JP2009291347A - 光源装置およびこれを用いた内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光と蛍光体の励起発光光とを含んで形成される白色光と、特定の狭い可視波長帯域の光とを、細径化を図りつつ簡単な構成で選択的に照射する。
【解決手段】第１光源３３のレーザ光と第１波長変換部材４５からの励起発光光とを混合して白色光を得る光源装置であって、赤外光域を含む第２の波長を中心波長とする赤外レーザ光を出射する第２光源３５と、第２光源３５の赤外レーザ光を光ファイバー２１の光入射側の光路に導入する光カップリング手段３９と、光ファイバー２１の光入射側より光路前方に設けられ、赤外レーザ光により第２の波長より短い特定の可視波長帯域の光を励起発光する第２波長変換部材４７と、を備え、白色光と特定の可視波長帯域の光とを、同時にまたはいずれかの光を選択的に出射可能にした。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源装置およびこれを用いた内視鏡装置に関する。

レーザ光を利用した光源装置においては、レーザ光と、このレーザ光により励起される蛍光体等の波長変換物質から発生する可視光とによって白色光を得る各種の光源装置が提案されている。この種の光源装置においては、レーザ光が特定の波長領域にラインスペクトルを有するため、そのラインスペクトルの周辺波長領域に比較的広い範囲にわたって発光強度の低い波長領域が生じることがある。そこで、一般の照明では、演色性を向上させるために、ブロードな波長に発光する蛍光体が適宜選択される。
その他にも、上記のレーザ光に加えて他種のレーザ光を加えることで、発光強度の低下した波長領域を補填することもできる（特許文献１参照）。特許文献１では、励起光として青色レーザ光と、この青色レーザ光とは異なる励起波長のレーザ光を加える例が記載されている。

ところで、内視鏡用途の光源装置においては、演色性の高い白色を得る他に、特定の波長帯域の光の下で診断することがある。
内視鏡でのいわゆる分光診断と呼ばれる手法に於いては、特定の波長帯域の光を用いて、例えば粘膜層あるいは粘膜下層に発生する新生血管を観察し、癌の有無等を診断している。観察に用いる照明光は、波長が短いほど散乱特性が強くなり比較的浅い層の情報が得られ、波長が長いほど逆に比較的深い層からの情報が得られる。このため、光の深達度を表層に限定して表面微細構造のコントラストを向上させるには、狭帯域化することが重要となる。例えば、狭帯域フィルタを用いて取り出した狭い波長帯域の光で照明する内視鏡が、特許文献２に記載されている。

一方、上部消化管の内視鏡診断には、従来の経口内視鏡ではなく、患者にとってより負担の少ない経鼻内視鏡が用いられつつある。経鼻内視鏡は経口内視鏡よりさらに挿入部が細いため、明るい画像を撮影するための改良が必要となる。

そして、上記のような細い内視鏡に於いても、狭帯域での測定診断が要求され始めている。狭帯域診断に関しては、非特許文献１に記載されている。
特開２００６−１７３３２４号公報 特公平６−４０１７４号公報 「狭帯域フィルタ 内蔵電子内視鏡システム(Narrow Band Imaging:NBI)の開発・臨床応用に関する試み」、佐野寧, 吉田茂昭 (国立がんセンター東病院), 小林正彦 (自衛隊中央病院)、Gastroenterol Endosc, 2000.9.20.

