JP2012070822A - 光源装置および内視鏡診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】励起光を蛍光体に照射することによって疑似白色光を発生する白色光光源において、疑似白色光の演色性を向上し、演色性に係る内視鏡画像の画質の低下を防止することができる光源装置および内視鏡診断装置を提供する。
【解決手段】光源装置は、コア部、コア部の外周面を覆うクラッド部、および、クラッド部の外周面と一方の端面を覆うミラー構造部を有する光ファイバと、蛍光体に照射することによって、蛍光体から疑似白色光を発生させるための励起光を発するレーザ光源と、励起光を光ファイバの一方の端面のコア部に集光して入射するレンズと、疑似白色光に不足する波長の成分を含むＬＥＤ光を発し、ミラー構造部の外周面に形成された開口部からクラッド部に入射するＬＥＤ光源とを備える。光ファイバは、照明光として、その一方の端面のコア部に入射される励起光をコア部によって他方の端面まで導光し、クラッド部に入射されるＬＥＤ光をクラッド部によって他方の端面まで導光する。
【選択図】図７

Description

本発明は、白色光（通常光）を用いて被検体の被観察領域を撮像して観察する白色光観察（通常光観察）と、所定帯域の狭帯域光を用いて被検体の被観察領域を撮像して観察する特殊光観察とを選択的に切り替えて行う内視鏡診断装置、および、その光源装置に関するものである。

従来、光源装置から発せられる白色光等の照明光を内視鏡先端部まで導光して被検体の被観察領域に照射し、その反射光を撮像して白色光画像を取得し、白色光観察を行う内視鏡装置が用いられている。

これに対し、近年では、白色光観察に加えて、所定帯域の狭帯域光を被検体の被観察領域に照射し、その反射光を撮像して狭帯域光画像を取得し、生体組織の所望の深さの組織情報を得る、特殊光観察を行う内視鏡装置が活用されている（特許文献１参照）。

ここで、生体組織に対する光の深さ方向の深達度は、光の波長に依存することが知られている。つまり、波長の短い青色（Ｂ）光は、生体組織での吸収特性および散乱特性により、表層組織付近までしか到達しない。また、Ｂ光よりも波長が長い緑色（Ｇ）光は、Ｂ光よりもさらに深い表層組織および中層組織まで到達し、Ｇ光よりも波長が長い赤色（Ｒ）光は、Ｇ光よりもさらに深い中層組織および深層組織まで到達する。

すなわち、Ｂ光、Ｇ光およびＲ光のそれぞれを被検体の被観察領域に照射し、その反射光を撮像素子によって受光して得られる画像信号は、それぞれ主として、表層組織の情報、中層組織及び表層組織の情報、深層組織及び中層組織の情報を含む。

特殊光観察を行う内視鏡装置では、例えば、被検体体腔内の粘膜層あるいは粘膜下層に発生する新生血管の微細構造、病変部の強調等、通常の観察像では得られない生体情報を簡単に可視化できる。例えば、観察対象が癌病変部である場合、青色の狭帯域光を粘膜組織に照射すると組織表層の微細血管や微細構造の状態がより詳細に観察できるため、病変部をより正確に診断することができる。

特開２００２−３４８９３号公報

内視鏡診断装置では、白色光観察を行う場合に用いられる白色光を発生するための白色光光源として、例えば、キセノンランプ等の白色灯が一般的に用いられている。

これに対し、励起光を蛍光体に照射することによって、蛍光体から白色光（疑似白色光）を発生させる白色光光源を用いるものが知られている。

この白色光光源では、蛍光体が内視鏡挿入部の先端部に配置され、励起光が、内視鏡装置に照明光を供給する光源装置から発せられる。光源装置から励起光が発せられ、内視鏡先端部に配置された蛍光体に照射されると、蛍光体から所定の発光特性を有する励起発光光が発せられ、この励起発光光と蛍光体を透過した励起光とが合成されることによって、蛍光体から疑似白色光が発せられる。

しかしながら、蛍光体を用いて発生される疑似白色光は、白色灯等から発せられる白色光と比べて、例えば、特定の波長帯域の成分が不足している等、演色性が悪く、場合によっては内視鏡画像の画質が低下する虞があるという問題点があった。

従って、本発明の目的は、励起光を蛍光体に照射することによって疑似白色光を発生する白色光光源において、疑似白色光の演色性を向上し、演色性に係る内視鏡画像の画質の低下を防止することができる光源装置および内視鏡診断装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、コア部、該コア部の外周面を覆うクラッド部、および、該クラッド部の外周面と一方の端面を覆うミラー構造部を有する光ファイバと、
蛍光体に照射することによって、該蛍光体から疑似白色光を発生させるための励起光を発するレーザ光源と、
前記励起光を前記光ファイバの一方の端面のコア部に集光して入射するレンズと、
前記疑似白色光に不足する波長の成分を含むＬＥＤ光を発し、前記ミラー構造部の外周面に形成された開口部から前記クラッド部に入射する少なくとも１つのＬＥＤ光源とを備え、
前記光ファイバは、照明光として、その一方の端面のコア部に入射される励起光を該コア部によって他方の端面まで導光し、前記クラッド部に入射されるＬＥＤ光を該クラッド部によって他方の端面まで導光するものであることを特徴とする光源装置を提供するものである。

