(57)【要約】  小型な構成で蛍光観察用の２種類の照明モードを実現する。第１および第２の光をそれぞれ発する第１および第２の固体光源（１１，１２）と、第１および第２の光と合波することで白色光を生成する第３の光を発する第３の固体光源（１３）と、第１、第２および第３の光を合波する光学部材（２１，２２）と、第１、第２および第３の光の合波光の光路に挿脱可能に設けられた光学フィルタ（４）と、制御部（５）とを備え、該制御部（５）が、第１の励起光照明モードにおいて、第１および第２の固体光源（１１，１２）を点灯させ、第３の固体光源（１３）を弱く点灯させ、第２の励起光照明モードにおいて、第１の固体光源（１１）を点灯させ、第２の固体光源（１２）を消灯させ、第３の固体光源（１３）を弱く点灯させる内視鏡用光源装置（１）を提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長帯域を含む第１の光を発する第１の固体光源と、
前記第１の波長帯域よりも長波長の第２の波長帯域を含む第２の光を発する第２の固体光源と、
前記第１および第２の波長帯域とは異なる第３の波長帯域を含み、前記第１および第２の光と合波することで白色光を生成する第３の光を発する第３の固体光源と、
前記第１の光と前記第２の光とを合波する第１の光学部材と、
該第１の光学部材によって生成された前記第１および第２の光の合波光と前記第３の光とを合波する第２の光学部材と、
該第２の光学部材によって生成された前記第１、第２および第３の光の合波光の光路に挿脱可能に設けられ、前記第１、第２および第３の波長帯域の光を選択的に透過させる光学フィルタと、
前記第１、第２および第３の固体光源の点灯および消灯と、前記光学フィルタの挿脱とを制御する制御部とを備え、
該制御部が、白色光照明モード、第１の励起光照明モードおよび第２の励起光照明モードを有し、
前記白色光照明モードにおいて、前記制御部が、前記光学フィルタを前記光路から退避させるとともに、前記第１、第２および第３の固体光源を点灯させ、
前記第１の励起光照明モードにおいて、前記制御部が、前記光学フィルタを前記光路に挿入するとともに、前記第１および第２の固体光源を点灯させ、前記第３の固体光源を、前記第３の光の強度が前記第１の光および前記第２の光の強度よりも弱くなるように点灯させ、
前記第２の励起光照明モードにおいて、前記制御部が、前記光学フィルタを前記光路に挿入するとともに、前記第１の固体光源を点灯させ、前記第２の固体光源を消灯させ、前記第３の固体光源を、前記第３の光の強度が前記第１の光の強度よりも弱くなるように点灯させる内視鏡用光源装置。
【請求項２】
前記第１の波長帯域が、３９０ｎｍ〜４４０ｎｍであり、
前記第２の波長帯域が、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍである請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
【請求項３】
前記第１の光学部材が、前記第１の光と前記第２の光とのうち、一方を透過させ他方を反射する第１のダイクロイックミラー面を有し、
該第１のダイクロイックミラー面は、その透過光路側の透過率が５０％となり、前記第１の光および前記第２の光が互いに重なり合う第１のカットオフ波長を有し、
前記第１および第２の光の合波光の前記第１のカットオフ波長における強度が、その最大強度の１０％以上である請求項１または請求項２に記載の内視鏡用光源装置。
【請求項４】
前記第２の光学部材が、前記第１および第２の光の合波光と前記第３の光とのうち、一方を透過させ他方を反射する第２のダイクロイックミラー面を有し、
該第２のダイクロイックミラー面は、その透過光路側の透過率が５０％となり、前記第１および第２の光の合波光と前記第３の光とが互いに重なり合う第２のカットオフ波長を有し、
前記第１、第２および第３の光の合波光の前記第２のカットオフ波長における強度が、その最大強度の１０％以上である請求項１から請求項３のいずれかに記載の内視鏡用光源装置。
【請求項５】
前記第１の光学部材が、前記第１の波長帯域の光を透過し、前記第２の波長帯域の光を反射する第１のダイクロイックミラー面を有し、
前記第１の光および前記第１のダイクロイックミラー面が、下記の条件式（１）を満足する光学特性を有する請求項１から請求項４のいずれかに記載の内視鏡用光源装置。
（Ｉ１／Ｉ１ｍａｘ）×Ｔ１  ≦  ０．０１        ・・・（１）
ただし、
Ｉ１ｍａｘは、前記第１の波長帯域における前記第１の光の最大強度、
Ｉ１は、前記第１の波長帯域から１０ｎｍ以上長波長側での前記第１の光の強度、
Ｔ１は、前記第１の波長帯域から１０ｎｍ以上長波長側での前記第１のダイクロイックミラー面の透過率（％）
である。
【請求項６】
前記第２の光および前記光学フィルタが、下記の条件式（２）を満足する光学特性を有する請求項１から請求項５のいずれかに記載の内視鏡用光源装置。
（Ｉ２／Ｉ２ｍａｘ）×Ｔ２  ≦  ０．０１        ・・・（２）
ただし、
Ｉ２ｍａｘは、前記第２の波長帯域における前記第２の光の最大強度、
Ｉ２は、前記第２の波長帯域から１０ｎｍ以上長波長側での前記第２の光の強度、
Ｔ２は、前記第２の波長帯域から１０ｎｍ以上長波長側での前記光学フィルタの透過率（％）