このように、内視鏡の分光診断においては、狭帯域の光を出射させることが求められている。特許文献１に記載の光源に於いて、狭帯域幅の緑色の発光を得るために、第２高調波発生による、いわゆるＤＰＳＳ緑レーザを用い、光源側で、例えばプリズムなどを用いて合波する方法がある。しかし、この方法では、青色レーザ光により緑色〜赤色の光を励起発光する蛍光体に対して、他のレーザ光で導入される例えば緑色の光等を吸収しないことが要求される。つまり、白色光を得るために光路途中に配置する蛍光体は、白色光生成用のレーザ光以外の、特定の波長帯域の光を得るためのレーザ光に対して吸収が小さいものしか適用できない。
さらに、このような緑レーザーで照明する場合にそのコヒーレンシーの高さから、スペックル（干渉）により撮影画像にノイズが重畳したり、動画でちらつきが発生するという問題がある。
また、白色光照明光学系と特定の波長帯域の照明光学系とを、別々の光路として設け、蛍光体の制約を解消することも考えられるが、特に内視鏡においては、光路となるライトガイドが嵩張り、また、挿入部先端に新たに照射窓を設ける必要も生じ、挿入部を細径化することが困難となる。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、レーザ光と蛍光体の励起発光光とを含んで形成される白色光と、特定の狭い可視波長帯域の光とを、細径化を図りつつ簡単な構成で選択的に照射することができる光源装置およびこれを用いた内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１） 第１の波長を中心波長とするレーザ光を出射する第１光源と、該第１光源のレーザ光を光入射側に入射して伝送する光ファイバーと、該光ファイバーの光出射側に配置され、前記第１光源のレーザ光により励起発光する第１波長変換部材と、を有し、前記第１光源のレーザ光と前記第１波長変換部材からの励起発光光とを混合して白色光を得る光源装置であって、
赤外光域を含む第２の波長を中心波長とする赤外レーザ光を出射する第２光源と、
前記第２光源の赤外レーザ光を前記光ファイバーの光入射側の光路に導入する光カップリング手段と、
前記光ファイバーの光入射側より光路前方に設けられ、前記赤外レーザ光により前記第２の波長より短い特定の可視波長帯域の光を励起発光する第２波長変換部材と、を備え、
前記白色光と前記特定の可視波長帯域の光とを、同時にまたはいずれかの光を選択的に出射させることを特徴とする光源装置。

この光源装置によれば、第１光源による照明光学系と、第２光源による照明光学系とを光カップリング手段により同軸にして、光ファイバーの光入射側より光路前方に第１波長変換部材と第２波長変換部材が配置される。これにより、第１波長変換部材からは第１光源からのレーザ光による励起発光光が得られ、第２波長変換部材からは第２光源からのレーザ光による励起発光光が得られる。その結果、第１光源からのレーザ光の一部と第１波長変換部材からの励起発光光とによって白色光が得られ、第２光源からの赤外レーザ光により特定の可視波長帯域の光が励起発光されて得られるので、これら白色光と特定の可視波長帯域の光とを簡素な構成で選択的に出射させることができる。

（２） （１）記載の光源装置であって、
前記第２波長変換部材が、前記第１波長変換部材の光路前方に配置されたことを特徴とする光源装置。

この光源装置によれば、第１波長変換部材の光路前方に第２波長変換部材を配置することで、第１波長変換部材により励起発光された光は、第２波長変換部材を拡散しながら透過して白色光を拡散しつつ出射される。また、第２光源のレーザ光は、第２の波長変換部材を損失なく透過して第２波長変換部材により特定の波長帯域の光を励起発光させる。これら白色光と励起発光した光が光路前方へ出射される。

（３） （１）記載の光源装置であって、
前記第２波長変換部材が、前記光ファイバーの導光材料に含んで構成されていることを特徴とする光源装置。

この光源装置によれば、光ファイバー自体が、赤外レーザ光により第２の波長より短い特定の可視波長帯域の光を励起発光する導光材料を含み、これが第２波長変換部材として機能する。これにより、光ファイバーの光出射側に第２波長変換部材を配置する必要がなくなり、構成をよりコンパクトにできる。

（４） （１）〜（３）のいずれか１項記載の光源装置であって、
前記第２波長変換部材が、酸化フッ化物系結晶化ガラスを含むアップコンバージョン材料であることを特徴とする光源装置。

