JP5305946B2

JP5305946B2 - ライトガイド及び光源装置並びに内視鏡システム

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Description

本発明は、半導体ウエハの露光用や内視鏡の照明用などに使用されるライトガイドに関する。本発明は、そのライトガイドを搭載する光源装置及び内視鏡システムに関する。

複数の光ファイバを束ねたバンドルファイバや通常の光ファイバよりも口径が大きい大口径光ファイバなどの各種光ファイバは、データ信号の伝送に用いられる他に、例えば、半導体ウエハの露光装置において、半導体ウエハを露光する露光光を光出射部までガイドするための露光用ライトガイド（特許文献１参照）として用いられたり、また、内視鏡の光源装置において、被検者の体腔内部を照明する照明光を内視鏡先端部まで導光する内視鏡照明用ライトガイド（特許文献２参照）として用いられている。

特許文献１のように、光ファイバを露光用ライトガイドとして用いた場合には光量分布が不均一な光がウエハ上に当たると、所望のレジストパターンを得ることができない。また、特許文献２のように、光ファイバを内視鏡照明用のライトガイドとして用いた場合には、光量分布が不均一な光が、体腔内の光反射率の高い領域に当たったり、また、体腔内部の凹凸差が激しい領域に当たったりすると、内視鏡で得られる画像に明るい部分と暗い部分ができてしまうため、画像から病変部を容易に発見できないことがある。

そこで、光量分布が均一な光を得るために、これまでは、バンドルファイバを構成する光ファイバの本数を更に増やしたりする他、特許文献１では、光ファイバの出射端面における出射光の位置や光量分布を検出し、その検出結果に応じて光ファイバに入射する光の光量分布を制御している。また、特許文献２では、光ファイバの光入射端を光軸に直交する方向に移動させることで、出射光の光量分布がファイバ径方向に均一になるようにしている。

特開２００３−３２２７３０号公報特開２０００−１９９８６４号公報

しかしながら、特許文献１では、出射光の位置や光量分布を検出する装置や入射光の光量分布を制御する装置が必要となり、また、特許文献２では、光ファイバの入射端を移動させる機構が必要となるため、いずれの場合であっても、装置全体が大型化するとともに、光量分布の均一化のためのコストが別途必要となってしまう。

また、一般的に、複数のモードを導光可能なマルチモードファイバに対して光を入射させる場合やマルチモードファイバ間を光結合する場合、光入射時や結合時の安定性を得る観点からファイバのＮＡ以下、即ちファイバの受光角以下でレーザを入射又は結合させている。したがって、ファイバから出射する光の光量分布は、中央部の強度が周辺部よりも高くなるため、ファイバの光出射面における光量分布は均一にならない。

本発明は、装置全体を大型化せず、またコストを別途必要とすることなく、出射光の光量分布を均一化することができるライトガイド及び光源装置並びに内視鏡システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のライトガイドは、出射光の光量分布が径方向に対して略凸状になるように光を入射する複数の第１マルチモード光ファイバと、出射光の光量分布が径方向に対して略凹状になるように光を入射する複数の第２マルチモード光ファイバとがバンドル化したバンドルファイバを備え、バンドルファイバから、略凸状の光量分布の光と略凹状の光量分布の光とが重ね合わされて光量分布が均一化された光を出射することを特徴とする。

前記第２マルチモード光ファイバに入射させる光の入射角度を、前記第１マルチモード光ファイバに入射させる光の入射角度よりも大きくする。具体的には、前記第１マルチモード光ファイバ（受光角θ）に入射させる光の入射角度を０°以上θ／２以下とすることで、前記第１マルチモード光ファイバの出射光の光量分布を径方向に対して略凸状にする。また、前記第２マルチモード光ファイバ（受光角θ）に入射させる光の入射角度を２／θ以上θ以下とすることで、前記第２マルチモード光ファイバの出射光の光量分布を径方向に対して略凹状にする。これら出射光を重ね合わせることにより、バンドルファイバの出射端面からは光量分布がファイバ径方向に対して均一な光が放射される。例えば、第１及び第２マルチモード光ファイバのＮＡ（Numerical Aperture）が０．２２の場合、受光角θ（θ＝ｓｉｎ^−１ＮＡ）は１２．７°以下である。

