(57)【要約】【課題】本発明の課題は、互いに波長帯域の異なる光をいずれも高い効率でライトガイドへ入射させることができ、白色光用のライトガイドを用いるときには広い範囲を照明できるとともに、励起光用のライトガイドを用いる場合には熱の発生を押さえることができる光源装置を、提供することにある。【解決手段】光源プロセッサ装置２０のシステムコントロール回路７０は、蛍光観察内視鏡１０のＲＯＭ１７に記憶されている情報を読み出す。すると、システムコントロール回路７０は、読み出した情報に基づいて、励起光用ライトガイド１６の基端面上において白色光の径を励起光用ライトガイド１６の径まで収束させるように、液体レンズ１００の焦点距離を変化させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔壁を観察するための光を内視鏡のライトガイドに導入するための光源装置であって、
前記光を平行光として射出する光源部と、
前記光の光路上に配置されるとともに、透光性と親水性と導電性とを有する導電性液体，この導電性液体から分離し、この導電性液体と同じ密度を有しており、この導電性液体と異なる屈折率を有し、且つ、透光性と疎水性と絶縁性とを有する絶縁性液体，前記導電性液体及び前記絶縁性液体を封入する円筒形状の内部空間を有し、この内部空間の内周面及び一方の端面が疎水性を有するセル，前記セルの内周面に設けられて絶縁部材を介して前記各液体に接する筒状の第１の電極，前記セルにおける他方の端面に設けられて前記導電性液体に接する第２の電極，前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加する電界発生手段を備えた液体レンズと、
前記電界発生手段が前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加する電圧を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記セルは、
透光性を有する平板状部材からなる天板と、
透光性を有する平板状部材からなる底板と、
両端面が平行に形成された円筒状の部材からなる筒部材と
から構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ライトガイドの基端面において当該ライトガイドの径と入射する光の径とが一致するように、前記電界発生手段が前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加する電圧を、制御する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の光源装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ライトガイドの開口数と前記液体レンズによって収束される光の角度範囲とが一致するように、前記電界発生手段が前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加する電圧を、制御する
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光源装置。
【請求項５】
前記光源部は、白色光を平行光として射出する白色光光源部と、励起光を平行光として射出する励起光光源部とを備えており、
前記液体レンズは、この白色光の光路上に配置されており、
前記白色光光源部と前記液体レンズの間には、前記励起光の光路を前記白色光の光路と一致させる光路合成素子が、さらに配置されている
ことを特徴とする請求項３又は４記載の光源装置。
【請求項６】
前記光路合成素子を前記白色光の光路上から外れるように移動させる移動手段
をさらに備えることを特徴とする請求項５記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡内に引き通されたライトガイドへ光を入射させるための光源装置に、関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、生体組織は、特定の波長の光が照射されると、励起して蛍光を発する。但し、腫瘍や癌などの病変が生じている異常な生体組織が発する蛍光は、正常な生体組織が発する蛍光よりも弱くなる。近年、体腔壁下の生体組織に生じた異状をこの反応現象を利用して検出する蛍光観察電子内視鏡システムが、開発されている。
【０００３】
このような蛍光観察電子内視鏡システムは、内視鏡，光源プロセッサ装置（光源装置と画像処理プロセッサ装置を組み合わせたもの）及び、表示装置から構成されている。
【０００４】
内視鏡は、体腔内に挿入される挿入部の先端へ照明光を導くライトガイド及び体腔内を撮像して画像信号を生成する撮像素子を、備えている。
【０００５】
光源プロセッサ装置は、白色光のみをライトガイドに入射するモード（以下、「通常観察モード」という）と白色光及び励起光（紫外光）を交互にライトガイドに入射するモード（以下、「蛍光観察モード」という）とを任意に切り替えて、生体組織に照射される光をライトガイドに入射できるように構成されているとともに、通常観察モードと蛍光観察モードとで、内視鏡から出力される画像信号に対する画像処理内容を変更するように構成されている。以下、これらの観察モードにおける画像処理内容について説明する。
【０００６】
通常観察モードでは、内視鏡の挿入部の先端から白色光が照射され、この白色光が照明された体腔壁からの反射光による通常観察画像が、表示装置に表示される。
【０００７】