この光源装置によれば、特に赤外域の波長帯域の光により、緑色の狭帯域の励起発光光を得ることができる。

（５） （１）〜（４）のいずれか１項記載の光源装置と、
前記光源装置の光ファイバーの光出射側を内視鏡挿入部の先端側に配置して被検体を照明する照明光学系、および被検体からの光を受光して撮像信号を出力する撮像素子を含む撮像光学系を有する内視鏡と、
前記白色光および前記特定の可視波長帯域の光を、同時出射またはいずれか一方を選択的に出射させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする内視鏡装置。

この内視鏡装置によれば、内視鏡挿入部を細径化でき、また、照射する光を、白色光と特定の可視波長帯域の光とを選択的に出射制御できるので、分光診断等を容易に行うことができる。

（６） （５）記載の内視鏡装置であって、
前記第２波長変換部材が励起発光する特定の可視波長帯域の波長幅が、該光に対応する前記撮像素子の特定検出色の実質的な有感度波長帯よりも狭い波長幅にされている内視鏡装置。

この内視鏡装置によれば、撮像素子の対応する特定検出色の実質的な有感度波長帯よりも狭い波長幅の光を第２波長変換部材が励起発光することで、混色等の影響を受けることない。また、観察目的とする光の深達度の領域情報をより確実に取得でき、観察目的に応じた撮像画像の高コントラスト化が図られる。

本発明の光源装置によれば、レーザ光と蛍光体の励起発光光とを含んで形成される白色光と、特定の狭い可視波長帯域の光とを簡単な構成で選択的に照射することができる。
また、この光源装置を用いた内視鏡装置によれば、照明光学系を簡素化することで内視鏡挿入部の細径化が図られ、照射する光を、白色光と特定の可視波長帯域の光とを選択的に出射制御することを可能としたため、内視鏡による分光診断等を容易に行うことができる。

本発明の光源装置およびこれを用いた内視鏡装置の好適な実施の形態について、以下に図面を参照して詳細に説明する。
図１に本発明の内視鏡装置の概念的な構成図を示した。
本実施形態の内視鏡装置１００は、主に、内視鏡１０、光源装置２０、画像処理装置３０、モニタ４０を備えて構成される。
内視鏡１０は、本体操作部１１と、この本体操作部１１に連設され、被検体（体腔）内に挿入される挿入部１３とを備える。挿入部１３の先端部には撮像光学系である固体撮像素子１５と撮像レンズ１７が配置され、また、撮像光学系の近傍には照明光学系である照明用光学部材１９とこれに接続される光ファイバー２１が配置されている。光ファイバー２１は詳細を後述する光源装置２０に接続され、固体撮像素子１５からの撮像信号は画像処理装置３０に入力される。

固体撮像素子１５は、ＣＣＤ(charge coupled device）やＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子が使用され、その撮像信号は、制御部２９からの指令に基づいて撮像信号処理部２７によって画像データに変換されて適宜の画像処理が施される。制御部２９は撮像信号処理部２７から出力される画像データをモニタ４０に映出する。
光ファイバー２１は、光源装置２０の後述する光源部３１からの出射光を、挿入部１３の先端まで導光する。光源装置２０は、光源部３１，光ファイバー２１，照明用光学部材１９を含んで構成される。

次に、光源部３１の構成例を説明する。
図２は図１に示す内視鏡装置に用いられる光源装置の光学系の構成図である。
本実施形態の光源装置２０は、中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光源（第１光源）３３と、中心波長９８０ｎｍの赤外レーザ光源（第２光源）３５と、青色レーザ光源３３および赤外レーザ光源３５からのレーザ光をそれぞれ平行光化するコリメータレンズ３７，３７と、２本のレーザ光を偏光合波する光カップリング手段である偏光ビームスプリッタ３９と、偏光ビームスプリッタ３９で同一光軸上に合波されたレーザ光を集光する集光レンズ４１と、光ファイバー２１とを有する。

青色レーザ光源３３は、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードである。また、ＩｎＧａＮＡｓ系レーザダイオードやＧａＮＡｓ系レーザダイオードを用いることもできる。