である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡用光源装置に関するものであり、特に蛍光観察用の２種類の照明モードを有する内視鏡用光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、早期癌等の発見のために、励起光を照射して生体からの蛍光を観察する蛍光内視鏡が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。蛍光内視鏡には、白色光観察専用の撮像素子と蛍光観察専用の撮像素子を備える二眼タイプと、白色光観察および蛍光観察兼用の単一の撮像素子を備える単眼タイプがある。特許文献１に記載の内視鏡用光源装置は、光路に配置する複数のフィルタの組み合わせを変更することで、単一のランプ光源を用いて二眼タイプおよび単眼タイプの各々に適した照明モードを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４０５４２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の光源装置は、二眼タイプ用および単眼タイプ用にそれぞれ複数のフィルタを必要とするため、フィルタの数が多くなる。したがって、フィルタを搭載するためのターレットが大径化し、装置が大型化するという問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、小型な構成で蛍光観察用の２種類の照明モードを実現することができる内視鏡用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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、第１の波長帯域を含む第１の光を発する第１の固体光源と、前記第１の波長帯域よりも長波長の第２の波長帯域を含む第２の光を発する第２の固体光源と、前記第１および第２の波長帯域とは異なる第３の波長帯域を含み、前記第１および第２の光と合波することで白色光を生成する第３の光を発する第３の固体光源と、前記第１の光と前記第２の光とを合波する第１の光学部材と、該第１の光学部材によって生成された前記第１および第２の光の合波光と前記第３の光とを合波する第２の光学部材と、該第２の光学部材によって生成された前記第１、第２および第３の光の合波光の光路に挿脱可能に設けられ、前記第１、第２および第３の波長帯域の光を選択的に透過させる光学フィルタと、前記第１、第２および第３の固体光源の点灯および消灯と、前記光学フィルタの挿脱とを制御する制御部とを備え、該制御部が、白色光照明モード、第１の励起光照明モードおよび第２の励起光照明モードを有し、前記白色光照明モードにおいて、前記制御部が、前記光学フィルタを前記光路から退避させるとともに、前記第１、第２および第３の固体光源を点灯させ、前記第１の励起光照明モードにおいて、前記制御部が、前記光学フィルタを前記光路に挿入するとともに、前記第１および第２の固体光源を点灯させ、前記第３の固体光源を、前記第３の光の強度が前記第１の光および前記第２の光の強度よりも弱くなるように点灯させ、前記第２の励起光照明モードにおいて、前記制御部が、前記光学フィルタを前記光路に挿入するとともに、前記第１の固体光源を点灯させ、前記第２の固体光源を消灯させ、前記第３の固体光源を、前記第３の光の強度が前記第１の光の強度よりも弱くなるように点灯させる内視鏡用光源装置である。【０００６】
本態様によれば、制御部が３個の固体光源および光学フィルタを制御することによって、白色光観察用の照明モードと蛍光観察用の２種類の照明モードを実現することができる。具体的には、白色光照明モードにおいて、光学フィルタを光路から退避させ、かつ、第１、第２および第３の固体光源の全てを点灯させることによって、第１、第２および第３の光からなる白色光が生成される。第１の励起光照明モードにおいて、光学フィルタを光路に挿入し、かつ、第１および第２の固体光源を点灯させ、第３の固体光源を弱く点灯させることによって、第１および第２の波長帯域の光からなる励起光と第３の波長帯域の光からなる参照光とが生成される。第２の励起光照明モードにおいて、光学フィルタを光路に挿入し、かつ、第１の固体光源を点灯させ、第２の固体光源を消灯させ、第３の固体光源を弱く点灯させることによって、第１の波長帯域の光のみからなる励起光と第３の波長帯域の光からなる参照光とが生成される。【０００７】
この場合に、蛍光観察用の励起光源として波長帯域の異なる２個の固体光源を備えることで、第１の励起光照明モードと第２の励起光照明モードとの切り替えは第２の固体光源の点灯および消灯のみで実現される。すなわち、蛍光観察用の２種類の照明モードを切り替えるための光学フィルタは不要であり、光学フィルタは、白色光観察用の照明モードと蛍光観察用の照明モードとの切り替え用のみで足りる。光学フィルタは固体光源に比べて大幅に大きいため、光学フィルタの数を抑えることによって、装置全体を効果的に小型にすることができる。【０００８】
上記態様においては、前記第１の波長帯域が、３９０ｎｍ〜４４０ｎｍであり、前記第２の波長帯域が、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍであってもよい。
このようにすることで、励起光として紫色および青色の光を使用する蛍光観察（例えば、自家蛍光観察）に好適な構成とすることができる。【０００９】
上記態様においては、前記第１の光学部材が、前記第１の光と前記第２の光とのうち、一方を透過させ他方を反射する第１のダイクロイックミラー面を有し、該第１のダイクロイックミラー面は、その透過光路側の透過率が５０％となり、前記第１の光および前記第２の光が互いに重なり合う第１のカットオフ波長を有し、前記第１および第２の光の合波光の前記第１のカットオフ波長における強度が、その最大強度の１０％以上であってもよい。
このようにすることで、白色光の強度が極小となる第１のカットオフ波長において、最大強度の１０％以上の強度を確保することで、波長欠落の無い白色光を生成することができ、色再現性の高い白色光観察を行うことができる。【００１０】
上記態様においては、前記第２の光学部材が、前記第１および第２の光の合波光と前記第３の光とのうち、一方を透過させ他方を反射する第２のダイクロイックミラー面を有し、該第２のダイクロイックミラー面は、その透過光路側の透過率が５０％となり、前記第１および第２の光の合波光と前記第３の光とが互いに重なり合う第２のカットオフ波長を有し、前記第１、第２および第３の光の合波光の前記第２のカットオフ波長における強度が、その最大強度の１０％以上であってもよい。
