JP6438830B2 - 位置調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡に照明光を供給する内視鏡用光源装置、およびこれを用いた内視鏡システムに関する。

医療現場において、内視鏡システムを用いた内視鏡診断が盛んに行われている。内視鏡システムは、内視鏡と、内視鏡が出力する画像信号を処理するプロセッサ装置と、内視鏡に照明光を供給する内視鏡用光源装置（以下、単に光源装置という）とを備えている。

内視鏡は生体内に挿入される挿入部を有し、挿入部の先端には、観察対象に照明光を照射するための照明窓と、観察対象を撮像するための観察窓が配されている。内視鏡には、光ファイバをバンドル化したファイババンドルからなるライトガイドが内蔵されている。ライトガイドは、光源装置から供給された照明光を照明窓に導光する。照明光が入射するライトガイドの入射端は光源装置内に配置され、照明光が出射するライトガイドの出射端は照明窓の奥に配置されている。

観察窓の奥にはＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ等の撮像センサが配されている。撮像センサは、照明光が照射された観察対象を撮像し、画像信号を出力する。プロセッサ装置は画像信号に基づいて観察用の表示画像を生成し、これをモニタに表示させる。

内視鏡診断が終了すると、内視鏡はプロセッサ装置および光源装置から取り外されて洗浄・消毒される。そして、次回の内視鏡診断を開始する際に再びプロセッサ装置および光源装置に接続される。また、医療現場には、同一機種の内視鏡が複数台、あるいは内視鏡診断の内容に応じた仕様の内視鏡が複数種類用意されており、プロセッサ装置および光源装置は、同一機種の複数台の内視鏡や仕様が異なる複数種類の内視鏡を交換可能に接続することができる。

従来、光源装置には、白色光を発するキセノンランプやハロゲンランプが光源として使用されてきたが、最近、これらに代えて、レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）や発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等の発光素子を有する半導体光源を用いた光源装置が提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１には、青色光、緑色光、赤色光の３色の光をそれぞれ発する青色、緑色、赤色半導体光源を備え、３色の光を白色光として供給する光源装置が記載されている。特許文献１の光源装置には、３つの第１光学系（第１レンズ２６ａ、第２レンズ２６ｂ、第３レンズ２６ｃ）、第２光学系（第４レンズ２６ｄ）、第３光学系（第１ダイクロイックミラー２５ａ、第２ダイクロイックミラー２５ｂ）が設けられている。３つの第１光学系は、青色、緑色、赤色半導体光源からの３色の光をそれぞれ透過させる。第２光学系は、３色の光をライトガイドの入射端に集光する。第３光学系は、第１光学系を透過した３色の光の光路を結合する。

特開２０１５−０４７４０２号公報

特許文献１のように複数の単色半導体光源からの複数色の光を照明光として供給する光源装置は、第２光学系から出射された複数色の光の全てが、ライトガイドの入射端、より正確にはライトガイドを構成するファイババンドルの入射端で焦点を結ぶ構成とすることが理想である。

しかしながら、特許文献１の光源装置では、図２５に示すように、第２光学系２００から出射された青色光ＢＬ（破線で示す）、緑色光ＧＬ（太い実線で示す）、赤色光ＲＬ（細い実線で示す）のそれぞれの焦点位置ＢＦＰ、ＧＦＰ、ＲＦＰが光軸ＯＡ上でずれ、これにより表示画像の色味が変わる、いわゆる色ずれが生じることがある。

各焦点位置がずれる要因としては、青色、緑色、赤色半導体光源、第１〜第３光学系といった照明光を供給する構成の各部の組立誤差や個体差がある。例えば、組立誤差によって、青色半導体光源と青色光ＢＬを透過させる第１光学系との間隔がずれた場合は、青色光ＢＬの焦点位置ＢＦＰもずれる。あるいは、赤色半導体光源の個体差によって赤色光ＲＬの波長の範囲や中心波長がずれると、第１光学系、第３光学系における赤色光ＲＬの屈折率が変化するため、赤色光ＲＬの焦点位置もずれる。

各焦点位置がずれると、図２５の３色の光ＢＬ、ＧＬ、ＲＬの光軸ＯＡ上における光量を表す光量波形ＢＷ（破線で示す）、ＧＷ（太い実線で示す）、ＲＷ（細い実線で示す）で示すように、光軸ＯＡ上において、各焦点位置に対応する３色の光ＢＬ、ＧＬ、ＲＬの光量のピークもずれる。なお、光量波形は、焦点位置でピークとなり、焦点位置の前後で対称な落ち込み方をする山形の波形である。また、各光量波形ＢＷ、ＧＷ、ＲＷは略同じ形である。

各光量波形ＢＷ、ＧＷ、ＲＷのピークがずれると、第２光学系２００からの距離によって、３色の光ＢＬ、ＧＬ、ＲＬの光量バランスが変動する。例えば赤色光ＲＬの焦点位置ＲＦＰでは、赤色光ＲＬの光量が最も高く、次いで緑色光ＧＬ、青色光ＢＬの順に光量が低くなっている。反対に青色光ＢＬの焦点位置ＢＦＰでは、青色光ＢＬの光量が最も高く、次いで緑色光ＧＬ、赤色光ＲＬの順に光量が低くなっている。

こうした場合は、第２光学系２００とライトガイド２０１の入射端２０２との位置関係によって、入射端２０２に入射する３色の光ＢＬ、ＧＬ、ＲＬの光量バランスが変動し、結果として表示画像の色味が変わる色ずれが生じてしまう。例えばライトガイド２０１Ｂのように入射端２０２Ｂが緑色光ＧＬの焦点位置ＧＦＰにあった場合は、緑色光ＧＬの光量が最も高いため照明光は緑がかったものとなり、全体が緑味を帯びた表示画像２０３Ｇが生成される。また、ライトガイド２０１Ａのように入射端２０２Ａが赤色光ＲＬの焦点位置ＲＦＰにあった場合は、全体が赤味を帯びた表示画像２０３Ｒが生成され、ライトガイド２０１Ｃのように入射端２０２Ｃが青色光ＢＬの焦点位置ＢＦＰにあった場合は、全体が青味を帯びた表示画像２０３Ｂが生成される。

前述のように、内視鏡は、内視鏡診断の度に光源装置から取り外されたり、光源装置に接続されたりする。また、１台の光源装置で同一機種の複数台の内視鏡を共用する場合、同一機種であるとはいえ、複数台の内視鏡の個体差によって、第２光学系２００と入射端２０２との位置関係は変わる。さらに、１台の光源装置で仕様が異なる複数種類の内視鏡を共用する場合、複数種類の内視鏡の中には、第２光学系２００と入射端２０２との位置関係が異なるものも存在する。このため、第２光学系２００と入射端２０２との位置関係は常に同じではなく、光源装置への接続具合や、内視鏡の個体差、仕様によって異なる。したがって、複数色の光の各焦点位置にずれが生じている場合は、内視鏡診断の度に表示画像の色味が変わってしまうという事態が起こり得る。

内視鏡診断は、観察対象の微妙な色味の変化に基づいて行われるので、内視鏡診断の各回の表示画像の色味の変化を小さくすることは非常に重要である。しかしながら、上記のように内視鏡診断の度に表示画像の色味が変わってしまうという事態が起こると、術者が違和感を覚え、内視鏡診断がしにくくなる。

本発明は、複数色の光をそれぞれ発する複数の単色半導体光源を用いた場合に、内視鏡診断の各回で表示画像の色味の変化を小さくすることが可能な内視鏡用光源装置、およびこれを用いた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、本発明は、内視鏡のライトガイドに照明光を供給する内視鏡用光源装置において、照明光として複数色の光をそれぞれ発する複数の単色半導体光源と、少なくとも１つの光学部材で構成され、複数の単色半導体光源からの複数色の光を、それぞれ透過させる複数の第１光学系と、複数の第１光学系を透過した複数色の光をライトガイドの入射端に集光する第２光学系と、入射端における各色光の光量波形を表示する光量波形モニタと、光量波形モニタに表示された各色光の光量波形のピークを一致させるために、光学部材の位置を前記第１光学系の光軸方向に調整する位置調整機構とを備える。

位置調整機構は、複数色の光のうち、１色の光を除く残りの色の光の数と同数設けられていることが好ましい。

位置調整機構は、光学部材の光軸方向の移動をガイドするガイド機構と、光学部材を光軸方向に移動する移動機構と、光学部材の位置を固定する固定機構とを有することが好ましい。

複数の第１光学系と第２光学系の間に設けられ、複数の第１光学系を透過した複数色の光の光路を結合する第３光学系を備えることが好ましい。この場合、位置調整機構は、単色半導体光源から第２光学系に至る光路において、第３光学系よりも単色半導体光源側に設けられていることが好ましい。

