JP2012075561A - 内視鏡光源装置及びそれを用いる内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光体の発熱による光量の低下が撮像画像の演色性に与える影響を抑え、演色性の良い、色味の安定した撮像画像を得ることができる光源装置及びそれを用いる内視鏡装置を提供する。
【解決手段】第１の波長帯域の第１の狭帯域光を出射する半導体レーザ光源、及び第１の波長帯域のレーザ光によって励起され、第１の波長帯域以外の可視領域の蛍光を発光する蛍光体を備え、広帯域光を出射する第１の光源部と、蛍光の波長帯域に含まれる第２の波長帯域の第２の狭帯域光を出射する半導体光源を備える第２の光源部と、第１の光源部の半導体レーザ光源の駆動及び出射光量を制御する第１駆動制御部ならびに第２の光源部の半導体光源の駆動及び出射光量を制御する第２駆動制御部を備える光源制御部と、を有し、第２駆動制御部は、蛍光の第２の波長帯域の光量の経時変化に応じて、第２の光源部の半導体光源の駆動及び出射光量を制御することで、上記課題を解決する。
【選択図】図２

Description

本発明は、特定の狭帯域光により蛍光体を励起発光させることで得られる疑似白色照明光を照射する内視鏡光源装置及びそれを用いる内視鏡装置に関する。

従来、特定の狭帯域光を被写体に照射することで、白色光による通常観察では得られない画像を得ることのできる特殊光観察が知られている（特許文献１、２）。
また、近年、特定の狭帯域光により蛍光体を励起発光させることで得られる疑似白色照射光を用いて通常観察を行うことのできる内視鏡装置が活用されている。この種の内視鏡装置に用いられる光源装置は、特殊光観察と通常光観察とを同時に行うことで、例えば粘膜層或いは粘膜下層に発生する新生血管の表層微細構造、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と共に、該生体情報を通常光による撮像画像に重ねることで、病変部をより正確に診断することができる（特許文献３、４）。
また、この疑似白色照明光光源装置は、通常の白色光光源（例えば、キセノン光源）に比べて、光量の調整がしやすく、長寿命で熱を持ちにくい特性があり、細経な構造を備える内視鏡装置の光源装置として好ましいことが知られている。

以上のような疑似白色照明光光源は、励起光としての狭帯域光を出射する狭帯域光光源と、励起光により励起され疑似白色光を出射する蛍光体とからなる。ここで用いられる蛍光体は、一般的に、発熱によって光量が低下することが知られており、この光量の低下は、撮像画像の演色性に影響を及ぼすという問題があった。

特公平６−４０１７４号公報 特開平２００４−３１３７７２号公報 特開２００９−１８９４６３号公報 特開２００９−２９７３１３号公報

本発明の目的は、内視鏡装置による被写体の観察において用いられる光源装置であって、蛍光体の発熱による光量の低下が撮像画像の演色性に与える影響を抑え、演色性の良い、色味の安定した撮像画像を得ることができる光源装置及びそれを用いる内視鏡装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、可視領域に含まれる第１の波長帯域の第１の狭帯域光を出射する半導体レーザ光源、および前記第１の波長帯域の前記レーザ光によって励起され、前記第１の波長帯域以外の前記可視領域の波長帯域の蛍光を発光する蛍光体を備え、前記可視領域の広帯域光を出射する第１の光源部と、前記蛍光の波長帯域に含まれる第２の波長帯域の第２の狭帯域光を出射する半導体光源を備える第２の光源部と、前記第１の光源部の前記半導体レーザ光源の駆動および前記第１の狭帯域光の出射光量を制御する第１駆動制御部ならびに前記第２の光源部の前記半導体光源の駆動および前記第２の狭帯域光の出射光量を制御する第２駆動制御部を備える光源制御部と、を有し、前記第２駆動制御部は、前記第１の光源部で発光する前記蛍光の前記第２の波長帯域の光量の経時変化に応じて、前記第２の光源部の前記半導体光源の駆動および前記第２の狭帯域光の出射光量を制御することを特徴とする内視鏡光源装置を提供する。

また、前記第２駆動制御部は、前記蛍光の前記第２の波長帯域の光量の経時低下を補償するように、前記半導体光源からの前記第２の狭帯域光の出射光量を制御することが好ましい。

さらに、前記光源制御部は、前記蛍光の前記第２の波長帯域の光量の経時低下を記憶するメモリと、前記第１の光源部の半導体レーザ光源の駆動開始からの時間を計測するタイマと、を有し、前記第２駆動制御部は、前記タイマによって計測された経過時間に応じて、前記メモリから前記蛍光の前記第２の波長帯域の光量の経時低下を読み出し、読み出された前記蛍光の前記第２の波長帯域の光量の経時低下を補償するように、前記半導体光源からの前記第２の狭帯域光の出射光量を制御することが好ましい。

さらにまた、前記光源制御部は、前記第１の光源部で発光する前記蛍光の前記第２の波長帯域の光量の経時低下を算出する光量算出手段を有し、前記第２駆動制御部は、前記光量算出手段で算出された前記蛍光の前記第２の波長帯域の光量の経時低下を補償するように、前記半導体光源からの前記第２の狭帯域光の出射光量を制御することが好ましい。

また、前記光量算出手段は、前記第１の光源部の前記半導体レーザ光源に流す電流値と前記蛍光体の蛍光特性とから、前記第１の光源部で発光する前記蛍光の前記第２の波長帯域の光量の経時低下を算出することが好ましい。