ここで、前記レーザ光源は、前記励起光として、中心波長４４５ｎｍのレーザ光を発するものであることが好ましい。

また、前記ＬＥＤ光源は、前記ＬＥＤ光として、中心波長４５０ｎｍのＬＥＤ光を発するものであることが好ましい。

また、前記ＬＥＤ光源は、前記ＬＥＤ光として、中心波長４２０ｎｍのＬＥＤ光を発するものであることが好ましい。

さらに、被検体の被観察領域の所望の深さの組織情報を得るための照明光となる所定帯域の狭帯域光を発する第２のレーザ光源と、
前記励起光と前記狭帯域光とを合波して合波光を出力する合波器とを備え、
前記光ファイバは、前記合波光を前記コア部によって他方の端面まで導光するものであることが好ましい。

また、前記第２のレーザ光源は、前記狭帯域光として、中心波長４０５ｎｍのレーザ光を発するものであることが好ましい。

また、本発明は、前記照明光を発する、請求項１〜６のいずれかに記載の光源装置と、
前記光源装置から発せられる照明光を用いて被検者の被観察領域の内視鏡画像を撮像する内視鏡装置と、
前記内視鏡装置によって撮像される内視鏡画像に画像処理を施すプロセッサ装置と、
前記プロセッサ装置によって画像処理が施される内視鏡画像を表示する表示装置とを備え、
前記内視鏡装置は、第２のコア部、および、該第２のコア部の外周面を覆うクラッド部を有し、前記光源装置から発せられ、一方の端面の前記第２のコア部に入射される照明光を他方の端面まで導光する第２の光ファイバを有し、該第２の光ファイバの他方の端面に前記蛍光体が配置されていることを特徴とする内視鏡診断装置を提供する。

ここで、前記蛍光体は、前記第２の光ファイバの他方の端面の第２のコア部および第２のクラッド部の全領域を覆うように配置されていることが好ましい。

また、前記蛍光体は、前記第２の光ファイバの他方の端面の第２のコア部のみの全領域を覆うように配置され、該蛍光体の外周面が前記第２のクラッド部によって覆われていることが好ましい。

また、前記蛍光体は、前記第２の光ファイバの他方の端面の第２のコア部のみの全領域を覆うように配置され、該蛍光体の外周面が支持体によって保持され、該支持体は、前記第２の光ファイバの第２のクラッド部と同一の材料で構成されていることが好ましい。

本発明によれば、疑似白色光とＬＥＤ光とを合波することによって、疑似白色光に不足している波長の成分を補い、その演色性を向上させることができる。従って、演色性に係る内視鏡画像の画質の低下を防止することができる。

本発明の内視鏡診断装置の構成を表す一実施形態の外観図である。 図１に示す内視鏡診断装置の内部構成を表すブロック図である。 青色レーザ光及び青色レーザ光が蛍光体により波長変換された発光スペクトルを示すグラフである。 キセノンランプから発せられる光、蛍光体から発せられる光、および、ＬＥＤ光源から発せられる光の発光特性を表すグラフである。 （Ａ）は、光ファイバの構成を表す概略図、（Ｂ）は、その断面拡大図である。 コア部とクラッド部と被覆部の屈折率の違いを概念的に表したグラフである。 （Ａ）は、図１に示す光源装置で使用される白色光光源の構成を表す一実施形態の概略図、（Ｂ）は、光ファイバの断面拡大図、（Ｃ）は、光ファイバの側面拡大図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、光ファイバの他方の端面の構成を表す一実施形態の断面概略図である。 蛍光体における光の透過率を表す一実施形態のグラフである。

以下、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明に係る光源装置および内視鏡診断装置を詳細に説明する。

図１は、本発明の内視鏡診断装置の構成を表す一実施形態の外観図、図２は、その内部構成を表すブロック図である。これらの図に示す内視鏡診断装置１０は、照明光を発生する光源装置１２と、光源装置１２から発せられる照明光を用いて被検体の被観察領域を撮像し、その画像信号を出力する内視鏡装置１４と、内視鏡装置１４からの画像信号を画像処理して内視鏡画像を出力するプロセッサ装置１６と、プロセッサ装置１６からの内視鏡画像を表示する表示装置１８と、入力操作を受け付ける入力装置２０とによって構成されている。

ここで、内視鏡診断装置１０は、白色光を被検体に照射し、その反射光を撮像して白色光画像を表示（観察）する白色光観察モードと、白色光と所定帯域の狭帯域光（特殊光）との合波光を被検体に照射し、その反射光を撮像して白色光画像と狭帯域光画像との合成画像（特殊光画像）を表示する特殊光観察モードとを有する。特殊光観察モードには、狭帯域光観察の他、例えば、蛍光観察、赤外光観察なども含まれる。各観察モードは、内視鏡装置１４の切り替えスイッチ６４や入力装置２０から入力される指示に基づき、適宜切り替えられる。

