胆管走行、胆汁流など通常画像上には現れないものを観察するため、予め被観察部にＩＣＧ（インドシアニングリーン）を投入し、被観察部に近赤外光の励起光を照射することによってＩＣＧの蛍光画像を取得する内視鏡システムが提案されている。また、被観察部に励起光を照射することによって被観察部から発せられた自家蛍光を検出して蛍光画像を取得する内視鏡システムも提案されている。
【０００４】
たとえば、特許文献１においては、上述したように被観察部に励起光を照射して蛍光画像を撮像するとともに、白色光を被観察部に照射して通常画像を撮像する内視鏡システムが提案されている。
【０００５】
ここで、特許文献１の内視鏡システムにおいて励起光と白色光とを照射するための光源装置は、図１０に示すように、白色光１０２を射出する参照光源１００と、励起光１０３を射出する励起光源１０１とを備えている。そして、さらに参照光源１００から射出された白色光１０２を、内視鏡本体に接続されるライトガイド１０５の入射端面に集光する集光レンズ１０４と、白色光１０２の光路内に設けられ、励起光源１０１から射出された励起光１０３を集光レンズ１０４に向けて反射するミラー１０６とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−７２２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の光源装置のような構成の場合、ミラー１０６によって励起光を反射して集光レンズ１０４に入射させる構成であるため、励起光源１０１を、白色光１０２の光路外であってかつ励起光源１０１の光軸が集光レンズ１０４の光軸に垂直となるような位置に配置する必要がある。
【０００８】
このような配置関係とした場合、集光レンズ１０４の光軸方向に参照光源１００を配置し、集光レンズ１０４の光軸に垂直な方向に励起光源１０１を配置する必要があるため、すなわち互いに直交する方向に参照光源１００と励起光源１０１とを配置する必要があるため、光源装置全体が直交方向に所定の幅を有することになるので、そのサイズが大きくなってしまうという問題がある。
【０００９】
また、ミラー１０６によって励起光１０１を反射するので、ミラー１０６により励起光１０１の伝送効率が低下してしまうという問題もある。
【００１０】
本発明は、上記の問題に鑑み、励起光の伝送効率を低下させることなく、かつ全体サイズを小型化することができる光源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】
【００１１】
本発明の光源装置は、拡散光を射出する拡散光源と、平行光を射出する平行光源部と、拡散光と平行光とを集光して所定の導光部材の光入射端面に入射させる集光レンズとを備え、拡散光源と平行光源部とが、集光レンズの光軸に平行な直線上に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
また、平行光源部を、拡散光の光路上に配置することができる。
【００１３】
また、平行光源部を、拡散光の光路上であって、かつ集光レンズの光軸上以外の位置に配置することができる。
【００１４】
また、平行光源部を、拡散光の光路外の拡散光源の近傍であって、かつ平行光が集光レンズに入射可能な位置に配置することができる。
【００１５】
また、平行光源部から射出された平行光を、集光レンズの光軸以外の位置から入射させることができる。
【００１６】
また、平行光源部への拡散光の照射による発熱を抑制するための発熱抑制部材を設けることができる。
【００１７】
また、拡散光源と平行光源部との間にレンズを設け、発熱抑制部材を、上記レンズを透過して平行光源部に照射される拡散光を遮光する遮光部材とすることができる。
【００１８】
また、遮光部材を、上記レンズに設けることができる。
【００１９】
また、遮光部材を、平行光源部に設けることができる。
【００２０】
また、遮光部材として、拡散光を反射する反射部材を用いることができる。
【００２１】
また、反射部材を、拡散光源が設置された方向以外の方向に拡散光を反射するものとできる。
【００２２】
また、遮光部材として、拡散光を吸収する吸収部材を用いることができる。
【００２３】
また、発熱抑制部材として、平行光源部に対して設けられた断熱部材を用いることができる。
【００２４】
また、平行光源部を、レーザダイオードまたは発光ダイオードを有するものとできる。
【００２５】
また、平行光源部を、平行光として近赤外光を射出するものとできる。
【００２６】
