(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡スコープが接続される内視鏡光源装置であって、
第一の光源光を出射する第一の光源部と、
第二の光源光を出射する第二の光源部と、
前記第一の光源光の光路と前記第二の光源光の光路を合流させる光路合流部材を有しており、
前記第一の光源部のエタンデュは、前記第二の光源部のエタンデュよりも小さく、
前記光路合流部材は、前記第二の光源光を偏向する光偏向面を有し、前記光偏向面の領域内に前記第一の光源光を通過させる開口を有しており、
前記光路合流部材は、前記光偏向面によって偏向された前記第二の光源光の光路の中心軸が前記開口を通過した前記第一の光源光の光路の中心軸に一致するように、前記第二の光源光を偏向し、
前記第一の光源光と前記第二の光源光は、互いの中心軸が一致するそれぞれの光路を通って前記内視鏡スコープに入射する、内視鏡光源装置。
【請求項２】
前記内視鏡光源装置に前記内視鏡スコープが接続された状態において、前記第一および第二の光源光の光路の中心軸が前記内視鏡スコープの入射端の光軸と一致する、請求項１に記載の内視鏡光源装置。
【請求項３】
前記内視鏡光源装置は、前記第一の光源部から出射された前記第一の光源光を収束光に変換する光収束手段をさらに有し、
前記光路合流部材の前記開口は、前記第一の光源光の光路に沿って、前記収束光の集光点またはその近傍の位置に配置されている、請求項２に記載の内視鏡光源装置。
【請求項４】
前記第一の光源光の光路の中心軸に垂直な平面への投影において、前記開口の形状は、前記第一の光源光のビーム形状と同じ形状である、請求項３に記載の内視鏡光源装置。
【請求項５】
前記第一の光源部は、前記第一の光源光を導光する光ファイバをさらに有しており、前記第一の光源光は、前記開口の近傍の位置、または、前記光路合流部材よりも前記内視鏡スコープに近い位置から出射される、請求項２に記載の内視鏡光源装置。
【請求項６】
前記第一の光源部は、レーザ光源を有し、前記第二の光源部は、ランプ光源またはＬＥＤ光源を有している、請求項１に記載の内視鏡光源装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかひとつに記載の内視鏡光源装置と、
前記内視鏡光源装置に接続される前記内視鏡スコープを含む内視鏡装置であり、
前記内視鏡スコープは、前記第一および第二の光源光を取り込むための光入射部と、前記光入射部に入射した前記第一および第二の光源光を導光する導光部材を有している、内視鏡装置。
【請求項８】
前記内視鏡スコープの前記導光部材はバンドルファイバである、請求項７に記載の内視鏡装置。
【請求項９】
前記内視鏡スコープの前記導光部材は単線光ファイバである、請求項７に記載の内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡スコープが接続される内視鏡光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内視鏡検査では白色光を用いた通常光観察の他に、狭帯域な波長の光を利用することで生体の視認性を向上させる特殊光観察が行われている。特殊光を生成する光源として、特に狭帯域性の高さからレーザ光の利用が注目されており、様々な組み合わせの特殊光が開発されてきている。特許文献１には、一例として表層血管の酸素飽和度を観察可能とするために、白色光の光路内に配置したレーザ光を反射する反射板により、レーザ光の光路を白色光の光路に合流させる構成が開示されている。これにより、従来から利用されている内視鏡スコープでも、新規の特殊光を利用することが可能となる。一般に、従来の内視鏡スコープでは、光は、バンドルファイバにより先端まで導光され、レンズ等により配光が調整されて照明光として出射される。
【０００３】
一方、近年、通常観察においても、従来のランプ、ＬＥＤ等の光源ではなく、レーザ光源を使用する構成の内視鏡が開発されている。そのような内視鏡では、導光部材として単線の光ファイバを利用して、内視鏡スコープの先端部に搭載した蛍光体をレーザ光で励起することで、その組み合わせにより白色光または任意の特殊光を作りだすことが可能であり、レーザ光源のみで、通常観察、特殊光観察を行うことが可能である。単線光ファイバを利用した内視鏡スコープは、ファイバを単線としたことにより、内視鏡スコープの細径化が実現出来るとともに、内視鏡システムの低電力化も達成出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−０１３５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は、白色光とレーザ光の両方を利用出来る構成であるが、光路合流部とスコープ接続部の関係を考慮したアプローチが十分になされていない。