複数の単色半導体光源は、矩形状の発光部を有することが好ましい。

複数の単色半導体光源は、照明光として青色光、緑色光、赤色光の３色の光をそれぞれ発する青色、緑色、赤色半導体光源であることが好ましい。この場合、青色半導体光源は、中心波長４６０±１０ｎｍ、半値幅２５±１０ｎｍの青色光を発し、緑色半導体光源は、中心波長５５０±１０ｎｍ、半値幅１００±１０ｎｍの緑色光を発し、赤色半導体光源は、中心波長６２５±１０ｎｍ、半値幅２０±１０ｎｍの赤色光を発することが好ましい。

本発明は、内視鏡のライトガイドに照明光を供給する内視鏡用光源装置において、照明光として複数色の光をそれぞれ発する複数の単色半導体光源と、少なくとも１つの光学部材で構成され、複数の単色半導体光源からの複数色の光を、それぞれ透過させる複数の第１光学系と、複数の第１光学系を透過した複数色の光をライトガイドの入射端に集光する第２光学系と、入射端における各色光の光量波形を表示する光量波形モニタと、光量波形モニタに表示された各色光の光量波形のピークを一致させるために、単色半導体光源の位置を前記第１光学系の光軸方向に調整する位置調整機構とを備える。

また、本発明は、照明光を導光するライトガイドを有する内視鏡と、ライトガイドに照明光を供給する内視鏡用光源装置とを備え、複数の内視鏡を、１台の内視鏡用光源装置で共用する内視鏡システムにおいて、内視鏡用光源装置は、照明光として複数色の光をそれぞれ発する複数の単色半導体光源と、少なくとも１つの光学部材で構成され、複数の単色半導体光源からの複数色の光を、それぞれ透過させる複数の第１光学系と、複数の第１光学系を透過した複数色の光をライトガイドの入射端に集光する第２光学系と、入射端における各色光の光量波形を表示する光量波形モニタと、光量波形モニタに表示された各色光の光量波形のピークを一致させるために、単色半導体光源の位置を第１光学系の光軸方向に調整する位置調整機構とを有する。

また、本発明は、内視鏡のライトガイドに照明光を供給する内視鏡用光源装置において、照明光として複数色の光をそれぞれ発する複数の単色半導体光源と、少なくとも１つの光学部材で構成され、複数の単色半導体光源からの複数色の光を、それぞれ透過させる複数の第１光学系と、複数の第１光学系を透過した複数色の光をライトガイドの入射端に集光する第２光学系と、入射端における各色光の光量波形を表示する光量波形モニタと、光量波形モニタに表示された各色光の光量波形のピークを一致させるために、単色半導体光源の位置を前記第１光学系の光軸方向に調整する位置調整機構とを備える。

また、本発明は、照明光を導光するライトガイドを有する内視鏡と、ライトガイドに前記照明光を供給する内視鏡用光源装置とを備え、複数の前記内視鏡を、１台の内視鏡用光源装置で共用する内視鏡システムにおいて、内視鏡用光源装置は、照明光として複数色の光をそれぞれ発する複数の単色半導体光源と、少なくとも１つの光学部材で構成され、複数の単色半導体光源からの複数色の光を、それぞれ透過させる複数の第１光学系と、複数の第１光学系を透過した複数色の光をライトガイドの入射端に集光する第２光学系と、入射端における各色光の光量波形を表示する光量波形モニタと、光量波形モニタに表示された各色光の光量波形のピークを一致させるために、単色半導体光源の位置を第１光学系の光軸方向に調整する位置調整機構とを有する。
また、本発明は、照明光として複数色の光をそれぞれ発する複数の単色半導体光源と、少なくとも１つの光学部材で構成され、複数の単色半導体光源からの複数色の光を、それぞれ透過させる複数の第１光学系と、複数の第１光学系を透過した複数色の光を、内視鏡のライトガイドの入射端に集光する第２光学系とを備え、検出用ライトガイドを備える検出ユニットに接続可能である内視鏡用光源装置における位置調整方法において、検出用ライトガイドの入射端の位置を光軸方向に移動させた際に、入射端の位置に対する、検出用ライトガイドを介した各色光の光量を示す各色光の光量波形のピークを一致させるために、位置調整機構によって前記光学部材の位置を前記第１光学系の光軸方向に調整することにより、前記各色光の焦点位置を一致させる。
また、照明光として複数色の光をそれぞれ発する複数の単色半導体光源と、少なくとも１つの光学部材で構成され、複数の単色半導体光源からの複数色の光を、それぞれ透過させる複数の第１光学系と、複数の第１光学系を透過した複数色の光を、内視鏡のライトガイドの入射端に集光する第２光学系とを備え、検出用ライトガイドを備える検出ユニットに接続可能である内視鏡用光源装置における位置調整方法において、検出用ライトガイドの入射端の位置を光軸方向に移動させた際に、入射端の位置に対する、検出用ライトガイドを介した各色光の光量を示す各色光の光量波形のピークを一致させるために、位置調整機構によって単色半導体光源の位置を前記第１光学系の光軸方向に調整することにより、各色光の焦点位置を一致させる。
また、位置調整機構は、複数色の光のうち、１色の光を除く残りの色の光の数と同数設けられていることが好ましい。複数の単色半導体光源は、照明光として青色光、緑色光、赤色光の３色の光をそれぞれ発する青色、緑色、赤色半導体光源であることが好ましい。
また、青色半導体光源は、中心波長４６０±１０ｎｍ、半値幅２５±１０ｎｍの青色光を発し、緑色半導体光源は、中心波長５５０±１０ｎｍ、半値幅１００±１０ｎｍの緑色光を発し、赤色半導体光源は、中心波長６２５±１０ｎｍ、半値幅２０±１０ｎｍの赤色光を発することが好ましい。

本発明によれば、光学部材と単色半導体光源のうちの少なくともいずれかの位置を第１光学系の光軸方向に調整する位置調整機構を設けるので、複数色の光をそれぞれ発する複数の単色半導体光源を用いた場合に、内視鏡診断の各回で表示画像の色味の変化を小さくすることが可能な内視鏡用光源装置、およびこれを用いた内視鏡システムを提供することができる。

内視鏡システムの外観図である。 内視鏡の先端部の正面図である。 複数の内視鏡を、１台のプロセッサ装置および光源装置で共用する内視鏡システムの説明図である。 内視鏡システムのブロック図である。 青色半導体光源を示す断面図である。 青色半導体光源を示す平面図である。 青色半導体光源が発する青色光の発光スペクトルを示すグラフである。 緑色半導体光源が発する緑色光の発光スペクトルを示すグラフである。 赤色半導体光源が発する赤色光の発光スペクトルを示すグラフである。 青色光、緑色光、赤色光により構成される白色光の発光スペクトルを示すグラフである。 撮像センサのマイクロカラーフィルタの分光特性を示すグラフである。 白色光の照射タイミングおよび撮像センサの動作タイミングを示す説明図である。 各半導体光源の配置と光学系群の詳細構成を示す図である。 レンズホルダおよびハウジングの分解斜視図である。 レンズホルダ、ハウジング、および偏心ドライバの斜視図である。 ハウジングにレンズホルダを仮止めした状態で、偏心ドライバを用いてレンズホルダを光軸方向に移動させる様子を示す説明図である。 コリメートレンズの光軸方向への移動による焦点位置の変化を示す説明図である。 検出ユニットのブロック図である。 青色光、緑色光、赤色光の各焦点位置がずれている場合のライトガイドの入射端の位置と表示画像の関係を示す説明図である。 青色光、緑色光、赤色光の各焦点位置が一致している場合のライトガイドの入射端の位置と表示画像の関係を示す説明図である。 コリメートレンズに代えて、青色半導体光源、赤色半導体光源に調整機構を設けた場合の各半導体光源の配置と光学系群の詳細構成を示す図である。 コリメートレンズに加えて、青色半導体光源、赤色半導体光源に調整機構を設けた場合の各半導体光源の配置と光学系群の詳細構成を示す図である。 紫色半導体光源を加えた場合の各半導体光源の配置と光学系群の詳細構成を示す図である。 紫色半導体光源が発する紫色光の発光スペクトルを示すグラフである。 従来の光源装置において、青色光、緑色光、赤色光の各焦点位置がずれている場合のライトガイドの入射端の位置と表示画像の関係を示す説明図である。

図１において、内視鏡システム１０は、生体内の観察対象を撮像する内視鏡１１と、撮像により得られた画像信号に基づいて観察用の表示画像を生成するプロセッサ装置１２と、観察対象に照射する照明光を内視鏡１１に供給する光源装置１３とを備えている。プロセッサ装置１２には、表示画像を表示するモニタ１４と、キーボードやマウス等の操作入力部１５とが接続されている。