蛍光観察モードでは、内視鏡の挿入部の先端から白色光と励起光とが交互に照射される。そして、白色光が照射されているときに得られた画像信号が参照画像信号とされ、励起光が照射されているときに得られた画像信号が蛍光画像信号とされ、参照画像信号による画像では明るく表示されるのに蛍光画像信号による画像では暗く表示される部分が光源プロセッサ装置によって病変部として抽出され、抽出された病変部を示す蛍光観察画像が、表示装置に表示される。特許文献１には、このような蛍光観察画像を表示装置に表示することができる蛍光観察電子内視鏡システムが、開示されている。
【０００８】
このような蛍光観察電子内視鏡システムに採用される光源プロセッサ装置では、白色光及び励起光の照射範囲を一致させるために、内視鏡に引き通された１つのライトガイドへ白色光及び励起光を入射させる構成が採用され得る。この場合には、光源プロセッサ装置の内部において、白色光の光路及び励起光の光路を一致させた光路上に、白色光及び励起光を収束させる集光レンズが、配置される。なお、この集光レンズは、光源プロセッサ装置に内視鏡が接続されたときに入射した励起光をライトガイドの径と一致する径までに収束する位置に、固定されている。
【特許文献１】特開２００２−０６５６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述のように、励起光をライトガイドの径と一致する径までに収束する位置に集光レンズを配置すると、この集光レンズに白色光を入射した場合には、集光レンズを透過した白色光は、励起光よりも屈折力を受けないので、ライトガイドの基端面での径がライトガイドよりも大きくなってしまう。即ち、集光レンズの軸上色収差の影響により、白色光の焦点と励起光の焦点とは、ずれてしまう。そのため、この場合には、収束された白色光の径がライトガイドの基端面上において当該ライトガイドの径よりも大きくなるため、白色光がライトガイドに効率良く入射しない（白色光の一部がライトガイドに入射しない）問題がある。
【００１０】
なお、白色光をライトガイド基端面においてその径と一致する径までに収束する位置に集光レンズを配置すると、白色光はライトガイドへ効率良く入射するようになる。しかしながら、この場合には、ライトガイドの基端面において集光レンズによって収束された励起光の径がライトガイドの径よりも小さくなり、励起光がライトガイドに効率良く入射しない（ライトガイドを構成する全ての光ファイバーに励起光が入射しない）虞がある。
【００１１】
また、上記の公報には、ＮＡ（開口数）が異なるライトガイドが引き通された複数種類の内視鏡を切り替えて上記の光源プロセッサ装置に接続する場合の構成については、開示されていない。以下、観察モードに応じて内視鏡を切り替えて光源プロセッサ装置に接続する場合について説明する。
【００１２】
蛍光観察画像を観察する場合には、励起光の透過率が高い励起光用の石英ファイバーや紫外線透過型の多成分ファイバーが採用された励起光用のライトガイドを有する内視鏡が、光源プロセッサ装置に接続される。このように励起光の透過率が高いライトガイドは、一般的には、励起光の透過率は高いもののＮＡが比較的小さいという特徴を有している。そのため、この場合には、励起光用のライトガイドのＮＡに対応した比較的狭い領域しか照明できない。
【００１３】
一方、通常観察画像のみが必要な場合には、白色光の透過率が高い多成分ファイバーが採用された白色光用のライトガイドを有する内視鏡が、光源プロセッサ装置に取り付けられる。このように白色光の透過率が高いライトガイドは、一般的には、励起光の透過率は低いもののＮＡが比較的大きいという特徴を有している。そのため、この白色光用のライトガイドのＮＡに対応した白色光が入射されれば、比較的広い領域を照明できる。そこで、白色光用のライトガイドのＮＡに合わせて、比較的広い角度範囲の光をライトガイドへ入射させるように光源プロセッサ装置を設計すれば、この光源プロセッサ装置に通常観察用の内視鏡を接続したときには、広い範囲を照明することが可能となる。
【００１４】
しかしながら、比較的広い角度範囲の光をライトガイドへ入射させる光源プロセッサ装置に、蛍光観察用の内視鏡を接続したときには、励起光用のライトガイドのＮＡよりも大きな角度範囲の光が励起光用のライトガイドに入射する。この場合には、入射角度の大きい光線の一部が励起光用のライトガイドのコアとクラッドとの境界を透過してクラッド層の外表面に熱を発生させるため、ライトガイド自体が損傷してしまう虞や、内視鏡と光源プロセッサ装置との接続部分が熱せられることに因り内視鏡を光源プロセッサ装置から外す時に熱傷をしてしまう虞が生じる。
【００１５】
なお、励起光用のライトガイドのＮＡに合わせて、比較的狭い角度範囲で光をライトガイドへ入射させるように光源プロセッサ装置を設計すれば、この光源プロセッサ装置に蛍光観察用の内視鏡を接続したとしても、クラッド層への漏れを防ぐことができる。しかしながら、比較的狭い角度範囲で光をライトガイドへ入射させる光源プロセッサ装置に通常観察用の内視鏡を接続すると、ライトガイドに入射する光の角度範囲が狭いため、広い範囲を照明することができなくなってしまう問題が生じる。
【００１６】