前記第１又は第２マルチモード光ファイバの入射端面を、それら光軸に直交する面に対してそれぞれ傾斜させ、前記第２マルチモード光ファイバの入射端面の傾斜角度を、前記第１マルチモード光ファイバの入射端面の傾斜角度よりも大きくする。具体的には、前記第１マルチモード光ファイバ（受光角θ）の入射端面の傾斜角度を０°以上θ／２以下にすることで、前記第１マルチモード光ファイバの出射光の光量分布を径方向に対して略凸状にする。また、前記第２マルチモード光ファイバ（受光角θ）の入射端面の傾斜角度を２／θ以上θ以下にすることで、前記第２マルチモード光ファイバの出射光の光量分布を径方向に対して略凹状にする。これら出射光を重ね合わせることにより、バンドルファイバの出射端面からは光量分布がファイバ径方向に対して均一な光が放射される。

略凹状の光量分布の光の周辺部分の光量は、第２マルチモード光ファイバの入射端面に対する光の入射角度が６°以上１２°以下の範囲で大きくなるほど増加する。

複数のモードが導波可能であり、口径が第１及び第２マルチモード光ファイバの口径よりも大きい入射部に、第１マルチモード光ファイバの出射光と第２マルチモード光ファイバの出射光とが入射する大口径光ファイバを備えることにより、第１及び第２マルチモード光ファイバの出射光は大口径光ファイバで光量分布が更に均一化される。また、大口径光ファイバから出射する光のスペックルを低減するスペックル低減部が、大口径光ファイバに設けられることから、大口径光ファイバからは、干渉の無いスペックルが低減された光が発せられる。

前記第１及び第２マルチモード光ファイバのＮＡ又は前記大口径光ファイバのＮＡが０．２以上であることが好ましい。第１マルチモード光ファイバには、出射光の光量分布が凸状になるように、ＮＡ（０．２）よりもかなり小さくして光を入射させる（受光角以下）。これに対して、第２マルチモード光ファイバには、出射光の光量分布が凹状になるように、光ファイバのＮＡ（０．２）付近まで近づけて光を入射させている。したがって、本発明では、光ファイバが本来有しているＮＡを十分に利用することによって、光量分布の均一化を図っている。

前記バンドルファイバのファイバ本数は１９以下であることが好ましく、原理上は２本以上あれば少ない本数でも均一な光量分布を得ることができる。したがって、従来のように、数１００本もの光ファイバを用いなくとも、光量分布を均一化することができる。また、従来では、光ファイバの径は１０ｍｍ以上なければ光量分布の均一化は困難であったが、本発明によれば、前記第１及び第２マルチモード光ファイバの径が１ｍｍ以下であったとしても、光量分布を均一化することができる。

本発明の光源装置は、複数の光源と、第１及び第２マルチモード光ファイバがバンドル化されたバンドルファイバを有するライトガイドを備える内視鏡に接続された光源装置であり、出射光の光量分布が径方向に対して略凸状になるように第１マルチモード光ファイバに光を入射させる第１の光源と、出射光の光量分布が径方向に対して略凹状になるように第２マルチモード光ファイバに光を入射させる第２の光源とを備え、第１及び第２の光源からの光を第１及び第２マルチモード光ファイバに入射させて導光させることによって、第１マルチモード光ファイバから出射する略凸状の光量分布の光と、第２マルチモード光ファイバから出射する略凹状の光量分布の光とを重ね合わせて、光量分布が均一化した光をバンドルファイバから出射させることを特徴とする。

本発明の内視鏡システムは、上記記載の本発明の光源装置と、光源装置からの光で照明された被検者の体腔内部を撮像する内視鏡と、撮像により得られる画像を処理する画像処理装置とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、装置全体を大型化することなく、またコストを別途必要とせずに、出射光の光量分布を均一化することができる。