内視鏡１１は、生体内に挿入される挿入部１６と、挿入部１６の基端部分に設けられた操作部１７と、内視鏡１１とプロセッサ装置１２および光源装置１３を連結するユニバーサルコード１８とを備えている。

挿入部１６は、先端から順に連設された、先端部１９、湾曲部２０、可撓管部２１で構成される。図２に示すように、先端部１９の先端面には、観察対象に照明光を照射するための照明窓２２、観察対象を撮像するための観察窓２３、観察窓２３を洗浄するために送気・送水を行う送気・送水ノズル２４、鉗子や電気メスといった処置具を突出させて各種処置を行うための鉗子出口２５が設けられている。観察窓２３の奥には、撮像センサ５６や結像用の対物光学系６３（ともに図４参照）が内蔵されている。

湾曲部２０は、連結された複数の湾曲駒からなり、操作部１７のアングルノブ２６を操作することにより、上下左右方向に湾曲動作する。図１では上方向の湾曲動作を破線で示している。湾曲部２０が湾曲することにより、先端部１９が所望の方向に向けられる。可撓管部２１は、食道や腸等の曲がりくねった管道に挿入できるように可撓性を有している。挿入部１６には、撮像センサ５６を駆動する駆動信号や撮像センサ５６が出力する画像信号を通信する通信ケーブル、光源装置１３から供給される照明光を照明窓２２に導光するライトガイド５５（図４参照）等が挿通されている。

操作部１７には、アンブルノブ２６の他、処置具を挿入するための鉗子口２７、送気・送水ノズル２４から送気・送水を行う際に操作される送気・送水ボタン２８、静止画像を撮影するためのレリーズボタン（図示せず）等が設けられている。

ユニバーサルコード１８には、挿入部１６から延設される通信ケーブルやライトガイド５５が挿通されている。ユニバーサルコード１８のプロセッサ装置１２および光源装置１３側の一端には、コネクタ２９が取り付けられている。コネクタ２９は、通信用コネクタ２９Ａと光源用コネクタ２９Ｂからなる複合タイプのコネクタである。通信用コネクタ２９Ａと光源用コネクタ２９Ｂはそれぞれ、プロセッサ装置１２と光源装置１３に着脱自在に接続される。通信用コネクタ２９Ａには通信ケーブルの一端が配設されており、光源用コネクタ２９Ｂにはライトガイド５５の入射端６１（図４参照）が配設されている。

内視鏡診断が終了すると、コネクタ２９の接続が解除され、内視鏡１１はプロセッサ装置１２および光源装置１３から取り外されて洗浄・消毒される。そして、次回の内視鏡診断を開始する際に再びプロセッサ装置１２および光源装置１３に接続される。

図１では、内視鏡１１を１台のみ図示しているが、図３に示すように、内視鏡１１には、同一機種のものが複数台（符号１１Ａ〜１１Ｃで示す）、あるいは内視鏡診断の内容に応じた仕様の異なる複数種類（符号１１Ｄ、１１Ｅで示す）が用意されている。プロセッサ装置１２および光源装置１３は、同一機種の複数台の内視鏡１１Ａ〜１１Ｃや仕様が異なる複数種類の内視鏡１１Ｄ、１１Ｅを交換可能に接続することができる。

図４において、光源装置１３は、青色、緑色、赤色の３つの光をそれぞれ発する青色半導体光源３５、緑色半導体光源３６、赤色半導体光源３７と、光学系群４１と、各半導体光源３５〜３７の駆動を制御する光源制御部４２とを備えている。

各半導体光源３５〜３７は、発光素子として、青色の波長帯域の光（青色光ＢＬ）を発する青色ＬＥＤ４３、緑色の波長帯域の光（緑色光ＧＬ）を発する緑色ＬＥＤ４４、赤色の波長帯域の光（赤色光ＲＬ）を発する赤色ＬＥＤ４５をそれぞれ有している。各ＬＥＤ４３〜４５は、周知のようにＰ型半導体とＮ型半導体を接合したものである。そして、電圧を掛けるとＰＮ接合部付近においてバンドギャップを超えて電子と正孔が再結合して電流が流れ、再結合時にバンドギャップに相当するエネルギーを光として放出する。各ＬＥＤ４３〜４５は、供給電力の増減に応じて発する光の光量が増減する。

各ＬＥＤ４３〜４５には、ドライバ５０、５１、５２がそれぞれ接続されている。光源制御部４２は、これら各ドライバ５０〜５２を介して、各ＬＥＤ４３〜４５の点灯、消灯および光量の制御を行う。光量の制御は、プロセッサ装置１２からの露出制御信号に基づいて、各ＬＥＤ４３〜４５への供給電力を変更することで行う。

各ドライバ５０〜５２は、光源制御部４２の制御の下、各ＬＥＤ４３〜４５に駆動電流を連続的に与えることで各ＬＥＤ４３〜４５を点灯させる。そして、露出制御信号に応じて、与える駆動電流の値を変化させることにより各ＬＥＤ４３〜４５への供給電力を変更し、青色光ＢＬ、緑色光ＧＬ、赤色光ＲＬの各色光の光量をそれぞれ制御する。なお、駆動電流を連続的に与えるのではなくパルス状に与え、駆動電流パルスの振幅を変化させるＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）制御や、駆動電流パルスのデューティ比を変化させるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行ってもよい。

光学系群４１は、青色光ＢＬ、緑色光ＧＬ、赤色光ＲＬの各色光の光路を１つの光路に結合し、各色光を内視鏡１１のライトガイド５５の入射端６１に集光する。なお、図示は省略するが、光源用コネクタ２９Ｂにはレセプタクルコネクタ５４と係合するＣリング等の係合部材が設けられ、レセプタクルコネクタ５４には、光源用コネクタ２９Ｂの外周面と当接して、レセプタクルコネクタ５４への光源用コネクタ２９Ｂの挿入量を規制する規制部材が設けられている。また、光源用コネクタ２９Ｂとレセプタクルコネクタ５４にはそれぞれ保護ガラスが設けられている。

内視鏡１１は、ライトガイド５５、撮像センサ５６、アナログ処理回路５７（ＡＦＥ：Analog Front End）、および撮像制御部５８を備えている。ライトガイド５５は、複数本の光ファイバをバンドル化した円筒状のファイババンドル５９と、ファイババンドル５９の外周を覆う保護チューブ６０とで構成される。光源用コネクタ２９Ｂが光源装置１３に接続されたときに、光源用コネクタ２９Ｂに配置されたライトガイド５５（ファイババンドル５９）の入射端６１が光学系群４１と対向する。先端部１９に位置するライトガイド５５の出射端は、２つの照明窓２２に光が導光されるように、照明窓２２の前段で２本に分岐している。

照明窓２２の奥には、照射レンズ６２が配置されている。光源装置１３から供給された照明光は、ライトガイド５５により照射レンズ６２に導光されて照明窓２２から観察対象に向けて照射される。照射レンズ６２は凹レンズからなり、ライトガイド５５から出射する光の発散角を広げる。これにより、観察対象の広い範囲に照明光を照射することができる。

観察窓２３の奥には、対物光学系６３と撮像センサ５６が配置されている。観察対象の像は、観察窓２３を通して対物光学系６３に入射し、対物光学系６３によって撮像センサ５６の撮像面５６Ａに結像される。

撮像センサ５６は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等からなり、その撮像面５６Ａには、フォトダイオード等の画素を構成する複数の光電変換素子がマトリックス状に配列されている。撮像センサ５６は、撮像面５６Ａで受光した光を光電変換して、各画素においてそれぞれの受光量に応じた信号電荷を蓄積する。信号電荷はアンプによって電圧信号に変換されて読み出される。電圧信号は画像信号として撮像センサ５６からＡＦＥ５７に出力される。

ＡＦＥ５７は、相関二重サンプリング回路、自動ゲイン制御回路、およびアナログ／デジタル変換器（いずれも図示省略）で構成されている。相関二重サンプリング回路は、撮像センサ５６からのアナログの画像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、信号電荷のリセットに起因するノイズを除去する。自動ゲイン制御回路は、相関二重サンプリング回路によりノイズが除去された画像信号を増幅する。アナログ／デジタル変換器は、自動ゲイン制御回路で増幅された画像信号を、所定のビット数に応じた階調値を持つデジタルな画像信号に変換してプロセッサ装置１２に出力する。

