JP5345597B2 - 温度調節装置および温度調節方法、光源装置ならびに内視鏡診断装置 - Google Patents

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、この内視鏡診断装置で使用される照明光を発する光源装置、ならびに、この光源装置で使用されるレーザ光源の温度調節装置および温度調節方法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。

ここで、内視鏡診断装置から発せられる照明光の光源としてレーザ光源を使用するものがある。しかし、レーザ光源には、自己発熱する、温度変化に応じて、駆動電流−出力光量特性が変動する等の問題があることが知られている。

図８は、レーザ光源の駆動電流−出力光量特性を表す一例のグラフである。グラフの横軸は駆動電流Ｉ、縦軸は、出力光量（発光量）Ｌである。このグラフに示すように、レーザ光源は、所定の駆動電流をしきい値として発光を開始し、その後、駆動電流が上昇するにつれて、出力光量が駆動電流に比例して一次関数的に増加する、駆動電流−出力光量特性を持っている。

また、レーザ光源は、温度がＴからΔＴだけ上昇（＋ΔＴ）すると、駆動電流Ｉの時の出力光量がΔＬだけ減少（−ΔＬ）する。逆に、温度がＴからΔＴだけ下降（−ΔＴ）すると、駆動電流Ｉの時の出力光量がΔＬだけ上昇（＋ΔＬ）する。

例えば、駆動電流Ｉ１、温度Ｔの時の出力光量をＬ１、駆動電流Ｉ２（Ｉ１＞Ｉ２）、温度Ｔの時の出力光量をＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）とし、温度がΔＴだけずれた時の出力光量の誤差をΔＬとする。この場合、出力光量Ｌ１の時の出力光量誤差は、ＩΔＬ／Ｌ１、出力光量Ｌ２の時の出力光量誤差は、ＩΔＬ／Ｌ２となる。従って、出力光量誤差は、出力光量が小さい低光量の時に大きな誤差になる。

内視鏡診断装置の光源装置で使用されるレーザ光源は、例えば、複数のレーザ光源のオンオフや発光量が頻繁に切り替えられる。そのため、レーザ光源を使用する場合、レーザ光源の温度を調節することが必要となる。

図９は、レーザ光源の温度調節装置の構成を表す一例の概念図である。同図に示す温度調節装置９４は、４つのレーザ光源（ＬＤ）８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄを有する光源装置で使用されるものであって、それぞれのレーザ光源８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄに対応する、レーザ固定板８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄと、温調素子９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄと、放熱板９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄとによって構成されている。

以下、図中左端のレーザ光源８６ａについて代表的に説明するが、他のレーザ光源８６ｂ、８６ｃ、８６ｄについても同様である。

レーザ光源８６ａは、レーザ固定板８８ａの図中上面に配置されている。温調素子９０ａは、レーザ固定板８８ａを所定の温度に調節することによって、レーザ光源８６ａを所定の温度に調節するペルチェ素子であって、冷却面がレーザ固定板８８ａの下面に接するようにレーザ固定板８８ａの下面に配置されている。そして、温調素子９０ａの発熱面には、放熱板９２ａが取り付けられており、放熱されるようになっている。

温度調節装置９４では、温調素子９０ａによって、レーザ固定板８８ａの温度が調整されることによって、レーザ固定板８８ａ、ひいては、レーザ光源８６ａが所定の温度に調節される。温度調節装置９４は、それぞれのレーザ光源８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄの温度を独立して調節することができるため、正確に温度調節ができるという利点がある。しかし、装置の大型化、消費電力の増大、コストの上昇、制御の難しさ等の問題があった。

ここで、本出願人は、本発明に関連性のある先行技術文献として、照明光の光量を調節する、特許文献２に開示の光源装置を提案している。

同文献に開示の光源装置は、レーザ光源等から発せられる励起光で蛍光体を励起させて蛍光を生じさせ、励起光および蛍光を混合して白色照明光を得る光源装置において、一定期間に離散的な駆動電流を光源に与え、一定期間における駆動電流の個数、大きさ、または与える時間のいずれかを増減することで、蛍光が照明光に占める割合を変化させ、一定期間における照明光の積算光量および色度のばらつきを補正するものである。

また、同文献には、光源をペルチェ素子などで温調して、駆動電流の変化に伴う光源の温度変化、ひいては、光源の温度変化による励起光の発振波長の変化を抑制することが記載されている。

