内視鏡用光照射装置
【課題】体腔内に挿入され、照射光を導光して被観察部に照射する内視鏡挿入部を備えた内視鏡用光照射装置において、装置の大型化を招くことなく、小型かつ簡易な構成で照射光の拡がり角を変更する。
【解決手段】テーパー化された第１のマルチモード光ファイバ６１による被観察部への照射光の照射と第１のマルチモード光ファイバ６１よりもテーパー率の低い第２のマルチモード光ファイバ７１による被観察部への照射光の照射とを切り替え可能に構成する。
【解決手段】テーパー化された第１のマルチモード光ファイバ６１による被観察部への照射光の照射と第１のマルチモード光ファイバ６１よりもテーパー率の低い第２のマルチモード光ファイバ７１による被観察部への照射光の照射とを切り替え可能に構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体腔内に挿入され、照射光を導光して被観察部に照射する内視鏡挿入部を備えた内視鏡用光照射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】
また、上記のような内視鏡システムとして、たとえば、特許文献１においては、通常画像とともに、励起光の照射によって被観察部から発せられた自家蛍光像を撮像して自家蛍光画像を得、これらの画像をモニタ画面上に表示する蛍光内視鏡システムが提案されている。
【０００４】
また、蛍光内視鏡システムとしては、たとえば、ＩＣＧ（インドシアニングリーン）を予め体内に投入し、励起光を被観察部に照射して血管内のＩＣＧの蛍光を検出することによって血管の蛍光画像を取得するものも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２３９５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、上述したような蛍光内視鏡システムにおいては、蛍光画像を得るために被観察部に励起光を照射するが、励起光が被観察部に過剰に照射されると被観察部に損傷を招くおそれがあるため被観察部への励起光の照度は安全な範囲に維持する必要がある。また、被観察部から発せられる蛍光は微弱なものであるため、励起光の照度は十分な蛍光の強度が得られるような範囲とする必要がある。
【０００７】
一方、蛍光内視鏡システムにおいて体腔内に挿入される内視鏡挿入部と被観察部との間の距離は変化するため、この距離の変化に応じて励起光の照度も変化させる必要があり、励起光の照度を変化させる方法の一つとして励起光の拡がり角を変化させることが考えられる。
【０００８】
そして、照射光の拡がり角を変化させる方法としては、たとえば、特許文献１には、照射光を導光する導光路を回転させたり、導光路への入射光の傾斜角を変化させたりする方法が提案されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、導光路を回転させたり、導光路への入射光の傾斜角を変化させたりする機構が必要となり、装置が大型化するとともに、コストアップとなる問題がある。また、導光路の入射面での結合効率による光量損失の問題もある。
【００１０】
また、励起光に限らず、白色光の照射に関しても、大きな拡がり角で観察部位の広い範囲を照射することが望ましく、より大きいＮＡを有するライトガイドを用いることが望ましい。
【００１１】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、装置の大型化を招くことなく、小型かつ簡易な構成で照射光の拡がり角を変更することができる内視鏡用光照射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】
【００１２】
本発明の内視鏡用光照射装置は、一端面から入射された照射光を伝播して他端面から被観察部に向けて出射するマルチモード光ファイバであって、照射光の出射部がテーパー形状で形成された第１のマルチモード光ファイバと、一端面から入射された照射光を伝播して他端面から被観察部に向けて出射するマルチモード光ファイバであって、照射光の出射部のテーパー率が第１のマルチモード光ファイバよりも低い第２のマルチモード光ファイバと、第１のマルチモード光ファイバによる被観察部への照射光の照射と第２のマルチモード光ファイバによる被観察部への照射光の照射とを切り替える照射制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
なお、上記「照射光の出射部のテーパー率が第１のマルチモード光ファイバよりも低い」とは、テーパー率０％、すなわちテーパー化されていないものも含むものとする。
【００１４】
また、上記本発明の内視鏡用光照射装置においては、上記出射部と被観察部との間の距離情報を取得する距離情報取得部をさらに設け、照射制御部を、距離情報取得部により取得された距離情報に基づいて、第１のマルチモード光ファイバによる被観察部への照射光の照射と第２のマルチモード光ファイバによる被観察部への照射光の照射とを切り替えるものとすることができる。
【００１５】
また、マルチモード光ファイバが設けられた体腔内に挿入される内視鏡挿入部を設け、マルチモード光ファイバの照射光の出射端と内視鏡挿入部の先端面との間に空間を設けるようにすることができる。
【００１６】
また、照射光として近赤外光を用いることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の内視鏡用光照射装置によれば、テーパー化された第１のマルチモード光ファイバによる被観察部への照射光の照射と第１のマルチモード光ファイバよりもテーパー率の低い第２のマルチモード光ファイバによる被観察部への照射光の照射とを切り替え可能にしたので、小型かつ簡易な構成で照射光の拡がり角を変更することができる。
【００１８】
また、上記本発明の内視鏡用光照射装置において、上記出射部と被観察部との間の距離情報を取得し、その取得し距離情報に基づいて、第１のマルチモード光ファイバによる被観察部への照射光の照射と第２のマルチモード光ファイバによる被観察部への照射光の照射とを切り替えるようにした場合には、被観察部に対して必要以上の照射光が照射されて被観察部が損傷を受けないようにするとともに、被観察部から十分な反射光や蛍光の強度を得られるように照射光の照度を調整することができる。
【００１９】
また、マルチモード光ファイバが設けられた体腔内に挿入される内視鏡挿入部を備えたものとし、そのマルチモード光ファイバの照射光の出射端と内視鏡挿入部の先端面との間に空間を設けるようにした場合には、被観察部における照射光の照射範囲を広げることができるとともに、照射光のエネルギー密度が許容範囲を超えるのを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の内視鏡用光照射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】体腔挿入部の先端部の概略構成図
【図４】図３の４−４’線断面図
【図５】テーパー化されたマルチモード光ファイバ（ａ）とテーパー化されていないマルチモード光ファイバ（ｂ）とのビームの拡がり角を示す図
【図６】体腔挿入部の各投光ユニットによって照射される光のスペクトルおよびその光の照射によって被観察部から発せられる蛍光および反射光のスペクトルを示す図
【図７】撮像ユニットの概略構成を示す図
【図８】撮像ユニットの分光感度を示す図
【図９】画像処理装置および光源装置の概略構成を示す図
【図１０】本発明の一実施形態の硬性鏡システムにおける近赤外光の照度の制御方法を説明するためのフローチャート
【図１１】本発明の一実施形態の硬性鏡システムにおける近赤外光の照度の制御方法を説明するためのフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の内視鏡用光照射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。本発明は、光照射装置の構成に特徴を有するものであるが、まずは、そのシステム全体の構成から説明する。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。
【００２２】
本実施形態の硬性鏡システム１は、図１に示すように、青色光と近赤外光を射出する光源装置２と、光源装置２から射出された青色光を波長変換した白色光と近赤外光を被観察部に照射するとともに、白色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と近赤外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画像処理装置３と、画像処理装置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深部蛍光画像を表示するモニタ４とを備えている。
【００２３】
硬性鏡撮像装置１０は、図１に示すように、腹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。
【００２４】
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、およびケーブル接続口３０ｃを備えている。
【００２５】
接続部材３０ａは、体腔挿入部３０（挿入部材３０ｂ）の一端側３０Ｘに設けられており、たとえば撮像ユニット２０側に形成された開口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。
【００２６】
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。挿入部材３０ｂの内部には、被観察部の像を結像するためのレンズ群が収容されており、他端側３０Ｙから入射された被観察部の通常像および蛍光像はレンズ群を介して一端側３０Ｘの撮像ユニット２０側に射出される。
【００２７】
挿入部材３０ｂの側面にはケーブル接続口３０ｃが設けられており、このケーブル接続口３０ｃに光ケーブルＬＣが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とが光ケーブルＬＣを介して光学的に接続されることになる。
【００２８】
また、図３に示すように、体腔挿入部３０の他端側３０Ｙには、略中央に通常像および蛍光像を結像する撮像レンズ３０ｄが設けられており、その撮像レンズ３０ｄを挟んで略対称に白色光を照射する白色光用照射レンズ３０ｇ，３０ｈが設けられている。このように白色光用照射レンズを撮像レンズ３０ｄに対して対称に２つ設けるようにしているのは、被観察部の凹凸によって通常像に陰影ができないようにするためである。
【００２９】
また、体腔挿入部３０の他端側３０Ｙには、近赤外光を照射する第１の近赤外光用照射レンズ３０ｆと第２の近赤外光用照射レンズ３０ｅとが撮像レンズ３０ｄに対して略対称に設けられている。
【００３０】
また、図４に、図３の４-４’線断面図を示す。図４に示すように、体腔挿入部３０内には、白色投光ユニット５０と第１の近赤外投光ユニット６０とが設けられている。白色投光ユニット５０は、青色光を導光するマルチモード光ファイバ５１と、マルチモード光ファイバ５１によって導光された青色光の一部を吸収して励起され、緑色〜黄色の可視光を発する蛍光体５２とを備えている。蛍光体５２は、複数種類の蛍光物質から形成されており、たとえば、ＹＡＧ系蛍光体、あるいはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７）等の蛍光物質などを含んで形成される。