そこで、本発明の課題は、互いに波長帯域の異なる光をいずれも高い効率でライトガイドへ入射させることができ、開口数が互いに異なるライトガイドが夫々引き通された複数種類の内視鏡が交換自在に接続される場合でも、その開口数において可能な広い範囲を照明可能でありながら、クラッド層に光が漏れない光源装置を、提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するために案出された本発明による光源装置は、体腔壁を観察するための光を内視鏡のライトガイドに導入するための光源装置であって、前記光を平行光として射出する光源部と、前記光の光路上に配置されるとともに、透光性と親水性と導電性とを有する導電性液体，この導電性液体から分離し、この導電性液体と同じ密度を有しており、この導電性液体と異なる屈折率を有し、且つ、透光性と疎水性と絶縁性とを有する絶縁性液体，前記導電性液体及び前記絶縁性液体を封入する円筒形状の内部空間を有し、この内部空間の内周面及び一方の端面が疎水性を有するセル，前記セルの内周面に設けられて絶縁部材を介して前記各液体に接する筒状の第１の電極，前記セルにおける他方の端面に設けられて前記導電性液体に接する第２の電極，前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加する電界発生手段を備えた液体レンズと、前記電界発生手段が前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加する電圧を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
このように構成されると、第１の電極と第２の電極とに印加される電圧が変化した場合には、液体レンズのセルの内部に封入された導電性液体及び絶縁性液体の界面の曲率が変化するため、制御部が電界発生手段を制御することによって、液体レンズの焦点距離を制御することができるようになる。そのため、本発明による光源装置によると、蛍光観察内視鏡が接続された場合には、ライトガイドに白色光が入射するときにはこのライトガイドの端面において当該ライトガイドの径と白色光の径とを一致させるとともに、ライトガイドに励起光が入射するときにはこのライトガイドの端面において当該ライトガイドの径と励起光の径とを一致させるように、電界発生手段が両電極間に印加する電圧を制御部によって制御すれば、互いに波長帯域の異なる白色光と励起光とをいずれも高い効率でライトガイドへ入射させることができるようになる。また、本発明による光源装置に、開口数が互いに異なるライトガイドが夫々引き通された複数種類の内視鏡が交換自在に接続されるときには、現に接続される内視鏡のライトガイドの開口数と液体レンズによって収束される光の角度範囲とを一致させるように電界発生手段が両電極間に印加する電圧を制御部によって制御すれば、現に接続された内視鏡のライトガイドの開口数の限度で最も大きい角度範囲で、光をライトガイドへ入射させることができ、しかも、クラッド層への光の漏れを防止することができる。
【００１９】
なお、本発明に係るセルは、透光性を有する平板状部材からなる天板と、透光性を有する平板状部材からなる底板と、両端面が平行に形成された円筒状の部材からなる筒部材とから構成されていてもよい。
【００２０】
また、本発明に係る制御部は、前記ライトガイドの基端面において当該ライトガイドの径と入射する光の径とが一致するように、前記電界発生手段が前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加する電圧を制御するものであってもよい。また、本発明に係る制御部は、前記ライトガイドの開口数と前記液体レンズによって収束される光の角度範囲とが一致するように、前記電界発生手段が前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加する電圧を制御するものであってもよい。
【００２１】
また、本発明に係る光源部は、白色光を平行光として射出する白色光光源部と、励起光を平行光として射出する励起光光源部とを備えたものであってもよい。この場合において、液体レンズはこの白色光の光路上に配置されていてもよく、前記白色光光源部と前記液体レンズの間には、前記励起光の光路を前記白色光の光路と一致させる光路合成素子が、配置されていてもよい。さらに、光源装置は、前記光路合成素子を前記白色光の光路上から外れるように移動させる移動手段をさらに備えていてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、互いに波長帯域の異なる光をいずれも高い効率でライトガイドへ入射させることができ、開口数が互いに異なるライトガイドが夫々引き通された複数種類の内視鏡が交換自在に接続される場合でも、その開口数において可能な広い範囲を照明可能でありながら、クラッド層に光が漏れない光源装置を、提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、添付図面に基づいて、本発明を実施するための形態を、説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態である内視鏡システムの外観図である。図１に示されるように、この内視鏡システムは、蛍光観察内視鏡１０，光源プロセッサ装置２０，及び、モニター６０を、備えている。
【００２５】
蛍光観察内視鏡１０は、通常の電子内視鏡に蛍光観察用の改変を加えたものであり、体腔内に挿入されるために細長く形成されている体腔内挿入部１０ａ，その体腔内挿入部１０ａの先端部分を湾曲操作するためのアングルノブ等を有する操作部１０ｂ，操作部１０ｂと光源プロセッサ装置２０とを接続するためのライトガイド可撓管１０ｃ，及び、このライトガイド可撓管１０ｃの基端に設けられたコネクタ１０ｄを、備えている。
【００２６】
一方、光源プロセッサ装置２０の筐体の正面パネルには、通常観察モードを指定するスイッチ及び蛍光観察モードを指定するスイッチを含む各種の操作スイッチが配列したスイッチパネル２３が、設けられている。
【００２７】
図２は、蛍光観察内視鏡１０及び光源プロセッサ装置２０の内部構成を示す概略図である。以下、図２にしたがって蛍光観察内視鏡１０、及び光源プロセッサ装置２０の詳細な構成を順に説明する。
【００２８】
