(57)【要約】装置を小型化し、手術時の作業環境を従来よりも改善することができる技術を提供する。  本技術では、非スペックル照明光を照射する非スペックル照明光源と、スペックル照明光を照射するスペックル照明光源と、光ファイバを複数本束ねてバンドル状としたバンドルファイバと、前記非スペックル照明光と前記スペックル照明光の少なくともいずれか一方を前記バンドルファイバに導く光制御部とを備える、照明光伝送装置を提供する。
2016158194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非スペックル照明光を照射する非スペックル照明光源と、
スペックル照明光を照射するスペックル照明光源と、
光ファイバを複数本束ねてバンドル状としたバンドルファイバと、
前記非スペックル照明光と前記スペックル照明光の少なくともいずれか一方を前記バンドルファイバに導く光制御部とを備える、照明光伝送装置。
【請求項２】
前記バンドルファイバを構成する各光ファイバの中に、シングルモード型光ファイバが含まれる、請求項１に記載の照明光伝送装置。
【請求項３】
前記光制御部は、バンドルファイバを構成する各光ファイバの中から選択された１本の光ファイバのみに前記スペックル照明光を導く、請求項１に記載の照明光伝送装置。
【請求項４】
前記選択された１本の光ファイバはシングルモード型光ファイバである、請求項３に記載の照明光伝送装置。
【請求項５】
前記選択された１本の光ファイバは偏波面が保持される光ファイバである、請求項３に記載の照明光伝送装置。
【請求項６】
前記光制御部は、前記非スペックル照明光と前記スペックル照明光とを選択的に前記バンドルファイバに導く、請求項１に記載の照明光伝送装置。
【請求項７】
前記光制御部は、前記バンドルファイバの照度分布に基づいて、前記選択された１本の光ファイバに前記スペックル照明光を導く、請求項３に記載の照明光伝送装置。
【請求項８】
前記非スペックル照明光の光路上に設けられ、前記非スペックル照明光を拡散する拡散板を更に備える、請求項１に記載の照明光伝送装置。
【請求項９】
前記非スペックル照明光源は明視野画像の取得に使用され、前記スペックル照明光源はスペックル強調画像の取得に使用される、請求項１に記載の照明光伝送装置。
【請求項１０】
前記スペックル強調画像は、流体及び流路の少なくともいずれか一方の画像である、請求項９に記載の照明光伝送装置。
【請求項１１】
前記明視野画像が臓器画像であり、前記スペックル強調画像は血流画像である、請求項９に記載の照明光伝送装置。
【請求項１２】
明視野画像の取得に使用される非スペックル照明光を照射する非スペックル照明光照射工程と、
スペックル強調画像の取得に使用されるスペックル照明光を照射するスペックル照明光照射工程と、
光ファイバを複数本束ねてバンドル状としたバンドルファイバに、前記非スペックル照明光と前記スペックル照明光の少なくともいずれか一方を出射する出射工程と、
を行う照明光伝送方法。
【請求項１３】
前記スペックル強調画像は、流体及び流路の少なくともいずれか一方の画像である、請求項１２に記載の照明光伝送方法。
【請求項１４】
前記明視野画像が臓器画像であり、前記スペックル強調画像は血流画像である、請求項１２に記載の照明光伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、照明光伝送装置及び照明光伝送方法に関する。より詳しくは、スペックル照明光源から照射されるスペックル照明光を利用した照明光伝送装置及び照明光伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内視鏡や顕微鏡など外科手術用にスペックルパターンの時間変化を用いた血管・血流造影法が提案されている（特許文献１参照）。なお以下では、当該造影法から得られる画像をスペックル血流イメージと称呼する。【０００３】
また、スペックル血流イメージと通常の明視野像を手術用顕微鏡で同時に観察する技術がある（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許公報第６９４４４９４号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｎｅｕｒｏｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  １（１），０１５００６（Ｊｕｌ−Ｓｅｐ  ２０１４）ｐ．１−６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記非特許文献１の技術では、照明光学系が明視野像とスペックル血流イメージとで異なる２系統の照明光路を有するため、観測装置としての筺体が大きくなり、ひいては手術時の作業環境を悪化させるといった課題も生ずる。【０００７】