本発明の第１実施形態の光源装置を示す概略図である。（Ａ）は入射角度０°のときの細径光ファイバの出射光の光量分布を示すグラフであり、（Ｂ）はそのときの遠視野パターンを示す図である。（Ａ）は入射角度１２°のときの細径光ファイバの出射光の光量分布を示すグラフであり、（Ｂ）はそのときの遠視野パターンを示す図である。（Ａ）は光出射部から出射する光の光量分布を示すグラフであり、（Ｂ）はそのときの遠視野パターンを示す図である。一定の条件を有する細径光ファイバの放射パターンを示す図であり、（Ａ）は入射角度０°のときの細径光ファイバの出射光の放射パターン（ＦＦＰ）を示す図を、（Ｂ）は入射角度１２°のときの細径光ファイバの出射光の放射パターン（ＦＦＰ）を示す図を、（Ｃ）は入射角度１２°のときの細径光ファイバの出射光の放射パターン（ＮＦＰ）を示す図を、（Ｄ）は、（Ａ）に示す光と（Ｂ）又は（Ｃ）に示す光とが重ね合わせて出射される光の放射パターン（ＦＦＰ）を示す図である。本発明の内視鏡システムを示す概略図である。本発明の第２実施形態の光源装置を示す概略図である。本発明の第３実施形態の光源装置を示す概略図である。入射角度６°のときの細径光ファイバの出射光の光量分布（ＮＦＰ）を示すグラフである。入射角度８°のときの細径光ファイバの出射光の光量分布（ＮＦＰ）を示すグラフである。入射角度１０°のときの細径光ファイバの出射光の光量分布（ＮＦＰ）を示すグラフである。入射角度１２°のときの細径光ファイバの出射光の光量分布（ＮＦＰ）を示すグラフである。

図１に示すように、本発明の第１実施形態の光源装置１０は、光源１１〜１４と、集光レンズ１５〜１８と、細径光ファイバ２０〜２３と、ファイバ接続部２７と、大口径光ファイバ２８と、スペックル低減部３０と、光出射部３１とを備えている。細径光ファイバ２０〜２３は、フェルール等によりバンドル化されたバンドルファイバ３２とされる。このバンドルファイバ３２と大口径光ファイバ２８により、光源１１〜１４が発した光を光出射部３１まで導光するライドガイド３３が構成される。なお、細径光ファイバの出射側の端部のみをバンドル化してもよく、細径光ファイバの略全体をバンドル化してもよい。

光源１１，１２と集光レンズ１５，１６とは、それぞれの光軸Ｌ１，Ｌ２が細径光ファイバ２０，２１の光軸Ｘ１，Ｘ２と一致するように、設けられている。したがって、光源１１，１２から発せられる光は、集光レンズ１５，１６を介して、入射角度０°で細径光ファイバ２０，２１に入射する。なお、細径光ファイバ２０，２１（受光角θ）に対する入射角度は０°に限らず、０°以上θ／２以下の角度であればよい。

光源１３，１４と集光レンズ１７，１８とは、それぞれの光軸Ｌ３，Ｌ４が細径光ファイバ２２，２３の光軸Ｘ３，Ｘ４に対して１２°傾くようにして、設けられている。したがって、光源１３，１４から発せられる光は、集光レンズ１７，１８を介して、入射角度１２°で細径光ファイバ２２，２３に入射する。なお、細径光ファイバ２２，２３（受光角θ）に対する入射角度は１２°に限らず、θ／２以上θ以下の角度であればよい。なお、細径光ファイバのＮＡ（Numerical Aperture）が０．２２であるときは、θは１２．７°である。

細径光ファイバ２０〜２３及び大口径光ファイバ２８は、複数のモードが導波可能なマルチモード光ファイバから構成される。大口径光ファイバ２８の径は細径光ファイバ２０〜２３の径よりも大きい。具体的には、大口径光ファイバ２８の径は２ｍｍ以上４０ｍｍ以下である。細径光ファイバ２０〜２３の径は０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であり、より好ましくは１ｍｍである。また、細径光ファイバ２０〜２３のＮＡは大口径光ファイバのＮＡと略同じであり、具体的には０．２以上である。

