JP2004180953A

JP2004180953A - 光源用光学系

Info

Publication number: JP2004180953A
Application number: JP2002351872A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Utsui; 哲也宇津井
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2002-12-04
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】互いに異なる波長帯域をもつ２つの光束を光ファイバからなるプローブの基端面へ交互に入射する光源用光学系であって、光源を１個だけしか備えていないにも拘わらず、プローブの基端面へ入射させる光束の強度を従来のものよりも高め得る光源用光学系を、提供する。
【解決手段】一個のランプ１１１の発光点から発せられた白色光のうちの一部を取り込むコリメートレンズ１２１，１２２と、コリメートレンズ１２１，１２２によって取り込まれた光束から参照光と励起光とを抽出する参照光用フィルタ１５１ｂ，１５２ｂ及び励起光用フィルタ１５１ｃ，１５２ｃと、これらフィルタ１５１ｂ，１５１ｃ，１５２ｂ，１５２ｃによって抽出された参照光及び励起光を分岐プローブＰ１，Ｐ２の基端面に集光させる集光レンズ１６１，１６２とを、二組有するように、光源用光学系３２ａを構成する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光点から放射される白色光から第１の波長帯域を有する光束と第２の波長帯域を有する光束とを抽出するとともに光ファイバからなるプローブの基端面へそれら光束を交互に入射させる光源用光学系に、関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生体組織に特定の波長の光を照射すると生体組織が励起して蛍光を発することが、知られている。また、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が正常な生体組織の発する蛍光の強度よりも弱いことも、良く知られている。近年では、このような知識に基づいて、気管支や食道や胃腸などの体腔の内壁（体腔壁）において異常組織の有無の確認やその位置の特定をするための診断補助用装置が、開発されつつある（特許文献１参照）。
【０００３】
この診断補助用装置は、被検体である体腔壁下の生体組織へ励起光を照射することにより、蛍光を発している被検体の画像を取得し、また、この画像との比較のために、例えば赤色光を参照光として被検体に照射することにより、参照光を表面で反射している被検体の画像を取得する。この診断補助用装置は、その概略的な構成として、束ねられた多数の光ファイバからなるとともに内視鏡の鉗子チャネルにその先端が挿入された状態で用いられるプローブと、このプローブの基端面に参照光及び励起光を交互に繰り返し入射させる光源部と、内視鏡に繋がれた光源プロセッサ装置から出力される画像に特定の処理を施してモニタ等に出力する画像処理部と、これらを制御するシステムコントロール部とを、備えている。
【０００４】
そして、このような従来の診断補助用装置に組み込まれている光源部の光源用光学系は、通常、その概略図である図１１に示されるような構成を、備えている。すなわち、従来の光源用光学系では、１個のランプ２１１の発光点からほぼ全方向に拡散される白色光のうちの一部が、１個のコリメートレンズ２２１によって平行光に変換される。平行光に変換された光束のうち、約５００ｎｍ以上の波長帯域のみを有する光束は、第１ビームスプリッター２２６を透過するとともに、約５００ｎｍ未満の波長帯域のみを有する光束は、第１ビームスプリッター２２６によって直角に反射される。
【０００５】
第１ビームスプリッター２２６を透過した約５００ｎｍ以上の光束は、参照光透過フィルター２３１によって、６３０ｎｍを中心波長とする約６００ｎｍ〜約７００ｎｍの波長帯域の光束のみを抽出された後、参照光として参照光用回転ホイール２４１を通過する。そして、参照光は、参照光反射ミラー２４６によって直角に反射され、第２ビームスプリッター２４７を透過し、反射ミラー２４８によって直角に反射されることにより、集光レンズ２５１へ入射し、集光レンズ２５１によってプローブＰの基端面に集光される。
【０００６】
一方、第１ビームスプリッター２２６によって直角に反射された約５００ｎｍ未満の光束は、励起光反射ミラー２２７によって更に直角に反射された後、励起光透過フィルター２３２によって、３６５ｎｍを中心波長とする数ｎｍの波長帯域の光束のみを抽出され、励起光として励起光用回転ホイール２４２を通過する。そして、励起光は、第２ビームスプリッター２４７及び反射ミラー２４８によって順に反射されて、集光レンズ２５１へ入射し、集光レンズ２５１によってプローブＰの基端面に集光される。
【０００７】
参照光用回転ホイール２４１及び励起光用回転ホイール２４２は、円板状の外形を有し、その外周に沿ったリング状の領域には、その領域の１／３周以下を占める開口２４１ｂ，２４２ｂが、１個だけ穿たれている。これら回転ホイール２４１，２４２の中心は、モーター２４１ａ，２４２ａの駆動軸の先端に固定されており、これら回転ホイール２４１，２４２は、モーター２４１ａ，２４２ａによって回転されると、参照光及び励起光の光路に開口２４１ｂ，２４２ｂを繰り返し挿入するとともに、開口２４１ｂ，２４２ｂ以外の部分により参照光及び励起光を遮蔽する。参照光及び励起光の光路上に開口２４１ｂ，２４２ｂを挿入するタイミングは、集光レンズ２５１に参照光と励起光が交互に入射するように、設定されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−０２３９０３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、生体組織から発せられる蛍光の強度は、その生体組織に照射された励起光の強度に比べると非常に微弱であるものの、生体組織に照射された励起光の強度に比例して強くなる傾向がある。そのため、診断補助用装置が光源プロセッサ装置から取得する画像をより鮮明にさせるためには、できるだけ強い励起光を生体組織へ向けて照射する必要がある。