そこで、本開示では、装置を小型化し、手術時の作業環境を従来よりも改善することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明者らは、前記の目的を解決するために鋭意研究を行った結果、非スペックル照明光にとってはノイズとなるスペックルを利用し、非スペックル照明光とスペックル照明光とを組み合わせることに着目し、本発明を完成させるに至った。【０００９】
即ち、本開示では、まず、非スペックル照明光を照射する非スペックル照明光源と、
スペックル照明光を照射するスペックル照明光源と、
光ファイバを複数本束ねてバンドル状としたバンドルファイバと、
前記非スペックル照明光と前記スペックル照明光の少なくともいずれか一方を前記バンドルファイバに導く光制御部とを備える、照明光伝送装置を提供する。
本開示に係る照明光伝送装置のバンドルファイバを構成する各光ファイバの中には、シングルモード型光ファイバが含まれていてもよい。
本開示に係る照明光伝送装置の光制御部は、バンドルファイバを構成する各光ファイバの中から選択された１本の光ファイバのみに前記スペックル照明光を導くことができる。
本開示に係る照明光伝送装置のバンドルファイバを構成する各光ファイバの中から選択された１本の光ファイバとしては、シングルモード型光ファイバを挙げることができる。
本開示に係る照明光伝送装置のバンドルファイバを構成する各光ファイバの中から選択された１本の光ファイバは偏波面が保持される光ファイバを挙げることができる。
本開示に係る照明光伝送装置の光制御部は、前記非スペックル照明光と前記スペックル照明光とを選択的に前記バンドルファイバに導くことができる。
本開示に係る照明光伝送装置の光制御部は、バンドルファイバの照度分布に基づいて、前記選択された１本の光ファイバにスペックル照明光を導くことができる。
本開示に係る照明光伝送装置には、前記非スペックル照明光の光路上に設けられ、前記非スペックル照明光を拡散する拡散板を更に備えることができる。
本開示に係る照明光伝送装置の非スペックル照明光源は明視野画像の取得に使用でき、スペックル照明光源はスペックル強調画像の取得に使用することができる。
本開示に係る照明光伝送装置では、前記スペックル強調画像としては、流体及び流路の少なくともいずれか一方の画像を挙げることができる。
本開示に係る照明光伝送装置では、前記明視野画像としては臓器画像を挙げることができ、前記スペックル強調画像としては血流画像を挙げることができる。【００１０】
本開示では、次に、明視野画像の取得に使用される非スペックル照明光を照射する非スペックル照射光照射工程と、
スペックル強調画像の取得に使用されるスペックル照明光を照射するスペックル照射光照射工程と、
光ファイバを複数本束ねてバンドル状としたバンドルファイバに、前記非スペックル照明光と前記スペックル照明光の少なくともいずれか一方を出射する出射工程と、
を行う照明光伝送方法を提供する。
本開示に係る照明光伝送方法では、前記スペックル強調画像としては、流体及び流路の少なくともいずれか一方の画像を挙げることができる。
本開示に係る照明光伝送方法では、前記明視野画像としては臓器画像を挙げることができ、前記スペックル強調画像としては血流画像を挙げることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、装置を小型化し、手術時の作業環境を従来よりも改善することができる。
なお、ここに記載された効果は、必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の第１実施形態に係る照明光伝送装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】バンドルファイバの入射端面図である。
【図３】本開示の第２実施形態に係る照明光伝送装置の構成を模式的に示す図である。
【図４】本開示の第３実施形態に係る照明光伝送装置の構成を模式的に示す図である。
【図５】本開示の第４実施形態に係る照明光伝送装置の構成を模式的に示す図である。
【図６】本開示の第５実施形態に係る照明光伝送装置の構成を模式的に示す図である。
【図７】本開示の第６実施形態に係る照明光伝送装置の構成を模式的に示す図である。
【図８】疑似血液が流れている疑似血管の画像例や、疑似血液の血流の画像例を示す図面代用写真である。
【図９】疑似血液が流れている疑似血管の画像例や、疑似血液の血流の画像例を示す図面代用写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示を実施するための好適な形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は、本開示の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本開示の範囲が狭く解釈されることはない。なお、説明は以下の順序で行う。
・  第１の実施形態
