JP2012245285A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】白色光と励起光との生体面照度をともに維持するとともに、励起光の照射範囲と白色光の照射範囲との比率を予め設定された所望の値に設定する。
【解決手段】被観察部まで光を導光して被観察部に上記光を照射する導光部ＬＧに入射される第１の光（たとえば励起光）を射出する第１の光源５２と、導光部ＬＧに入射される第２の光（たとえば白色光）を射出する第２の光源５０とを備えた光源装置において、導光部ＬＧによって導光されて被観察部に照射される第１の光と第２の光との出射角を出射角変更部５７によって同時に変更する。
【選択図】図４

Description

本発明は、所定の導光部の光入射端面に対して第１の波長帯域の光および第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の光を入射する光源装置に関するものである。

従来、体腔内の組織を観察する内視鏡システムが広く知られており、白色光の照射によって体腔内の被観察部を撮像して通常画像を得、この通常画像をモニタ画面上に表示する電子式内視鏡システムが広く実用化されている。

そして、このような内視鏡システムの１つとして、たとえば、脂肪下の血管走行および血流、リンパ管、リンパ流、胆管走行、胆汁流など通常画像上には現れないものを観察するため、予め被観察部にＩＣＧ（インドシアニングリーン）を投入し、被観察部に近赤外光の励起光を照射することによってＩＣＧの蛍光画像を取得する内視鏡システムが提案されている。また、被観察部に励起光を照射することによって被観察部から発せられた自家蛍光を検出して蛍光画像を取得する内視鏡システムも提案されている。

そして、たとえば、特許文献１においては、上述したように被観察部に励起光を照射して蛍光画像を撮像するとともに、白色光を被観察部に照射して通常画像を撮像する内視鏡システムが提案されている。

ここで、特許文献１における内視鏡システムにおいては、蛍光画像と通常画像とを重ね合わせて診断用画像を生成する際、これらの画像が互いに対応したものとなるように被観察部への励起光の照射範囲と白色光の照射範囲とを一致させることが提案されている。

具体的には、励起光のみが入射されるレンズの焦点距離を変更することによって、励起光を導光するライトガイドの光入射端面への励起光の入射角を変更し、これにより励起光の照射範囲を固定された白色光の照射範囲に一致させることが提案されている。

特開２００２−６５６０２号公報

ところで、たとえば外科治療現場においては、通常は胃がんなどの近位を観察するために内視鏡システムが用いられるが、たとえば腹膜播腫などの遠位を観察したい場合もある。

このようなときに特許文献１に記載の内視鏡システムを用いた場合には、励起光については、その出射角を狭めることによって遠位においても励起光照度を十分に維持することが可能であるが、白色光の出射角は固定であるため、遠位における白色光照度が低下するという問題がある。

また、たとえ特許文献１に記載の内視鏡システムにおいて白色光の出射角も変更可能に構成したとしても、励起光の出射角の変更と白色光の出射角の変更に一定の関係がない場合には、励起光の照射範囲（半径）と白色光の照射範囲（半径）との比率が観察に適していない画像となってしまったり、またこれらの比率を調整するために複雑な操作が必要となったりする問題がある。具体的には、たとえば、励起光として近赤外光のような不可視光を用いた際、励起光の照射範囲と白色光の照射範囲との比率が一定に保たれていない場合、白色光の照射範囲に対してどの辺りの領域に励起光が照射されているのかを使用者が把握することができない。したがって、病変部が存在しないのでその蛍光画像が映し出されないのか、もしくは病変部は存在するが励起光の照射範囲外であるためその蛍光画像が映し出されないのかを判断することができない可能性があり、画像診断において偽陰性の判断を招かないように注意の必要がある。また、病変部が存在して蛍光画像として映し出されているのか、もしくは励起光の照射範囲が狭いために励起光照度が高くなり過ぎて、本来映し出されるべきではない正常部が病変部のように映し出されているのかを判断することができない可能性があり、画像診断において偽陽性の判断を招かないように注意の必要がある。

本発明は、上記の問題に鑑み、白色光と励起光との生体面照度をともに維持することができるとともに、励起光の照射範囲と白色光の照射範囲との比率を適切に調整することができる光源装置を提供することを目的とする。

本発明の光源装置は、被観察部まで光を導光して被観察部に上記光を照射する導光部に入射される第１の光を射出する第１の光源と、導光部に入射される第２の光を射出する第２の光源と、導光部によって導光されて被観察部に照射される第１の光と第２の光との導光部からの出射角を同時に変更する出射角変更部とを備えたことを特徴とする。

また、上記本発明の光源装置においては、出射角変更部を、導光部の光入射端面への第１の光および第２の光の入射角を変更することによって出射角を変更する入射角変更光学系を有するものとできる。

また、出射角変更部を、入射角変更光学系の焦点距離を変更することによって入射角を変更するものとできる。

また、出射角変更部を、第１の光および第２の光のうちのいずれか一方の光が入射され、該入射されたいずれか一方の光を入射角変更光学系に入射させる上流側光学系を備えたものとし、その上流光学系によって入射角変更光学系に入射される上記いずれか一方の光の入射高を、入射角変更光学系による入射角の変更に連動させて変更することによって第１の光と第２の光との導光部からの出射角の比率を一定に維持するものとできる。

また、第２の光源から射出された第２の光を入射角変更光学系の光軸に対して平行に導光するとともに、第１の光源から射出された第１の光を入射角変更光学系の光軸に対して垂直に導光し、上記平行に導光された第２の光と上記垂直に導光された第１の光とを合波するミラーを設けることができる。

また、第１の光源から射出された第１の光を入射角変更光学系の光軸に対して平行に導光するとともに、第２の光源から射出された第２の光を入射角変更光学系の光軸に対して垂直に導光し、上記平行に導光された第１の光と上記垂直に導光された第２の光とを合波するミラーを設けることができる。

また、入射角変更光学系としてズームレンズを用いることができる。

また、上流側光学系としてズームビームエキスパンダを用いることができる。

また、出射角変更部を、第１の光の出射角を変更する第１の光用出射角変更部と第２の光の出射角を変更する第２の光用出射角変更部とを備えたものとできる。

また、第１の光用出射角変更部を、導光部の光軸に対する第１の光の光軸の入射角度を変更することによって第１の光の出射角を変更するものとできる。

また、第１の光源として半導体光源を用いることができる。

また、第１の光源を、第１の光として近赤外光を射出するものとできる。また、第２の光源として可視光源を用いることができる。

本発明の光源装置によれば、導光部によって導光されて被観察部に照射される第１の光と第２の光との出射角を出射角変更部によって同時に変更するようにしたので、第１の光と第２の光との生体面照度をともに維持することができるとともに、複雑な操作を要することなく第１の光の照射範囲と第２の光の照射範囲との比率を予め設定した所望の値に設定することができる。

したがって、たとえば、第１の光を上述した近赤外光の励起光とし、第２の光を可視光とした場合、励起光の照射範囲と可視光の照射範囲との比率を一定に保つことができ、その比率を使用者が把握することができるので、可視光の照射範囲に対してどの領域に励起光が照射されているかを使用者が把握することできる。したがって、上述したような偽陰性や偽陽性の判断を招くこともない。

また、第１の光および第２の光のうちのいずれか一方の光が入射され、その入射されたいずれか一方の光を入射角変更光学系に入射させる上流側光学系をさらに設け、その上流光学系によって入射角変更光学系に入射される上記いずれか一方の光の入射高を、入射角変更光学系による入射角の変更に連動させて変更することによって第１の光と第２の光との導光部からの出射角の比率を一定に維持するようにした場合には、たとえば、被観察部が平面対象物ではなく、腹膜内壁などの曲面に近い形状であり、内側に湾曲したものである場合には、第１の光と第２の光との照射範囲の半径の比率を一定にするよりも、第１の光の出射角と第２の光の出射角との比率を一定に保つ方が使用者の感覚にとって有効である。