蛍光観察内視鏡１０の挿入部１０ａの先端面には、配光レンズ１１及び対物レンズ１２が設けられている。そして、この挿入部１０ａの内部には、対物レンズ１２によって形成された被写体の像を撮影して画像信号に変換する撮像素子１３、対物レンズ１２から射出された光から後述する励起光光源４０から射出される励起光の波長成分を除去するための励起光カットフィルター１４が組み込まれている。
【００２９】
また、撮像素子１３から出力された画像信号を伝送するための信号ケーブル１８が、挿入部１０ａ，操作部１０ｂ及びライトガイド可撓管１０ｃ内を引き通されて、コネクタ１０ｄの端面に形成されたコネクタピン３１ａに接続されている。
【００３０】
この信号ケーブル１８と並行して、挿入部１０ａ、操作部１０ｂ及びライトガイド可撓管１０ｃ内には、紫外光の透過率が高い紫外線透過型の多成分ファイバーを多数束ねて構成される励起光用ライトガイド１６が引き通されている。この励起光用ライトガイド１６の先端は、挿入部１０ａの先端部内において配光レンズ１１に対向し、その基端は、コネクタ１０ｄの端面から突出して光源プロセッサ装置２０内に挿入された状態で固定される。
【００３１】
さらに、このコネクタ１０ｄ内には、内視鏡の属性（蛍光観察内視鏡又は通常観察内視鏡）を示す識別情報を格納したＲＯＭ１７が内蔵されており、このＲＯＭ１７の各端子は、コネクタピン３１ｂに接続されている。蛍光観察内視鏡１０のＲＯＭ１７に格納された識別情報は、内蔵する励起光用ライトガイド１６の径及びＮＡ（開口数）の値を含む。
【００３２】
以下、図２，図７乃至図９に基づいて、光源プロセッサ装置２０の内部構成について説明する。図７乃至図９は、光源部プロセッサ２０内の要部の斜視図である。なお、図７は、光学系だけを透視した状態を示し、図８は、白色光光源３０及び励起光用ライトガイド１６が同時に見えるように透視した状態を示し、図９は、白色光光源３０及び励起光光源４０が同時に見えるように透視した状態を示している。
【００３３】
図２に示すように、光源プロセッサ装置２０は、白色光を平行光として射出する白色光光源３０（光源部，白色光光源部に相当する）と、入射してきた白色光の中から赤外領域の光を除去して残りを透過させる赤外除去フィルタ３４と、入射してきた光の光束径を縮小する光束径縮小光学系３５と、光束径縮小光学系３５により光束径が縮小された光を収束させて励起光用ライトガイド１６に入射させる液体レンズ１００とを、備えている。
【００３４】
光源プロセッサ装置２０は、更に、体腔壁下の生体組織を励起させるための励起光を射出する励起光光源４０と、この励起光光源４０から射出される励起光を平行光に変換するコリメートレンズ４１とを、備えている（励起光光源４０及びコリメートレンズ４１が光源部，励起光光源部に相当する）。なお、このコリメートレンズ４１を透過した励起光の光路と、光束径縮小光学系３５を透過した白色光の光路とは、垂直に交わる。
【００３５】
また、光源プロセッサ装置２０は、光束径縮小光学系３５と液体レンズ１００との間（図２において波線で示した部分）に、ダイクロイックミラー５１と回転遮蔽板５２とモーター５３を一体に備えたユニット５０を、更に備えている。
【００３６】
白色光光源３０は、白色光を発する放電管ランプ３０ａと放電管ランプ３０ａから発した白色光をほぼ平行光束にするリフレクタ３０ｂとから構成される。
【００３７】
励起光光源４０は、白色光光源３０から射出される白色光の波長帯域よりも短い波長の光（例えば、紫外光）を射出するレーザーダイオードである。この励起光光源４０には、図７乃至図９に示すように、励起光をコリメートレンズ４１の焦点まで導く光ファイバ束４０ａが、取り付けられている。
【００３８】
光束径縮小光学系３５は、一対の凸レンズ３５ａ，３５ｂからなるケプラー型のアフォーカル光学系であり、赤外線除去フィルタ３４を透過した白色光の光束径を、縮小する。
【００３９】
ユニット５０は、ダイクロイックミラー５１，回転遮蔽板５２及びモーター５３を、白色光の光路及び励起光の光路に対して垂直な方向（図２における紙面に垂直な方向）に一体にスライドさせるための構成を有している。
【００４０】
図８及び図９に示すように、ユニット５０（移動手段に相当する）は、白色光の光路及び励起光の光路に対して垂直な方向を向いたシャフト５０ａと、シャフト５０ａに移動可能に取り付けられたステージ５０ｂとから、構成されている。なお、ステージ５０ｂには、ラック５０ｃが形成されており、このラック５０ｃにはピニオン７４が噛み合わされている。このピニオン７４がモーター７５によって回転されることにより、ステージ５０ｂがシャフト５０ａに沿った方向にのみ移動される。
【００４１】
このステージ５０ｂにはダイクロイックミラー５１，回転遮蔽板５２及びモーター５３が固定されている。そのため、ステージ５０ｂは、ダイクロイックミラー５１を白色光及び励起光の光路中に配置するとともに回転遮蔽板５２を白色光の光路中に配置する位置（以下、蛍光観察位置という）と、これらを光路から待避させた位置（以下、通常観察位置という）とを、切り替えて移動することができる。
【００４２】
回転遮蔽板５２は、略半円形の開口が一つだけ穿たれた円板であり、その貫通孔の円弧の中心は、回転遮蔽板５２の外周円の中心に一致している。この回転遮蔽板５２の中心は、モーター５３駆動軸の先端に固定されており、モーター５３によって駆動されると、回転遮蔽板５２は、その駆動軸を回転中心として回転する。なお、ステージ５０ｂが蛍光観察位置に在る場合には、回転遮蔽板５２が光束径縮小光学系３５の光軸に対して直交するようになり、回転遮蔽板５２の偏心位置に白色光が入射するようになる。このため、回転遮蔽板５２の開口が光束縮小光学系３５の光軸上に配置された場合には、白色光が通過し、回転遮蔽板５２の開口以外の部分が光束縮小光学系３５の光軸上に配置された場合には、白色光が遮断される。
【００４３】