（ＲＧＢレーザ光源及び単芯光ファイバの組み合わせによって非スペックル照明光源を構成し、スペックル照明光の光路上に光偏向素子を配置した照明光伝送装置の例）
・  第２の実施形態
（白色ＬＥＤ及びバンドルファイバの組み合わせによって非スペックル照明光源を構成し、スペックル照明光の光路上にアナモルフィックプリズムなどを配置した照明光伝送装置の例）
・  第３の実施形態
（ＲＧＢレーザ光源及びバンドルファイバの組み合わせによって非スペックル照明光源を構成し、スペックル照明光の光路上にアナモルフィックプリズムなどを配置した照明光伝送装置の例）
・  第４の実施形態
（ＲＧＢレーザ光源及びバンドルファイバの組み合わせによって非スペックル照明光源を構成し、スペックル照明光の光路上にアナモルフィックプリズムなどを配置した照明光伝送装置の例）
・  第５の実施形態
（ＲＧＢレーザ光源及びバンドルファイバの組み合わせによって非スペックル照明光源を構成し、スペックル照明光の光路上にアナモルフィックプリズムなどを配置し、非スペックル照明光の光路上に拡散板を配置した照明光伝送装置の例）
・  第６の実施形態
（ＲＧＢレーザ光源及びバンドルファイバの組み合わせによって非スペックル照明光源を構成し、スペックル照明光の光路上にアナモルフィックプリズムなどを配置し、非スペックル照明光の光路上に拡散板を配置し、信号発生器や遅延発生回路等を更に備えた照明光伝送装置の例）
【００１４】
・  第１の実施形態）
先ず、本開示の第１実施形態に係る照明光伝送装置について説明する。
【００１５】
［全体構成］
図１は、本開示に係る照明光伝送装置１０の第１実施形態を模式的に示す模式概念図である。本開示に係る照明光伝送装置１０は、大別して、非スペックル照明光源１、スペックル照明光源２、バンドルファイバ３及び光制御部４を備える。また、必要に応じて、撮像系５などを更に備えることも可能である。以下、各部について詳細に説明する。
【００１６】
［非スペックル照明光源１］
非スペックル照明光源１では、非スペックル照明光の照射が行われる。非スペックル照明光とは、スペックルを発生しない光であり、例えば臓器などを照明するのに適した光の成分が分布する波長域を有する光が含まれる。非スペックル照明光には、紫外線、赤外線、可視光線が含まれ、単色光が含まれる。非スペックル照明光源１の照射条件は、本開示の効果を損なわない限り特に限定されないが、例えば、照射角度や照射位置等、又はこれらを組み合わせて設定できる。
【００１７】
非スペックル照明光源１は、例えば臓器画像などの明視野画像の取得に使用される。非スペックル照明光源１の具体的な構造は、本開示の効果を損なわない限り特に限定されず、非スペックル照明光の照射が可能な公知の装置又は機器を１種又は２種以上選択して、自由に組み合わせることができる。例えば、赤色、緑色および青色を混色した白色光を照射可能なＲＧＢレーザ光源の照明光源デバイスや、単芯光ファイバの組み合わせによって非スペックル照明光源１を構成できる。本開示に係る照明光伝送装置１０では、単芯光ファイバから射出された白色光が、２枚のレンズ２５、２６を介して、バンドルファイバ３に導かれる（図１参照）。
【００１８】
［スペックル照明光源２］
スペックル照明光源２では、スペックル照明光の照射が行われる。スペックル照明光とは、スペックルを発生させるような光であり、例えば血管などの流路や、血液などの流体などを照射するのに適した光の成分が分布する波長域を有する光が含まれる。スペックル照明光源２の照射条件は、本開示の効果を損なわない限り特に限定されないが、例えば、照射角度や照射位置等、又はこれらを組み合わせて設定することができる。
【００１９】
スペックル照明光源２はスペックル強調画像の取得に使用される。スペックル強調画像とは、「物体から得られる散乱光によって生じたスペックルが現れている画像」を意味し、「静止している物体（血管などの流路）からの散乱光によって生じた静的スペックルが現れている画像」や、「移動中の物体（血液などの流体）からの散乱光によって生じた動的スペックルが現れている画像」が含まれる。また、スペックル強調画像の測定手法には、公知のスペックル干渉法（ＥＳＰＩ）、公知のスペックル相関法、公知のスペックルコントラスト法などがある。
【００２０】
スペックル照明光源２は、スペックル照明光を照明可能なものであればよく、本開示の効果を損なわない限り特に限定されないが、例えば、半導体レーザ（ＬＤ）等の照明光源デバイスを使用できる。スペックル照明光源２からのスペックル照明光は、非球面レンズ２１及び光偏向素子２２を伝搬した後、ミラー２３により折り返され、非スペックル照明光の入射方向とは垂直な方向からダイクロイックミラー２４に入射される。ダイクロイックミラー２４は、単芯光ファイバの射出端面とフーリエ変換の関係にある位置に配置することができる。
【００２１】
［バンドルファイバ３］