【００３１】
そして、蛍光体５２の外周を覆うように筒状のスリーブ部材５３が設けられており、スリーブ部材５３の内部には、マルチモード光ファイバ５１を中心軸として保持するフェニール５４が挿入されている。さらに、フェニール５４の後端側（先端側とは逆側）から延出されるマルチモード光ファイバ５１には、その外皮を覆うフレキシブルスリーブ５５がスリーブ部材５３との間に挿入されている。
【００３２】
また、第１の近赤外投光ユニット６０は、近赤外光を導光する第１のマルチモード光ファイバ６１を備えており、第１のマルチモード光ファイバ５１と第１の近赤外光用照射レンズ３０ｆとの間には空間６２が設けられている。
【００３３】
そして、このように空間６２を設けることによって、被観察部における近赤外光の照射範囲を広げることができるとともに、近赤外光のエネルギー密度が許容範囲を超えるのを回避することができるが、第１のマルチモード光ファイバ６１から出射された近赤外光が空間６２の側壁にけられずに通過させるためには、空間６２の径は、下式の要件を満たす必要がある。
φ２−φ１＞２ｔ＋ｔａｎθ
ここで、θは第１のマルチモード光ファイバ６１の出射端６１ａにおける近赤外光のひろがり角、φ１は第１のマルチモード光ファイバ６１の出射端６１ａの径、φ１は空間６２の径、ｔは第１のマルチモード光ファイバ６１の出射端から第１の近赤外光用照射レンズ３０ｆの入射端面までの距離である。
【００３４】
そして、たとえば、θ＝１７°、φ１＝０．１ｍｍ、ｔ＝２ｍｍの場合には、下式のとおり、φ２は１．３３ｍｍより大きくする必要がある。
φ２＞２×２×ｔａｎ（１７°）＋０．１＝１．３３
また、第１の近赤外投光ユニット６０にも、空間６２の外周を覆うように筒状のスリーブ部材６３が設けられており、白色投光ユニット５０と同様に、フェニール６４およびフレキシブルスリーブ６５が設けられている。
【００３５】
そして、体腔挿入部３０内には、２つの白色投光ユニット５０が撮像レンズ３０ｄに対して対称に設けられ、第１の近赤外投光ユニット６０と第２の近赤外投光ユニットとが、撮像レンズ３０ｄに対して対称に設けられるが、第２の近赤外投光ユニットについては、マルチモード光ファイバの構成以外は、第１の近赤外投光ユニット６０と同様の構成である。なお、図３の各照射レンズ内の点線の丸は、マルチモード光ファイバの出射端を示している。
【００３６】
また、各投光ユニットにおいて使用されるマルチモード光ファイバとしては、たとえば、コア径１０５μｍ、クラッド径１２５μｍ、外皮となる保護層を含めた径が直径０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの細径なものを使用することができるが、第１の近赤外投光ユニット６０の第１のマルチモード光ファイバ６１だけがその先端部分の構成が異なる。
【００３７】
図５（ａ）に第１の近赤外投光ユニット６０の第１のマルチモード光ファイバ６１の先端部分の構成を示し、図５（ｂ）に第２の近赤外光投光ユニットの第２のマルチモード光ファイバ７１の先端部分の構成を示す。
【００３８】
第１のマルチモード光ファイバ６１は、図５（ａ）に示すように、コアＣとその周囲に形成されたクラッドＫとから構成されるものであり、光源装置２から射出された近赤外光が一端から入射され、他端から射出するものである。そして、第１のマルチモード光ファイバ６１の出射部は、その出射端に向けて先細りとなるようなテーパー形状で形成されている。
【００３９】
第１のマルチモード光ファイバ６１の出射部は、マルチモード光ファイバの一部を加熱し、その加熱部分を延伸加工することによってテーパー形状に形成されている。すなわち、第１のマルチモード光ファイバ６１の出射部におけるコア径とクラッド径との比率が、テーパー化していない部分の比率と同じになるように形成されている。なお、テーパー率を｛（テーパー化によって減少したコア径）/（テーパー化前のコア径）｝×１００％とすると、出射部のテーパー率は３６％未満であることが望ましい。
【００４０】
ここで、上述したようにテーパー化された第１のマルチモード光ファイバ６１の作用を、テーパー化されてない図５（ｂ）に示す第２のマルチモード光ファイバ７１の作用と比較しながら説明する。なお、図５（ｂ）に示す第２のマルチモード光ファイバ７１については、テーパー化されていないこと以外は、第１のマルチモード光ファイバ６１と同様の材料および構成となっているものとする。
【００４１】
まず、一般的に、光ファイバの出射部の開口数は、下式（１）で表わされる。なお、下式（１）におけるθは、図５（ｂ）に示すθであり、光ファイバから出射される光の拡がり角の半角である。
【数１】
そして、たとえば、図５（ｂ）に示す第２のマルチモード光ファイバ７１のコアの屈折率ｎ１＝１．４５、クラッドの屈折率ｎ２＝１．４２、空気の屈折率ｎ０＝１とすると、第２のマルチモード光ファイバ７１から出射される光の拡がり角２θ＝約３４°となる。
【００４２】
一方、一般的に、マルチモード光ファイバにおいては、出射端のビームの径（コア径）とビームの拡がり半角θとの積が一定である関係がある。したがって、図５（ａ）に示すようなテーパー形状の第１のマルチモード光ファイバ６１についても、ビームのコア径が出射端に向けて連続的に減少するテーパー部分の任意の断面において、下式（２）の関係が成り立つことになる。
【数２】
よって、図５（ａ）に示す第１のマルチモード光ファイバ６１のテーパー部分の出射端におけるビームの拡がり角θ’は、図５（ｂ）に示す第２のマルチモード光ファイバ７１のビームの拡がり角をθとすると、上式（２）を変形して下式（３）で表わすことができる。
【数３】
したがって、図５（ａ）に示す第１のマルチモード光ファイバ６１のコアＣとクラッドＫの屈折率が、上述した図５（ｂ）に示す第２のマルチモード光ファイバ７１と同じであり、テーパー率が３６％である場合には、図５（ａ）に示す第１のマルチモード光ファイバ６１から出射されるビームの拡がり角２θ’は、上式（３）から約４２°となる。すなわち、テーパー化した第１のマルチモード光ファイバ６１の方がビームの拡がり角が広くなることになる。
【００４３】
したがって、第１の近赤外投光ユニット６０により照射される近赤外光の被観察部における照射範囲の方が第２の近赤外投光ユニットにより照射される近赤外光の被観察部における照射範囲よりも広くなることになる。
【００４４】
ここで、各投光ユニットによって被観察部に照射される光のスペクトルおよびその光の照射によって被観察部から発せられる蛍光および反射光のスペクトルを図６に示す。図６には、白色投光ユニット５０の蛍光体５２を透過して照射された青色光スペクトルＳ１と、白色投光ユニット５０の蛍光体５２において励起されて照射された緑色〜黄色の可視光スペクトルＳ２と、第１または第２の近赤外投光ユニットによって照射された近赤外光スペクトルＳ３と、第１または第２の近赤外投光ユニットによる近赤外光スペクトルＳ３の照射によって発せられたＩＣＧ蛍光スペクトルＳ４とが示されている。
【００４５】
なお、本明細書における白色光とは、厳密に可視光の全ての波長成分を含むものに限らず、たとえば、基準光であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）等、特定の波長帯の光を含むものであればよく、たとえば、緑色から赤色にかけての波長成分を含む光や、青色から緑色にかけての波長成分を含む光なども広義に含むものとする。したがって、白色投光ユニット５０は、図６に示すような青色光スペクトルＳ１と可視光スペクトルＳ２とを照射するものであるが、これらのスペクトルからなる光も白色光であるとする。
【００４６】
また、挿入部材３０ｂの先端には、図４に示すように、体腔挿入部３０の先端と被観察部との距離情報を計測する測距部８０が設けられている。測距部８０としては、たとえば、超音波や光を用いて距離を測定するものを利用することができるが、その他の公知な測距手段を用いるようにしてもよい。そして、測距部８０によって計測された距離情報は撮像ユニット２０を介して画像処理装置３に出力される。
【００４７】
図７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内のレンズ群により結像された被観察部の蛍光像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内のレンズ群により結像された被観察部の通常像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、通常像を反射するとともに、蛍光像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。
【００４８】
第１の撮像系は、体腔挿入部３０から射出された蛍光像を透過するとともに、励起光をカット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。
【００４９】
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。
【００５０】
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はモノクロの撮像素子である。
【００５１】
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）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。
【００５２】
ここで、図８に、撮像ユニット２０の分光感度のグラフを示す。具体的には、撮像ユニット２０は、第１の撮像系がＩＲ（近赤外）感度を有し、第２の撮像系がＲ（赤）感度、Ｇ（緑）感度、Ｂ（青）感度を有するように構成されている。
【００５３】
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および撮像素子２６から出力された通常画像信号に対し、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）を介して画像処理装置３に出力するものである。
【００５４】
図９は、光源装置２および画像処理装置３の概略構成を示す図である。画像処理装置３は、図９に示すように、通常画像入力コントローラ３１、蛍光画像入力コントローラ３２、画像処理部３３、メモリ３４、ビデオ出力部３５、操作部３６、ＴＧ（タイミングジェネレータ）３７、および制御部３８を備えている。
【００５５】
通常画像入力コントローラ３１および蛍光画像入力コントローラ３２は、所定容量のラインバッファを備えており、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および蛍光画像信号をそれぞれ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３１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３２に記憶された蛍光画像信号はバスを介してメモリ３４に格納される。
【００５６】
画像処理部３３は、メモリ３４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。
【００５７】