さらに、前記光源制御部は、前記半導体レーザ光源に流す電流値と、該電流値に応じて出射される前記第１の狭帯域光によって発光される前記蛍光の前記第２の波長帯域の光量の経時低下値との関係を記憶するメモリと、前記半導体レーザ光源の駆動開始からの時間を計測するタイマと、を有し、前記光量算出手段は、前記第２駆動制御部は、前記半導体レーザ光源に流す電流値および前記タイマによって計測された経過時間に応じて、前記メモリから前記蛍光の前記第２の波長帯域の光量の経時低下値を読み出し、読み出された値と前記電流値および前記経過時間とから補間演算を行って、前記光量の経時低下を算出することが好ましい。

また、前記第１光源部の前記蛍光体は、内視鏡の先端部に配置され、前記第２光源部の前記半導体光源が出射する前記第２の波長帯域の狭帯域光は、前記蛍光体を励起しない狭帯域光であり、前記半導体レーザ光源が出射する前記第１の波長帯域の前記第１の狭帯域光と合波されて前記蛍光体を透過することが好ましい。

また、前記第１光源部の前記蛍光体は、内視鏡の先端部に配置され、前記第２光源部の前記半導体光源が出射する第２の波長帯域の狭帯域光は、前記内視鏡の先端部の前記蛍光体から前記広帯域光が出射される位置とは異なる前記内視鏡の先端部の位置から出射されることが好ましい。

また、前記半導体レーザ光源が出射する前記第１の波長帯域の前記第１の狭帯域光は、青色、緑色および赤色の各波長領域の１つに含まれる狭帯域光であり、前記半導体光源が出射する第２の波長帯域の狭帯域光は、青色、緑色および赤色の各波長領域の他の１つに含まれる狭帯域光であることが好ましい。

また、前記第１の狭帯域光は、青色の波長領域に含まれる青色レーザ光であり、前記第２の波長帯域の狭帯域光は、緑色の波長領域に含まれる緑色狭帯域光であることが好ましい。

さらに、被写体とする生体の構造・成分の分光スペクトル特性に応じて狭帯域化された所定の波長帯域幅を持つ第３の狭帯域光を出射する第２の半導体光源を備える第３の光源部を有し、前記光源制御部は、さらに、前記第３の光源部の前記第２の半導体光源の駆動および前記第２の半導体光源から出射される前記第３の狭帯域光の出射光量を制御することが好ましい。

さらにまた、前記第２の光源部は、前記蛍光の波長帯域に含まれ、前記第２の波長帯域とは異なる各波長帯域の複数の狭帯域光をそれぞれ出射する複数の半導体光源を有し、
前記光源制御部は、前記複数の半導体光源の各駆動および前記複数の半導体光源の各狭帯域光の出射光量を制御する各第４の駆動制御部を備え、各第４の駆動制御部は、前記第１の光源部で発光する前記蛍光の、前記第２の波長帯域とは異なる各波長帯域の光量の経時変化に応じて、前記第４の光源部の前記複数の半導体光源の各駆動および前記複数の狭帯域光の各出射光量を制御することが好ましい。

また、前記第２の光源部の前記複数の半導体光源の各々から出射される各狭帯域光は、他の目的に用いられる狭帯域光であることが好ましい。

また、前記他の目的に用いられる狭帯域光は、前記可視領域の前記広帯域光による通常観察とは異なる特殊光観察に用いられる、被写体とする生体の構造・成分の分光スペクトル特性に応じて狭帯域化された所定の波長帯域幅を持つ狭帯域光、および前記被写体の処置に用いられる狭帯域光であることが好ましい。

また、本発明は、前述のいずれかに記載の内視鏡光源装置と、前記内視鏡光源装置から被写体に照射された前記狭帯域光および前記広帯域光の前記被写体からの戻り光により、前記被写体の撮像画像を撮像し、撮像画像情報を出力する撮像手段と、前記撮像画像情報に所定の画像処理を施す画像処理手段と、を有することを特徴とする内視鏡装置を提供する。

さらに、前記第１の光源部から出射される前記広帯域光および前記第２の光源部から出射される前記第２の狭帯域光の合計光量と、前記第３の光源部から出射される前記第３の狭帯域光の光量と、の光量比を算出する光量比算出手段を有し、前記画像処理手段は、前記光量比算出手段で算出された前記光量比に基づいて、前記撮像画像情報に施す画像処理を変更することが好ましい。

また、前記光量比算出手段は、前記第１の光源部と前記第２の光源部とを流れる各電流の合計電流値と、前記第３の光源部とを流れる電流の電流値と、から前記光量比を算出することが好ましい。

本発明の一実施形態の光源装置及びそれを含む内視鏡装置の全体構成の一実施例を示す外観図である。 本発明の第１実施形態の光源装置及びそれを含む内視鏡装置を模式的に示すブロック図である。 図２に示す光源装置に用いられる青紫色レーザ光源から出射される狭帯域光の発光スペクトル（Ａ）、青色レーザ光源と蛍光体とからなる白色光源から出射される疑似白色光の発光スペクトル及びその低下（Ｂ）、並びに緑色レーザ光源から出射される狭帯域光の発光スペクトル（Ｃ）を示すグラフである。 図２に示す光源装置から照射されるＧ光（緑色光）の発光量とその内訳を示した概念図である。 図４に示す蛍光体の発熱による光量低下の実測値を示すグラフである。 図２に示す光源装置の電気的構成の一実施例を模式的に示すブロック図である。 本発明の第２実施形態の光源装置及びそれを含む内視鏡装置を模式的に示すブロック図である。 図７に示す内視鏡装置の投光ユニットの縦断面図である。 図７に示す内視鏡の先端部の正面図である。

本発明に係る内視鏡装置を、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態の内視鏡装置の全体構成の一実施例を示す外観図である。
同図に示すように、本発明の内視鏡装置１０は、内視鏡１２と、光源装置１４と、プロセッサ装置１６とを有する。