赤外レーザ光源３５は、不可視光である赤外線を出射するブロードエリア型のＩｎＧａＡｓ系半導体レーザである。

青色レーザ光源３３からのレーザ光と赤外レーザ光源３５からのレーザ光は、偏光ビームスプリッタ３９で合波され、集光レンズ４１により光ファイバー２１に入力される。光ファイバー２１は入力されたレーザ光を、内視鏡１０の挿入部１３（図１参照）の先端側まで伝搬する。

一方、光ファイバー２１の光出射側には、照明用光学部材１９を構成する集光レンズ４３が配置されるとともに、第１波長変換部材４５と第２波長変換部材４７が一体となって配置されている。また、図示は省略するが、内視鏡１０の挿入部１３の先端表面には、カバーガラスやレンズを介して照明用光学部材１９が配置される。
第１波長変換部材４５は、青色レーザ光源３３からのレーザ光の一部を吸収して緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光物質を含む蛍光体を有する。これにより、青色レーザ光源３３からのレーザ光と、このレーザ光から変換された緑色〜黄色の励起光とが合波されて、白色光が生成される。

波長変換部材４７は、赤外レーザ光源３５からのレーザ光を吸収して緑色に励起発光するアップコンバージョン材料からなる。このアップコンバージョン材料としては、酸化フッ化物系結晶化ガラス等が挙げられる。例えば、特開平７−６９６７３号公報、特開平７−９７５７２号公報等に記載の高効率赤外可視変換透明化ガラスセラミックや透明体結晶を波長変換部材４７として用いることができる。
また、母体としての酸化フッ化物系結晶化ガラスに希土類を添加することもできる。添加する希土類が、例えばエルビウム（Er）の場合、Ｅｒの濃度によって、例えば、波長８０８ｎｍのブロードエリア半導体レーザーの赤外光で励起したときの発色光が自由に制御可能となる。例えば０．１〜１ｍｏｌ％では緑色で、濃度が増えると徐々に長波側で発光する。２．０ｍｏｌ％を超えると黄色、そして、５．０ｍｏｌ％では赤色で発光させることが可能である。また、この他にも酸化フッ化物結晶化ガラスにＥｒとイットリウム（Ｙ）を添加することで、緑の発光効率を高めることもできる。また、Ｅｒのみ添加してもよい。

本実施形態で一例として使用する波長変換部材４７は、Yb³⁺-Er³⁺系のアップコンバージョン蛍光体からなり、基本組成は、SiO₂(GeO₂)-PbF₂-ReF₃(Re:Yb,Er)3成分系のものである。一例を挙げると、（株）住田光学ガラスの「YAGLASS（ヤグラス：商品名）」が利用可能であり、その組成は、モル％で、
22SiO₂-10GeO₂-15AlO_1.5-3TiO₂-39PbF₂-10YbF₃-1ErF₃
である。

上記構成により、光ファイバー２１から出射される各レーザ光は、第１波長変換部材４５に照射され、第１波長変換部材４５は、青色レーザ光源３３の青色レーザ光の一部を吸収して波長変換し、この青色レーザ光よりも長波長の光（緑色〜黄色の光）を励起発光する。そして、他の青色レーザ光および赤外レーザ光源３５の赤外レーザ光は、第１波長変換部材４５を吸収されることなく透過し、第１波長変換部材４５の励起光とともに第２波長変換部材４７に入射する。第２波長変換部材４７は、赤外レーザ光の一部乃至は全てを吸収して、狭帯域の緑色光に励起発光する。これにより、第１波長変換部材４５で励起発光した緑色〜黄色光と青色レーザ光との合波による白色光、および第２波長変換部材４７で励起発光した狭帯域の緑色光とが光路前方に出射される。
なお、第１波長変換部材４５と第２波長変換部材４７とは一体としてではなく、それぞれを別々に配置してもよい。また、それぞれの機能を有する材料を細かに混在配置させた一塊のブロックとすれば、さらに省スペース化が図られる。