特開２００２−３４８９３号公報 特開２００９−５６２４８号公報

本発明の目的は、レーザ光源の低光量と高光量とが頻繁に切り替えられる場合であっても、レーザ光源の温度ばらつきを少なくし、発光ばらつきを高精度に低減することにある。
また、本発明の他の目的は、装置の小型化、低消費電力化、低コスト化が可能であり、制御の容易な温度調節装置および温度調節方法、この温度調節装置を用いる光源装置、ならびに、この光源装置を使用する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、２以上の第１レーザ光源と、該第１レーザ光源とは別に光量が制御される１以上の第２レーザ光源とを有し、前記第１および第２レーザ光源の光量が任意の比率で制御される光源装置で使用される温度調節装置であって、
一方の面の中央部に前記第１レーザ光源が一列に配置され、かつ、該第１レーザ光源の配列方向の外側に前記第２レーザ光源が一列に配置されるレーザ固定板と、
前記レーザ固定板の他方の面の中央部に配置される温調素子と、
前記第１レーザ光源の１つに配置される検温素子とを備え、
前記温調素子と前記第２レーザ光源との間の熱抵抗と、前記第２レーザ光源と前記第１レーザ光源との間の熱抵抗と、が等しくなるように、前記第１レーザ光源と前記第２レーザ光源とが所定の固定間隔で配置され、かつ、前記レーザ固定板が所定の形状に形成されていることを特徴とする温度調節装置を提供するものである。

ここで、前記第１レーザ光源は、同一光量の場合に、前記第２レーザ光源よりも発熱量が大きいものであることが好ましい。

また、前記第１レーザ光源は、前記第１および第２レーザ光源の両方が点灯される場合に、前記第２レーザ光源よりも発光比率が小さいものであることが好ましい。

また、前記第１レーザ光源は、中心波長４４５ｎｍのレーザ光を発するものであり、前記第２レーザ光源は、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、前記レーザ固定板の所定の形状は、前記第１レーザ光源と前記第２レーザ光源との間の領域に形成されている溝部ないし山部であることが好ましい。

また、前記温調素子は、ペルチェ素子であることが好ましい。

また、本発明は、２以上の第１レーザ光源と、該第１レーザ光源とは別に光量が制御される１以上の第２レーザ光源とを有し、前記第１および第２レーザ光源の光量が任意の比率で制御される光源装置に適用される温度調節方法であって、
レーザ固定板の一方の面の中央部に前記第１レーザ光源を一列に配置し、かつ、該第１レーザ光源の配列方向の外側に前記第２レーザ光源を一列に配置し、
前記レーザ固定板の他方の面の中央部に温調素子を配置し、
前記第１レーザ光源の１つに検温素子を配置し、
前記温調素子と前記第２レーザ光源との間の熱抵抗と、前記第２レーザ光源と前記第１レーザ光源との間の熱抵抗と、が等しくなるように、前記第１レーザ光源と前記第２レーザ光源とを所定の固定間隔で配置し、かつ、前記レーザ固定板を所定の形状に形成することを特徴とする温度調節方法を提供する。

ここで、前記第１レーザ光源は、同一光量の場合に、前記第２レーザ光源よりも発熱量が大きいものであることが好ましい。

また、前記第１レーザ光源は、前記第１および第２レーザ光源の両方が点灯される場合に、前記第２レーザ光源よりも発光比率が小さいものであることが好ましい。

また、前記レーザ固定板の所定の形状は、前記第１レーザ光源と前記第２レーザ光源との間の領域に形成されている溝部ないし山部であることが好ましい。

また、本発明は、内視鏡診断装置で使用される照明光を発する光源装置であって、
２以上の第１レーザ光源と、
該第１レーザ光源とは別に光量が制御される１以上の第２レーザ光源と、
上記のいずれかに記載の温度調節装置と、
前記第１および第２レーザ光源のオンオフ制御および光量制御を行う光量制御部とを備えることを特徴とする光源装置を提供する。

また、本発明は、上記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ることを特徴とする内視鏡診断装置を提供する。