本発明の光源装置の第１の実施形態を用いた硬性鏡システムの概略構成図 体腔挿入部の概略構成図 撮像ユニットの概略構成図 画像処理装置および第１の実施形態の光源装置（出射角変更前）の概略構成を示す図 画像処理装置および第１の実施形態の光源装置（出射角変更後）の概略構成を示す図 励起光と白色光の入射角の関係の一例を示すグラフ 画像処理装置および第２の実施形態の光源装置（出射角変更前）の概略構成を示す図 画像処理装置および第２の実施形態の光源装置（出射角変更後）の概略構成を示す図 白色光の入射角と入射高の関係の一例を示すグラフ ズームレンズの焦点距離とズームビームエキスパンダの倍率との関係の一例を示すグラフ ズームビームエキスパンダのその他の実施形態（入射高大）を示す図 ズームビームエキスパンダのその他の実施形態（入射高小）を示す図 ズームレンズの焦点距離とズームビームエキスパンダ内のズームレンズの焦点距離との関係の一例を示すグラフ 本発明の第３の実施形態の光源装置の概略構成を示す図 本発明の第４の実施形態の光源装置の概略構成を示す図 ライトガイドの光入射端面の垂直方向に対して入射角２０°だけ傾斜させた方向から励起光を入射した場合の照度分布と、ライトガイドの光入射端面に対して垂直方向から励起光を入射した場合の照度分布との実験データを示すグラフ 本発明の第５の実施形態の光源装置の概略構成を示す図 本発明の第６の実施形態の光源装置の概略構成を示す図 本発明の第６の実施形態の光源装置に遮光部材を設けた場合の概略構成を示す図 本発明の第７の実施形態の光源装置の概略構成を示す図 本発明の第８の実施形態の光源装置の概略構成を示す図

以下、図面を参照して本発明の光源装置の第１の実施形態を用いた硬性鏡システムについて詳細に説明する。本実施形態の硬性鏡システムは、その光源装置の構成に特徴を有するものであるが、まずは硬性鏡システム全体の構成について説明する。図１は、本実施形態の硬性鏡システム１の概略構成を示す外観図である。

本実施形態の硬性鏡システム１は、図１に示すように、白色の通常光および励起光を射出する光源装置２と、光源装置２から射出された通常光および励起光を導光して被観察部に照射するとともに、通常光の照射により被観察部から反射された反射光に基づく通常像および励起光の照射により被観察部から発せられた蛍光に基づく蛍光像を撮像する硬性鏡撮像装置１０と、硬性鏡撮像装置１０によって撮像された画像信号に所定の処理を施すプロセッサ３と、プロセッサ３において生成された表示制御信号に基づいて被観察部の通常画像および蛍光画像を表示するモニタ４とを備えている。

硬性鏡撮像装置１０は、図１に示すように、体腔内に挿入される体腔挿入部３０と、体腔挿入部３０によって導光された被観察部の通常像および蛍光像を撮像する撮像ユニット２０とを備えている。

また、硬性鏡撮像装置１０は、図２に示すように、体腔挿入部３０と撮像ユニット２０とが着脱可能に接続されている。そして、体腔挿入部３０は、接続部材３０ａ、挿入部材３０ｂ、ケーブル接続部３０ｃ、照射窓３０ｄおよび撮像窓３０ｅを備えている。

接続部材３０ａは、体腔挿入部３０（挿入部材３０ｂ）の撮像ユニット２０側の一端部３０Ｘに設けられており、たとえば撮像ユニット２０に形成された開口２０ａに嵌め合わされることにより、撮像ユニット２０と体腔挿入部３０とが着脱可能に接続される。

挿入部材３０ｂは、体腔内の撮影を行う際に体腔内に挿入されるものであって、硬質な材料から形成され、たとえば、直径略５ｍｍの円柱形状を有している。体腔挿入部３０の内部には、撮像窓３０ｅから入射された被観察部の通常像および蛍光像を結像し、体腔挿入部３０の撮像ユニット２０側の一端部３０Ｘまで導光してその一端部３０Ｘから出射させるリレーレンズ３０ｆ（図４参照）が設けられている。このリレーレンズ３０ｆから出射された通常像および蛍光像が撮像ユニット２０に入射される。

挿入部材３０ｂの側面には、図２に示すように、ケーブル接続部３０ｃが設けられており、このケーブル接続部３０ｃに対してライトガイドＬＧがコネクタＣによって機械的に接続される。これにより、光源装置２と挿入部材３０ｂとがライトガイドＬＧを介して光学的に接続されることになる。

なお、ライトガイドＬＧの先端にはコネクタ６１（図４参照）が設けられており、ライトガイドＬＧはこのコネクタ６１を介して光源装置２に着脱可能に接続されるものである。ライトガイドＬＧは、たとえばバンドル化されたマルチモード光ファイバから構成されるものである。

そして、体腔挿入部３０の内部には、ケーブル接続部３０ｃに接続されたライトガイドＬＧから発せられた通常光および励起光を導光するバンドル化されたマルチモード光ファイバ３０ｇ（図４参照）が設けられており、このマルチモード光ファイバ３０ｇは、入射された通常光および励起光を挿入部材３０ｂの先端部３０Ｙまで導光して被観察部に向けて照射するものである。挿入部材３０ｂ内に設けられたマルチモード光ファイバ３０ｇは、その先端が研磨されて照射窓３０ｄが形成されている。

図３は、撮像ユニット２０の概略構成を示す図である。撮像ユニット２０は、体腔挿入部３０内のリレーレンズ３０ｆにより結像された被観察部の蛍光像Ｌ４を撮像して被観察部の蛍光画像信号を生成する第１の撮像系と、体腔挿入部３０内のリレーレンズ３０ｆにより結像された被観察部の通常像Ｌ３を撮像して通常画像信号を生成する第２の撮像系とを備えている。これらの撮像系は、通常像Ｌ３を反射するとともに、蛍光像Ｌ４を透過する分光特性を有するダイクロイックプリズム２１によって、互いに直交する２つの光軸に分けられている。

第１の撮像系は、被観察部において反射し、ダイクロイックプリズム２１を透過した励起光の波長以下の光をカットするとともに、後述する蛍光波長域照明光を透過する励起光カットフィルタ２２と、体腔挿入部３０から射出され、ダイクロイックプリズム２１および励起光カットフィルタ２２を透過した蛍光像Ｌ４を結像する第１結像光学系２３と、第１結像光学系２３により結像された蛍光像Ｌ４を撮像する高感度撮像素子２４とを備えている。

高感度撮像素子２４は、蛍光像Ｌ４の波長帯域の光を高感度に検出し、蛍光画像信号に変換して出力するものである。高感度撮像素子２４としては、たとえばモノクロの撮像素子を用いることができる。

第２の撮像系は、体腔挿入部３０から射出され、ダイクロイックプリズム２１を反射した通常像Ｌ３を結像する第２結像光学系２５と、第２結像光学系２５により結像された通常像Ｌ３を撮像する撮像素子２６を備えている。

撮像素子２６は、通常像の波長帯域の光を検出し、通常画像信号に変換して出力するものである。撮像素子２６の撮像面には、３原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）、またはシアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）のカラーフィルタがベイヤー配列またはハニカム配列で設けられている。

また、撮像ユニット２０は、撮像制御ユニット２７を備えている。撮像制御ユニット２７は、高感度撮像素子２４から出力された蛍光画像信号と撮像素子２６から出力された通常画像信号とに対し、ＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理を施し、ケーブル５（図１参照）を介してプロセッサ３に出力するものである。

プロセッサ３は、図４に示すように、通常画像入力コントローラ４１、蛍光画像入力コントローラ４２、画像処理部４３、メモリ４４、ビデオ出力部４５、操作部４６、ＴＧ（タイミングジェネレータ）４７およびＣＰＵ４８を備えている。