【００１０】
ここで、光源用光学系を単に複数個用意すれば励起光の光量を増加させることができると考えられなくもない。しかしそうすると、ランプが複数個使用されてしまうため、電力消費量が高くなるという問題が発生し、然も、装置自体が大型化する。このため、需要者の中には、消費電力量の増加や装置の大型化を避けつつできるだけ強い励起光を生体組織へ向けて照射したいとの要望があった。
【００１１】
本発明は、上述したような従来の事情に鑑みてなされたものであり、その課題は、互いに異なる波長帯域をもつ２つの光束を光ファイバからなるプローブの基端面へ交互に入射させる光源用光学系であって、光源を１個だけしか備えていないにも拘わらず、プローブの基端面へ入射させる光束の強度を従来のものよりも高め得る光源用光学系を、提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明による光源用光学系は、以下のような構成を採用した。
【００１３】
すなわち、本発明による光源用光学系は、光ファイバからなるプローブの基端面へ、第１の波長帯域のみを有する光束と第２の波長帯域のみを有する光束とを、交互に入射させる光源用光学系であって、一つの発光点から放射される白色光のうちの一部の光束を集光するとともに集光された光束を前記プローブの基端面へ入射させる少なくとも２組の光学系と、前記白色光から前記第１波長帯域のみを有する光束を抽出する第１光学素子と、前記白色光から前記第２波長帯域のみを有する光束を抽出する第２光学素子と、前記各光学系の光路内への前記第１光学素子の挿入，及び、前記各光学系の光路内への前記第２光学素子の挿入を、交互に繰り返し行う挿入機構とを備えることを、特徴としている。
【００１４】
このように構成されると、発光点から放射される白色光の一部を集光してプローブの基端面へ入射させる光学系の光路には、第１光学素子が同時に挿入され、或いは、第２光学素子が同時に挿入されるので、一つの波長帯域についてみると、その波長帯域を有する光束を白色光から抽出する光学系が２組備えられていることに相当する。このため、プローブの基端面には、その波長帯域の光束について、従来の光源用光学系よりもより多くの光束が、導入される。従って、プローブの基端面に入射される光束のうちの一方が、生体組織を励起させるための波長帯域を持つ光束、すなわち、励起光である場合には、光源用光学系は、光源を１個だけしか備えていなくても、その励起光の強度を従来のものよりも高めることができる。
【００１５】
なお、本発明による光源用光学系においては、第１及び第２光学素子は、所定の波長帯域の光束のみを透過させてその他の波長帯域の光束を遮蔽する光学フィルタであっても良いし、所定の波長帯域の光束のみを透過させてその他の波長帯域の光束を反射するダイクロイックプリズムやダイクロイックミラーであっても良い。
【００１６】
また、本発明による光源用光学系において、挿入機構は、第１及び第２光学素子を周方向に沿って交互に有する回転ホイールを回転させることによって光学系の光路内に第１及び第２光学素子を交互に挿入する機構であっても良いし、第１及び第２光学素子を交互に一列に有するスライダーをスライドさせることによって光学系の光路内に第１及び第２光学素子を交互に挿入する機構であっても良い。
【００１７】
さらに、上記回転ホイールや上記スライダーは、光学系毎に備えられていても良いし、各光学系に対して一つだけ備えられていても良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
【実施形態１】
図１は、本発明の第１の実施形態である内視鏡システムの模式図である。この内視鏡システムは、電子内視鏡１，光源プロセッサ装置２，診断補助用装置３，映像切替機４，及びモニターＭを、備えている。
【００２０】
＜電子内視鏡＞
まず、電子内視鏡１について、説明する。電子内視鏡１は、生体内に挿入される可撓管状の挿入部１ａと、その挿入部１ａの先端に組み込まれた湾曲部（図示略）を湾曲操作するためのアングルノブ等が設けられている操作部１ｂとを、備えている。
【００２１】
挿入部１ａの先端面には、少なくとも３つの貫通孔（図示略）が穿たれており、そのうちの一対の貫通孔には、配光レンズ１１及び対物レンズ１２がそれぞれ嵌め込まれている。他の１つの貫通孔は、鉗子口１ｃとして利用される。挿入部１ａ内には、この鉗子口１ｃと操作部１ｂに穿たれた鉗子口１ｄとを結ぶ細管１３が、引き通されており、この細管１３が、電気メス等の処置具を挿通するための鉗子チャネルとして、機能する。
【００２２】
さらに、挿入部１ａ内には、先端面が配光レンズ１１に対向しているライトガイド１４と、対物レンズ１２の像面に撮像面が配置された撮像素子１５に対して接続されている信号線１６，１７とが、引き通されている。これらライトガイド１４及び信号線１６，１７は、さらに、操作部１ｂの側面から延びた可撓管１ｅ内に、引き通されており、それらの基端は、可撓管１ｅの先端に設けられたコネクタＣの先端に固定されている。
【００２３】
＜光源プロセッサ装置＞