本発明によれば、上記構成とすることによって、第１および第２レーザ光源を所定の温度に調節することができ、観察モードが頻繁に切り替えられ、レーザ光源の低光量と高光量とが頻繁に切り替えられた場合であっても、各々のレーザ光源から所定の発光量のレーザ光を出力させることができる。これにより、照明光の光量がばらつくことを防止することができ、撮像される内視鏡画像の画質を向上させることができる。

また、本発明によれば、温度調節装置は、複数のレーザ光源に対して、レーザ固定板および検温素子がそれぞれ１つだけあればよいため、装置の小型化、低消費電力化、低コスト化が可能である。しかも、検温素子の位置における温度を所定の温度に調節するだけで、各々のレーザ光源を所定の温度に調節することができるため、制御が容易であるという利点もある。

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。 レーザ光源の温度調節装置の構成を表す一実施形態の概念図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、レーザ固定板の、白色光光源と狭帯域光源との間の領域に形成される溝部および山部の構成を表す概念図である。 白色光光源の駆動電流−出力光量特性を表す一実施形態のグラフである。 狭帯域光光源の駆動電流−出力光量特性を表す一実施形態のグラフである。 レーザ光源の駆動電流−出力光量特性を表す一例のグラフである。 レーザ光源の温度調節装置の構成を表す一例の概念図である。

以下、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明に係る温度調節装置および温度調節方法、光源装置ならびに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との合波光（特殊光）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、２系統の照明光を発するものであって、第１の照明光学系となる、白色光光源２２ａ、狭帯域光光源２４ａ、集光レンズおよび光ファイバ（図示省略）、合波器２８ａ、光ファイバ３０ａと、第２の照明光学系となる、白色光光源２２ｂ、狭帯域光光源２４ｂ、集光レンズおよび光ファイバ（図示省略）、合波器２８ｂ、光ファイバ３０ｂと、光量制御部２６と、温度調節装置７２とを備えている。第１および第２の照明光学系は同様の構成および作用のものであるから、以下、第１の照明光学系を主として説明を行う。

白色光光源２２ａ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５２ａ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２２ａ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２２ａは、蛍光体５２ａ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い。

狭帯域光光源２４ａ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２４ａ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２４ａ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の制御の下で、白色光光源２２ａ、２２ｂおよび狭帯域光光源２４ａ、２４ｂのオンオフ制御および光量制御を行う。本実施形態の場合、白色光光源２２ａ、２２ｂは、同一の光量に制御され、狭帯域光光源２４ａ、２４ｂは、白色光光源２２ａ、２２ｂとは別に、同一の光量に制御される。そして、白色光光源２２ａ、２２ｂおよび狭帯域光光源２４ａ、２４ｂの光量は、任意の比率で制御される。

温度調節装置７２は、白色光光源２２ａ２２ｂ、および、狭帯域光光源２４ａ、２４ｂを含むレーザ光源を所定の温度に調節するものである。温度調節装置７２の詳細については後述する。

光ファイバ３０ａ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。

第１の照明光学系において、各光源２２ａ、２４ａ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２８ａに入力され、合波器２８ａによって合波される。そして、合波器２８ａから出力される合波光は、光ファイバ３０ａ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５４ａ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２２ａ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２４ａ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。

第２の照明光学系についても同様である。第１および第２の照明光学系は、基本的に同時に動作する。つまり、第１および第２の照明光学系からは、同時に同等の照明光が出力される。

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５２ａ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５２ａ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２系統の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ための２系統の照射窓４６ａ、４６ｂ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４６ａの奥には、レンズ５０ａ等の光学系が取り付けられ、さらにその奥に蛍光体５２ａが配置され、蛍光体５２ａの奥に、光ファイバ５４ａが収納されている。光ファイバ５４ａ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。同様に、照射窓４６ｂの奥には、レンズ５０ｂ、蛍光体５２ｂ、光ファイバ５４ｂが配設されている。前者および後者の照明光学系は同様の構成および作用のものであるから、以下、前者の照明光学系を主として説明を行う。

蛍光体５２ａは、青色レーザ光源２２ａ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５２ａ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５２ａ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５２ａ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５２ａは、蛍光体５２ａ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５２ａ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。

つまり、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５４ａによって内視鏡先端部４２の蛍光体５２ａまで導かれる。これにより、蛍光体５２ａから白色光が発せられ、レンズ５０ａを介して照射窓４６ａ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５２ａ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５２ａを透過し、レンズ５０ａを介して照射窓４６ａから被検体の被観察領域に照射される。