撮像制御部５８は、プロセッサ装置１２内のコントローラ６５に接続されており、コントローラ６５から入力される基準クロック信号に同期して、撮像センサ５６に対して駆動信号を入力する。撮像センサ５６は、撮像制御部５８からの駆動信号に基づいて、所定のフレームレートで画像信号をＡＦＥ５７に出力する。

撮像センサ５６はカラー撮像センサであり、撮像面５６Ａには青色マイクロカラーフィルタ（Ｂフィルタ）、緑色マイクロカラーフィルタ（Ｇフィルタ）、赤色マイクロカラーフィルタ（Ｒフィルタ）の３色のマイクロカラーフィルタが設けられ、各フィルタが各画素に割り当てられている。各フィルタの配列は例えばベイヤー配列である。

なお、以下の説明では、Ｂフィルタが割り当てられた画素をＢ画素、Ｇフィルタが割り当てられた画素をＧ画素、Ｒフィルタが割り当てられた画素をＲ画素という。また、Ｂ画素から出力された画像信号をＢ画像信号、Ｇ画素から出力された画像信号をＧ画像信号、Ｒ画素から出力された画像信号をＲ画像信号という。

プロセッサ装置１２は、コントローラ６５の他、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）６６と、画像処理部６７と、フレームメモリ６８と、表示制御部６９とを備えている。コントローラ６５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムや制御に必要な設定データを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、プログラムをロードして作業メモリとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）等を有し、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより、プロセッサ装置１２の各部を制御する。

ＤＳＰ６６は、撮像センサ５６からの画像信号を取得する。ＤＳＰ６６は、Ｂ画素、Ｇ画素、Ｒ画素の各画素に対応するＢ画像信号、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号に対してそれぞれ画素補間処理を行う。この他、ＤＳＰ６６は、ガンマ補正や、Ｂ、Ｇ、Ｒの各画像信号に対してホワイトバランス補正等の信号処理を施す。

また、ＤＳＰ６６は、各画像信号に基づいて露出値を算出して、画像全体の光量が不足している場合（露出アンダー）には照明光の光量を上げるように、一方、光量が高すぎる場合（露出オーバー）には照明光の光量を下げるように制御する露出制御信号をコントローラ６５に出力する。コントローラ６５は、光源装置１３の光源制御部４２に露出制御信号を送信する。

フレームメモリ６８は、ＤＳＰ６６が出力する画像信号や、画像処理部６７が処理した処理済みの画像信号を記憶する。表示制御部６９は、フレームメモリ６８から画像処理済みの画像信号を読み出して、コンポジット信号やコンポーネント信号等のビデオ信号に変換してモニタ１４に出力する。

画像処理部６７は、Ｂ、Ｇ、Ｒの各画像信号に基づいて、表示画像を生成する。この表示画像が表示制御部６９を通じてモニタ１４に出力される。画像処理部６７は、フレームメモリ６８内の画像信号が更新される毎に、表示画像を生成する。

図５および図６に示すように、青色半導体光源３５は、青色ＬＥＤ４３が実装される基板７５と、基板７５上に形成され、青色ＬＥＤ４３を収容するキャビティ７６が形成されたモールド７７と、キャビティ７６に封入された樹脂７８とで構成される。青色ＬＥＤ４３は配線７９によって基板７５と接続される。このような青色半導体光源３５の実装形態は、一般的に表面実装型と呼ばれる。

キャビティ７６は矩形状の開口を有し、基板７５側にいくにつれて幅が狭くなっている。このキャビティ７６の矩形状の開口から青色光ＢＬが発せられる。すなわち、キャビティ７６の開口は青色光ＢＬの発光部として機能する。また、キャビティ７６の内面は青色光ＢＬを反射するリフレクタとして機能する。キャビティ７６の開口の寸法は、例えば長辺２ｍｍ、短辺１．５ｍｍである。樹脂７８には光を拡散する拡散材が分散されている。なお、各半導体光源３５〜３７は基本的に同じ構成であるため、青色半導体光源３５を例として挙げて説明し、緑色、赤色半導体光源３６、３７の説明は省略する。

図７に示すように、青色半導体光源３５は、例えば青色の波長帯域である４２０ｎｍ〜５００ｎｍ付近の波長成分を有し、中心波長４６０±１０ｎｍ、半値幅２５±１０ｎｍの青色光ＢＬを発光する。また、図８に示すように、緑色半導体光源３６は、例えば緑色の波長帯域である４８０ｎｍ〜６００ｎｍ付近の波長成分を有し、中心波長５５０±１０ｎｍ、半値幅１００±１０ｎｍの緑色光ＧＬを発光する。さらに図９に示すように、赤色半導体光源３７は、例えば赤色の波長帯域である６００ｎｍ〜６５０ｎｍ付近の波長成分を有し、中心波長６２５±１０ｎｍ、半値幅２０±１０ｎｍの赤色光ＲＬを発光する。なお、中心波長は各色光の発光スペクトルの幅の中心の波長を示し、半値幅は、各色光の発光スペクトルのピークの半分を示す波長の範囲である。

光学系群４１で光路が結合された青色光ＢＬ、緑色光ＧＬ、赤色光ＲＬの混合光の発光スペクトルを図１０に示す。この混合光は照明光である白色光ＷＬとして利用される。白色光ＷＬは、キセノン光源が発する白色光と同等の演色性を維持するために、その発光スペクトルには光強度成分がない波長帯域が生じないようにしている。

図１１は、撮像センサ５６の撮像面５６Ａに設けられるＢフィルタ、Ｇフィルタ、Ｒフィルタの分光特性を示すグラフである。Ｂフィルタが割り当てられたＢ画素は約３８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長帯域の光に感応し、Ｇフィルタが割り当てられたＧ画素は約４５０ｎｍ〜６３０ｎｍの波長帯域の光に感応する。また、Ｒフィルタが割り当てられたＲ画素は約５８０ｎｍ〜８００ｎｍの波長帯域の光に感応する。白色光ＷＬを構成する青色光ＢＬ、緑色光ＧＬ、赤色光ＲＬは、青色光ＢＬに対応する反射光が主としてＢ画素、緑色光ＧＬに対応する反射光が主としてＧ画素、赤色光ＲＬに対応する反射光が主としてＲ画素でそれぞれ受光される。

図１２において、撮像センサ５６は、１フレームの画像信号の取得期間内で、画素に信号電荷を蓄積する蓄積動作と、蓄積した信号電荷を読み出す読み出し動作とを行う。撮像センサ５６の蓄積動作のタイミングに合わせて、各半導体光源３５〜３７が点灯し、青色光ＢＬ、緑色光ＧＬ、赤色光ＲＬの混合光からなる白色光ＷＬ（ＢＬ＋ＧＬ＋ＲＬ）が観察対象に照射され、その反射光が撮像センサ５６に入射する。撮像センサ５６は、白色光ＷＬの反射光を各フィルタで色分離する。青色光ＢＬに対応する反射光をＢ画素が受光し、緑色光ＧＬに対応する反射光をＧ画素が、赤色光ＲＬに対応する反射光をＲ画素がそれぞれ受光する。撮像センサ５６は、読み出しタイミングに合わせて、１フレーム分の画像信号をフレームレートにしたがって順次出力する。

図１３において、光学系群４１は、各半導体光源３５〜３７からの各色光を、それぞれ入射端６１へと導光するコリメートレンズ７５、７６、７７と、各コリメートレンズ７５〜７７を透過した各色光の光路を結合するダイクロイックミラー７８、７９と、各色光を入射端６１に集光する集光レンズ８０とで構成される。

コリメートレンズ７５〜７７は、各半導体光源３５〜３７からの各色光を透過させて各色光を略平行光化する。コリメートレンズ７５〜７７は複数の第１光学系を構成し、また、第１光学系を構成する光学部材に相当する。ダイクロイックミラー７８、７９は、透明なガラス板に所定の透過特性を有するダイクロイックフィルタを形成した光学部材である。ダイクロイックミラー７８、７９は、コリメートレンズ７５〜７７と集光レンズ８０の間に設けられている。ダイクロイックミラー７８、７９は第３光学系を構成する。集光レンズ８０は第２光学系を構成する。

緑色半導体光源３６は、その光軸がライトガイド５５の光軸と一致する位置に配置されている。そして、緑色半導体光源３６と赤色半導体光源３７は、互いの光軸が直交するように配置されている。これら緑色半導体光源３６と赤色半導体光源３７の光軸が直交する位置に、ダイクロイックミラー７８が設けられている。同様に、青色半導体光源３５も、緑色半導体光源３６の光軸と直交するように配置され、これらの光軸が直交する位置に、ダイクロイックミラー７９が設けられている。