光源装置１２は、白色光光源２２と、狭帯域光光源２４と、光量制御部２６と、集光レンズおよび光ファイバ（図示省略）と、合波器２８と、光ファイバ３０とを備えている。

白色光光源２２は、詳細は後述するが、内視鏡先端部４２に配置される蛍光体５２から白色光（疑似白色光）を発生させるための白色光観察用の励起光を発する。本実施形態では、白色光光源２２として、中心波長４４５ｎｍの狭帯域光を発する青色レーザ光源が使用される。白色光光源２２は、蛍光体５２との組合せによって白色光を発光させるための励起光を発するものに限らず、内視鏡先端部から白色光を照射させることができるものであればよく、例えば、白色光を発するキセノンランプ等の白色灯を使用してもよい。

狭帯域光光源２４は、被検体の被観察領域の所望の深さの組織情報を得るための照明光となる特殊光観察用の狭帯域光を発する。本実施形態では、狭帯域光光源２４として、被検体の被観察領域の表層組織を観察するための中心波長４０５ｎｍの狭帯域光を発する青紫色レーザ光源が使用される。狭帯域光光源２４から発せられる狭帯域光の中心波長は、被検体の被観察領域の表層組織、中層組織、深層組織のいずれを観察するのかに応じて決定される。

前述のように、生体組織に対する光の深さ方向の深達度は、光の波長に依存することが知られている。照明光が４００ｎｍ付近の波長域では粘膜表層の毛細血管からの血管情報が得られ、波長５００ｎｍ付近の波長域では、更に深層の血管を含む血管情報が得られるようになる。そのため、生体組織の血管観察には、中心波長３６０〜８００ｎｍ、好ましくは３６５〜５１５ｎｍの光源が用いられ、特に表層血管の観察には、中心波長３６０〜４７０ｎｍ、好ましくは３６０〜４５０ｎｍの光源が用いられる。

青色レーザ光源および青紫色レーザ光源としては、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオード、ＩｎＧａＮＡｓ系レーザダイオード、ＧａＮＡｓ系レーザダイオード等の半導体発光素子を用いることができる。

光量制御部２６は、後述するプロセッサ装置１６の制御部６６の制御により、白色光光源２２および狭帯域光光源２４のオンオフ制御および光量制御を行う。各光源２２，２４から発せられるレーザ光の光量の比率は、自由に設定（変更）することができる。撮像画像全体の平均輝度、及び狭帯域光と白色光との混合バランスを適正に保つように、各光源２２，２４から発せられるレーザ光の光量の比率を制御することが望ましい。

光ファイバ３０は、マルチモードファイバであり、一例として、コア径１０５μｍ、クラッド径１２５μｍ、外皮となる保護層を含めた径がφ０．３〜０．５ｍｍの細径なファイバケーブルを使用することができる。

各光源２２，２４から発せられるレーザ光は、集光レンズにより集光され、それぞれ光ファイバを介して合波器２８に入力され、合波器２８によって合波される。そして、合波器２８から出力される合波光は、光ファイバ３０を介してコネクタ部３６Ａに伝播され、後述する内視鏡装置１４の光ファイバの入射端に入射される。

光源装置１２は、プロセッサ装置１６の制御部６６の制御により、観察モードに従って、白色光光源２２から発せられる白色光観察用の励起光、もしくは、この白色光観察用の励起光と狭帯域光光源２４から発せられる特殊光観察用の狭帯域光との合波光を出力する。つまり、光源装置１２からは、白色光観察モードの場合に白色光観察用の励起光が出力され、特殊光観察モードの場合に白色光観察用の励起光と特殊光観察用の狭帯域光との合波光が出力される。

なお、本実施形態では、特殊光観察モードのときに、白色光観察用の励起光と特殊光観察用の狭帯域光との合波光を蛍光体５２に照射するが、本発明はこれに限定されない。例えば、両者を合波することなく、２系統の光ファイバによって内視鏡先端部までそれぞれ導光し、白色光観察用の励起光を蛍光体５２に照射し、特殊光観察用の狭帯域光を直接内視鏡先端部から被検体の被観察領域に照射してもよい。

また、特殊光観察モードでは、青色レーザ光源と青紫色レーザ光源を同時点灯させて撮像するのではなく、例えば、撮像素子の１フレーム内の受光期間内で交互に点灯させるようにしてもよい。この場合、省電力化や発熱の抑制に寄与できる。

続いて、内視鏡装置１４は、被検体内に挿入される内視鏡挿入部３２の先端から被観察領域に照明光を照射する照明光学系と、被観察領域からの反射光を撮像する撮像光学系とを有する、電子内視鏡である。内視鏡装置１４は、内視鏡挿入部３２と、内視鏡挿入部３２の先端の湾曲操作や観察のための操作を行う操作部３４と、内視鏡装置１４を光源装置１２およびプロセッサ装置１６に着脱自在に接続するコネクタ部３６Ａ，３６Ｂとを備えている。

内視鏡挿入部３２は、可撓性を持つ軟性部３８と、湾曲部４０と、先端部（以降、内視鏡先端部ともいう）４２とから構成されている。

湾曲部４０は、軟性部３８と先端部４２との間に設けられ、操作部３４に配置されたアングルノブ４４の回動操作により湾曲自在に構成されている。この湾曲部４０は、内視鏡装置１４が使用される被検体の部位等に応じて、任意の方向、任意の角度に湾曲でき、内視鏡先端部４２の照射窓４６および撮像素子の観察方向を、所望の観察部位に向けることができる。