次に、光源プロセッサ装置２について、説明する。この光源プロセッサ装置２は、システムコントロール部２１，画像処理部２２，光源部２３，及び、これらに電力を供給する電源部２４を、備えている。なお、光源プロセッサ装置２には、上記コネクタＣを嵌め込み可能なコネクタ受け（図示略）が、備えられている。このコネクタ受けに上記コネクタＣが嵌め込まれると、ライトガイド１４の基端が光源部２３に入り込み、信号線１６がシステムコントロール部２１に接続され、信号線１７が画像処理部２２に接続される。
【００２４】
システムコントロール部２１は、光源プロセッサ装置２全体を制御するとともに、基準信号を生成してその信号の出力を制御する。光源プロセッサ装置２における各種処理は、この基準信号に従って進行する。このシステムコントロール部２１は、ケーブルＣ１を介して診断補助用装置３と接続されており、基準信号を診断補助用装置３へ常時出力する。また、システムコントロール部２１には、ケーブルＣ２を介して診断補助用装置３と接続されており、光源部２３の光の出力の開始又は停止を制御するための切替信号が、入力される。システムコントロール部２１は、この切替信号を受けて、光の出力が開始又は停止されるように光源部２３を制御する。さらに、このシステムコントロール部２１は、主電源が投入されている間、信号線１６を介して撮像素子１５へ駆動信号を、基準信号によって示される一定周期のタイミングに従って、繰り返し送出する。なお、この駆動信号の送出は、光源部２３の光の出力の有無とは無関係に、常に行われるので、撮像素子１５は、常時、画像信号を画像処理部２２へ繰り返し出力する。
【００２５】
画像処理部２２は、撮像素子１５から順次送られてくる画像信号を、基準信号が示す各タイミングに合わせて、取得する。すなわち、画像処理部２２は、常時、画像信号を取得し続ける。なお、基準信号が示す各タイミングは三個毎に区分することができる。画像処理部２２は、三個一組のタイミングのうち、第１タイミングで取得された画像信号をＢ成分画像データに変換し、第２タイミングで取得された画像信号をＧ成分画像データに変換し、第３タイミングで取得された画像信号をＲ成分画像データに変換する。その後、画像処理部２２は、三個一組の各成分画像データを、ＮＴＳＣ信号（又はＰＡＬ信号）に変換して出力するとともに、ＲＧＢ信号として同時に出力する。なお、画像処理部２３は、ケーブルＣ３を介して映像切替機４と接続されているとともに、ケーブルＣ４を介して診断補助用装置３と接続されており、映像切替機４にはＮＴＳＣ信号を、診断補助用装置３にはＲＧＢ信号を、それぞれ常時出力する。
【００２６】
光源部２３は、光源２３ａ，シャッター２３ｂ，及びＲＧＢ回転ホイール２３ｃを、備えている。光源２３ａは、ライトガイド１４の基端面に向けて可視帯域の照明光を発するランプであり、この照明光の光量は、システムコントロール部２１によって制御される。シャッター２３ｂは、光源２３ａから発せられる照明光の光路上に配置されており、上記切替信号を受けたシステムコントロール部２１によって制御されることにより、照明光の光路を遮蔽し、或いは、その遮蔽を解除する。
【００２７】
ＲＧＢ回転ホイール２３ｃは、その正面図である図２に示されるように、円板状の外形を有し、その外周に沿ったリング状の領域に、大きさの異なる三つの開口を有している。また、三つの開口は、その周方向において、所定の間隔を空けて配置されている。三つの開口のうち、最も大きい開口には、青色帯域のみを透過させるＢフィルタが、最も小さい開口には、赤色帯域のみを透過させるＲフィルタが、残りの開口には、緑色帯域のみを透過させるＧフィルタが、それぞれ嵌め込まれている。このＲＧＢ回転ホイール２３ｃの中心は、モーターの駆動軸に固定されており、ＲＧＢ回転ホイール２３ｃは、モーターによって回転されると、各フィルタを照明光の光路内に繰り返し挿入する。すると、シャッター２３ｃが遮蔽を解除している場合、ライトガイド１４の基端面には、青色光，緑色光，及び赤色光が順に繰り返し入射される。なお、ＲＧＢ回転ホイール２３ｃの回転速度は、各フィルタが照明光の光路に挿入されるタイミングが上記基準信号によって示されるタイミングに同期するように、システムコントロール部２１によって制御される。
【００２８】
ところで、青色光，緑色光，及び赤色光がライトガイド１４の基端面へ繰り返し入射していると、各色の光は、そのライトガイド１４に導かれた後、配光レンズ１１により拡散されて電子内視鏡１の先端に対向した被検体へと照射される。このとき、撮像素子１５が、被検体の青色光による像，緑色光による像，及び、赤色光による像を、それぞれ画像信号（以下、便宜上、青色画像信号，緑色画像信号，及び赤色画像信号という）に順次変換するが、各色画像信号が生成されるタイミングは、第１乃至第３タイミングにそれぞれ同期されるので、画像処理部２２において生成されるＢ成分画像データ，Ｇ成分画像データ，及びＲ成分画像データは、それぞれ、青色画像信号，緑色画像信号，及び赤色画像信号に基づく画像データとなる。このため、光源部２３が各色の光を出力しているときに画像処理部２２から出力されるＮＴＳＣ信号やＲＧＢ信号に基づく画像は、カラー画像となる。
【００２９】
＜診断補助用装置＞
次に、診断補助用装置３について、説明する。この診断補助用装置３は、プローブＰ，システムコントロール部３１，光源部３２，画像処理部３３，及び、これらに電力を供給する電源部３４を、備えている。
【００３０】
プローブＰは、可視帯域及び紫外帯域の光が透過可能な多数又は単一の可撓な光ファイバを、内包している。なお、図１に示されるように、このプローブＰは、その先端が電子内視鏡１の鉗子チャンネルとしての細管１３に挿入されてその挿入部１ａの先端面から突出した状態で、用いられる。
【００３１】