このようにすることで、白色光の強度が極小となる第２のカットオフ波長において、最大強度の１０％以上の強度を確保することで、波長欠落の無い白色光を生成することができ、色再現性の高い白色光観察を行うことができる。【００１１】
上記態様においては、前記第１の光学部材が、前記第１の波長帯域の光を透過し、前記第２の波長帯域の光を反射する第１のダイクロイックミラー面を有し、前記第１の光および前記第１のダイクロイックミラー面が、下記の条件式（１）を満足する光学特性を有していてもよい。Ｉ１ｍａｘは、前記第１の波長帯域における前記第１の光の最大強度、Ｉ１は、前記第１の波長帯域から１０ｎｍ以上長波長側での前記第１の光の強度、Ｔ１は、前記第１の波長帯域から１０ｎｍ以上長波長側での前記第１のダイクロイックミラー面の透過率（％）である。
（Ｉ１／Ｉ１ｍａｘ）×Ｔ１  ≦  ０．０１        ・・・（１）
第１の光に含まれる長波長成分は蛍光観察において蛍光と一緒に撮像素子に入射してノイズとなり得る。条件式（１）を満足することによって、このような第１の光の長波長成分が第１のダイクロイックミラー面によって十分に除去されるので、コントラストの高い蛍光観察を行うことができる。【００１２】
上記態様においては、前記第２の光および前記光学フィルタが、下記の条件式（２）を満足する光学特性を有していてもよい。Ｉ２ｍａｘは、前記第２の波長帯域における前記第２の光の最大強度、Ｉ２は、前記第２の波長帯域から１０ｎｍ以上長波長側での前記第２の光の強度、Ｔ２は、前記第２の波長帯域から１０ｎｍ以上長波長側での前記光学フィルタの透過率（％）である。
（Ｉ２／Ｉ２ｍａｘ）×Ｔ２  ≦  ０．０１        ・・・（２）
第２の光に含まれる長波長成分は蛍光観察において蛍光と一緒に撮像素子に入射してノイズとなり得る。条件式（２）を満足することによって、このような第２の光の長波長成分が光学フィルタによって十分に除去されるので、コントラストの高い蛍光観察を行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、小型な構成で蛍光観察用の２種類の照明モードを実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る内視鏡用光源装置が適用される内視鏡システムの一例の全体構成図である。
【図２】二眼タイプの蛍光内視鏡に設けられる励起光カットフィルタの光透過特性を示すグラフである。
【図３】単眼タイプの蛍光内視鏡に設けられる励起光カットフィルタの光透過特性を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態に係る内視鏡用光源装置の全体構成図である。
【図５】図４の内視鏡用光源装置の第１の固体光源が出力する第１の光のスペクトルを示す図である。
【図６】図４の内視鏡用光源装置の第２の固体光源が出力する第２の光のスペクトルを示す図である。
【図７】図４の内視鏡用光源装置の第３の固体光源が出力する第３の光のスペクトルを示す図である。
【図８】図４の内視鏡用光源装置の第１の光学部材の光透過特性を示す図である。
【図９】図４の内視鏡用光源装置の第２の光学部材の光透過特性を示す図である。
【図１０】図４の内視鏡用光源装置の光学フィルタの光透過特性を示す図である。
【図１１Ａ】白色光照明モードにおける第１、第２および第３の固体光源の動作を示すタイミングチャートを示す図である。
【図１１Ｂ】内視鏡用光源装置によって生成される白色光のスペクトルを示す図である。
【図１２Ａ】白色光照明モードにおいて、二眼タイプの蛍光内視鏡の撮像素子に入射する白色光の反射光のスペクトルを示す図である。
【図１２Ｂ】白色光照明モードにおいて、単眼タイプの蛍光内視鏡の撮像素子に入射する白色光の反射光のスペクトルを示す図である。
【図１３Ａ】第１の励起光照明モードにおける第１、第２および第３の固体光源の動作を示すタイミングチャートを示す図である。
【図１３Ｂ】内視鏡用光源装置によって生成される励起光のスペクトルを示す図である。
【図１３Ｃ】内視鏡用光源装置によって生成される参照光のスペクトルを示す図である。
【図１４Ａ】第２の励起光照明モードにおける第１、第２および第３の固体光源の動作を示すタイミングチャートを示す図である。
【図１４Ｂ】内視鏡用光源装置によって生成される励起光を示す図である。
【図１４Ｃ】内視鏡用光源装置によって生成される参照光のスペクトルを示す図である。
【図１５】第１の励起光照明モードにおいて、蛍光内視鏡の撮像素子に入射する蛍光および参照光の反射光のスペクトルを示す図である。
【図１６】図４の内視鏡用光源装置の変形例の全体構成図である。
【図１７】図１６の内視鏡用光源装置の第４の固体光源が出力する第４の光のスペクトルを示す図である。
【図１８】図１６の内視鏡用光源装置の第３の光学部材の光透過特性を示す図である。
【図１９Ａ】白色光照明モードにおける第１、第２、第３および第４の固体光源の動作を示すタイミングチャートを示す図である。
【図１９Ｂ】内視鏡用光源装置によって生成される白色光のスペクトルを示す図である。
【図２０Ａ】白色光照明モードにおいて、二眼タイプの蛍光内視鏡の撮像素子に入射する反射光のスペクトルを示す図である。
【図２０Ｂ】白色光照明モードにおいて、単眼タイプの蛍光内視鏡の撮像素子に入射する反射光のスペクトルを示す図である。
【図２１】本発明の一実施形態に係る内視鏡用光源装置が適用される内視鏡の一例を示す図である。
【図２２】図２１の内視鏡を用いて観察した場合において、ゴーストが映り込んでしまった場合を示す図である。
【図２３】図２１の内視鏡において、ゴースト発生時の入射光及び反射光の光路と結像位置を示す図である。
【図２４】図２１の内視鏡において、撮像素子近傍に反射防止膜を施した場合を示す図である。