内視鏡先端部４２には、図２に示すように、被観察領域へ光を照射する照射窓４６と、被観察領域からの反射光を撮像するための観察窓４８が配置されている。

照射窓４６の奥には、レンズ５０等の光学系が取り付けられ、さらにその奥に蛍光体５２が配置され、蛍光体５２の奥に、光ファイバ５４が収納されている。光ファイバ５４は、光源装置１２からコネクタ部３６Ａを介して内視鏡先端部４２まで敷設されている。

蛍光体５２は、青色レーザ光源２２からの青色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（例えばＹＡＧ系蛍光物質、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇）等の蛍光物質）を含んで構成される。白色光観察用の励起光が蛍光体５２に照射されると、青色レーザ光を白色光観察用の励起光とする緑色〜黄色の励起発光光と、蛍光体５２により吸収されず透過した青色レーザ光とが合わされて、白色光（疑似白色光）が生成される。本構成例のように、半導体発光素子を白色光観察の励起光の光源として用いることによって、高い発光効率で高強度の白色光が得られ、白色光の強度を容易に調整できる上に、白色光の色温度、色度の変化を小さく抑えることができる。

蛍光体５２は、レーザ光の可干渉性により生じるスペックルに起因して、撮像の障害となるノイズの重畳や、動画像表示を行う際のちらつきの発生を防止できる。また、蛍光体５２は、蛍光体５２を構成する蛍光物質と、充填剤となる固定・固化用樹脂との屈折率差を考慮して、蛍光物質そのものと充填剤に対する粒径を、赤外域の光に対して吸収が小さく、かつ散乱が大きい材料で構成することが好ましい。これにより、赤色や赤外域の光に対して光強度を落とすことなく散乱効果が高められ、光学的損失が小さくなる。

図３は、青紫色レーザ光源からの青紫色レーザ光と、青色レーザ光源からの青色レーザ光及び青色レーザ光が蛍光体により波長変換された発光スペクトルとを示すグラフである。青紫色レーザ光は、中心波長４０５ｎｍの輝線（プロファイルＡ）で表される。また、青色レーザ光は、中心波長４４５ｎｍの輝線で表され、青色レーザ光による蛍光体５２からの励起発光光は、概ね４５０ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域で発光強度が増大する分光強度分布となる。この励起発光光と青色レーザ光によるプロファイルＢによって、上述した疑似白色光が形成される。

ここで、本発明でいう白色光とは、厳密に可視光の全ての波長成分を含むものに限らず、例えば、上述した疑似白色光を始めとして、基準色であるＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）等、特定の波長帯の光を含むものであればよい。つまり、本発明のいう白色光には、例えば、緑色から赤色にかけての波長成分を含む光や、青色から緑色にかけての波長成分を含む光等も広義に含まれるものとする。

この内視鏡診断装置１０において、白色光観察モードでは、プロファイルＢの光のみが用いられ、特殊光観察モードでは、プロファイルＡ及びＢが重畳された光が用いられる。

ここで、白色光観察モードの場合、光源装置１２から発せられる白色光観察用の励起光が、光ファイバ５４によって内視鏡先端部４２の蛍光体５２まで導かれる。これにより、蛍光体５２から白色光が発せられ、レンズ５０を介して照射窓４６から被検体の被観察領域に照射される。特殊光観察モードの場合、光源装置１２から発せられる白色光観察用の励起光と特殊光観察用の狭帯域光との合波光によって、蛍光体５２から白色光が発せられるとともに、特殊光観察用の狭帯域光が蛍光体５２を透過し、レンズ５０を介して照射窓４６から被検体の被観察領域に照射される。

続いて、観察窓４８の奥には、被検体の被観察領域の像光を取り込むための対物レンズユニット５６等の光学系が取り付けられ、さらにその奥には、被検体の被観察領域の画像情報を取得するＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子５８が取り付けられている。

なお、本発明で用いられるイメージセンサは、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の画像信号を得るためのカラーイメージセンサ、撮像面にＲＧＢフィルタを備えた、いわゆるＲＧＢイメージセンサであっても良いし、撮像面にＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＧの補色フィルタを備えた、いわゆる補色イメージセンサであっても良い。補色イメージセンサの場合には、ＣＭＹＧの４色の画像信号から色変換によってＲＧＢの３色の画像信号を得ることができる。したがって、この場合には、ＣＭＹＧの４色の画像信号からＲＧＢの３色の画像信号に色変換する色変換手段を、内視鏡装置１４の撮像部分、光源装置１２またはプロセッサ装置１６のいずれかに備えている必要がある。

ここで、白色光観察モードの場合、白色光が照射された被検体の被観察領域からの反射光が対物レンズユニット５６により集光され、撮像素子５８によって白色光画像が撮像される。特殊光観察モードの場合、白色光と特殊光観察用の狭帯域光との合波光が照射された被検体の被観察領域からの反射光が対物レンズユニット５６により集光され、撮像素子５８によって、白色光画像と特殊光画像とが重畳された特殊光画像が撮像される。

撮像素子５８から出力される白色光画像もしくは特殊光画像の画像信号（アナログ信号）は、スコープケーブル６０を通じてＡ／Ｄ変換器６２に入力される。Ａ／Ｄ変換器６２は、撮像素子５８からの画像信号（アナログ信号）をアナログ／デジタル変換して画像信号（デジタル信号）を出力する。変換後の画像信号は、コネクタ部３６Ｂを介してプロセッサ装置１６の画像処理部６８に入力される。