また、細径光ファイバ２０〜２３のコア径は５５μｍ以上６５μｍ以下であり、より好ましくは６０μｍである。また、細径光ファイバのクラッド径は７５μｍ以上８５μｍ以下であり、より好ましくは８０μｍである。大口径光ファイバ２８のコア径は２２５μｍ以上２３５μｍ以下であり、より好ましくは２３０μｍである。大口径光ファイバ２８のクラッド径は２４５μｍ以上２５５μｍ以下であり、より好ましくは２５０μｍである。

細径光ファイバ２０，２１は光を入射角度０°で受光しているため、図２（Ａ）に示すように、それらの光量分布は、光軸X１，X２において光量が最も大きく、光軸X１，X２からファイバの径方向に対して離れるごとに光量が減少する略凸状の分布（ガウス分布）を有する。また、図２（Ｂ）に示すように、遠視野パターン（ＦＦＰ（Far Field Pattern））は、光軸X１，X２からファイバの径方向に対して所定距離内に光量が一定値Ｍ以上のエリア３５を、エリア３５よりも外側に光量が一定値未満のエリア３６を有する。なお、入射角度が０°から６°までの光量分布及び遠視野パターンは、入射角度が０°のときとほぼ同様である。また、細径光ファイバには、出射光の光量分布が異なる２以上の光を入射させてもよい。

これに対して、細径光ファイバ２２，２３は入射角度１２°で光を受光しているため、図３（Ａ）に示すように、それらの光量分布は、ファイバ径方向において、周辺部の光量が光軸X３，X４を含む中央部の光量よりも大きくなる略凹状の分布（リング状のモード分布）を有する。また、図３（Ｂ）に示すように、遠視野パターンは、光軸からファイバ径方向に対して所定距離内に光量が一定値Ｍ未満のエリア３８を、エリア３８よりも外側に光量が一定値Ｍ以上のエリア３９を、そして、更にエリア３９の外側には光量が一定値Ｍ未満のエリア４０を有する。

図１に示すように、ファイバ接続部２７は、バンドル化された細径光ファイバ２０〜２３の出射端面と大口径光ファイバ２８の入射端面とを、保護媒体（図示省略）等を介して接続する。各細径光ファイバ２０〜２３から出射された光は大口径光ファイバ２８に入射する。大口径光ファイバ２８内では、光量分布が略凸状である細径光ファイバ２０，２１の出射光と、光量分布が略凹状である細径光ファイバ２２，２３の出射光とが重ね合わされる。これにより、大口径光ファイバ２８内の光は、図４（Ａ）に示すように、光量がファイバ径方向に対して略均一であり、且つ一定値Ｍ以上であるトップフラットに近い光量分布を有する。また、（Ｂ）に示すように、遠視野パターンについても、全エリア４２が一定値Ｍ以上の光量を有している。

スペックル低減部３０では、数回巻き取った状態の大口径光ファイバ２８に振動を加えることにより、スペックルノイズを低減させて更に光量分布を均一化する。これにより、光量分布が更に均一化された光が光出射部３１から出射するため、スペックルの発生を抑えることができる。光出射部３１は、スペックル低減部３０を経た光を、スクリーンなどの照明対象に向けて出射する。

図５（Ａ）は、入射角度０°で光を入射した細径光ファイバ２０，２１の出射端面から、スクリーンに向けて出射した光の放射パターン（ＦＦＰ）を示している。また、（Ｂ）は、入射角度１２°で光を入射した細径光ファイバ２２，２３の出射端面から、スクリーンに向けて出射した光の放射パターンを、（Ｃ）は細径光ファイバ２２，２３の出射端面における出射光の近視野パターン（Near Field Pattern）を示している。また、（Ｄ）は、（Ａ）に示す放射パターンを有する光と（Ｂ）や（Ｃ）に示す放射パターンを有する光とを大口径光ファイバ２８に出射した場合において、大口径光ファイバの光出射部３１からスクリーンに向けて出射した光の放射パターンを示している。（Ｄ）に示すように、光出射部３１からの出射光の光量分布は、ほぼ均一であることが分かる。