ビデオ出力部３５は、画像処理部３３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。
【００５８】
操作部３６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、ＴＧ３７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４３，４９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。
【００５９】
制御部３８は、システム全体を制御するものであるが、さらに体腔挿入部３０にもうけられた測距部８０によって計測された距離情報を取得する距離情報取得部３８ａと、距離情報取得部３８ａによって取得された距離情報に基づいて、被観察部への近赤外光の照度情報を取得する照度情報取得部３８ｂとを備えている。そして、制御部３８は、照度情報取得部３８ｂによって取得された励起光の照度情報に基づいて、光源装置２における後述する光ファイバスイッチ４８の切り替えまたは近赤外光の強度を制御するものである。
【００６０】
光源装置２は、図９に示すように、４４５ｎｍの青色光を射出する青色ＬＤ光源４０と、青色ＬＤ光源４０から射出された青色光を集光して光ファイバスプリッタ４２に入射させる集光レンズ４１と、集光レンズ４１によって入射された青色光を光ケーブルＬＣ１と光ケーブルＬＣ２との両方に同時に入射する光ファイバスプリッタ４２と、青色ＬＤ光源４０を駆動するＬＤドライバ４３とを備えている。
【００６１】
また、光源装置２は、７５０〜７９０ｎｍの近赤外光を射出する近赤外ＬＤ光源４６と、近赤外ＬＤ光源４６から射出された近赤外光を集光して光ファイバスイッチ４８の入力端に入射させる集光レンズ４７と、集光レンズ４７によって入射された近赤外光を制御部３８からの制御信号に基づいて光ケーブルＬＣ３の入射端と光ケーブルＬＣ４の入射端とに切り替えて入射する光ファイバスイッチ４８と、近赤外ＬＤ光源４６を駆動するＬＤドライバ４９とを備えている。
【００６２】
また、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、上記近赤外光に限定されず、被検者に投入される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。
【００６３】
ＬＤドライバ４９は、制御部３８から出力された制御信号に基づいて、近赤外ＬＤ光源４６から出力される近赤外光の強度を制御するものである。すなわち、被観察部に対して必要以上の近赤外光が照射されて被観察部が損傷を受けないようにするとともに、被観察部から十分な蛍光の強度を得られるように近赤外ＬＤ光源４６を駆動制御するものである。
【００６４】
また、光源装置２は、光ケーブルＬＣを介して硬性鏡撮像装置１０に光学的に接続されるが、光ケーブルＬＣ１およびＬＣ２は、それぞれ白色投光ユニット５０のマルチモード光ファイバ５１に光学的に接続され、光ケーブルＬＣ３は第１の近赤外投光ユニット６０の第１のマルチモード光ファイバ６１に光学的に接続され、光ケーブルＬＣ４は第２の近赤外投光ユニットの第２のマルチモード光ファイバ７１に光学的に接続されるものとする。
【００６５】
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。
【００６６】
まず、光ケーブルＬＣが接続された体腔挿入部３０およびケーブル５が撮像ユニット２０に取り付けられた後、光源装置２および撮像ユニット２０および画像処理装置３の電源が投入され、これらが駆動される。
【００６７】
次に、操作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。なお、被観察部には、予めＩＣＧが投与されているものとする。
【００６８】
そして、ＩＣＧ蛍光画像および通常画像が撮像される。具体的には、光源装置２の青色ＬＤ光源４０から射出された青色光が、集光レンズ４１および光ファイバスプリッタ４２を介して光ケーブルＬＣ１およびＬＣ２の両方に同時に入射される。そして、さらに青色光は光ケーブルＬＣ１，ＬＣ２により導光されて体腔挿入部３０に入射され、体腔挿入部３０内の白色投光ユニット５０のマルチモード光ファイバ５１によって導光される。そして、マルチモード光ファイバ５１の出射端から出射された青色光は、一部は蛍光体５２を透過して被観察部に照射され、一部以外は蛍光体５２によって緑色〜黄色の可視光に波長変換され、その可視光が被観察部に照射される。すなわち、青色光と緑色〜黄色の可視光とからなる白色光が被観察部に照射される。
【００６９】
一方、光源装置２の近赤外ＬＤ光源４６から射出された近赤外光が、集光レンズ４７および光ファイバスイッチ４８を介して光ケーブルＬＣ３またはＬＣ４に入射され、光ケーブルＬＣ３またはＬＣ４を介して体腔挿入部３０に入射され、体腔挿入部３０内の第１または第２の近赤外投光ユニットのマルチモード光ファイバによって導光されて被観察部に白色光と同時に照射される。なお、光ファイバスイッチ４８における光ケーブルＬＣ３への近赤外光の入射または光ケーブルＬＣ４への近赤外光の入射の切り替え方法については、後で詳述する。
【００７０】
そして、白色光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、近赤外光の照射によって被観察部から発せられたＩＣＧ蛍光に基づくＩＣＧ蛍光像が通常像と同時に撮像される。
【００７１】
より具体的には、通常像の撮像の際には、白色光の照射によって被観察部から反射された通常像が挿入部材３０ｂの先端３０Ｙの撮像レンズ３０ｄから入射し、挿入部材３０ｂ内のレンズ群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に入射された通常像は、ダイクロイックプリズム２１によって直角方向に反射され、第２結像光学系２５によって撮像素子２６の撮像面に結像され、撮像素子２６によって撮像される。
【００７３】
そして、撮像素子２６からそれぞれ出力されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号は、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を介して画像処理装置３に出力される。
【００７４】
一方、ＩＣＧ蛍光像の撮像の際には、近赤外光の励起光の照射によって被観察部から発せられたＩＣＧ蛍光像が挿入部材３０ｂの先端３０Ｙの撮像レンズ３０ｄから入射し、挿入部材３０ｂ内のレンズ群により導光されて撮像ユニット２０に向けて射出される。
【００７５】
撮像ユニット２０に入射されたＩＣＧ蛍光像は、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を透過した後、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によって撮像される。高感度撮像素子２４から出力されたＩＣＧ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を介して画像処置装置３に出力される。
【００７６】
そして、画像処理装置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３１において一時的に記憶された後、メモリ３４に格納される。そして、メモリ３４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３３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３５に順次出力される。
【００７７】
そして、ビデオ出力部３５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。
【００７８】
一方、画像処理装置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３２において一時的に記憶された後、メモリ３４に格納される。そして、メモリ３４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３３において所定の画像処理が施された後、ビデオ出力部３５に順次出力される。
【００７９】
そして、ビデオ出力部３５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。
【００８０】
ここで、本実施形態の硬性鏡システムにおいては、上述したようにして通常画像および蛍光画像の撮像を行うととともに、体腔挿入部３０と被観察部との間の距離に応じて、被観察部に照射される近赤外光の照度を調整する。具体的には、被観察部に対して必要以上の近赤外光が照射されて被観察部が損傷を受けないようにするとともに、被観察部から十分な蛍光の強度を得られるように近赤外光の照度を調整する。その近赤外光の照度の調整方法について、図１０および図１１に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
【００８１】
まず、体腔挿入部３０の先端に設けられた測距部８０によって体腔挿入部３０と被観察部との距離が計測され、その距離情報が撮像ユニット２０を介して画像処理装置３に出力され、画像処理装置３の距離情報取得部３８ａによって取得される（Ｓ１０）。
【００８２】
そして、制御部３８の照度情報取得部３８ｂは、距離情報取得部３８ａによって取得された距離情報と、光源装置２における光ファイバスイッチ４８の切替情報とを取得し、これらの情報に基づいて、被観察部への近赤外光の照度情報を取得する（Ｓ１２）。より具体的には、照度情報取得部３８ｂは、光ファイバスイッチ４８の切替状態を取得し、この切替情報に対応する近赤外光の拡がり角を取得する。
【００８３】
なお、本実施形態の硬性鏡システムにおいては、光ファイバスイッチ４８は、光ケーブルＬＣ３への近赤外光の入射と、光ケーブルＬＣ４への近赤外光の入射とを切り替えるものであり、すなわち、テーパー化された第１のマルチモード光ファイバ６１を有する第１の近赤外投光ユニット６０からの近赤外光の照射と、テーパー化されていない第２のマルチモード光ファイバ７１を有する第２の近赤外投光ユニットからの近赤外光の照射とを切り替えるものである。そして、照度情報取得部３８ｂは、光ファイバスイッチ４８が光ケーブルＬＣ３と光ケーブルＬＣ４とのどちらの光ケーブルに近赤外光を入射している状態かを切替情報として取得するものである。
【００８４】
そして、照度情報取得部３８ｂには、図５（ａ）に示す第１のマルチモード光ファイバ６１により照射される近赤外光の拡がり角（２×θ’）が拡がり角「大」として予め設定されており、図５（ｂ）に示す第２のマルチモード光ファイバ７１により照射される近赤外光の拡がり角（２×θ）が拡がり角「小」として予め設定されており、照度情報取得部３８ｂは、切替情報に基づいて拡がり角「大」または拡がり角「小」を取得する。すなわち、光ファイバスイッチ４８が光ケーブルＬＣ３（第１の近赤外投光ユニット）に近赤外光を入射するよう切り替えられている場合には拡がり角「大」を取得し、光ファイバスイッチ４８が光ケーブルＬＣ４（第２の近赤外投光ユニット）に近赤外光を入射するよう切り替えられている場合には拡がり角「小」を取得する。
【００８５】
そして、照度情報取得部３８ｂは、上述したようにして取得した拡がり角「大」または拡がり角「小」の情報と、距離情報取得部３８ａによって取得された距離情報とを用いて、下式を計算して近赤外光の照度情報を取得する。