【図２５】図２１の内視鏡において、撮像素子が、多板撮像素子でプリズムユニットを含む場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の一実施形態に係る内視鏡用光源装置１について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る内視鏡用光源装置１が適用される内視鏡システムを示している。図１に示されるように、内視鏡用光源装置１は、蛍光内視鏡１０に接続して使用され、蛍光内視鏡１０のライトガイド１０１に白色光観察用および蛍光観察用の照明光を供給するものである。蛍光内視鏡１０の撮像素子１０２によって取得された画像信号は画像処理装置２０に送信され、画像処理装置２０において画像信号から白色光画像および蛍光画像が生成され、白色光画像および蛍光画像が表示装置３０に表示される。
【００１６】
内視鏡用光源装置１は、蛍光内視鏡１０との着脱が可能であり、二眼タイプおよび単眼タイプのいずれの蛍光内視鏡にも適用可能である。二眼タイプは、白色光観察専用の撮像素子と蛍光観察専用の撮像素子とを有する。単眼タイプは、白色光観察および蛍光観察兼用の単一の撮像素子１０２を有する。図１には、一例として単眼タイプの蛍光内視鏡１０が示されている。
【００１７】
本実施形態においては、蛍光観察として、コラーゲン等の蛍光物質からの５００ｎｍ〜６４０ｎｍの自家蛍光を観察するＡＦＩ（Ａｕｔｏ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）を想定している。ＡＦＩにおいて、３９０ｎｍ〜４７０ｎｍの紫色から青色の励起光と、５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの緑色の参照光とが用いられる。自家蛍光の強度は正常組織に比べて腫瘍組織において減弱するのに対し、参照光の反射光の強度は腫瘍組織および正常組織において同等である。したがって、自家蛍光と参照光の反射光とを検出することによって、腫瘍組織を判別することができる。
【００１８】
自家蛍光の強度は、励起光の強度の５００分の１〜１００分の１程度と微弱である。したがって、撮像素子１０２が自家蛍光を感度良く検出することができるように、励起光をカットする励起光カットフィルタ１０３が蛍光観察用の対物光学系１０４に設けられた蛍光内視鏡１０が使用される。
【００１９】
二眼タイプの蛍光内視鏡の励起光カットフィルタは、図２に示されるように、３９０ｎｍ〜４７０ｎｍの光を遮断し、５００ｎｍ以上の光を透過させる。したがって、励起光として、３９０ｎｍ〜４７０ｎｍの広範囲の光を用いることができる。
単眼タイプの蛍光内視鏡の励起光カットフィルタは、図３に示されるように、３９０ｎｍ〜４４０ｎｍの光を遮断し、４７０ｎｍ以上の光を透過させる。したがって、励起光として３９０ｎｍ〜４４０ｎｍの光が用いられ、青色の波長帯域４７０ｎｍ〜４９５ｎｍは白色光観察用に利用される。
【００２０】
内視鏡用光源装置１は、図４に示されるように、３個の固体光源１１，１２，１３と、固体光源１１，１２，１３から出力された光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を合波する２個の光学部材２１，２２と、光学部材２１，２２によって合波された光を集光する集光光学系３と、光学部材２１，２２と集光光学系３との間の光路上に挿脱可能に設けられた光学フィルタ４と、固体光源１１，１２，１３の点灯および消灯と光学フィルタ４の移動とを制御する制御部５とを備えている。符号６は、固体光源１１，１２，１３から出力された光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３をそれぞれ平行光束に変換するコリメートレンズである。
【００２１】
第１の固体光源１１および第２の固体光源１２は、励起光用である。第１の固体光源１１は、図５に示されるように、３９０ｎｍ〜４４０ｎｍの第１の波長帯域を主に含む紫色の第１の光Ｌ１を発する。第２の固体光源１２は、図６に示されるように、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの第２の波長帯域を主に含む青色の第２の光Ｌ２を発する。このような第１の固体光源１１および第２の固体光源１２は、例えばＬＥＤからなる。
【００２２】
第３の固体光源１３は、参照光用および白色光生成用である。第３の固体光源１３は、図７に示されるように、緑色から赤色の波長帯域を主に含み、第１の光Ｌ１および第２の光Ｌと混合することによって白色光を生成する黄色の第３の光Ｌ３を発する。したがって、第３の光Ｌ３は、参照光に対応する５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの第３の波長帯域を含む。このような第３の固体光源１３は、例えば、青色ＬＥＤと、該青色ＬＥＤから発せられた青色の光によって励起されて黄色の蛍光を発する黄色蛍光体との組み合わせからなる。
【００２３】
第１の光学部材２１は、第１のダイクロイックミラー面を有するビームコンバイナである。第１のダイクロイックミラー面が第１の光Ｌ１を透過させるとともに第２の光Ｌ２を反射することによって、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２とが合波される。第１のダイクロイックミラー面は、図８に示されるように、４４０ｎｍの第１のカットオフ波長λ１を有する。第１のカットオフ波長λ１は、第１のダイクロイックミラー面の透過光路側の光透過率が５０％となり、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２とが互いに重なり合う波長である。
【００２４】
第１の光学部材２１によって生成される第１および第２の光Ｌ１，Ｌ２の合波光の強度は、第１のカットオフ波長λ１において極小となる。第１および第２の光Ｌ１，Ｌ２の合波光が、第１のカットオフ波長λ１においてその最大強度の１０％以上の強度を有するように、第１の光学部材２１の光学特性が設計されている。
【００２５】
