光源装置
【課題】励起光と白色光との両方をライトガイドに効率的に入射させることができるとともに、励起光に対する目の安全性を確保する。
【解決手段】互いに波長帯域の異なる第１および第２の光が入射され、第１および第２の光を導光部ＬＧの入射端面６０に入射させる光学系５６によって第１の光（たとえば白色光）が上記導光部ＬＧの入射端面の範囲内に集光されて入射されている状態において、第２の光（たとえば励起光）を拡散または収束して上記光学系５６に入射させることによって、上記光学系５６を透過した第２の光が導光部ＬＧの入射端面６０の１点に収束しないように構成するとともに、第２の光が導光部ＬＧの入射端面６０の範囲内に集光されて入射されるように構成する。
【解決手段】互いに波長帯域の異なる第１および第２の光が入射され、第１および第２の光を導光部ＬＧの入射端面６０に入射させる光学系５６によって第１の光（たとえば白色光）が上記導光部ＬＧの入射端面の範囲内に集光されて入射されている状態において、第２の光（たとえば励起光）を拡散または収束して上記光学系５６に入射させることによって、上記光学系５６を透過した第２の光が導光部ＬＧの入射端面６０の１点に収束しないように構成するとともに、第２の光が導光部ＬＧの入射端面６０の範囲内に集光されて入射されるように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の導光部の光入射端面に対して第１の波長帯域の光および第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の光を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】
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】
そして、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に記載のような通常画像と蛍光画像との両方を撮像する内視鏡システムは、白色光および励起光を出射する光源装置と、その光源装置から出射された白色光および励起光が入射されるライトガイドを備えた内視鏡とから構成されている。
【０００６】
そして、特許文献１においては、光源装置から出射された励起光をロスを生じることなく内視鏡のライトガイドに入射させるとともに、内視鏡の先端から被観察部に照射される励起光にムラを生じないようにするために、内視鏡のライトガイドの光入射端面に励起光を集光する集光レンズをその光軸方向に移動させることによって、励起光の径とライトガイドの光入射端面の径とを一致させることが提案されている。
【０００７】
一方、特許文献２においても、白色光および励起光を出射する光源装置と、その白色光および励起光が入射されるライトガイドを備えた内視鏡とから構成された内視鏡システムが提案されている。
【０００８】
そして、特許文献２の内視鏡システムにおいては、内視鏡のライトガイドに対して白色光と励起光との両方を効率よく入射させるため、集光レンズによって白色光が収束する点にライトガイドの光入射端面を配置させるとともに、このとき集光レンズの色収差によって励起光が収束する点が上記光入射端面からずれることを考慮して、さらに励起光を光束調整器によって拡散光とした後に集光レンズに入射させ、これにより励起光が収束する点を上記光入射端面に位置させることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１８１０６１号公報
【特許文献２】特開２００２−２２８９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の内視鏡システムのように集光レンズを移動させることによって励起光の径を変更するようにした場合、励起光の径と白色光の径とが一致する場合には特に問題はないが、たとえば白色光の径の方が励起光の径よりも大きい場合には、ライトガイドの光入射端面の径に励起光の径を合わせたとき、白色光の径についてはライトガイドの光入射端面の径よりも大きくなることになるので、ライドガイドに入射される白色光の光量にロスを生じてしまう。
【００１１】
また、特許文献２に記載の内視鏡システムのように、ライトガイドの光入射端面に励起光の収束点が位置するようにした場合、たとえばライトガイドがバンドルファイバにより構成されるような場合には、そのバンドルファイバの光入射端面における励起光の入射面積が小さくなり、これにより内視鏡の先端における励起光の出射面積も小さくなるため高い輝点を形成することになる。したがって、このような高い輝点から出射される励起光に対しては、目に入射した場合における何らかの安全性の対策が必要である。
【００１２】
本発明は、上記の問題に鑑み、励起光と白色光との両方をライトガイドに効率的に入射させることができるとともに、励起光に対する目の安全性を確保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】
【００１３】
本発明の光源装置は、被観察部まで光を導光して被観察部に光を照射する導光部に入射される第１の波長帯域を有する第１の光を出射する第１の光源部と、導光部に入射される、第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を有する第２の光を出射する第２の光源部と、第１および第２の光が入射され、第１および第２の光を導光部の入射端面に入射させる光学系とを備え、第２の光源部が、上記光学系によって第１の光が上記導光部の入射端面の範囲内に集光されて入射されている状態において、第２の光を拡散または収束して上記光学系に入射させることによって、上記光学系を透過した第２の光が導光部の入射端面の１点に収束しないように構成されたものであるとともに、第２の光が導光部の入射端面の範囲内に集光されて入射されるように構成されたものであることを特徴とする。
【００１４】
また、上記本発明の光源装置においては、光学系を、第１および第２の光が入射され、その入射された第１および第２の光を導光部の入射端面に集光する集光レンズを備えたものとできる。
【００１５】
また、第２の光源部を、第２の光を拡散する凹レンズまたは第２の光を収束する凸レンズを備えたものとできる。
【００１６】
また、第２の光源部を、光学系への第２の光の入射範囲を変更可能に構成することができる。