【００８６】
照度情報＝（近赤外ＬＤ光源４６の現在の出力）/［π｛距離情報×ｔａｎ（θｉ/２）｝２］
ただし、θｉ＝拡がり角「大」または拡がり角「小」
なお、近赤外ＬＤ光源４６の現在の出力については、ＬＤドライバ４９に出力される制御信号に基づいて算出されるものとする。
【００８７】
次に、制御部３８は、照度情報取得部３８ｂによって取得された近赤外光の照度情報と予め設定された近赤外光の規定照度とを比較する（Ｓ１４）。ここで、近赤外光の規定照度としては、たとえば、被観察部から十分な蛍光の強度を得られるような照度以上であって、かつ生体安全に許容される照度の上限値以下の照度が設定される。生体安全に許容される上限の一例としては、ＪＩＳ６８０２に定められる皮膚の最大許容露光量（ＭＰＥ）がある。
【００８８】
そして、制御部３８は、照度情報取得部３８ｂによって取得された近赤外光の照度情報が規定照度の範囲内である場合には、Ｓ１０に戻り、特に制御を行わない（Ｓ１４，ＹＥＳ）。一方、照度情報取得部３８ｂによって取得された近赤外光の照度情報が規定照度の範囲外である場合には（Ｓ１４，ＮＯ）、照度情報取得部３８ｂによって取得された近赤外光の照度情報が規定照度の下限値よりも小さいのか、もしくは上限値よりも大きいのかを判定する（Ｓ１６）。
【００８９】
そして、制御部３８は、照度情報取得部３８ｂによって取得された近赤外光の照度情報が規定照度の上限値よりも大きいと判定した場合には（Ｓ１６，「大きい」）、現在の近赤外光の拡がり角が、拡がり角「大」であるのか、もしくは拡がり角「小」であるのかを判定する（Ｓ１８）。
【００９０】
そして、制御部３８は、現在の近赤外光の拡がり角が、拡がり角「大」である場合には（Ｓ１８，「大」）、近赤外光の照度が規定照度の範囲内となるような近赤外光の強度を算出し、その算出した強度の近赤外光が近赤外ＬＤ光源４６から射出されるようにＬＤドライバ４９に制御信号を出力する（Ｓ２０）。
【００９１】
また、制御部３８は、現在の近赤外光の拡がり角が、拡がり角「小」である場合には（Ｓ１８，「小」）、近赤外光の拡がり角を拡がり角「大」に変更した場合の近赤外光の照度を算出し、その近赤外光の照度が規定照度の範囲内であるか否かを判定する（Ｓ２２）。そして、制御部３８は、近赤外光の拡がり角を拡がり角「大」に変更した場合の近赤外光の照度が規定照度の範囲内になると判定した場合には（Ｓ２２，ＹＥＳ）、近赤外光の拡がり角が拡がり角「大」となるように、光ファイバスイッチ４８に対してスイッチ切替制御信号を出力する。そして、光ファイバスイッチ４８が、近赤外光が光ケーブルＬＣ３（第１の近赤外投光ユニット）へ入射されるよう切り替えられることによって、近赤外光の拡がり角が拡がり角「大」に変更される（Ｓ２４）。
【００９２】
一方、制御部３８は、Ｓ２２において、近赤外光の拡がり角を拡がり角「大」に変更した場合の近赤外光の照度が規定照度の範囲外になると判定した場合には（Ｓ２２，ＮＯ）、近赤外光の拡がり角を拡がり角「小」に維持したままの状態において、近赤外光の照度が規定照度の範囲内となるような近赤外光の強度を算出し、その算出した強度の近赤外光が近赤外ＬＤ光源４６から射出されるようにＬＤドライバ４９に制御信号を出力する（Ｓ２６）。
【００９３】
また、Ｓ１６において、制御部３８が、照度情報取得部３８ｂによって取得された近赤外光の照度情報が規定照度の下限値よりも小さいと判定した場合にも（Ｓ１６，「小さい」）、現在の近赤外光の拡がり角が、拡がり角「大」であるのか、もしくは拡がり角「小」であるのかを判定する（図９のＳ２８）。
【００９４】
そして、制御部３８は、現在の近赤外光の拡がり角が、拡がり角「小」である場合には（Ｓ２８，「小」）、近赤外光の照度が規定照度の範囲内となるような近赤外光の強度を算出し、その算出した強度の近赤外光が近赤外ＬＤ光源４６から射出されるようにＬＤドライバ４９に制御信号を出力する（Ｓ３０）。なお、ここで算出された近赤外光の強度が、近赤外ＬＤ光源４６から射出可能な近赤外光の強度の最大値以上である場合には、上記最大値の強度となるようにＬＤドライバ４９に制御信号を出力する。
【００９５】
また、制御部３８は、現在の近赤外光の拡がり角が、拡がり角「大」である場合には（Ｓ２８，「大」）、近赤外光の拡がり角を拡がり角「大」に維持したままの状態において、近赤外光の照度が規定照度の範囲内となるような近赤外光の強度を算出し、その強度が近赤外ＬＤ光源４６から射出可能な近赤外光の強度の最大値以下であるか否かを判定する（Ｓ３２）。そして、制御部３８は、近赤外光の拡がり角を拡がり角「大」に維持したままの状態において、近赤外光の照度が規定照度の範囲内となるような近赤外光の強度が、近赤外ＬＤ光源４６から射出可能な近赤外光の強度の最大値以下である場合には（Ｓ３２，ＹＥＳ）、その強度の近赤外光が近赤外ＬＤ光源４６から射出されるようにＬＤドライバ４９に制御信号を出力する（Ｓ３４）。
【００９６】
一方、制御部３８は、Ｓ３２において、近赤外光の拡がり角を拡がり角「大」に維持したままの状態において、近赤外光の照度が規定照度の範囲内となるような近赤外光の強度が、近赤外ＬＤ光源４６から射出可能な近赤外光の強度の最大値よりも大きい場合には（Ｓ３２，ＮＯ）、近赤外光の拡がり角が拡がり角「小」となるように、光ファイバスイッチ４８に対してスイッチ切替制御信号を出力する。そして、光ファイバスイッチ４８が、近赤外光が光ケーブルＬＣ４（第２の近赤外投光ユニット）へ入射されるよう切り替えられることによって、近赤外光の拡がり角が拡がり角「小」に変更される（Ｓ３６）。
【００９７】
そして、さらに近赤外光の拡がり角を拡がり角「小」に変更した場合の近赤外光の照度を算出し、その近赤外光の照度が規定照度の範囲外である場合には、近赤外光の照度が規定照度の範囲内となるような近赤外光の強度を算出し、その強度の近赤外光が近赤外ＬＤ光源４６から射出されるようにＬＤドライバ４９に制御信号を出力する。なお、近赤外光の照度が規定照度の範囲内となるような近赤外光の強度が、近赤外ＬＤ光源４６から射出可能な近赤外光の強度の最大値以上である場合には、その最大値の強度の近赤外光が近赤外ＬＤ光源４６から射出されるようにＬＤドライバ４９に制御信号を出力する。
【００９８】
上述したように近赤外光の強度および拡がり角を制御することによって、被観察部に対して必要以上の近赤外光が照射されて被観察部が損傷を受けないようにするとともに、被観察部から十分な蛍光の強度を得られるように近赤外光の照度を調整することができる。
【００９９】
また、上記実施形態においては、近赤外光の拡がり角を、拡がり角「大」と拡がり角「小」との２つの状態に変更するようにしたが、これに限らず、近赤外光の照度に応じて、拡がり角「大」と拡がり角「小」との間の拡がり角に設定するようにしてもよく、すなわち、第１の近赤外投光ユニットの第１のマルチモード光ファイバ６１のテーパー率よりも低いテーパー率でテーパー化されたマルチモード光ファイバを有する近赤外投光ユニットをさらに設けるようにしてもよい。
【０１００】
また、上記実施形態においては、第１の近赤外投光ユニットによる近赤外光の照射と第１の近赤外投光ユニットによる近赤外光の照射との切り替えを、光ファイバスイッチ４８により行うようにしたが、これに限らず、たとえば、第１の近赤外投光ユニットに近赤外光入射する光源と第２の近赤外投光ユニットに近赤外光を入射する光源とを別個に設け、これらの光源のオン／オフを制御することによって切り替えるようにしてもよいし、もしくは第１の近赤外投光ユニットと第２の近赤外投光ユニットとにそれぞれシャッターを設けるようにし、このシャッターを制御することによって切り替えるようにしてもよい。
【０１０１】
また、上記実施形態においては、距離情報取得部３８ａによって取得された距離情報に基づいて、被観察部に照射される近赤外光の照度を制御するようにしたが、白色光の照度を制御するようにしてもよい。すなわち、白色投光ユニットについても、さらにテーパー化されたマルチモード光ファイバを備えたものを設け、２つの白色投光ユニットからの白色光の照射を切り替えるようにしてもよい。なお、白色光の照度を制御する場合には、たとえば、規定照度としては、被観察部からの十分な反射光の強度を得られるような照度以上であって、かつ撮像素子２６において検出される信号が飽和して白飛びしないような照度の上限値以下の照度を設定するようにすればよい。
【０１０２】
また、上記第実施形態は、本発明の内視鏡用光照射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、軟性内視鏡装置を有するその他の内視鏡システムに適用してもよい。また、内視鏡システムに限らず、体内に挿入される挿入部を備えていない、いわゆるビデオカメラ型の医用画像撮像装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 硬性鏡システム
２ 光源装置
３ 画像処理装置
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
３０ｄ 撮像レンズ
３０ｅ 第２の近赤外光用照射レンズ
３０ｆ 第１の近赤外光用照射レンズ
３０ｇ，３０ｈ 白色光用照射レンズ
３３ 画像処理部
３８ 制御部
３８ａ 距離情報取得部
３８ｂ 照度情報取得部
４０ 青色ＬＤ光源
４６ 近赤外光源
４８ 光ファイバスイッチ
５０ 白色投光ユニット
５１ マルチモード光ファイバ
５２ 蛍光体
６０ 第１の近赤外投光ユニット
６１ 第１のマルチモード光ファイバ
６２ 空間
７１ 第２のマルチモード光ファイバ
８０ 測距部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体腔内に挿入され、照射光を導光して被観察部に照射する内視鏡挿入部を備えた内視鏡用光照射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】
また、上記のような内視鏡システムとして、たとえば、特許文献１においては、通常画像とともに、励起光の照射によって被観察部から発せられた自家蛍光像を撮像して自家蛍光画像を得、これらの画像をモニタ画面上に表示する蛍光内視鏡システムが提案されている。
【０００４】
また、蛍光内視鏡システムとしては、たとえば、ＩＣＧ（インドシアニングリーン）を予め体内に投入し、励起光を被観察部に照射して血管内のＩＣＧの蛍光を検出することによって血管の蛍光画像を取得するものも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２３９５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、上述したような蛍光内視鏡システムにおいては、蛍光画像を得るために被観察部に励起光を照射するが、励起光が被観察部に過剰に照射されると被観察部に損傷を招くおそれがあるため被観察部への励起光の照度は安全な範囲に維持する必要がある。また、被観察部から発せられる蛍光は微弱なものであるため、励起光の照度は十分な蛍光の強度が得られるような範囲とする必要がある。
【０００７】
一方、蛍光内視鏡システムにおいて体腔内に挿入される内視鏡挿入部と被観察部との間の距離は変化するため、この距離の変化に応じて励起光の照度も変化させる必要があり、励起光の照度を変化させる方法の一つとして励起光の拡がり角を変化させることが考えられる。
【０００８】
