(57)【要約】【課題】簡素な構成でインコヒーレント光とコヒーレント光の照明範囲が一致するように合波する。【解決手段】観察対象を撮像する撮像部を備える医療用機器と、前記観察対象に照射する光を生成する光源装置と、を備え、前記光源装置は、インコヒーレント光を出射する第１の光源と、コヒーレント光を出射する第２の光源と、前記インコヒーレント光及び前記コヒーレント光が入射し、前記インコヒーレント光及び前記コヒーレント光を合波して出射するライトガイドと、を有し、前記ライトガイドは、光の出射端に対して光の入射端が複数に分岐され、１つの前記入射端に前記コヒーレント光が入射する、医療用システムが提供される。【選択図】図１
2020062326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象を撮像する撮像部を備える医療用機器と、
前記観察対象に照射する光を生成する光源装置と、を備え、
前記光源装置は、
インコヒーレント光を出射する第１の光源と、
コヒーレント光を出射する第２の光源と、
前記インコヒーレント光及び前記コヒーレント光が入射し、前記インコヒーレント光及び前記コヒーレント光を合波して出射するライトガイドと、を有し、
前記ライトガイドは、光の出射端に対して光の入射端が複数に分岐され、１つの前記入射端に前記コヒーレント光が入射する、医療用システム。
【請求項２】
前記第２の光源は、前記コヒーレント光としてレーザ光を出射する、請求項１に記載の医療用システム。
【請求項３】
前記ライトガイドの前記出射端に対して２つの前記入射端が分岐され、一方の前記入射端に前記コヒーレント光が入射し、他方の前記入射端に前記インコヒーレント光が入射する、請求項１に記載の医療用システム。
【請求項４】
前記一方の前記入射端の直径が前記他方の前記入射端の直径よりも小さい、請求項３に記載の医療用システム。
【請求項５】
前記ライトガイドは複数のファイバー素線から構成され、複数の前記入射端のそれぞれから延在する前記ファイバー素線が、前記出射端において混合されている、請求項１に記載の医療用システム。
【請求項６】
前記ライトガイドの前記出射端から前記観察対象までの光の照射距離が１５０ｍｍ以上である、請求項１に記載の医療用システム。
【請求項７】
前記ライトガイドの前記出射端から出射された光を導光させて前記観察対象へ照射する光学素子を更に備える、請求項１に記載の医療用システム。
【請求項８】
前記光学素子の長さは直径の６倍以上である、請求項７に記載の医療用システム。
【請求項９】
前記第１の光源は、広帯域光にレーザ光を合波して出射する、請求項１に記載の医療用システム。
【請求項１０】
前記第２の光源は、波長の異なる複数の狭帯域光を合波して出射する、請求項１に記載の医療用システム。
【請求項１１】
前記出射端から出射される前記インコヒーレント光と前記コヒーレント光の放射角が同一である、請求項１に記載の医療用システム。
【請求項１２】
インコヒーレント光及びコヒーレント光が入射し、前記インコヒーレント光及び前記コヒーレント光を合波して出射するライトガイドであって、
光の出射端に対して光の入射端が複数に分岐され、１つの前記入射端に前記コヒーレント光が入射する、ライトガイド。
【請求項１３】
１つの前記入射端に前記コヒーレント光としてレーザ光が入射する、請求項１２に記載のライトガイド。
【請求項１４】
前記出射端に対して２つの前記入射端が分岐され、一方の前記入射端に前記コヒーレント光が入射し、他方の前記入射端に前記インコヒーレント光が入射する、請求項１２に記載のライトガイド。
【請求項１５】
前記一方の前記入射端の直径が前記他方の前記入射端の直径よりも小さい、請求項１４に記載のライトガイド。
【請求項１６】
複数のファイバー素線から構成され、複数の前記入射端のそれぞれから延在する前記ファイバー素線が、前記出射端において混合されている、請求項１２に記載のライトガイド。
【請求項１７】
前記出射端から出射される前記インコヒーレント光と前記コヒーレント光の放射角が同一である、請求項１２に記載のライトガイド。
【請求項１８】
ライトガイドによりインコヒーレント光とコヒーレント光を合波する方法であって、
前記ライトガイドに前記インコヒーレント光及び前記コヒーレント光を入射させ、前記インコヒーレント光及び前記コヒーレント光を合波して出射させ、