そのため、光学的、製造プロセス的に不都合を生じ、このことが設計上の制約となってしまう問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、高い設計自由度の元に、内視鏡スコープへの光結合効率が向上された内視鏡光源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、内視鏡スコープが接続される内視鏡光源装置に関し、この内視鏡光源装置は、第一の光源光を出射する第一の光源部と、第二の光源光を出射する第二の光源部と、前記第一の光源光の光路と前記第二の光源光の光路を合流させる光路合流部材を有している。前記第一の光源部のエタンデュは、前記第二の光源部のエタンデュよりも小さい。前記光路合流部材は、前記第二の光源光を偏向する光偏向面を有し、前記光偏向面の領域内に前記第一の光源光を通過させる開口を有している。前記光路合流部材は、前記光偏向面によって偏向された前記第二の光源光の光路の中心軸が前記開口を通過した前記第一の光源光の光路の中心軸に一致するように、前記第二の光源光を偏向する。前記第一の光源光と前記第二の光源光は、互いの中心軸が一致するそれぞれの光路を通って前記内視鏡スコープに入射する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高い設計自由度の元に、内視鏡スコープへの光結合効率が向上された内視鏡光源装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、内視鏡光源装置の第一の実施形態を示している。
【図２】図２は、図１に示された光路合流部材の側断面図である。
【図３】図３は、左側に、図２の矢印ａの方向から見たときの光路合流部材を示し、右側に、図２の矢印ｂの方向から見たときの光路合流部材を示している。
【図４】図４は、バンドルファイバスコープの照明系の概略構成を示している。
【図５】図５は、単線ファイバスコープの照明系の概略構成を示している。
【図６】図６は、図５の単線ファイバスコープが接続された内視鏡光源装置を示している。
【図７】図７は、凹面状の反射面を有する光路合流部材を備えた内視鏡光源装置を示している。
【図８】図８は、赤色光と緑色光と青色光をそれぞれ発する複数のＬＥＤ光源を有するＬＥＤ光源部を備えた内視鏡光源装置を示している。
【図９】図９は、内視鏡光源装置の第二の実施形態を示している。
【図１０】図１０は、図９のレーザ光出射部と光路合流部材の断面を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
［第一の実施形態］
〔構成〕
図１は、内視鏡光源装置の第一の実施形態を示している。
【００１１】
本実施形態における内視鏡光源装置１００は、第一の光源光を出射する第一の光源部としてのレーザ光源部１１０と、第二の光源光を出射する第二の光源部としてのＬＥＤ光源部１３０と、レーザ光源部１１０とＬＥＤ光源部１３０を制御する光源制御部１４０と、任意の内視鏡スコープを接続可能なスコープコネクタ１７０と、レーザ光源部１１０から出射される第一の光源光とＬＥＤ光源部１３０から出射される第二の光源光を、スコープコネクタ１７０に接続された内視鏡スコープに導くための導光光学系１５０を備えている。
【００１２】
レーザ光源部１１０は、発光波長が異なる複数のレーザ光源１１２を備えている。複数のレーザ光源１１２は、例えば、発光波長がそれぞれ４０５ｎｍ、４４５ｎｍ、５１５ｎｍであるレーザダイオード（ＬＤ）を含んでいる。レーザ光源部１１０はまた、複数のレーザ光源１１２から発せられたレーザ光をそれぞれ導光する複数の光ファイバ１１４と、複数の光ファイバ１１４によって導光されたレーザ光を合成する光コンバイナ１１６と、光コンバイナ１１６によって合成されたレーザ光を導光する一本の光ファイバ１１８と、光ファイバ１１８によって導光されたレーザ光を空間内に出射するレーザ光出射部１２０を備えている。
【００１３】
このように構成されたレーザ光源部１１０では、それぞれのレーザ光源１１２は、光ファイバ１１４に光学的に接続されており、各光ファイバ１１４により導光されたレーザ光を光コンバイナ１１６により１本の光ファイバ１１８に合流させて、レーザ光出射部１２０へ導光する。レーザ光出射部１２０は、光コンバイナ１１６と光学的に接続された光ファイバ１１８と、光ファイバ１１８を保持する部材により構成され、光ファイバ１１８の先端から空間中にレーザ光を一定の広がり角をもって出射させることが出来る。光ファイバ１１８の先端は、例えば、平面研磨された状態であってよいが、出射光の広がり角制御のためにレンズ加工されていてもよい。