バンドルファイバ３では、光ファイバを複数本束ねてバンドル状とされる。バンドルファイバ３は、単芯光ファイバの射出端面と光学的に共役な位置に配置される。バンドルファイバ３の入射端面には、単芯光ファイバを伝搬してきた非スペックル照明光の光学像と、ダイクロイックミラー２４で反射したスペックル照明光の光学像とが結像する。
【００２２】
図２は、バンドルファイバ３の入射端面図である。非スペックル照明光の光学像の像倍率は、非スペックル照明光がバンドルファイバ３の端面３１の全面を照明するように設定可能である。また、スペックル照明光の光学像の像倍率は、各光ファイバのうちの１本の入射端面（例えば、図２中に塗り潰し部分として示す入射端面３２）だけを照明するように設定されることが好ましい。これは、バンドルファイバ３を構成する各光ファイバの長さは全て同じとは限らないので、光路差によってスペックルが平均化されて低下してしまうことがあるからである。しかし、スペックル照明光を導く光ファイバが１本のみであれば、上記のような光路差は生じないので、スペックルを低下させることなく保つことができる。
【００２３】
なお、スペックル照明光の光学像の像倍率は、各光ファイバの一部だけを照明するように設定されてもよい。これにより、バンドルファイバ３において異なる照明位置で得られたスペックル強調画像が時間積算あるいは平均化されるので、スペックルによる空間的な粒子性ノイズが低減される。
【００２４】
バンドルファイバ３を構成する各光ファイバの中には、シングルモード型光ファイバやマルチモード型光ファイバが含まれ得るが、スペックル照明光を伝送する光ファイバは、スペックルパターンを変えずに維持する観点から、シングルモード型光ファイバとすることが好ましい。これは、スペックル照明光を伝送する光ファイバをマルチモード型光ファイバで構成した場合、バンドルファイバ３が折れ曲がった際に、スペックル照明光が多くのモードに分散されてしまい、スペックルパターンが変わってしまうことがあるからである。これに対し、スペックル照明光を伝送する光ファイバをシングルモード型光ファイバで構成した場合には、モードが一つしかないので、スペックルパターンは変わりようがない。また、スペックルは偏波の変化でもパターンが変化し得る。これを避けるために、偏波保持光ファイバを用いることもできる。
【００２５】
［光制御部４］
光制御部４では、非スペックル照明光とスペックル照明光の少なくともいずれか一方がバンドルファイバ３に導かれる。「非スペックル照明光とスペックル照明光の少なくともいずれか一方がバンドルファイバ３に導かれる」には、「非スペックル照明光とスペックル照明光の両方がバンドルファイバ３に導かれる」場合、「非スペックル照明光のみがバンドルファイバ３に導かれる」場合、及び「スペックル照明光のみがバンドルファイバ３に導かれる」場合、が含まれる。
【００２６】
光制御部４の具体的な構造は、本開示の効果を損なわない限り特に限定されず、公知の回路又は素子を１種又は２種以上選択して、自由に組み合わせることができる。例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）や光偏向素子２２の組み合わせによって光制御部４を構成できる。
【００２７】
光制御部４では、バンドルファイバ３を構成する各光ファイバの中から選択された１本の光ファイバのみにスペックル照明光を導くことも可能である。この場合、選択された１本の光ファイバは、スペックルパターンを変えずに維持する観点から、シングルモード型光ファイバや、偏波面が保持される光ファイバであることが好ましい。また、光制御部４では、非スペックル照明光とスペックル照明光とを選択的にバンドルファイバ３に導くことも可能である。
【００２８】
［撮像系５］
撮像系５では、バンドルファイバ３の入射端面で反射された光を撮像することによって、バンドルファイバ３の入射端面における照度分布が観測される。
【００２９】
撮像系５が行う撮像方法は、本開示の効果が損なわれない限り特に限定されず、公知の撮像方法を１種又は２種以上選択して、自由に組み合わせて用いることができる。例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサー等の撮像素子を用いた撮像方法を挙げることができる。
【００３０】
撮像系５の具体的な構造は、本開示の効果を損なわない限り特に限定されず、公知の撮像素子又はレンズ５１（図１参照）を１種又は２種以上選択して、自由に組み合わせることができる。
【００３１】
［照明対象］
本開示に係る照明光伝送装置１０は、様々なものを照明対象とすることができるが、例えば、流体を含むものを対象とする照明に、好適に用いることができる。より具体的には、照明対象を血管とし、流体としては血液を挙げることができる。例えば、本開示に係る照明光伝送装置１０を、手術用顕微鏡や手術用内視鏡などに搭載すれば、血管の位置を確認しながら手術を行うことが可能である。
【００３２】
［動作］
次に、前述した照明光伝送装置１０の動作について説明する。