ダイクロイックミラー７８は緑色半導体光源３６の光軸、赤色半導体光源３７の光軸に対して、それぞれ４５°傾けた姿勢で配置されている。また、ダイクロイックミラー７９は青色半導体光源３５の光軸、緑色半導体光源３６の光軸に対して、それぞれ４５°傾けた姿勢で配置されている。

ダイクロイックミラー７８のダイクロイックフィルタは、例えば約６００ｎｍ以上の赤色の波長帯域の光を反射し、約６００ｎｍ未満の青色、緑色の波長帯域の光を透過する特性を有している。ダイクロイックミラー７８は、緑色半導体光源３６からの緑色光ＧＬを下流側に透過させ、赤色半導体光源３７からの赤色光ＲＬを反射させる。これにより緑色光ＧＬと赤色光ＲＬの光路が結合される。

一方、ダイクロイックミラー７９のダイクロイックフィルタは、例えば約４８０ｎｍ未満の青色の波長帯域の光を反射し、約４８０ｎｍ以上の緑色、赤色の波長帯域の光を透過する特性を有している。このため、ダイクロイックミラー７９は、ダイクロイックミラー７８を透過した緑色光ＧＬ、およびダイクロイックミラー７８で反射した赤色光ＲＬを透過させる。さらに、ダイクロイックミラー７９は、青色半導体光源３５からの青色光ＢＬを反射させる。このダイクロイックミラー７９の作用により、青色光ＢＬ、緑色光ＧＬ、および赤色光ＲＬの全ての光路が結合され、白色光ＷＬが生成される。

コリメートレンズ７５〜７７のうち、緑色半導体光源３６と対向するコリメートレンズ７６を除く青色半導体光源３５と対向するコリメートレンズ７５、および赤色半導体光源３７と対向するコリメートレンズ７７には、位置調整機構（以下、単に調整機構という）８１、８２が設けられている。調整機構８１、８２は、コリメートレンズ７５、７７の位置を光軸方向に調整することで、集光レンズ８０から出射される青色光ＢＬ、赤色光ＲＬの焦点位置を調整して、青色光ＢＬ、緑色光ＧＬ、赤色光ＲＬの各色光の焦点位置を一致させるための機構である。より具体的には、調整機構８１、８２は、コリメートレンズ７５、７７を光軸方向に移動することにより、各色光の焦点位置を一致させる。

本実施形態の青色半導体光源３５、緑色半導体光源３６、赤色半導体光源３７を有する光源装置１３のように、複数の単色半導体光源を有する光源装置では、図２５を用いて説明したように、集光レンズ８０から出射された青色光ＢＬ、緑色光ＧＬ、赤色光ＲＬのそれぞれの焦点位置ＢＦＰ、ＧＦＰ、ＲＦＰが光軸ＯＡ上でずれることがある。調整機構８１、８２は、この各焦点位置のずれに起因して表示画像の色味が変化する色ずれを解消するために、集光レンズ８０から出射される青色光ＢＬの焦点位置ＢＦＰ、赤色光ＲＬの焦点位置ＲＦＰを、緑色光ＧＬの焦点位置ＧＦＰに一致させる。つまり、本実施形態では、緑色光ＧＬが１色の光に相当し、青色光ＢＬ、赤色光ＲＬが残りの色の光に相当する。

調整機構８１の具体的な構成を示す図１４および図１５において、コリメートレンズ７５は、円筒状のレンズホルダ９０に保持されて光学系群４１のハウジング９１に取り付けられる。レンズホルダ９０の上部には長穴９２が、長穴９２と対向する下部にはガイド突起９３がそれぞれ設けられている。長穴９２は、光軸ＯＡに対して垂直な方向に沿って形成されている。また、長穴９２は、その中心が上方から見たときに光軸ＯＡと一致し、かつ光軸ＯＡに対して左右対称となるよう形成されている。長穴９２は、レンズホルダ９０、すなわちコリメートレンズ７５を光軸ＯＡ方向に移動する移動機構として機能する。ガイド突起９３は、光軸ＯＡと平行な方向に沿って、レンズホルダ９０の全幅にわたって形成されている。

ハウジング９１には、レンズホルダ９０が嵌め込まれる嵌入穴９５が形成されている。嵌入穴９５の上部には切り欠き９６が、切り欠き９６と対向する下部にはガイド溝９７がそれぞれ設けられている。切り欠き９６は、レンズホルダ９０を嵌入穴９５に嵌め込んだ場合に、長穴９２が設けられたレンズホルダ９０の上部を露呈させるために設けられている。ガイド溝９７は、ガイド突起９３と同じく、光軸ＯＡと平行な方向に沿って、嵌入穴９５の全幅にわたって形成されている。

ガイド溝９７は、レンズホルダ９０を嵌入穴９５に嵌め込む際に、ガイド突起９３を受け入れる。これらガイド突起９３とガイド溝９７とで、レンズホルダ９０、すなわちコリメートレンズ７５の光軸ＯＡ方向の移動をガイドする。つまり、ガイド突起９３およびガイド溝９７はガイド機構として機能する。

切り欠き９６の上部には、軸受け部９８が設けられている。軸受け部９８は、切り欠き９６によって露呈するレンズホルダ９０の上部と対向する位置に設けられている。軸受け部９８には軸受け穴９９が形成されている。

レンズホルダ９０を嵌入穴９５に嵌め込んだ後、ハウジング９１には固定具１００が取り付けられる。固定具１００は、切り欠き９６によって露呈するレンズホルダ９０の上部に倣う形状を有する本体部１０１と、本体部１０１の両端から張り出した取付部１０２とを備える。取付部１０２には挿通穴１０４が形成されている。挿通穴１０４には、ネジ１０５が挿通される。ネジ１０５は、ハウジング９１の上面に形成されたネジ穴１０６に螺合する。

ネジ１０５で固定具１００をハウジング９１に締結固定した場合、本体部１０１は、切り欠き９６によって露呈したレンズホルダ９０の上部と密着し、レンズホルダ９０を上部から押さえ付ける。これによりレンズホルダ９０の光軸ＯＡ方向への移動が規制され、レンズホルダ９０、すなわちコリメートレンズ７５の位置が固定される。これら固定具１００、ネジ１０５、およびネジ穴１０６は固定機構として機能する。

図１５は、レンズホルダ９０を嵌入穴９５に嵌め込んで固定具１００をハウジング９１に取り付ける前の仮止めの状態を示している。この仮止めの状態においては、偏心ドライバ１１０を用いて、レンズホルダ９０、すなわちコリメートレンズ７５を光軸ＯＡ方向に移動させることが可能である。

偏心ドライバ１１０は、作業者が握るグリップ１１１と、グリップ１１１の下部から突出した回転軸１１２と、回転軸１１２の下部から突出した偏心軸１１３とで構成される。グリップ１１１、回転軸１１２、偏心軸１１３は、いずれも円柱状である。グリップ１１１と回転軸１１２の中心は一致している。偏心軸１１３の半径は、回転軸１１２の半径の１／２である。また、偏心軸１１３の中心は、回転軸１１２の中心に対して、偏心軸１１３の半径分ずれている。回転軸１１２は軸受け穴９９に挿通され、偏心軸１１３は長穴９２に嵌め込まれる（図１６も参照）。

図１６に、偏心ドライバ１１０を用いてレンズホルダ９０を光軸ＯＡ方向に移動させる様子を示す。偏心軸１１３が長穴９２の中心に位置し、かつレンズホルダ９０とハウジング９１の前面が一致する図１６（Ａ）に示す状態から、偏心ドライバ１１０を１８０°回転させると、図１６（Ｂ）に示すように、偏心軸１１３が長穴９２に沿って１８０°回転する。この偏心軸１１３の回転に伴い、偏心軸１１３の直径分、レンズホルダ９０がハウジング９１の前面から迫り出す。

両方向の矢印で示すように、レンズホルダ９０は、図１６（Ａ）に示す状態と図１６（Ｂ）に示す状態との間で遷移することが可能であり、光軸ＯＡ方向に関して、偏心軸１１３の直径分の調整代を有する。

調整機構８１は、ガイド機構として機能するガイド突起９３、ガイド溝９７、移動機構として機能する長穴９２、並びに固定機構として機能する固定具１００、ネジ１０５、ネジ穴１０６により構成される。なお、調整機構８２は、調整対象がコリメートレンズ７５からコリメートレンズ７７に代わるだけで、調整機構８１と同じ構成を有するので、図示および説明を省略する。