光の出射端に対して光の入射端が複数に分岐された前記ライトガイドの１つの前記入射端に前記コヒーレント光を入射させる、光の合波方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、医療用システム、ライトガイド及び光の合波方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記の特許文献１には、白色光を出射する第１の光源部と、白色光の波長帯域に含まれる少なくとも１つの所定の波長帯域のレーザ光を出射する第２の光源部と、白色光と前記レーザ光とを合波する合波部材と、を備える照明装置について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１２０１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載された手法では、広帯域光と狭帯域光とを偏光ビームスプリッターで合波し、合波光を共通のコンデンサレンズにより集光して単一のライトガイドへ入射している。ここで、ライトガイドからの出射光において広帯域光と狭帯域光の照射範囲を一致させる為には、ライトガイドの入射端において広帯域光と狭帯域光が同等の入射角分布となるべく、共通のコンデンサレンズに入射するビーム径を等しくする必要がある。狭帯域光源に用いているレーザ光源は本来ならばより小さなビーム径での入射が可能であるが、広帯域光源に用いている白色ＬＥＤのビーム径に合わせる必要があるため、特許文献１ではビーム径を拡大する光学系を用いている。従って、小さなビーム径でライトガイドへの入射が可能なレーザ光源を、白色ＬＥＤで必要な大きなビーム径に拡大して使用するために、光学系が大型化する問題があった。
【０００５】
そこで、簡素な構成でインコヒーレント光である広帯域光とコヒーレント光である狭帯域光のライトガイドへの照射範囲を一致させて合波することが求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示によれば、観察対象を撮像する撮像部を備える医療用機器と、前記観察対象に照射する光を生成する光源装置と、を備え、前記光源装置は、インコヒーレント光を出射する第１の光源と、コヒーレント光を出射する第２の光源と、前記インコヒーレント光及び前記コヒーレント光が入射し、前記インコヒーレント光及び前記コヒーレント光を合波して出射するライトガイドと、を有し、前記ライトガイドは、光の出射端に対して光の入射端が複数に分岐され、１つの前記入射端に前記コヒーレント光が入射する、医療用システムが提供される。
【０００７】
また、本開示によれば、インコヒーレント光及びコヒーレント光が入射し、前記インコヒーレント光及び前記コヒーレント光を合波して出射するライトガイドであって、光の出射端に対して光の入射端が複数に分岐され、１つの前記入射端に前記コヒーレント光が入射する、ライトガイドが提供される。
【０００８】
また、本開示によれば、ライトガイドによりインコヒーレント光とコヒーレント光を合波する方法であって、前記ライトガイドに前記インコヒーレント光及び前記コヒーレント光を入射させ、前記インコヒーレント光及び前記コヒーレント光を合波して出射させ、１つの光の出射端に対して光の入射端が複数に分岐された前記ライトガイドの１つの前記入射端に前記コヒーレント光を入射させる、光の合波方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の一実施形態に係る光源装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】ライトガイドへの光線の入射角と出射角との関係を説明するための模式図である。
【図３】広帯域光源と狭帯域光源において、入射させるライトガイドの直径に応じた出力の一例を示す特性図である。
【図４】出射端から出射した照明光の空間的な色のばらつき（色相の標準偏差）が照射距離に応じて変化する様子を示す特性図である。
【図５】本開示に係る光源装置が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【図６】本開示に係る光源装置が適用され得る顕微鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１１】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．本開示の概要
２．光源装置の構成例
３．出射端における広帯域光と狭帯域光の均一性
４．第１の光源に他の光を合波する例
４．１．第１の光源の内部で狭帯域光を合波する例
４．２．第１の光源に近紫外光のＬＥＤを合波する例
５．医療用システムの構成例
５．１．内視鏡システムの構成例
５．２．顕微鏡システムの構成例
【００１２】
１．本開示の概要
内視鏡及び手術顕微鏡などに用いられる医療用の照明光源では、発光波長の帯域が広い広帯域光と、発光波長の帯域が狭い狭帯域光とを組み合わせることによって、様々な診断機能を付加することが可能となる。従来から用いられている広帯域光照明によって、観察対象となる生体の全体的な外観、形態を認識する為の通常観察が行われる。
【００１３】
これに加えて狭帯域光照明を用いることで、腹腔の表層血管などの特定の組織部位を強調したり、特定の組織部位で生じる自家蛍光や、診断目的で投与した蛍光薬剤を励起させた発光を利用することで、通常観察では得られない診断情報を取得する特殊光観察を行うことができる。また、狭帯域光の波長に応じて異なる診断情報を得ることができるため、複数の異なる波長の狭帯域光を用いることにより、複数の診断機能を提供することもできる。