なお、図示はしていないが、操作部および内視鏡挿入部の内部には、組織採取用処置具等を挿入する鉗子チャンネルや、送気・送水用のチャンネル等、各種のチャンネルが設けられている。

続いて、プロセッサ装置１６は、制御部６６と、画像処理部６８と、記憶部７０とを備えている。制御部６６には、表示装置１８および入力装置２０が接続されている。プロセッサ装置１６は、内視鏡装置１４の切り替えスイッチ６４や入力装置２０から入力される指示に基づき、光源装置１２の光量制御部２６を制御するとともに、内視鏡装置１４から入力される画像信号を画像処理し、表示用画像（内視鏡画像）を生成して表示装置２０に出力する。

制御部６６は、内視鏡装置１４の切り替えスイッチ６４や入力装置２０からの指示、例えば、観察モード等の指示に基づいて、画像処理部６８および光源装置１２の光量制御部２６の動作を制御する。

画像処理部６８は、制御部６６の制御の基で、観察モードに基づき、白色光画像、特殊光画像の画像種別に応じて、内視鏡装置１４から入力される画像信号に対して所定の画像処理を施し、白色光画像信号ないし特殊光画像信号を出力する。

画像処理部６８で処理された白色光画像信号ないし特殊光画像信号は制御部６６に送られ、制御部６６により、各種情報と共に白色光画像ないし特殊光特性画像にされて、白色光画像ないし特殊光特性画像が表示装置２０に表示される。また、白色光画像ないし特殊光特性画像は、必要に応じて、例えば、１枚（１フレーム）の画像を単位として、メモリやストレージ装置からなる記憶部７０に記憶される。

内視鏡診断装置１０の構成は以上のようなものである。
次に、蛍光体から発せられる光の演色性について説明する。

図４は、キセノンランプから発せられる光（白色光）、中心波長４４５ｎｍの白色光観察用の励起光を照射することによって図２に示す蛍光体５２から発せられる光（疑似白色光）、および、ＬＥＤ光源から発せられる中心波長４５０ｎｍの光（ＬＥＤ光）の発光特性を表すグラフである。グラフの横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は光の発光強度（対数表現）である。

このグラフに示すように、キセノンランプから発せられる光は、波長４００〜６００ｎｍの全域にわたって発光強度が約１００００程度であり、ほぼフラットな発光特性を有し、演色性に優れている。

蛍光体５２から発せられる光は、白色光観察用の励起光の中心波長４４５ｎｍ辺りにピークがあって、それよりも波長が短くなるに従って発光強度が急峻に小さくなる。また、４４５ｎｍから波長が長くなるに従って、発光強度は波長４５０ｎｍ辺りまで急峻に低下し、その後再び波長５００ｎｍ辺りまで急峻に上昇して、波長５００〜６００ｎｍの間でほぼフラットな発光特性を有している。つまり、蛍光体５２から発せられる光には、波長４２０ｎｍ、４５０ｎｍ辺りの発光強度が大きく不足しており、演色性が悪い。

これに対し、ＬＥＤ光源から発せられる光は、中心波長４５０ｎｍ辺りにピークがあって、それよりも波長が短くなるに従って発光強度が緩やかに小さくなる。また、４５０ｎｍから波長が長くなるに従って、発光強度は波長４９０ｎｍ辺りまで緩やかに低下し、その後再び波長５２０ｎｍ辺りまで緩やかに上昇して波長５２０ｎｍ〜６００ｎｍの間でほぼフラットな発光特性を有している。つまり、ＬＥＤ光源から発せられる光には、蛍光体５２から発せられる光に不足する波長４５０ｎｍ辺りの成分が含まれている。

従って、発光体５２から発せられる光とＬＥＤ光源から発せられる光を合波することによって、蛍光体５２から発せられる光に不足する波長４５０ｎｍ辺りの成分を補うことができる。また、中心波長４２０ｎｍの光を発するＬＥＤ光源であれば、波長４２０ｎｍ辺りにピークがあって、中心波長４５０ｎｍの光を発するＬＥＤ光源と同様の発光特性を有する。従って、中心波長４２０ｎｍ、４５０ｎｍのＬＥＤ光源を併用することによって、蛍光体５２から発せられる光に不足する波長４２０ｎｍ、４５０ｎｍ辺りの成分を補うことができる。

次に、光源装置１２で使用される光ファイバについて説明する。

図５（Ａ）は、光ファイバの構成を表す概略図、同図（Ｂ）は、その断面拡大図である。これらの図に示すように、光ファイバ７２は、その断面の中心部にコア部７４が配置され、その外周部を覆うようにクラッド部７６が配置されている。つまり、光ファイバ７２は、コア部７４とクラッド部７６とが同心円状の２層構造になっている。そして、クラッド部７６の外周部が被覆部７８によって覆われている。

ここで、コア部７４の直径は、４０〜１００μｍ程度、クラッド部７６の直径は、１００〜８００μｍ程度である。また、コア部７４およびクラッド部７６の材料は、石英ガラスやプラスティック等であり、被覆部７８の材料は樹脂等である。