以上のように、本発明では、光量分布が略凸状となるように光を細径光ファイバに入射させるとともに、光量分布が略凹状となるように細径光ファイバを入射させる。その上で、光量分布が略凹状の光と、光量分布が略凸状の光とを、大口径光ファイバ内で重ね合わせることにより、光出射部３１から出射する光の光量分布を均一化することができる。

したがって、本発明は、特許文献１及び２のように、光量分布を均一化するための装置等を設けなくとも光量分布を均一化することができるため、コストを別途必要としない。また、本発明は、特許文献１及び２のように、光量分布を均一化するための装置を光源装置に加えなくても光量分布を均一化することができるため、装置全体が大型化することもない。また、バンドルファイバやライトガイド全体を交換する際には、特許文献１や２のような従来の場合であれば、光量分布均一化のための装置の制御系を再調整する必要があったが、本発明によれば、細径光ファイバに対する入射角度を設定するだけで済むため、従来に比べて交換に時間を要することがない。したがって、ライトガイドを内視鏡の照明用に用いた場合のように、ライトガイドの交換が頻発する用途に対しては本発明は非常に有効である。

また、従来では、バンドルファイバのファイバ本数の増加により光量分布を均一かするためには、ファイバ本数が少なくとも数１００本以上必要であったが、本発明によれば、わずか４本、多くても１９本以下のファイバ本数だけで光量分布を均一化することができる。また、細径光ファイバ２０〜２３及び大口径光ファイバ２８のＮＡが０．２以上であることにより、ファイバ径方向における周辺部の光量を更に増加させることができる。したがって、大口径光ファイバ２８に入射する光のうちファイバ径方向における周辺部の光量が不足している場合であっても、周辺部の光量を更に増加させた略凹状の光を重ね合わせることで、光量分布の均一化を図ることができる。

また、細径光ファイバの径と大口径光ファイバの径とは異なるが、細径光ファイバから出射される光の放射パターン、例えばリング状は、大口径光ファイバにおいても、サイズ及び形状を変えること無くそのまま維持されている。また、従来では、光ファイバの径は１０ｍｍ以上なければ光量分布を均一化することは困難であったが、本発明によれば、細径光ファイバの径が１ｍｍ以下であったとしても、光量分布を均一化することができる。

図５に示すように、内視鏡システム５０は、被検者の体腔内を照明する照明光を生成する照明光生成手段として上記本発明の光源装置１０を用い、照明光により照明された被検者の体腔内を内視鏡５１により撮像し、この撮像により得た画像をプロセッサ装置５２で各種処理を施す。各種処理が施された画像は、モニタ５３に表示される。

図６に示すように、内視鏡５１は、体腔内に挿入される可撓性の挿入部５５と、挿入部５５の基端部分に連設され、施術者が手元で操作を行う手元操作部５６と、光源装置１０及びプロセッサ装置５２のソケット１０ａ，５２ａに取り付けられるユニバーサルコネクタ５７と手元操作部５６とを接続するユニバーサルコード５８とを備えている。挿入部５５の先端には、照明光学系６０、対物光学系６１、プリズム６２、撮像素子６３が設けられている。

光源装置の光源１１〜１４、集光レンズ１５〜１８、細径光ファイバ２０〜２３、ファイバ接続部２７、及びスペックル低減部３０はケーシング６７内に設けられており、大口径光ファイバ２８の一部はケーシング６７内に、その他の部分はユニバーサルコード５８及び挿入部５５内に設けられている。