【００１７】
また、第２の光源部を、第２の光を拡散する凹レンズまたは第２の光を収束する凸レンズと、その凹レンズまたは凸レンズを光軸方向に移動させる移動機構とを備えたものとできる。
【００１８】
また、第１の光源部を、第１の光を射出する可視光源を備えたものとできる。
【００１９】
また、第１の光源部を、第１の光を平行光として上記光学系に入射させる平行光学系を備えたものとできる。
【００２０】
また、第２の光源部を、第２の光を射出する半導体光源を備えたものとできる。
【００２１】
また、半導体光源として、半導体レーザ光源を用いることができる。
【００２２】
また、第２の光源部を、第２の光として近赤外光を射出するものとできる。
【００２３】
また、第１および第２の光を、内視鏡に設けられた上記導光部に入射するようにできる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の光源装置によれば、第１の光が光学系によって導光部の入射端面の範囲内に集光されて入射されている状態において、第２の光を拡散または収束して上記光学系に入射させることによって、上記光学系を透過した第２の光が導光部の入射端面の１点に収束しないようにするとともに、第２の光が導光部の入射端面の範囲内に集光されて入射されるようにしたので、たとえば第１の光として白色光を用い、第２の光として励起光を用いるようにした場合、励起光と白色光との両方をライトガイドに効率的に入射させることができるとともに、励起光に対する目の安全性を確保することができる。
【００２５】
また、光学系への第２の光の入射範囲を変更可能に構成するようにした場合には、たとえば第２の光の入射端面の面積が互いに異なる複数種類の導光部が光源装置に取り付けられたとしても、その取り付けられた導光部の第２の光の入射端面の大きさや光源装置の光学系と導光部の入射端面との距離に応じて光学系への第２の光の入射範囲を変更することによって、導光部の入射端面における第２の光の入射面積を最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【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】本発明の光源装置のその他の実施形態の概略構成を示す図
【図５】本発明の光源装置のその他の実施形態の概略構成を示す図
【図６】本発明の光源装置のその他の実施形態の概略構成を示す図
【図７】本発明の光源装置のその他の実施形態の概略構成を示す図
【図８】本発明の光源装置のその他の実施形態の概略構成を示す図
【図９】本発明の光源装置のその他の実施形態の概略構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
なお、ライトガイドＬＧの先端にはコネクタ６１（図４参照）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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。後で詳述するが、特に、本実施形態においては励起光または通常光の出射角の変更を受け付けるものである。
【００４７】
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。ＣＰＵ４８は装置全体を制御するものである。
【００４８】
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。
【００４９】
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光源５２と、近赤外レーザ光源５２を駆動するＬＤドライバ５３と、近赤外レーザ光源５２から射出された励起光Ｌ２を拡散して出射する凹レンズ５４と、非球面レンズ５１から出射された通常光Ｌ１を透過するとともに、凹レンズ５４から出射された励起光Ｌ２を後述する集光レンズ５６に向けて反射するダイクロイックミラー５５と、ダイクロイックミラー５５を透過した通常光Ｌ１とダイクロイックミラー５５によって反射された励起光Ｌ２とを集光してライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射させる集光レンズ５６とを備えている。
【００５０】
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。なお、本実施形態においては、通常光Ｌ１（可視光）として白色光を用いるようにしたが、これに限らず、可視波長を有する光であればその他の光を用いるようにしてもよい。
【００５１】
近赤外レーザ光源５２は、ＬＤドライバ５３によって駆動され、励起光Ｌ２として近赤外光を出射する近赤外レーザダイオード５２ａと、近赤外レーザダイオード５２ａから出射された励起光Ｌ２を略平行光とするコリメータレンズ５２ｂとを備えている。なお、本実施形態においては、励起光を出射する光源として近赤外レーザ光源を用いるようにしたが、これに限らず、近赤外発光ダイオードを用いるようにしてもよい。
【００５２】
凹レンズ５４は、上述したように近赤外レーザ光源５２から出射された励起光Ｌ２を拡散してダイクロイックミラー５５に入射させるものであり、これによりダイクロイックミラー５５を反射した励起光Ｌ２は拡散光として集光レンズ５６に入射される。
【００５３】
ダイクロイックミラー５５は、上述したように通常光Ｌ１を透過するとともに、励起光Ｌ２を反射するものであり、集光レンズ５６の光軸方向に対して４５°の傾きをもって配置されている。
【００５４】
集光レンズ５６は、上述したように非球面レンズ５１によって略平行光とされた通常光Ｌ１が入射され、この通常光Ｌ１をライトガイドＬＧの光入射端面６０に集光して入射させるものであるが、通常光Ｌ１がライトガイドＬＧの光入射端面６０の範囲内に収まるような位置に配置されている。
【００５５】
また、集光レンズ５６には、通常光Ｌ１とともに、上述したように凹レンズ５４によって拡散光とされた励起光Ｌ２が入射されるが、励起光Ｌ２については、通常光Ｌ１のように略平行光ではなく拡散光として集光レンズ５６に入射されるので、集光レンズ５６によって収束された励起光Ｌ２はライトガイドＬＧの光入射端面６０の１点に収束されずに入射される。
【００５６】