また、拡散光源を、拡散光として白色光を射出するものとできる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の光源装置によれば、拡散光を射出する拡散光源と、平行光を射出する平行光源部と、拡散光と平行光とを集光して所定の導光部材の光入射端面に入射させる集光レンズとを備えたものとし、拡散光源と平行光源部とを、集光レンズの光軸に平行な直線上に配置するようにしたので、上述した従来の光源装置のように互いに直交する方向に所定の幅を確保する必要がなく、装置全体を小型化することができる。また、上述した従来の光源装置のようにミラーを使用しないので、特殊光の伝送効率を向上させることができる。
【００２８】
また、平行光源部を、拡散光の光路上であって、かつ集光レンズの光軸上以外の位置に配置した場合には、平行光源部が光路上に配置されたことによる拡散光への影響をより小さくすることができるので、より質の良い拡散光を被観察部に照射することができる。
【００２９】
また、平行光源部を、拡散光の光路外の拡散光源の近傍であって、かつ平行光が集光レンズに入射可能な位置に配置した場合には、平行光源部の配置による拡散光への影響はないので、より質の良い拡散光を被観察部に照射することができる。
【００３０】
また、平行光源部から射出された平行光を、集光レンズの光軸以外の位置から入射させるようにした場合には、導光部材の光入射端面に対して所定の入射角度だけ傾斜した方向から特殊光を入射させることができる。このように導光部材の光入射端面に対して特殊光を入射させるようにした場合、導光部材の光入射端面に対して垂直方向から特殊光を入射させた場合と比較すると、被観察部に照射される特殊光の照射範囲を広げることができる。なお、この作用については、後で詳述する。
【００３１】
また、平行光源部への拡散光の照射による発熱を抑制するための発熱抑制部材を設けるようにした場合には、拡散光の照射によって平行光源部が発熱して故障してしまうのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の光源装置の一実施形態を用いた硬性鏡システムの概略構成図
【図２】体腔挿入部の概略構成図
【図３】撮像ユニットの概略構成図
【図４】画像処理装置および光源装置の概略構成を示す図
【図５】遮光部材を設けた光源装置の一実施形態を示す図
【図６】反射部材を設けた光源装置の一実施形態を示す図
【図７】近赤外レーザダイオードを集光レンズの光軸以外に配置した一実施形態を示す図
【図８】ライトガイドの光入射端面の垂直方向に対して入射角２０°だけ傾斜させた方向から励起光を入射した場合の照度分布と、ライトガイドの光入射端面に対して垂直方向から励起光を入射した場合の照度分布との実験データを示すグラフ
【図９】近赤外レーザダイオードを可視光ランプの近傍に配置した一実施形態を示す図
【図１０】従来の光源装置の概略構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明の光源装置の一実施形態を用いた硬性鏡システムについて詳細に説明する。本実施形態の硬性鏡システムは、その光源装置の構成に特徴を有するものであるが、まずは硬性鏡システム全体の構成について説明する。図１は、本実施形態の硬性鏡システム１の概略構成を示す外観図である。
【００３４】
本実施形態の硬性鏡システム１は、図１に示すように、白色の通常光および励起光を射出する光源装置２と、光源装置２から射出された通常光および励起光を導光して被観察部に照射するとともに、通常光の照射により被観察部から反射された反射光に基づく通常像および励起光の照射により被観察部から発せられた蛍光に基づく蛍光像を撮像する硬性鏡撮像装置１０と、硬性鏡撮像装置１０によって撮像された画像信号に所定の処理を施すプロセッサ３と、プロセッサ３において生成された表示制御信号に基づいて被観察部の通常画像および蛍光画像を表示するモニタ４とを備えている。
【００３５】
硬性鏡撮像装置１０は、図１に示すように、体腔内に挿入される体腔挿入部３０と、体腔挿入部３０によって導光された被観察部の通常像および蛍光像を撮像する撮像ユニット２０とを備えている。
【００３６】
また、硬性鏡撮像装置１０は、図２に示すように、体腔挿入部３０と撮像ユニット２０とが着脱可能に接続されている。そして、体腔挿入部３０は、接続部材３０ａ、挿入部材３０ｂ、ケーブル接続部３０ｃ、照射窓３０ｄおよび撮像窓３０ｅを備えている。
【００３７】
接続部材３０ａは、体腔挿入部３０（挿入部材３０ｂ）の撮像ユニット２０側の一端部３０Ｘに設けられており、たとえば撮像ユニット２０に形成された開口２０ａに嵌め合わされることにより、撮像ユニット２０と体腔挿入部３０とが着脱可能に接続される。