システムコントロール部３１は、診断補助用装置３全体を制御する。このシステムコントロール部３１には、フットスイッチＦＳが接続されており、システムコントロール部３１は、このフットスイッチＦＳが操作者によって操作されると、操作後のフットスイッチＦＳの状態に応じて観察モードを通常観察モード又は特殊観察モードに切り替える。なお、本実施形態では、フットスイッチＦＳにより観察モードを切り替える構成としたが、そうでなくても良い。例えば、電子内視鏡１の操作部１ｂに切替ボタンを備えておき、この切替ボタンが、診断補助用装置３のシステムコントロール部３１にケーブルを介して繋がれていても良い。この場合でも、システムコントロール部３１は、操作後の切替ボタンの状態に応じて観察モードを通常観察モード又は特殊観察モードに切り替える。
【００３２】
また、このシステムコントロール部３１は、上記ケーブルＣ２を介して光源プロセッサ装置２のシステムコントロール部２１と繋がれており、通常観察モードを示す第１切替信号、又は、特殊観察モードを示す第２切替信号を、当該装置２のシステムコントロール部２１へ出力する。なお、第１又は第２切替信号が入力された当該装置２のシステムコントロール部２１は、第１切替信号が入力されたときには、光が出力されるように光源部２３を制御し、第２切替信号が入力されたときには、光の出力が停止されるように光源部２３を制御する。
【００３３】
さらに、このシステムコントロール部３１には、上記ケーブルＣ１が繋がれており、光源プロセッサ装置２のシステムコントロール部２１が生成する基準信号が、常時入力される。但し、このシステムコントロール部３１は、特殊観察モードのときのみ、この基準信号に従って光源部３２及び画像処理部３３を制御し、通常観察モードのときには、これらの制御を停止する。さらに、このシステムコントロール部３１は、ケーブルＣ５を介して、映像切替機４と繋がれており、上述した第１又は第２切替信号をその映像切替機４へも出力する。
【００３４】
光源部３２は、その内部構成については後述するが、上述したように、特殊観察モードのときのみ、システムコントロール部３１によって制御され、通常観察モードのときには、動作しない。そして、特殊観察モードのときには、光源部３２は、基準信号によって示される各タイミングのうちの第１タイミングに合わせて、プローブＰの先端面に紫外光を入射させ、第２タイミングでは、光を発せず、第３タイミングでは、プローブＰの基端面に可視光を入射させる。従って、プローブＰの基端面には、紫外光と可視光とが交互に入射する。このプローブＰの先端面が、被検体である体腔壁に対向していると、この体腔壁には、プローブＰの先端面から射出された紫外光及び可視光が、交互に照射される。なお、照射された紫外光は、体腔壁下の生体組織を励起させることによりそれらから蛍光を発せさせ、照射された可視光は、体腔壁の表面にて反射される。また、紫外光又は可視光が照射されていないときには、体腔壁は光を放出又は反射しない。そして、蛍光を放出することによって形成される被検体の像と、光を反射又は放出していない被検体の像と、可視光を反射することによって形成される被検体の像は、撮像素子１５により、第１乃至第３タイミングに同期されながら、それぞれ画像信号（以下、便宜上、蛍光画像信号，暗黒画像信号，及び参照画像信号という）に順次変換される。各画像信号は、信号線１７を介して光源プロセッサ装置２の画像処理部２２へ順に送信される。
【００３５】
ところで、通常観察モードでは、光源プロセッサ装置２のシステムコントロール部２１には、第１切替信号が入力されるので、その光源部２３からは、各色の光が出力される。このとき、診断補助用装置３の光源部３２からは光が出力されない。このため、通常観察モードにあっては、光源プロセッサ装置２の画像処理部２２には、上述したように、青色画像信号，緑色画像信号，及び赤色画像信号が順次送られてくるので、この画像処理部２２は、これら各色画像信号に基づいて、カラー画像を示すＮＴＳＣ信号及びＲＧＢ信号を生成する。
【００３６】
これに対し、特殊観察モードでは、光源プロセッサ装置２のシステムコントロール部２１には、第２切替信号が入力されるので、その光源部２３からは、各色の光が出力されない。このとき、診断補助用装置３の光源部３２からは、可視光と紫外光とが交互に出力される。このため、特殊観察モードにあっては、光源プロセッサ装置２の画像処理部２２には、上述したように、蛍光画像信号，暗黒画像信号，及び参照画像信号が順次送られてくる。すると、蛍光画像信号，暗黒画像信号，及び参照画像信号は、画像処理部２２によって、それぞれＢ成分画像データ，Ｇ成分画像データ，及びＲ成分画像データに順に変換され、三個一組の各成分画像データは、ＮＴＳＣ信号に変換されるとともに、ＲＧＢ信号とされる。ＮＴＳＣ信号は、上記ケーブルＣ３を介して映像切替機４へ出力され、ＲＧＢ信号は、上記ケーブルＣ４を介して診断補助用装置３の画像処理部３３へ出力される。
【００３７】
画像処理部３３には、上記ケーブルＣ４が繋がれており、何れの観察モードにおいても、光源プロセッサ装置２の画像処理部２２から、ＲＧＢ信号が入力される。但し、この画像処理部３３は、特殊観察モードのときのみ、システムコントロール部３１によって制御され、通常観察モードのときには、動作しない。そして、特殊観察モードのときには、画像処理部３３は、光源プロセッサ装置２の画像処理部２２からＲＧＢ信号を受信すると、Ｂ成分画像データとＲ成分画像データとを用いて、特殊観察画像（白黒モノクロで表現された被検体像上に患部と判断された箇所が例えば赤色にて示された画像）のカラー画像データを生成し、ＮＴＳＣ信号に変換する。ここで、取り出されるＢ成分画像データとＲ成分画像データは、上述した蛍光画像信号及び参照画像信号に基づく画像データであるので、以下では、これら画像データを、蛍光画像データ及び参照画像データという。但し、暗黒画像信号に基づく画像データは、実質的に輝度値を持たないため、ここでは用いられない。この画像処理部３３は、ケーブルＣ６を介して映像切替機４と接続されており、このケーブルＣ６を介してＮＴＳＣ信号を映像切替機４へ出力する。なお、特殊観察画像については、本出願人が先にした特願２００２−２８７０３４号において詳しく説明されている。