そして、凹レンズ５４は、集光レンズ５６によって収束された励起光Ｌ１がライトガイドＬＧの光入射端面６０の範囲内に収まるような位置に配置されている。なお、凹レンズ５４は、励起光Ｌ２の光束の断面の径が、ライトガイドＬＧの光入射端面６０の径に略一致するように配置することが望ましい。
【００５７】
なお、本実施形態においては、励起光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その他の波長を用いることができる。そして、励起光は、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などによって適宜決定されるものである。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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５６に入射され、集光レンズ５６によって集光されてライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射される。
【００６２】
一方、光源装置２の近赤外レーザダイオード５２ａから励起光Ｌ２が射出され、その励起光Ｌ２はコリメータレンズ５２ｂを透過した後、凹レンズ５４によって拡散光とされてダイクロイックミラー５５に入射される。
【００６３】
そして、ダイクロイックミラー５５に入射された励起光Ｌ２は集光レンズ５６に向けて反射され、集光レンズ５６に拡散光として入射される。そして、励起光Ｌ２は、集光レンズ５６によって収束されてライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射される。
【００６４】
次いで、上述したようにしてライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射された通常光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。
【００６５】
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。
【００６６】
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Ｌ３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。
【００６７】
撮像ユニット２０に入射された通常像Ｌ３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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
撮像ユニット２０に入射された蛍光像Ｌ４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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
上記実施形態の硬性鏡システムによれば、集光レンズ５６によって通常光Ｌ１がライトガイドＬＧの光入射端面６０の範囲内に集光されて入射されている状態において、励起光Ｌ２を拡散して集光レンズ５６に入射させることによって、集光レンズ５６を透過した励起光Ｌ２がライトガイドＬＧの光入射端面６０の１点に収束しないようにするとともに、励起光Ｌ２がライトガイドＬＧの光入射端面６０の範囲内に集光されて入射されるようにしたので、通常光Ｌ１と励起光Ｌ２との両方をライトガイドＬＧに効率的に入射させることができるとともに、励起光Ｌ２に対する目の安全性を確保することができる。
【００７７】
また、上記実施形態の硬性鏡システムの光源装置２においては、可視光ランプ５０および非球面レンズ５１を集光レンズ５６の光軸方向に配置し、近赤外レーザ光源５２および凹レンズ５４を集光レンズ５６の光軸方向に直交する方向に配置するようにしたが、これとは逆に、図５に示す光源装置６のように、可視光ランプ５０および非球面レンズ５１を集光レンズ５６の光軸方向に直交する方向に配置し、近赤外レーザ光源５２および凹レンズ５４を集光レンズ５６の光軸方向に配置するようにしてもよい。なお、この場合、ダイクロイックミラー５５としては、近赤外光を透過し、白色光を反射するものが用いられる。
【００７８】
また、上記実施形態の硬性鏡システムの光源装置２において、図６に示すように、凹レンズ５４をその光軸方向（矢印Ａ方向）に移動させる移動機構６２をさらに設けるようにしてもよい。この移動機構６２によって凹レンズ５４を移動させることによって、集光レンズ５６に入射される励起光Ｌ２の入射範囲を変更することができ、これによりライトガイドＬＧの光入射端面６０における励起光Ｌ２の入射面積を調整することができる。したがって、たとえば励起光Ｌ２の入射端面の面積が互いに異なる複数種類の硬性鏡撮像装置１０が光源装置２に取り付けられたとしても、その取り付けられた硬性鏡撮像装置１０の励起光の入射端面（ライトガイドＬＧの光入射端面６０）の大きさや光源装置２の集光レンズ５６とライトガイドＬＧの光入射端面６０との距離に応じて凹レンズ５４を移動させることによって、ライトガイドＬＧの光入射端面６０における励起光Ｌ２の入射面積を最適化することができる。すなわち、励起光Ｌ２の入射面積がライトガイドＬＧの光入射端面６０の範囲内となるようにすることができるとともに、集光レンズ５６によって収束された励起光Ｌ２がライトガイドＬＧの光入射端面６０の１点に収束しないようにすることができる。なお、移動機構６２としては、公知のアクチュエータを用いることができる。また、図５に示す光源装置６においても凹レンズ５４を移動可能に構成するようにしてもよい。
【００７９】
また、上記実施形態の硬性鏡システムの光源装置２においては、近赤外レーザ光源５２としてコリメータレンズ５２ｂを備えたものを用いるようにしたが、たとえば、図７に示す光源装置７のように、近赤外レーザダイオード５７のみを用いるようにしてもよく、この場合、近赤外レーザダイオード５７から発せられる近赤外光は拡散光であるので、上記実施形態の光源装置２のような凹レンズ５４を省略することができる。また、近赤外レーザダイオード５７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。