内視鏡１２は、被験者の体内に挿入される可撓性の挿入部２１と、挿入部２１の基端部分に連接された操作部１７と、光源装置１４及びプロセッサ装置１６に接続されるコネクタ１５と、操作部１７−コネクタ１５間を繋ぐユニバーサルコード１９とを有する。挿入部１６の先端（以下、先端部という）２０内には被検体内撮像用のＣＣＤ型イメージセンサ（図２参照。以下、ＣＣＤという）２６が設けられている。

操作部１７には、先端部２０を上下左右に湾曲させるためのアングルノブや挿入部２１の先端からエアーや水を噴出させるための送気／送水ボタン、観察画像を静止画像記録するためのレリーズボタン、モニタ３８に表示された観察画像の拡大／縮小を指示するズームボタン、通常光観察と特殊光観察との切替、通常光観察とＰＤＤ（Photodynamic Diagnosis：光線力学的診断）の切り替えを行う切替ボタンが設けられている。
また、操作部１７の先端側には、電気メス等の処置具が挿通される鉗子口２３が設けられている。

プロセッサ装置１６は光源装置１４と電気的に接続されており、内視鏡装置１０の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置１６は、ユニバーサルコード１９や挿入部２１内に挿通された伝送ケーブルを介して内視鏡１２に給電を行い、ＣＣＤ２６の駆動を制御する。また、プロセッサ装置１６は、伝送ケーブルを介してＣＣＤ２６から出力された撮像信号を取得し、各種画像処理を施して画像データを生成する。モニタ３８からはプロセッサ装置１６で生成された画像データに基づいて観察画像が表示される。

図２は、図１に示す内視鏡装置を模式的に示すブロック図である。同図に示すように、本発明の内視鏡装置１０は、内視鏡１２と、光源装置１４と、プロセッサ１６と、入出力部１８とを有する。ここで、光源装置１４及びプロセッサ１６は、内視鏡１２の制御装置を構成し、内視鏡１２は、光源装置１４と光学的に接続され、プロセッサ１６と電気的に接続される。また、プロセッサ１６は、入出力部１８と電気的に接続される。そして、入出力部１８は、画像情報等を出力表示する表示部（モニタ）３８、画像情報等を出力する記録部（記録装置）４２（図示省略）、及び通常観察モード（通常光モードともいう）や特殊光観察モード（特殊光モードともいう）などのモード切替や機能設定等の入力操作を受け付けるＵＩ（ユーザインタフェース）として機能する入力部４０を有する。

内視鏡１２は、その先端から照明光を出射する照明光学系と、被観察領域を撮像する撮像光学系とを有する、電子内視鏡である。また、内視鏡１２は、被検体内に挿入される内視鏡挿入部２１と、内視鏡挿入部２１の先端２０の湾曲操作や観察のための操作を行う操作部１７と、内視鏡１２を制御装置の光源装置１４及びプロセッサ１６に着脱自在に接続するコネクタ部１５を備える。さらに、図示はしないが、操作部１７及び内視鏡挿入部２１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る。

内視鏡１２の先端部分には、図２に示すように、被観察領域へ光を照射する照射口２８Ａに、詳細は後述するが、照明光学系を構成し、白色光源を構成する蛍光体２４を有し、照射口２８Ａに隣接する受光部２８Ｂに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（センサ）２６が配置されている。内視鏡１２の照射口２８Ａには、照射光学系を構成するカバーガラスやレンズ（図示せず）が配置され、受光部２８Ｂには、照明光学系を構成するカバーガラスやレンズ（図示せず）が配置され、受光部２８Ｂの撮像素子２６の受光面には撮像光学系を構成する対物光学系が配置される。

内視鏡挿入部２１は、操作部１７の操作により湾曲自在にされ、内視鏡１２が使用される被検体の部位等に応じて、任意の方向及び任意の角度に湾曲でき、照射口２８Ａ及び受光部２８Ｂを、すなわち撮像素子２６の観察方向を、所望の観察部位に向けることができる。
なお、撮像素子２６は、受光領域にカラーフィルタ（例えば、ＲＧＢカラーフィルタや補色フィルタ）を備えたカラー撮像センサや補色センサであるのが好ましいが、ＲＧＢカラー撮像センサがより好ましい。

光源装置１４は、特殊光モードにおいて特殊光光源として用いられる中心波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光源（４０５ＬＤ）３２と、通常光モード及び特殊光モードの両方に用いられる白色照明光用光源として用いられる中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光源（４４５ＬＤ）３４と、通常光モード及び特殊光モードの両方に用いられる緑色レーザ光源（５１５ＬＤ）３３と、を発光源として備えている。なお、青紫色レーザ光源３２からの中心波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光は、生体の構造・成分の分光スペクトル特性に応じて、好ましくは合致して狭帯域化された波長帯域幅を持つ狭帯域光であるので、生体の構造・成分の検出能が優れている。

これら各光源３２、３３、３４の半導体発光素子からの発光は、光源制御部４８（図３参照）により個別に制御されており、各光源３２、３３、３４の発光条件、すなわち青紫色レーザ光源３２の出射光と、緑色レーザ光源３３の出射光と、青色レーザ光源３４の出射光との光量割合は、変更自在になっている。

青紫色レーザ光源３２、緑色レーザ光源３３及び青色レーザ光源３４は、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードが利用でき、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。また、上記光源として、発光ダイオード等の発光体を用いた構成としてもよい。

これら各光源３２、３３、３４から出射されるレーザ光は、集光レンズ（図示せず）により、それぞれ光ファイバ２２に入力され、合波器（図示せず）を介してコネクタ部に伝送される。なお、本発明は、これに限定されず、合波器を用いずに各光源３２、３３、３４からの各レーザ光を直接コネクタ部に送出する構成であってもよい。