図６は、コア部とクラッド部と被覆部の屈折率の違いを概念的に表したグラフである。グラフの横軸は、図５（Ａ）に示す光ファイバ７２の断面Ａ−Ａ’の位置、縦軸は屈折率である。このグラフに示すように、コア部７４はクラッド部７６よりも屈折率が高く、クラッド部７６は被覆部７８よりも屈折率が高く設定されている。図５（Ａ）に示すレーザ光源８０から発せられるレーザ光は、レンズ８２によって、光ファイバ７２の一方の端面のコア部７４に集光され、コア部７４とクラッド部７６との界面に当たって全反射を繰り返し、他方の端面まで伝播される。

ここで、レーザ光源８０から発せられるレーザ光は、指向性や収束性に優れているため、上記のように、レンズ等を用いて、コア径が１００μｍ程度の細いコア部７４に容易に集光することができる。一方、ＬＥＤ光源から発せられるＬＥＤ光は、発光面が広く、照射角度も大きいため、レンズ等を用いて、コア径が１００μｍ程度の細いコア部に集光することは難しい。

また、クラッド部７６を伝播する光の信号強度は、例えば、数ｍで５〜３０％程度のロスを生じるため、クラッド部７６は、通常、光の伝播には使用されない。しかしながら、内視鏡の用途であれば、たとえ数ｍで５〜３０％のロスが生じたとしても、照明の用途には実用上問題はなく、十分利用することが可能である。つまり、内視鏡の用途であれば、被覆部７８の材料および屈折率を適切に選択することによって、クラッド部７６をライトガイドとして使用することができる。

図７（Ａ）は、図１に示す光源装置で使用される白色光光源の構成を表す一実施形態の概略図、同図（Ｂ）は、光ファイバの断面拡大図、同図（Ｃ）は、光ファイバの側面拡大図である。同図（Ａ）に示す白色光光源２２は、レーザ光源９０と、２つのＬＥＤ光源９２，９４と、レンズ８６と、光ファイバ８８とによって構成されている。

レーザ光源９０は、蛍光体に照射することによって、蛍光体５２から疑似白色光を発生させるための白色光観察用の励起光を発する。ＬＥＤ光源９２，９４は、それぞれ、蛍光体５２によって発生される疑似白色光に不足する中心波長４２０ｎｍ、４５０ｎｍの成分を含むＬＥＤ光を発する。ＬＥＤ光源９２，９４は、後述するミラー構造部の外周面に形成された開口部に配置され、クラッド部９８にＬＥＤ光を入射する。なお、ＬＥＤ光源は、少なくとも１つあればよい。

光ファイバ８８は、同図（Ｂ）に示すように、その断面の中心部にコア部９６が配置され、その外周部を覆うようにクラッド部９８が配置され、さらにその外周部と一方の端面（図中左側の端面）がミラー構造部１００によって覆われている（同図（Ｃ）参照）。ミラー構造部１００は、クラッド部９８の外周部と一方の端面に面する面（ミラー構造部１００の内面）がミラー面となっている。なお、ミラー構造部１００の外周部を被覆部で覆ってもよい。

ここで、コア部９６の直径は、４０〜１００μｍ程度、第１クラッド部９８の直径は、４００〜８００μｍ程度である。また、コア部９６およびクラッド部９８の材料は、石英ガラスやプラスティック等である。

この白色光光源２２では、レーザ光源９０から白色光観察用の励起光が発せられ、ＬＥＤ光源９２，９４からそれぞれ中心波長４２０ｎｍ、４５０ｎｍのＬＥＤ光が発せられる。

白色光観察用の励起光は、レンズ８６によって、光ファイバ８８の一方の端面のコア部９６に集光されて入射され、コア部９６によって光ファイバ８８の他方の端面まで導光される。

ＬＥＤ光は、ミラー構造部１００に形成された開口部からクラッド部９８に入射され、クラッド部９８によって光ファイバ８８の他方の端面まで導光される。ミラー構造部１００の開口部からクラッド部９８に入射されたＬＥＤ光は、同図（Ｃ）に示すように、光ファイバ８８の一方の端面および他方の端面の両方に伝播する。一方の端面に伝播したＬＥＤ光は、ミラー構造部１００の一方の端面のミラー面によって反射され、他方の端面に向かって伝播する。

ここで、ＬＥＤ光源９２，９４から発せられるＬＥＤ高は、ミラー構造部１００に形成された開口部からクラッド部９８にそれぞれ所定の角度（光ファイバ８８の軸に対して垂直な方向ではない角度）で入射してもよい。ミラー構造部１００の開口部からクラッド部９８に入射されるＬＥＤ光の入射角が臨界角よりも小さい場合であっても、ＬＥＤ光はミラー構造部１００のミラー面によって反射されるため、クラッド部の外部に漏れることなく他方の端面まで伝播される。

次に、内視鏡装置１４で使用される光ファイバの他方の端面の構成について説明する。

図８（Ａ）〜（Ｃ）は、光ファイバの他方の端面の構成を表す一実施形態の断面概略図である。これらの図は、内視鏡装置１４において、蛍光体が配置される光ファイバの先端部（照明光が照射される側の端面）の構成を表したものである。