細径光ファイバ２０，２１には、光源１１，１２からの光が集光レンズ１５，１６を介して入射角度０°で入射する。細径光ファイバ２０，２１に入った光は、図２（Ａ）に示す略凸状の光量分布と図２（Ｂ）に示す遠視野パターンを有する。また、細径光ファイバ２２，２３には、光源１３，１４からの光が集光レンズ１７，１８を介して入射角度１２°で入射する。細径光ファイバ２２，２３に入った光は、図３（Ａ）に示す略凹状の光量分布と図３（Ｂ）に示す遠視野パターンを有する。

細径光ファイバ２０，２１からの光と、細径光ファイバ２２，２３からの光は、ファイバ接続部２７で大口径光ファイバ２８に向けて出射する。大口径光ファイバ２８内の光は、図４（Ａ）に示すように、光量がファイバ径方向に対して略均一であり、且つ一定値Ｍ以上である光量分布を有するとともに、図４（Ｂ）に示すように、全エリア４２が一定値Ｍ以上の光量である遠視野パターンを有する。大口径光ファイバ２８内の光は、スペックル低減部３０で光量分布が更に均一化された後、照明光学系６１へと送られる。

照明光学系６０は、大口径光ファイバ２８からの光を、体腔内部に照射する。体腔内部には光量分布が均一な光が照射されるため、体腔内に光反射率が高い領域があったり、また体腔内部に凹凸差が激しい領域にあったりしても、内視鏡で得られる画像は鮮明である。したがって、得られた画像から体腔内部にある病変部を容易に発見することができる。

対物光学系６１は、体腔内部で反射した光を受光する。プリズム６２は対物光学系６１で受光した光を屈曲させる。プリズム６２で屈曲した光は、撮像素子６３の撮像面で結像する。これにより、体腔内部の画像信号が得られる。撮像素子６３で得られた画像信号は、挿入部５５及びユニバーサルコート５８内の信号ライン７０を介して、プロセッサ装置５２に送られる。プロセッサ装置５２は、信号ライン７０から送られてきた画像信号に対して各種処理を施す。モニタ５３は、各種処理が施された画像信号に基づいて、体腔内部の画像を表示する。

図７に示すように、本発明の第２実施形態の光源装置８０は、細径光ファイバ８２，８３（受光角θ）以外は上記第１実施形態と同様の構成を有している。光源１３，１４と集光レンズ１７，１８とは、それぞれの光軸Ｌ３，Ｌ４が細径光ファイバ８２，８３の光軸Ｘ３，Ｘ４と一致するように、設けられている。また、細径光ファイバの入射端面８２ａ，８３ａは、光軸Ｘ３，Ｘ４に直交する面に対して角度１２°で傾くように、研磨されている。なお、細径光ファイバ（受光角θ）の入射端面８２ａ、８３ａの角度は１２°に限らず、θ／２以上θ以下の範囲であればよい。また、細径光ファイバ２０，２１（受光角θ）の入射端面にも、光軸Ｘ１，Ｘ２に直交する面に対して角度０°以上θ／２以下の範囲で傾くように研磨してもよい。

細径光ファイバ８２，８３は、細径光ファイバ２０，２１と同様にマルチモード光ファイバで構成されている。したがって、角度１２°だけ傾いた入射端面８２ａ，８３ａに、光源１３，１４からの光が集光レンズ１７，１８を介して入射することによって、細径光ファイバ８２，８３内の光は、図３（Ａ）に示す略凹状の光量分布と図３（Ｂ）に示す遠視野パターンを有する。

細径光ファイバ８２，８３の出射光は、細径光ファイバ２０，２１の出射光と同様に、ファイバ接続部２７で大口径光ファイバ２８に入射する。大口径光ファイバ２８内では、細径光ファイバ２０，２１，８２，８３からの光が重ね合わされて均一化される。これにより、図４（Ａ）に示すように、光量がファイバ径方向に対して略均一であり、且つ一定値Ｍ以上である光量分布を有するとともに、図４（Ｂ）に示すように、全エリア４２が一定値Ｍ以上の光量である遠視野パターンを有する。大口径光ファイバ２８内の光は、スペックル低減部３０で光量分布が更に均一化される。