ダイクロイックミラー５１は、白色光を透過するとともに励起光を反射する光学素子である（光路合成素子に相当する）。なお、ステージ５０ｂが蛍光観察位置に配置された場合には、ダイクロイックミラー５１は、白色光の光路と励起光の光路とが交差する位置に配置され、光束径縮小光学系３５の光軸方向に対して４５°傾くとともに、コリメータレンズ４１の光軸方向に対しても４５°傾いた状態になる。そのため、回転遮蔽板５２を通過した白色光はダイクロイックミラー５１を透過し、コリメータレンズ４１から射出された励起光は、ダイクロイックミラー５１によって直角に反射されることにより、白色光と同一の光路上をこの白色光の進行方向と同じ方向へ進む。従って、ダイクロイックミラー５１は、光路合成素子として機能する。
【００４４】
なお、ステージ５０ｂが通常観察位置に在る場合には、白色光及び励起光の光路上から回転遮蔽板５２及びダイクロイックミラー５１が取り除かれるため、光束径縮小光学系３５を透過した白色光が直接液体レンズ１００に入射するようになり、励起光は液体レンズ１００に入射できないようになる。
【００４５】
次に、図３に基づいて、液体レンズ１００について説明する。なお、図３は液体レンズ１００の断面図であって、図３（ａ）は液体レンズ１００の初期状態を示しており、図３（ｂ）は液体レンズ１００の電極１２０と電極１２１との間に電圧を印加した状態を示している。
【００４６】
図３に示すように、液体レンズ１００は、天板１１０と筒部材１１１と底板１１２とに囲まれた密閉空間に、導電性，親水性を有する液体１５０（以下、導電性液体１５０という）と絶縁性，疎水性を有する液体１６０（絶縁性液体１６０という）とを封入した構成を、有している。
【００４７】
天板１１０及び底板１１２には、透光性（白色光及び励起光を透過する性質）及び絶縁性を有する平板状部材が用いられる（例えば、ガラス板等）。
【００４８】
筒部材１１１は両端面が平行に形成された円筒状の部材であり、この筒部材１１１の両端面に天板１１０及び底板１１２が接着されたときには、天板１１０と底板１１２とが平行に対向した状態になる（以下、天板１１０と筒部材１１１と底板１１２とを接着したものを、セルという）。この筒部材１１１は、絶縁性を有する材料から作られており、例えば、天板１１０及び底板１１２と同じ材料が採用され得る。なお、筒部材１１１は、絶縁性を有する材料から作られていればよいため、必ずしも天板１１０及び底板１１２と同じ材料でなくてもよい。
【００４９】
セルの内面には、底板１１２の表面を除いて、略全面に疎水性コーティング１４０が形成されている。なお、セルの内面における底板１１２の表面は、疎水性コーティング１４０が形成されていないため、親水性を有している。
【００５０】
また、底板１１２の表面上には、セルの外部からセルの内部に通じる電極１２１（第２の電極に相当する）が、形成されている。なお、電極１２１の先端は、疎水性コーティング１４０よりも僅かにセルの内部に突出するように、形成されている。
【００５１】
さらに、筒部材１１１の表面には、底板１１２及び電極１２１と接する部分を除いて、略全面に電極１２０（第１の電極に相当する）が形成されている。また、電極１２０と疎水性コーティング１４０との間には、絶縁性コーティング１３０（絶縁部材に相当する）が形成されている。なお、この絶縁性コーティング１３０は、電極１２０と電極１２１とが短絡することを防ぐために、セルの内側において両者の間にも形成されている。
【００５２】
セルの内部に封入される導電性液体１５０及び絶縁性液体１６０は、透光性を有しているとともに、略同じ密度を有している。また、両者は、互いに混じり合うことはなく、夫々異なる屈折率を有している。例えば、導電性液体１５０は電解質を溶かした水溶液であり、絶縁性液体１６０は疎水性を有する有機化合物である。
【００５３】
液体レンズ１００はこのように構成されているため、初期状態では、図３（ａ）に示すように、絶縁性液体１６０と導電性液体１５０とが互いに分離し、導電性液体１５０は疎水性コーティング１４０に接するようになり、導電性液体１５０は底板１１２及び電極１２１に接するようになる。また、導電性液体１５０と絶縁性液体１６０との界面は、両者の界面張力によって天板１１０側に突出した半球状の形状となる。
【００５４】
この場合には、導電性液体１５０は疎水性コーティング１４０から離れた状態で球形に近づくため、導電性液体１５０と絶縁性液体１６０との界面の曲率は大きくなる。そのため、液体レンズ１００は、焦点距離の短いレンズとして機能する。なお、導電性液体１５０及び絶縁性液体１６０の密度は略等しいため、液体レンズ１００を傾けたとしても、界面の形状変化は起こらない。
【００５５】
次に、図３（ｂ）に基づいて、液体レンズ１００の電極１２０と電極１２１との間に電圧を印加した場合について説明する。
【００５６】
図３に示すように、電極１２０と電極１２１との間には、両者の間に電圧を印加する電圧印加回路１７０（電界発生手段に相当する）が設けられている。
【００５７】
この電圧印加回路１７０が電極１２０と電極１２１との間に電圧を印加すると、互いに異なる極性の電荷が、絶縁性コーティング１３０及び疎水性コーティング１４０を挟んで対向した状態で、それぞれ導電性液体１５０と電極１２０とに集まり、静電気が発生する。すると、導電性液体１５０と疎水性コーティング１４０との界面張力が変化するため、導電性液体１５０と絶縁性液体１６０との界面の曲率が変化する。そのため、図３（ｂ）に示すように、導電性液体１５０と絶縁性液体１６０との界面の曲率は小さくなり、液体レンズ１００は、焦点距離の長いレンズとして機能するようになる。なお、図３では、導電性液体１５０と絶縁性液体１６０との界面が形成する球面の例として２種類のみを示したが、実際には、導電性液体１５０と絶縁性液体１６０との界面の曲率は、電極１２０と電極１２１との間に印加された電圧の大きさに応じて、連続的に変化する。