後者の照明光学系についても同様である。第１および第２の照明光学系は、基本的に同時に動作する。つまり、第１および第２の照明光学系からは、同時に同等の照明光が出力される。

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の制御の下で、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画像にされて、白色光画像ないし特殊光画像が表示装置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。

次に、レーザ光源の温度調節装置７２について説明する。

図４は、レーザ光源の温度調節装置の構成を表す一実施形態の概念図である。同図に示す温度調節装置７２は、レーザ固定板７４と、温調素子７６と、検温素子７８と、放熱板８０とによって構成されている。

レーザ固定板７４は、白色光光源２２ａ、２２ｂおよび狭帯域光光源２４ａ、２４ｂを含むレーザ光源を載置して固定する、矩形状のアルミニウム等の金属板である。白色光光源２２ａ、２２ｂは、レーザ固定板７４の図中上面の中央部に横一列に配置され、狭帯域光光源２４ａ、２４ｂは、白色光光源２２ａ、２２ｂの配列方向の外側に横一列に配置されている。つまり、図中、狭帯域光光源２４ａ、白色光光源２２ａ、２２ｂ、狭帯域光光源２４ｂの順序で横一列に配置されている。

温調素子７６は、レーザ固定板７４を所定の温度に調節する（加熱ないし冷却する）ことによって、レーザ光源を所定の温度に調節する。本実施形態では、温調素子７６として、ペルチェ素子が使用されている。温調素子７６は、冷却面がレーザ固定板７４の図中下面に接するようにレーザ固定板７４の下面の中央部（上面の白色光光源２２ａ、２２ｂに対応する位置）に配置されている。また、温調素子７６の発熱面には、放熱板８０が取り付けられており、放熱されるようになっている。

検温素子７８は、特定のレーザ光源の温度を直接測定する。図４の例では、検温素子７８は、白色光光源２２ａの上（例えば、レーザ光源のケース）に配置され、白色光光源２２ａの温度を直接測定する。検温素子７８によって温度を直接測定するレーザ光源は、例えば、発光比率の関係で、定格電流よりも極端に小さい電流で駆動する必要がある白色光光源のように、狭帯域光光源よりも発光比率が小さく特に安定性が要求されるレーザ光源であることが望ましい。

温度調節装置７２では、温調素子７６によって、レーザ固定板７４の温度が調節され、検温素子７８によって、特定のレーザ光源の温度が測定される。そして、検温素子７８によって測定された特定のレーザ光源の温度に基づいて、温調素子７６により、特定のレーザ光源が所定の温度になるように、レーザ固定板７４の温度が調節される。これにより、レーザ固定板７４、ひいては、後述するように、白色光光源２２ａ、２２ｂおよび狭帯域光光源２４ａ、２４ｂが所定の温度に調節される。

ここで、内視鏡診断装置１０には、以下の（ａ）〜（ｅ）に示すような内視鏡特有の特徴がある。
（ａ）観察モードが頻繁に切り替えられる。
（ｂ）レーザ光源種毎の発光比率の許容範囲が狭い。
（ｃ）観察モード毎に、発光するレーザ光源種が異なる。
（ｄ）観察状況により発光量が異なる（比較的明るい画像の場合には低光量となり、比較的暗い画像の場合には高光量となる）。
（ｅ）特殊光観察モードの場合には、レーザ光源種毎に発光比率が異なる。

しかしながら、レーザ光源は、前述のように、温度変化に応じて、駆動電流−出力光量特性が変動し、さらに、レーザ光源自体がレーザ光を発することによって自己発熱して、自分自身の温度が変化するという特性がある。温度が変化すると、同一の駆動電流に対するレーザ光源の発光量が変動し、レーザ光源種毎の発光比率も変動する。従って、内視鏡診断装置１０では、レーザ光源を所定の温度に調節することによって、レーザ光源の発光量およびレーザ光源種毎の発光比率を安定させる必要がある。

以下、白色光光源２２ａ、２２ｂとして使用されている中心波長４４５ｎｍのレーザ光源、および、狭帯域光光源２４ａ、２４ｂとして使用されている中心波長４０５ｎｍのレーザ光源の駆動電流−出力光量特性について説明する。