【００１４】
広帯域光と狭帯域光を目的に応じて使い分ける光源装置の実現方法としては、広帯域光源に光学フィルタを掛けることで狭帯域光を取り出すフィルタ方式と、広帯域光源とは独立した光源で狭帯域光のみを発する狭帯域光源を用いる独立光源方式とに大別できる。コヒーレンシーの観点から分類すると、フィルタ方式はインコヒーレントな狭帯域光源であり、独立光源方式は一般的にはコヒーレントな狭帯域光源である。
【００１５】
ここで、十分な強度の狭帯域光を効率良く得るには、独立光源方式が望ましい。フィルタ方式において狭帯域光の強度を上げるためには、強度を必要としない波長領域を含む広帯域光源全体を高出力化する必要がある。これに対して、独立光源方式では狭帯域光源のみを高出力化すれば良いため、光源サイズや消費電力の点において有利となるからである。
【００１６】
一方で、光源装置から内視鏡及び手術顕微鏡のような光学機器に照明光を導く手段としては、簡潔なシステム構成を実現する観点から、単一のライトガイドケーブルを用い、なおかつ出力される広帯域光と狭帯域光が同等の放射角分布を有し、それぞれの光が照明される範囲が一致することが望ましい。照明範囲が一致することによって、通常観察と特殊光観察とを同じ範囲で行うことが可能となる。広帯域光と狭帯域光の出力光の放射角分布を同等にするには、配光分布が保存されて光が伝搬するライトガイドケーブルに対し、入射損失の少ないライトガイドの受入角の範囲内で、広帯域光と狭帯域光を同等の入射角分布で入射させることが望ましい。
【００１７】
前述したフィルタ方式の光源においては、光源内のランプや白色ＬＥＤ等の広帯域発光素子とライトガイドケーブルとの間で狭帯域光を取り出すフィルタを脱着させることにより、比較的簡便な機構にて入射角分布を変えずに広帯域光と狭帯域光をライトガイドケーブルに入射させることができる。
【００１８】
一方、独立光源方式の場合において、独立したそれぞれの光源からの光を同じ入射角分布に揃えてライトガイドケーブルに入射するには、比較的複雑で小型化が困難な光学系を用いる必要がある。これは、ランプやＬＥＤのような広帯域光の発光素子が比較的大きな発光領域から広い放射角分布で発光するのに対し、レーザのような狭帯域光の発光素子は比較的小さな発光領域から狭い放射角分布で発光するという、特性の違いに起因している。
【００１９】
本開示では、広帯域光源と狭帯域光源とを用いた独立型光源において、入射光学系の小型化が可能であり、なおかつ広帯域光と狭帯域光の照明範囲が一致した光源装置を提供することを目的としている。
【００２０】
２．光源装置の構成例
まず、図１を参照して、本開示の一実施形態に係る光源装置１０００の概略構成について説明する。図１に示すように、この光源装置１０００は、ランプやＬＥＤ等、広い波長範囲で発光する発光素子で構成された第１の光源（広帯域光源）１００と、レーザのような狭い波長範囲で発光する発光素子で構成された第２の光源（狭帯域光源）２００と、ライトガイド３００と、を有して構成されている。第１の光源１００からの照明光と、第２の光源２００からの照明光は、ライトガイド３００の２つに分岐された入射端３１０及び入射端３２０に入射して、ライトガイド３００を導光し、出射端３３０から出射される。
【００２１】
第１の光源１００からの出射光をライトガイド３００の入射端３１０に集光するためのコンデンサレンズ１５０には、比較的発光面積が大きく、放射角分布が広く、比較的大きなビーム径を持った第１の光源１００からのコリメート光（インコヒーレント光）が入射する。コンデンサレンズ１５０は、第１の光源１００からのコリメート光を所望の入射角分布θで集光可能な有効径Ｄ１と焦点距離ｆ１を有する。
【００２２】
第２の光源２００からの出射光をライトガイド３００の入射端３２０に集光するためのコンデンサレンズ２５０には、比較的発光面積が小さく、放射角分布が狭く、比較的小さなビーム径を持った第２の光源２００からのコリメート光（コヒーレント光）が入射する。コンデンサレンズ２５０は、第２の光源２００からのコリメート光を、第１の光源１００からのコリメート光と同じ入射角分布θで集光可能な有効径Ｄ２と焦点距離ｆ２を有する。
【００２３】
第２の光源２００は、単一の発光素子から構成されても良いが、図１に示すように、異なる波長を有する複数の狭帯域発光素子２０２，２０４，２０６から構成されても良い。第２の光源２００を複数の狭帯域発光素子２０２，２０４，２０６で構成する場合は、図１に示すように、例えばそれぞれの狭帯域発光素子２０２，２０４，２０６からの光が同じビーム径となるようにレンズ２０８，２１０，２１２でコリメートされ、ダイクロイックミラー２１４，２１６，２１８によって同軸合波する構成が考えられる。このように、第２の光源２００、コンデンサレンズ２５０は、小さなビーム径を基にした光学系で構成できるため、大幅な小型化が可能となる。
【００２４】