【００５８】
このように、液体レンズ１００は、印加した電圧に応じて導電性液体１５０と絶縁性液体１６０との界面の曲率を変化させることができるため、印加する電圧を変化させるだけで任意の焦点距離にすることができる。
【００５９】
なお、電極１２０と電極１２１との間に電圧を印加した場合には、極めて短い時間で、導電性液体１５０と絶縁性液体１６０との界面の曲率が変化する。そのため、液体レンズ１００は、電極１２０と電極１２１との間に印加する電圧を素早く変化されば、素早く焦点距離を変化させることができる。
【００６０】
光源プロセッサ装置２０は、以上に説明した構成を動作させるために、更に、第１電源回路７１，第２電源回路７２，切り替え回路７３，システムコントロール回路７０，及び、映像信号処理回路７４を、備えている。
【００６１】
第１電源回路７１は白色光光源３０に電力を供給するための回路であり、第２電源回路７２は励起光光源４０に電力を供給するための回路である。
【００６２】
切り替え回路７３は、ユニット５０を制御するための回路であり、システムコントロール回路７０からステージ５０ｂの位置を指定する情報を受信すると、指定された位置へステージ５０ｂが移動するように、モーター７５を制御する。
【００６３】
システムコントロール回路７０（制御部に相当する）は、光源プロセッサ装置２０全体を制御するためのコントローラであり、光源プロセッサ装置２０の筐体の正面パネルに設けられた各種スイッチ２３，第１電源回路７１，第２電源回路７２，切り替え回路７３，モーター５３，液体レンズ１００，及び、映像信号処理回路７４に、接続されている。
【００６４】
なお、蛍光観察内視鏡１０のコネクタ１０ｄが光源プロセッサ装置２０に装着されると、映像信号処理回路７４は、コネクタ１０ｄの端子３１ａを介して撮像素子１３に接続され、システムコントロール回路７０はコネクタ１０ｄの端子３１ｂを介してＲＯＭ１７に接続される。
【００６５】
以下、蛍光観察内視鏡１０のコネクタ１０ｄが光源プロセッサ装置２０に装着された後に、スイッチパネル２３が操作されることによって、通常観察モードが選択された場合と蛍光観察モードが選択された場合とについて、図４，５に基づいて夫々説明する。図４は、通常観察モードが選択された場合における光源プロセッサ装置２０内部の光学系を示す説明図であり、図５は、蛍光観察モードが選択された場合における光源プロセッサ装置２０内部の光学系を示す説明図である。なお、図５（ａ）は白色光を励起光用ライトガイド１６に入射させる様子を示しており、図５（ｂ）は励起光を励起光用ライトガイド１６に入射させる様子を示している。
【００６６】
システムコントロール回路７０は、通常観察モードを指定するスイッチが操作されたことによって生じた操作信号を受信すると、通常観察位置を指定する情報を切り替え回路７３に送信する。すると、ステージ５０ｂが通常観察位置に移動する。
【００６７】
同時に、システムコントロール回路７０は、ＲＯＭ１７に記憶されている励起光用ライトガイド１６の径を読み出す。すると、システムコントロール回路７０は、読み出した励起光用ライトガイド１６の径と、定数として記憶している液体レンズ１００に入射する白色光の径，液体レンズ１００から励起光用ライトガイド１６までの距離，白色光の波長（白色光の波長帯域における中心波長）とに基づいて、励起光用ライトガイド１６の基端面上において白色光の径を励起光用ライトガイド１６の径まで収束させる液体レンズ１００の焦点距離を、算出する。この算出結果に基づいて、システムコントロール回路７０は、電圧印加回路１７０が電極１２０と電極１２１との間に印加する電圧を制御し、液体レンズ１００の焦点距離を算出した値に変化させる。なお、システムコントロール回路７０は、ライトガイド１６の径，ＮＡ及び属性情報と液体レンズ１００の焦点距離とを対応させたテーブルを備えるとともに、接続された内視鏡のＲＯＭ１７に記憶された情報を読み出した後には、このテーブルに基づいて、液体レンズ１００の焦点距離を変化させるように、設計されていてもよい。
【００６８】
そして、システムコントロール回路７０は、第１電源回路７１を制御することによって白色光光源３０に対して白色光の射出を開始させる。すると、図４に示すように、白色光のみが液体レンズ１００に入射するようになる。これにより、蛍光観察内視鏡１０の励起光用ライトガイド１６には白色光のみが入射し、蛍光観察内視鏡１０の体腔内挿入部１０ａの先端からは、白色光のみが射出されるようになる。
【００６９】
他方、システムコントロール回路７０は、蛍光観察モードを指定するスイッチが操作されたことによって生じた操作信号を受信すると、蛍光観察位置を指定する情報を切り替え回路７３に送信する。すると、ステージ５０ｂが蛍光観察位置に移動する。
【００７０】
同時に、システムコントロール回路７０は、ＲＯＭ１７に記憶されている励起光用ライトガイド１６の径を読み出し、励起光用ライトガイド１６の基端面上において白色光の径を励起光用ライトガイド１６の径まで収束させる液体レンズ１００の焦点距離と、励起光用ライトガイド１６の基端面上において励起光の径を励起光用ライトガイド１６の径まで収束させる液体レンズ１００の焦点距離とを、算出する。なお、励起光用ライトガイド１６の基端面上において励起光の径を励起光用ライトガイド１６の径まで収束させる液体レンズ１００の焦点距離は、励起光用ライトガイド１６の径と、定数として記憶している液体レンズ１００に入射する励起光の径，液体レンズ１００から励起光用ライトガイド１６までの距離，及び、励起光の波長とに基づいて、算出される。
【００７１】