図６は、白色光光源の駆動電流−出力光量特性を表す一実施形態のグラフ、図７は、狭帯域光光源の駆動電流−出力光量特性を表す一実施形態のグラフである。これらのグラフの横軸は駆動電流（ｍＡ）、縦軸は出力光量（ｍＷ）である。これらのグラフは、上記の白色光光源２２ａ、２２ｂおよび狭帯域光光源２４ａ、２４ｂについて、温度２５℃および３５℃の時の駆動電流−出力光量特性を表したものである。

図６のグラフに示すように、白色光光源２２ａ、２２ｂは、駆動電流約１４０ｍＡをしきい値として発光を開始し、図７のグラフに示すように、狭帯域光光源２４ａ、２４ｂは、駆動電流約１５０ｍＡをしきい値として発光を開始する。その後、両者とも、駆動電流が上昇するにつれて、出力光量が駆動電流に比例して一次関数的に増加する、駆動電流−出力光量特性を持っている。

例えば、出力光量が同一の２００ｍＷの場合、白色光光源２２ａ、２２ｂの駆動電流は約３５０ｍＡであり、狭帯域光光源２４ａ、２４ｂの駆動電流は約３００ｍＡである。両者の駆動電圧が等しいとすれば、同一光量のレーザ光を発する場合、白色光光源２２ａ、２２ｂの方が、狭帯域光光源２４ａ、２４ｂよりも消費電力、つまり、発熱量が大きいということが分かる。

また、白色光光源２２ａ、２２ｂおよび狭帯域光光源２４ａ、２４ｂともに、温度が２５℃から３５℃に上昇すると、発光を開始する駆動電流のしきい値が上昇し、同一の駆動電流の時の出力光量が僅かに減少する。つまり、前述のように、白色光光源２２ａ、２２ｂおよび狭帯域光光源２４ａ、２４ｂは、温度の変化によって、発光を開始する駆動電流のしきい値がずれ、出力光量が変動する。

前述のように、光量制御装置２６の制御によって、白色光光源２２ａ、２２ｂおよび狭帯域光光源２４ａ、２４ｂのオンオフ制御および発光制御が行われる。白色光観察モードの場合には、白色光光源２２ａ、２２ｂのみが点灯され、狭帯域光光源２４ａ、２４ｂは消灯される。また、特殊光観察モードの場合には、白色光光源２２ａ、２２ｂおよび狭帯域光光源２４ａ、２４ｂの両方が点灯され、両者は、白色光光源２２ａ、２２ｂの方が狭帯域光光源２４ａ、２４ｂよりも小さい所定の比率（例えば、白色光光源１：狭帯域光光源４ないし５）で発光される。

つまり、白色光光源２２ａ、２２ｂは、観察モードに関係なく常時点灯されるが、白色光観察モードの場合、比較的大電流で駆動されて発光量（および発熱量）が大きくなり、狭帯域光観察モードの場合には、比較的少ない電流量で駆動されて発光量が小さくなる。なお、レーザ光源の発熱量は、発光量ではなく、消費電力に比例する。このように、白色光光源２２ａ、２２ｂの発光量は、観察モードが変わる毎に大きく変化する。

また、狭帯域光光源２４ａ、２４ｂは、白色光観察モードの場合には消灯され、特殊光観察モードの場合にのみ点灯される。従って、狭帯域光光源２４ａ、２４ｂの発光量（および発熱量）は、観察モードが変わる毎に、白色光光源２２ａ、２２ｂとは逆の方向に大きく変化する。つまり、狭帯域光光源２４ａ、２４ｂの発光量は、白色光観察モードの場合にはゼロであり、特殊光観察モードの場合には所定の発光量となる。

温度調節装置７２は、同一光量の場合に発熱量の大きい白色光光源２２ａ、２２ｂを温調素子７６に近いレーザ固定板７４の中央部に配置することによって、白色光光源２２ａ、２２ｂを効率よく所定の温度に調節することができる構成となっている。

以下、温度調節装置７２の具体的な作用を、白色光光源２２ａおよび狭帯域光光源２４ａについて代表的に説明するが、白色光光源２２ｂおよび狭帯域光光源２４ｂについても同様である。

図４に示す温度調節装置７２において、温調素子７６と検温素子７８との間の熱抵抗をＲ１とし、温調素子７６と狭帯域光光源２４ａとの間の熱抵抗をＲ２Ａ、狭帯域光光源２４ａと白色光光源２２ａとの間の熱抵抗をＲ２Ｂとする。