【００１４】
ＬＥＤ光源部１３０は、例えば、可視光域のブロードな波長成分を持った白色光を出射可能な光源で構成されている。例えば、ＬＥＤ光源部１３０は、白色光を出射可能なＬＥＤ光源を有している。ＬＥＤ光源部１３０は、空間中にＬＥＤ光を一定の広がり角をもって出射させることが出来る。
【００１５】
レーザ光源部１１０のエタンデュは、ＬＥＤ光源部１３０のエタンデュよりも小さい。
【００１６】
レーザ光源部１１０とＬＥＤ光源部１３０は光源制御部１４０によって制御される。光源制御部１４０は、レーザ光源部１１０の複数のレーザ光源１１２の点灯・消灯および出射光量を個別に制御可能となっている。光源制御部１４０はまた、ＬＥＤ光源部１３０の点灯・消灯および出射光量を制御可能となっている。
【００１７】
スコープコネクタ１７０には、さまざまな種類の内視鏡スコープの一つを用途に応じて選択して接続することが可能である。スコープコネクタ１７０には、例えば、後述する図４に示されるバンドルファイバスコープ２００Ａや後述する図５に示される単線ファイバスコープ２００Ｂが接続され得る。図１には、バンドルファイバスコープ２００Ａである内視鏡スコープが接続された状態が示されている。
【００１８】
導光光学系１５０は、レーザ光源部１１０から出射される発散光を収束光に変換する光収束手段であるレーザ用レンズ１５２と、ＬＥＤ光源部１３０から出射される発散光を略平行光に変換するコリメート手段であるＬＥＤ用レンズ１５４と、レーザ光源部１１０から出射されるレーザ光の光路とＬＥＤ光源部１３０から出射されるＬＥＤ光の光路を合流させる光路合流部材１６０と、光路合流部材１６０を過ぎたレーザ光および／またはＬＥＤ光を、スコープコネクタ１７０に接続された内視鏡スコープに結合するためのスコープ接続用レンズ１５６を備えている。
【００１９】
レーザ用レンズ１５２とスコープ接続用レンズ１５６は、両者の光軸（光学的中心軸）が一致するように配置されており、レーザ光を導光する光学系を構成している。レーザ光出射部１２０は、その光軸（出射光のビームの中心軸）が、レーザ用レンズ１５２とスコープ接続用レンズ１５６から成る光学系の光軸と一致するように配置されている。
【００２０】
レーザ光源部１１０の光ファイバ１１８の先端は、通常、５０〜３００μｍと微細であり、出射レーザのエネルギー集中による異物の焼きつきなどが発生する可能性がある。このため、図１には図示されていないが、レーザ光出射部１２０とレーザ用レンズ１５２の間の空間は、保持部材によって覆われ、封止されていることが望ましい。
【００２１】
光路合流部材１６０は、第二の光源光であるＬＥＤ光を偏向する光偏向面たとえば反射面１６２を有している。光路合流部材１６０はまた、反射面１６２の領域内に第一の光源光であるレーザ光を通過させる開口１６４を有している。
【００２２】
ＬＥＤ光源部１３０は、例えば、そのＬＥＤ出射光の光路の中心軸が、レーザ光源部１１０のレーザ出射光の光路の中心軸に対して９０°の角度を成すように配置されている。光路合流部材１６０は、その反射面１６２が、レーザ出射光の光路の中心軸とＬＥＤ出射光の光路の中心軸のそれぞれに対して４５°の角度を成すように配置されている。言い換えれば、光路合流部材１６０は、レーザ用レンズ１５２とスコープ接続用レンズ１５６から成る光学系の光軸に対して４５°傾けて配置されている。さらに光路合流部材１６０は、その開口１６４の中心が、レーザ光の光路の中心軸上に位置し、また、その開口１６４が、レーザ光の光路に沿って、収束光に変換されたレーザ光の集光点またはその近傍に位置するように配置されている。ＬＥＤ光源部１３０は、そのＬＥＤ出射光の光路の中心軸が光路合流部材１６０の中心と一致するように配置されている。このような配置関係により、光路合流部材１６０は、光偏向面すなわち反射面によって偏向すなわち反射されたＬＥＤ光の光路の中心軸と開口１６４を通過したレーザ光の光路の中心軸が一致するように、ＬＥＤ光を偏向すなわち反射する。
【００２３】
この構成によりレーザ光の光路とＬＥＤ光の光路を互いの中心軸が一致するように合流させることが可能となる。
【００２４】
レーザ光源部１１０から出射されたレーザ光は、レーザ用レンズ１５２によって光路合流部材１６０の開口１６４の内側に集光されることにより、光路合流部材１６０を通過し、その後、発散光となってスコープ接続用レンズ１５６に向かう。レーザ光源部１１０からスコープ接続用レンズ１５６に至る間、レーザ光の光路は、いっさい曲げられない。
【００２５】
また、ＬＥＤ光源部１３０から出射されたＬＥＤ光は、ＬＥＤ用レンズ１５４によって平行光にされた後、光路合流部材１６０の反射面１６２によって反射され、スコープ接続用レンズ１５６に向かう。
【００２６】