【００３８】
挿入部材３０ｂは、体腔内の撮影を行う際に体腔内に挿入されるものであって、硬質な材料から形成され、たとえば、直径略５ｍｍの円柱形状を有している。体腔挿入部３０の内部には、撮像窓３０ｅから入射された被観察部の通常像および蛍光像を結像し、体腔挿入部３０の撮像ユニット２０側の一端部３０Ｘまで導光してその一端部３０Ｘから出射させるリレーレンズ３０ｆ（図４参照）が設けられている。このリレーレンズ３０ｆから出射された通常像および蛍光像が撮像ユニット２０に入射される。
【００３９】
挿入部材３０ｂの側面には、図２に示すように、ケーブル接続部３０ｃが設けられており、このケーブル接続部３０ｃに対してライトガイドＬＧがコネクタＣによって機械的に接続される。これにより、光源装置２と挿入部材３０ｂとがライトガイドＬＧを介して光学的に接続されることになる。そして、体腔挿入部３０の内部には、ケーブル接続部３０ｃに接続されたライトガイドＬＧから発せられた通常光および励起光を導光するバンドル化されたマルチモード光ファイバ３０ｇ（図４参照）が設けられており、このマルチモード光ファイバ３０ｇは、入射された通常光および励起光を挿入部材３０ｂの先端部３０Ｙまで導光して被観察部に向けて照射するものである。挿入部材３０ｂ内に設けられたマルチモード光ファイバ３０ｇは、その先端が研磨されて照射窓３０ｄが形成されている。
【００４０】
図３は、撮像ユニット２０の概略構成を示す図である。撮像ユニット２０は、体腔挿入部３０内のリレーレンズ３０ｆにより結像された被観察部の蛍光像Ｌ４を撮像して被観察部の蛍光画像信号を生成する第１の撮像系と、体腔挿入部３０内のリレーレンズ３０ｆにより結像された被観察部の通常像Ｌ３を撮像して通常画像信号を生成する第２の撮像系とを備えている。これらの撮像系は、通常像Ｌ３を反射するとともに、蛍光像Ｌ４を透過する分光特性を有するダイクロイックプリズム２１によって、互いに直交する２つの光軸に分けられている。
【００４１】
第１の撮像系は、被観察部において反射し、ダイクロイックプリズム２１を透過した励起光の波長以下の光をカットするとともに、後述する蛍光波長域照明光を透過する励起光カットフィルタ２２と、体腔挿入部３０から射出され、ダイクロイックプリズム２１および励起光カットフィルタ２２を透過した蛍光像Ｌ４を結像する第１結像光学系２３と、第１結像光学系２３により結像された蛍光像Ｌ４を撮像する高感度撮像素子２４とを備えている。
【００４２】
高感度撮像素子２４は、蛍光像Ｌ４の波長帯域の光を高感度に検出し、蛍光画像信号に変換して出力するものである。高感度撮像素子２４としては、たとえばモノクロの撮像素子を用いることができる。
【００４３】
第２の撮像系は、体腔挿入部３０から射出され、ダイクロイックプリズム２１を反射した通常像Ｌ３を結像する第２結像光学系２５と、第２結像光学系２５により結像された通常像Ｌ３を撮像する撮像素子２６を備えている。
【００４４】
撮像素子２６は、通常像の波長帯域の光を検出し、通常画像信号に変換して出力するものである。撮像素子２６の撮像面には、３原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）、またはシアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）のカラーフィルタがベイヤー配列またはハニカム配列で設けられている。
【００４５】
また、撮像ユニット２０は、撮像制御ユニット２７を備えている。撮像制御ユニット２７は、高感度撮像素子２４から出力された蛍光画像信号と撮像素子２６から出力された通常画像信号とに対し、ＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理を施し、ケーブル５（図１参照）を介してプロセッサ３に出力するものである。
【００４６】
プロセッサ３は、図４に示すように、通常画像入力コントローラ４１、蛍光画像入力コントローラ４２、画像処理部４３、メモリ４４、ビデオ出力部４５、操作部４６、ＴＧ（タイミングジェネレータ）４７およびＣＰＵ４８を備えている。
【００４７】
通常画像入力コントローラ４１および蛍光画像入力コントローラ４２は、所定容量のラインバッファを備えており、通常画像入力コントローラ４１は、撮像ユニット２０の撮像制御ユニット２７から出力された１フレーム毎の通常画像信号を一時的に記憶するものであり、蛍光画像入力コントローラ４２は、蛍光画像信号を一時的に記憶するものである。そして、通常画像入力コントローラ４１に記憶された通常画像信号および蛍光画像入力コントローラ４２に記憶された蛍光画像信号はバスを介してメモリ４４に格納される。