本実施形態の照明光伝送方法では、非スペックル照明光源１から非スペックル照明光が照射される（非スペックル照明光照射工程）。そして、非スペックル照明光の照射と同時に、スペックル照明光源２からスペックル照明光が照射される（スペックル照明光照射工程）。なお、スペックル照明光照射工程では、スペックル照明光の照射が非スペックル照明光の照射前に行われてもよく、非スペックル照明光の照射後に行われてもよい。そして、非スペックル照明光とスペックル照明光の両方がバンドルファイバ３に出射され（出射工程）、単一のバンドルファイバ３を伝送し、照明対象である臓器や血管へと導かれる。なお、出射工程では、非スペックル照明光のみがバンドルファイバ３に出射されてもよく、スペックル照明光のみがバンドルファイバ３に出射されてもよい。そして、非スペックル照明光が照射された臓器などの照明対象から得られる光の撮像が行われ、明視野画像（例えば臓器画像）が取得される（明視野画像撮像工程）。また、スペックル照明光が照射された血液などの照明対象から得られる散乱光の撮像が行われ、スペックル強調画像（例えば血流画像）が取得される（スペックル強調画像撮像工程）。なお、明視野画像撮像工程及びスペックル強調画像撮像工程では、明視野画像とスペックル強調画像とが交互に切り替えて撮像されてもよく、明視野画像とスペックル強調画像とが同時に撮像されてもよい。
【００３３】
また、本実施形態では、上記撮像系５によってバンドルファイバ３の入射端面が撮像され、当該撮像結果を基に、バンドルファイバ３の入射端面における照度分布が観測される。本実施形態では、当該観測結果を基に、光制御部４によって光偏向素子２２が制御されることで、複数本の光ファイバのうち１本の光ファイバの照明位置、あるいは、複数本の光ファイバのうち一部の光ファイバの照明位置が順次に変わっていく。例えば、１本の光ファイバが照明される照明位置（図２中の入射端面３２）は、光偏向素子２２の制御によって、図２中の入射端面３３や入射端面３４に順次に変わっていく。
【００３４】
本実施形態では、それぞれの照明位置におけるスペックル照明光によって、臓器や血管などの照明対象物が撮像された後に、バンドルファイバ３において異なる照明位置で得られたスペックル強調画像が時間積算あるいは平均化されるので、スペックルによる空間的な粒子性ノイズを低減できる。
【００３５】
本実施形態では、非スペックル照明光とスペックル照明光が、単一のバンドルファイバ３を伝送するので、非スペックル照明光とスペックル照明光とで異なる２系統の照明光路を設ける必要がない。そのため、装置を従来よりも小型化できる。なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
【００３６】
・  第２の実施形態）
次に、本開示の第２実施形態に係る照明光伝送装置について説明する。図３は、本開示の第２実施形態に係る照明光伝送装置の構成を模式的に示す図である。なお、図３においては、前述した第１の実施形態の照明光伝送装置の構成要素と同じものには、同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
本実施形態の照明光伝送装置２０は、白色ＬＥＤ及びバンドルファイバの組み合わせによって非スペックル照明光源１が構成される点、スペックル照明光の光路に、レンズ２１、アナモルフィックプリズム２７、偏向ビームスプリッタ２８、及びλ／４板２９が介装される点で、第１の実施形態の照明光伝送装置１０と相違する。
【００３８】
本実施形態の照明光伝送装置２０は、偏向ビームスプリッタ２８を備えるので、光制御部４は、撮像系５で得られた画像を基にして、偏向ビームスプリッタ２８の角度を調整することで、スペックル照明光がバンドルファイバ３の端面でどの光ファイバと結合させるか制御することができる。なお、本実施形態の照明光伝送装置における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態と同じである。
【００３９】
・  第３の実施形態）
次に、本開示の第３実施形態に係る照明光伝送装置について説明する。図４は、本開示の第３実施形態に係る照明光伝送装置の構成を模式的に示す図である。なお、図４においては、前述した第１の実施形態の照明光伝送装置の構成要素と同じものには、同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４０】
本実施形態の照明光伝送装置３０は、ＲＧＢレーザ光源及びバンドルファイバの組み合わせによって非スペックル照明光源１が構成される点、スペックル照明光の光路に、レンズ２１、アナモルフィックプリズム２７、偏向ビームスプリッタ２８、及びλ／４板２９が介装される点で、第１の実施形態の照明光伝送装置１０と相違する。
【００４１】