中心波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光、中心波長５１５ｎｍの緑色レーザ光及び中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光が合波され、コネクタ部まで伝送されたレーザ光は、照明光学系を構成する光ファイバ２２によって、それぞれ内視鏡１２の先端部まで伝播される。そして、青色レーザ光は、内視鏡１２の先端の、光ファイバ２２の光出射端に配置された波長変換部材である蛍光体２４を励起して蛍光を発光させる。また、一部の青色レーザ光は、そのまま蛍光体２４を透過する。青紫色レーザ光は、そのごく一部は蛍光体２４を励起させるが、大部分は蛍光体２４を励起させることなく透過して、狭帯域波長の照明光（いわゆる狭帯域光）（Ｂ光）となる。また、緑色レーザ光は、蛍光体２４を励起させることなく、そのまま蛍光体２４を透過して、狭帯域波長の照明光（Ｇ光）となる。
ここで、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光とは、撮像素子で、Ｒ画像信号、Ｇ画像信号、Ｂ画像信号として検出される波長帯域の光である。

光ファイバ２２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できる。

蛍光体２４は、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体（例えばＹＡＧ系蛍光体、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７）等の蛍光体）を含んで構成される。これにより、青色レーザ光を励起光とする緑色〜黄色の励起光と、蛍光体２４により吸収されずに透過した青色レーザ光とが合わされて、白色（疑似白色）の照明光となる。本構成例のように、半導体発光素子を励起光源として用いれば、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。

上記の蛍光体２４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２４は、蛍光体を構成する蛍光物質と、充填材となる固定・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３２からの青紫色レーザ光と、緑色レーザ光源３３からの緑色レーザ光と、青色レーザ光源３４からの青色レーザ光及び青色レーザ光が蛍光体２４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、本発明の狭帯域光であり、特殊光となる。また、緑色レーザ光は、中心波長５１５ｎｍの輝線（プロファイルＣ）で表され、本発明の狭帯域光であり、特殊光となる。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２４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、通常光とされる。

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定されず、例えば、上述した疑似白色光を始めとして、Ｒ、Ｇ、Ｂ等、特定の波長帯の光を含むものであればよく、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むものとする。

この内視鏡装置１０では、プロファイルＡ、プロファイルＢ及びプロファイルＣとの発光強度を光源制御部４８により相対的に増減制御して、任意の輝度バランスの照射口を生成することができる。なお、本発明の内視鏡装置１０において、通常光モードでは、プロファイルＢの光のみが用いられ、特殊光モードでは、原則としてプロファイルＡの光が用いられる。また、プロファイルＢの光の光量低下を補うために、プロファイルＡの光とプロファイルＣの光とが重畳される。

上述したように、青紫色レーザ光源（以下、４０５ＬＤという）３２からの青紫色レーザ光による狭帯域光（プロファイルＡ）、緑色レーザ光源（以下、５１５ＬＤという）３３からの緑色レーザ光による狭帯域光（プロファイルＣ）、及び青色レーザ光源（以下、４４５ＬＤという）３４からの青色レーザ光と蛍光体２４からの励起発光光による白色光からなる照明光（プロファイルＢ）は、内視鏡１２の先端部の照射口２８Ａから被写体の被観察領域に向けて照射される。そして、照明光が照射された被観察領域からの戻り光が、受光部２８Ｂを介して撮像素子２６の受光面上に結像され、撮像素子２６によって被観察領域が撮像される。
撮像後に撮像素子２６から出力される撮像画像の画像信号は、スコープケーブル３０を通じてプロセッサ１６の画像処理システム３６に入力される。

こうして撮像素子２６によって撮像された撮像画像の画像信号は、プロセッサ１６の画像処理システム３６を含む信号処理系によって画像処理され、モニタ３８や記録装置４２に出力され、ユーザの観察に供される。

本発明の内視鏡装置１０において、通常光観察を行う場合４０５ＬＤ３２から照射された、図３に示す中心波長が４０５ｎｍのレーザ光（Ａ）は、蛍光体２６を励起することなく照射窓２８Ａから照射される。
また、４４５ＬＤ３４から照射された、図３に示す中心波長が４４５ｎｍのレーザ光（Ｂ）は、蛍光体２６を励起し、照射窓２８Ａから図３に示す疑似白色光（Ｂ）として照射される。ここで、疑似白色光（Ｂ）の蛍光体の励起発光光部分は、励起された蛍光体２６が熱を持つため、時間が経つにつれて、図３に示す点線のように発光効率が低下し、Ｇ光（緑色光）領域の光量が不足する。よって、この光量の不足分を補うために、５１５ＬＤ３３から、Ｇ光領域の波長を持つ、中心波長が５１５ｎｍのレーザ光（Ｃ）を照射する。レーザ光（Ｃ）は、蛍光体２６を励起することなく照射窓２８Ａから照射される。

図４は、本発明の、疑似白色光（Ｂ）のＧ光波長成分の光量と５１５ｎｍのレーザ光（Ｃ）の光量との関係を概念的に示すグラフである。
４４５ｎｍのレーザ光によって励起された蛍光体の励起発光光部分は、励起開始後５〜２０秒程度で、発光効率が１〜２％程度低下し、その後定常状態となるまでに、全体としての発光効率が５％程度低下する。