【００４８】
画像処理部４３は、メモリ４４から読み出された１フレーム毎の通常画像信号および蛍光画像信号が入力され、これらの画像信号に所定の画像処理を施し、バスに出力するものである。
【００４９】
ビデオ出力部４５は、画像処理部４３から出力された通常画像信号および蛍光画像信号がバスを介して入力され、所定の処理を施して表示制御信号を生成し、その表示制御信号をモニタ４に出力するものである。
【００５０】
操作部４６は、種々の操作指示や制御パラメータなどの操作者による入力を受け付けるものである。また、ＴＧ４７は、撮像ユニット２０の高感度撮像素子２４、撮像素子２６および後述する光源装置２のＬＤドライバ５３を駆動するための駆動パルス信号を出力するものである。また、ＣＰＵ４８は装置全体を制御するものである。
【００５１】
プロセッサ３と撮像ユニット２０とは、図１および図４に示すように、ケーブル５を介して接続されるものである。ケーブル５は、撮像ユニット２０で撮像された通常画像信号や蛍光画像信号を伝搬する信号配線やプロセッサ３から出力された制御信号を伝達する制御配線などを備えたものである。ケーブル５の先端にはコネクタ５ａとコネクタ５ｂとが設けられており、ケーブル５はコネクタ５ａを介してプロセッサ３に着脱可能に接続され、コネクタ５ｂを介して撮像ユニット２０に着脱可能に接続されるものである。
【００５２】
光源装置２は、図４に示すように、約４００〜７００ｎｍの広帯域の波長からなる通常光（白色光）Ｌ１を拡散光として射出する可視光ランプ５０と、可視光ランプ５０から射出された通常光Ｌ１を略平行光にして射出する非球面レンズ５１と、７５０〜７９０ｎｍの近赤外光である励起光Ｌ２を射出する近赤外レーザダイオード５２と、近赤外レーザダイオード５２を駆動するＬＤドライバ５３と、近赤外レーザダイオード５２から射出された励起光Ｌ２が入射されて平行光として射出するコリメートレンズ５４と、非球面レンズ５１から射出された通常光Ｌ１とコリメートレンズ５４から射出された励起光Ｌ２とを集光して、上述したライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射させる集光レンズ５５とを備えている。
【００５３】
可視光ランプ５０としては、たとえばキセノンランプが用いられる。また、近赤外レーザダイオードの代わりに近赤外発光ダイオードを用いるようにしてもよい。
【００５４】
そして、本実施形態においては、図４に示すように、通常光Ｌ１を射出する可視光ランプ５０と、近赤外レーザダイオード５２とコリメートレンズ５４とを備えた平行光源部７０が、集光レンズ５５の光軸上に配置され、また、平行光源部７０は、可視光ランプ５０から射出された通常光Ｌ１の光路上に配置されている。
【００５５】
本実施形態は、上述したように平行光源部７０を配置することにより、従来の光源装置よりもそのサイズを小型化することができる。
【００５６】
具体的には、本実施形態の光源装置２は、集光レンズ５５の光軸に直交する方向のサイズは集光レンズ５５のレンズ径程度となり、たとえばEdmund製精密非球面レンズを使用した場合には５０ｍｍ程度とすることができる。これに対し、図１０に示したような従来のミラーを用いた光源装置の場合には、同方向のサイズは、集光レンズのレンズ径と、近赤外レーザダイオードの長さと、コリメートレンズの焦点距離とを加算したサイズとなる。たとえば、近赤外レーザダイオードとしてEdmund製レーザダイオードでキャンタイプのものを使用した場合にはその長さは５ｍｍ以上であり、コリメートレンズとしてEdmund製LIGHTPATH GRADIUM（登録商標）レンズを使用した場合には焦点距離は１２．５ｍｍであるので、従来の光源装置の方が１７．５ｍｍ以上大きくなることになる。
【００５７】
また、集光レンズ５５によって集光された通常光Ｌ１および励起光Ｌ２が入射されるライトガイドＬＧの先端にはコネクタ６１が設けられており、ライトガイドＬＧはこのコネクタ６１を介して光源装置２に着脱可能に接続されるものである。ライトガイドＬＧは、たとえばバンドル化されたマルチモード光ファイバから構成されるものである。
【００５８】
上記のように構成することによって、図４に示すように、光源装置２の集光レンズ５５から射出された通常光Ｌ１および励起光Ｌ２は、光源装置２に接続されたライトガイドＬＧと体腔挿入部３０内に設けられたマルチモード光ファイバ３０ｇとを経由して被観察部に照射される。
【００５９】
なお、上述したように平行光源部７０を通常光Ｌ１の光路上に設けるようにしたとしても、通常光Ｌ１の光量は十分な大きさとすることができ、また回折効果や拡散効果などがあるので被観察部に問題となるような影が写り込むようなことはない。