光路合流部材１６０とスコープ接続用レンズ１５６の間では、ＬＥＤ光の光路の中心軸は、レーザ光の光路の中心軸と一致している。したがって、レーザ光の光路は曲げられることなく、まっすぐに延びており、一方、ＬＥＤ光の光路は、光路合流部材１６０によって、その中心軸がレーザ光の光路の中心軸と一致するように曲げられている。
【００２７】
スコープ接続用レンズ１５６に向かうレーザ光とＬＥＤ光は、スコープ接続用レンズ１５６によって集光され、スコープコネクタ１７０に接続された内視鏡スコープに入射する。つまり、光路合流部材１６０を通過したレーザ光とＬＥＤ光は、互いの中心軸が一致するそれぞれの光路を通って、スコープコネクタ１７０に接続された内視鏡スコープ（例えばバンドルファイバスコープ２００Ａ）に入射する。
【００２８】
光路合流部材１６０の開口１６４に入射するＬＥＤ光は反射されずに損失となるが、光路合流部材１６０の開口１６４の面積を実質的に影響のない大きさまで小さくすることが可能である。
【００２９】
図２と図３を参照し、光路合流部材１６０の詳細について説明する。図２は、光路合流部材１６０の側断面図であり、図３は、左側に、図２の矢印ａの方向から見たときの光路合流部材１６０を示し、右側に、図２の矢印ｂの方向から見たときの光路合流部材１６０を示している。
【００３０】
光路合流部材１６０は、前述したように、白色光を反射可能な反射面１６２と、その領域内にレーザ光を通過させる開口１６４を備えている。反射面１６２は、ＬＥＤ光を反射するのに十分な面積を有していればよい。例えば、反射面１６２は、開口１６４を除いて光路合流部材１６０の一面の全体に設けられ、光路合流部材１６０は、実装のしやすさを考慮して、ＬＥＤ光のビーム径よりも大きい長方形とすることが出来る。
【００３１】
開口１６４の形状は、反射面１６２の面積をなるべく多く確保するために、レーザ光の光路の中心軸に垂直な平面への投影において、レーザ光のビーム形状と略同じ形状であることが望ましい。ここで、ビーム形状とは、レーザ光をその光路の中心軸の方向（図２に矢印ｂで示される方向）から見た場合の光強度分布において、ピーク光量に対して一定の光量比、例えば１／ｅ２以上となるビームの領域のことを指す。例えば、ビーム形状が円形である場合には、開口１６４の形状は、レーザ光の光路の中心軸に垂直な平面への投影において円形となるようにするのがよく、従って、光路合流部材１６０の反射面１６２に垂直な方向（図２中に矢印ａで示される方向）から見た場合に楕円形となるようにするのがよい。本実施形態では、光路合流部材１６０は、光軸に対して４５°傾けて配置されているので、光路合流部材１６０の反射面１６２に垂直な方向（図２中に矢印ａで示される方向）から見た場合に、反射面１６２に投影されたレーザ光の光路の中心軸が延びる方向に、１／ｓｉｎ４５°＝２１／２倍扁平した楕円形とすることにより、レーザ光の光路の中心軸に垂直な平面への投影において開口１６４の形状を円形とすることが出来る。
【００３２】
開口１６４の大きさは、レーザ光を通過させるために、レーザ光の光路の中心軸に垂直な平面への投影において少なくともレーザ光の集光径よりも大きい必要がある。レーザ光の集光径はエタンデュ一定の法則（光学系内でエタンデュをＥ、面積をＳ、光の放射立体角をπＮＡ２とした場合に、
Ｅ＝π・Ｓ・ＮＡ２    （１）
が一定となる）により制限され、一定の大きさを持つ。したがって、具体的には、レーザ光出射部１２０における光ファイバ１１８の出射端の面積Ｓ１、出射角をθ１、ＮＡ１をＳｉｎθ１、開口１６４の面積Ｓ２、開口１６４への入射角をθ２、ＮＡ２をＳｉｎθ２としたときに、
Ｓ２≧Ｓ１・（ＮＡ１２／ＮＡ２２）    （２）
の関係とするのがよい。
【００３３】
また、上に述べたのと同様の理由から、光路合流部材１６０の反射面１６２上に形成されるＬＥＤ光の照射領域の輪郭１６２ａは、光路合流部材１６０の反射面１６２に垂直な方向（図２中に矢印ａで示される方向）から見たときに楕円形となり、レーザ光の光路の中心軸の方向（図２に矢印ｂで示される方向）からときに円形になる。
【００３４】
本実施形態の内視鏡光源装置１００は、異なる光学特性を持つスコープに対して使用することが可能である。
【００３５】
図４は、一例として導光部材として複数の光ファイバを束ねたバンドルファイバを利用した内視鏡スコープ（バンドルファイバスコープ２００Ａ）の照明系の概略構成を示している。
【００３６】