ライトガイド３００は、直径数１０μｍの多成分ガラスファイバー素線を、分岐していない本体部３４０で直径５ｍｍ程度になるまで多数束ねた構成となっており、屈曲性に優れ、光源装置から内視鏡や手術顕微鏡へと配線する際の取り扱い性に優れている。
【００２５】
ライトガイド３００の２つに分岐された入射端３１０及び入射端３２０は、ファイバー素線を適切な配分比で２系統に分配することで構成される。その分配方法としては、集光性能が低く、５ｍｍ以下のスポット径に集光することが比較的難しい第１の光源１００の入射端３１０の直径が太く、集光性能が高く１ｍｍ程度までスポット径を絞ることのできる第２の光源２００の入射端３２０が細くなるようにする。
【００２６】
一例として、本体部３４０（出射端３３０）の直径が５ｍｍのライトガイド３００において、入射端３２０の直径を１ｍｍとして分岐すると、入射端３１０の直径は約４．９ｍｍとなる。この関係は、出射端３３０の面積が、入射端３１０と入射端３２０の面積の合計と等しくなることを示す以下の条件式より得ることができる。
π（５／２）２＝π（１／２）２＋π（４．９／２）２
【００２７】
この場合、第１の光源１００及び第２の光源２００の双方において、十分な入射効率が得られる直径で分配することができる。また、ライトガイド３００の分岐していない本体部３４０の直径は、汎用的な従来の光源装置で用いられる５ｍｍであるので、屈曲性等のライトガイド３００の特性を変化させることなく、既存のライトガイドに対して置き換えることが可能である。
【００２８】
従って、例えば図１に示す第１の光源１００、コンデンサレンズ１５０、ライトガイドを備え、ライトガイドから広帯域光を出射する既存の光源装置に対して、本実施形態に係るライトガイド３００と第２の光源２００を後付で追加することによっても、広帯域光と狭帯域光を合波した本実施形態に係る光源装置１０００を構成することが可能である。
【００２９】
本実施形態において、狭帯域光が入射する入射端３２０は、１つの分岐により構成されている。狭帯域光が入射する入射端を２つ以上の分岐にして、それぞれの入射端に狭帯域光を入射させて合波することも可能ではあるが、そのような構成の場合、第２の光源２００からの狭帯域光が入射する入射端の面積の合計が増加する一方、第１の光源１００からの広帯域光が入射する入射端３１０の面積が縮小され、広帯域光の出力が低下してしまう。また、狭帯域光が入射する入射端を２つ以上の分岐にする構成の場合、狭帯域光が入射する入射端のそれぞれにコンデンサレンズ２５０と同等のレンズを設ける必要があり、装置が大型化してしまう。一方、狭帯域光源２００の内部で複数の狭帯域発光素子２０２，２０４，２０６からの光を予め合波した場合は、第２の光源２００からの狭帯域光が入射する１つの入射端３２０の面積を最小化することができ、第１の光源１００からの広帯域光が入射する入射端３１０の面積を大きく確保できるため、広帯域光の出力が低下してしまうことがなく、効率を最大限に高めることができる。また、この場合、小型のコンデンサレンズ２５０を１つ設けるだけで良く、スペース効率が向上し、装置の更なる小型化を図ることができる。従って、狭帯域光が入射する入射端３２０は、１つの分岐により構成することが好適である。
【００３０】
一方、図１では、広帯域光が入射する入射端３１０を１つの分岐により構成しているが、広帯域光が入射する分岐は複数であっても良い。
【００３１】
図２は、ライトガイド３００への光線の入射角と出射角との関係を説明するための模式図である。ここでは、直線状のライトガイド４００を例に挙げて説明するが、以下に説明する内容は、本実施形態に係るライトガイド３００においても同様に適用できる。
【００３２】
図２に示すように、直径Ｄの光がレンズ４５０によってライトガイド４００の入射端４１０に集光され、ライトガイド４００の入射端４１０に入射する場合を想定する。光の入射角２θｉｎがライトガイド４００の受入角２αよりも小さければ、出射端４２０から出射する光の放射角２θｏｕｔは入射角２θｉｎと等しくなる。すなわち、２θｉｎ＝２θｏｕｔの関係が成立する。
【００３３】
また、図２に示す受入角２αは、ライトガイド４００自身の特性から定まる値であり、入射角２θｉｎが受入角２αよりも大きい場合、ライトガイド４００への入射角は受入角２αに制限される。
【００３４】
上述したように、第２の光源２００から出射される狭帯域光は、入射角の調整の自由度が高く、集光性能が高いため、入射端４１０にて１ｍｍ程度までスポット径を絞ることができる。一方、第１の光源１００から出射される広帯域光は、集光性能が低く、５ｍｍ以下のスポット径に集光することが比較的難しい。このため、広帯域光については、入射角２θｉｎを図２に示す受入角２αよりも若干大きくしておくことで、実際にライトガイド４００に入射する光の入射角は受入角２αと正確に一致する。狭帯域光については、集光性能が高いため、入射角２θｉｎを受入角２αと一致させることが可能である。
【００３５】