図１７において、調整機構８１によりコリメートレンズ７５が光軸ＯＡ方向に移動すると、集光レンズ８０から出射される青色光ＢＬの焦点位置ＢＦＰが変化する。具体的には、図１７（Ａ）に示す状態から、光軸ＯＡに沿ってコリメートレンズ７５が青色半導体光源３５側に移動すると、図１７（Ｂ）に示すように、集光レンズ８０から出射される青色光ＢＬの焦点距離が長くなり、焦点位置ＢＦＰは集光レンズ８０から遠ざかる。反対に図１７（Ａ）に示す状態から、光軸ＯＡに沿ってコリメートレンズ７５が青色半導体光源３５と反対側に移動すると、図１７（Ｃ）に示すように、集光レンズ８０から出射される青色光ＢＬの焦点距離が短くなり、焦点位置ＢＦＰは集光レンズ８０に近付く。本実施形態では、こうした光学的性質を利用して、調整機構８１によりコリメートレンズ７５を光軸ＯＡ方向に移動させることで、集光レンズ８０から出射される青色光ＢＬの焦点位置ＢＦＰを調整する。なお、図１７では、煩雑を避けるためダイクロイックミラー７９の図示を省略している。また、調整機構８２による赤色光ＲＬの焦点位置ＲＦＰの変化は、図１７の場合と同様であるため説明を省略する。

図１８において、調整機構８１、８２による青色光ＢＬの焦点位置ＢＦＰ、赤色光ＲＬの焦点位置ＲＦＰの調整は、検出ユニット１２０を用いて光源装置１３の出荷前に行われる。

検出ユニット１２０は、検出用ライトガイド１２１と、入射端スキャン装置１２２と、光量波形検出装置１２３と、光量波形モニタ１２４とで構成される。検出用ライトガイド１２１は、内視鏡１１に搭載されるライトガイド５５と同じ仕様である。検出用ライトガイド１２１の入射端１２５には、内視鏡１１の光源用コネクタ２９Ｂと同様のコネクタ１２６が設けられており、コネクタ１２６は、光源装置１３のレセプタクルコネクタ５４に接続される。

入射端スキャン装置１２２は、検出用ライトガイド１２１の入射端１２５を、所定のスキャン幅および時間間隔で光軸ＯＡ方向に往復移動させ、光源装置１３内の集光レンズ８０と入射端１２５との位置関係を周期的に変化させる。スキャン幅には、例えば、同一機種の複数台の内視鏡１１Ａ〜１１Ｃにおける集光レンズ８０とライトガイド５５の入射端６１との距離の公差が設定される。

光量波形検出装置１２３は、検出用ライトガイド１２１の出射端から出射する青色光ＢＬ、緑色光ＧＬ、赤色光ＲＬの各色光の光量を所定のタイミングで検出し、光軸ＯＡ方向に関する各色光の光量を示す光量波形を出力する。

光量波形モニタ１２４は、光量波形検出装置１２３から出力された各色光の光量波形（図１８では緑色光ＧＬの光量波形ＧＷ）を表示する。

光量波形の横軸には光軸ＯＡ上の位置、縦軸には光強度がそれぞれ割り当てられている。横軸の「０」は、入射端スキャン装置１２２による入射端１２５のスキャン幅の中心位置を示す。横軸は左側のマイナス側にいくにつれ集光レンズ８０から遠ざかる位置を示す。

図１８では、同一機種の複数台の内視鏡１１Ａ〜１１Ｃにおける集光レンズ８０とライトガイド５５の入射端６１との距離の公差が例えば１．５ｍｍで、入射端スキャン装置１２２による入射端１２５のスキャン幅が−１．５ｍｍ〜１．５ｍｍに設定された場合を示している。

以下、上記構成による作用について説明する。まず、レンズホルダ９０を嵌入穴９５に嵌め込む等の光源装置１３の組立作業が行われる。組立作業後、集光レンズ８０から出射される青色光ＢＬ、赤色光ＲＬの焦点位置を調整して、青色光ＢＬ、緑色光ＧＬ、赤色光ＲＬの各色光の焦点位置を一致させる色ずれ解消作業を含む出荷前の最終検査が行われる。

色ずれ解消作業では、まず、検出ユニット１２０の検出用ライトガイド１２１の入射端１２５に設けられたコネクタ１２６が、光源装置１３のレセプタクルコネクタ５４に接続される。

そして、検出ユニット１２０の入射端スキャン装置１２２、光量波形検出装置１２３、光量波形モニタ１２４が駆動される。これにより、検出用ライトガイド１２１の入射端１２５が、入射端スキャン装置１２２によって所定のスキャン幅および時間間隔で光軸ＯＡ方向に往復移動される。また、光量波形検出装置１２３により、検出用ライトガイド１２１の出射端から出射された光の光量が所定のタイミングで検出され、その検出結果である光量波形が光量波形モニタ１２４に表示される。

作業者は、光量波形モニタ１２４に表示された光量波形を観察して、緑色光ＧＬの焦点位置ＧＦＰを示す光量波形ＧＷのピークに、青色光ＢＬの焦点位置ＢＦＰを示す光量波形ＢＷのピーク、および赤色光ＲＬの焦点位置ＲＦＰを示す光量波形ＲＷのピークが一致するよう、調整機構８１、８２でコリメートレンズ７５、７７の光軸ＯＡ上の位置を調整する。より具体的には、偏心ドライバ１１０の回転軸１１２を軸受け穴９９に挿通し、偏心軸１１３を長穴９２に嵌め込んだ後、偏心ドライバ１１０を回転させて、コリメートレンズ７５、７７を光軸ＯＡ方向に移動させる。

ここで、「各色光の焦点位置を一致させる」とは、各色光の焦点位置を完全に一致させる場合をもちろん含むが、所定の範囲内に各色光の焦点位置が収まっている場合も含む。この所定の範囲は、図１８において符号１２８で示す線分で表示される。作業者は、各色光の光量波形ＧＷ、ＢＷ、ＲＷのピークが、線分１２８で示す所定の範囲内に少なくとも収まるよう、より好ましくは各色光の光量波形ＧＷ、ＢＷ、ＲＷのピークが完全に一致するように調整する。

位置調整では、光量波形モニタ１２４に表示された光量波形を観察しつつ、光量波形ＢＷ、ＲＷのピークを光量波形ＧＷのピークに合せるべく偏心ドライバ１１０を回転させてコリメートレンズ７５、７７を光軸ＯＡ方向に移動させればよく、非常に簡単に青色光ＢＬ、緑色光ＧＬ、赤色光ＲＬの各色光の焦点位置を一致させることができる。

また、調整機構８１、８２をコリメートレンズ７５、７７にのみ設け、緑色光ＧＬの焦点位置ＧＦＰを基準として、青色光ＢＬの焦点位置ＢＦＰ、赤色光ＲＬの焦点位置ＲＦＰを緑色光ＧＬの焦点位置ＧＦＰとそれぞれ一致させるので、コリメートレンズ７５〜７７の各々に調整機構を設け、３色の光の各々の焦点位置を調整する場合よりも調整の手間を省くことができる。

もちろん、コリメートレンズ７６にも調整機構８１、８２と同じ調整機構を設けてもよい。コリメートレンズ７６にも調整機構を設けた場合は、色ずれ解消作業において、最初にコリメートレンズ７５〜７７のうちの１つ、例えばコリメートレンズ７６の位置を調整し、光量波形ＧＷのピークが最大となるコリメートレンズ７６の位置を探索する。そして、探索した位置にコリメートレンズ７６を固定した後、コリメートレンズ７５、７７の位置を調整してもよい。

調整機構８１、８２は、ガイド機構としてのガイド突起９３、ガイド溝９７、移動機構としての長穴９２、並びに固定機構としての固定具１００、ネジ１０５、ネジ穴１０６というシンプルな構成である。したがって、調整機構８１、８２を設けることによる光源装置１３の大型化およびコストアップを最小限に抑えることができる。

コリメートレンズ７５、７７を光軸ＯＡ方向に移動させて、青色光ＢＬ、緑色光ＧＬ、赤色光ＲＬの各色光の焦点位置を一致させた後、作業者は、ネジ１０５をネジ穴１０６に螺合して固定具１００をハウジング９１に締結固定し、コリメートレンズ７５、７７の位置を固定する。これにて色ずれ解消作業が終了する。

色ずれ解消作業を含む最終検査が終了した後、光源装置１３は客先に出荷される。

医療現場で内視鏡診断を行う場合には、内視鏡１１をプロセッサ装置１２と光源装置１３に接続し、プロセッサ装置１２と光源装置１３の電源を入れて、内視鏡システム１０を起動する。

内視鏡１１の挿入部１６を生体内に挿入して、生体内の観察を開始する。光源制御部４２は、各ＬＥＤ４３〜４５に与える駆動電流値を設定して、各半導体光源３５〜３７の点灯を開始する。そして、目標とする発光スペクトルを維持しつつ光量制御を行う。