そして、照射光の拡がり角を変化させる方法としては、たとえば、特許文献１には、照射光を導光する導光路を回転させたり、導光路への入射光の傾斜角を変化させたりする方法が提案されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、導光路を回転させたり、導光路への入射光の傾斜角を変化させたりする機構が必要となり、装置が大型化するとともに、コストアップとなる問題がある。また、導光路の入射面での結合効率による光量損失の問題もある。
【００１０】
また、励起光に限らず、白色光の照射に関しても、大きな拡がり角で観察部位の広い範囲を照射することが望ましく、より大きいＮＡを有するライトガイドを用いることが望ましい。
【００１１】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、装置の大型化を招くことなく、小型かつ簡易な構成で照射光の拡がり角を変更することができる内視鏡用光照射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】
【００１２】
本発明の内視鏡用光照射装置は、一端面から入射された照射光を伝播して他端面から被観察部に向けて出射するマルチモード光ファイバであって、照射光の出射部がテーパー形状で形成された第１のマルチモード光ファイバと、一端面から入射された照射光を伝播して他端面から被観察部に向けて出射するマルチモード光ファイバであって、照射光の出射部のテーパー率が第１のマルチモード光ファイバよりも低い第２のマルチモード光ファイバと、第１のマルチモード光ファイバによる被観察部への照射光の照射と第２のマルチモード光ファイバによる被観察部への照射光の照射とを切り替える照射制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
なお、上記「照射光の出射部のテーパー率が第１のマルチモード光ファイバよりも低い」とは、テーパー率０％、すなわちテーパー化されていないものも含むものとする。
【００１４】
また、上記本発明の内視鏡用光照射装置においては、上記出射部と被観察部との間の距離情報を取得する距離情報取得部をさらに設け、照射制御部を、距離情報取得部により取得された距離情報に基づいて、第１のマルチモード光ファイバによる被観察部への照射光の照射と第２のマルチモード光ファイバによる被観察部への照射光の照射とを切り替えるものとすることができる。
【００１５】
また、マルチモード光ファイバが設けられた体腔内に挿入される内視鏡挿入部を設け、マルチモード光ファイバの照射光の出射端と内視鏡挿入部の先端面との間に空間を設けるようにすることができる。
【００１６】
また、照射光として近赤外光を用いることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の内視鏡用光照射装置によれば、テーパー化された第１のマルチモード光ファイバによる被観察部への照射光の照射と第１のマルチモード光ファイバよりもテーパー率の低い第２のマルチモード光ファイバによる被観察部への照射光の照射とを切り替え可能にしたので、小型かつ簡易な構成で照射光の拡がり角を変更することができる。
【００１８】
また、上記本発明の内視鏡用光照射装置において、上記出射部と被観察部との間の距離情報を取得し、その取得し距離情報に基づいて、第１のマルチモード光ファイバによる被観察部への照射光の照射と第２のマルチモード光ファイバによる被観察部への照射光の照射とを切り替えるようにした場合には、被観察部に対して必要以上の照射光が照射されて被観察部が損傷を受けないようにするとともに、被観察部から十分な反射光や蛍光の強度を得られるように照射光の照度を調整することができる。
【００１９】
また、マルチモード光ファイバが設けられた体腔内に挿入される内視鏡挿入部を備えたものとし、そのマルチモード光ファイバの照射光の出射端と内視鏡挿入部の先端面との間に空間を設けるようにした場合には、被観察部における照射光の照射範囲を広げることができるとともに、照射光のエネルギー密度が許容範囲を超えるのを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の内視鏡用光照射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】体腔挿入部の先端部の概略構成図
【図４】図３の４−４’線断面図
【図５】テーパー化されたマルチモード光ファイバ（ａ）とテーパー化されていないマルチモード光ファイバ（ｂ）とのビームの拡がり角を示す図
【図６】体腔挿入部の各投光ユニットによって照射される光のスペクトルおよびその光の照射によって被観察部から発せられる蛍光および反射光のスペクトルを示す図
【図７】撮像ユニットの概略構成を示す図
【図８】撮像ユニットの分光感度を示す図
【図９】画像処理装置および光源装置の概略構成を示す図
【図１０】本発明の一実施形態の硬性鏡システムにおける近赤外光の照度の制御方法を説明するためのフローチャート
【図１１】本発明の一実施形態の硬性鏡システムにおける近赤外光の照度の制御方法を説明するためのフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の内視鏡用光照射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。本発明は、光照射装置の構成に特徴を有するものであるが、まずは、そのシステム全体の構成から説明する。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。
【００２２】
本実施形態の硬性鏡システム１は、図１に示すように、青色光と近赤外光を射出する光源装置２と、光源装置２から射出された青色光を波長変換した白色光と近赤外光を被観察部に照射するとともに、白色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と近赤外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画像処理装置３と、画像処理装置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深部蛍光画像を表示するモニタ４とを備えている。
【００２３】
硬性鏡撮像装置１０は、図１に示すように、腹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。
【００２４】
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、およびケーブル接続口３０ｃを備えている。
【００２５】
接続部材３０ａは、体腔挿入部３０（挿入部材３０ｂ）の一端側３０Ｘに設けられており、たとえば撮像ユニット２０側に形成された開口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。
【００２６】
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。挿入部材３０ｂの内部には、被観察部の像を結像するためのレンズ群が収容されており、他端側３０Ｙから入射された被観察部の通常像および蛍光像はレンズ群を介して一端側３０Ｘの撮像ユニット２０側に射出される。
【００２７】
挿入部材３０ｂの側面にはケーブル接続口３０ｃが設けられており、このケーブル接続口３０ｃに光ケーブルＬＣが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とが光ケーブルＬＣを介して光学的に接続されることになる。
【００２８】
また、図３に示すように、体腔挿入部３０の他端側３０Ｙには、略中央に通常像および蛍光像を結像する撮像レンズ３０ｄが設けられており、その撮像レンズ３０ｄを挟んで略対称に白色光を照射する白色光用照射レンズ３０ｇ，３０ｈが設けられている。このように白色光用照射レンズを撮像レンズ３０ｄに対して対称に２つ設けるようにしているのは、被観察部の凹凸によって通常像に陰影ができないようにするためである。
【００２９】
また、体腔挿入部３０の他端側３０Ｙには、近赤外光を照射する第１の近赤外光用照射レンズ３０ｆと第２の近赤外光用照射レンズ３０ｅとが撮像レンズ３０ｄに対して略対称に設けられている。
【００３０】
また、図４に、図３の４-４’線断面図を示す。図４に示すように、体腔挿入部３０内には、白色投光ユニット５０と第１の近赤外投光ユニット６０とが設けられている。白色投光ユニット５０は、青色光を導光するマルチモード光ファイバ５１と、マルチモード光ファイバ５１によって導光された青色光の一部を吸収して励起され、緑色〜黄色の可視光を発する蛍光体５２とを備えている。蛍光体５２は、複数種類の蛍光物質から形成されており、たとえば、ＹＡＧ系蛍光体、あるいはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７）等の蛍光物質などを含んで形成される。
【００３１】
そして、蛍光体５２の外周を覆うように筒状のスリーブ部材５３が設けられており、スリーブ部材５３の内部には、マルチモード光ファイバ５１を中心軸として保持するフェニール５４が挿入されている。さらに、フェニール５４の後端側（先端側とは逆側）から延出されるマルチモード光ファイバ５１には、その外皮を覆うフレキシブルスリーブ５５がスリーブ部材５３との間に挿入されている。
【００３２】
また、第１の近赤外投光ユニット６０は、近赤外光を導光する第１のマルチモード光ファイバ６１を備えており、第１のマルチモード光ファイバ５１と第１の近赤外光用照射レンズ３０ｆとの間には空間６２が設けられている。
【００３３】
そして、このように空間６２を設けることによって、被観察部における近赤外光の照射範囲を広げることができるとともに、近赤外光のエネルギー密度が許容範囲を超えるのを回避することができるが、第１のマルチモード光ファイバ６１から出射された近赤外光が空間６２の側壁にけられずに通過させるためには、空間６２の径は、下式の要件を満たす必要がある。
φ２−φ１＞２ｔ＋ｔａｎθ
ここで、θは第１のマルチモード光ファイバ６１の出射端６１ａにおける近赤外光のひろがり角、φ１は第１のマルチモード光ファイバ６１の出射端６１ａの径、φ１は空間６２の径、ｔは第１のマルチモード光ファイバ６１の出射端から第１の近赤外光用照射レンズ３０ｆの入射端面までの距離である。
【００３４】
そして、たとえば、θ＝１７°、φ１＝０．１ｍｍ、ｔ＝２ｍｍの場合には、下式のとおり、φ２は１．３３ｍｍより大きくする必要がある。
φ２＞２×２×ｔａｎ（１７°）＋０．１＝１．３３
また、第１の近赤外投光ユニット６０にも、空間６２の外周を覆うように筒状のスリーブ部材６３が設けられており、白色投光ユニット５０と同様に、フェニール６４およびフレキシブルスリーブ６５が設けられている。
【００３５】
そして、体腔挿入部３０内には、２つの白色投光ユニット５０が撮像レンズ３０ｄに対して対称に設けられ、第１の近赤外投光ユニット６０と第２の近赤外投光ユニットとが、撮像レンズ３０ｄに対して対称に設けられるが、第２の近赤外投光ユニットについては、マルチモード光ファイバの構成以外は、第１の近赤外投光ユニット６０と同様の構成である。なお、図３の各照射レンズ内の点線の丸は、マルチモード光ファイバの出射端を示している。
【００３６】