第２の光学部材２２は、第２のダイクロイックミラー面を有するビームコンバイナである。第２のダイクロイックミラー面が第１の光学部材２１によって生成された第１および第２の光Ｌ１，Ｌ２の合波光を透過させるとともに第３の光Ｌ３を反射することによって、第１および第２の光Ｌ１，Ｌ２の合波光と第３の光Ｌ３とが合波される。第２のダイクロイックミラー面は、図９に示されるように、４９５ｎｍの第２のカットオフ波長λ２を有する。第２のカットオフ波長λ２は、第２のダイクロイックミラー面の透過光路側の光透過率が５０％となり、第２の光Ｌ２と第３の光Ｌ３とが重なり合う波長である。
【００２６】
第２の光学部材２２によって生成される第１、第２および第３の光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の合波光の強度は、第２のカットオフ波長λ２において極小となる。第１、第２および第３の光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の合波光が、カットオフ波長λ２においてその最大強度の１０％以上の強度を有するように、第２の光学部材２２の光学特性が設計されている。
【００２７】
光学フィルタ４は、図示しない移動機構によって、第２の光学部材２２によって生成された合波光の光路上の位置（図４の実線参照。）と該光路から外れた位置（図４の二点鎖線参照。）との間で移動可能に設けられている。光学フィルタ４は、図１０に示されるように、２つの透過帯域の光のみを選択的に透過させる。１つの透過帯域は、第１の波長帯域および第２の波長帯域に対応する３９０ｎｍ〜４７０ｎｍであり、もう１つの透過帯域は、第３の波長帯域に対応する５４０ｎｍ〜５６０ｎｍである。したがって、光学フィルタ４が光路上に挿入されているときには、励起光および参照光のみが集光光学系３を介して内視鏡用光源装置１から出力される。
【００２８】
第１の光Ｌ１および第１のダイクロイックミラー面の光学特性は、下記の条件式（１）を満足している。式（１）において、Ｉ１ｍａｘは、第１の波長帯域における第１の光Ｌ１の最大強度、Ｉ１は、第１の波長帯域から１０ｎｍ以上長波長側での第１の光Ｌ１の強度、Ｔ１は、第１の光学部材２１の第１の波長帯域から１０ｎｍ以上長波長側での光透過率（％）である。
（Ｉ１／Ｉ１ｍａｘ）×Ｔ１  ≦  ０．０１        ・・・（１）
【００２９】
第２の光Ｌ２および光学フィルタ４の光学特性は、下記の条件式（２）を満足している。式（２）において、Ｉ２ｍａｘは、第２の波長帯域における第２の光Ｌ２の最大強度、Ｉ２は、第２の波長帯域から１０ｎｍ以上長波長側での第２の光Ｌ２の強度、Ｔ２は、光学フィルタ４の第２の波長帯域から１０ｎｍ以上長波長側での光透過率（％）である。
（Ｉ２／Ｉ２ｍａｘ）×Ｔ２  ≦  ０．０１        ・・・（２）
【００３０】
蛍光は励起光に比べて微弱であるため、励起光カットフィルタの透過帯域と重複する長波長の成分が励起光に含まれていると、励起光の長波長成分が蛍光と一緒に撮像素子に入射してノイズとなり、蛍光のコントラストの低下を招く。条件式（１）を満足することで、第１の光に含まれる長波長成分（具体的には、４５０ｎｍよりも長波長の成分）が第１のダイクロイックミラー面によって十分に除去されるので、蛍光のコントラストを向上することができる。同様に、条件式（２）を満足することで、第２の光に含まれる長波長成分（具体的には、４８０ｎｍよりも長波長の成分）が光学フィルタ４によって十分に除去されるので、蛍光のコントラストを向上することができる。条件式（１）および（２）の値が０．０１を超えると、撮像素子によって検出される蛍光の、ノイズに対するコントラストが低下するため、微弱な自家蛍光の観察には適さない。
【００３１】
集光光学系３は、光学フィルタ４を透過した光を集光する。内視鏡用光源装置１を蛍光内視鏡１０に接続したときに、集光光学系３の集光面がライトガイド１０１の入射面に一致するように設計されている。
【００３２】
制御部５は、白色光観察用の１種類の照明モードと蛍光観察用の２種類の照明モードを有し、いずれかの照明モードで固体光源１１，１２，１３の各々の点灯および消灯と光学フィルタ４の移動とを制御する。制御部５が実行する照明モードは、例えば、図示しないスイッチ等によってユーザが決定することができるようになっている。
【００３３】
白色光観察用の「白色光照明モード」において、制御部５は、光学フィルタ４を光路から外れた位置に退避させるとともに、図１１Ａに示されるように、第１、第２および第３の固体光源１１，１２，１３の全てを同時に点灯させる。したがって、図１１Ａに示されるように、第１、第２および第３の光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３から白色光が生成され、白色光が内視鏡用光源装置１からライトガイド１０１に供給される。
【００３４】
図１２Ａ，図１２Ｂは、「白色光照明モード」において、白色光観察用のカラーの撮像素子に入射する白色光の反射光のスペクトルを示している。図１２Ａに示されるように、二眼タイプの白色光観察専用の撮像素子には、内視鏡用光源装置１から出力された白色光の反射光がそのまま入射する。一方、図１２Ｂに示されるように、単眼タイプの撮像素子には、励起光カットフィルタによって４７０ｎｍよりも短い光がカットされた反射光が入射する。
【００３５】
ここで、白色光の強度は、上述したようにカットオフ波長λ１，λ２において極小となるが、カットオフ波長λ１，λ２においても白色光は十分な強度を有する。したがって、波長欠落のない白色光を生成することができ、被写体の色再現性が高い白色光観察を行うことができる。
【００３６】
１つ目の蛍光観察用の照明モードは、第１の光Ｌ１および第２の光Ｌ２を励起光として用いる二眼タイプ用の「第１の励起光照明モード」である。「第１の励起光照明モード」において、制御部５は、光学フィルタ４を光路上に挿入するとともに、図１３Ａに示されるように、第１および第２の固体光源１１，１２と、第３の固体光源１３とを交互に点灯させる。したがって、第１および第２の波長帯域の励起光と参照光とが交互に生成され、励起光と参照光とが交互に内視鏡用光源装置１からライトガイド１０１に供給される。このときに、制御部５は、図１３Ｂ，図１３Ｃに示されるように、参照光が励起光よりも弱くなるように（例えば、参照光の強度が励起光の強度の１００分の１程度となるように）、第１および第２の固体光源１１，１２の出力に比べて第３の固体光源１３の出力を低く制御する。