通常画像入力コントローラ４１および蛍光画像入力コントローラ４２は、所定容量のラインバッファを備えており、通常画像入力コントローラ４１は、撮像ユニット２０の撮像制御ユニット２７から出力された１フレーム毎の通常画像信号を一時的に記憶するものであり、蛍光画像入力コントローラ４２は、蛍光画像信号を一時的に記憶するものである。そして、通常画像入力コントローラ４１に記憶された通常画像信号および蛍光画像入力コントローラ４２に記憶された蛍光画像信号はバスを介してメモリ４４に格納される。

画像処理部４３は、メモリ４４から読み出された１フレーム毎の通常画像信号および蛍光画像信号が入力され、これらの画像信号に所定の画像処理を施し、バスに出力するものである。

ビデオ出力部４５は、画像処理部４３から出力された通常画像信号および蛍光画像信号がバスを介して入力され、所定の処理を施して表示制御信号を生成し、その表示制御信号をモニタ４に出力するものである。

操作部４６は、種々の操作指示や制御パラメータなどの操作者による入力を受け付けるものである。後で詳述するが、特に、本実施形態においては励起光または通常光の出射角の変更を受け付けるものである。

ＴＧ４７は、撮像ユニット２０の高感度撮像素子２４、撮像素子２６および後述する光源装置２のＬＤドライバ５３を駆動するための駆動パルス信号を出力するものである。ＣＰＵ４８は装置全体を制御するものである。

プロセッサ３と撮像ユニット２０とは、図１および図４に示すように、ケーブル５を介して接続されるものである。ケーブル５は、撮像ユニット２０で撮像された通常画像信号や蛍光画像信号を伝搬する信号配線やプロセッサ３から出力された制御信号を伝達する制御配線などを備えたものである。ケーブル５の先端にはコネクタ５ａとコネクタ５ｂとが設けられており、ケーブル５はコネクタ５ａを介してプロセッサ３に着脱可能に接続され、コネクタ５ｂを介して撮像ユニット２０に着脱可能に接続されるものである。

光源装置２は、図４に示すように、約４００〜７００ｎｍの広帯域の波長からなる通常光（白色光）Ｌ１を拡散光として射出する可視光ランプ５０と、可視光ランプ５０から射出された通常光Ｌ１を略平行光にして射出する非球面レンズ５１と、７５０〜７９０ｎｍの近赤外光である励起光Ｌ２を射出する近赤外レーザダイオード５２と、近赤外レーザダイオード５２を駆動するＬＤドライバ５３と、近赤外レーザダイオード５２から射出された励起光２を拡大して出射する拡大レンズ５４と、拡大レンズから射出された励起光Ｌ２を平行光として出射するコリメートレンズ５５と、非球面レンズ５１から出射された通常光Ｌ１を透過するとともに、コリメートレンズ５５から射出された励起光Ｌ２を後述するズームレンズ５７に向けて反射するダイクロイックミラー５６と、ダイクロイックミラー５６を透過した通常光Ｌ１とダイクロイックミラー５６によって反射された励起光Ｌ２とが所定の入射角をもってライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射するように集光するズームレンズ５７とを備えている。

可視光ランプ５０としては、たとえばキセノンランプが用いられる。なお、本実施形態においては、通常光Ｌ１（可視光）として白色光を用いるようにしたが、これに限らず、可視波長を有する光であればその他の光を用いるようにしてもよい。また、本実施形態においては、励起光を射出する光源として近赤外レーザダイオードを用いるようにしたが、近赤外発光ダイオードを用いるようにしてもよい。

ダイクロイックミラー５６は、上述したように通常光Ｌ１を透過するとともに、励起光Ｌ２を反射するものであり、ズームレンズ５７の光軸方向に対して４５°の傾きをもって配置されている。

近赤外レーザダイオード５２、拡大レンズ５４およびコリメートレンズ５５は、その励起光Ｌ２の射出方向がズームレンズ５７の光軸に対して直交する方向となるように配置されている。

ズームレンズ５７は、第１の可動レンズ５７ａおよび第２の可動レンズ５７ｂを備えており、これらのレンズを光軸方向に移動させて焦点距離を変更するものである。そして、このズームレンズ５７の焦点距離の変更によって、入射された通常光Ｌ１および励起光Ｌ２のライトガイドＬＧの光入射端面６０への入射角が変更され、これにより体腔挿入部３０の先端から被観察部へ照射される通常光Ｌ１および励起光Ｌ２の出射角が同時に変更される。なお、本実施形態においては、ズームレンズ５７として２枚の可動レンズを備えたものを用いるようにしたが、これに限らず、３枚以上のレンズを有するものを用いるようにしてもよい。また、本実施形態におけるズームレンズ５７の焦点距離とは、図４に示すように、ズームレンズ５７を構成する組み合わせレンズの主点５７ｃからライトガイドＬＧの光入射端面６０までの距離のことをいう。

ここで、上述したズームレンズ５７の焦点距離の変化による通常光Ｌ１の入射角の変化と励起光Ｌ２の入射角の変化との関係について説明する。

たとえば、ズームレンズ５７の焦点距離を、図４に示すｆ１から図５に示すｆ２に変化させることによって励起光Ｌ２の入射角がθ_{ｉｒ_１}からθ_{ｉｒ_２}に変化し、通常光Ｌ１の入射角がθ_{ｖｉｓ_１}からθ_{ｖｉｓ_２}に変化したとする。このときズームレンズ５７に対する通常光Ｌ１の入射高ｈ_ｖｉｓと励起光の入射高ｈ_ｉｒは一定であることから下式を導き出すことができる。

そして、この上式より、変更後の励起光Ｌ２の入射角θ_{ｉｒ_２}と通常光Ｌ１の入射角θ_{ｖｉｓ_２}との関係は、下式のように表すことができる。

そして、たとえば、ｈ_ｉｒ＝５．３ｍｍ、ｈ_ｖｉｓ＝１０．９ｍｍ（変更前の入射角θ_{ｉｒ_１}＝１０°、θ_{ｖｉｓ_１}＝２０°）である場合には、励起光Ｌ２の入射角θ_{ｉｒ_２}と通常光Ｌ１の入射角θ_{ｖｉｓ_２}との関係は、図６に実線で示すようなグラフとなる。なお、図６においては、後述する第２の実施形態の場合と比較するため、通常光Ｌ１（白色光）の入射高ｈ_ｖｉｓの大きさも破線で示している。上述したように第１の実施形態においては入射高ｈ_ｖｉｓは一定である。

図６のグラフに示すように、ズームレンズ５７の焦点距離を変更することによって、通常光Ｌ１の入射角θ_{ｖｉｓ_２}と励起光Ｌ２の入射角θ_{ｉｒ_２}とを所定の関係をもって同時に変更することができる。

ここで、一般的に、光ファイバへの光の入射角をθ_ｉｎ、その光の出射角をθｏｕｔとすると下式の関係が成り立つ。

θｏｕｔ＝θｉｎ（θｉｎ≦θｍａｘ）
θｏｕｔ＝θｍａｘ（θｉｎ＞θｍａｘ）
ただし、θｍａｘ＝ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ）であり、ＮＡは光ファイバの開口数
そして、本実施形態では、ＮＡ＝０．６４（可視〜近赤外の波長を透過するガラスファイバ製のライトガイドで可能な値）としてθｉｎ≦θｍａｘ＝４０°とし、光ファイバへの光の入射角と出射角とは等しいものとする。すなわち、ライトガイドＬＧへの光の入射角と、ライトガイドＬＧおよび体腔挿入部３０内のマルチモード光ファイバ３０ｇからの光の出射角とは等しいものとする。

そして、このような前提において、平面対象物と体腔挿入部３０の先端との距離をｄ、ズームレンズ５７の焦点距離変更前の通常光Ｌ１の照射範囲の半径をｒ_{ｖｉｓ_１}、焦点距離変更前の励起光Ｌ２の照射範囲の半径をｒ_{ｉｒ_１}、焦点距離変更後の通常光Ｌ１の照射範囲の半径をｒ_{ｖｉｓ_２}、焦点距離変更後の励起光Ｌ２の照射範囲の半径をｒ_{ｉｒ_２}とすると、下式の関係となる。