従って、本実施形態のライトガイド３００において、入射端３１０における広帯域光の入射角を受入角２αよりも若干大きくしておき、入射端３２０における狭帯域光の入射角を受入角２αに調整することで、出射端３３０における広帯域光の放射角と狭帯域光の放射角を一致させることができる。従って、例えば図２に示したような、出射端３２０から照射距離ｌの位置において、広帯域光と狭帯域光の照射範囲Ａ（ｌ）を完全に一致させることが可能である。
【００３６】
図３は、第１の光源１００と第２の光源２００において、入射させるライトガイド３００の直径に応じた出力の一例を示す特性図である。図３の横軸は、広帯域光または狭帯域光が入射するライトガイドの直径を示している。なお、図３において、キセノンランプとＬＥＤは広帯域光であり、レーザは狭帯域光である。また、図３の縦軸は、広帯域光と狭帯域光源のそれぞれにおいて、直径５ｍｍのライトガイドに入射した際のライトガイド出力に対する相対出力を示している。
【００３７】
図３に示すように、キセノンランプ、ＬＥＤでは、横軸に示すライトガイドの直径が小さくなる程、縦軸の相対出力が減少する。これは、光源をライトガイドに入射させる際のスポット径をライトガイド直径に対して十分に小さくできないことによる、結合効率の低下に起因している。キセノンランプやＬＥＤでは、直径１．５ｍｍのライトガイド出力は、直径５ｍｍのライトガイド出力に対して８割程度減少してしまうことが判る。従って、キセノンランプ、ＬＥＤにおいて、ライトガイド直径を５ｍｍ程度にすることで、出力の減少を抑制可能である。
【００３８】
一方、レーザ光は、比較的小さなスポット径に集光が可能であるため、直径５ｍｍのライトガイド出力に対して直径１ｍｍのライトガイド出力は１割程度の減少に留まる。従って、レーザ光については、直径を１ｍｍ程度に絞ることが可能である。
【００３９】
従って、上述したように、広帯域光の入射端３１０の直径を４．９ｍｍ程度とし、狭帯域光の入射端３２０の直径を１ｍｍ程度とすることで、広帯域光と狭帯域光のいずれも、出力の減少を抑制することが可能である。
【００４０】
直径５ｍｍのライトガイド３００を２分岐して入射端３１０，３２０を第１の光源１００と第２の光源２００に分配する場合において、２つの入射端３１０，３２０を３通りの直径比率とし、それぞれの相対出力を比較した結果を以下の表１に示す。表１に示す例１、例２、例３は、分岐したＬＥＤの入射端３１０とレーザの入射端３２０の直径（分岐直径）が異なっている。なお、出射端３３０の直径は、例１〜例３のいずれも５ｍｍである。例１に示すように、レーザ光源に割り当てる直径を１ｍｍと小さくし、ＬＥＤへより大きな直径を割り当てられるような配分において、レーザとＬＥＤの双方で高い相対出力、すなわち高い結合効率を得ることができる。
【００４１】
【表１】
2020062326.tif 000003
【００４２】
３．出射端における広帯域光と狭帯域光の均一性
ライトガイド３００から出射した広帯域光と狭帯域光の照射範囲の一致度を高めるためには、入射端３１０と入射端３２０のそれぞれからのファイバー素線が、本体部３４０で合流する際にランダムに混ぜ合わされ、出射端３３０において均一に分散していることが望ましい。入射端３１０と入射端３２０のそれぞれからのファイバー素線が出射端３３０において均一に分散することで、広帯域光と狭帯域光の中心を一致させることができる。
【００４３】
このため、入射端３１０からのファイバー素線と入射端３２０からのファイバー素線を本体部３４０で混ぜ合わせて一体化する際には、出射端３３０において、入射端３１０からのファイバー素線と出射端３２０からのファイバー素線の分布に偏りが生じないようにする。
【００４４】
但し、広帯域光と狭帯域光の照射範囲の一致度を高める手法はこれに限られるものではなく、例えば、出射端３３０の先にライトパイプ（ロッドインテグレータ）等の混合素子を挿入しても良い。ライトパイプは、例えば円柱状、六角柱状のガラスから構成される。分岐された入射端３１０，３２０からのファイバー素線が出射端３３０で混合されていない場合であっても、出射端３３０からの出射光をライトパイプに通すことによって光が混合され、広帯域光と狭帯域光の照射範囲の一致度を高めることができる。
【００４５】
また、ライトパイプ内で広帯域光と狭帯域光が十分に混合されるためには、ライトパイプ内で光が伝搬する際に、複数回以上の反射を生じさせることが望ましい。このため、ライトパイプの長さは、ライトパイプの直径の少なくとも６倍以上に設定する。例えば、直径５ｍｍのライトガイド３００の出射端３３０からの光を直径６ｍｍのライトパイプに入射させて混合する場合、ライトパイプの長さは３６ｍｍ以上とすることが好適である。
【００４６】
一方、出射端３３０と照明対象物との間の照射距離（図２に示す照射距離ｌ）が十分に長い場合には、その対策は不要である。これは、照射距離が十分に長い場合は、出射光が本体部３４０の直径に対して数１０倍程度の大きさに広がることによって、出射端３３０における素線配置の不均一性の影響が及ばなくなるためである。このような場合には、出射端３３０における広帯域光と狭帯域光の空間分布の照射範囲に対する影響が十分小さくなるので、上述のしたライトパイプのような対策を特に講じることなく、光源装置１０００を使用することが可能である。