各半導体光源３５〜３７は、各ＬＥＤ４３〜４５による青色光ＢＬ、緑色光ＧＬ、赤色光ＲＬをそれぞれ発する。青色光ＢＬ、緑色光ＧＬ、赤色光ＲＬは光学系群４１のコリメートレンズ７５〜７７にそれぞれ入射する。

青色光ＢＬはダイクロイックミラー７９で反射する。緑色光ＧＬはダイクロイックミラー７８、７９を透過する。赤色光ＲＬはダイクロイックミラー７８で反射し、ダイクロイックミラー７９を透過する。ダイクロイックミラー７８、７９によって、青色光ＢＬ、緑色光ＧＬ、赤色光ＲＬの光路が結合される。これら青色光ＢＬ、緑色光ＧＬ、赤色光ＲＬは、集光レンズ８０に入射する。これにより、青色光ＢＬ、緑色光ＧＬ、赤色光ＲＬの混合光で構成される白色光ＷＬが生成される。集光レンズ８０は、白色光ＷＬを内視鏡１１のライトガイド５５の入射端６１に集光し、白色光ＷＬを内視鏡１１に供給する。

内視鏡１１において、白色光ＷＬはライトガイド５５を通じて照明窓２２に導光されて、照明窓２２から観察対象に照射される。観察対象で反射した白色光ＷＬの反射光は、観察窓２３から撮像センサ５６に入射する。撮像センサ５６はＢ画像信号、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号をプロセッサ装置１２のＤＳＰ６６に出力する。ＤＳＰ６６は各画像信号を色分離して、画像処理部６７に入力する。撮像センサ５６による撮像動作は所定のフレームレートで繰り返される。画像処理部６７は、入力された各画像信号に基づいて表示画像を生成する。表示画像は表示制御部６９を通じてモニタ１４に出力される。表示画像は撮像センサ５６のフレームレートにしたがって更新される。

また、ＤＳＰ６６は、各画像信号に基づいて露出値を算出し、算出した露出値に応じた露出制御信号を光源装置１３の光源制御部４２に送信する。光源制御部４２は、受信した露出制御信号に基づいて、各色光の光量の割合が一定となるよう（目標とする発光スペクトルが変化しないよう）各半導体光源３５〜３７の駆動電流値を決定する。そして、決定した駆動電流値で各半導体光源３５〜３７を駆動する。これにより、各半導体光源３５〜３７による、白色光ＷＬを構成する青色光ＢＬ、緑色光ＧＬ、赤色光ＲＬの光量を、観察に適した割合に一定に保つことができる。

図１９に示すように、もし色ずれ解消作業が行われず、例えば図２５と同様の各焦点位置ＢＦＰ、ＧＦＰ、ＲＦＰのずれが生じたまま光源装置１３が出荷された場合は、図２５でも説明したように、表示画像の色味が変わってしまう。例えば同一機種の内視鏡１１Ａ〜１１Ｃにおいても、個体差によって集光レンズ８０と入射端６１との位置関係は変わる。内視鏡１１Ａのライトガイド５５Ａのように入射端６１Ａが赤色光ＲＬの焦点位置ＲＦＰにあった場合は、全体が赤味を帯びた表示画像１３０Ｒが生成される。また、内視鏡１１Ｂのライトガイド５５Ｂのように入射端６１Ｂが緑色光ＧＬの焦点位置ＧＦＰにあった場合は、全体が緑味を帯びた表示画像１３０Ｇが生成され、内視鏡１１Ｃのライトガイド５５Ｃのように入射端６１Ｃが青色光ＢＬの焦点位置ＢＦＰにあった場合は、全体が青味を帯びた表示画像１３０Ｂが生成される。なお、図示は省略するが、仕様が異なる複数種類の内視鏡１１Ｄ、１１Ｅについても、集光レンズ８０と入射端６１との位置関係が互いに異なる場合は、内視鏡１１Ｄと内視鏡１１Ｅとで表示画像の色味が変わってしまう。

対して本実施形態では、図２０に示すように、色ずれ解消作業によって青色光ＢＬ、緑色光ＧＬ、赤色光ＲＬの各色光の焦点位置ＢＦＰ、ＧＦＰ、ＲＦＰが一致しているので、同一機種の内視鏡１１Ａ〜１１Ｃにおいて、個体差によって集光レンズ８０と入射端６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃとの位置関係が変わっても、入射端６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃに入射する各色光の光量バランスは変動せず、結果として色味が変わらない表示画像１３０が生成される。図示は省略するが、仕様が異なる複数種類の内視鏡１１Ｄ、１１Ｅを使用する場合も同様である。したがって、内視鏡診断の度に表示画像の色味が変わってしまうという事態が起こることがなく、術者は違和感を覚えることなく、円滑に内視鏡診断を行うことができる。

半導体光源３５〜３７を用いた場合には、矩形状の発光部を有する半導体光源３５〜３７を用いるため、集光レンズ８０から出射される各色光の集光像も矩形状となる。こうした場合、円形状の発光部を有する半導体光源を用い、各色光の集光像が円形状である場合よりも、集光像が入射端６１からはみ出しやすくなる。このため、こうした矩形状の発光部を有する半導体光源３５〜３７を有する光源装置１３において、本発明の調整機構８１、８２は特に有用である。

上記実施形態では、コリメートレンズ７５、７７に調整機構８１、８２を設けているが、調整機構は、各半導体光源３５〜３７から集光レンズ８０に至る光路において、ダイクロイックミラー７８、７９よりも各半導体光源３５〜３７側に設けられていればよい。例えば図２１および図２２に示すように、コリメートレンズ７５、７７に代えて、あるいは加えて、青色半導体光源３５と赤色半導体光源３７に調整機構１３１、１３２を設けてもよい。この場合、調整機構１３１、１３２は、青色半導体光源３５、赤色半導体光源３７を光軸ＯＡ方向に移動させる。図２２のように、コリメートレンズ７５、７７に加えて、青色半導体光源３５と赤色半導体光源３７に調整機構を設けた場合は、コリメートレンズ７５、７７のみ、または図２１の青色半導体光源３５と赤色半導体光源３７のみの場合よりも調整代を稼ぐことができる。

ただし、半導体光源には、コリメートレンズと異なり、光軸ＯＡ方向への移動の妨げとなりそうな配線等の部材が接続されているため、上記実施形態のように半導体光源には調整機構は設けず、コリメートレンズにのみ調整機構を設けて、コリメートレンズを光軸ＯＡ方向に移動することにより各色光の焦点位置を一致させることが好ましい。

上記実施形態では、１つのコリメートレンズ７５〜７７で第１光学系を構成する例を記載したが、第１光学系を複数の光学部材で構成してもよい。第２光学系も同様に、上記実施形態で例示した１つの集光レンズ８０ではなく、複数の光学部材で構成してもよい。第１光学系を複数の光学部材で構成した場合は、複数の光学部材のうちの少なくとも１つに調整機構を設ければよい。

上記実施形態では、緑色光ＧＬの焦点位置ＧＦＰを基準として、青色光ＢＬの焦点位置ＢＦＰ、赤色光ＲＬの焦点位置ＲＦＰを緑色光ＧＬの焦点位置ＧＦＰとそれぞれ一致させているが、青色光ＢＬの焦点位置ＢＦＰ、または赤色光ＲＬの焦点位置ＲＦＰを基準としてもよい。青色光ＢＬの焦点位置ＢＦＰを基準とする場合は、コリメートレンズ７６、７７には調整機構を設けるが、コリメートレンズ７５には調整機構を設けても設けなくてもよい。赤色光ＲＬの焦点位置ＲＦＰを基準とする場合は、コリメートレンズ７５、７６には調整機構を設けるが、コリメートレンズ７７には調整機構を設けても設けなくてもよい。

上記実施形態では、光源装置１３の出荷前の最終検査時に、色ずれ解消作業を行うと説明したが、色ずれ解消作業の実施時期は特に限定されない。例えば、光源装置１３の出荷後に、顧客の要請に応じて、作業者が検出ユニット１２０を携えて客先に出向いて色ずれ解消作業を行ってもよい。

調整機構は上記実施形態で例示した構成に限らない。例えばガイド機構は、上記実施形態のガイド突起９３、ガイド溝９７を設けずとも、レンズホルダ９０と嵌入穴９５自体で構成することが可能である。また、移動機構としては、上記実施形態の長穴９２の代わりに、ボールネジ、押し引きボルト、偏心カム等、回転運動を直進運動に変換する周知の移動機構を利用してもよい。さらに、固定機構も、レンズホルダ９０を両側から挟み込む一対のＣリング、および一対のＣリングを締結固定するネジで構成してもよい。要するに、コリメートレンズ７５等の光学部材の光軸ＯＡ方向の移動をガイドし、光学部材を光軸方向に移動させ、光学部材の位置を固定することが可能であれば、如何なる機構を用いてもよい。