本実施形態の照明光伝送装置３０は、偏向ビームスプリッタ２８を備えるので、光制御部４は、撮像系５で得られた画像を基にして、偏向ビームスプリッタ２８の角度を調整することで、スペックル照明光がバンドルファイバ３の端面でどの光ファイバと結合させるか制御することができる。なお、本実施形態の照明光伝送装置における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態と同じである。
【００４２】
・  第４の実施形態）
次に、本開示の第４実施形態に係る照明光伝送装置について説明する。図５は、本開示の第４実施形態に係る照明光伝送装置の構成を模式的に示す図である。なお、図５においては、前述した第１の実施形態の照明光伝送装置の構成要素と同じものには、同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４３】
本実施形態の照明光伝送装置４０は、ＲＧＢレーザ光源及びバンドルファイバの組み合わせによって非スペックル照明光源１が構成される点、スペックル照明光の光路に、レンズ２１、アナモルフィックプリズム２７、空間光変調素子や音響光学素子などのように電子的に光偏向する光偏向素子３５、及びλ／４板２９が介装される点で、第１の実施形態の照明光伝送装置１０と相違する。
【００４４】
本実施形態の照明光伝送装置４０は、光偏向素子３５を備えるので、光制御部４は、撮像系５で得られた画像を基にして、スペックル照明光を光偏向制御することで、スペックル照明光をバンドルファイバ３の端面でどの光ファイバと結合させるか制御することができる。なお、本実施形態の照明光伝送装置における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態と同じである。
【００４５】
・  第５の実施形態）
次に、本開示の第５実施形態に係る照明光伝送装置について説明する。図６は、本開示の第５実施形態に係る照明光伝送装置の構成を模式的に示す図である。なお、図６においては、前述した第１の実施形態の照明光伝送装置の構成要素と同じものには、同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４６】
本実施形態の照明光伝送装置５０は、ＲＧＢレーザ光源及びバンドルファイバの組み合わせによって非スペックル照明光源１が構成される点、スペックル照明光の光路に、レンズ２１、アナモルフィックプリズム２７、偏向ビームスプリッタ２８、及びλ／４板２９が介装される点、非スペックル照明光の光路に、レンズ３６と、非スペックル照明光を拡散する拡散板３７とが介装される点で、第１の実施形態の照明光伝送装置１０と相違する。
【００４７】
本実施形態の照明光伝送装置５０は、非スペックル照明光の光路においてレンズ３６とレンズ２５との間に拡散板３７が介装される。そして、開口数を上げることで、非スペックル照明光源１からの非スペックル照明光をバンドルファイバ３の端面に対して一様に照射することが可能になる。なお、本実施形態の照明光伝送装置における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態と同じである。
【００４８】
・  第６の実施形態）
次に、本開示の第６実施形態に係る照明光伝送装置について説明する。図７は、本開示の第６実施形態に係る照明光伝送装置の構成を模式的に示す図である。なお、図７においては、前述した第１の実施形態の照明光伝送装置の構成要素と同じものには、同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４９】
本実施形態の照明光伝送装置６０は、ＲＧＢレーザ光源及びバンドルファイバの組み合わせによって非スペックル照明光源１が構成される点、スペックル照明光の光路にレンズ２１、アナモルフィックプリズム２７、偏向ビームスプリッタ２８、及びλ／４板２９が介装される点、非スペックル照明光の光路に、レンズ３６と拡散板３７とが介装される点、システムクロック信号を生成する信号発生器３８、明視野画像の取得用のトリガー信号やスペックル強調画像の取得用のトリガー信号を生成する遅延発生回路３９、非スペックル照明光源及びスペックル照明光源をそれぞれ駆動するためのドライバ４１、４２等を更に備える点で、第１の実施形態の照明光伝送装置と相違する。
【００５０】
本実施形態の照明光伝送装置６０では、遅延発生回路３９において、明視野画像の取得用のトリガー信号と、スペックル強調画像の取得用のトリガー信号のタイミングが調整されることで、明視野画像とスペックル強調画像を順次交互に照明・撮像する、いわゆるフィールドシーケンシャル撮像を実現できる。
【００５１】
また、本開示は、以下のような構成をとることもできる。
（１）
非スペックル照明光を照射する非スペックル照明光源と、
スペックル照明光を照射するスペックル照明光源と、
光ファイバを複数本束ねてバンドル状としたバンドルファイバと、
前記非スペックル照明光と前記スペックル照明光の少なくともいずれか一方を前記バンドルファイバに導く光制御部とを備える、照明光伝送装置。