また、赤外レーザ光により励起発光させた緑色光を照射することで、 レーザ光をそのまま照明光として出射する場合と比較して、レーザ光によるスペックル（干渉）に起因して、撮影画像にノイズが重畳したり、動画でちらつきが発生することがない。
なお、先端の第２波長変換部材４７の変換光出射側に、不要な赤外光の出射を抑制するための赤外光の選択反射膜を設けると、赤外光が第２波長変換部材に再入射されて、緑発光をより強めることができる。

また、先端の第２波長変換部材４７を半円状に２分割し、一方をＥｒ濃度０．５％、他方をＥｒ濃度５％とすれば、赤外光により同時に狭帯域の緑色光と赤色光を発光させることができる。この場合、狭帯域の緑色光と赤色光とを同時発光させることができる。また、これらの光を個別に発光させることもできる。

図３は、上記光源部３１で合波され出射されたレーザ光が第１波長変換部材４５および第２波長変換部材４７により波長変換された後の光のスペクトル分布を示すグラフである。青色レーザ光源３３からのレーザ光は、中心波長４４５ｎｍの輝線で表され、このレーザ光により第１波長変換部材４５が励起発光する光によって、概ね４５０ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域で発光強度が増大する。この波長帯域の光と青色レーザ光とによって白色光が形成される。そして、赤外レーザ光源３５からの赤外レーザ光により第２波長変換部材４７が励起発光する光によって、５３０〜５７０ｎｍ程度の狭い波長帯域の発光強度が重畳される。

図４は、第２波長変換部材４７を中心波長９５０ｎｍの赤外レーザ光で励起させたときの発光スペクトルである。５５０ｎｍと６６０ｎｍの波長帯の発光は、それぞれEr^３+による緑色、赤色発光である。つまり、この緑色発光が、図３における５５０ｎｍ付近の発光強度を押し上げている。なお、第２波長変換部材４７から発生する赤色発光は、緑色光と共に出射されるが、固体撮像素子１５が有するカラーフィルタにより、例えば緑色成分のみを固体撮像素子１５で検出することで、緑光成分と赤色光成分とを容易に分離することができる。したがって、後段の信号処理で混色の問題を生じることはない。

次に、上記構成の光源装置２０が内視鏡１０に組み込まれた内視鏡装置１００の使用態様例を説明する。
図１に示すように、内視鏡装置１００においては、内視鏡１０の挿入部１３を体腔内に挿入して、挿入部１３先端から照明光を照明用光学部材１９を通して照射させ、その反射光を、撮像レンズ１７を通して固体撮像素子１５で撮像する。撮像して得た撮像信号は、撮像信号処理部２７によって適宜な画像処理を施してモニタ４０に出力する。あるいは記録媒体に保存する。

このような固体撮像素子１５を用いた撮像の際、体腔内で白色の照明光を照射して観察する通常の内視鏡診断時には、制御部２は、青色レーザ光源３３からのレーザ光の出力をONにし、赤外レーザ光源３５をOFFにするか、あるいはシャッターにより出力を遮蔽する。この場合には、青色レーザ光源３３からのレーザ光と、第１波長変換部材４５の励起発光光とによって生成される白色照明光が照射される。また、内視鏡装置１００による分光診断を行う際は、制御部２は、青色レーザ光源３３と赤外レーザ光源３５とを共に出力をONにし、図３に示す発光スペクトルの照明光を照射する。さらには、赤外レーザ光源３５のみ出力をONにしたり、青色レーザ光源３３の出力を絞った状態で同時にONとする等の適宜な調整を行いながら光照射することもできる。

以上説明したように、本実施形態の内視鏡装置１００によれば、照明光学系の光源としてレーザ光を用いることで、光ファイバーにより導光でき、高輝度の光を拡散を抑えて高効率で伝搬させることができる。また、白色光と特定の狭い可視波長帯域の光とを同一の光路から照射させる同軸照明構造としたため、新たに複数本の照明光学系を内視鏡の挿入部に設ける必要がなく、さらに光ファイバーが光ファイバーで構成できるため、従前のライトガイド（光ファイバー束）を要することなく、内視鏡挿入部の細径化が図り易くなる。