【００３８】
＜映像切替機＞
次に、映像切替機４について、説明する。この映像切替機４は、診断補助用装置３から上記ケーブルＣ５を介して第１切替信号を受信すると、通常観察モードであるとして、光源プロセッサ装置２から上記ケーブルＣ３を介して送られてくるＮＴＳＣ信号をモニターＭに出力し、モニターＭにカラーの通常観察画像を表示させる。一方、映像切替機４は、診断補助用装置３から上記ケーブルＣ５を介して第２切替信号を受信すると、診断補助用装置３から上記ケーブルＣ６を介して送られてくるＮＴＳＣ信号をモニターＭに出力し、モニターＭに特殊観察画像を表示させる。
【００３９】
＜診断補助用装置の光源部＞
次に、診断補助用装置３の光源部３２について、詳細に説明する。この光源部３２は、図１に示されるように、光源用光学系３２ａとドライブ回路３２ｂとを、備えている。
【００４０】
図３は、光源用光学系３２ａを概略的に示す光学構成図である。なお、光源用光学系３２ａを説明する前に、本実施形態のプローブＰの基端側の形状について説明する。本実施形態のプローブＰの基端側は、図１には図示されていないが、図３に示されるように、途中から二股に分岐しており、二本の分岐プローブＰ１，Ｐ２として構成されている。
【００４１】
光源用光学系３２は、これら二本の分岐プローブＰ１，Ｐ２のそれぞれの基端面に、可視光又は紫外光を同時に供給する。より具体的には、この光源用光学系３２は、一個のランプ１１１と、二個のコリメートレンズ１２１，１２２と、二個のミラー１３１，１３２と、二組のフィルタ群１４１，１４２と、二個の回転ホイール１５１，１５２と、二個の集光レンズ１６１，１６２とを、備えている。
【００４２】
ランプ１１１は、可視帯域及び紫外帯域の波長を持つ白色光を発光点からほぼ全方向に向けて放射する水銀ランプである。コリメートレンズ１２１，１２２は、ランプ１１１から発せられる白色光の一部を平行光に変換するレンズである。これらコリメートレンズ１２１，１２２は、何れも、ランプ１１１の発光点がその光軸上に存在するような位置に、配置されており、互いに、ランプ１１１を挟んで対向している。従って、コリメートレンズ１２１を透過した後の平行光は、コリメートレンズ１２２を透過した後の平行光とは逆方向（図３では紙面内の上方）に向かって進行する。以下、説明の都合上、コリメートレンズ１２１を透過した後の平行光を「上側光束」といい、コリメートレンズ１２２を透過した後の平行光を「下側光束」という。
【００４３】
ミラー１３１，１３２は、コリメートレンズ１２１，１２２を透過した後の上側光束及び下側光束の光路上にそれぞれ配置されており、これら上側光束及び下側光束をそれぞれ直角に反射する。これらミラー１３１，１３２の反射面の向きは、これらによって反射された後の上側光束及び下側光束が何れも同じ方向（図３では紙面内の右方）に向かって進行するように、調整されている。なお、これらミラー１３１，１３２は、一部の波長帯域を持つ光束のみを遮蔽する。これらミラー１３１，１３２の分光反射率のグラフを図４に示す。図４に示されるように、これらミラー１３１，１３２は、約７００ｎｍ以上の波長を持つ光束を除去する。但し、これらミラー１３１，１３２は、全ての波長帯域に亘って光束を反射するミラーであっても良い。
【００４４】
フィルタ群１４１，１４２は、何れも、第１フィルタ１４１ａ，１４２ａと第２フィルタ１４１ｂ，１４２ｂとから構成されており、ミラー１３１，１３２によって反射された後の上側光束及び下側光束の光路上にそれぞれ配置されている。第１フィルタ１４１ａ，１４２ａは、その分光透過率のグラフである図５の実線にて示されるように、約５００ｎｍ〜約６００ｎｍの波長を持つ光束を遮蔽し、約５００ｎｍ以下の波長と約６００ｎｍ以上の波長とを持つ光束を透過させる。第２フィルタ１４１ｂ，１４２ｂは、図５の破線にて示されるように、約４１０ｎｍ〜約５５０ｎｍの波長を持つ光束を遮蔽し、約４１０ｎｍ以下の波長と約５５０ｎｍ以上の波長とを持つ光束を透過させる。フィルタ群１４１，１４２は、これら第１フィルタ１４１ａ，１４２ａと第２フィルタ１４１ｂ，１４２ｂとによって、ミラー１３１，１３２により反射された後の上側光束及び下側光束から、約４１０ｎｍ〜約６００ｎｍの波長を持つ光束を除去する。
【００４５】
回転ホイール１５１，１５２は、何れも、上述したＲＧＢ回転ホイール２３ｃにおけるＧフィルタが嵌め込まれた開口が塞がれたものと相似な形状を、有している。従って、これら回転ホイール１５１，１５２は、その中心位置から偏心した位置に大小二つの開口を有する円板形状に、形成されている。
【００４６】
また、これら回転ホイール１５１，１５２の大小二つの開口には、所定の波長帯域を持つ光束のみを透過させるフィルタ１５１ａ，１５１ｂ，１５２ａ，１５２ｂが、それぞれ嵌め込まれている。これらフィルタ１５１ａ，１５１ｂ，１５２ａ，１５２ｂのうち、回転ホイール１５１，１５２における小さい方の開口に嵌め込まれているフィルタ１５１ａ、１５２ａは、その分光透過率のグラフである図６に示されるように、約６００ｎｍ以上の波長を持つ光束のみを透過させ、約６００ｎｍ未満の波長を持つ光束を遮蔽する。以下、これらフィルタ１５１ａ，１５２ａを参照光用フィルタという。また、回転ホイール１５１，１５２における大きい方の開口に嵌め込まれているフィルタ１５１ｂ，１５２ｂは、その分光透過率のグラフである図７に示されるように、約３９０ｎｍ未満の波長をもつ光束のみを透過させ、約３９０ｎｍ以上の波長を持つ光束を遮蔽する。以下、これらフィルタ１５１ｂ，１５２ｂを、励起光用フィルタという。