【００４７】
この点を説明するため、ライトガイド３００の２分岐された入射端３１０に緑の単色光を入射し、入射端３２０には赤の単色光を入射した場合に、入射端３１０と入射端３２０からのファイバー素線が混合されずに出射端３３０に束ねられた場合を想定する。ここで、入射端３１０の直径を４．９ｍｍとし、入射端３２０の直径を１．０ｍｍとし、出射端３３０の直径を５ｍｍとする。図４は、この場合に、出射端３３０から出射した照明光の空間的な色のばらつき（色相の標準偏差）が照射距離に応じて変化する様子を示す特性図である。
【００４８】
図４に示すように、照射距離が長くなるに従って色のばらつきが軽減されることが判る。照射距離が１５０ｍｍ以上になると、色相の標準偏差は１以下となり、照射範囲Ａでの色の均一性は、各分岐からのファイバー素線をランダムに混合した場合と同等になる。これは、照射距離が１５０ｍｍ以上の場合には、２分岐した入射端３１０，３２０からの光が、出射端３３０において特別な対策を講じなくとも照射範囲が十分に一致することを意味している。
【００４９】
従って、光源装置１０００を用いた手術顕微鏡などにおいて、１５０ｍｍ以下の作動距離での使用が想定されないような場合においては、広帯域光と狭帯域光の照射範囲の一致度を高める対策は不要である。
【００５０】
４．第１の光源に他の光を合波する例
４．１．第１の光源の内部で狭帯域光を合波する例
上述の例では、第１の光源１００として、広帯域光のみを発光する光源としているが、広帯域光と狭帯域光を内部で合波し比較的大きなビーム径で取り出す光源としても良い。このような場合、例えば既存の広帯域・狭帯域複合光源に、追加の狭帯域光を加えた光源を構成することが可能となる。図１では、第１の光源１００の内部に追加の狭帯域光源１１０を加えた例を示している。追加の狭帯域光源１１０は、第１の光源１００と別体に設けられていても良く、広帯域光と狭帯域光を合波して比較的大きなビーム径の光がコンデンサレンズ１５０に入射するものであれば、特に構成は問わない。
【００５１】
例えば、光源装置１０００を蛍光観察用のＩＣＧ（ｉｎｄｏｃｙａｎｉｎｅ  ｇｒｅｅｎ）試験に用いる場合、第１の光源１００の内部で近赤外レーザを合波しても良い。また、光源装置１０００を用いて血流を可視化するため、近赤外レーザを第１の光源１００の内部で合波しても良い。また、蛍光観察用として、青色のレーザを第１の光源１００の内部で合波しても良い。また、血管を強調して観察するナローバンドイメージングのため、より強度の高い青色または緑色のレーザを第１の光源１００の内部で合波しても良い。
【００５２】
以上のように、第１の光源１００から出射される光は、ランプやＬＥＤ等からの広帯域光のみならず、広帯域光にレーザ光などの狭帯域光が合波されたものであっても良い。
【００５３】
４．２．第１の光源に近紫外光のＬＥＤを合波する例
また、第１の光源１００に対して、近紫外光のＬＥＤを組み合わせても良い。近紫外光のＬＥＤはレーザ光よりも高出力であり、特に蛍光診断や治療などの用途に適している。なお、第１の光源１００に対して近紫外光のＬＥＤを組み合わせた場合においても、出射される光はインコヒーレント光となる。
【００５４】
第１の光源１００に対して近紫外光のＬＥＤを組み合わせるような場合は、入射端３１０を更に２つに分岐させて、一方の分岐の入射端に第１の光源１００からの光を入射させ、他方の分岐の入射端に近紫外光のＬＥＤからの光を入射させるようにする。従って、この場合は、ライトガイド３００は３つに分岐された構造となる。このように、ライトガイド３００の分岐の数は３つ以上であっても良い。あるいは、第１の光源１００の広帯域光源が白色ＬＥＤであり、そこに組み合わせる近紫外光のＬＥＤとの間で波長帯域が分離している場合は、ダイクロイックミラーを用いることで双方のＬＥＤからの出射光を単一のビームに合波しても良い。この場合は入射端３１０を分岐する事無く、合波された単一のビームをコリメータレンズ１５０によってライトガイド３００に入射させることができる。
【００５５】
５．医療用システムの構成例
５．１．内視鏡システムの構成例
図５は、本開示に係る光源装置１０００が適用され得る内視鏡手術システム３０００の概略的な構成の一例を示す図である。内視鏡手術システム３０００は、内視鏡２０００と、内視鏡２０００を支持する支持アーム装置２１００と、光源装置１０００と、を有して構成される。
【００５６】
支持アーム装置２１００は、ベース部２１１０から延伸するアーム部２１２０を備える。図示する例では、アーム部２０２０は、複数の関節部、及び複数のリンクから構成されており、アーム制御装置からの制御により駆動される。アーム部２１２０によって内視鏡２０００が支持され、その位置及び姿勢が制御される。これにより、内視鏡２０００の安定的な位置の固定が実現され得る。