図８に示すように、本発明の第３実施形態の光源装置９０においては、細径光ファイバ２２の入射角度はθａを０°以上１２°以下の範囲で可変とする以外は、上記第１実施形態と同様の構成を有している。

ここで、細径光ファイバの入射角度θａを変化させることによって、細径光ファイバ２２の出射光の光量分布がどのように変化するかの一例を、図９〜図１２に示す。図９〜図１２は、細径光ファイバ２２のコア径を２３０μｍ、クラッド径を２５０μｍ、ＮＡを０．２３としたときに、細径光ファイバ２２から出射する光の出力モードパターン（ＮＦＰ）を示しており、図９は、θａが６°のときのパターンを、図１０はθａが８°のときのパターンを、図１１はθａが１０°のときのパターンを、図１２はθａが１２°のときのパターンを示している。なお、図９〜図１２において、横軸を示す「ファイバ径方向」の「０」は細径光ファイバ２２の光軸を示している。また、放射パターンをリング状とする場合には、光ファイバのＮＡを上限値付近にすることが好ましい。

これら図９〜図１２に示すように、ファイバ径方向における周辺部の光量は、θａが８°付近からθａが大きくなるごとに、増えることが分かる。また、θａを大きく又は小さく変化させることによって、細径光ファイバ２２の出射端面上の放射パターンの形状が、リング形状、楕円などに変化することが分かっている。特に、θａが１２°の場合には、ＮＡが光ファイバの上限値（０．２２）となり、放射パターンの周辺部におけるモード突起は顕著になる。そのため、θａが１２°のときの細径光ファイバ２２の出射端面上の放射パターンの形状はリング状となり、θａが１２°未満のときの放射パターンと大きく異なることが分かっている。なお、θａが０°から６°までの細径光ファイバ２２の出射光の光量分布は、θａが６°の場合とほぼ同様のパターン（図９参照）を示す。

以上のように入射角度θａで光を入射する細径光ファイバ２２の出射光は、ファイバ接続部２７において、入射角度０°で光を入射する細径光ファイバ２０，２１の出射光及び入射角度１２°で光を入射する細径光ファイバ２３の出射光ととともに、大口径光ファイバ２８に入射する。大口径光ファイバ２８内では、細径光ファイバ２０〜２３からの出射光とが重なり合うことで光量がファイバ径方向に対して均一になる。

また、細径光ファイバ２２の入射角度θａと細径光ファイバ２３の入射角度１２°とが異なっている場合、大口径光ファイバ２８には、放射パターンのサイズや形状が異なる光が入射する。これら光が大口径光ファイバ２８内で重なり合うことによって、光出射部３１から出射される光の放射パターンは、光量分布の均一性を失わない範囲のパターンであるとともに、サイズや形が異なる複数の形状が組み合わさったパターンとなる。したがって、細径光ファイバ２２の入射角度θａを調整することによって、所望のパターンの光を照明対象に当てることができる。また、細径光ファイバ２０，２１の入射光は集光レンズにより光軸Ｘ１，Ｘ２近傍に集光するため、ファイバ径方向における周辺部の光量は不足するが、細径光ファイバ２２の入射角度θａを調整することによって、光量分布の均一性を失わない範囲において、周辺部の光量を増加させることができる。

なお、上記実施形態では、細径光ファイバと大口径光ファイバとを接続し、大口径光ファイバから光を出射させたが、細径光ファイバを大口径光ファイバに接続せず、細径光ファイバからそのまま光を出射させてもよい。この場合には、以下のようにして形成される２周のバンドルファイバを用いることが好ましい。２周のバンドルファイバは、まず、中心となる１本の細径光ファイバの周囲を保護チューブで覆い、その周囲に複数本の細径光ファイバを配置して保護チューブで覆う。そして、その複数本の細径光ファイバを覆う保護チューブの周囲に、更に複数本の細径光ファイバを配置して保護チューブで覆う。これにより、２周のバンドルファイバが形成される。なお、バンドルファイバは２周に限らず、３周以上あってもよい。