本発明では、この励起された蛍光体の経時特性に対して、逆特性で５１５ｎｍのレーザ光を合波することにより、Ｇ光領域の光量を一定に保っている。５１５ｎｍのレーザ光を逆特性で出射するためには、４４５ｎｍレーザ光の発光に用いられた電流値、経過時間、及び蛍光体の熱特性から、Ｇ光領域の光量低下を求め、それに対応した光量を出射する必要がある。
例えば、蛍光体２６にマイクロホワイト（日亜化学工業株式会社・商品名）を用いた場合には、図５に示すように、励起発光光のＧ光波長成分の光出力は、励起開始後５秒〜２０秒程度で、約０．７％低下している。よって、実際には、図５に示すデータに対応するように、５１５ｎｍレーザ光を照射する必要がある。

図６は、本発明の光源制御部４８の構成を示すブロック図である。
同図に示すように、光源制御部４８は、４０５ＬＤ駆動制御部７０と、５１５ＬＤ駆動制御部７２と、４４５ＬＤ駆動制御部７４と、タイマ７６と、メモリ７８とからなる。
４０５ＬＤ駆動制御部７０、５１５ＬＤ駆動制御部７２、４４５ＬＤ駆動制御部７４は、それぞれが、青紫色レーザ光源（４０５ＬＤ）３２、青色レーザ光源（４４５ＬＤ）３４、緑色レーザ光源（５１５ＬＤ）３３と繋がっており、それぞれの駆動制御部の指示に基づいてレーザの発光を行う。
また、それぞれの駆動制御部は、モード切替部５０（操作部１７）からのモード切替信号により、通常光観察（通常光モード）と特殊光観察（特殊光モード）とを切り替える。

５１５ＬＤ３３は、前述のとおり、光量の低下したＧ光領域の光量を補うために、５１５ＬＤ駆動制御部７４に接続するタイマ７６とメモリ７８とを有する。
タイマ７６は、４４５ＬＤ駆動制御部７４による４４５ＬＤの駆動開始の情報を受け、経過時間（励起時間）をカウントする。また、メモリ７８は、図４に示すように、蛍光体のＧ光領域の経過時間に対する光量低下特性を示すグラフを、蛍光体の温度特性に応じて複数枚備える。

５１５ＬＤ駆動制御部７２は、タイマ７６による経過時間と、メモリ７８が備える蛍光体の光量低下特性とから、Ｇ光領域の光量低下を算出し、Ｇ光領域の光量低下を補い、その発光量が一定となるように、５１５ＬＤ３３の出射光量を制御する。

また、光量算出部４８は、４４５ＬＤ３４の経過時間による光量低下を算出する図示しない光量算出手段を備え、５１５ＬＤ駆動制御部７２は、光量算出手段によって算出された光量低下を補うように、５１５ＬＤ３３の出射光量を制御してもよい。
また、光量算出手段は、４４５ＬＤ３４に流す電流値と蛍光体２６の蛍光特性とから経過時間による光量低下を算出してもよい。また、この際、この電流値と経過時間よる光量の低下値との関係をメモリ７８に記憶しておき、タイマ７６によってカウントされた経過時間に基づいて、補間演算を行い、経過時間による光量低下を算出してもよい。

なお、レーザの光量割合が変わると、撮像画像のホワイトバランスが変化する。そのため、図示はされていないが、４０５ＬＤ３２、５１５ＬＤ３３及び４４５ＬＤ３４の光量割合が画像処理部３６へ出力され、この光量割合の情報に基づいてホワイトバランスが調整されてもよい。

モニタ３８は、通常光モードでは、白色光を照射して撮像素子２６で得られ、プロセッサ１６で前処理及び通常光画像処理がなされた表示画像信号に基づく通常観察用画像をソフトコピー画像として表示し、特殊光モードでは、白色光に加え、特殊光を照射して撮像素子２６で得られ、プロセッサ１６で前処理及び特殊光画像処理がなされた表示画像信号に基づく特殊光観察画像をソフトコピー画像として表示する。

記録装置４２も、通常光モードでは、白色光を照射して得られた通常観察画像をハードコピー画像として出力し、特殊光モードでは、白色光及び特殊光を照射して得られた特殊光観察画像をハードコピー画像として出力する。
なお、必要に応じて、画像表示信号生成部６６で生成された表示画像信号は、画像情報として、図示しないが、メモリやストレージ装置からなる記憶部に記憶されても良い。

一方、モード切替部（入力部）５０は、通常光モードと特殊光とを切り替えるためのモード切替ボタンを有し、モード切替部５０からのモード切替信号は、光源装置１４の光源制御部４８に入力される。ここで、モード切替部５０は、内視鏡１２の操作部１７として配置されてもよいが、プロセッサ１６、入出力部１８の入力部４０、または光源装置１４に配置されてもよい。なお、モード切替部５０からの切替信号は、光源制御部４８および画像処理部１６へ出力され、撮像モードに適した画像処理がなされる。
本発明の第１実施形態に係る光源装置及びそれを含む内視鏡装置は、基本的に以上のように構成される。

次に、上述のように構成された第１実施形態に係る光源装置１４及びそれを含む内視鏡装置１０で通常光観察を行う際の処理の流れを簡単に説明する。
本実施形態においては、通常光観察のために４０５ＬＤ（４０５ｎｍ）３２と４４５ＬＤ（４４５ｎｍ）３４との発光が行われると同時に、４４５ｎｍレーザによって励起される蛍光体２６の発熱による光量低下を補うために、５１５ＬＤ３３（５１５ｎｍレーザ）の発光が行われる。
しかし、４０５ＬＤ３２の発光は、撮像画像において、表層血管の微細構造を強調するための発光であり、４０５ＬＤ３２を発光させず４４５ＬＤ３４とそれに伴う５１５ＬＤ３３の発光のみでも通常光観察が可能であるため、以下、簡単のために４４５ＬＤ３４と５１５ＬＤ３３とについて説明を進める。