したがって、第１の実施形態の通常光Ｌ１および励起光Ｌ２の出射角の制御方法においては、平面対象物における通常光Ｌ１の照射範囲の半径と励起光Ｌ２の照射範囲の半径との比率を一定にすることができる。すなわち、平面対象物を観察する場合には、第１の実施形態のような構成によって通常光Ｌ１および励起光Ｌ２の出射角を制御することが使用者の感覚に対して有効であるといえる。

なお、本実施形態においては、励起光Ｌ２をズームレンズ５７に向けて反射するものとしてダイクロイックミラー５６を用いるようにしたが、ダイクロイックミラー５６ではなく、任意の波長を反射する単なるミラーを用いるようにしてもよい。なお、このようなミラーを用いる場合には、ミラーの大きさは非球面レンズ５１の大きさに対して十分に小さいものを用いるものとする。非球面レンズ５１から射出される通常光Ｌ１の光量は十分に大きなものであるのでミラーによる通常光Ｌ１のケラレは特に問題ないものである。

また、本実施形態においては、励起光として近赤外光を用いるようにしたが、これに限らず、広帯域の波長からなる通常光よりも狭帯域の波長が用いられる。そして、励起光は、上記波長域の光に限定されず、蛍光色素の種類もしくは自家蛍光させる生体組織の種類によって適宜決定されるものである。

次に、本実施形態の硬性鏡システムの作用について説明する。

まず、光源装置２に接続されたライトガイドＬＧのコネクタＣが体腔挿入部３０の挿入部材３０ｂのケーブル接続部３０ｃに接続されるとともに、プロセッサ３に接続されたケーブル５のコネクタ５ｂが撮像ユニット２０に接続される。

次に、光源装置２の電源がオンされた後、使用者により体腔挿入部３０が体腔内に挿入され、体腔挿入部３０の先端が被観察部の近傍に設置される。

そして、光源装置２の可視光ランプ５０から通常光Ｌ１が射出され、その通常光Ｌ１は非球面レンズ５１によって略平行光にされたあとズームレンズ５７に入射され、ズームレンズ５７によって所定の入射角でライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射される。

なお、このときのズームレンズ５７の焦点距離は、使用者によって操作部４６において設定入力された通常光Ｌ１および励起光Ｌ２の出射角に応じた大きさとなっているものとする。

一方、光源装置２の近赤外レーザダイオード５２から励起光Ｌ２が射出され、その励起光Ｌ２は拡大レンズ５４およびコリメートレンズ５５を透過したあとダイクロイックミラー５６に入射される。

そして、ダイクロイックミラー５６に入射された励起光Ｌ２はズームレンズ５７に向けて反射されたあとズームレンズ５７に入射され、ズームレンズ５７によって所定の入射角でライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射される。

そして、上述したようにしてライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射された通常光Ｌ１と励起光Ｌ２とはライトガイドＬＧによって導光されて体腔挿入部３０内のマルチモード光ファイバ３０ｇの光入射端面から入射され、マルチモード光ファイバ３０ｇによって導光された通常光Ｌ１および励起光Ｌ２が体腔挿入部３０の先端から被観察部に向けて照射される。

そして、上述したような通常光Ｌ１の照射によって被観察部から反射された反射光に基づく通常像が撮像されるとともに、励起光Ｌ２の照射によって被観察部から発せられた蛍光に基づく蛍光像が撮像される。なお、被観察部には、予めＩＣＧが投与されており、このＩＣＧから発せられる蛍光を撮像するものとする。

具体的には、通常像の撮像の際には、通常光Ｌ１の照射によって被観察部から反射された反射光に基づく通常像Ｌ３が挿入部材３０ｂの先端部３０Ｙから入射し、挿入部材３０ｂ内のリレーレンズ３０ｆにより導光されて撮像ユニット２０に向けて射出される。

撮像ユニット２０に入射された通常像Ｌ３は、ダイクロイックプリズム２１により撮像素子２６に向けて直角方向に反射され、第２結像光学系２５により撮像素子２６の撮像面上に結像され、撮像素子２６によって所定のフレームレートで順次撮像される。

撮像素子２６から順次出力された通常画像信号は、撮像制御ユニット２７においてＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理が施された後、ケーブル５を介してプロセッサ３に順次出力される。

そして、プロセッサ３に入力された通常画像信号は、通常画像入力コントローラ４１において一時的に記憶された後、メモリ４４に格納される。そして、メモリ４４から読み出された１フレーム毎の通常画像信号は、画像処理部４３において階調補正処理およびシャープネス補正処理が施された後、ビデオ出力部４５に順次出力される。

そして、ビデオ出力部４５は、入力された通常画像信号に所定の処理を施して表示制御信号を生成し、１フレーム毎の表示制御信号をモニタ４に順次出力する。そして、モニタ４は、入力された表示制御信号に基づいて通常画像を表示する。

一方、蛍光像の撮像の際には、励起光Ｌ２の照射によって被観察部から発せられた蛍光に基づく蛍光像Ｌ４が挿入部材３０ｂの先端部３０Ｙから入射し、挿入部材３０ｂ内のリレーレンズ３０ｆにより導光されて撮像ユニット２０に向けて射出される。

撮像ユニット２０に入射された蛍光像Ｌ４は、ダイクロイックプリズム２１および励起光カットフィルタ２２を通過した後、第１結像光学系２３により高感度撮像素子２４の撮像面上に結像され、高感度撮像素子２４によって所定のフレームレートで撮像される。

高感度撮像素子２４から順次出力された蛍光画像信号は、撮像制御ユニット２７においてＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理が施された後、ケーブル５を介してプロセッサ３に順次出力される。

そして、プロセッサ３に入力された蛍光画像信号は、蛍光画像入力コントローラ４２において一時的に記憶された後、メモリ４４に格納される。そして、メモリ４４から読み出された１フレーム毎の蛍光画像信号は、画像処理部４３において所定の画像処理が施された後、ビデオ出力部４５に順次出力される。

そして、ビデオ出力部４５は、入力された蛍光画像信号に所定の処理を施して表示制御信号を生成し、１フレーム毎の表示制御信号をモニタ４に順次出力する。そして、モニタ４は、入力された表示制御信号に基づいて蛍光画像を表示する。

そして、上述したように蛍光画像を一旦表示したあと、使用者が通常光Ｌ１または励起光Ｌ２の出射角を変更したいと考えた場合には、操作部４６において使用者による通常光Ｌ１または励起光Ｌ２の出射角の変更指示が設定入力される。

そして、操作部４６において設定入力された通常光Ｌ１または励起光Ｌ２の出射角に応じてズームレンズ５７の第１および第２の可動レンズ５７ａ，５７ｂが移動してズームレンズ５７の焦点距離が変更され、これによりライトガイドＬＧの光入射端面６０への通常光Ｌ１および励起光Ｌ２の入射角が変更される。そして、これにより被観察部への通常光Ｌ１および励起光Ｌ２の出射角が同時に変更される。

上記実施形態の硬性鏡システムによれば、被観察部への通常光Ｌ１および励起光Ｌ２の出射角をズームレンズ５７によって同時に変更するようにしたので、通常光Ｌ１と励起光Ｌ２との生体面照度をともに維持することができるとともに、複雑な操作を要することなく通常光Ｌ１の照射範囲と励起光Ｌ２の照射範囲との比率を予め設定した所望の値に設定することができる。

次に、以下、本発明の第２〜８の実施形態の光源装置を用いた硬性鏡システムについて説明する。第２〜８の実施形態の光源装置を用いた硬性鏡システムは、その光源装置の構成のみが上記第１の実施形態の硬性鏡システムと異なるので光源装置の構成のみについて説明する。