同図（Ａ）に示す例の場合、蛍光体５２は、光ファイバ５４の他方の端面のコア部９６および第１クラッド部９８の全領域を覆うように配置されている。光ファイバ５４および蛍光体５２の外周部は、筒状のスリーブ部材１１２によって覆われ、スリーブ部材１１２の端部は、照射窓４６によって覆われている。なお、光ファイバ５４の他方の端面の第２クラッド部１１０の全領域も蛍光体５２によって覆われているが、これは必須ではない。

図９は、蛍光体における光の透過率を表す一実施形態のグラフである。グラフの横軸は、蛍光体５２を透過する光の波長、縦軸は、その透過率である。このグラフに示すように、蛍光体５２を透過する波長４００〜６００ｎｍの光の透過率は、６０％程度である。つまり、光ファイバ５４の第１クラッド部９８から発せられ、蛍光体５２に照射されるＬＥＤ光の４０％程度は、蛍光体５２によって吸収ないし散乱されるが、６０％程度は、蛍光体５２を透過する。

図８（Ａ）の構成の場合、白色光観察用の励起光およびＬＥＤ光はともに蛍光体５２に照射され、蛍光体５２から疑似白色光が発せられ、蛍光体５２から発せられる疑似白色光と、蛍光体５２を透過したＬＥＤ光とが合波される。

続いて、図８（Ｂ）に示す例では、蛍光体５２は、光ファイバ５４の他方の端面のコア部９６のみの全領域を覆うように配置されている。蛍光体５２の外周部は第１クラッド部９８によって覆われ、光ファイバ５４の外周部はスリーブ部材１１２によって覆われ、スリーブ部材１１２の端部は、照射窓４６によって覆われている。この構成の場合、白色光観察用の励起光のみが蛍光体５２に照射され、蛍光体５２から疑似白色光が発せられる。また、光ファイバ５４の第１クラッド部９８からＬＥＤ光が照射され、蛍光体５２から発せられる疑似白色光と合波される。

続いて、図８（Ｃ）に示す例では、蛍光体５２は、蛍光体５２を支持する支持体（ホルダー）１２０によって保持され、光ファイバ５４の他方の端面のコア部９６のみの全領域を覆うように配置されている。また、支持体１２０は、光ファイバ５４の第１クラッド部９８と同一の材料で構成されている。この構成の場合、白色光観察用の励起光のみが蛍光体５２に照射され、蛍光体５２から疑似白色光が発せられる。また、第１クラッド部９８から発せられるＬＥＤ光は、第１クラッド部９８と透過率がほぼ等しい支持体１２０を通過して照射され、蛍光体５２から発せられる疑似白色光と合波される。

いずれの場合であっても、疑似白色光とＬＥＤ光とを合波することによって、疑似白色光に不足している波長４２０ｎｍおよび４５０ｎｍ辺りの発光強度を補い、その演色性を向上させることができる。従って、演色性に係る内視鏡画像の画質の低下を防止することができる。

次に、内視鏡診断装置１０の動作を説明する。
まず、白色光観察モードのときの動作を説明する。

観察モード等の指示が、内視鏡装置１４の切り替えスイッチ６４や入力装置２０からプロセッサ装置１６の制御部６６に入力される。そして、制御部６６により、観察モードに従って、画像処理部６８および光源装置１２の光量制御部２６が制御される。

白色光観察モードの場合、光源装置１２からは白色光観察用の励起光が発せられる。

内視鏡装置１４では、光源装置１２から発せられた白色光観察用の励起光が、光ファイバ５４によって内視鏡先端部４２の蛍光体５２へ導光される。これにより、蛍光体５２から白色光が発せられ、レンズ５０を介して照射窓４６から被検体の被観察領域に照射される。そして、被観察領域からの反射光が対物レンズユニット５６により集光され、撮像素子５８により光電変換されて白色光画像の画像信号（アナログ信号）が出力される。

白色光画像の画像信号（アナログ信号）は、Ａ／Ｄ変換器６２により画像信号（デジタル信号）に変換され、観察モードに従って、画像処理部６８により白色光画像に適した所定の画像処理が施され、白色光画像信号が出力される。そして、制御部６６により、画像表示モードに従って、白色光画像信号から白色光画像が発生され、白色光画像が表示装置１８上に表示される。

観察が終了すると、内視鏡挿入部３２が被検体の体腔内から取り出され、各装置の電源がオフとされる。

続いて、特殊光観察モードのときの動作を説明する。

特殊光観察モードの場合、光源装置１２からは白色光観察用の励起光と特殊光観察用の狭帯域光との合波光が発せられる。

内視鏡装置１４では、光源装置１２から発せられた合波光が、光ファイバ５４によって内視鏡先端部４２の蛍光体５２へ導光される。これにより、蛍光体５２から白色光が発せられるとともに、特殊光観察用の狭帯域光が発せられ、レンズ５０を介して照射窓４６から被検体の被観察領域に照射される。そして、被観察領域からの反射光が対物レンズユニット５６により集光され、撮像素子５８により光電変換されて特殊光画像の画像信号（アナログ信号）が出力される。

特殊光画像の画像信号（アナログ信号）は、Ａ／Ｄ変換器６２により画像信号（デジタル信号）に変換され、観察モードに従って、画像処理部６８により特殊光画像に適した所定の画像処理が施され、特殊光画像信号が出力される。そして、制御部６６により、画像表示モードに従って、特殊光画像信号から特殊光画像が発生され、特殊光画像が表示装置１８上に表示される。