【００８０】
また、上記実施形態の硬性鏡システムの光源装置２，６，７においては、励起光Ｌ２を拡散光として集光レンズ５６に入射させる手段として凹レンズ５４を用いるようにしたが、これに限らず、図８に示す光源装置８のように、近赤外レーザ光源５２から出射された励起光Ｌ２を収束させる凸レンズ５８を設け、この凸レンズ５８によって励起光Ｌ２を一旦収束させた後に拡散することによって、拡散光としての励起光Ｌ２を集光レンズ５６に入射させるようにしてもよい。
【００８１】
また、図８に示す光源装置８においても、凸レンズ５８をその光軸方向に移動させる移動機構をさらに設けるようにし、光源装置８に取り付けられた硬性鏡撮像装置１０に応じて凸レンズ５８を移動させることによって、ライトガイドＬＧの光入射端面６０における励起光Ｌ２の入射面積を最適化す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の光源装置２，６，７，８においては、ダイクロイックミラー５５を使用するようにしたが、図９に示す光源装置９に示すように、ダイクロイックミラー５５の代わりにミラー面６３ａを有する三角プリズム６３を用いるようにしてもよい。図９に示す光源装置９においては、近赤外レーザダイオード５２ａから出射された励起光Ｌ２がコリメータレンズ５２ｂによって平行光をされた後、集光レンズ５９に入射される。そして、集光レンズ５９によって収束された励起光Ｌ２が三角プリズム６３に入射され、三角プリズム６３のミラー面６３ａによって直角方向に反射され、ミラー面６３ａによって反射された励起光Ｌ２は集光レンズ５６によって集光されてライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射される。この場合においても、励起光Ｌ２はライトガイドＬＧの光入射端面６０の１点に収束されることなく入射される。一方、可視光ランプ５０から出射された通常光Ｌ１は、非球面レンズ５１によって平行光にされた後、その一部が三角プリズム６３のミラー面６３ａによって反射されてロスとなるが、通常光Ｌ１の大部分は平行光とされた後、集光レンズ５６に入射され、集光レンズ５６によってライトガイドＬＧの光入射端面６０の範囲内に集光されて入射される。
【００８３】
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。
【００８４】
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】
【００８５】
１ 硬性鏡システム
２ 光源装置
２，６，７，８ 光源装置
３ プロセッサ
４ モニタ
５ ケーブル
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
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 近赤外レーザ光源
５２ａ 近赤外レーザダイオード
５２ｂ コリメータレンズ
５４ 凹レンズ
５５ ダイクロイックミラー
５６ 集光レンズ
５７ 近赤外レーザダイオード
５８ 凸レンズ
６０ 光入射端面
６１ コネクタ
６２ 移動機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の導光部の光入射端面に対して第１の波長帯域の光および第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の光を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】
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】
そして、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に記載のような通常画像と蛍光画像との両方を撮像する内視鏡システムは、白色光および励起光を出射する光源装置と、その光源装置から出射された白色光および励起光が入射されるライトガイドを備えた内視鏡とから構成されている。
【０００６】
そして、特許文献１においては、光源装置から出射された励起光をロスを生じることなく内視鏡のライトガイドに入射させるとともに、内視鏡の先端から被観察部に照射される励起光にムラを生じないようにするために、内視鏡のライトガイドの光入射端面に励起光を集光する集光レンズをその光軸方向に移動させることによって、励起光の径とライトガイドの光入射端面の径とを一致させることが提案されている。
【０００７】
一方、特許文献２においても、白色光および励起光を出射する光源装置と、その白色光および励起光が入射されるライトガイドを備えた内視鏡とから構成された内視鏡システムが提案されている。
【０００８】
そして、特許文献２の内視鏡システムにおいては、内視鏡のライトガイドに対して白色光と励起光との両方を効率よく入射させるため、集光レンズによって白色光が収束する点にライトガイドの光入射端面を配置させるとともに、このとき集光レンズの色収差によって励起光が収束する点が上記光入射端面からずれることを考慮して、さらに励起光を光束調整器によって拡散光とした後に集光レンズに入射させ、これにより励起光が収束する点を上記光入射端面に位置させることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１８１０６１号公報
【特許文献２】特開２００２−２２８９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の内視鏡システムのように集光レンズを移動させることによって励起光の径を変更するようにした場合、励起光の径と白色光の径とが一致する場合には特に問題はないが、たとえば白色光の径の方が励起光の径よりも大きい場合には、ライトガイドの光入射端面の径に励起光の径を合わせたとき、白色光の径についてはライトガイドの光入射端面の径よりも大きくなることになるので、ライドガイドに入射される白色光の光量にロスを生じてしまう。
【００１１】