【００６０】
近赤外レーザダイオード５２による通常光Ｌ１のケラレについても、たとえば、非球面レンズ５１としてレンズ径が５０ｍｍのEdmund製精密非球面レンズを使用し、近赤外レーザダイオードとして直径が５．６ｍｍのEdmund製レーザダイオードを使用した場合には、その伝送効率は１−（５．６/５０）＝９９％となるので特に問題はない。
【００６１】
また、本実施形態においては、励起光Ｌ２として近赤外光を用いるようにしたが、これに限らず、広帯域の波長からなる通常光よりも狭帯域の波長が用いられる。そして、励起光Ｌ２は、上記波長域の光に限定されず、蛍光色素の種類もしくは自家蛍光させる生体組織の種類によって適宜決定されるものである。
【００６２】
次に、本実施形態の硬性鏡システムの作用について説明する。
【００６３】
まず、光源装置２に接続されたライトガイドＬＧのコネクタＣが体腔挿入部３０の挿入部材３０ｂのケーブル接続部３０ｃに接続されるとともに、プロセッサ３に接続されたケーブル５のコネクタ５ｂが撮像ユニット２０に接続される。
【００６４】
次に、光源装置２の電源がオンされた後、使用者により体腔挿入部３０が体腔内に挿入され、体腔挿入部３０の先端が被観察部の近傍に設置される。
【００６５】
そして、光源装置２の可視光ランプ５０から通常光Ｌ１が射出され、その通常光Ｌ１は非球面レンズ５１によって略平行光にされたあと集光レンズ５５に入射され、集光レンズ５５によってライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射される。一方、光源装置２の
近赤外レーザダイオード５２から励起光Ｌ２が射出され、その励起光Ｌ２はコリメートレンズ５４を透過したあと集光レンズ５５に入射され、集光レンズ５５によってライドガイドＬＧの光入射端面６０に入射される。
【００６６】
そして、通常光Ｌ１と励起光Ｌ２とはライトガイドＬＧによって導光されて体腔挿入部３０内のマルチモード光ファイバ３０ｇの光入射端面から入射され、マルチモード光ファイバ３０ｇによって導光された通常光Ｌ１および励起光Ｌ２が体腔挿入部３０の先端から被観察部に向けて照射される。
【００６７】
そして、上述したような通常光Ｌ１の照射によって被観察部から反射された反射光に基づく通常像が撮像されるとともに、励起光Ｌ２の照射によって被観察部から発せられた蛍光に基づく蛍光像が撮像される。なお、被観察部には、予めＩＣＧが投与されており、このＩＣＧから発せられる蛍光を撮像するものとする。
【００６８】
具体的には、通常像の撮像の際には、通常光Ｌ１の照射によって被観察部から反射された反射光に基づく通常像Ｌ４が挿入部材３０ｂの先端部３０Ｙから入射し、挿入部材３０ｂ内のリレーレンズ３０ｆにより導光されて撮像ユニット２０に向けて射出される。
【００６９】
撮像ユニット２０に入射された通常像Ｌ４は、ダイクロイックプリズム２１により撮像素子２６に向けて直角方向に反射され、第２結像光学系２５により撮像素子２６の撮像面上に結像され、撮像素子２６によって所定のフレームレートで順次撮像される。
【００７０】
撮像素子２６から順次出力された通常画像信号は、撮像制御ユニット２７においてＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理が施された後、ケーブル５を介してプロセッサ３に順次出力される。
【００７１】
そして、プロセッサ３に入力された通常画像信号は、通常画像入力コントローラ４１において一時的に記憶された後、メモリ４４に格納される。そして、メモリ４４から読み出された１フレーム毎の通常画像信号は、画像処理部４３において階調補正処理およびシャープネス補正処理が施された後、ビデオ出力部４５に順次出力される。
【００７２】
そして、ビデオ出力部４５は、入力された通常画像信号に所定の処理を施して表示制御信号を生成し、１フレーム毎の表示制御信号をモニタ４に順次出力する。そして、モニタ４は、入力された表示制御信号に基づいて通常画像を表示する。
【００７３】
一方、蛍光像の撮像の際には、励起光Ｌ２の照射によって被観察部から発せられた蛍光に基づく蛍光像Ｌ５が挿入部材３０ｂの先端部３０Ｙから入射し、挿入部材３０ｂ内のリレーレンズ３０ｆにより導光されて撮像ユニット２０に向けて射出される。
【００７４】
撮像ユニット２０に入射された蛍光像Ｌ５は、ダイクロイックプリズム２１および励起光カットフィルタ２２を通過した後、第１結像光学系２３により高感度撮像素子２４の撮像面上に結像され、高感度撮像素子２４によって所定のフレームレートで撮像される。
【００７５】