（２）
前記バンドルファイバを構成する各光ファイバの中に、シングルモード型光ファイバが含まれる、（１）に記載の照明光伝送装置。
（３）
前記光制御部は、バンドルファイバを構成する各光ファイバの中から選択された１本の光ファイバのみに前記スペックル照明光を導く、（１）又は（２）に記載の照明光伝送装置。
（４）
前記選択された１本の光ファイバはシングルモード型光ファイバである、（３）に記載の照明光伝送装置。
（５）
前記選択された１本の光ファイバは偏波面が保持される光ファイバである、（３）に記載の照明光伝送装置。
（６）
前記光制御部は、前記非スペックル照明光と前記スペックル照明光とを選択的に前記バンドルファイバに導く、（１）から（５）のいずれかに記載の照明光伝送装置。
（７）
前記光制御部は、前記バンドルファイバの照度分布に基づいて、前記選択された１本の光ファイバに前記スペックル照明光を導く、（３）から（５）のいずれかに記載の照明光伝送装置。
（８）
前記非スペックル照明光の光路上に設けられ、前記非スペックル照明光を拡散する拡散板を更に備える、（１）から（７）のいずれかに記載の照明光伝送装置。
（９）
前記非スペックル照明光源は明視野画像の取得に使用され、前記スペックル照明光源はスペックル強調画像の取得に使用される、（１）から（８）のいずれかに記載の照明光伝送装置。
（１０）
前記スペックル強調画像は、流体及び流路の少なくともいずれか一方の画像である、（９）に記載の照明光伝送装置。
（１１）
前記明視野画像が臓器画像であり、前記スペックル強調画像は血流画像である、（９）又は（１０）に記載の照明光伝送装置。
（１２）
明視野画像の取得に使用される非スペックル照明光を照射する非スペックル照明光照射工程と、
スペックル強調画像の取得に使用されるスペックル照明光を照射するスペックル照明光照射工程と、
光ファイバを複数本束ねてバンドル状としたバンドルファイバに、前記非スペックル照明光と前記スペックル照明光の少なくともいずれか一方を出射する出射工程と、
を行う照明光伝送方法。
（１３）
前記スペックル強調画像は、流体及び流路の少なくともいずれか一方の画像である、（１２）に記載の照明光伝送方法。
（１４）
前記明視野画像が臓器画像であり、前記スペックル強調画像は血流画像である、（１２）又は（１３）に記載の照明光伝送方法。
【実施例】
【００５２】
以下、本開示の実施例により、本開示の効果について具体的に説明する。なお、以下の各実施例では、レンズ２１の開口数（ＮＡ）を０．５とし、焦点距離を３０ｍｍとした。レンズ２５、２６の開口数（ＮＡ）を０．２５とし、焦点距離を５０ｍｍとした。また、レンズ５１の開口数（ＮＡ）を０．１２５とし、焦点距離を１００ｍｍとした。また、バンドルファイバ３の射出端面とフーリエ変換の関係にある位置に、カットオフ波長７５０ｎｍのショートパスダイクロイックミラー２４（透過率９９％）を設置した。また、スペックル照明光源２のレーザ光源には、波長７８０ｎｍ、横モードＴＥＭ００、縦マルチモード、出力２００ｍＷの半導体レーザ（ＬＤ）を使用した。【００５３】
＜第１実施例＞
第１実施例では、第２の実施形態の照明光伝送装置２０（図３参照）を用いて、豚心臓の冠静脈を撮像した。本実施例では、バンドル径１００μｍのバンドルファイバ１から射出された非スペックル照明光を、２枚のレンズ２５、２６を用いて、同じバンドル径１００μｍを有するバンドルファイバ３に導いた。【００５４】
本実施例において、半導体レーザ（ＬＤ）から照射されたスペックル照明光は、レンズ２１でコリメートされた後、アナモルフィックプリズム２７により円形ビームに成形され、偏向ビームスプリッタ２８（Ｔｐ＝１００％、Ｒｓ＝１００％）により反射し、ダイクロイックミラー２４で非スペックル照明光と合波する。そして、レンズ２６によりバンドルファイバ３の端面には拡大倍率１．６６７倍のレーザ光源の像が結像される。【００５５】
スペックル照明光によるバンドルファイバ３の端面への結像位置の調整は、角度調整機構が備わっているダイクロイックミラー２４の角度を調整することで実現することができる。本実施例において、バンドルファイバ３の端面には、大部分の光が光ファイバ中を伝播していくが、一部の結合していない光は反射する。反射した光のうち１％はダイクロイックミラー２４で反射し、反射した光のうち５０％は偏向ビームスプリッタ２８を透過する。本実施例では、その光路後方に結像レンズ５１とファイバ観察用イメージャー５を設置した。これにより、バンドルファイバ３の端面が観察可能になる。【００５６】
本実施例では、ファイバ観察用イメージャー５で得られた画像を観察すれば、スペックル照明光がバンドルファイバ３の端面でどの光ファイバと結合しているか確認することができる。その情報をもとに、偏向ビームスプリッタ２８の角度を調整すれば、スペックル照明光をどのファイバと結合させるか制御することができる。【００５７】
＜第２実施例＞