バンドルファイバスコープ２００Ａは、内視鏡光源装置１００の内部に挿入される光接続部２１４と、内視鏡光源装置１００のスコープコネクタ１７０に接続されるスコープコネクタ部２１６と、軟性部２１８を備えている。光接続部２１４には、内視鏡光源装置１００の導光光学系１５０からの光（レーザ光および／またはＬＥＤ光）を取り込むための光入射部であるカバーガラス２１２が設けられている。バンドルファイバスコープ２００Ａはまた、カバーガラス２１２に入射した光を受ける光接続部２１４内に配されたロッドレンズ２３２と、ロッドレンズ２３２と光学的に接続された導光部材であるバンドルファイバ２３４と、軟性部２１８の先端部に配された光特性変換部材２３６（たとえばレンズ群）を備えている。バンドルファイバ２３４は、軟性部２１８内をほぼ全長にわたって延びており、光特性変換部材２３６と光学的に接続されている。
【００３７】
バンドルファイバスコープ２００Ａは、内視鏡光源装置１００のスコープコネクタ１７０とスコープコネクタ部２１６の係合によって、内視鏡光源装置１００に接続される。この状態において、レーザ光の光路の中心軸とＬＥＤ光の光路の中心軸は、バンドルファイバスコープ２００Ａの入射端の光軸と一致する。言い換えれば、内視鏡光源装置１００とバンドルファイバスコープ２００Ａは、内視鏡光源装置１００にバンドルファイバスコープ２００Ａが接続されたときに、そのようになるようにあらかじめ設計されている。
【００３８】
ここで、入射端の光軸は、実質的に光特性に影響を与えない要素たとえばカバーガラス２１２を除いて、内視鏡光源装置１００内のスコープ接続用レンズ１５６に最も近くに配置される内視鏡スコープ内の光学素子の光軸（光学的中心軸）を意図している。この場合、入射端の光軸は、ロッドレンズ２３２の光軸と一致している。
【００３９】
内視鏡光源装置１００からの入射光（レーザ光および／またはＬＥＤ光）は、光入射部であるカバーガラス２１２に入射し、その後、ロッドレンズ２３２内において複数回反射することにより強度均一化されて、バンドルファイバ２３４へ導光される。入射光はさらに、バンドルファイバ２３４によって、軟性部２１８の先端部に配置された光特性変換部材２３６であるレンズ群まで導光され、レンズ群により出射配光が広げられて照明光として出射される。
【００４０】
このタイプの内視鏡装置（内視鏡光源装置１００とバンドルファイバスコープ２００Ａ）では、白色光観察光としてＬＥＤ光、特殊観察光としてレーザ光を切り替えて使用することが出来る。特殊光として例えば血中ヘモグロビンに吸収されやすい４１５ｎｍ、５１５ｎｍの波長のレーザ光を照射することにより、粘膜表面の血管の強調表示をするＮＢＩ特殊光観察が可能である。レーザ光の組み合わせはこれに限るものではなく、様々な波長の組み合わせにより様々な特殊光を生成することが可能である。
【００４１】
図５は、他の例として単線の光ファイバを利用した内視鏡スコープ（単線ファイバスコープ２００Ｂ）の照明系の概略構成を示している。また図６は、単線ファイバスコープ２００Ｂが内視鏡光源装置１００に接続された状態を示している。
【００４２】
単線ファイバスコープ２００Ｂは、バンドルファイバスコープ２００Ａと同様に、光接続部２１４と、スコープコネクタ部２１６と、軟性部２１８を備えている。これらの構成は、バンドルファイバスコープ２００Ａと同じである。単線ファイバスコープ２００Ｂは、バンドルファイバスコープ２００Ａに対して内部の光学系が異なっている。単線ファイバスコープ２００Ｂはまた、カバーガラス２１２に入射した光を受ける光接続部２１４内に配されたファイバ接続用レンズ２５２と、ファイバ接続用レンズ２５２と光学的に接続された導光部材である単線光ファイバ２５４と、軟性部２１８の先端部に配された光特性変換部材２５６（たとえば蛍光体ユニット）を備えている。単線光ファイバ２５４は、軟性部２１８内をほぼ全長にわたって延びており、光特性変換部材２５６と光学的に接続されている。
【００４３】
単線ファイバスコープ２００Ｂは、バンドルファイバスコープ２００Ａと同様にして、内視鏡光源装置１００に接続される。この状態では、レーザ光の光路の中心軸とＬＥＤ光の光路の中心軸は、単線ファイバスコープ２００Ｂの入射端の光軸と一致する。この場合、入射端の光軸は、ファイバ接続用レンズ２５２の光軸と一致している。
【００４４】
内視鏡光源装置１００からの入射光（レーザ光および／またはＬＥＤ光）は、光入射部であるカバーガラス２１２に入射し、ファイバ接続用レンズ２５２により単線光ファイバ２５４の入射端に集光し光結合される。入射光はさらに、単線ファイバ２５４によって、軟性部２１８の先端部に配置された光特性変換部材２５６である蛍光体ユニットに導光される。蛍光体ユニットは、少なくとも一種類の蛍光体を備えており、入射した光の波長を変換した上で照明光として出射可能なユニットであり、例えば、青色の光に励起されて黄色の光を発するＹＡＧ、青紫色の光に励起されて緑色の光を発するβサイアロン、さらに蛍光と一部の透過したレーザ光を拡散して混ぜ合わせるための光拡散部材などが配置されている。この組み合わせの場合、４４５ｎｍの波長のレーザ光でＹＡＧ蛍光体を励起することで青色成分と黄色成分を含んだ白色光を、また、４１５ｎｍの波長のレーザ光でβサイアロン蛍光体を励起することで青紫色成分と緑色成分を含んだＮＢＩ特殊光を生成することが出来る。