まず、モード切替部４０の指示により、光源制御部４８において、４４５ＬＤ駆動制御部７４により４４５ＬＤ３４が点灯される。
４４５ＬＤ３４の点灯とともに、タイマ７６がカウンタをカウントし、メモリ７８に記憶された蛍光体の温度特性と、経過時間による蛍光体の光量低下のテーブルとから、蛍光体による励起光のＧ光領域の光量低下が算出され、５１５ＬＤ駆動制御部７２へ出力される。
５１５ＬＤ駆動制御部７２は、算出された低下光量を補うように５１５ＬＤ３３の出力を制御する。
これにより、５１５ＬＤ３３より５１５ｎｍレーザが出射され、蛍光体から照射される疑似白色光のＧ光領域の光量低下を補うため、Ｇ光領域の照射光量は、図３に示すように安定する。よって、撮像素子は、安定したＢ光とＧ光との撮像信号を出力し、表示部において演色性の良い、色味の安定した撮像画像が表示される。
以上が本発明の第１実施形態に係る光源装置及びそれを含む内視鏡装置である。

光源１４は、例えばＬＥＤやＬＤからなり、波長帯の異なる光を発するＬＥＤやＬＤ等を複数備えておき、これらの点灯と消灯を制御することによって通常光と励起光を切り替えても良い。また、青色レーザ光源と、青色レーザ光を照射されることにより緑色〜赤色の蛍光光を発する蛍光体を用いて通常光を発生させても良い。さらに、他の用途に用いる光源を併用しても良い。
よって、複数光源を備える場合を本発明の第２実施形態とし、図７を用いて説明する。

図７に示すとおり、本発明の第２の実施形態に係る内視鏡装置５００の光源装置５０１は互いに中心波長が異なるレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ１３を備えている。各レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ１３は、光源制御部４８によりそれぞれ個別に調光制御されており、各レーザ光を個別に又は同時に発生することができる。また、各レーザ光源の発光のタイミングや光量比は任意に変更可能となっており、各レーザ光が出射される照明窓からの光のスペクトルを、それぞれ個別に変更できる。

ＬＤ１（４０５ＬＤ３２）は、中心波長４０５ｎｍのレーザ光を出射する狭帯域光観察用の光源である。ＬＤ２（４４５ＬＤ３４）は中心波長４４５ｎｍのレーザ光を出射して後述する波長変換部材である蛍光体を用いて白色光（通常光）を生成するための光源である。ＬＤ３及びＬＤ４は、波長４０５ｎｍのレーザ光を出射する光源であり、ＰＤＤ等の蛍光観察時に用いられる。ＬＤ５及びＬＤ６は、中心波長４７２ｎｍのレーザ光を出射する光源であり、血中の酸素飽和度と血管深さの情報を抽出するために用いられる。ＬＤ７及びＬＤ８は、中心波長６６５ｎｍのレーザ光を出射する光源であり、ＰＤＴ（Photodynamic Therapy：光線力学的治療）に用いられる。ＬＤ９及びＬＤ１０は、中心波長７８５ｎｍのレーザ光を出射する光源であり、血管に注入したＩＧＣの赤外光観察に用いられる。ＬＤ１１及びＬＤ１２は、中心波長３７５ｎｍのレーザ光を出射する光源であり、ルシフェラーゼを用いた蛍光観察を行うための光源である。そして、ＬＤ１３（５１５ＬＤ３３）は、中心波長５１５ｎｍのレーザ光を出射する光源であり、通常光観察及び特殊光観察において、Ｇ光（緑色光）領域の光量不足を補うための光源である。
なお、各レーザ光源は、上記中心発光波長の±１０ｎｍの範囲に入っていれば良い。

各レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ１３から出射されるレーザ光は、それぞれ集光レンズ（図示しない）により光ファイバ５０２Ａ〜５０２Ｄに導入される。ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ１３からのレーザ光は、光ファイバ５０２Ｂ、５０２Ｃを通じて先端部２０に配置された蛍光体５０３に伝送され、ＬＤ３〜ＬＤ１２からのレーザ光は、光ファイバ５０２Ａ、５０２Ｄを通じて光拡散部材５０４に伝送され、照明光や励起光、治療光として被検体内に向けて出射される。

なお、ＬＤ１、ＬＤ２及びＬＤ１３からのレーザ光は、コンバイナ（合波器）５０６により合波して１系統の光路とされた後、カプラ（分派器）５０７により分波して２系統の光路とし、それぞれコネクタ１５に伝送される。これにより、ＬＤ１、ＬＤ２及びＬＤ１３からのレーザ光が、各レーザ光源の個体差による発光波長のばらつきやスペックルが軽減されて光ファイバ５０２Ｂ、５０２Ｃに均等に伝送される。ここでは、コンバイナ５０６及びカプラ５０７を用いるが、これらを用いずに各レーザ光源ＬＤ１、ＬＤ２及びＬＤ１３からのレーザ光をコネクタ１８に送出する簡略化した構成としても良い。

光ファイバ５０２Ｂと蛍光体５０３は投光ユニット５１１Ｂを構成し、光ファイバ５０２Ｃと光拡散部材５０４は投光ユニット５１１Ｃを構成する。また、光ファイバ５０２Ａと蛍光体５０３は投光ユニット５１１Ａを構成し、光ファイバ５０２Ｄと蛍光体５０３は投光ユニット５１１Ｄを構成する。

図８（Ａ）に示すように、投光ユニット５１１Ｂ、５１１Ｃは、それぞれ同一の構成であって、蛍光体５０３と、蛍光体５０３の外周を覆う筒状のスリーブ部材５１３と、スリーブ部材５１３の一端側を封止する保護ガラス（照明窓）５１４と、スリーブ部材５１３に挿入された光ファイバ５０２Ｂ（、５０２Ｃ）を中心軸に保持するフェルール５１５とを備えている。また、フェルール５１５の後端側から外皮に覆われて演出される光ファイバ５０２Ｂ（、５０２Ｃ）には、その外皮の外側を覆うフレキシブルスリーブ５１６との間に挿入されている。