また、特許文献２に記載の内視鏡システムのように、ライトガイドの光入射端面に励起光の収束点が位置するようにした場合、たとえばライトガイドがバンドルファイバにより構成されるような場合には、そのバンドルファイバの光入射端面における励起光の入射面積が小さくなり、これにより内視鏡の先端における励起光の出射面積も小さくなるため高い輝点を形成することになる。したがって、このような高い輝点から出射される励起光に対しては、目に入射した場合における何らかの安全性の対策が必要である。
【００１２】
本発明は、上記の問題に鑑み、励起光と白色光との両方をライトガイドに効率的に入射させることができるとともに、励起光に対する目の安全性を確保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】
【００１３】
本発明の光源装置は、被観察部まで光を導光して被観察部に光を照射する導光部に入射される第１の波長帯域を有する第１の光を出射する第１の光源部と、導光部に入射される、第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を有する第２の光を出射する第２の光源部と、第１および第２の光が入射され、第１および第２の光を導光部の入射端面に入射させる光学系とを備え、第２の光源部が、上記光学系によって第１の光が上記導光部の入射端面の範囲内に集光されて入射されている状態において、第２の光を拡散または収束して上記光学系に入射させることによって、上記光学系を透過した第２の光が導光部の入射端面の１点に収束しないように構成されたものであるとともに、第２の光が導光部の入射端面の範囲内に集光されて入射されるように構成されたものであることを特徴とする。
【００１４】
また、上記本発明の光源装置においては、光学系を、第１および第２の光が入射され、その入射された第１および第２の光を導光部の入射端面に集光する集光レンズを備えたものとできる。
【００１５】
また、第２の光源部を、第２の光を拡散する凹レンズまたは第２の光を収束する凸レンズを備えたものとできる。
【００１６】
また、第２の光源部を、光学系への第２の光の入射範囲を変更可能に構成することができる。
【００１７】
また、第２の光源部を、第２の光を拡散する凹レンズまたは第２の光を収束する凸レンズと、その凹レンズまたは凸レンズを光軸方向に移動させる移動機構とを備えたものとできる。
【００１８】
また、第１の光源部を、第１の光を射出する可視光源を備えたものとできる。
【００１９】
また、第１の光源部を、第１の光を平行光として上記光学系に入射させる平行光学系を備えたものとできる。
【００２０】
また、第２の光源部を、第２の光を射出する半導体光源を備えたものとできる。
【００２１】
また、半導体光源として、半導体レーザ光源を用いることができる。
【００２２】
また、第２の光源部を、第２の光として近赤外光を射出するものとできる。
【００２３】
また、第１および第２の光を、内視鏡に設けられた上記導光部に入射するようにできる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の光源装置によれば、第１の光が光学系によって導光部の入射端面の範囲内に集光されて入射されている状態において、第２の光を拡散または収束して上記光学系に入射させることによって、上記光学系を透過した第２の光が導光部の入射端面の１点に収束しないようにするとともに、第２の光が導光部の入射端面の範囲内に集光されて入射されるようにしたので、たとえば第１の光として白色光を用い、第２の光として励起光を用いるようにした場合、励起光と白色光との両方をライトガイドに効率的に入射させることができるとともに、励起光に対する目の安全性を確保することができる。
【００２５】
また、光学系への第２の光の入射範囲を変更可能に構成するようにした場合には、たとえば第２の光の入射端面の面積が互いに異なる複数種類の導光部が光源装置に取り付けられたとしても、その取り付けられた導光部の第２の光の入射端面の大きさや光源装置の光学系と導光部の入射端面との距離に応じて光学系への第２の光の入射範囲を変更することによって、導光部の入射端面における第２の光の入射面積を最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【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】本発明の光源装置のその他の実施形態の概略構成を示す図
【図５】本発明の光源装置のその他の実施形態の概略構成を示す図
【図６】本発明の光源装置のその他の実施形態の概略構成を示す図
【図７】本発明の光源装置のその他の実施形態の概略構成を示す図
【図８】本発明の光源装置のその他の実施形態の概略構成を示す図
【図９】本発明の光源装置のその他の実施形態の概略構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
なお、ライトガイドＬＧの先端にはコネクタ６１（図４参照）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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。後で詳述するが、特に、本実施形態においては励起光または通常光の出射角の変更を受け付けるものである。
【００４７】
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。ＣＰＵ４８は装置全体を制御するものである。
【００４８】
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。
【００４９】
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光源５２と、近赤外レーザ光源５２を駆動するＬＤドライバ５３と、近赤外レーザ光源５２から射出された励起光Ｌ２を拡散して出射する凹レンズ５４と、非球面レンズ５１から出射された通常光Ｌ１を透過するとともに、凹レンズ５４から出射された励起光Ｌ２を後述する集光レンズ５６に向けて反射するダイクロイックミラー５５と、ダイクロイックミラー５５を透過した通常光Ｌ１とダイクロイックミラー５５によって反射された励起光Ｌ２とを集光してライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射させる集光レンズ５６とを備えている。
【００５０】