【００４５】
このタイプの内視鏡装置（内視鏡光源装置１００と単線ファイバスコープ２００Ｂ）は、光特性変換部材２５６である蛍光体ユニットに含める蛍光体の種類と、蛍光体ユニットに照射するレーザ光の波長の組み合わせによって、白色光、特殊光を生成することが出来るため、内視鏡光源装置１００から単線ファイバスコープ２００Ｂには、ＬＥＤ光を入射させる必要がなく、レーザ光のみが入射される。
【００４６】
〔効果〕
本実施形態では、高い設計自由度の元に、内視鏡スコープへの光結合効率の向上が可能となる。
【００４７】
例えば、特許文献１に記載される従来構成のように、白色光の光路に対してレーザ光を合流させる構成では、図５に示したような単線ファイバスコープ２００Ｂに対する光結合効率を高くするのが困難である。具体的には、単線光ファイバ２５４のコア径は５０〜３００μｍ程度と微細であることからレーザ光を結合させるには光学部材の位置を精密に調整して実装なければなれない。
【００４８】
しかし、従来構成では光出射部と単線ファイバスコープの位置に加えて反射板の角度の位置決めをする必要である。特に反射板の角度がずれた場合には、反射後の光軸は反射板の角度ずれの２倍分ずれてしまうことになり結合効率への影響が大きい。そのため、実質的には結合効率を向上させることが難しい。ひいては、単線ファイバスコープに対して光源装置の互換性を持たせようとしても光の利用効率に大きく制限を加えた設計とせざるを得ない。そのため、単線ファイバスコープの機能を十分発揮するには、専用の光源装置を用意する必要がある。
【００４９】
これに対して、本実施形態の構成では、レーザ光出射部１２０から内視鏡スコープの入射端までの光学系の光軸すなわちレーザ光の光路の中心軸が直線であり、それらの間に反射部材が存在しないため、レーザ光の調整が容易であり、精密な調整が必要となる単線ファイバスコープ２００Ｂへの結合効率を向上させることが出来る。それに伴い、これまで難しかった、共通の接続口（スコープコネクタ１７０）に対する単線ファイバスコープ２００Ｂとバンドルファイバスコープ２００Ａの接続の互換性の確保も可能となる。一方で、ＬＥＤ光の光路上には反射部材である光路合流部材１６０が存在するが、ＬＥＤ光が必要となるバンドルファイバスコープの入射口径は１．５〜４ｍｍ程度と、単線ファイバと比較して大きいため、単線ファイバへの接続と比較して位置ずれの影響はごく小さく実質的に問題とならない。
【００５０】
なお、光路合流部材１６０の開口１６４は透明部材で構成されてもよく、その場合も、反射部材の調整よりは調整誤差を小さくすることが可能である。ただし、レーザ光の光路の中心軸に対して傾けられた平板状の透明部材を透過することにより、屈折率の違いから若干の光路ずれが発生する（光路がわずかにシフトされる）ため、開口としたほうがより効果的である。
【００５１】
また、従来構成は、ＬＥＤ光の合流における損失に関しても課題がある。従来構成の場合、反射板が光路内に存在するため、その部分で光が蹴られ損失となる。これは、光結合効率の低下をもたらす。反射領域を小さくすることで光結合効率の低下を少なくすることは出来るが、反射板を小さくして細いレーザ光で反射させると、反射面上におけるレーザ光のエネルギー密度が非常に高くなってしまう。その結果、反射面に付着した異物が焼きつくなどの信頼性の問題が生じるため、反射領域はある程度の大きさを確保せざるを得ず、ある程度の光結合効率の低下は避けられない。
【００５２】
本実施形態の構成では、レーザ光は、光路合流部材１６０の開口１６４を通過するため、どんな部材上におけるエネルギー集中も発生しない。そのため、異物焼き付きの問題がないため、開口１６４の寸法を小さくすることが出来る。レーザ光は一般に低エタンデュであるため、ごく細い径まで集光出来ることから、開口１６４はごく小さくすることが可能である。仮に出射ファイバのコア径が１００μｍ、出射ＮＡが０．２で、レーザ用レンズ１５２によりＮＡ＝０．０５の収束光に変換される光学系を想定すると、（２）式により開口１６４における光束径は４００μｍとなる。実装ずれ等を考慮しても、レーザ光の光路の中心軸に垂直な平面への投影において例えば１ｍｍ程度の径の開口を用意することで、十分にレーザ光を通過させることが出来る。この場合、レーザ光の光路の中心軸に垂直な平面への投影における反射面１６２の径を仮に２０ｍｍとすると、開口１６４は反射面１６２に対して０．２５％の面積比率の大きさであり、開口１６４による損失はごく小さく抑えることが出来る。開口１６４の面積は、光学系や実装の設計に従い自由度高く設定することが可能であり、例えば実装公差をさらに広げるために開口１６４を広げて、２０ｍｍ径の反射面１６２に対して開口１６４の径を４ｍｍまで広げると、面積比率は４％となり、この程度であれば実用上大きな問題にならない。開口１６４の寸法は、この例に限るものではなく、必要な効率のバランスを見て設計することが出来る。上記から、光路合流部材１６０におけるＬＥＤ光の損失を考慮しても、合流後の光路の中心軸の延長線上に低エタンデュのレーザ光源部１１０のレーザ光出射部１２０を同軸に配置することが有用である。