観察が終了すると、内視鏡挿入部３２が被検体の体腔内から取り出され、各装置の電源がオフとされる。

白色光画像では、比較的粘膜深層の血管像が得られるとともに画像全体の輝度を高めやすい。一方、狭帯域光画像では、粘膜表層の微細な毛細血管が鮮明に見えるようになる。従って、特殊光観察モードで撮像される白色光画像と狭帯域光画像との合成画像（特殊光画像）は、画像全体で十分な輝度を確保でき、しかも、生体組織の粘膜表層の微細血管が強調された患部の診断がしやすいという利点がある。

本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１０ 内視鏡診断装置
１２ 光源装置
１４ 内視鏡装置
１６ プロセッサ装置
１８ 表示装置
２０ 入力装置
２２ 白色光光源
２４ 狭帯域光光源
２６ 光量制御部
２８ 合波器
３０，５４ 光ファイバ
３２ 内視鏡挿入部
３４ 操作部
３６Ａ，３６Ｂ コネクタ部
３８ 軟性部
４０ 湾曲部
４２ 先端部
４４ アングルノブ
４６ 照射窓
４８ 観察窓
５０ レンズ
５２ 蛍光体
５６ 対物レンズユニット
５８ 撮像素子
６０ スコープケーブル
６２ Ａ／Ｄ変換器
６４ 切り替えスイッチ
６６ 制御部
６８ 画像処理部
７０ 記憶部
７２、８８ 光ファイバ
７４、９６ コア部
７６ クラッド部
７８ 被覆部
８０、９０ レーザ光源
８２、８６ レンズ
９２，９４ ＬＥＤ光源
９８ 第１クラッド部
１００ ミラー構造部
１１０ 第２クラッド部
１１２ スリーブ部材
１２０ 支持体（ホルダー）

Claims (10)

1. コア部、該コア部の外周面を覆うクラッド部、および、該クラッド部の外周面と一方の端面を覆うミラー構造部を有する光ファイバと、
   蛍光体に照射することによって、該蛍光体から疑似白色光を発生させるための励起光を発するレーザ光源と、
   前記励起光を前記光ファイバの一方の端面のコア部に集光して入射するレンズと、
   前記疑似白色光に不足する波長の成分を含むＬＥＤ光を発し、前記ミラー構造部の外周面に形成された開口部から前記クラッド部に入射する少なくとも１つのＬＥＤ光源とを備え、
   前記光ファイバは、照明光として、その一方の端面のコア部に入射される励起光を該コア部によって他方の端面まで導光し、前記クラッド部に入射されるＬＥＤ光を該クラッド部によって他方の端面まで導光するものであることを特徴とする光源装置。
2. 前記レーザ光源は、前記励起光として、中心波長４４５ｎｍのレーザ光を発するものである請求項１に記載の光源装置。
3. 前記ＬＥＤ光源は、前記ＬＥＤ光として、中心波長４５０ｎｍのＬＥＤ光を発するものである請求項１または２に記載の光源装置。
4. 前記ＬＥＤ光源は、前記ＬＥＤ光として、中心波長４２０ｎｍのＬＥＤ光を発するものである請求項１〜３のいずれかに記載の光源装置。
5. さらに、被検体の被観察領域の所望の深さの組織情報を得るための照明光となる所定帯域の狭帯域光を発する第２のレーザ光源と、
   前記励起光と前記狭帯域光とを合波して合波光を出力する合波器とを備え、
   前記光ファイバは、前記合波光を前記コア部によって他方の端面まで導光するものである請求項１〜４のいずれかに記載の光源装置。
6. 前記第２のレーザ光源は、前記狭帯域光として、中心波長４０５ｎｍのレーザ光を発するものである請求項５に記載の光源装置。
7. 前記照明光を発する、請求項１〜６のいずれかに記載の光源装置と、
   前記光源装置から発せられる照明光を用いて被検者の被観察領域の内視鏡画像を撮像する内視鏡装置と、
   前記内視鏡装置によって撮像される内視鏡画像に画像処理を施すプロセッサ装置と、
   前記プロセッサ装置によって画像処理が施される内視鏡画像を表示する表示装置とを備え、
   前記内視鏡装置は、第２のコア部、および、該第２のコア部の外周面を覆うクラッド部を有し、前記光源装置から発せられ、一方の端面の前記第２のコア部に入射される照明光を他方の端面まで導光する第２の光ファイバを有し、該第２の光ファイバの他方の端面に前記蛍光体が配置されていることを特徴とする内視鏡診断装置。
8. 前記蛍光体は、前記第２の光ファイバの他方の端面の第２のコア部および第２のクラッド部の全領域を覆うように配置されている請求項７に記載の内視鏡診断装置。
9. 前記蛍光体は、前記第２の光ファイバの他方の端面の第２のコア部のみの全領域を覆うように配置され、該蛍光体の外周面が前記第２のクラッド部によって覆われている請求項７に記載の内視鏡診断装置。
10. 前記蛍光体は、前記第２の光ファイバの他方の端面の第２のコア部のみの全領域を覆うように配置され、該蛍光体の外周面が支持体によって保持され、該支持体は、前記第２の光ファイバの第２のクラッド部と同一の材料で構成されている請求項７に記載の内視鏡診断装置。

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