第２実施例では、第３の実施形態の照明光伝送装置３０（図４参照）を用いて、豚心臓の冠静脈を撮像した。本実施例と第１実施例との相違は以下の点１、２にある。その他は第１実施例と同じなので、詳細な説明を省略する。
１．ＲＧＢレーザ光源において、ＲＧＢの各光は、６４５ｎｍ、５３２ｎｍ、４５０ｎｍの波長を有し、複数のエミッタから偏向を用いて合波されており、ｐ偏向、ｓ偏向の両方の独立した成分をもつ。
２．バンドルファイバ３の端面で反射したＲＧＢレーザ光のうち１％はダイクロイックミラー２４で反射する。反射した光は、ｐ偏向、ｓ偏向の両方の成分をもつことから、一定割合の光が偏向ビームスプリッタ２８を透過する。【００５８】
＜第３実施例＞
第３実施例では、第４の実施形態の照明光伝送装置４０（図５参照）を用いて、豚心臓の冠静脈を撮像した。本実施例では、空間光変調素子３５を用いて、スペックル照明光のバンドルファイバ３の端面への結像位置を調整した。その他は第１実施例と同じなので、詳細な説明を省略する。【００５９】
＜第４実施例＞
第４実施例では、第５の実施形態の照明光伝送装置５０（図６参照）を用いて、豚心臓の冠静脈を撮像した。本実施例では、バンドルファイバ３の端面を結像し、これを２次像として、この位置に、開口数を上げるための拡散板３７、回折素子、及びホログラム光学素子などを設置した。その他は第１実施例と同じなので、詳細な説明を省略する。【００６０】
＜第５実施例＞
第５実施例では、第６の実施形態の照明光伝送装置６０（図７参照）を用いて、豚心臓の冠静脈を撮像した。本実施例では、明視野画像とスペックル強調画像とを順次交互に撮像することで、いわゆるフィールドシーケンシャル撮像を行った。本実施例では、信号発生器３８においてシステムクロック信号を生成し、遅延発生回路３９に出力した。そして、遅延発生回路３９において、システムクロック信号を用いて、明視野画像用のトリガー信号と、スペックル強調画像用のトリガー信号を生成した。【００６１】
実施例において、明視野画像用のトリガー信号のトリガータイミング（図７中のＲＧＢタイミング）は、システムクロック信号に同期した状態に設定される。スペックル強調画像用のトリガー信号のトリガータイミング（図７中のスペックルタイミング）は、システムクロック信号に対して半周期遅れた状態に設定される。【００６２】
本実施例において、各トリガー信号は、ＲＧＢレーザドライバ４１やスペックルレーザドライバ４２に導入される。本実施例において、ＲＧＢレーザ光源及び半導体レーザ（ＬＤ）は、それぞれ、非スペックル照明光とスペックル照明光を交互に出射する。本実施例において、ＲＧＢレーザ光源及び半導体レーザ（ＬＤ）は、半周期分だけずれたタイミングでパルスレーザ光を出射する。【００６３】
なお、本実施例の光学系は第１実施例〜第４実施例で述べたいずれの形態も採用できる。また、非スペックル照明光とスペックル照明光を交互に出射するためのタイミング信号は、カメラ４３側の撮像系トリガーとしても使用され、各照明光の照明のタイミングと同期して撮影が行われる。【００６４】
例えば、図８や図９は、疑似血液が流れている疑似血管の画像例や、疑似血液の血流の画像例である。図８の画像例に示す通り、明視野画像として豚心臓の画像が得られ、スペックル強調画像として血流画像が得られた。スペックル強調画像に示す通り、血液が流れている部分には多くのスペックルが確認され、血液が流れていない部分との境界が鮮明になった。図９の画像例に示す通り、明視野画像として豚子宮の画像が得られ、スペックル強調画像として血流画像が得られた。図９においても同様に、血液が流れている部分（白い部分）には多くのスペックルが確認され、血液が流れていない部分（黒い部分）との境界が鮮明になった。【００６５】
なお、本実施例では、明視野画像とスペックル強調画像とを交互に切り替えて照明・撮像したが、明視野画像とスペックル強調画像とを同時に照明・撮像してもよい。このような照明・撮像は、本開示の照明光伝送装置において、明視野画像とスペックル強調画像の両方を視認したい場合、あるいは、明視野画像とスペックル強調画像の両方を重ね合わせて視認する場合に好適である。
【符号の説明】
【００６６】
１  非スペックル照明光源
２  スペックル照明光源
３  バンドルファイバ
４  光制御部
５  撮像系
１０、２０、３０、４０、５０、６０  照明光伝送装置
２１、２５、２６、３６、５１  レンズ
２２  光偏向素子
２３  ミラー
２４  ダイクロイックミラー
２７  アナモルフィックプリズム
２８  偏向ビームスプリッタ
２９  λ／４板
３１  端面
３２、３３、３４  入射端面
３５  光偏向素子
３７  拡散板
３８  信号発生器
３９  遅延発生回路
４１、４２  ドライバ
４３  カメラ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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