【００５３】
また、特許文献１にはまた、反射板を、レーザ光波長域成分の光を反射し、その他の白色光波長域成分の光を反射するダイクロイックミラーとする構成が開示されている。しかし、この構成では、レーザ光として可視光波長域成分の光を利用する場合には、白色光からレーザ光波長域の光が欠落することになり、白色光照明の色味が変化してしまう問題がある。
【００５４】
本実施形態では、このような白色光からの特定波長域の光の欠落は発生せず、照明の色に影響を与えない。この効果により、ＬＥＤ光の光特性に関しても効率を向上し、特定波長域の光の欠落を防止可能であり、任意の照明光特性を実現することが設計上容易となる。
【００５５】
また、本実施形態では、光路合流部材を自由に設計することが出来る。例えば図７に示すように、平面状の反射面１６２を有する光路合流部材１６０に代えて、凹面状の反射面１６２Ａを有する光路合流部材１６０Ａを配置することが出来る。この内視鏡光源装置１００Ａでは、凹面状の反射面１６２Ａは、白色光の反射機能及び集光機能を有しているため、ＬＥＤ用レンズが省かれている。これは、装置の小型化に寄与することが出来る。この例に限らず、反射面の形状は自由に設計可能であり、レーザ光に影響を与えずに光路合流部材にＬＥＤ光の集光、発散、強度分布制御、複数ＬＥＤ光の合流等の任意の光学的な機能を付与することが可能となり、光学系設計の自由度を向上させることが出来る。
【００５６】
これらの効果により、レーザ光の単線ファイバへの光結合効率を確保した上で、ＬＥＤ光の光学設計の容易性、自由度を向上させることが可能となる。したがって、単線ファイバスコープへの接続の互換性の実現を容易にし、かつ従来のバンドルファイバスコープに対しても光接続特性を向上させた内視鏡光源装置を提供することが出来る。
【００５７】
〔変形例〕
光結合効率向上のためには、内視鏡スコープの接続時にレーザ光出射部１２０から内視鏡スコープ内の導光部材までの光学系の光軸が直線であることが望ましいが、必ずしもそれに限定されるものではない。例えば、内視鏡光源装置１００内のスコープ接続用レンズ１５６の光軸と内視鏡スコープの入射端の光軸の間にあえて傾きを与えて、内視鏡スコープの導光部材に角度をもたせてレーザ光を入射させることで、内視鏡スコープ先端からの出射配光を調整するような構成としてもよい。
【００５８】
レーザ光の光路の中心軸に対する光路合流部材１６０に向かうＬＥＤ光の光路の中心軸の角度は、必ずしも９０°である必要はなく、任意に変更されてもよく、それに応じてレーザ光の光路の中心軸に対する光路合流部材１６０の配置角度と開口１６４の形状および寸法が調整されるとよい。
【００５９】
光路合流部材１６０に入射するＬＥＤ光は、平行光でなくてもよく、例えば、開口１６４を通過した後のレーザ光と同等の広がり角をもつ光としてもよい。この場合、レーザ光とＬＥＤ光の内視鏡スコープ内での集光点の位置を揃えやすくなるため、内視鏡スコープの接続位置の設計が容易となる。
【００６０】
レーザ光源部１１０内のレーザ光源１１２はＬＤに限るものではない。また、ＬＥＤ光源部１３０は、ＬＥＤ光源に限るものではなく、例えば、ＬＥＤ光源を有する代わりに、キセノンランプなどのランプ光源を有していてもよい。
【００６１】
ＬＥＤ光源部１３０は、必ずしも白色ＬＥＤ光源を有している必要はなく、例えば図８に示されるように、後に合成されて白色光になる赤色光と緑色光と青色光をそれぞれ発する複数のＬＥＤ光源１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃを有していてもよい。この内視鏡光源装置１００Ｂでは、導光光学系１５０は、ＬＥＤ光源１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃから出射される発散光をそれぞれ略平行光に変換するコリメート手段であるＬＥＤ用レンズ１８２Ａ，１８２Ｂ，１８２Ｃと、ＬＥＤ用レンズ１８２Ａ，１８２Ｂ，１８２Ｃからの光を合成するための反射透過素子１８４Ａ，１８４Ｂ，１８４Ｃを有している。例えば、反射透過素子１８４Ａは、赤色光を反射する機能を有し、反射透過素子１８４Ｂは、赤色光を透過し、かつ、緑色光を反射する機能を有し、反射透過素子１８４Ｃは、赤色光と緑色光を透過し、かつ、青色光を反射する機能を有している。ＬＥＤ光源１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃから発せられた赤色光と緑色光と青色光は、反射透過素子１８４Ａ，１８４Ｂ，１８４Ｃによって合成されて白色光になる。