投光ユニット５１１Ｂ、５１１Ｃの蛍光体５０３は、レーザ光源ＬＤ２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蛍光物質（例えばＹＡＧ蛍光体、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７）等の蛍光体）を含んで構成される。これにより、青色レーザ光を励起光とする緑色〜黄色の励起発光光と、蛍光体５０３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（擬似白色）の通常光が生成される。

また、図８（Ｂ）に示すように、投光ユニット５１１Ａ、５１１Ｄも同一構成であり、投光ユニット５１１Ｂ、５１１Ｃの蛍光体５０３に代えて光拡散部材５０４が配設され、光ファイバ５０２Ｂ、５０２Ｄから導光される点以外は、投光ユニット５１１Ｂ、５１１Ｃと同様の構成となっている。

図９に示すように、投光ユニット５１１Ａ、５１１Ｄの対と、投光ユニット５１１Ｂ、５１１Ｃの対は、先端部２０の先端面における対物光学系２７を挟んだ両脇側に対として配置される。そして、例えば、投光ユニット５１１Ｂ、５１１Ｃに対してＬＤ２から青色レーザ光を導入することにより、白色光（通常光）が生成され、投光ユニット５１１Ｂ、５１１Ｃから被検体内に照射される。
また、投光ユニット５１１Ａ、５１１Ｄに対してＬＤ３、ＬＤ４から中心波長が４０５ｎｍのレーザ光（ＰＤＤ用の励起光）と、ＬＤ７、ＬＤ８から中心波長が６６５ｎｍのレーザ光（治療光）とを選択的に導入することにより、投光ユニット５１１Ａ、５１１Ｄから励起光と治療光のいずれかが被検体内に照射してもよい。
以上が本発明の第２実施形態に係る光源装置及びそれを含む内視鏡装置の構成である。また、第２に実施形態に係る光源装置及びそれを含む内視鏡装置の動作は第１実施形態の動作と略同様であるため、説明は省略する。

以上、本発明の光源装置及び内視鏡装置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るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。

１０、５００ 内視鏡装置
１２ 内視鏡
１３ コネクタ
１４ 光源装置
１６ プロセッサ
１７ 操作部
１８ 入出力部
２２ 光ファイバ
２４ 蛍光体
２６ 撮像素子
２７ 対物光学系
２８Ａ 照射口
２８Ｂ 受光部
３０ スコープケーブル
３２ 青紫色レーザ光源（４０５ＬＤ）
３３ 緑色レーザ光源（５１５ＬＤ）
３４ 青色レーザ光源（４４５ＬＤ）
３６ 画像処理システム
３８ 表示部（モニタ）
４０ 入力部
４２ 記録部（記録装置）
４８ 光源制御部
５０ モード切替部
７０ ４０５ＬＤ駆動制御部
７２ ５１５ＬＤ駆動制御部
７４ ４４５ＬＤ駆動制御部
７６ タイマ
７８ メモリ
５０２Ａ〜５０２Ｄ 光ファイバ
５０３ 蛍光体
５０４ 光拡散部材
５０６ コンバイナ
５０７ カプラ
５１１Ａ〜５１１Ｄ 投光ユニット
５１３ スリーブ部材
５１４ 保護ガラス（照明窓）
５１５ フェルール
５１６ フレキシブルスリーブ

Claims (17)