【００３７】
２つ目の蛍光観察用の照明モードは、第１の光Ｌ１のみを励起光として用いる単眼タイプ用の「第２の励起光照明モード」である。「第２の励起光照明モード」において、制御部５は、光学フィルタ４を光路上に挿入するとともに、図１４Ａに示されるように、第２の固体光源１２を消灯させ、第１の固体光源１１と第３の固体光源１３とを交互に点灯させる。したがって、第１の波長帯域の励起光と参照光とが交互に生成され、励起光と参照光とが交互に内視鏡用光源装置１からライトガイド１０１に供給される。このときに、制御部５は、図１４Ｂ，図１４Ｃに示されるように、参照光が励起光よりも弱くなるように（例えば、参照光の強度が励起光の強度の１００分の１程度となるように）、第１の固体光源１１の出力に比べて第３の固体光源１３の出力を低く制御する。
【００３８】
図１５は、「第１の励起光照明モード」および「第２の励起光照明モード」において、蛍光観察用の撮像素子に入射する自家蛍光および参照光の反射光のスペクトルを示している。励起光と参照光とは交互に被写体に照射されるので、自家蛍光と参照光の反射光とは交互に撮像素子に入射する。このときに、自家蛍光と一緒に励起光の反射光も対物光学系１０４に入射するが、励起光カットフィルタによって励起光の反射光はカットされ、自家蛍光のみが撮像素子に入射する。
【００３９】
次に、このように構成された内視鏡用光源装置１の作用について説明する。
内視鏡用光源装置１を二眼タイプの蛍光内視鏡に接続して使用する場合、「白色光照明モード」および「第１の励起光照明モード」のいずれかが選択される。
【００４０】
「白色光照明モード」が選択されると、光学フィルタ４が光路から退避し、第１、第２および第３の固体光源１１，１２，１３から第１、第２および第３の光Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３が同時に出力されることによって、内視鏡用光源装置１からライトガイド１０１に白色光が供給される。白色光は、ライトガイド１０１を介して被写体に照射され、被写体において反射され、白色光観察専用のカラーの撮像素子に入射する。これにより、蛍光内視鏡１０によって被写体の白色光観察を行うことができる。
【００４１】
「第１の励起光照明モード」が選択されると、光学フィルタ４が光路上に挿入され、第１および第２の固体光源１１，１２と第３の固体光源１３とから第１および第２の光Ｌ１，Ｌ２と第３の光Ｌ３とが交互に出力されることによって、内視鏡用光源装置１からライトガイド１０１に励起光と参照光とが交互に供給される。励起光と参照光とは交互に被写体に照射され、自家蛍光と参照光の反射光とが交互に蛍光観察専用の撮像素子に入射する。これにより、蛍光内視鏡１０によって被写体の自家蛍光観察を行うことができる。
【００４２】
一方、内視鏡用光源装置１を単眼タイプの蛍光内視鏡１０に接続して使用する場合、「白色光照明モード」および「第２の励起光照明モード」のいずれかが選択される。
「白色光照明モード」が選択されると、二眼タイプの場合と同様にして、内視鏡用光源装置１からライトガイド１０１に白色光が供給され、被写体に照射される。被写体において反射された白色光は、励起光カットフィルタ１０３を透過して４７０ｎｍよりも短い光がカットされ、カラーの撮像素子１０２に入射する。これにより、蛍光内視鏡１０によって被写体の白色光観察を行うことができる。
【００４３】
「第２の励起光照明モード」が選択されると、光学フィルタ４が光路上に挿入され、第１の固体光源１１と第３の固体光源１３とから第１の光Ｌ１と第３の光Ｌ３とが交互に出力されることによって、内視鏡用光源装置１からライトガイド１０１に励起光と参照光とが交互に供給される。励起光と参照光とは交互に被写体に照射され、自家蛍光と参照光の反射光とが交互に励起光カットフィルタ１０３を介して撮像素子１０２に入射する。これにより、蛍光内視鏡１０によって被写体の自家蛍光観察を行うことができる。
【００４４】
このように、本実施形態によれば、励起光用の光源として、短波長の励起光を発する第１の固体光源１１と長波長の励起光を発する第２の固体光源１２とが設けられている。これにより、単眼タイプによる蛍光観察と二眼タイプによる蛍光観察の各々に適した２種類の照明モードが、第２の固体光源１２の点灯および消灯の切り替えのみで実現される。すなわち、蛍光観察用の２種類の照明モードの切り替えに光学フィルタは不要であり、内視鏡用光源装置１が必要とする光学フィルタは、白色光観察用の照明モードと蛍光観察用の照明モードとの切り替え用の光学フィルタ４のみで足りる。一般に、ＬＥＤのような固体光源１１，１２，１３のサイズは３ｍｍ×３ｍｍ程度であるのに対し、光学フィルタの直径は４０ｍｍ程度である。このような大きな光学フィルタの数を減らすことによって、内視鏡用光源装置１を、特に高さ方向（図４において第１の光Ｌ１の光軸に交差する方向）に効果的に小型化することができる。
【００４５】
上記実施形態においては、図１６および図１７に示されるように、赤色の第４の光Ｌ４を発する第４の固体光源１４をさらに備え、第１、第２、第３および第４の光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４から白色光を生成することとしてもよい。この場合、第１および第２の光学部材２１，２２によって生成された第１、第２および第３の光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の合波光に第４の光Ｌ４を合波するための第３の光学部材２３がさらに設けられる。
【００４６】