また、特定の狭い可視波長帯域の光を生成する赤外レーザ光源３５からのレーザ光は、不可視光であるため、第２波長変換部材４７によって全てが波長変換されずに、一部の光が第２波長変換部材４７をそのまま通過しても、出射される照明光の色バランスを崩すことがない。したがって、体腔内の観察画像に色味変化を及ぼすことなく内視鏡の診断精度を高く維持できる。
そして、赤外レーザ光源３５からの赤外レーザ光は、第１波長変換部材４５に対して吸収が殆どなく、光強度の低下が少ないため、光利用効率の高い照明光学系を構築できる。

次に、光源装置２０の第２波長変換部材４７を光ファイバー内に設けた他の実施の形態を説明する。
図５は図１の内視鏡装置に用いる光源装置の他の例を示す光学系の構成図である。ここで、図２と同一の部材に対しては同一の符号を付与することで、その説明は省略あるいは簡略化する。
本実施形態の光源装置５０は、光ファイバー５３の光出射側に第２波長変換部材４７のブロックを設ける代わりに、光ファイバー５３の全体またはその一部が、光ファイバー５３の導光材料に第２波長変換部材４７の材料が含まれている構成とした点以外は、前述の構成と同様である。

図６に図５に示す光ファイバー５３の断面図を示した。
光ファイバー５３は、断面正円形のコア５５と、コア５５の外側に配された断面のほぼ矩形の第１クラッド５７と、第１クラッド５７の外側に配された断面正円形の第２クラッド５９とからなる。コア５５は、コア５５はＰｒ^３+がドープされたＺｒ系フッ化物ガラス、例えばＺＢＬＡＮＰ（ＺｒＦ_４−ＢａＦ_２−ＬａＦ_３−ＡｌＦ_３−ＡｌＦ_３−ＮａＦ−ＰｂＦ_２）からなり、第１クラッド５７は一例としてＺＢＬＡＮ（ＺｒＦ_４−ＢａＦ_２−ＬａＦ_３−ＡｌＦ_３−ＮａＦ）からなり、第２クラッド５９は一例としてポリマーからなる。

なお、コア５５は上記ＺＢＬＡＮＰに限らず、ＺＢＬＡＮや、Ｉｎ／Ｇａ系フッ化物ガラス、例えばＩＧＰＺＣＬすなわち（ＩｎＦ₃−ＧａＦ₃−ＬａＦ₃）−（ＰｂＦ₂−ＺｎＦ₂）−ＣｄＦ等を用いて形成されてもよい。

上記構成によれば、集光レンズ４１により集光された波長４４５ｎｍのレーザ光および波長９５０ｎｍのレーザ光は、上記光ファイバー５３の第１クラッド５７に入力され、そこを導波モードで伝搬する。つまりこの第１クラッド５７は、励起光であるレーザ光に対してはコアとして作用する。

レーザ光は、このように伝搬する間にコア５５の部分も通過する。コア５５においては、入射したレーザ光によりＰｒ³⁺が励起されて、波長４９１ｎｍの蛍光が生じる。この蛍光はコア５５を導波モードで伝搬され、光ファイバー５３の出射端５３ｂから光路前方に出射されることになる。

また、上記の蛍光をレーザ発振させて出射させることもできる。例えば、ＺＢＬＡＮＰからなるコア５５は、上記の蛍光の他に、³Ｐ₁ → ³Ｈ₅ の遷移によって波長５２０ｎｍの蛍光、 ³Ｐ₀ → ³Ｆ₂ の遷移によって波長６０５ｎｍの蛍光、³Ｐ₀ → ³Ｆ₃ の遷移によって６３５ｎｍの蛍光が発生し得る。そこで、光ファイバー５３の入射端５３ａに、波長４９１ｎｍに対してＨＲ（高反射）、波長５２０ｎｍ、６０５ｎｍ、６３５ｎｍ、並びに励起光となる波長９５０ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートを施し、光ファイバー５３の出射端５３ｂには、波長４９１ｎｍの光を１％だけ透過させるコートを施す。