上記第１の実施形態の光源装置２においては、上述したように、通常光Ｌ１の被観察部における照射範囲の半径と励起光Ｌ２の被観察部における照射範囲の半径との比率を一定に保つようにしたが、たとえば、被観察部が平面対象物ではなく、腹膜内壁などの曲面に近い形状であり、内側に湾曲したものである場合には、通常光Ｌ１と励起光Ｌ２との照射範囲の半径の比率を一定にするよりも、通常光Ｌ１の出射角と励起光Ｌ２の出射角との比率を一定に保つ方が使用者の感覚にとって有効である。第２の実施形態の光源装置６は、このような通常光Ｌ１と励起光Ｌ２の出射角の制御を行うものである。

具体的には、第２の実施形態の光源装置６は、図７に示すように、非球面レンズ５１とダイクロイックミラー５６との間に、ズームビームエキスパンダ５８を設けるようにしたものである。ズームビームエキスパンダ５８は、入射された平行光を別の直径の平行光に変更するレンズ系である。第２の実施形態の光源装置６においては、通常光Ｌ１の出射角と励起光Ｌ２の出射角との比率を一定に保つように制御するため、ズームレンズ５７の焦点距離の変更に連動させて、ズームビームエキスパンダ５８によってズームレンズ５７への通常光Ｌ１の入射高を変更するようにしたものである。このようにズームレンズ５７へ入射される通常光Ｌ１の入射高を変更することによって、ズームレンズ５７を透過してライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射される通常光Ｌ１の入射角のみを変更することができる。なお、ズームビームエキスパンダ自体は既に公知なものであり、たとえば、http://www.mgkk.com/products/pdf/02-08-laseracce/0208-6.pdfに掲載されているようなメレスグリオ製のものを用いることができる。

ここで、励起光Ｌ２のズームレンズ５７への入射高ｈ_ｉｒが一定で、かつ通常光Ｌ１の出射角に対する励起光Ｌ２の出射角との比率ｋが一定という制約条件において、ズームレンズ５７の焦点距離と通常光Ｌ１のズームレンズ５７への入射高ｈ_ｖｉｓを変化させることによって、励起光Ｌ２の出射角と通常光Ｌ１の出射角とを同時に変化させる場合について説明する。

まず、ズームレンズ５７の焦点距離をｆ１からｆ２に変化させるとともに、通常光Ｌ１のズームレンズ５７への入射高をｈ_ｖｉｓ１からｈ_ｖｉｓ２に変化させることによって、ライトガイドＬＧの光入射端面６０への励起光Ｌ２の入射角がθ_{ｉｒ_１}からθ_{ｉｒ_２}に変化し、通常光Ｌ１の入射角がθ_{ｖｉｓ_１}からθ_{ｖｉｓ_２}に変化したとすると、下式の関係を導き出すことができる。

上式の関係より、通常光Ｌ１の入射高が満たすべき値ｈ_{ｖｉｓ_２}は、下式のように表すことができる。

そして、たとえば、通常光Ｌ１の出射角に対する励起光Ｌ２の出射角の比率ｋ＝１/２に維持したい場合には、ｈｉｒ＝５．３ｍｍ（変更前の励起光Ｌ２の入射角θ_{ｉｒ_１}＝１０°、通常光Ｌ１の入射角θ_{ｖｉｓ_１}＝２０°、変更前の通常光Ｌ１の入射高ｈ_{ｖｉｓ_１}＝１０．９ｍｍ）である場合、通常光Ｌ１の出射角θ_{ｖｉｓ_２}に対して、ズームレンズ５７に入射される通常光Ｌ１の入射高ｈ_{ｖｉｓ_２}は、図９に点線で示すようなグラフとなる。なお、図９には、θ_{ｖｉｓ_２}とθ_{ｉｒ_２}との関係も実線で示している。これらの比率は一定なので図９に示すように線形関係となる。

さらに、ズームレンズ５７の変更後の焦点距離ｆ２と通常光Ｌ１の入射高ｈ_{ｖｉｓ_２}との関係は下式のようになる。

したがって、上式より、

となる。

一方、ズームビームエキスパンダ５８の特性は下式で表すことができる。ただし、Ｍはズームビームエキスパンダ５８の倍率、ｈ_{ｖｉｓ_０}はズームビームエキスパンダ５８への通常光Ｌ１の入射高である

そして、上の２式からｈｖｉｓ_２を消去すると、

となる。

したがって、上式にしたがって、ズームビームエキスパンダ５８の倍率Ｍをズームレンズ５７の焦点距離ｆ２に連動させて設定することにより、通常光Ｌ１の出射角と励起光Ｌ２の出射角との比率を一定に維持した同時制御を行うことができる。

図１０は、一例としてｈ_{ｖｉｓ_０}＝２５ｍｍの場合におけるズームレンズ５７の焦点距離ｆ２とズームビームエキスパンダ５８の倍率Ｍとの関係を実線で示したものである。なお、通常光Ｌ１の入射高ｈ_{ｖｉｓ_２}の変化の様子が分かるようにこれも破線で示している。

なお、上記第２の実施形態の光源装置６においては、ズームビームエキスパンダ５８として公知の構成のものを用いるようにしたが、これに限らず、たとえば図１１に示すような構成のズームビームエキスパンダ５８を用いるようにしてもよい。

具体的には、図１１に示すズームビームエキスパンダ５８は、２枚の可動レンズ５９ａ，５９ｂとからなるズームレンズ５９と、ズームレンズ５９から射出された通常光Ｌ１が入射される凹レンズ６２とを備えている。

そして、図１１に示すズームビームエキスパンダ５８は、凹レンズ６２の焦点Ｓに対してズームレンズ５９の焦点が常に重なるようにズームレンズ５９の焦点距離を変化させることによって、通常光Ｌ１の入射高ｈ_ｖｉｓを変更することができる。図１２は、ズームレンズ５９の可動レンズ５９ａを矢印Ｃ方向に、可動レンズ５９ｂを矢印Ｄ方向に移動させることによってズームレンズ５９の焦点距離をｆ_{ＡＢ_１}からｆ_{ＡＢ_２}に変更し、通常光Ｌ１の入射高を図１１よりも小さく変更した場合を示している。

ズームビームエキスパンダ５８を図１１および図１２に示す構成とした場合、その特性は下式によって表すことができる。なお、ｆ_Ｃは凹レンズ６２の焦点距離である。

また、後段のズームレンズ５７の焦点距離ｆ２と通常光Ｌ１の入射高ｈｖｉｓ_２との関係は、上述したとおり下式となる。

この２つの式を用いてｈｖｉｓ_２を消去すると、

となる。

したがって、上式にしたがって、ズームビームエキスパンダ５８内のズームレンズ５９の焦点距離ｆ_{ＡＢ_２}をズームレンズ５７の焦点距離ｆ２に連動させて設定することにより、通常光Ｌ１の出射角と励起光Ｌ２の出射角との比率を一定に維持した同時制御を行うことができる。

図１３は、一例としてｈ_{ｖｉｓ_０}＝２５ｍｍ、ｆ_ｃ＝３０ｍｍの場合におけるズームレンズ５７の焦点距離ｆ２とズームビームエキスパンダ５８内のズームレンズ５９の焦点距離ｆ_ＡＢとの関係を実線で示したものである。なお、通常光Ｌ１の入射高ｈ_{ｖｉｓ_２}の変化の様子が分かるようにこれも破線で示している。

なお、上記第２の実施形態の光源装置６においては、ズームビームエキスパンダ５８を用いてズームレンズ５７に入射される通常光Ｌ１の入射高を変更するようにしたが、通常光Ｌ１の入射高を変更する構成としてはズームビームエキスパンダ５８に限らず、たとえば、絞りなどのその他の光学系を用いるようにしてもよい。