そして、システムコントロール回路７０は、モーター５３を制御して回転遮蔽板５２を連続的に回転させるとともに、第１電源回路７１を制御することによって白色光光源３０に対して白色光の射出を開始させ、この回転遮蔽板５２の回転と同期をとって第２電源回路７２を制御して回転遮蔽板５２が白色光を遮蔽する位置にあるときのみ励起光光源４０に対して励起光を射出させる。
【００７２】
同時に、システムコントロール回路７０は、回転遮蔽板５２の回転と同期をとって液体レンズ１００の焦点距離を制御して、回転遮蔽板５２が白色光を通過する位置にあるときには、上記の算出結果に基づいて、電極１２０と電極１２１との間に印加する電圧を制御することにより、励起光用ライトガイド１６の基端面上において白色光の径を励起光用ライトガイド１６の径まで収束させるように、液体レンズ１００の焦点距離を変化させる（図５（ａ）参照）。また、回転遮蔽板５２が白色光を遮蔽する位置にあるときには、上記の算出結果に基づいて、電極１２０と電極１２１との間に印加する電圧を制御することにより、励起光用ライトガイド１６の基端面上において励起光の径を励起光用ライトガイド１６の径まで収束させるように、液体レンズ１００の焦点距離を変化させる（図５（ｂ）参照）。なお、システムコントロール回路７０は、上述のテーブルに基づいて、液体レンズ１００の焦点距離を変化させても良い。
【００７３】
なお、上述のように、液体レンズ１００の焦点距離は極めて短い時間で変化させることができるため、回転遮蔽板５２を高速回転させたとしても、夫々の光が液体レンズ１００に入射するタイミングに合わせて焦点距離を変更させることができる。
【００７４】
これにより、蛍光観察内視鏡１０の励起光用ライトガイド１６には励起光と白色光とが交互に入射し、蛍光観察内視鏡１０の挿入部１０ａの先端からは、励起光と白色光とが交互に射出されるようになる。
【００７５】
映像信号処理回路７４は、蛍光観察内視鏡１０の撮像素子１３から送られてきた画像信号をビデオ信号に変換し、このビデオ信号に基づく映像をモニター６０上に表示させる。
【００７６】
即ち、映像信号処理回路７４は、通常観察モードを指定するスイッチが操作された場合には、被写体の表面で反射された白色光により形成される当該被写体（すなわち白色光にて照明された被写体）の画像である通常観察画像を、モニター６０上に表示させる。
【００７７】
また、映像信号処理回路７４は、蛍光観察モードを指定するスイッチが操作された場合には、被写体の表面から放射された蛍光により形成される当該被写体の画像である蛍光観察画像を、モニター６０上に表示させる。なお、映像信号処理回路７４は、被写体の表面で反射された白色光を撮像して得た画像信号（通常画像の画像信号）と被写体から放射された蛍光を撮像して得た画像信号（蛍光観察画像の画像信号）とを比較し、通常画像では明るく表示されるのに蛍光画像では暗く表示される部分を、病変部として抽出して、モニター６０上に表示させる。
【００７８】
以上のように構成されるので、本発明による内視鏡システムは、以下に記述するように、作用する。
【００７９】
本発明による内視鏡システムを使用して被験者に対して施術を行う術者は、表示装置６０及び光源プロセッサ装置２０の主電源をそれぞれ投入し、蛍光観察内視鏡１０のコネクタ１０ｄを光源プロセッサ装置２０に接続する。
【００８０】
次に、術者は、光源プロセッサ装置２０の筐体に設けられたスイッチパネル２３を操作することによって通常観察モードを選択する。すると、励起光用ライトガイド１６の基端面において当該励起光用ライトガイド１６の径と白色光の径とが一致するように液体レンズ１００の焦点距離が変化するため、励起光用ライトガイド１６には高い効率で白色光が入射する。即ち、液体レンズ１００を透過した全ての白色光が励起光用ライトガイド１６を構成する全ての光ファイバに入射する。そのため、蛍光観察内視鏡１０の挿入部１０ａの先端からは、白色光が、高い輝度で広い範囲に射出される。
【００８１】
そして、術者は、蛍光観察内視鏡１０の挿入部１０ａの先端を被験者の体腔内に挿入する。すると、蛍光観察内視鏡１０の挿入部１０ａの先端から射出された白色光が体腔壁の表面で反射され、この白色光の反射光により形成された体腔壁の画像が、通常観察画像としてモニター６０に映し出される。術者は、この通常観察画像を見ることにより、体腔壁の状態を観察することができる。
【００８２】
そして、この通常観察画像を見ることにより病変の疑いがある部分が見つかった場合には、術者は、光源プロセッサ装置２０の筐体に設けられたスイッチパネル２３を操作することによって、蛍光観察モードに切り替える。すると、励起光用ライトガイド１６の基端面において当該励起光用ライトガイド１６の径と白色光及び励起光の径とが一致するように液体レンズ１００の焦点距離が夫々の光に応じて変化するため、白色光及び励起光が高い効率で励起光用ライトガイド１６に入射する。即ち、液体レンズ１００を透過した全ての白色光及び励起光が励起光用ライトガイド１６を構成する全ての光ファイバに入射する。
【００８３】
そして、蛍光観察内視鏡１０の挿入部１０ａの先端からは励起光及び白色光が交互に射出され、蛍光観察画像がモニター６０に映し出される。なお、上述のように、白色光及び励起光は励起光用ライトガイド１６に高い効率で入射しているため、どちらの光も高い輝度で広い範囲に射出されるうえ、白色光及び励起光の照射範囲も一致する。そのため、術者は、モニター６０上に表示されている画像に基づいて、病変部の有無を正確に診断することができる。
【００８４】
ところで、術者は、被験者に対する診察内容に応じて、その内部に引き通されたライトガイドのＮＡ（開口数）が異なる電子内視鏡を使用することがある。例えば、体腔内の通常観察画像のみが必要な場合には、白色光の透過率が高く、ＮＡが大きい白色光用ライトガイド１９が内部に引き通された通常観察用内視鏡が使用される。この場合について、以下、図６に基づいて説明する。