これらコートにより、上記波長４９１ｎｍの蛍光は光ファイバー５３の両端５３ａ，５３ｂ間で共振して、レーザ発振を引き起こし、これによって得られる波長４９１ｎｍの青緑色のレーザ光を光ファイバー５３の出射端５３ｂから光路前方に出射することができる。

なお本例では、波長４４５ｎｍのレーザ光はコア５５においてシングルモードで、一方励起光である波長９５０ｎｍのレーザ光は第１クラッド５７においてマルチモードで伝搬する構成とされている。それにより、赤外レーザ光源３５からのレーザ光を、高い結合効率で光ファイバー５３に入力させることが可能となっている。

それに加えて、第１クラッド５７の断面形状がほぼ矩形とされているため赤外レーザ光源３５からのレーザ光がクラッド断面内で不規則な反射経路を辿り、コア５５に入射する確率が高められている。これによれば、高い発振効率が確保され、高出力の青緑色のレーザ光が得られるようになる。

上記構成により、内視鏡１０の挿入部１３先端に配置する照明用光学部材１９は、第１波長変換部材４５だけで済み、内視鏡１０の挿入部１３のコンパクト化が図られる。なお、第２波長変換部材４７の材料は、光ファイバー５３の入射側５３ａより光路前方であれば、いずれの位置に配置してもよい。

上述の第２波長変換部材４７（５３）の励起光は、波長帯域が半値幅で４０ｎｍ以下に設定されることが好ましい。これは次の理由による。ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子は、カラーフィルタを備えており、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各原色（他にも補色としてシアン、マゼンタ、イエロー等の組み合わせもある）を検出色としてフルカラー画像情報を生成している。各検出色の光強度検出は、ある波長幅の有感度波長帯内の光強度を検出するが、実際には各検出色の波長が近接しており、有感度波長帯の一部が相互にオーバーラップしている。しかし、オーバーラップする領域が多いと混色が生じるため、通常、このオーバーラップする領域を狭めることがなされている。

有感度波長帯は、例えば、Ｂでは１００ｎｍ以下、Ｇでは８０ｎｍ以下、ＲではＧとの混色防止のため１００ｎｍ以下に設計される（本明細書では、これを実質的な有感度波長帯と呼称する）。したがって、撮像素子に混色の影響なく各検出色を検出するには、励起光の波長帯域をこの実質的な有感度波長帯よりも狭い波長幅にすればよい。これにより、特定の波長帯域の励起光が複数の有感度波長帯に跨って検出されることがなくなる。また、観察したい被検体に合わせてスペクトルの中心をカラーフィルタの中心からずらす場合もあり、その場合には、励起光の波長帯域の幅をより狭くする必要がある。

このため、第２波長変換部材４７の励起光の波長帯域の幅は、６０ｎｍ以下、好ましくは４０ｎｍ以下、さらに好ましくは２０ｎｍ以下に設定する。また、光強度の観点からは１０ｎｍ以上であることが好ましい。この励起光の波長帯域の幅は、第２波長変換部材４７（５３）の材料を適宜選定すること等により任意に設定できる。

また、撮像素子の光強度検出による理由の他に、狭帯域内視鏡（narrow band imaging :NBI)による診断を行う際に、狭帯域化が必要となる点も挙げられる。生体組織に照明光が照射されると、光は拡散的に伝播する。吸収や散乱特性が強いと、光は生体組織内の深くまで伝播されずに反射光として観察される。その吸収・散乱特性は、強い波長依存性を有し、波長が短いほど散乱特性が強くなり、光の生体組織への深達度は照射する光の波長によって決定される。特に、早期病変の診断に重要となる粘膜表面の微細構造の観察には、表面から浅い層内からの情報が重要となるので、その場合には、第２波長変換部材４７の励起光の波長帯域を、所望の波長でしかも帯域を狭くすることで、観察目的とする層からの情報を選択的に抽出することが可能となる。