【００６２】
［第二の実施形態］
〔構成〕
図９は、内視鏡光源装置の第二の実施形態を示している。図９において、図１に示した部材と同一の参照符号を付した部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。以下、相違部分に重点をおいて説明する。つまり、以下の説明で触れない部材等は、第一の実施形態と同様である。また図１０は、図９のレーザ光出射部１２０と光路合流部材１６０の断面を示している。
【００６３】
本実施形態の内視鏡光源装置１００Ｃにおいては、図９に示すように、レーザ光出射部１２０は、光路合流部材１６０の開口１６４を貫通するように配置されている。レーザ光出射部１２０は、図１０に示すように、光ファイバ１１８を固定する固定部材１２２と、光ファイバ１１８から出射されるレーザ光の広がり角を制御するためのレーザ用レンズ１２４を備えている。光ファイバ１１８の出射端１２６は、レーザ光の光路に沿って、光路合流部材１６０の開口１６４の近傍に配置されている。従って、レーザ光は、開口１６４の近傍の位置から出射される。
【００６４】
レーザ光は、光ファイバ１１８によって導光され、光ファイバ１１８の出射端１２６から拡散光として出射される。出射されたレーザ光は、レーザ用レンズ１２４により広がり角が調整された後、スコープ接続用レンズ１５６により集光され内視鏡スコープへと入射される。
【００６５】
ＬＥＤ光に関しては第一の実施形態と同様に、光路合流部材１６０の開口１６４を除いた反射面１６２により反射されてレーザ光と同一の光路に合流することが出来る。
【００６６】
〔効果〕
本実施形態では、第一の実施形態よりも内視鏡スコープにより近い位置にレーザ光出射部１２０を配置することが可能となる。一般に、レーザ光出射部１２０と内視鏡スコープの距離が遠くなるほど機械的な位置ずれが発生しやすく、光軸角度がずれることによる、内視鏡スコープ側での光線位置ずれも大きくなる。そのため、本実施形態では、レーザ光の単線スコープへの光結合効率をより向上させることが出来る。
【００６７】
〔変形例〕
レーザ光出射部１２０は、必ずしも光路合流部材１６０と略同位置に配置されている必要はなく、例えば、光ファイバ１１８は、光路合流部材１６０の開口１６４を貫通して延び、レーザ光出射部１２０は、レーザ光の光路に沿って、光路合流部材１６０よりも内視鏡スコープに近い位置に配置されていてもよい。この場合、レーザ光は、光路合流部材１６０よりも内視鏡スコープに近い位置から出射される。
【００６８】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。ここにいう様々な変形や変更は、上述した実施形態を適当に組み合わせた実施も含む。
【符号の説明】
【００６９】
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ…内視鏡光源装置、１１０…レーザ光源部、１１２…レーザ光源、１１４…光ファイバ、１１６…光コンバイナ、１１８…光ファイバ、１２０…レーザ光出射部、１２２…固定部材、１２４…レーザ用レンズ、１２６…出射端、１３０…ＬＥＤ光源部、１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃ…ＬＥＤ光源、１４０…光源制御部、１５０…導光光学系、１５２…レーザ用レンズ、１５４…ＬＥＤ用レンズ、１５６…スコープ接続用レンズ、１６０，１６０Ａ…光路合流部材、１６２，１６２Ａ…反射面、１６２ａ…輪郭、１６４…開口、１７０…スコープコネクタ、１８２Ａ，１８２Ｂ，１８２Ｃ…ＬＥＤ用レンズ、１８４Ａ，１８４Ｂ，１８４Ｃ…反射透過素子、２００Ａ…バンドルファイバスコープ、２００Ｂ…単線ファイバスコープ、２１２…カバーガラス、２１４…光接続部、２１６…スコープコネクタ部、２１８…軟性部、２３２…ロッドレンズ、２３４…バンドルファイバ、２３６…光特性変換部材、２５２…ファイバ接続用レンズ、２５４…単線光ファイバ、２５６…光特性変換部材。
【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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【図１０】
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