【００８５】
図６は、夫々ＮＡの異なるライトガイド１６，１９が引き通された電子内視鏡が光源プロセッサ装置２０に接続された場合における液体レンズ１００とライトガイド１６，１９との位置関係を示す説明図である。なお、図６（ａ）は、通常観察内視鏡が光源プロセッサ装置２０に接続された場合を示しており、図６（ｂ）は、蛍光観察内視鏡１０が光源プロセッサ装置２０に接続された場合を示している。
【００８６】
通常観察内視鏡は、励起光用ライトガイド１６よりも白色光の透過率が高くＮＡが大きい多成分ファイバーを束ねて構成される白色光用ライトガイド１９を励起光用ライトガイド１６に代えて内蔵する点、励起光カットフィルター１４が備えられていない点，ＲＯＭ１７内に格納されている識別情報が白色光用ライトガイド１９の径及びＮＡを含む点を除き、蛍光観察内視鏡１０と略同じ構成を有している。
【００８７】
光源プロセッサ装置２０に通常観察内視鏡が接続された場合には、システムコントロール回路７０は、ＲＯＭ１７の識別情報に基づいて、自動的に通常観察モードを選択する。すると、光源プロセッサ装置２０の内部では、上述の蛍光観察内視鏡１０が接続された場合における通常観察モードが選択された場合と同様の動作が行われる。但し、液体レンズ１００の焦点距離を算出する方法が、蛍光観察内視鏡１０が接続された場合とは異なる。
【００８８】
システムコントロール回路７０は、通常観察内視鏡であることを示す識別情報を取得した場合には、ＲＯＭ１７から取得した白色光用ライトガイド１９のＮＡに基づいて、電極１２０と電極１２１との間に印加する電圧を制御することにより、このＮＡに対応した角度範囲で白色光を収束させるように、液体レンズ１００の焦点距離を変化させる。
【００８９】
なお、通常観察内視鏡は、通常観察内視鏡が光源プロセッサ装置２０に接続されたときに、上記のように焦点距離が変化した後の液体レンズ１００によって収束された白色光の径が白色光用ライトガイド１９の径と一致する位置に、白色光用ライトガイド１９の基端面が位置するように、設計されている。そのため、通常観察内視鏡の白色光用ライトガイド１９の基端面の位置（図６（ａ）参照）は、蛍光観察内視鏡１０の励起光用ライトガイド１６の基端面の位置（図６（ｂ）参照）と比較して、液体レンズ１００寄りになる。
【００９０】
従って、通常観察内視鏡が光源プロセッサ装置２０に接続されたときには、白色光用ライトガイド１９のＮＡに対応した大きな角度範囲の白色光が白色光用ライトガイド１９に入射するようになるため、この白色光用ライトガイド１９の先端から大きな角度範囲で光が射出される。
【００９１】
ところで、蛍光観察内視鏡１０が光源プロセッサ装置２０に接続されたときには、蛍光観察内視鏡１０の励起光用ライトガイド１６の基端面の位置は、通常観察内視鏡の白色光用ライトガイド１９の基端面の位置と比較して、液体レンズ１００から離れていることになる。そのため、上述のように蛍光観察内視鏡１０が接続されたときの動作が光源プロセッサ装置２０内部で行われると、励起光用ライトガイド１６へ入射する光の角度範囲は通常観察内視鏡が接続された場合と比較して小さくなり、励起光用ライトガイド１６のＮＡに対応した角度範囲に一致するようになる。よって、通常観察内視鏡が接続されていた光源プロセッサ装置２０に、蛍光観察内視鏡１０を取り替えて接続したとしても、この光源プロセッサ装置２０から射出される光が励起光用ライトガイド１６のコアとクラッドとの境界を透過してしまうことを防ぐことができるため、励起光用ライトガイド１６のクラッド層の外表面に熱が発生することを防ぐことができる。
【００９２】
以上説明したように、本発明によると、互いに波長帯域の異なる光をいずれも高い効率でライトガイドへ入射させることができ、開口数が互いに異なるライトガイドが夫々引き通された複数種類の内視鏡が交換自在に接続される場合でも、その開口数において可能な広い範囲を照明可能でありながら、クラッド層に光が漏れない光源装置を、提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施形態による内視鏡システムの外観図
【図２】蛍光観察内視鏡及び光源プロセッサ装置の内部構成を示す概略図
【図３】液体レンズの断面図
【図４】通常観察モードが選択された場合における光源プロセッサ装置内部の光学系を示す説明図
【図５】蛍光観察モードが選択された場合における光源プロセッサ装置内部の光学系を示す説明図
【図６】液体レンズとライトガイドとの位置関係を示す説明図
【図７】光源プロセッサ装置の要部の斜視図
【図８】光源プロセッサ装置の要部の斜視図
【図９】光源プロセッサ装置の要部の斜視図
【符号の説明】
【００９４】
１０      蛍光観察内視鏡
１６      励起光用ライトガイド
１７      ＲＯＭ
１９      白色光用ライトガイド
２０      光源プロセッサ装置
３０      白色光光源
４０      励起光光源
５０      ユニット
６０      モニター
７０      システムコントロール回路
１００    液体レンズ
１７０    電圧印加回路
【図１】
2006204341.tif 000003
【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】
2006204341.tif 000008
【図７】
2006204341.tif 000009
【図８】
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【図９】
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