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。なお、本実施形態においては、通常光Ｌ１（可視光）として白色光を用いるようにしたが、これに限らず、可視波長を有する光であればその他の光を用いるようにしてもよい。
【００５１】
近赤外レーザ光源５２は、ＬＤドライバ５３によって駆動され、励起光Ｌ２として近赤外光を出射する近赤外レーザダイオード５２ａと、近赤外レーザダイオード５２ａから出射された励起光Ｌ２を略平行光とするコリメータレンズ５２ｂとを備えている。なお、本実施形態においては、励起光を出射する光源として近赤外レーザ光源を用いるようにしたが、これに限らず、近赤外発光ダイオードを用いるようにしてもよい。
【００５２】
凹レンズ５４は、上述したように近赤外レーザ光源５２から出射された励起光Ｌ２を拡散してダイクロイックミラー５５に入射させるものであり、これによりダイクロイックミラー５５を反射した励起光Ｌ２は拡散光として集光レンズ５６に入射される。
【００５３】
ダイクロイックミラー５５は、上述したように通常光Ｌ１を透過するとともに、励起光Ｌ２を反射するものであり、集光レンズ５６の光軸方向に対して４５°の傾きをもって配置されている。
【００５４】
集光レンズ５６は、上述したように非球面レンズ５１によって略平行光とされた通常光Ｌ１が入射され、この通常光Ｌ１をライトガイドＬＧの光入射端面６０に集光して入射させるものであるが、通常光Ｌ１がライトガイドＬＧの光入射端面６０の範囲内に収まるような位置に配置されている。
【００５５】
また、集光レンズ５６には、通常光Ｌ１とともに、上述したように凹レンズ５４によって拡散光とされた励起光Ｌ２が入射されるが、励起光Ｌ２については、通常光Ｌ１のように略平行光ではなく拡散光として集光レンズ５６に入射されるので、集光レンズ５６によって収束された励起光Ｌ２はライトガイドＬＧの光入射端面６０の１点に収束されずに入射される。
【００５６】
そして、凹レンズ５４は、集光レンズ５６によって収束された励起光Ｌ１がライトガイドＬＧの光入射端面６０の範囲内に収まるような位置に配置されている。なお、凹レンズ５４は、励起光Ｌ２の光束の断面の径が、ライトガイドＬＧの光入射端面６０の径に略一致するように配置することが望ましい。
【００５７】
なお、本実施形態においては、励起光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その他の波長を用いることができる。そして、励起光は、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などによって適宜決定されるものである。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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５６に入射され、集光レンズ５６によって集光されてライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射される。
【００６２】
一方、光源装置２の近赤外レーザダイオード５２ａから励起光Ｌ２が射出され、その励起光Ｌ２はコリメータレンズ５２ｂを透過した後、凹レンズ５４によって拡散光とされてダイクロイックミラー５５に入射される。
【００６３】
そして、ダイクロイックミラー５５に入射された励起光Ｌ２は集光レンズ５６に向けて反射され、集光レンズ５６に拡散光として入射される。そして、励起光Ｌ２は、集光レンズ５６によって収束されてライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射される。
【００６４】
次いで、上述したようにしてライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射された通常光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。
【００６５】
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。
【００６６】
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Ｌ３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。
【００６７】
撮像ユニット２０に入射された通常像Ｌ３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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
撮像ユニット２０に入射された蛍光像Ｌ４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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
上記実施形態の硬性鏡システムによれば、集光レンズ５６によって通常光Ｌ１がライトガイドＬＧの光入射端面６０の範囲内に集光されて入射されている状態において、励起光Ｌ２を拡散して集光レンズ５６に入射させることによって、集光レンズ５６を透過した励起光Ｌ２がライトガイドＬＧの光入射端面６０の１点に収束しないようにするとともに、励起光Ｌ２がライトガイドＬＧの光入射端面６０の範囲内に集光されて入射されるようにしたので、通常光Ｌ１と励起光Ｌ２との両方をライトガイドＬＧに効率的に入射させることができるとともに、励起光Ｌ２に対する目の安全性を確保することができる。
【００７７】
また、上記実施形態の硬性鏡システムの光源装置２においては、可視光ランプ５０および非球面レンズ５１を集光レンズ５６の光軸方向に配置し、近赤外レーザ光源５２および凹レンズ５４を集光レンズ５６の光軸方向に直交する方向に配置するようにしたが、これとは逆に、図５に示す光源装置６のように、可視光ランプ５０および非球面レンズ５１を集光レンズ５６の光軸方向に直交する方向に配置し、近赤外レーザ光源５２および凹レンズ５４を集光レンズ５６の光軸方向に配置するようにしてもよい。なお、この場合、ダイクロイックミラー５５としては、近赤外光を透過し、白色光を反射するものが用いられる。
【００７８】