【００４７】
これら回転ホイール１５１，１５２は、それぞれ、フィルタ群１４１，１４２を透過した後の上側光束及び下側光束の光路に、垂直に挿入されており、回転ホイール１５１の中心から偏心した位置へ上側光束が入射するとともに、回転ホイール１５２の中心から偏心した位置へ下側光束が入射するように、これら各回転ホイール１５１，１５２の配置位置が調整されている。そして、これら回転ホイール１５１，１５２の中心は、それぞれ、モーター１５１ｃ，１５２ｃの駆動軸に固定されている。
【００４８】
このため、これら回転ホイール１５１，１５２が、モーター１５１ｃ，１５２ｃによって回転されると、上側光束の光路内には、参照光用フィルタ１５１ａと励起光用フィルタ１５１ｂが交互に繰り返し挿入され、また、下側光束の光路内には、参照光用フィルタ１５２ａと励起光用フィルタ１５２ｂとが交互に繰り返し挿入される。これにより、参照光用フィルタ１５１ａ，１５２ａを透過した上側光束及び下側光束は、約６００ｎｍ〜約７００ｎｍの波長のみを持つ光束（赤色を示す約６３０ｎｍを含む光束）に変換され、励起光用フィルタ１５１ｂ，１５２ｂを透過した上側光束及び下側光束は、約３９０ｎｍ未満の波長のみを持つ光束（水銀ランプの輝線の一つである３６５ｎｍを含む光束）に変換される。以下、参照光用フィルタ１５１ａ，１５２ａを透過した後の上側光束及び下側光束を、上側参照光及び下側参照光といい、励起光用フィルタ１５１ｂ，１５２ｂを透過した後の上側光束及び下側光束を、上側励起光及び下側励起光という。
【００４９】
集光レンズ１６１は、回転ホイール１５１を通過した上側参照光又は上側励起光を、分岐プローブＰ１の基端面に集光させる。また、集光レンズ１６２は、回転ホイール１５２を通過した下側参照光又は下側励起光を、分岐プローブＰ２の基端面に集光させる。
【００５０】
なお、図１に示すドライブ回路３２ｂは、システムコントロール部３１から入力される基準信号によって示されるタイミングに従って両回転ホイール１５１，１５２が回転するように、モーター１５１ｃ，１５２ｃの駆動を制御する。すなわち、ドライブ回路３２ｂは、基準信号によって示される各タイミングのうちの第１タイミングに合わせて、上側光束及び下側光束の光路内に励起光用フィルタ（第２光学素子に相当）１５１ｂ，１５２ｂが挿入され、第３タイミングに合わせて、上側光束及び下側光束の光路内に参照光用フィルタ（第１光学素子に相当）１５１ａ，１５２ａが挿入されるように、両回転ホイール１５１，１５２の回転を制御する。これらドライブ回路３２ｂ及び両回転ホイール１５１，１５２は、挿入機構に相当する。
【００５１】
以上に説明したように、第１の実施形態では、光源用光学系３２ａの参照光用フィルタ１５１ａ，１５２ａは、上側光束及び下側光束の光路に同時に挿入され、また、励起光用フィルタ１５１ｂ，１５２ｂは、上側光束及び下側光束の光路に同時に挿入される。つまり、分岐プローブＰ１の基端面に上側参照光が入射しているときには、プローブＰ２の基端面には下側参照光が入射し、また、分岐プローブＰ１の基端面に上側励起光が入射している時には、分岐プローブＰ２の基端面には下側励起光が入射する。その結果、プローブＰの先端からは、上側参照光と下側参照光とが足し合わされてできる参照光と、上側励起光と下側励起光とが足し合わされてできる励起光とが、交互に放出されることとなる。
【００５２】
従って、ランプ１１１の発する光のエネルギーが全方向に均等に分布していて、然も、コリメートレンズ１２１，１２２が、従来の光源用光学系のコリメートレンズと同じ大きさを有し、且つ、ランプ１１１から離れている距離が従来のコリメートレンズと同様であれば、第１の実施形態においてプローブＰの先端面から射出される光の光量は、従来のものの約２倍になる。つまり、第１の実施形態によれば、参照光及び励起光の強度が、従来の光源用光学系よりも高まる。
【００５３】
【実施形態２】
第２の実施形態は、第１の実施形態と比較すると、発光点から上側光束及び下側光束を取り出す光学系の構成が若干異なっているとともに上側光束と下側光束の二つの光路に対して１個の回転ホイールだけが用意されている他は、同じ構成を有している。従って、以下では、第１の実施形態との相違点のみを説明する。
【００５４】
図８は、本発明の第２の実施形態である内視鏡システムの診断補助用装置３に組み込まれる光源用光学系３２ａ’を概略的に示す構成図である。なお、図８では、図３に示したものと同じものには、同一の符号が付されている。
【００５５】
第２の実施形態の光源用光学系３２ａ’は、ランプ１１１の発光点から上側光束を生成するための光学系として、第１レンズ１２３，楔プリズム１２５，及び第２レンズ１２７を有している。また、ランプ１１１の発光点から下側光束を生成するための光学系として、第１レンズ１２４，楔プリズム１２６，及び第２レンズ１２８を有している。
【００５６】
両第１レンズ１２３，１２４は、第１の実施形態のコリメートレンズ１２１，１２２のようにランプ１１１を挟んで対向しておらず、ランプ１１１の発光点において互いの光軸が斜めに交差した状態で、配置されている。また、両第２レンズ１２７，１２８は、互いの光軸が一定の間隔を空けて平行となる状態で、配置されている。さらに、両楔プリズム１２５，１２６は、第１レンズ１２３，１２４と第２レンズ１２７，１２８との間に、配置されている。
【００５７】
そして、ランプ１１１の発光点からほぼ全方向に発せられた光のうちの両第１レンズ１２３，１２４に取り込まれた光は、これら第１レンズ１２３，１２４を透過し、楔プリズム１２５，１２６によって屈折されたのち、各々の第２レンズ１２７，１２８によって平行光に変換される。これにより、両第２レンズ１２７，１２８から射出される平行光は、互いに一定の間隔を空けて同じ方向（図８では紙面内の右方）へ進行する上側光束及び下側光束となる。これら上側光束及び下側光束は、第１の実施形態と同様に、フィルタ群１４１，１４２をそれぞれ通過する。