1. 可視領域に含まれる第１の波長帯域の第１の狭帯域光を出射する半導体レーザ光源、および前記第１の波長帯域の前記レーザ光によって励起され、前記第１の波長帯域以外の前記可視領域の波長帯域の蛍光を発光する蛍光体を備え、前記可視領域の広帯域光を出射する第１の光源部と、
   前記蛍光の波長帯域に含まれる第２の波長帯域の第２の狭帯域光を出射する半導体光源を備える第２の光源部と、
   前記第１の光源部の前記半導体レーザ光源の駆動および前記第１の狭帯域光の出射光量を制御する第１駆動制御部ならびに前記第２の光源部の前記半導体光源の駆動および前記第２の狭帯域光の出射光量を制御する第２駆動制御部を備える光源制御部と、を有し、
   前記第２駆動制御部は、前記第１の光源部で発光する前記蛍光の前記第２の波長帯域の光量の経時変化に応じて、前記第２の光源部の前記半導体光源の駆動および前記第２の狭帯域光の出射光量を制御することを特徴とする内視鏡光源装置。
2. 前記第２駆動制御部は、前記蛍光の前記第２の波長帯域の光量の経時低下を補償するように、前記半導体光源からの前記第２の狭帯域光の出射光量を制御する請求項１に記載の内視鏡光源装置。
3. 前記光源制御部は、さらに、前記蛍光の前記第２の波長帯域の光量の経時低下を記憶するメモリと、前記第１の光源部の半導体レーザ光源の駆動開始からの時間を計測するタイマと、を有し、
   前記第２駆動制御部は、前記タイマによって計測された経過時間に応じて、前記メモリから前記蛍光の前記第２の波長帯域の光量の経時低下を読み出し、読み出された前記蛍光の前記第２の波長帯域の光量の経時低下を補償するように、前記半導体光源からの前記第２の狭帯域光の出射光量を制御する請求項１または２に記載の内視鏡光源装置。
4. 前記光源制御部は、さらに、前記第１の光源部で発光する前記蛍光の前記第２の波長帯域の光量の経時低下を算出する光量算出手段を有し、
   前記第２駆動制御部は、前記光量算出手段で算出された前記蛍光の前記第２の波長帯域の光量の経時低下を補償するように、前記半導体光源からの前記第２の狭帯域光の出射光量を制御する請求項１または２に記載の内視鏡光源装置。
5. 前記光量算出手段は、前記第１の光源部の前記半導体レーザ光源に流す電流値と前記蛍光体の蛍光特性とから、前記第１の光源部で発光する前記蛍光の前記第２の波長帯域の光量の経時低下を算出する請求項４に記載の内視鏡光源装置。
6. 前記光源制御部は、さらに、前記半導体レーザ光源に流す電流値と、該電流値に応じて出射される前記第１の狭帯域光によって発光される前記蛍光の前記第２の波長帯域の光量の経時低下値との関係を記憶するメモリと、前記半導体レーザ光源の駆動開始からの時間を計測するタイマと、を有し、
   前記光量算出手段は、前記第２駆動制御部は、前記半導体レーザ光源に流す電流値および前記タイマによって計測された経過時間に応じて、前記メモリから前記蛍光の前記第２の波長帯域の光量の経時低下値を読み出し、読み出された値と前記電流値および前記経過時間とから補間演算を行って、前記光量の経時低下を算出する請求項４または５に記載の内視鏡光源装置。
7. 前記第１光源部の前記蛍光体は、内視鏡の先端部に配置され、前記第２光源部の前記半導体光源が出射する前記第２の波長帯域の狭帯域光は、前記蛍光体を励起しない狭帯域光であり、前記半導体レーザ光源が出射する前記第１の波長帯域の前記第１の狭帯域光と合波されて前記蛍光体を透過する請求項１〜６のいずれかに記載の内視鏡光源装置。
8. 前記第１光源部の前記蛍光体は、内視鏡の先端部に配置され、前記第２光源部の前記半導体光源が出射する第２の波長帯域の狭帯域光は、前記内視鏡の先端部の前記蛍光体から前記広帯域光が出射される位置とは異なる前記内視鏡の先端部の位置から出射される請求項１〜６のいずれかに記載の内視鏡光源装置。
9. 前記半導体レーザ光源が出射する前記第１の波長帯域の前記第１の狭帯域光は、青色、緑色および赤色の各波長領域の１つに含まれる狭帯域光であり、
   前記半導体光源が出射する第２の波長帯域の狭帯域光は、青色、緑色および赤色の各波長領域の他の１つに含まれる狭帯域光である請求項１〜８のいずれかに記載の内視鏡光源装置。
10. 前記第１の狭帯域光は、青色の波長領域に含まれる青色レーザ光であり、
    前記第２の波長帯域の狭帯域光は、緑色の波長領域に含まれる緑色狭帯域光である請求項９に記載の内視鏡光源装置。
11. さらに、被写体とする生体の構造・成分の分光スペクトル特性に応じて狭帯域化された所定の波長帯域幅を持つ第３の狭帯域光を出射する第２の半導体光源を備える第３の光源部を有し、
    前記光源制御部は、さらに、前記第３の光源部の前記第２の半導体光源の駆動および前記第２の半導体光源から出射される前記第３の狭帯域光の出射光量を制御する請求項１〜１０のいずれかに記載の内視鏡光源装置。
12. 前記第２の光源部は、さらに、前記蛍光の波長帯域に含まれ、前記第２の波長帯域とは異なる各波長帯域の複数の狭帯域光をそれぞれ出射する複数の半導体光源を有し、
    前記光源制御部は、前記複数の半導体光源の各駆動および前記複数の半導体光源の各狭帯域光の出射光量を制御する各第４の駆動制御部を備え、
    各第４の駆動制御部は、前記第１の光源部で発光する前記蛍光の、前記第２の波長帯域とは異なる各波長帯域の光量の経時変化に応じて、前記第４の光源部の前記複数の半導体光源の各駆動および前記複数の狭帯域光の各出射光量を制御する請求項１〜１１のいずれかに記載の内視鏡光源装置。
13. 前記第２の光源部の前記複数の半導体光源の各々から出射される各狭帯域光は、他の目的に用いられる狭帯域光である請求項１２に記載の内視鏡光源装置。
14. 前記他の目的に用いられる狭帯域光は、前記可視領域の前記広帯域光による通常観察とは異なる特殊光観察に用いられる、被写体とする生体の構造・成分の分光スペクトル特性に応じて狭帯域化された所定の波長帯域幅を持つ狭帯域光、および前記被写体の処置に用いられる狭帯域光である請求項１３に記載の内視鏡光源装置。
15. 請求項１〜１４のいずれかに記載の内視鏡光源装置と、
    前記内視鏡光源装置から被写体に照射された前記狭帯域光および前記広帯域光の前記被写体からの戻り光により、前記被写体の撮像画像を撮像し、撮像画像情報を出力する撮像手段と、
    前記撮像画像情報に所定の画像処理を施す画像処理手段と、を有することを特徴とする内視鏡装置。
16. さらに、前記第１の光源部から出射される前記広帯域光および前記第２の光源部から出射される前記第２の狭帯域光の合計光量と、前記第３の光源部から出射される前記第３の狭帯域光の光量と、の光量比を算出する光量比算出手段を有し、
    前記画像処理手段は、前記光量比算出手段で算出された前記光量比に基づいて、前記撮像画像情報に施す画像処理を変更する請求項１５に記載の内視鏡装置。
17. 前記光量比算出手段は、前記第１の光源部と前記第２の光源部とを流れる各電流の合計電流値と、前記第３の光源部とを流れる電流の電流値と、から前記光量比を算出する請求項１６に記載の内視鏡装置。
    

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