１０，８０，９０光源装置
１１〜１４光源
２０〜２３，８２，８３細径光ファイバ
２８大口径光ファイバ
３２バンドルファイバ
３３ライトガイド
５０内視鏡システム
５１内視鏡

Claims

出射光の光量分布が径方向に対して略凸状になるように光を入射する複数の第１マルチモード光ファイバ、及び出射光の光量分布が径方向に対して略凹状になるように光を入射する複数の第２マルチモード光ファイバをバンドル化したバンドルファイバを備え、
前記バンドルファイバから、前記略凸状の光量分布の光と前記略凹状の光量分布の光とが重ね合わされて光量分布が均一化された光を出射することを特徴とするライトガイド。
前記略凹状の光量分布の光の周辺部分の光量は、前記第２マルチモード光ファイバの入射端面に対する光の入射角度が６°以上１２°以下の範囲で大きくなるほど増加することを特徴とする請求項１記載のライトガイド。
前記第２マルチモード光ファイバに入射させる光の入射角度は、前記第１マルチモード光ファイバに入射させる光の入射角度よりも大きいことを特徴とする請求項１または２記載のライトガイド。
前記第１マルチモード光ファイバ（受光角θ）に入射させる光の入射角度は０°以上θ／２以下であり、前記第２マルチモード光ファイバ（受光角θ）に入射させる光の入射角度はθ／２以上θ以下であることを特徴とする請求項３記載のライトガイド。
前記第１又は第２マルチモード光ファイバの入射端面は、それら光軸に直交する面に対してそれぞれ傾斜しており、前記第２マルチモード光ファイバの入射端面の傾斜角度は、前記第１マルチモード光ファイバの入射端面の傾斜角度よりも大きいことを特徴とする請求項１または２記載のライトガイド。
前記第１マルチモード光ファイバ（受光角θ）の入射端面の傾斜角度は０°以上θ／２以下であり、前記第２マルチモード光ファイバ（受光角θ）の入射端面の傾斜角度はθ／２以上θ以下であることを特徴とする請求項５記載のライトガイド。
複数のモードが導波可能であり、口径が第１及び第２マルチモード光ファイバの口径よりも大きい入射部に、前記第１マルチモード光ファイバの出射光と前記第２マルチモード光ファイバの出射光とが入射する大口径光ファイバを備えることを特徴とする請求項１ないし６いずれか１項記載のライトガイド。
前記大口径光ファイバから出射する光のスペックルを低減するスペックル低減部が、前記大口径光ファイバに設けられることを特徴とする請求項７記載のライトガイド。
前記第１及び第２マルチモード光ファイバのＮＡ又は前記大口径光ファイバのＮＡは０．２以上であることを特徴とする請求項７または８記載のライトガイド。
前記バンドルファイバのファイバ本数は１９本以下であることを特徴とする請求項１ないし９いずれか１項記載のライトガイド。
前記第１及び第２マルチモード光ファイバの径は１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし１０いずれか１項記載のライトガイド。
複数の光源と、
第１及び第２マルチモード光ファイバがバンドル化されたバンドルファイバを有するライトガイドを備える内視鏡に接続された光源装置において、
出射光の光量分布が径方向に対して略凸状になるように前記第１マルチモード光ファイバに光を入射させる第１の光源と、
出射光の光量分布が径方向に対して略凹状になるように前記第２マルチモード光ファイバに光を入射させる第２の光源とを備え、
前記第１及び第２の光源からの光を前記第１及び第２マルチモード光ファイバに入射させて導光させることによって、前記第１マルチモード光ファイバから出射する略凸状の光量分布の光と、前記第２マルチモード光ファイバから出射する略凹状の光量分布の光とを重ね合わせて、光量分布が均一化した光を前記バンドルファイバから出射させることを特徴とする光源装置。
請求項１２記載の光源装置と、
前記光源装置からの光で照明された被検者の体腔内部を撮像する内視鏡と、
前記撮像により得られる画像を処理する画像処理装置とを備えることを特徴とする内視鏡システム。