また、上記第１および第２の実施形態の光源装置２，６においては、可視光ランプ５０から射出された通常光Ｌ１がズームレンズ５７の光軸に対して平行に導光され、近赤外レーザダイオード５２から射出された励起光Ｌ２がズームレンズ５７の光軸に対して垂直に導光されるように構成したが、これに限らず、ダイクロイックミラー５６として励起光Ｌ２を透過するとともに、通常光Ｌ１を反射するものを用い、励起光Ｌ２がズームレンズ５７の光軸に対して平行に導光され、通常光Ｌ１がズームレンズ５７の光軸に対して垂直に導光されるように構成するようにしてもよい。なお、この構成を第２の実施形態の光源装置６において採用した場合、ズームビームエキスパンダ５８は近赤外レーザダイオード５２の後方に配置されることになり、ズームレンズ５７の焦点距離の変更に連動して近赤外レーザダイオード５２から射出された励起光Ｌ２の入射高を変更することになる。

また、上記第１および第２の実施形態の光源装置２，６においては、通常光Ｌ１および励起光Ｌ２の入射角を変更するものとしてズームレンズ５７を用いるようにしたが、これに限らず、ズームレンズ５７と同様に焦点距離を変化させることができる可変焦点レンズ（バリフォーカルレンズ）を使用するようにしてもよい。

ズームレンズ５７は、上述したように焦点距離を変更した際、第１の可動レンズ５７ａと第２の可動レンズ５７ｂとの両方が移動することによって焦点位置がライトガイドＬＧの光入射端面６０の位置に維持されるものである。

これに対し、可変焦点レンズは、ズームレンズ５７と同様に２枚の凸レンズから構成されるが、焦点距離を変更した際、ライトガイドＬＧ側のレンズは固定であり、もう一方のレンズのみが可動するものである。

したがって、可変焦点レンズを用いた場合、焦点距離の変更にともなって焦点位置が光入射端面６０よりも上流側または下流側に移動することになるが、体腔挿入部３０の先端から出射される通常光Ｌ１と励起光Ｌ２の出射角は、ズームレンズ５７を用いた場合と同様である。そして、可変焦点レンズを用いた場合には、上述したように焦点位置が光入射端面６０の位置からずれることになるが、この焦点位置のずれによって、ズームレンズ５７を用いた場合よりも励起光Ｌ２が入射されるライトガイドＬＧのマルチモード光ファイバの本数を増加させることができるので、体腔挿入部３０先端の出射端面の輝点を分散させることができレーザ安全性の観点からは有効である。

また、上記第２の実施形態の光源装置６においては、通常光Ｌ１の出射角と励起光Ｌ２の出射角との比率が一定となるようにズームレンズ５７の焦点距離の変更に連動させてズームビームエキスパンダ５８を制御するようにしたが、これに限らず、たとえば、通常光Ｌ１の出射角を一定に維持し、かつ励起光Ｌ２の出射角のみが変更されるようにズームレンズ５７の焦点距離の変更に連動させてズームビームエキスパンダ５８を制御するようにしてもよい。このように制御することによって励起光Ｌ２の出射角のみを変更することができる。

なお、この励起光Ｌ２の出射角のみを変更する励起光独立変更モードと、上記第２の実施形態において説明した通常光Ｌ１および励起光Ｌ２の出射角の同時変更モードとは切り替え可能にすることが望ましい。たとえば、操作部４６において使用者による選択指示を受け付け、その選択指示に応じて同時変更モードと励起光独立変更モードとを切り替えるようにすればよい。

次に、本発明の第３の実施形態の光源装置について説明する。上記第１および第２の実施形態の光源装置においては、１つのズームレンズ５７によって通常光Ｌ１および励起光Ｌ２のライトガイドＬＧの光入射端面６０への入射角を同時に変更するようにしたが、これに限らず、図１４に示す第３の実施形態の光源装置７のように通常光Ｌ１の入射角を変更する白色光用ズームレンズ７１と、励起光Ｌ２の入射角を変更する励起光用ズームレンズ７４とを設け、これらの２つのズームレンズによって通常光Ｌ１の入射角と励起光Ｌ２の入射角とを変更するようにしてもよい。具体的には、第３の実施形態の光源装置７においては、可視光ランプ５０から射出された通常光Ｌ１は非球面レンズ５１によって略平行光とされて白色光用ズームレンズ７１に入射され、所定の焦点距離（入射角）に調整された白色光用ズームレンズ７１を透過したあとダイクロイックミラー７２を透過して集光レンズ７３に入射される。

一方、近赤外レーザダイオード５２から射出された励起光Ｌ２は、拡大レンズ５４およびコリメートレンズ５５を透過して励起光用ズームレンズ７４に入射され、所定の焦点距離（入射角）に調整された励起光用ズームレンズ７４を透過した後、ミラー７５によってダイクロイックミラー７２に向けて反射され、次いでダイクロイックミラー７２によって集光レンズ７３に向けて反射されて集光レンズ７３に入射される。

そして、集光レンズ７３に入射された通常光Ｌ１は白色光用ズームレンズ７１によって調整された入射角をもってライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射され、励起光Ｌ２は励起光用ズームレンズ７４によって調整された入射角をもってライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射される。

なお、通常光Ｌ１の入射角と励起光Ｌ２の入射角とについては、上述した第１の実施形態のように被観察部における通常光Ｌ１の照射範囲の半径と励起光Ｌ２の照射範囲の半径とが一定の比率となるように調整するようにしてもよいし、上述した第２の実施形態のように励起光Ｌ２の入射角の変更に連動させて通常光Ｌ１の入射角を変更させることによって被観察部における通常光Ｌ１の出射角と励起光Ｌ２の出射角とが一定の比率となるように調整するようにしてもよい。

次に、本発明の第４の実施形態の光源装置について説明する。上記第３の実施形態の光源装置７においては、励起光Ｌ２の入射角を励起光用ズームレンズ７４によって調整するようにしたが、図１５に示す光源装置８のように、ミラー７５を移動機構７６によって↓Ｅ方向に移動させることによって励起光Ｌ２のダイクロイックミラー７２における反射位置を変更し、これにより集光レンズ７３への励起光Ｌ２の入射位置を変更することによってライトガイドＬＧの光入射端面６０への励起光Ｌ２の入射角度を変更するようにしてもよい。なお、ここでいう励起光Ｌ２の入射角度とは、ライトガイドＬＧの光軸方向に対する励起光Ｌ２の光軸の角度のことをいう。

より具体的には、ミラー７５が、図１５に示す近赤外レーザダイオード５２側に位置する場合には、励起光Ｌ２はミラー７５およびダイクロイックミラー７２によって反射されて励起光Ｌ５として集光レンズ７３に入射され、ミラー７５が、図４に示す集光レンズ７３側に位置する場合には、励起光Ｌ２はミラー７５ダイクロイックミラー７２によって反射されて励起光Ｌ６として集光レンズ７３に入射される。すなわち、ミラー７５が近赤外レーザダイオード５２側に近づくほど集光レンズ７３への励起光Ｌ２の入射位置が、集光レンズ７３の光軸から離れた位置に変更されることになる。

そして、上述したように集光レンズ７３への励起光の入射位置が変更されると、ライトガイドＬＧの光入射端面６０への励起光の入射角度が変更される。具体的には、図１５に示すように励起光Ｌ５の方が励起光Ｌ６よりも光入射端面６０の垂直方向に対する入射角度が大きくなることになる。

このようにライトガイドＬＧの光入射端面６０に対する励起光の入射角度を変更すると、その入射角度の大きさに応じて励起光の出射角を変更することができる。すなわち、図１５に示すように、ライトガイドＬＧの光入射端面６０の垂直方向に対する入射角度が大きい励起光Ｌ５の方が、励起光Ｌ６よりも出射角が広がることになる。