【００５８】
また、第２の実施形態の回転ホイール１５３は、第１の実施形態の各回転ホイール１５１，１５２と同様に、円板状の外形を有する。但し、第１の実施形態の各回転ホイール１５１，１５２とは異なり、この回転ホイール１５３は、その外周に沿ったリング状の領域に、六個の開口を有している。図９は、この回転ホイール１５３の正面図である。
【００５９】
図９に示されるように、この回転ホイール１５３には、大きさの異なる三つの開口が、上記リング状領域のうちの半周の範囲内に、形成されている。また、これら三つの開口と同じ形状を有する三つの開口が、上記リング状領域における残りの半周の範囲内に、形成されている。互いに同じ形状を有する開口同士は、回転ホイール１５３の中心を対称点とする対称位置に、それぞれ配置されている。そして、図９に示されるように、六つの開口は、その周方向において、所定の間隔を空けて配置されている。
【００６０】
また、最も小さな二つの開口には、第１の実施形態の参照光用フィルタ（図３及び図６参照）１５１ａ，１５２ａと同様の構成を有するフィルタ１５３ａ，１５３ａが嵌め込まれている。以下、これらフィルタ１５３ａを第１参照光用フィルタという。最も大きな二つの開口には、第１の実施形態の励起光用フィルタ（図３及び図７参照）１５１ｂ，１５２ｂと同様の構成を有するフィルタ１５３ｂ，１５３ｂが嵌め込まれている。以下、これらフィルタ１５３ｂを励起光用フィルタという。残りの二つの開口には、上記参照光用フィルタ１５１ａ，１５２ａと同様の構成を有するフィルタ１５３ｃ，１５３ｃが嵌め込まれている。以下、これらフィルタ１５３ｃを第２参照光用フィルタという。
【００６１】
そして、このように構成される回転ホイール１５３は、フィルタ群１４１を透過後の上側光束の光路に垂直に挿入されていると同時に、フィルタ群１４２を透過後の下側光束の光路にも垂直に挿入されている。なお、回転ホイール１５３の中心は、モーター１５３ｄの駆動軸に固定されており、この駆動軸は、上側光束と下側光束との間の中心において、これら光束と平行になるように、配置されている。従って、上側光束及び下側光束は、回転ホイール１５３の中心から偏心した位置にそれぞれ入射するとともに、回転ホイール１５３における上側光束及び下側光束の入射位置は、その中心を挟んで互いに逆側を、占めている。
【００６２】
この回転ホイール１５３は、モーター１５３ｄによって回転されると、一回転する間に１つの光路に六つのフィルタ１５３ａ〜１５３ｃ，１５３ａ〜１５３ｃを順に挿入する。つまり、上側光束の光路には、第１参照光用フィルタ１５３ａと励起光用フィルタ１５３ｂと第２参照光用フィルタ１５３ｃとが順に繰り返し挿入される。また、上側光束の光路に第１参照光用フィルタ１５３ａが挿入されると同時に、下側光束の光路にも第１参照光用フィルタ１５３ａが挿入される。同様に、回転ホイール１５３の回転に伴って、上側光束及び下側光束の光路内には、２つの励起光用フィルタ１５３ｂが同時に挿入され、また、２つの第２参照光用フィルタ１５３ｃが同時に挿入される。
【００６３】
そして、上側光束及び下側光束は、第１参照光用フィルタ１５３ａ，１５３ａによって参照光に変換された後には、各々に対応する集光レンズ１６１，１６２を透過して、分岐プローブＰ１，Ｐ２の基端面へそれぞれ入射し、プローブＰの先端から参照光（これを便宜上、第１参照光という）として射出される。また、上側光束及び下側光束は、励起光用フィルタ１５３ｂ，１５３ｂによって励起光に変換された後には、各々に対応する集光レンズ１６１，１６２を透過して、分岐プローブＰ１，Ｐ２の基端面へそれぞれ入射し、プローブＰの先端から励起光として射出される。さらに、上側光束及び下側光束は、第２参照光用フィルタ１５３ｃ，１５３ｃによって参照光に変換された後には、各々に対応する集光レンズ１６１，１６２を透過して、分岐プローブＰ１，Ｐ２の基端面へそれぞれ入射し、プローブＰの先端から参照光（これを便宜上、第２参照光という）として射出される。その結果、回転ホイール１５３が半周だけ回転する毎に、プローブＰの先端からは、参照光が２回、励起光が１回、射出される。
【００６４】
なお、第２の実施形態においても、回転ホイール１５３を回転させるためのモーター１５３ａの駆動は、ドライブ回路３２ｂによって制御される。このドライブ回路３２ｂは、システムコントロール部３１から入力される基準信号によって示される各タイミングのうちの第１タイミングに合わせて、上側光束及び下側光束の光路内に励起光用フィルタ（第２光学素子に相当）１５３ｂ，１５３ｂが挿入され、第２タイミングに合わせて、上側光束及び下側光束の光路内に第２参照光用フィルタ（第１光学素子に相当）１５３ｃ，１５３ｃが挿入され、第３タイミングに合わせて、上側光束及び下側光束の光路内に第１参照光用フィルタ（第１光学素子に相当）１５３ａ，１５３ａが挿入されるように、回転ホイール１５３の回転を制御する。これらドライブ回路３２ｂ及び回転ホイール１５３は、挿入機構に相当する。
【００６５】
また、図１０には、プローブＰの先端面から第１参照光，励起光，及び第２参照光が射出される際のタイミングチャートが、示されている。この図１０には、九本のチャートが示されており、何れのチャートとも、縦軸は光の強度を示し、横軸は時間を示す。上側の三本のチャートは、プローブＰの先端面から第１参照光，励起光，及び第２参照光が射出されるタイミングを示し、下側の六本のチャートは、回転ホイール１５３の有する各フィルタ１５３ａ，１５３ｂ，１５３ｃ，１５３ａ，１５３ｂ，１５３ｃが上側光束及び下側光束の光路に侵入するタイミングを示す。また、下側の六本のチャートにおいて、実線は上側光束を、破線は下側光束を示す。