また、各投光ユニットにおいて使用されるマルチモード光ファイバとしては、たとえば、コア径１０５μｍ、クラッド径１２５μｍ、外皮となる保護層を含めた径が直径０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの細径なものを使用することができるが、第１の近赤外投光ユニット６０の第１のマルチモード光ファイバ６１だけがその先端部分の構成が異なる。
【００３７】
図５（ａ）に第１の近赤外投光ユニット６０の第１のマルチモード光ファイバ６１の先端部分の構成を示し、図５（ｂ）に第２の近赤外光投光ユニットの第２のマルチモード光ファイバ７１の先端部分の構成を示す。
【００３８】
第１のマルチモード光ファイバ６１は、図５（ａ）に示すように、コアＣとその周囲に形成されたクラッドＫとから構成されるものであり、光源装置２から射出された近赤外光が一端から入射され、他端から射出するものである。そして、第１のマルチモード光ファイバ６１の出射部は、その出射端に向けて先細りとなるようなテーパー形状で形成されている。
【００３９】
第１のマルチモード光ファイバ６１の出射部は、マルチモード光ファイバの一部を加熱し、その加熱部分を延伸加工することによってテーパー形状に形成されている。すなわち、第１のマルチモード光ファイバ６１の出射部におけるコア径とクラッド径との比率が、テーパー化していない部分の比率と同じになるように形成されている。なお、テーパー率を｛（テーパー化によって減少したコア径）/（テーパー化前のコア径）｝×１００％とすると、出射部のテーパー率は３６％未満であることが望ましい。
【００４０】
ここで、上述したようにテーパー化された第１のマルチモード光ファイバ６１の作用を、テーパー化されてない図５（ｂ）に示す第２のマルチモード光ファイバ７１の作用と比較しながら説明する。なお、図５（ｂ）に示す第２のマルチモード光ファイバ７１については、テーパー化されていないこと以外は、第１のマルチモード光ファイバ６１と同様の材料および構成となっているものとする。
【００４１】
まず、一般的に、光ファイバの出射部の開口数は、下式（１）で表わされる。なお、下式（１）におけるθは、図５（ｂ）に示すθであり、光ファイバから出射される光の拡がり角の半角である。
【数１】
そして、たとえば、図５（ｂ）に示す第２のマルチモード光ファイバ７１のコアの屈折率ｎ１＝１．４５、クラッドの屈折率ｎ２＝１．４２、空気の屈折率ｎ０＝１とすると、第２のマルチモード光ファイバ７１から出射される光の拡がり角２θ＝約３４°となる。
【００４２】
一方、一般的に、マルチモード光ファイバにおいては、出射端のビームの径（コア径）とビームの拡がり半角θとの積が一定である関係がある。したがって、図５（ａ）に示すようなテーパー形状の第１のマルチモード光ファイバ６１についても、ビームのコア径が出射端に向けて連続的に減少するテーパー部分の任意の断面において、下式（２）の関係が成り立つことになる。
【数２】
よって、図５（ａ）に示す第１のマルチモード光ファイバ６１のテーパー部分の出射端におけるビームの拡がり角θ’は、図５（ｂ）に示す第２のマルチモード光ファイバ７１のビームの拡がり角をθとすると、上式（２）を変形して下式（３）で表わすことができる。
【数３】
したがって、図５（ａ）に示す第１のマルチモード光ファイバ６１のコアＣとクラッドＫの屈折率が、上述した図５（ｂ）に示す第２のマルチモード光ファイバ７１と同じであり、テーパー率が３６％である場合には、図５（ａ）に示す第１のマルチモード光ファイバ６１から出射されるビームの拡がり角２θ’は、上式（３）から約４２°となる。すなわち、テーパー化した第１のマルチモード光ファイバ６１の方がビームの拡がり角が広くなることになる。
【００４３】
したがって、第１の近赤外投光ユニット６０により照射される近赤外光の被観察部における照射範囲の方が第２の近赤外投光ユニットにより照射される近赤外光の被観察部における照射範囲よりも広くなることになる。
【００４４】
ここで、各投光ユニットによって被観察部に照射される光のスペクトルおよびその光の照射によって被観察部から発せられる蛍光および反射光のスペクトルを図６に示す。図６には、白色投光ユニット５０の蛍光体５２を透過して照射された青色光スペクトルＳ１と、白色投光ユニット５０の蛍光体５２において励起されて照射された緑色〜黄色の可視光スペクトルＳ２と、第１または第２の近赤外投光ユニットによって照射された近赤外光スペクトルＳ３と、第１または第２の近赤外投光ユニットによる近赤外光スペクトルＳ３の照射によって発せられたＩＣＧ蛍光スペクトルＳ４とが示されている。
【００４５】
なお、本明細書における白色光とは、厳密に可視光の全ての波長成分を含むものに限らず、たとえば、基準光であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）等、特定の波長帯の光を含むものであればよく、たとえば、緑色から赤色にかけての波長成分を含む光や、青色から緑色にかけての波長成分を含む光なども広義に含むものとする。したがって、白色投光ユニット５０は、図６に示すような青色光スペクトルＳ１と可視光スペクトルＳ２とを照射するものであるが、これらのスペクトルからなる光も白色光であるとする。
【００４６】
また、挿入部材３０ｂの先端には、図４に示すように、体腔挿入部３０の先端と被観察部との距離情報を計測する測距部８０が設けられている。測距部８０としては、たとえば、超音波や光を用いて距離を測定するものを利用することができるが、その他の公知な測距手段を用いるようにしてもよい。そして、測距部８０によって計測された距離情報は撮像ユニット２０を介して画像処理装置３に出力される。
【００４７】
図７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内のレンズ群により結像された被観察部の蛍光像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内のレンズ群により結像された被観察部の通常像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、通常像を反射するとともに、蛍光像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。
【００４８】
第１の撮像系は、体腔挿入部３０から射出された蛍光像を透過するとともに、励起光をカット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。
【００４９】
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。
【００５０】
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はモノクロの撮像素子である。
【００５１】
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）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。
【００５２】
ここで、図８に、撮像ユニット２０の分光感度のグラフを示す。具体的には、撮像ユニット２０は、第１の撮像系がＩＲ（近赤外）感度を有し、第２の撮像系がＲ（赤）感度、Ｇ（緑）感度、Ｂ（青）感度を有するように構成されている。
【００５３】
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および撮像素子２６から出力された通常画像信号に対し、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）を介して画像処理装置３に出力するものである。
【００５４】
図９は、光源装置２および画像処理装置３の概略構成を示す図である。画像処理装置３は、図９に示すように、通常画像入力コントローラ３１、蛍光画像入力コントローラ３２、画像処理部３３、メモリ３４、ビデオ出力部３５、操作部３６、ＴＧ（タイミングジェネレータ）３７、および制御部３８を備えている。
【００５５】
通常画像入力コントローラ３１および蛍光画像入力コントローラ３２は、所定容量のラインバッファを備えており、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および蛍光画像信号をそれぞれ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３１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３２に記憶された蛍光画像信号はバスを介してメモリ３４に格納される。
【００５６】
画像処理部３３は、メモリ３４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。
【００５７】
ビデオ出力部３５は、画像処理部３３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。
【００５８】
操作部３６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、ＴＧ３７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４３，４９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。
【００５９】
制御部３８は、システム全体を制御するものであるが、さらに体腔挿入部３０にもうけられた測距部８０によって計測された距離情報を取得する距離情報取得部３８ａと、距離情報取得部３８ａによって取得された距離情報に基づいて、被観察部への近赤外光の照度情報を取得する照度情報取得部３８ｂとを備えている。そして、制御部３８は、照度情報取得部３８ｂによって取得された励起光の照度情報に基づいて、光源装置２における後述する光ファイバスイッチ４８の切り替えまたは近赤外光の強度を制御するものである。
【００６０】
光源装置２は、図９に示すように、４４５ｎｍの青色光を射出する青色ＬＤ光源４０と、青色ＬＤ光源４０から射出された青色光を集光して光ファイバスプリッタ４２に入射させる集光レンズ４１と、集光レンズ４１によって入射された青色光を光ケーブルＬＣ１と光ケーブルＬＣ２との両方に同時に入射する光ファイバスプリッタ４２と、青色ＬＤ光源４０を駆動するＬＤドライバ４３とを備えている。
【００６１】
また、光源装置２は、７５０〜７９０ｎｍの近赤外光を射出する近赤外ＬＤ光源４６と、近赤外ＬＤ光源４６から射出された近赤外光を集光して光ファイバスイッチ４８の入力端に入射させる集光レンズ４７と、集光レンズ４７によって入射された近赤外光を制御部３８からの制御信号に基づいて光ケーブルＬＣ３の入射端と光ケーブルＬＣ４の入射端とに切り替えて入射する光ファイバスイッチ４８と、近赤外ＬＤ光源４６を駆動するＬＤドライバ４９とを備えている。
【００６２】
また、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、上記近赤外光に限定されず、被検者に投入される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。
【００６３】
ＬＤドライバ４９は、制御部３８から出力された制御信号に基づいて、近赤外ＬＤ光源４６から出力される近赤外光の強度を制御するものである。すなわち、被観察部に対して必要以上の近赤外光が照射されて被観察部が損傷を受けないようにするとともに、被観察部から十分な蛍光の強度を得られるように近赤外ＬＤ光源４６を駆動制御するものである。