ここで、上述したようにライトガイドＬＧの光入射端面６０への励起光の入射角度を変更することによって同一距離における励起光の照射範囲が変更される、すなわち出射角が変更されることを示す実験データを図１６に示す。図１６は、ライトガイドＬＧの光入射端面６０の垂直方向に対して入射角２０°だけ傾斜させた方向から励起光を入射した場合の照度分布と、ライトガイドＬＧの光入射端面６０に対して垂直方向から励起光を入射した場合の照度分布との実験データを示したものである。図１６に示すように、ライトガイドＬＧの光入射端面６０の垂直方向に対して入射角２０°だけ傾斜させた方向から励起光を入射した場合、ライトガイドＬＧのマルチモード光ファイバ内を伝搬して出射される励起光は、ピークを有する照度分布を２つ形成することになる。そして、これらの２つの照度分布が一部だけ重なりを持って分布することによって比較的広い範囲の照度分布を形成することができる。ただし、入射角を大きくし過ぎると２つの照度分布間の距離が大きくなるとともにその照度も小さくなり、十分な照度の励起光を照射することができなくなるので所定の上限値以内の範囲で入射角を設定することが望ましい。

なお、図１５においては、ライトガイドＬＧの光入射端面６０への入射角として２つの入射角を示しているが、すなわちミラー７５の位置として２つの位置を示しているが、これに限らず、ミラー７５の移動量および移動方向（集光レンズ７３側または可視光ランプ５０側）は、プロセッサ３の操作部４６を用いて使用者によって任意に設定可能なものである。そして、これにより励起光の出射角が任意に変更される。

次に、本発明の第５の実施形態の光源装置について説明する。上記第４の実施形態の光源装置８においては、ミラー７５を移動させることによって集光レンズ７３への励起光の入射位置を変更するようにしたが、これに対し第５の実施形態の光源装置９は、図１７に示すように、近赤外レーザダイオード５２ａ、拡大レンズ５４ａおよびコリメートレンズ５５ａの組と、近赤外レーザダイオード５２ｂ、拡大レンズ５４ｂおよびコリメートレンズ５５ｂの組とを集光レンズ７３の光軸方向に配列し、ＬＤドライバ５３によって近赤外レーザダイオード５２ａからの励起光Ｌ２の射出と近赤外レーザダイオード５２ｂからの励起光Ｌ２’の射出とを切り替えるようにしたものである。

このように近赤外レーザダイオード５２ａからの励起光Ｌ２の射出と近赤外レーザダイオード５２ｂからの励起光Ｌ２’の射出とを切り替えるようにした場合にも、上記第４の実施形態の光源装置８と同様に、ダイクロイックミラー７２上の励起光の反射位置を変更することができるので、集光レンズ７３への励起光の入射位置を変更することができ、これによりライトガイドＬＧの光入射端面６０への励起光の入射角度を変更して励起光の出射角を変更することができる。なお、図１７に示す第５の実施形態の光源装置９においては、近赤外レーザダイオード、拡大レンズおよびコリメートレンズの組を２組設けるようにしたが、励起光の出射角を３段階以上切り替える場合には、その出射角の段階数に応じて近赤外レーザダイオード、拡大レンズおよびコリメートレンズの組の数を増加させ、これらを集光レンズ７３の光軸方向に配列するようにすればよい。

また、第５の実施形態の光源装置９のように、近赤外レーザダイオード、拡大レンズおよびコリメートレンズの組を複数設けるのではなく、１組の近赤外レーザダイオード、拡大レンズおよびコリメートレンズを所定の移動機構によって集光レンズ７３の光軸方向に移動させることによってダイクロイックミラー７２上の励起光の反射位置を変更するようにしてもよい。

次に、本発明の第６の実施形態の光源装置について説明する。上記第４および第５の実施形態の光源装置においては、近赤外レーザダイオードから射出された励起光をダイクロイックミラー７２によって直角に反射することによって集光レンズ７３に入射させるようにしたが、これに対し第６の実施形態の光源装置１１は、図１８に示すように、ダイクロイックミラー７２を設けないようにし、近赤外レーザダイオード５２ａ、拡大レンズ５４ａおよびコリメートレンズ５５ａの組と、近赤外レーザダイオード５２ｂ、拡大レンズ５４ｂおよびコリメートレンズ５５ｂの組とを、通常光Ｌ１の光路上に集光レンズ７３の光軸に対して直交する方向に配列し、ＬＤドライバ５３によって近赤外レーザダイオード５２ａからの励起光Ｌ２の射出と近赤外レーザダイオード５２ｂからの励起光Ｌ２’の射出とを切り替えるようにしたものである。

なお、第６の実施形態の光源装置１１においても、近赤外レーザダイオード、拡大レンズおよびコリメートレンズの組を複数設けるのではなく、１組の近赤外レーザダイオード、拡大レンズおよびコリメートレンズを所定の移動機構によって集光レンズ７３の光軸に対して直交する方向に移動させることにより、集光レンズ７３への励起光の入射位置を変更するようにしてもよい。

なお、上記第６の実施形態の光源装置１１のように、近赤外レーザダイオード、拡大レンズおよびコリメートレンズを通常光Ｌ１の光路上に設けるようにしたとしても、通常光Ｌ１の光量は十分な大きさとすることができ、また回折効果や拡散効果などがあるので被観察部に問題となるような影が写り込むようなことはない。

また、近赤外レーザダイオードによる通常光Ｌ１のケラレについても、たとえば、非球面レンズ５１としてレンズ径が５０ｍｍのEdmund製精密非球面レンズを使用し、近赤外レーザダイオードとして直径が５．６ｍｍのEdmund製レーザダイオードを使用した場合には、その伝送効率は１−（５．６/５０）＝９９％となるので特に問題はない。

ただし、上記第６の実施形態においては、上述したように通常光Ｌ１の光路上に近赤外レーザダイオードを設けるようにしたので、通常光Ｌ１が近赤外レーザダイオードに照射されることによって近赤外レーザダイオードが発熱して故障してしまうおそれがある。

そこで、たとえば、非球面レンズ５１の可視光ランプ５０側の一部の面に対し、図１９に示すように、近赤外レーザダイオード５２への通常光Ｌ１の照射を妨げる遮光部材５１ａを設けるようにしてもよい。この遮光部材５１ａとしては、通常光Ｌ１を反射する部材を用いるようにしてもよいし、通常光Ｌ１を吸収する部材を用いるようにしてもよい。なお、遮光部材５１ａとして、通常光Ｌ１を反射する部材を用いる場合には、通常光Ｌ１を反射する方向が可視光ランプ５０方向以外の方向となるように構成することが望ましい。

また、上記説明では、非球面レンズ５１の可視光ランプ５０側の面に遮光部材５１ａを設けるようにしたが、これに限らず、非球面レンズ５１の近赤外レーザダイオード５２側の面に設けるようにしてもよいし、もしくは非球面レンズ５１とは分離して設けるようにしてもよい。

または、近赤外レーザダイオードの可視光ランプ５０側に通常光Ｌ１を反射するような反射部材を設けるようにしてもよい。この反射部材についても、通常光Ｌ１を反射する方向が可視光ランプ５０方向以外の方向となるように構成することが望ましい。もしくは、反射部材の代わりに、近赤外レーザダイオードに対して断熱部材を設けるようにしてもよい。断熱部材の材料としては公知の材料を使用することができる。また、近赤外レーザダイオードに対して断熱部材と反射部材との両方を設けるようにしてもよい。

次に、本発明の第７の実施形態の光源装置について説明する。上記第５の実施形態の光源装置においては、可視光ランプ５０および非球面レンズ５１を集光レンズ７３の光軸方向に配置するとともに、近赤外レーザダイオード５２ａ，５２ｂ、拡大レンズ５４ａ，５４ｂおよびコリメートレンズ５５ａ，５５ｂを上記光軸方向に直交する方向に配置するようにしたが、これに対し第７の実施形態の光源装置１３は、図２０に示すように、近赤外レーザダイオード５２ａ，５２ｂ、拡大レンズ５４ａ，５４ｂおよびコリメートレンズ５５ａ，５５ｂを、集光レンズ７３の光軸方向に配置するとともに、可視光ランプ５０および非球面レンズ５１を上記光軸方向に直交する方向に配置するようにしたものである。そして、図２０に示す光源装置１２におけるダイクロイックミラー５９は、可視光ランプ５０から射出され非球面レンズ５１および白色光用ズームレンズ７１を透過した通常光Ｌ１を集光レンズ７３に向けて反射するとともに、近赤外レーザダイオード５２ａ，５２ｂから射出された励起光Ｌ２を透過するものである。