第３の光学部材２３は、第３のダイクロイックミラー面を有するビームコンバイナである。第３のダイクロイックミラー面は、図１８に示されるように、６１５ｎｍのカットオフ波長を有し、第１、第２および第３の光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を透過させるとともに第４の光Ｌ４を反射する。
【００４７】
「白色光照明モード」において、制御部５は、第１、第２および第３の固体光源１１，１２，１３に加えて第４の固体光源１４を同時に点灯させる。「第１の励起光照明モード」および「第２の励起光照明モード」における制御部５による制御は、上述した通りである。
本変形例によれば、第４の固体光源１４を追加し、赤色の第４の光Ｌ４も含む白色光を生成することによって、白色光観察時の被写体の色再現性をさらに高めることができる。
【００４８】
上記実施形態においては、白色光観察用にカラーの撮像素子を用いることを想定し、「白色光照明モード」において３色の光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を同時に被写体に照射する同時方式を用いることとしたが、白色光観察用にモノクロの撮像素子を用いる場合には面順次方式を用いてもよい。
【００４９】
図１６の内視鏡用光源装置２による面順次方式での「白色光照明モード」において、制御部５は、図１９Ａに示されるように、第１および第２の固体光源１１，１２と、第３の固体光源１３と、第４の固体光源１４とを順番に点灯させる。これにより、図１９Ｂに示されるように、紫色および青色の第１および第２の光Ｌ１，Ｌ２と、黄色の第３の光Ｌ３と、赤色の第４の光Ｌ４とが順番に内視鏡用光源装置２からライトガイド１０１に供給される。図１９Ｂには、第１、第２、第３および第４の光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４から生成される白色光のスペクトルが示されている。
【００５０】
二眼タイプの白色光観察専用の撮像素子には、図２０Ａに示されるように、内視鏡用光源装置２からライトガイド１０１に供給された第１、第２、第３および第４の光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の反射光がそのまま入射する。一方、単眼タイプの撮像素子には、図２０Ｂに示されるように、励起光カットフィルタによって４７０ｎｍよりも短い光がカットされた反射光が入射する。
【００５１】
「第１の励起光照明モード」および「第２の励起光照明モード」において、制御部５は、第１、第２および第３の固体光源１１，１２，１３と光学フィルタ４を上述した制御と同様に制御し、さらに第４の固体光源１４を消灯させる。
【００５２】
上記実施形態において、硬性鏡やファイバスコープ等を、接眼部を介してカメラヘッドに接続した内視鏡（図２１参照）を用いる場合には、輝点（鉗子等の処置具に光があたった場合の反射光や、生体からの正反射光によるハレーション等）が発生すると、輝点とは略対称な位置に、観察に支障となるゴーストと呼ばれる、本来であれば観察されるべきでない光の像が映り込んでしまう場合がある（図２２参照）。
【００５３】
ゴースト発生機序を以下に説明する。
スコープからカメラヘッドに入射した光は、カメラヘッド光学系によって撮像面に結像する（図２３の鎖線参照）。カメラヘッド光学系は、シェーディングの低減や、３板撮像素子との組み合わせの場合には色シェーディング低減のために、略テレセントリック光学系とされている。このとき、撮像面カバーガラスが無コートの場合、結像する光線の一部が反射するが、テレセントリック光学系であるために、反射光は、入射光と略同じ光路でスコープカバーガラスまで戻る（図２３の実線参照）。
【００５４】
スコープカバーガラスは、オートクレーブ等の耐性確保のために無コートであるため、反射率が高く、再度反射が起こる。瞳位置はスコープカバーガラスに近い位置にあるため、反射光の多くがカバーガラスで反射し、再度カメラヘッド光学系を通り、通常の結像位置とは略対称な位置に結像してゴーストとなる（図２３の破線参照）
【００５５】
このような不都合を解消するため、本実施形態では、ゴーストが発生する原因となっている反射面、具体的には、カメラヘッド側の撮像面近傍の無コート平面に反射防止膜を施すこととしてもよい。
このようにすることで、反射光の発生を防ぎ、ゴーストの映り込みを抑制することが可能となる（図２４参照）。
【００５６】
また、図２５に示すように、撮像素子が多板撮像素子であり、プリズムユニットを含む場合には、プリズムユニット射出面にも反射防止膜を施すことが望ましい。反射防止膜はカバーガラスの物体側、像面側、プリズムユニット射出面の少なくとも１面に施すことが望ましく、すべての面に施すと、ゴースト抑制により効果的である。
【符号の説明】
【００５７】
１，２  内視鏡用光源装置
１１  第１の固体光源
１２  第２の固体光源
１３  第３の固体光源
２１  第１の光学部材
２２  第２の光学部材
４  光学フィルタ
５  制御部
１０  蛍光内視鏡
Ｌ１  第１の光
Ｌ２  第２の光
Ｌ３  第３の光
【図１】
2018051558.tif 000003
【図２】
2018051558.tif 000004
【図３】
2018051558.tif 000005
【図４】
2018051558.tif 000006
【図５】
2018051558.tif 000007
【図６】
2018051558.tif 000008
【図７】
2018051558.tif 000009
【図８】
2018051558.tif 000010
【図９】
2018051558.tif 000011
【図１０】
2018051558.tif 000012
【図１１Ａ】
2018051558.tif 000013
【図１１Ｂ】
2018051558.tif 000014
【図１２Ａ】
2018051558.tif 000015
【図１２Ｂ】
2018051558.tif 000016
【図１３Ａ】