【００５７】
内視鏡２０００は、先端から所定の長さの領域が患者の体腔内に挿入される鏡筒２０１０と、鏡筒２０１０の基端に接続されるカメラヘッド２０２０と、から構成される。内視鏡２０００は、硬性の鏡筒２０１０を有するいわゆる硬性鏡として構成されても良いし、軟性の鏡筒２０１０を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
【００５８】
鏡筒２０１０の先端には、対物レンズ（観察光学系６００）が嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡２０００には光源装置１０００が接続されており、光源装置１０００によって生成された光が、鏡筒２０１０の内部に延設されるライトガイド３００によって鏡筒２０１０の先端まで導光され、患者の体腔内の観察対象に向かって照射される。
【００５９】
カメラヘッド２０２０の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：Camera  Control  Unit）に送信される。なお、カメラヘッド２０２０には、その光学系を適宜駆動させることにより、倍率及び焦点距離を調整する機能が搭載される。
【００６０】
なお、例えば立体視（３Ｄ表示）等に対応するために、カメラヘッド２０２０には撮像素子が複数設けられてもよい。この場合、鏡筒２０１０の内部には、当該複数の撮像素子のそれぞれに観察光を導光するために、リレー光学系が複数系統設けられる。
【００６１】
５．２．顕微鏡システムの構成例
図６は、本開示に係る光源装置１０００が適用され得る顕微鏡手術システム６０００の概略的な構成の一例を示す図である。図６を参照すると、顕微鏡手術システム６０００は、顕微鏡装置４０００と、光源装置１０００と、を有してから構成される。
【００６２】
顕微鏡装置４０００は、観察対象（患者の術部）を拡大観察するための顕微鏡部４０１０と、顕微鏡部４０１０を先端で支持するアーム部４０２０と、アーム部４０２０の基端を支持するベース部４０３０と、を有する。
【００６３】
顕微鏡部４０１０は、撮像部によって電子的に撮像画像を撮像する、電子撮像式の顕微鏡部（いわゆるビデオ式の顕微鏡部）である。観察対象からの光（以下、観察光ともいう）は、顕微鏡部４０１０の内部の撮像部に入射する。
【００６４】
撮像部は、観察光を集光する光学系と、当該光学系が集光した観察光を受光する撮像素子と、から構成される。当該光学系は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成され、その光学特性は、観察光を撮像素子の受光面上に結像するように調整されている。当該撮像素子は、観察光を受光して光電変換することにより、観察光に対応した信号、すなわち観察像に対応した画像信号を生成する。当該撮像素子としては、例えばＢａｙｅｒ配列を有するカラー撮影可能なものが用いられる。当該撮像素子は、ＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）イメージセンサ又はＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）イメージセンサ等、各種の公知の撮像素子であってよい。
【００６５】
アーム部４０２０は、複数のリンク（第１リンク４０２２ａ〜第６リンク４０２２ｆ）が、複数の関節部（第１関節部４０２４ａ〜第６関節部４０２４ｆ）によって互いに回動可能に連結されることによって構成される。各関節部は一点鎖線で示す回転軸を中心として回動可能とされている。
【００６６】
なお、図示するアーム部４０２０を構成するリンクの数及び形状（長さ）、並びに関節部の数、配置位置及び回転軸の方向等は、所望の自由度が実現され得るように適宜設計されてよい。また、第１関節部４０２４ａ〜第６関節部４０２４ｆには、モータ等の駆動機構、及び各関節部における回転角度を検出するエンコーダ等が搭載されたアクチュエータが設けられていても良い。そして、第１関節部４０２４ａ〜第６関節部４０２４ｆに設けられる各アクチュエータの駆動が適宜制御されることにより、アーム部４０２０の姿勢、すなわち顕微鏡部４０００の位置及び姿勢が制御され得る。
【００６７】
光源装置１０００は、例えばベース部４０３０の内部に内蔵されている。光源装置１０００のライトガイド３００は、第１リンク４０２２ａ〜第６リンク４０２２ｆの内側、あるいは外側を通り、顕微鏡部４０１０に導かれる。顕微鏡部４０１０に導かれたライトガイド３００の先端から観察対象に光を照射することで、顕微鏡部４０１０の内部の撮像部が患者の観察対象（患部）を撮像した際に、観察対象の輝度を高め、観察対象を鮮明に撮像することができる。
【００６８】
以上説明したように本実施形態によれば、ライトガイド３００の２つに分岐した一方の入射端３１０に第１の光源１００からの広帯域光を入射し、他方の入射端３２０に第２の光源２００からの狭帯域光を入射したため、出射端３３０において、広帯域光と狭帯域光を合波して出射することが可能となる。