【００６４】
また、光源装置２は、光ケーブルＬＣを介して硬性鏡撮像装置１０に光学的に接続されるが、光ケーブルＬＣ１およびＬＣ２は、それぞれ白色投光ユニット５０のマルチモード光ファイバ５１に光学的に接続され、光ケーブルＬＣ３は第１の近赤外投光ユニット６０の第１のマルチモード光ファイバ６１に光学的に接続され、光ケーブルＬＣ４は第２の近赤外投光ユニットの第２のマルチモード光ファイバ７１に光学的に接続されるものとする。
【００６５】
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。
【００６６】
まず、光ケーブルＬＣが接続された体腔挿入部３０およびケーブル５が撮像ユニット２０に取り付けられた後、光源装置２および撮像ユニット２０および画像処理装置３の電源が投入され、これらが駆動される。
【００６７】
次に、操作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。なお、被観察部には、予めＩＣＧが投与されているものとする。
【００６８】
そして、ＩＣＧ蛍光画像および通常画像が撮像される。具体的には、光源装置２の青色ＬＤ光源４０から射出された青色光が、集光レンズ４１および光ファイバスプリッタ４２を介して光ケーブルＬＣ１およびＬＣ２の両方に同時に入射される。そして、さらに青色光は光ケーブルＬＣ１，ＬＣ２により導光されて体腔挿入部３０に入射され、体腔挿入部３０内の白色投光ユニット５０のマルチモード光ファイバ５１によって導光される。そして、マルチモード光ファイバ５１の出射端から出射された青色光は、一部は蛍光体５２を透過して被観察部に照射され、一部以外は蛍光体５２によって緑色〜黄色の可視光に波長変換され、その可視光が被観察部に照射される。すなわち、青色光と緑色〜黄色の可視光とからなる白色光が被観察部に照射される。
【００６９】
一方、光源装置２の近赤外ＬＤ光源４６から射出された近赤外光が、集光レンズ４７および光ファイバスイッチ４８を介して光ケーブルＬＣ３またはＬＣ４に入射され、光ケーブルＬＣ３またはＬＣ４を介して体腔挿入部３０に入射され、体腔挿入部３０内の第１または第２の近赤外投光ユニットのマルチモード光ファイバによって導光されて被観察部に白色光と同時に照射される。なお、光ファイバスイッチ４８における光ケーブルＬＣ３への近赤外光の入射または光ケーブルＬＣ４への近赤外光の入射の切り替え方法については、後で詳述する。
【００７０】
そして、白色光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、近赤外光の照射によって被観察部から発せられたＩＣＧ蛍光に基づくＩＣＧ蛍光像が通常像と同時に撮像される。
【００７１】
より具体的には、通常像の撮像の際には、白色光の照射によって被観察部から反射された通常像が挿入部材３０ｂの先端３０Ｙの撮像レンズ３０ｄから入射し、挿入部材３０ｂ内のレンズ群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に入射された通常像は、ダイクロイックプリズム２１によって直角方向に反射され、第２結像光学系２５によって撮像素子２６の撮像面に結像され、撮像素子２６によって撮像される。
【００７３】
そして、撮像素子２６からそれぞれ出力されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号は、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を介して画像処理装置３に出力される。
【００７４】
一方、ＩＣＧ蛍光像の撮像の際には、近赤外光の励起光の照射によって被観察部から発せられたＩＣＧ蛍光像が挿入部材３０ｂの先端３０Ｙの撮像レンズ３０ｄから入射し、挿入部材３０ｂ内のレンズ群により導光されて撮像ユニット２０に向けて射出される。
【００７５】
撮像ユニット２０に入射されたＩＣＧ蛍光像は、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を透過した後、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によって撮像される。高感度撮像素子２４から出力されたＩＣＧ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を介して画像処置装置３に出力される。
【００７６】
そして、画像処理装置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３１において一時的に記憶された後、メモリ３４に格納される。そして、メモリ３４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３３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３５に順次出力される。
【００７７】
そして、ビデオ出力部３５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。
【００７８】
一方、画像処理装置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３２において一時的に記憶された後、メモリ３４に格納される。そして、メモリ３４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３３において所定の画像処理が施された後、ビデオ出力部３５に順次出力される。
【００７９】
そして、ビデオ出力部３５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。
【００８０】
ここで、本実施形態の硬性鏡システムにおいては、上述したようにして通常画像および蛍光画像の撮像を行うととともに、体腔挿入部３０と被観察部との間の距離に応じて、被観察部に照射される近赤外光の照度を調整する。具体的には、被観察部に対して必要以上の近赤外光が照射されて被観察部が損傷を受けないようにするとともに、被観察部から十分な蛍光の強度を得られるように近赤外光の照度を調整する。その近赤外光の照度の調整方法について、図１０および図１１に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
【００８１】
まず、体腔挿入部３０の先端に設けられた測距部８０によって体腔挿入部３０と被観察部との距離が計測され、その距離情報が撮像ユニット２０を介して画像処理装置３に出力され、画像処理装置３の距離情報取得部３８ａによって取得される（Ｓ１０）。
【００８２】
そして、制御部３８の照度情報取得部３８ｂは、距離情報取得部３８ａによって取得された距離情報と、光源装置２における光ファイバスイッチ４８の切替情報とを取得し、これらの情報に基づいて、被観察部への近赤外光の照度情報を取得する（Ｓ１２）。より具体的には、照度情報取得部３８ｂは、光ファイバスイッチ４８の切替状態を取得し、この切替情報に対応する近赤外光の拡がり角を取得する。
【００８３】
なお、本実施形態の硬性鏡システムにおいては、光ファイバスイッチ４８は、光ケーブルＬＣ３への近赤外光の入射と、光ケーブルＬＣ４への近赤外光の入射とを切り替えるものであり、すなわち、テーパー化された第１のマルチモード光ファイバ６１を有する第１の近赤外投光ユニット６０からの近赤外光の照射と、テーパー化されていない第２のマルチモード光ファイバ７１を有する第２の近赤外投光ユニットからの近赤外光の照射とを切り替えるものである。そして、照度情報取得部３８ｂは、光ファイバスイッチ４８が光ケーブルＬＣ３と光ケーブルＬＣ４とのどちらの光ケーブルに近赤外光を入射している状態かを切替情報として取得するものである。
【００８４】
そして、照度情報取得部３８ｂには、図５（ａ）に示す第１のマルチモード光ファイバ６１により照射される近赤外光の拡がり角（２×θ’）が拡がり角「大」として予め設定されており、図５（ｂ）に示す第２のマルチモード光ファイバ７１により照射される近赤外光の拡がり角（２×θ）が拡がり角「小」として予め設定されており、照度情報取得部３８ｂは、切替情報に基づいて拡がり角「大」または拡がり角「小」を取得する。すなわち、光ファイバスイッチ４８が光ケーブルＬＣ３（第１の近赤外投光ユニット）に近赤外光を入射するよう切り替えられている場合には拡がり角「大」を取得し、光ファイバスイッチ４８が光ケーブルＬＣ４（第２の近赤外投光ユニット）に近赤外光を入射するよう切り替えられている場合には拡がり角「小」を取得する。
【００８５】
そして、照度情報取得部３８ｂは、上述したようにして取得した拡がり角「大」または拡がり角「小」の情報と、距離情報取得部３８ａによって取得された距離情報とを用いて、下式を計算して近赤外光の照度情報を取得する。
【００８６】
照度情報＝（近赤外ＬＤ光源４６の現在の出力）/［π｛距離情報×ｔａｎ（θｉ/２）｝２］
ただし、θｉ＝拡がり角「大」または拡がり角「小」
なお、近赤外ＬＤ光源４６の現在の出力については、ＬＤドライバ４９に出力される制御信号に基づいて算出されるものとする。
【００８７】
次に、制御部３８は、照度情報取得部３８ｂによって取得された近赤外光の照度情報と予め設定された近赤外光の規定照度とを比較する（Ｓ１４）。ここで、近赤外光の規定照度としては、たとえば、被観察部から十分な蛍光の強度を得られるような照度以上であって、かつ生体安全に許容される照度の上限値以下の照度が設定される。生体安全に許容される上限の一例としては、ＪＩＳ６８０２に定められる皮膚の最大許容露光量（ＭＰＥ）がある。
【００８８】
そして、制御部３８は、照度情報取得部３８ｂによって取得された近赤外光の照度情報が規定照度の範囲内である場合には、Ｓ１０に戻り、特に制御を行わない（Ｓ１４，ＹＥＳ）。一方、照度情報取得部３８ｂによって取得された近赤外光の照度情報が規定照度の範囲外である場合には（Ｓ１４，ＮＯ）、照度情報取得部３８ｂによって取得された近赤外光の照度情報が規定照度の下限値よりも小さいのか、もしくは上限値よりも大きいのかを判定する（Ｓ１６）。
【００８９】
そして、制御部３８は、照度情報取得部３８ｂによって取得された近赤外光の照度情報が規定照度の上限値よりも大きいと判定した場合には（Ｓ１６，「大きい」）、現在の近赤外光の拡がり角が、拡がり角「大」であるのか、もしくは拡がり角「小」であるのかを判定する（Ｓ１８）。
【００９０】
そして、制御部３８は、現在の近赤外光の拡がり角が、拡がり角「大」である場合には（Ｓ１８，「大」）、近赤外光の照度が規定照度の範囲内となるような近赤外光の強度を算出し、その算出した強度の近赤外光が近赤外ＬＤ光源４６から射出されるようにＬＤドライバ４９に制御信号を出力する（Ｓ２０）。
【００９１】
また、制御部３８は、現在の近赤外光の拡がり角が、拡がり角「小」である場合には（Ｓ１８，「小」）、近赤外光の拡がり角を拡がり角「大」に変更した場合の近赤外光の照度を算出し、その近赤外光の照度が規定照度の範囲内であるか否かを判定する（Ｓ２２）。そして、制御部３８は、近赤外光の拡がり角を拡がり角「大」に変更した場合の近赤外光の照度が規定照度の範囲内になると判定した場合には（Ｓ２２，ＹＥＳ）、近赤外光の拡がり角が拡がり角「大」となるように、光ファイバスイッチ４８に対してスイッチ切替制御信号を出力する。そして、光ファイバスイッチ４８が、近赤外光が光ケーブルＬＣ３（第１の近赤外投光ユニット）へ入射されるよう切り替えられることによって、近赤外光の拡がり角が拡がり角「大」に変更される（Ｓ２４）。