以上説明したように、各実施形態の内視鏡装置によれば、レーザ光と蛍光体の励起発光光とを含んで形成される白色光と、特定の狭い可視波長帯域の光とを、細径化を図りつつ簡単な構成で選択的に照射することができる。
なお、本発明に係る光源装置およびこれを用いた内視鏡装置は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形や改良等が可能である。例えば、白色光と特定の狭い可視波長帯域の光とを、内視鏡１０の本体操作部１１に設けたスイッチ等により、簡単な手元操作により切り換え自在とすることで、使い勝手を向上することができる。

本発明の内視鏡装置の概念的な構成図である。 図１の内視鏡装置に用いる光源装置の光学系の構成図である。 光源部で合波され出射されたレーザ光が第１波長変換部材および第２波長変換部材により波長変換された後の光のスペクトル分布を示すグラフである。 第２波長変換部材を中心波長９５０ｎｍの赤外レーザ光で励起させたときの発光スペクトルである。 図１の内視鏡装置に用いる光源装置の他の例を示す光学系の構成図である。 図５に示す光ファイバーの断面図である。

符号の説明

１０ 内視鏡
１１ 本体操作部
１３ 挿入部
１５ 固体撮像素子
１９ 照明用光学部材
２０ 光源装置
２１ 光ファイバー
２７ 撮像信号処理部
２９ 制御部
３０ 画像処理装置
３１ 光源部
３３ 青色レーザ光源
３５ 赤外レーザ光源
３９ 偏光ビームスプリッタ
４５ 第１波長変換部材
４７ 第２波長変換部材
５０ 光源装置
５３ 光ファイバー
５５ コア
５７ 第１クラッド
５９ 第２クラッド
１００ 内視鏡装置

Claims (6)

1. 第１の波長を中心波長とするレーザ光を出射する第１光源と、該第１光源のレーザ光を光入射側に入射して伝送する光ファイバーと、該光ファイバーの光出射側に配置され、前記第１光源のレーザ光により励起発光する第１波長変換部材と、を有し、前記第１光源のレーザ光と前記第１波長変換部材からの励起発光光とを混合して白色光を得る光源装置であって、
   赤外光域を含む第２の波長を中心波長とする赤外レーザ光を出射する第２光源と、
   前記第２光源の赤外レーザ光を前記光ファイバーの光入射側の光路に導入する光カップリング手段と、
   前記光ファイバーの光入射側より光路前方に設けられ、前記赤外レーザ光により前記第２の波長より短い特定の可視波長帯域の光を励起発光する第２波長変換部材と、を備え、
   前記白色光と前記特定の可視波長帯域の光とを、同時にまたはいずれかの光を選択的に出射させることを特徴とする光源装置。
2. 請求項１記載の光源装置であって、
   前記第２波長変換部材が、前記第１波長変換部材の光路前方に配置されたことを特徴とする光源装置。
3. 請求項１記載の光源装置であって、
   前記第２波長変換部材が、前記光ファイバーの導光材料に含んで構成されていることを特徴とする光源装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の光源装置であって、
   前記第２波長変換部材が、酸化フッ化物系結晶化ガラスを含むアップコンバージョン材料であることを特徴とする光源装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の光源装置と、
   前記光源装置の光ファイバーの光出射側を内視鏡挿入部の先端側に配置して被検体を照明する照明光学系、および被検体からの光を受光して撮像信号を出力する撮像素子を含む撮像光学系を有する内視鏡と、
   前記白色光および前記特定の可視波長帯域の光を、同時出射またはいずれか一方を選択的に出射させる制御手段と、
   を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
6. 請求項５記載の内視鏡装置であって、
   前記第２波長変換部材が励起発光する特定の可視波長帯域の波長幅が、該光に対応する前記撮像素子の特定検出色の実質的な有感度波長帯よりも狭い波長幅にされている内視鏡装置。

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