2018051558.tif 000017
【図１３Ｂ】
2018051558.tif 000018
【図１３Ｃ】
2018051558.tif 000019
【図１４Ａ】
2018051558.tif 000020
【図１４Ｂ】
2018051558.tif 000021
【図１４Ｃ】
2018051558.tif 000022
【図１５】
2018051558.tif 000023
【図１６】
2018051558.tif 000024
【図１７】
2018051558.tif 000025
【図１８】
2018051558.tif 000026
【図１９Ａ】
2018051558.tif 000027
【図１９Ｂ】
2018051558.tif 000028
【図２０Ａ】
2018051558.tif 000029
【図２０Ｂ】
2018051558.tif 000030
【図２１】
2018051558.tif 000031
【図２２】
2018051558.tif 000032
【図２３】
2018051558.tif 000033
【図２４】
2018051558.tif 000034
【図２５】
2018051558.tif 000035
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月20日(2017.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長帯域を含む第１の光を発する第１の固体光源と、
前記第１の波長帯域よりも長波長の第２の波長帯域を含む第２の光を発する第２の固体光源と、
前記第１および第２の波長帯域とは異なる第３の波長帯域を含み、少なくとも前記第１および第２の光と合波することで白色光を生成する第３の光を発する第３の固体光源と、
前記第１の光、前記第２の光および、前記第３の光を合波することで合波光を生成する光学部材と、
前記合波光の光路に挿脱可能に設けられ、前記第１、第２および第３の波長帯域の光を選択的に透過させる光学フィルタと、
前記第１、第２および第３の固体光源の点灯および消灯と、前記光学フィルタの挿脱とを制御する制御部とを備え、
該制御部が、
白色光照明モードにおいて、前記光学フィルタを前記光路から退避させるとともに、前記第１、第２および第３の固体光源を点灯させ、
第１の励起光照明モードにおいて、前記光学フィルタを前記光路に挿入するとともに、前記第１および第２の固体光源を点灯させ、前記第３の固体光源を、前記第３の光の強度が前記第１の光および前記第２の光の強度よりも弱くなるように点灯させ、
第２の励起光照明モードにおいて、前記光学フィルタを前記光路に挿入するとともに、前記第１の固体光源を点灯させ、前記第２の固体光源を消灯させ、前記第３の固体光源を、前記第３の光の強度が前記第１の光の強度よりも弱くなるように点灯させる内視鏡用光源装置。
【請求項２】
前記光学部材は、
前記第１の光と前記第２の光とを合波する第１の光学部材と、
該第１の光学部材によって生成された前記第１および第２の光の合波光と前記第３の光とを合波する第２の光学部材と、
からなる請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
【請求項３】
前記第１の波長帯域が、３９０ｎｍ〜４４０ｎｍであり、
前記第２の波長帯域が、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍである請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
【請求項４】
前記第１の光学部材が、前記第１の光と前記第２の光とのうち、一方を透過させ他方を反射する第１のダイクロイックミラー面を有し、
該第１のダイクロイックミラー面は、その透過光路側の透過率が５０％となり、前記第１の光および前記第２の光が互いに重なり合う第１のカットオフ波長を有し、
前記第１および第２の光の合波光の前記第１のカットオフ波長における強度が、その最大強度の１０％以上である請求項２に記載の内視鏡用光源装置。
【請求項５】
前記第２の光学部材が、前記第１および第２の光の合波光と前記第３の光とのうち、一方を透過させ他方を反射する第２のダイクロイックミラー面を有し、
該第２のダイクロイックミラー面は、その透過光路側の透過率が５０％となり、前記第１および第２の光の合波光と前記第３の光とが互いに重なり合う第２のカットオフ波長を有し、
前記第１、第２および第３の光の合波光の前記第２のカットオフ波長における強度が、その最大強度の１０％以上である請求項２に記載の内視鏡用光源装置。
【請求項６】
前記第１の光学部材が、前記第１の波長帯域の光を透過し、前記第２の波長帯域の光を反射する第１のダイクロイックミラー面を有し、
前記第１の光および前記第１のダイクロイックミラー面が、下記の条件式（１）を満足する光学特性を有する請求項２に記載の内視鏡用光源装置。
（Ｉ１／Ｉ１ｍａｘ）×Ｔ１  ≦  ０．０１        ・・・（１）
ただし、
Ｉ１ｍａｘは、前記第１の波長帯域における前記第１の光の最大強度、
Ｉ１は、前記第１の波長帯域から１０ｎｍ以上長波長側での前記第１の光の強度、
Ｔ１は、前記第１の波長帯域から１０ｎｍ以上長波長側での前記第１のダイクロイックミラー面の透過率（％）
である。
【請求項７】
前記第２の光および前記光学フィルタが、下記の条件式（２）を満足する光学特性を有する請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
（Ｉ２／Ｉ２ｍａｘ）×Ｔ２  ≦  ０．０１        ・・・（２）
ただし、
Ｉ２ｍａｘは、前記第２の波長帯域における前記第２の光の最大強度、
Ｉ２は、前記第２の波長帯域から１０ｎｍ以上長波長側での前記第２の光の強度、
Ｔ２は、前記第２の波長帯域から１０ｎｍ以上長波長側での前記光学フィルタの透過率（％）
である。
【国際調査報告】
2018051558.tif 000036
2018051558.tif 000037