【００９２】
一方、制御部３８は、Ｓ２２において、近赤外光の拡がり角を拡がり角「大」に変更した場合の近赤外光の照度が規定照度の範囲外になると判定した場合には（Ｓ２２，ＮＯ）、近赤外光の拡がり角を拡がり角「小」に維持したままの状態において、近赤外光の照度が規定照度の範囲内となるような近赤外光の強度を算出し、その算出した強度の近赤外光が近赤外ＬＤ光源４６から射出されるようにＬＤドライバ４９に制御信号を出力する（Ｓ２６）。
【００９３】
また、Ｓ１６において、制御部３８が、照度情報取得部３８ｂによって取得された近赤外光の照度情報が規定照度の下限値よりも小さいと判定した場合にも（Ｓ１６，「小さい」）、現在の近赤外光の拡がり角が、拡がり角「大」であるのか、もしくは拡がり角「小」であるのかを判定する（図９のＳ２８）。
【００９４】
そして、制御部３８は、現在の近赤外光の拡がり角が、拡がり角「小」である場合には（Ｓ２８，「小」）、近赤外光の照度が規定照度の範囲内となるような近赤外光の強度を算出し、その算出した強度の近赤外光が近赤外ＬＤ光源４６から射出されるようにＬＤドライバ４９に制御信号を出力する（Ｓ３０）。なお、ここで算出された近赤外光の強度が、近赤外ＬＤ光源４６から射出可能な近赤外光の強度の最大値以上である場合には、上記最大値の強度となるようにＬＤドライバ４９に制御信号を出力する。
【００９５】
また、制御部３８は、現在の近赤外光の拡がり角が、拡がり角「大」である場合には（Ｓ２８，「大」）、近赤外光の拡がり角を拡がり角「大」に維持したままの状態において、近赤外光の照度が規定照度の範囲内となるような近赤外光の強度を算出し、その強度が近赤外ＬＤ光源４６から射出可能な近赤外光の強度の最大値以下であるか否かを判定する（Ｓ３２）。そして、制御部３８は、近赤外光の拡がり角を拡がり角「大」に維持したままの状態において、近赤外光の照度が規定照度の範囲内となるような近赤外光の強度が、近赤外ＬＤ光源４６から射出可能な近赤外光の強度の最大値以下である場合には（Ｓ３２，ＹＥＳ）、その強度の近赤外光が近赤外ＬＤ光源４６から射出されるようにＬＤドライバ４９に制御信号を出力する（Ｓ３４）。
【００９６】
一方、制御部３８は、Ｓ３２において、近赤外光の拡がり角を拡がり角「大」に維持したままの状態において、近赤外光の照度が規定照度の範囲内となるような近赤外光の強度が、近赤外ＬＤ光源４６から射出可能な近赤外光の強度の最大値よりも大きい場合には（Ｓ３２，ＮＯ）、近赤外光の拡がり角が拡がり角「小」となるように、光ファイバスイッチ４８に対してスイッチ切替制御信号を出力する。そして、光ファイバスイッチ４８が、近赤外光が光ケーブルＬＣ４（第２の近赤外投光ユニット）へ入射されるよう切り替えられることによって、近赤外光の拡がり角が拡がり角「小」に変更される（Ｓ３６）。
【００９７】
そして、さらに近赤外光の拡がり角を拡がり角「小」に変更した場合の近赤外光の照度を算出し、その近赤外光の照度が規定照度の範囲外である場合には、近赤外光の照度が規定照度の範囲内となるような近赤外光の強度を算出し、その強度の近赤外光が近赤外ＬＤ光源４６から射出されるようにＬＤドライバ４９に制御信号を出力する。なお、近赤外光の照度が規定照度の範囲内となるような近赤外光の強度が、近赤外ＬＤ光源４６から射出可能な近赤外光の強度の最大値以上である場合には、その最大値の強度の近赤外光が近赤外ＬＤ光源４６から射出されるようにＬＤドライバ４９に制御信号を出力する。
【００９８】
上述したように近赤外光の強度および拡がり角を制御することによって、被観察部に対して必要以上の近赤外光が照射されて被観察部が損傷を受けないようにするとともに、被観察部から十分な蛍光の強度を得られるように近赤外光の照度を調整することができる。
【００９９】
また、上記実施形態においては、近赤外光の拡がり角を、拡がり角「大」と拡がり角「小」との２つの状態に変更するようにしたが、これに限らず、近赤外光の照度に応じて、拡がり角「大」と拡がり角「小」との間の拡がり角に設定するようにしてもよく、すなわち、第１の近赤外投光ユニットの第１のマルチモード光ファイバ６１のテーパー率よりも低いテーパー率でテーパー化されたマルチモード光ファイバを有する近赤外投光ユニットをさらに設けるようにしてもよい。
【０１００】
また、上記実施形態においては、第１の近赤外投光ユニットによる近赤外光の照射と第１の近赤外投光ユニットによる近赤外光の照射との切り替えを、光ファイバスイッチ４８により行うようにしたが、これに限らず、たとえば、第１の近赤外投光ユニットに近赤外光入射する光源と第２の近赤外投光ユニットに近赤外光を入射する光源とを別個に設け、これらの光源のオン／オフを制御することによって切り替えるようにしてもよいし、もしくは第１の近赤外投光ユニットと第２の近赤外投光ユニットとにそれぞれシャッターを設けるようにし、このシャッターを制御することによって切り替えるようにしてもよい。
【０１０１】
また、上記実施形態においては、距離情報取得部３８ａによって取得された距離情報に基づいて、被観察部に照射される近赤外光の照度を制御するようにしたが、白色光の照度を制御するようにしてもよい。すなわち、白色投光ユニットについても、さらにテーパー化されたマルチモード光ファイバを備えたものを設け、２つの白色投光ユニットからの白色光の照射を切り替えるようにしてもよい。なお、白色光の照度を制御する場合には、たとえば、規定照度としては、被観察部からの十分な反射光の強度を得られるような照度以上であって、かつ撮像素子２６において検出される信号が飽和して白飛びしないような照度の上限値以下の照度を設定するようにすればよい。
【０１０２】
また、上記第実施形態は、本発明の内視鏡用光照射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、軟性内視鏡装置を有するその他の内視鏡システムに適用してもよい。また、内視鏡システムに限らず、体内に挿入される挿入部を備えていない、いわゆるビデオカメラ型の医用画像撮像装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 硬性鏡システム
２ 光源装置
３ 画像処理装置
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
３０ｄ 撮像レンズ
３０ｅ 第２の近赤外光用照射レンズ
３０ｆ 第１の近赤外光用照射レンズ
３０ｇ，３０ｈ 白色光用照射レンズ
３３ 画像処理部
３８ 制御部
３８ａ 距離情報取得部
３８ｂ 照度情報取得部
４０ 青色ＬＤ光源
４６ 近赤外光源
４８ 光ファイバスイッチ
５０ 白色投光ユニット
５１ マルチモード光ファイバ
５２ 蛍光体
６０ 第１の近赤外投光ユニット
６１ 第１のマルチモード光ファイバ
６２ 空間
７１ 第２のマルチモード光ファイバ
８０ 測距部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端面から入射された照射光を伝播して他端面から被観察部に向けて出射するマルチモード光ファイバであって、前記照射光の出射部がテーパー形状で形成された第１のマルチモード光ファイバと、
一端面から入射された前記照射光を伝播して他端面から被観察部に向けて出射するマルチモード光ファイバであって、前記照射光の出射部のテーパー率が前記第１のマルチモード光ファイバよりも低い第２のマルチモード光ファイバと、
前記第１のマルチモード光ファイバによる前記被観察部への前記照射光の照射と前記第２のマルチモード光ファイバによる前記被観察部への前記照射光の照射とを切り替える照射制御部とを備えたことを特徴とする内視鏡用光照射装置。
【請求項２】
前記出射部と前記被観察部との間の距離情報を取得する距離情報取得部と備え、
前記照射制御部が、前記距離情報取得部により取得された距離情報に基づいて、前記第１のマルチモード光ファイバによる前記被観察部への前記照射光の照射と前記第２のマルチモード光ファイバによる前記被観察部への前記照射光の照射とを切り替えるものであることを特徴とする請求項１記載の内視鏡用光照射装置。
【請求項３】
前記マルチモード光ファイバが設けられた体腔内に挿入される内視鏡挿入部を備え、
前記マルチモード光ファイバの前記照射光の出射端と前記内視鏡挿入部の先端面との間に空間が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の内視鏡用光照射装置。
【請求項４】
前記照射光が近赤外光であることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の内視鏡用光照射装置。
【請求項１】
一端面から入射された照射光を伝播して他端面から被観察部に向けて出射するマルチモード光ファイバであって、前記照射光の出射部がテーパー形状で形成された第１のマルチモード光ファイバと、
一端面から入射された前記照射光を伝播して他端面から被観察部に向けて出射するマルチモード光ファイバであって、前記照射光の出射部のテーパー率が前記第１のマルチモード光ファイバよりも低い第２のマルチモード光ファイバと、
前記第１のマルチモード光ファイバによる前記被観察部への前記照射光の照射と前記第２のマルチモード光ファイバによる前記被観察部への前記照射光の照射とを切り替える照射制御部とを備えたことを特徴とする内視鏡用光照射装置。
【請求項２】
前記出射部と前記被観察部との間の距離情報を取得する距離情報取得部と備え、
前記照射制御部が、前記距離情報取得部により取得された距離情報に基づいて、前記第１のマルチモード光ファイバによる前記被観察部への前記照射光の照射と前記第２のマルチモード光ファイバによる前記被観察部への前記照射光の照射とを切り替えるものであることを特徴とする請求項１記載の内視鏡用光照射装置。
【請求項３】
前記マルチモード光ファイバが設けられた体腔内に挿入される内視鏡挿入部を備え、
前記マルチモード光ファイバの前記照射光の出射端と前記内視鏡挿入部の先端面との間に空間が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の内視鏡用光照射装置。
【請求項４】
前記照射光が近赤外光であることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の内視鏡用光照射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１６７３２８（Ｐ２０１１−１６７３２８Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３３３４３（Ｐ２０１０−３３３４３）
【出願日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【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２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【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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