高感度撮像素子２４から順次出力された蛍光画像信号は、撮像制御ユニット２７においてＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理が施された後、ケーブル５を介してプロセッサ３に順次出力される。
【００７６】
そして、プロセッサ３に入力された蛍光画像信号は、蛍光画像入力コントローラ４２において一時的に記憶された後、メモリ４４に格納される。そして、メモリ４４から読み出された１フレーム毎の蛍光画像信号は、画像処理部４３において所定の画像処理が施された後、ビデオ出力部４５に順次出力される。
【００７７】
そして、ビデオ出力部４５は、入力された蛍光画像信号に所定の処理を施して表示制御信号を生成し、１フレーム毎の表示制御信号をモニタ４に順次出力する。そして、モニタ４は、入力された表示制御信号に基づいて蛍光画像を表示する。
【００７８】
また、上記実施形態の硬性鏡システムおいては、上述したように通常光Ｌ１の光路上に近赤外レーザダイオード５２を設けるようにしたので、通常光Ｌ１が近赤外レーザダイオード５２に照射されることによって近赤外レーザダイオードが発熱して故障してしまうおそれがある。
【００７９】
そこで、図５に示すように、非球面レンズ５１の可視光ランプ５０側の一部の面に対し、近赤外レーザダイオード５２への通常光Ｌ１の照射を妨げる遮光部材５６（発熱抑制部材）を設けるようにしてもよい。この遮光部材５６としては、通常光Ｌ１を反射する部材を用いるようにしてもよいし、通常光Ｌ１を吸収する部材を用いるようにしてもよい。なお、遮光部材５６として、通常光Ｌ１を反射する部材を用いる場合には、通常光Ｌ１を反射する方向が可視光ランプ５０方向以外の方向となるように構成することが望ましい。
【００８０】
また、図５においては、非球面レンズ５１の可視光ランプ５０側に遮光部材５６を設けるようにしたが、これに限らず、非球面レンズ５１の近赤外レーザダイオード５２側に設けるようにしてもよいし、もしくは非球面レンズ５１とは分離して設けるようにしてもよい。
【００８１】
また、図６に示すように、近赤外レーザダイオード５２の可視光ランプ５０側に通常光Ｌ１を反射するような反射部材５７を設けるようにしてもよい。この反射部材５７についても、通常光Ｌ１を反射する方向が可視光ランプ５０方向以外の方向となるように構成することが望ましい。もしくは、反射部材５７の代わりに、近赤外レーザダイオード５２に対して断熱部材を設けるようにしてもよい。断熱部材の材料としては公知の材料を使用することができる。また、近赤外レーザダイオード５２に対して断熱部材と反射部材との両方を設けるようにしてもよい。
【００８２】
また、上記実施形態の硬性鏡システムにおいては、近赤外レーザダイオード５２およびコリメートレンズ５４を集光レンズ５５の光軸上に配置するようにしたが、光軸上に限らず、光軸以外の光軸に平行な直線上に近赤外レーザダイオード５２およびコリメートレンズ５４を設けるようにしてもよい。
【００８３】
具体的には、たとえば、図７に示す光源装置６のように、集光レンズ５５の径方向についての端部近傍を励起光Ｌ２が通過するように平行光源部７０を設けるようにしてもよい。
【００８４】
ここで、図７に示すように平行光源部７０を配置するようにした場合、集光レンズ５５によって集光された励起光Ｌ２は、ライトガイドＬＧの光入射端面６０の垂直方向（光軸方向）に対して所定の入射角度だけ傾斜した方向から入射することになる。このようにライトガイドＬＧの光入射端面６０に対して所定の入射角度だけ傾斜した方向から励起光Ｌ２を入射した場合、ライトガイドＬＧの光入射端面６０に対して垂直方向から励起光Ｌ２を入射した場合と比較すると、被観察部に照射される励起光Ｌ２の照射範囲を広げることができる。したがって、比較的広い励起光Ｌ２の照射範囲を確保したい場合には、図７に示すような構成とする方が望ましい。
【００８５】
図８は、ライトガイドＬＧの光入射端面６０の垂直方向に対して入射角２０°だけ傾斜させた方向から励起光Ｌ２を入射した場合の照度分布と、ライトガイドＬＧの光入射端面６０に対して垂直方向から励起光Ｌ２を入射した場合の照度分布との実験データを示したものである。図８に示すように、ライトガイドＬＧの光入射端面６０の垂直方向に対して入射角２０°だけ傾斜させた方向から励起光Ｌ２を入射した場合、ライトガイドＬＧのマルチモード光ファイバ内を伝搬して出射される励起光Ｌ２は、ピークを有する照度分布を２つ形成することになり、これらの２つの照度分布が一部だけ重なりを持って分布することによって比較的広い範囲の照度分布を形成することができる。なお、励起光Ｌ２の入射角は２０°に限らず、その他の入射角とするようにしてもよい。すなわち、励起光Ｌ２の入射角がその他の入射角となるように平行光源部７０を配置するようにしてもよい。ただし、入射角を大きくし過ぎると２つの照度分布間の距離が大きくなるとともにその照度も小さくなり、十分な照度の励起光Ｌ２を照射することができなくなるので所定の上限値の範囲で入射角を設定することが望ましい。