【００６６】
以上のように構成される第２の実施形態において、光源用光学系３２ａ’のランプ１１１の発する光のエネルギーが全方向に均等に分布していて、然も、コリメートレンズ群の第１レンズ１２３，１２４に入射する光の発光点での立体角が、何れも、従来の光源用光学系の１つのコリメートレンズに入射する光の発光点での立体角と同じであれば、第２の実施形態においてプローブＰの先端面から射出される光の光量は、従来のものの約２倍になる。つまり、第２の実施形態によっても、参照光及び励起光の強度が、従来の光源用光学系よりも高まる。
【００６７】
ところで、第２の実施形態では、参照光は、プローブＰの先端から１周期（回転シャッター１５３の半周期）に２回射出されているが、１周期に１回だけ射出されていても良い。後者の場合、例えば第２参照光用フィルタ１５３ｃ，１５３ｃが嵌め込まれている開口を塞ぐことにより実現可能である。
【００６８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、互いに異なる波長帯域をもつ２つの光束を光ファイバからなるプローブの基端面へ交互に入射させる場合であって、光源を１個だけしか備えていなくとも、プローブの基端面へ入射させる光束の強度を従来のものよりも高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態である内視鏡システムを概略的に示す構成図
【図２】光源プロセッサ装置のＲＧＢ回転ホイールの正面図
【図３】光源用光学系の概略的な構成図
【図４】ミラーの分光反射率を示すグラフ
【図５】第１フィルタの分光透過率を示すグラフ
【図６】参照光用フィルタの分光透過率を示すグラフ
【図７】励起光用フィルタの分光透過率を示すグラフ
【図８】第２の実施形態での光源用光学系を概略的に示す光学構成図
【図９】回転シャッターの正面図
【図１０】プローブの先端面から射出される光束，及び光路内に侵入する回転シャッターの各フィルタのタイミングチャート
【図１１】従来の光源用光学系を概略的に示す光学構成図
【符号の説明】
１電子内視鏡
２光源プロセッサ装置
３診断補助用装置
３２光源部
３２ａ光源用光学系
３２ｂドライブ回路
１１１ランプ
１２１〜１２４コリメートレンズ
１３１，１３２ミラー
１４１，１４２フィルタ群
１５１〜１５３回転シャッター
１５１ａ〜１５３ａモーター
１５１ｂ〜１５３ｂ参照光用フィルタ
１５１ｃ，１５２ｃ励起光用フィルタ
１５３ｃ参照光用フィルタ
１５３ｄ励起光用フィルタ
１６１，１６２集光レンズ
Ｐプローブ
Ｐ１，Ｐ２分岐プローブ

Claims

光ファイバからなるプローブの基端面へ、第１の波長帯域のみを有する光束と第２の波長帯域のみを有する光束とを、交互に入射させる光源用光学系であって、
一つの発光点から放射される白色光のうちの一部の光束を集光するとともに集光された光束を前記プローブの基端面へ入射させる少なくとも２組の光学系と、前記白色光から前記第１波長帯域のみを有する光束を抽出する第１光学素子と、
前記白色光から前記第２波長帯域のみを有する光束を抽出する第２光学素子と、
前記各光学系の光路内への前記第１光学素子の挿入，及び、前記各光学系の光路内への前記第２光学素子の挿入を、交互に繰り返し行う挿入機構と
を備えることを特徴とする光源用光学系。
前記挿入機構は、前記各光路内に前記第１光学素子及び前記第２光学素子を挿入する時以外は、前記各光束を遮蔽する
ことを特徴とする請求項１記載の光源用光学系。
前記第１光学素子及び前記第２光学素子は、それぞれ、第１波長帯域及び第２波長帯域のみを透過させる光学フィルタである
ことを特徴とする請求項１又は２記載の光源用光学系。
前記挿入機構は、モーターの駆動軸にその中心を固定されているとともに偏心位置に少なくとも２個の開口が穿たれている円板状の回転ホイールを有し、
前記第１光学素子及び前記第２光学素子は、前記回転ホイールの前記各開口に嵌め込まれている
ことを特徴とする請求項１，２又は３記載の光源用光学系。
前記挿入機構は、前記各光学系毎に、前記回転ホイールを有している
ことを特徴とする請求項４記載の光源用光学系。
前記挿入機構は、前記各光学系の光路内に前記第１光学素子を同時に挿入し、或いは、前記各光学系の光路内に前記第２光学素子を同時に挿入する１枚の前記回転ホイールを、有している
ことを特徴とする請求項４記載の光源用光学系。
前記各光学系は、
前記発光点から放射された前記白色光のうちの一部の光束を平行光に変換するコリメートレンズ群と、
前記コリメートレンズ群により変換された平行光を前記プローブの基端面に集光させる集光レンズ群と
を備える
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の光源用光学系。
前記プローブの基端側は、前記コリメートレンズの数と同じ数だけ分岐されており、分岐されている前記プローブの各々の基端面には、前記各光学系によって集光された光束が、それぞれ入射する
ことを特徴とする請求項７記載の光源用光学系。
前記第１の波長帯域は、６００ｎｍから７００ｎｍまでの波長帯域であり、
前記第２の波長帯域は、３６５ｎｍを含む波長帯域である
ことを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の光源用光学系。
前記各光学系の光路内に、５００ｎｍから５５０ｎｍまでの波長帯域を除去する光学フィルタを、更に備えている
ことを特徴とする請求項９記載の光源用光学系。
前記白色光は、水銀ランプの発光点から放出された光である
ことを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の光源用光学系。