温度調節装置７２では、熱抵抗Ｒ２Ａと熱抵抗Ｒ２Ｂとが概略で等しく（Ｒ２Ａ≒Ｒ２Ｂ）なるように、白色光光源２２ａと狭帯域光光源２４ａとの間の距離が決定されて、両者がその距離に固定配置されている。そして、熱抵抗Ｒ２Ａと熱抵抗Ｒ２Ｂとが正確に等しくなるように微調整するために、レーザ固定板７４が所定の形状に形成されている。本実施形態の場合には、図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、レーザ固定板７４の、白色光光源２２ａと狭帯域光光源２４ａとの間の領域に溝部８２ないし山部８４が形成されている。

すなわち、レーザ固定板７４の、白色光光源２２ａと狭帯域光光源２４ａとの間の領域に溝部８２を形成することによって、熱抵抗Ｒ２Ｂを上げることができ、逆に、両者の間の領域に山部８４を形成することによって、熱抵抗Ｒ２Ｂを下げることができる。このように、熱抵抗Ｒ２Ｂを調節することによって、熱抵抗Ｒ２Ａと熱抵抗Ｒ２Ｂとが等しくなるように調節することができる。

白色光光源２２ａの温度は、検温素子７８によって測定される所定の温度となる。つまり、白色光光源２２ａが所定の温度となるように、検温素子７８によって測定される温度が所定の温度になるように調節される。

また、熱抵抗Ｒ２Ｂに関しては、白色光光源２２ａが熱源、狭帯域光源２４ａが冷源であり、同様に、熱抵抗Ｒ２Ａに関しては、狭帯域光源２４ａが熱源、温調素子７６が冷源である。従って、熱抵抗Ｒ２Ａと熱抵抗Ｒ２Ｂとが等しいとすれば、狭帯域光光源２４ａの温度は、検温素子７８の位置における温度、すなわち、白色光光源２２ａの温度に比例する温度に調節される。

つまり、熱抵抗Ｒ２Ａと熱抵抗Ｒ２Ｂとが等しくなるようにしておき、温調素子７６によって、白色光光源２２ａの温度を所定の温度に調節する。これにより必然的に、狭帯域光光源２４ａを、白色光光源２２ａの温度に比例する所定の温度に調節することができる。

温度調節装置７２によって、各々のレーザ光源を所定の温度に調節することによって、観察モードが頻繁に切り替えられ、レーザ光源の低光量と高光量とが頻繁に切り替えられた場合であっても、レーザ光源の駆動電流−出力光量特性が変動することを防止することができ、各々のレーザ光源から所定の発光量のレーザ光を出力させることができる。これにより、光源装置１２、ひいては、内視鏡装置１４から発せられる照明光の光量がばらつくことを防止することができ、撮像される内視鏡画像の画質を向上させることができる。

また、温度調節装置７２は、複数のレーザ光源に対して、レーザ固定板７４、温調素子７６および放熱板８０がそれぞれ１つだけあればよいため、装置の小型化、低消費電力化、低コスト化が可能である。しかも、検温素子７８の位置における温度を所定の温度に調節するだけで、各々のレーザ光源を所定の温度に調節することができるため、制御が容易であるという利点もある。

なお、白色光光源は２以上、狭帯域光光源は１以上設けられていることが望ましい。例えば、白色光光源が２つで、狭帯域光光源が１つの場合、一方の白色光光源から発せられる励起光と狭帯域光光源から発せられる狭帯域光とを合波し、他方の白色光光源から発せられる励起光をそのまま出力してもよいし、励起光および狭帯域光の全てを合波せずにそのまま出力してもよい。これは、白色光光源および狭帯域光光源の個数に係わらず同様である。