【００８６】
また、上記実施形態の硬性鏡システムにおいては、可視光ランプ５０から射出された通常光Ｌ１を非球面レンズ５１によって略平行にしてから集光レンズ５５に入射させるようにしたが、これに限らず、たとえば図９に示す光源装置７のように非球面レンズ５１を設けることなく、可視光ランプ５０から射出された通常光Ｌ１を直接集光レンズ５５に入射させるようにしてもよい。そして、このように構成する場合、近赤外レーザダイオード５２とコリメートレンズ５４とを備えた平行光源部７０は、図９に示すように通常光Ｌ１の光路外の可視光ランプ５０の近傍であって、かつ励起光Ｌ２が集光レンズ５５に入射可能な位置に配置するようにしてもよい。このように平行光源部７０を配置した場合も、図７に示した光源装置６と同様に、ライトガイドＬＧの光入射端面６０に対して所定の入射角度だけ傾斜した方向から励起光Ｌ２を入射させることができるので、被観察部における励起光Ｌ２の照射範囲を広げることができる。
【００８７】
なお、上記実施形態においては、第１の撮像系により蛍光画像を撮像するようにしたが、これに限らず、被観察部への特殊光の照射による被観察部の吸光特性に基づく画像を撮像するようにしてもよい。
【００８８】
また、上記実施形態は、本発明の光源装置を硬性鏡システムに適用したものであるが、これに限らず、たとえば、軟性内視鏡システムに適用してもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１ 硬性鏡システム
２，６，７ 光源装置
３ プロセッサ
４ モニタ
１０ 硬性鏡撮像装置
２０ 撮像ユニット
２４ 高感度撮像素子
２６ 撮像素子
３０ 体腔挿入部
３０ｆ リレーレンズ
３０ｇ マルチモード光ファイバ
５０ 可視光ランプ
５１ 非球面レンズ
５２ 近赤外レーザダイオード
５４ コリメートレンズ
５５ 集光レンズ
５６ 遮光部材
５７ 反射部材
６０ 光入射端面
７０ 平行光源部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡散光を射出する拡散光源と、
平行光を射出する平行光源部と、
前記拡散光と前記平行光とを集光して所定の導光部材の光入射端面に入射させる集光レンズとを備え、
前記拡散光源と前記平行光源部とが、前記集光レンズの光軸に平行な直線上に配置されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記平行光源部が、前記拡散光の光路上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記平行光源部が、前記拡散光の光路上であって、かつ前記集光レンズの光軸上以外の位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の光源装置。
【請求項４】
前記平行光源部が、前記拡散光の光路外の前記拡散光源の近傍であって、かつ前記平行光が前記集光レンズに入射可能な位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項５】
前記平行光源部から射出された平行光が、前記集光レンズの光軸以外の位置から入射されるものであることを特徴とする請求項４記載の光源装置。
【請求項６】
前記平行光源部への前記拡散光の照射による発熱を抑制するための発熱抑制部材が設けられていることを特徴とする請求項２または３記載の光源装置。
【請求項７】
前記拡散光源と前記平行光源部との間に設けられたレンズを有し、
前記発熱抑制部材が、前記レンズを透過して前記平行光源部に照射される前記拡散光を遮光する遮光部材であることを特徴とする請求項６記載の光源装置。
【請求項８】
前記遮光部材が、前記レンズに設けられていることを特徴とする請求項７記載の光源装置。
【請求項９】
前記遮光部材が、前記平行光源部に設けられていることを特徴とする請求項７記載の光源装置。
【請求項１０】
前記遮光部材が、前記拡散光を反射する反射部材であることを特徴とする請求項７から８いずれか１項記載の光源装置。
【請求項１１】
前記反射部材が、前記拡散光源が設置された方向以外の方向に前記拡散光を反射するものであることを特徴とする請求項１０記載の光源装置。
【請求項１２】