【００６９】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７０】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【００７１】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）  観察対象を撮像する撮像部を備える医療用機器と、
前記観察対象に照射する光を生成する光源装置と、を備え、
前記光源装置は、
インコヒーレント光を出射する第１の光源と、
コヒーレント光を出射する第２の光源と、
前記インコヒーレント光及び前記コヒーレント光が入射し、前記インコヒーレント光及び前記コヒーレント光を合波して出射するライトガイドと、を有し、
前記ライトガイドは、光の出射端に対して光の入射端が複数に分岐され、１つの前記入射端に前記コヒーレント光が入射する、医療用システム。
（２）  前記第２の光源は、前記コヒーレント光としてレーザ光を出射する、前記（１）に記載の医療用システム。
（３）  前記ライトガイドの前記出射端に対して２つの前記入射端が分岐され、一方の前記入射端に前記コヒーレント光が入射し、他方の前記入射端に前記インコヒーレント光が入射する、前記（１）又は（２）に記載の医療用システム。
（４）  前記一方の前記入射端の直径が前記他方の前記入射端の直径よりも小さい、前記（３）に記載の医療用システム。
（５）  前記ライトガイドは複数のファイバー素線から構成され、複数の前記入射端のそれぞれから延在する前記ファイバー素線が、前記出射端において混合されている、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の医療用システム。
（６）  前記ライトガイドの前記出射端から前記観察対象までの光の照射距離が１５０ｍｍ以上である、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の医療用システム。
（７）  前記ライトガイドの前記出射端から出射された光を導光させて前記観察対象へ照射する光学素子を更に備える、前記（１）〜（６）のいずれかに記載の医療用システム。
（８）  前記光学素子の長さは直径の６倍以上である、前記（７）に記載の医療用システム。
（９）  前記第１の光源は、広帯域光にレーザ光を合波して出射する、前記（１）〜（８）のいずれかに記載の医療用システム。
（１０）  前記第２の光源は、波長の異なる複数の狭帯域光を合波して出射する、前記（１）〜（９）のいずれかに記載の医療用システム。
（１１）  前記出射端から出射される前記インコヒーレント光と前記コヒーレント光の放射角が同一である、前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の医療用システム。
（１２）  インコヒーレント光及びコヒーレント光が入射し、前記インコヒーレント光及び前記コヒーレント光を合波して出射するライトガイドであって、
光の出射端に対して光の入射端が複数に分岐され、１つの前記入射端に前記コヒーレント光が入射する、ライトガイド。
（１３）  １つの前記入射端に前記コヒーレント光としてレーザ光が入射する、前記（１２）に記載のライトガイド。
（１４）  前記出射端に対して２つの前記入射端が分岐され、一方の前記入射端に前記コヒーレント光が入射し、他方の前記入射端に前記インコヒーレント光が入射する、前記（１２）又は前記（１３）に記載のライトガイド。
（１５）  前記一方の前記入射端の直径が前記他方の前記入射端の直径よりも小さい、前記（１４）に記載のライトガイド。
（１６）  複数のファイバー素線から構成され、複数の前記入射端のそれぞれから延在する前記ファイバー素線が、前記出射端において混合されている、前記（１２）〜（１５）のいずれかに記載のライトガイド。
（１７）  前記出射端から出射される前記インコヒーレント光と前記コヒーレント光の放射角が同一である、前記（１２）〜（１６）のいずれかに記載のライトガイド。
（１８）  ライトガイドによりインコヒーレント光とコヒーレント光を合波する方法であって、
前記ライトガイドに前記インコヒーレント光及び前記コヒーレント光を入射させ、前記インコヒーレント光及び前記コヒーレント光を合波して出射させ、
１つの光の出射端に対して光の入射端が複数に分岐された前記ライトガイドの１つの前記入射端に前記コヒーレント光を入射させる、光の合波方法。
【符号の説明】
【００７２】
１００    広帯域光源
２００    狭帯域光源
３００    ライトガイド
３１０，３２０    入射端
３３０    出射端
１０００  光源装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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