また、上記実施形態の硬性鏡システムの光源装置２において、図６に示すように、凹レンズ５４をその光軸方向（矢印Ａ方向）に移動させる移動機構６２をさらに設けるようにしてもよい。この移動機構６２によって凹レンズ５４を移動させることによって、集光レンズ５６に入射される励起光Ｌ２の入射範囲を変更することができ、これによりライトガイドＬＧの光入射端面６０における励起光Ｌ２の入射面積を調整することができる。したがって、たとえば励起光Ｌ２の入射端面の面積が互いに異なる複数種類の硬性鏡撮像装置１０が光源装置２に取り付けられたとしても、その取り付けられた硬性鏡撮像装置１０の励起光の入射端面（ライトガイドＬＧの光入射端面６０）の大きさや光源装置２の集光レンズ５６とライトガイドＬＧの光入射端面６０との距離に応じて凹レンズ５４を移動させることによって、ライトガイドＬＧの光入射端面６０における励起光Ｌ２の入射面積を最適化することができる。すなわち、励起光Ｌ２の入射面積がライトガイドＬＧの光入射端面６０の範囲内となるようにすることができるとともに、集光レンズ５６によって収束された励起光Ｌ２がライトガイドＬＧの光入射端面６０の１点に収束しないようにすることができる。なお、移動機構６２としては、公知のアクチュエータを用いることができる。また、図５に示す光源装置６においても凹レンズ５４を移動可能に構成するようにしてもよい。
【００７９】
また、上記実施形態の硬性鏡システムの光源装置２においては、近赤外レーザ光源５２としてコリメータレンズ５２ｂを備えたものを用いるようにしたが、たとえば、図７に示す光源装置７のように、近赤外レーザダイオード５７のみを用いるようにしてもよく、この場合、近赤外レーザダイオード５７から発せられる近赤外光は拡散光であるので、上記実施形態の光源装置２のような凹レンズ５４を省略することができる。また、近赤外レーザダイオード５７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。
【００８０】
また、上記実施形態の硬性鏡システムの光源装置２，６，７においては、励起光Ｌ２を拡散光として集光レンズ５６に入射させる手段として凹レンズ５４を用いるようにしたが、これに限らず、図８に示す光源装置８のように、近赤外レーザ光源５２から出射された励起光Ｌ２を収束させる凸レンズ５８を設け、この凸レンズ５８によって励起光Ｌ２を一旦収束させた後に拡散することによって、拡散光としての励起光Ｌ２を集光レンズ５６に入射させるようにしてもよい。
【００８１】
また、図８に示す光源装置８においても、凸レンズ５８をその光軸方向に移動させる移動機構をさらに設けるようにし、光源装置８に取り付けられた硬性鏡撮像装置１０に応じて凸レンズ５８を移動させることによって、ライトガイドＬＧの光入射端面６０における励起光Ｌ２の入射面積を最適化す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の光源装置２，６，７，８においては、ダイクロイックミラー５５を使用するようにしたが、図９に示す光源装置９に示すように、ダイクロイックミラー５５の代わりにミラー面６３ａを有する三角プリズム６３を用いるようにしてもよい。図９に示す光源装置９においては、近赤外レーザダイオード５２ａから出射された励起光Ｌ２がコリメータレンズ５２ｂによって平行光をされた後、集光レンズ５９に入射される。そして、集光レンズ５９によって収束された励起光Ｌ２が三角プリズム６３に入射され、三角プリズム６３のミラー面６３ａによって直角方向に反射され、ミラー面６３ａによって反射された励起光Ｌ２は集光レンズ５６によって集光されてライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射される。この場合においても、励起光Ｌ２はライトガイドＬＧの光入射端面６０の１点に収束されることなく入射される。一方、可視光ランプ５０から出射された通常光Ｌ１は、非球面レンズ５１によって平行光にされた後、その一部が三角プリズム６３のミラー面６３ａによって反射されてロスとなるが、通常光Ｌ１の大部分は平行光とされた後、集光レンズ５６に入射され、集光レンズ５６によってライトガイドＬＧの光入射端面６０の範囲内に集光されて入射される。
【００８３】
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。
【００８４】
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】
【００８５】
１ 硬性鏡システム
２ 光源装置
２，６，７，８ 光源装置
３ プロセッサ
４ モニタ
５ ケーブル
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
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 近赤外レーザ光源
５２ａ 近赤外レーザダイオード
５２ｂ コリメータレンズ
５４ 凹レンズ
５５ ダイクロイックミラー
５６ 集光レンズ
５７ 近赤外レーザダイオード
５８ 凸レンズ
６０ 光入射端面
６１ コネクタ
６２ 移動機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被観察部まで光を導光して前記被観察部に前記光を照射する導光部に入射される第１の波長帯域を有する第１の光を出射する第１の光源部と、
前記導光部に入射される、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を有する第２の光を出射する第２の光源部と、
前記第１および第２の光が入射され、該第１および第２の光を前記導光部の入射端面に入射させる光学系とを備え、
前記第２の光源部が、前記光学系によって前記第１の光が前記導光部の入射端面の範囲内に集光されて入射されている状態において、前記第２の光を拡散または収束して前記光学系に入射させることによって、該光学系を透過した前記第２の光が前記導光部の入射端面の１点に収束しないように構成されたものであるとともに、前記第２の光が前記導光部の入射端面の範囲内に集光されて入射されるように構成されたものであることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記光学系が、前記第１および第２の光が入射され、該入射された第１および第２の光を前記導光部の入射端面に集光する集光レンズを備えたものであることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記第２の光源部が、前記第２の光を拡散する凹レンズまたは前記第２の光を収束する凸レンズを備えたものであ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】