前記遮光部材が、前記拡散光を吸収する吸収部材であることを特徴とする請求項７から８いずれか１項記載の光源装置。
【請求項１３】
前記発熱抑制部材が、前記平行光源部に対して設けられた断熱部材であることを特徴とする請求項６記載の光源装置。
【請求項１４】
前記平行光源部が、レーザダイオードまたは発光ダイオードを有するものであることを特徴とする請求項１から１３いずれか１項記載の光源装置。
【請求項１５】
前記平行光源部が、前記平行光として近赤外光を射出するものであることを特徴とする請求項１から１４いずれか１項記載の光源装置。
【請求項１６】
前記拡散光源が、前記拡散光として白色光を射出するものであることを特徴とする請求項１から１５いずれか１項記載の光源装置。
【請求項１】
拡散光を射出する拡散光源と、
平行光を射出する平行光源部と、
前記拡散光と前記平行光とを集光して所定の導光部材の光入射端面に入射させる集光レンズとを備え、
前記拡散光源と前記平行光源部とが、前記集光レンズの光軸に平行な直線上に配置されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記平行光源部が、前記拡散光の光路上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記平行光源部が、前記拡散光の光路上であって、かつ前記集光レンズの光軸上以外の位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の光源装置。
【請求項４】
前記平行光源部が、前記拡散光の光路外の前記拡散光源の近傍であって、かつ前記平行光が前記集光レンズに入射可能な位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項５】
前記平行光源部から射出された平行光が、前記集光レンズの光軸以外の位置から入射されるものであることを特徴とする請求項４記載の光源装置。
【請求項６】
前記平行光源部への前記拡散光の照射による発熱を抑制するための発熱抑制部材が設けられていることを特徴とする請求項２または３記載の光源装置。
【請求項７】
前記拡散光源と前記平行光源部との間に設けられたレンズを有し、
前記発熱抑制部材が、前記レンズを透過して前記平行光源部に照射される前記拡散光を遮光する遮光部材であることを特徴とする請求項６記載の光源装置。
【請求項８】
前記遮光部材が、前記レンズに設けられていることを特徴とする請求項７記載の光源装置。
【請求項９】
前記遮光部材が、前記平行光源部に設けられていることを特徴とする請求項７記載の光源装置。
【請求項１０】
前記遮光部材が、前記拡散光を反射する反射部材であることを特徴とする請求項７から８いずれか１項記載の光源装置。
【請求項１１】
前記反射部材が、前記拡散光源が設置された方向以外の方向に前記拡散光を反射するものであることを特徴とする請求項１０記載の光源装置。
【請求項１２】
前記遮光部材が、前記拡散光を吸収する吸収部材であることを特徴とする請求項７から８いずれか１項記載の光源装置。
【請求項１３】
前記発熱抑制部材が、前記平行光源部に対して設けられた断熱部材であることを特徴とする請求項６記載の光源装置。
【請求項１４】
前記平行光源部が、レーザダイオードまたは発光ダイオードを有するものであることを特徴とする請求項１から１３いずれか１項記載の光源装置。
【請求項１５】
前記平行光源部が、前記平行光として近赤外光を射出するものであることを特徴とする請求項１から１４いずれか１項記載の光源装置。
【請求項１６】
前記拡散光源が、前記拡散光として白色光を射出するものであることを特徴とする請求項１から１５いずれか１項記載の光源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２３１８３４（Ｐ２０１２−２３１８３４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１００８７６（Ｐ２０１１−１００８７６）
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【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２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【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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