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２系統の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２系統の白色光観察用の励起光が、それぞれ、光ファイバ５４ａ、５４ｂによって内視鏡先端部４２の蛍光体５２ａ、５２ｂへ導光される。これにより、蛍光体５２ａ、５２ｂから白色光が発せられ、それぞれ、レンズ５０ａ、５０ｂを介して照射窓４６ａ、４６ｂ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２系統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２系統の合波光が、それぞれ、光ファイバ５４ａ、５４ｂによって内視鏡先端部４２の蛍光体５２ａ、５２ｂへ導光される。これにより、蛍光体５２ａ、５２ｂ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、それぞれ、レンズ５０ａ、５０ｂを介して照射窓４６ａ、４６ｂ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
２２ａ、２２ｂ 白色光光源
２４ａ、２４ｂ 狭帯域光光源
２６ 光量制御部
２８ａ、２８ｂ 合波器
３０ａ、３０ｂ，５４ａ、５４ｂ 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
４６ａ、４６ｂ、１１４ 照射窓
４８ 観察窓
５０ａ、５０ｂ レンズ
５２ａ、５２ｂ 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、９４ 温度調節装置
７４、８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄ レーザ固定板
７６、９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ 温調素子
７８ 検温素子
８０、９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ 放熱板
８２ 溝部
８４ 山部
９４ レーザ光源

Claims (10)

1. ２以上の第１レーザ光源と、該第１レーザ光源とは別に光量が制御される１以上の第２レーザ光源とを有し、前記第１および第２レーザ光源の光量が任意の比率で制御される光源装置で使用される温度調節装置であって、
   一方の面の中央部に前記第１レーザ光源が一列に配置され、かつ、該第１レーザ光源の配列方向の外側に前記第２レーザ光源が一列に配置されるレーザ固定板と、
   前記レーザ固定板の他方の面の中央部に配置される温調素子と、
   前記第１レーザ光源の１つに配置される検温素子とを備え、
   前記温調素子と前記第２レーザ光源との間の熱抵抗と、前記第２レーザ光源と前記第１レーザ光源との間の熱抵抗と、が等しくなるように、前記第１レーザ光源と前記第２レーザ光源とが所定の固定間隔で配置され、かつ、前記レーザ固定板が所定の形状に形成されていることを特徴とする温度調節装置。
2. 前記第１レーザ光源は、同一光量の場合に、前記第２レーザ光源よりも発熱量が大きいものである請求項１に記載の温度調節装置。
3. 前記第１レーザ光源は、前記第１および第２レーザ光源の両方が点灯される場合に、前記第２レーザ光源よりも発光比率が小さいものである請求項１または２に記載の温度調節装置。
4. 前記第１レーザ光源は、中心波長４４５ｎｍのレーザ光を発するものであり、前記第２レーザ光源は、中心波長４０５ｎｍのレーザ光を発するものである請求項１〜３のいずれかに記載の温度調節装置。
5. 前記温調素子は、ペルチェ素子である請求項１〜４のいずれかに記載の温度調節装置。
6. ２以上の第１レーザ光源と、該第１レーザ光源とは別に光量が制御される１以上の第２レーザ光源とを有し、前記第１および第２レーザ光源の光量が任意の比率で制御される光源装置に適用される温度調節方法であって、
   レーザ固定板の一方の面の中央部に前記第１レーザ光源を一列に配置し、かつ、該第１レーザ光源の配列方向の外側に前記第２レーザ光源を一列に配置し、
   前記レーザ固定板の他方の面の中央部に温調素子を配置し、
   前記第１レーザ光源の１つに検温素子を配置し、
   前記温調素子と前記第２レーザ光源との間の熱抵抗と、前記第２レーザ光源と前記第１レーザ光源との間の熱抵抗と、が等しくなるように、前記第１レーザ光源と前記第２レーザ光源とを所定の固定間隔で配置し、かつ、前記レーザ固定板を所定の形状に形成することを特徴とする温度調節方法。
7. 前記第１レーザ光源は、同一光量の場合に、前記第２レーザ光源よりも発熱量が大きいものである請求項６に記載の温度調節方法。
8. 前記第１レーザ光源は、前記第１および第２レーザ光源の両方が点灯される場合に、前記第２レーザ光源よりも発光比率が小さいものである請求項６または７に記載の温度調節方法。
9. 内視鏡診断装置で使用される照明光を発する光源装置であって、
   ２以上の第１レーザ光源と、
   該第１レーザ光源とは別に光量が制御される１以上の第２レーザ光源と、
   請求項１〜５のいずれかに記載の温度調節装置と、
   前記第１および第２レーザ光源のオンオフ制御および光量制御を行う光量制御部とを備えることを特徴とする光源装置。
10. 請求項９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ることを特徴とする内視鏡診断装置。

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