前記第２の光源部が、前記光学系への前記第２の光の入射範囲を変更可能に構成されたものであることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の光源装置。
【請求項５】
前記第２の光源部が、前記第２の光を拡散する凹レンズまたは前記第２の光を収束する凸レンズと、前記凹レンズまたは前記凸レンズを光軸方向に移動させる移動機構とを備えた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】
前記第１の光源部が、前記第１の光を射出する可視光源を備えたものであることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の光源装置。
【請求項７】
前記第１の光源部が、前記第１の光を平行光として前記光学系に入射させる平行光学系を備えたものであることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の光源装置。
【請求項８】
前記第２の光源部が、前記第２の光を射出する半導体光源を備えたものであることを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の光源装置。
【請求項９】
前記半導体光源が、半導体レーザ光源であることを特徴とする請求項８記載の光源装置。
【請求項１０】
前記第２の光源部が、前記第２の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９いずれか１項記載の光源装置。
【請求項１１】
前記第１および第２の光が、内視鏡に設けられた前記導光部に入射されるものであることを特徴とする請求項１から１０いずれか１項記載の光源装置。
【請求項１】
被観察部まで光を導光して前記被観察部に前記光を照射する導光部に入射される第１の波長帯域を有する第１の光を出射する第１の光源部と、
前記導光部に入射される、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を有する第２の光を出射する第２の光源部と、
前記第１および第２の光が入射され、該第１および第２の光を前記導光部の入射端面に入射させる光学系とを備え、
前記第２の光源部が、前記光学系によって前記第１の光が前記導光部の入射端面の範囲内に集光されて入射されている状態において、前記第２の光を拡散または収束して前記光学系に入射させることによって、該光学系を透過した前記第２の光が前記導光部の入射端面の１点に収束しないように構成されたものであるとともに、前記第２の光が前記導光部の入射端面の範囲内に集光されて入射されるように構成されたものであることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記光学系が、前記第１および第２の光が入射され、該入射された第１および第２の光を前記導光部の入射端面に集光する集光レンズを備えたものであることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記第２の光源部が、前記第２の光を拡散する凹レンズまたは前記第２の光を収束する凸レンズを備えたものであ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】
前記第２の光源部が、前記光学系への前記第２の光の入射範囲を変更可能に構成されたものであることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の光源装置。
【請求項５】
前記第２の光源部が、前記第２の光を拡散する凹レンズまたは前記第２の光を収束する凸レンズと、前記凹レンズまたは前記凸レンズを光軸方向に移動させる移動機構とを備えた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】
前記第１の光源部が、前記第１の光を射出する可視光源を備えたものであることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の光源装置。
【請求項７】
前記第１の光源部が、前記第１の光を平行光として前記光学系に入射させる平行光学系を備えたものであることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の光源装置。
【請求項８】
前記第２の光源部が、前記第２の光を射出する半導体光源を備えたものであることを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の光源装置。
【請求項９】
前記半導体光源が、半導体レーザ光源であることを特徴とする請求項８記載の光源装置。
【請求項１０】
前記第２の光源部が、前記第２の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９いずれか１項記載の光源装置。
【請求項１１】
前記第１および第２の光が、内視鏡に設けられた前記導光部に入射されるものであることを特徴とする請求項１から１０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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−４３０２７（Ｐ２０１３−４３０２７Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８４３５０（Ｐ２０１１−１８４３５０）
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【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２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]