第７の実施形態の光源装置１３においても、ＬＤドライバ５３によって近赤外レーザダイオード５２ａからの励起光Ｌ２の射出と近赤外レーザダイオード５２ｂからの励起光Ｌ２’の射出とを切り替えることによって、集光レンズ７３への励起光の入射位置を変更することができる。

なお、第７の実施形態の光源装置１３においても、近赤外レーザダイオード、拡大レンズおよびコリメートレンズの組を複数設けるのではなく、１組の近赤外レーザダイオード、拡大レンズおよびコリメートレンズを、所定の移動機構によって集光レンズ７３の光軸に対して直交する方向に移動させることにより集光レンズ７３への励起光の入射位置を変更するようにしてもよい。

次に、本発明の第８の実施形態の光源装置について説明する。上記第５〜７の実施形態の光源装置においては、近赤外レーザダイオードから射出された励起光を集光レンズ７３によってライトガイドＬＧの光入射端面６０に集光して入射させるようにしたが、これに対し第８の実施形態の光源装置１４は、図２１に示すように、集光レンズ７３を設けることなく、近赤外レーザダイオード５２ａ，５２ｂから射出され、拡大レンズ５４ａ，５４ｂおよびコリメートレンズ５５ａ，５５ｂを透過した励起光Ｌ５またはＬ４を直接ライトガイドＬＧの光入射端面６０に入射させるようにしたものである。

第８の実施形態の光源装置１４においても、ＬＤドライバ５３によって近赤外レーザダイオード５２ａからの励起光Ｌ２の射出と近赤外レーザダイオード５２ｂからの励起光Ｌ２’の射出とを切り替えることによって、ライトガイドＬＧの光入端面６０への励起光の入射角度を変更することができる。

なお、第８の実施形態の光源装置１４においても、近赤外レーザダイオード、拡大レンズおよびコリメートレンズの組を複数設けるのではなく、１組の近赤外レーザダイオード、拡大レンズおよびコリメートレンズを、所定の移動機構によって移動させることによってライトガイドＬＧの光入端面６０への励起光の入射角度を変更するようにしてもよい。なお、このとき近赤外レーザダイオード、拡大レンズおよびコリメートレンズの組は、その光軸がライトガイドＬＧの光入射端面６０の垂直方向に対して複数の角度で傾くように、移動機構によって所定の方向（ライトガイドＬＧの光入射端面６０の中央を中心とする円の円周方向）に移動するものとする。

なお、上記第３〜第８の実施形態の光源装置においては、通常光Ｌ１の出射角と励起光Ｌ２の出射角とをそれぞれ独立に制御することが可能であるが、上記第１および第２の実施形態において行ったような通常光Ｌ１および励起光Ｌ２の出射角の同時変更モードと、通常光Ｌ１の出射角は一定に維持し、励起光Ｌ２の出射角のみを変更する励起光独立変更モードとを切り替え可能にすることが望ましい。たとえば、操作部４６において使用者による選択指示を受け付け、その選択指示に応じて同時変更モードと励起光独立変更モードとを切り替えるようにすればよい。

なお、上記実施形態においては、第１の撮像系により蛍光画像を撮像するようにしたが、これに限らず、被観察部への特殊光の照射による被観察部の吸光特性に基づく画像を撮像するようにしてもよい。

また、上記実施形態は、本発明の光源装置を硬性鏡システムに適用したものであるが、これに限らず、たとえば、軟性内視鏡システムに適用してもよい。

１ 硬性鏡システム
２〜１４ 光源装置
３ プロセッサ
４ モニタ
１０ 硬性鏡撮像装置
２０ 撮像ユニット
２４ 高感度撮像素子
２６ 撮像素子
３０ 体腔挿入部
３０ｂ 挿入部材
５０ 可視光ランプ
５１ 非球面レンズ
５１ａ 遮光部材
５２ 近赤外レーザダイオード
５４ 拡大レンズ
５５ コリメートレンズ
５６ ダイクロイックミラー
５７ ズームレンズ
５７ａ 第１の可動レンズ
５７ｂ 第２の可動レンズ
５７ｃ 主点
５８ ズームビームエキスパンダ
５９ ズームレンズ
５９ ダイクロイックミラー
６０ 光入射端面
７１ 白色光用ズームレンズ
７２ ダイクロイックミラー
７３ 集光レンズ
７４ 励起光用ズームレンズ
７５ ミラー
７６ 移動機構

Claims (13)

1. 被観察部まで光を導光して前記被観察部に前記光を照射する導光部に入射される第１の波長帯域を有する第１の光を射出する第１の光源と、
   前記導光部に入射される、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を有する第２の光を射出する第２の光源と、
   前記導光部によって導光されて前記被観察部に照射される前記第１の光と前記第２の光との前記導光部からの出射角を同時に変更する出射角変更部とを備えたことを特徴とする光源装置。
2. 前記出射角変更部が、前記導光部の光入射端面への前記第１の光および前記第２の光の入射角を変更することによって前記出射角を変更する入射角変更光学系を有するものであることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
3. 前記出射角変更部が、前記入射角変更光学系の焦点距離を変更することによって前記入射角を変更するものであることを特徴とする請求項２記載の光源装置。
4. 前記出射角変更部が、前記第１の光および前記第２の光のうちのいずれか一方の光が入射され、該入射されたいずれか一方の光を前記入射角変更光学系に入射させる上流側光学系を備え、
   該上流光学系によって前記入射角変更光学系に入射される前記いずれか一方の光の入射光を、前記入射角変更光学系による前記入射角の変更に連動させて変更することによって前記第１の光と前記第２の光との前記導光部からの出射角の比率を一定に維持するものであることを特徴とする請求項２または３記載の光源装置。
5. 前記第２の光源から射出された第２の光が前記入射角変更光学系の光軸に対して平行に導光されるものであるとともに、前記第１の光源から射出された第２の光が前記入射角変更光学系の光軸に対して垂直に導光されるものであり、
   前記平行に導光された第２の光と前記垂直に導光された第１の光とを合波するミラーを備えたものであることを特徴とする請求項２から４いずれか１項記載の光源装置。
6. 前記第１の光源から射出された第１の光が前記入射角変更光学系の光軸に対して平行に導光されるものであるとともに、前記第２の光源から射出された第２の光が前記入射角変更光学系の光軸に対して垂直に導光されるものであり、
   前記平行に導光された第１の光と前記垂直に導光された第２の光とを合波するミラーを備えたものであることを特徴とする請求項２から４いずれか１項記載の光源装置。
7. 前記入射角変更光学系が、ズームレンズであることを特徴とする請求項２記載の光源装置。
8. 前記上流側光学系が、ズームビームエキスパンダであることを特徴とする請求項４記載の光源装置。
9. 前記出射角変更部が、前記第１の光の出射角を変更する第１の光用出射角変更部と前記第２の光の出射角を変更する第２の光用出射角変更部とを備えたものであることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
10. 前記第１の光用出射角変更部が、前記導光部の光軸に対する前記第１の光の光軸の入射角度を変更することによって前記第１の光の出射角を変更するものであることを特徴とする請求項９記載の光源装置。
11. 前記第１の光源が、半導体光源であることを特徴とする請求項１から１０いずれか１項記載の光源装置。
12. 前記第１の光源が、前記第１の光として近赤外光を射出するものであることを特徴とする請求項１から１１いずれか１項記載の光源装置。
13. 前記第２の光源が、可視光源であることを特徴とする請求項１から１２いずれか１項記載の光源装置。

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