上記実施形態では、単色半導体光源として青色、緑色、赤色の３つの半導体光源３５〜３７を例示しているが、図２３に示すように、表層血管を強調して観察するための紫色の波長帯域の光（紫色光ＶＬ）を発する紫色半導体光源１３５を追加してもよい。

図２３において、紫色半導体光源１３５は、発光素子として、紫色光ＶＬを発する紫色ＬＥＤ（図示せず）を有している。紫色半導体光源１３５の具体的な構造は、図５および図６に示す青色半導体光源３５と同じである。図２４に示すように、紫色半導体光源１３５は、例えば紫色の波長帯域である３８０ｎｍ〜４２０ｎｍ付近の波長成分を有し、中心波長４０５±１０ｎｍ、半値幅２０±１０ｎｍの紫色光ＶＬを発光する。

光学系群１３６は、上記実施形態の光学系群４１に、紫色光ＶＬを透過させて略平行光化するコリメートレンズ１３７と、青色光ＢＬおよび紫色光ＶＬの光路を結合するダイクロイックミラー１３８とを追加した構成である。青色半導体光源３５と紫色半導体光源１３５は、互いの光軸が直交するように配置され、これらの光軸が直交する位置に、ダイクロイックミラー１３８が設けられている。ダイクロイックミラー１３８は青色半導体光源３５、紫色半導体光源１３５の光軸に対して４５°傾けた姿勢で配置されている。

ダイクロイックミラー１３８のダイクロイックフィルタは、例えば約４３０ｎｍ未満の紫色の波長帯域の光を反射し、それ以上の青色、緑色、赤色の波長帯域の光を透過する特性を有している。ダイクロイックミラー１３８は、青色半導体光源３５からの青色光ＢＬを下流側に透過させ、紫色半導体光源１３５からの紫色光ＶＬを反射させる。これにより青色光ＢＬと紫色光ＶＬの光路が結合される。ダイクロイックミラー１３８で反射した紫色光ＶＬは、ダイクロイックミラー７９が前述のように約４８０ｎｍ未満の青色の波長帯域の光を反射する特性を有するので、ダイクロイックミラー７９で反射して集光レンズ８０に向かう。これにより、青色光ＢＬ、緑色光ＧＬ、赤色光ＲＬ、および紫色光ＶＬの全ての光の光路が結合される。

コリメートレンズ１３７には、上記実施形態のコリメートレンズ７５、７７と同様に、調整機構１３９が設けられている。調整機構１３９は、コリメートレンズ１３７を光軸ＯＡ方向に移動することで、紫色光ＶＬの焦点位置を、青色光ＢＬ、緑色光ＧＬ、赤色光ＲＬの焦点位置と一致させる。

表層血管の反射率は、周知のように、４５０ｎｍを下回る波長帯域で大きく落ち込み、４０５ｎｍ付近において最も落ち込む。反射率が低い波長帯域の光を観察対象に照射すると、血管においては吸収が大きいので、血管とそれ以外の部分とのコントラストに差がある表示画像が得られる。

また、生体組織の光の散乱特性にも波長依存性があり、短波長になるほど散乱係数は大きくなる。散乱は生体組織内への光の深達度に影響する。つまり、散乱が大きいほど生体組織の粘膜表層付近で反射される光が多く、中深層に到達する光が少ない。そのため、短波長であるほど深達度は低く、長波長になるほど深達度は高い。

紫色半導体光源１３５が発する中心波長４０５±１０ｎｍの紫色光ＶＬは、比較的短波長で深達度が低いので、表層血管による吸収が大きい。このため紫色光ＶＬは表層血管強調用の特殊光として用いることができる。紫色光ＶＬを用いることにより、表層血管が高コントラストで描出された表示画像を得ることができる。

表層血管を強調観察する場合は、撮像センサ５６の蓄積動作のタイミングに合わせて、各半導体光源３５〜３７に加えて紫色半導体光源１３５を点灯させる。各半導体光源３５〜３７、１３５が点灯すると、上記実施形態の白色光ＷＬに紫色光ＶＬが追加されて、これらの混合光（ＷＬ＋ＶＬ）が照明光として観察対象に照射される。

白色光ＷＬに紫色光ＶＬが追加された照明光は、撮像センサ５６のマイクロカラーフィルタで分光される。Ｂ画素は、青色光ＢＬに対応する反射光に加えて、紫色光ＶＬに対応する反射光を受光する。Ｇ画素、Ｒ画素は、上記実施形態と同じく、緑色光ＧＬに対応する反射光、赤色光ＲＬに対応する反射光をそれぞれ受光する。撮像センサ５６は、読み出しタイミングに合わせて、Ｂ、Ｇ、Ｒの各画像信号をフレームレートにしたがって順次出力する。

この場合におけるＢ画像信号には、白色光ＷＬを構成する青色光ＢＬに対応する反射光の成分に加えて、紫色光ＶＬに対応する反射光の成分が含まれているため、表層血管が高コントラストで描出される。癌等の病変においては、正常組織と比較して表層血管の密集度が高くなる傾向がある等、表層血管のパターンに特徴があるため、紫色半導体光源１３５を加えれば表層血管が鮮明に描出されて病変の見極めがしやすくなるので好ましい。

上記実施形態では、プロセッサ装置１２からの露出制御信号に基づいて、各ＬＥＤ４３〜４５に与える駆動電流値を変化させることで各色光の光量制御を行っているが、ＬＥＤの発熱の影響や経時劣化の影響により、半導体光源は駆動電流値に対する出力光量が変動する場合がある。そこで、各色光の光量を測定する光量測定センサを光学系群内に設けて、光量測定センサが出力する光量測定信号に基づいて、各色光の光量が目標値に達しているか否かを監視してもよい。

この場合、光源制御部は、光量測定信号と目標とする光量とを比較し、この比較結果に基づいて、光量が目標値となるように、露出制御で設定した各半導体光源３５〜３７に与える駆動電流値を微調整する。このように各色光の光量を光量測定センサで常に監視し、光量の測定結果に基づき与える駆動電流値を微調整することで、常に目標値に沿うように光量を制御することができる。このため目標とする発光スペクトルの照明光をより安定して得ることができる。

上記実施形態では、ＬＥＤのみで構成された半導体光源を挙げているが、例えば、緑色半導体光源を、紫色から青色の波長帯域の青色励起光を発する青色励起光ＬＥＤ、および青色励起光で励起されて緑色の波長帯域の緑色光を発する緑色蛍光体で構成された蛍光型半導体光源としてもよい。また、緑色半導体光源に代えて、あるいは加えて、赤色半導体光源を、紫色から青色の波長帯域の青色励起光を発する青色励起光ＬＥＤ、および青色励起光で励起されて赤色の波長帯域の赤色蛍光を発する赤色蛍光体で構成してもよい。赤色半導体光源を蛍光型半導体光源で構成する場合は、励起光ＬＥＤは紫色から青色の波長帯域の青色励起光を発する青色励起光発光素子に限らず、緑色の波長帯域の緑色励起光を発する緑色励起光発光素子であってもよい。この場合、図５および図６に示すキャビティ７６に、樹脂７８の代わりに蛍光体を封入して蛍光型半導体光源を構成する。

また、図５および図６に示したＬＥＤの実装形態は１例であり、他の形態を採用してもよい。例えば、樹脂７８の光出射面に発散角を調整するマイクロレンズを設けてもよいし、あるいは表面実装型でなく、マイクロレンズが形成された砲弾型のケースにＬＥＤを収容した形態でもよい。また、緑色半導体光源や赤色半導体光源として蛍光型半導体光源を使用する場合は、蛍光型半導体光源は励起光ＬＥＤと蛍光体を一体的に設けたものに限らず、これらを別に設けたものでもよい。この場合には、励起光ＬＥＤと蛍光体の間にレンズや光ファイバ等の導光部材を追加して、導光部材を介して励起光ＬＥＤの励起光を蛍光体に導光する。

さらに、発光素子として、ＬＥＤの代わりに有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子を用いてもよい。

上記実施形態における光学系群の構成は１例であり、種々の変更が可能である。例えば第３光学系を構成する光学部材として、透明なガラス板にダイクロイックフィルタを形成したダイクロイックミラーを用いているが、代わりにプリズムにダイクロイックフィルタを形成したダイクロイックプリズムを用いてもよい。また、ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムといった、ダイクロイックフィルタを形成した光学部材の代わりに、例えば、各半導体光源に対峙する複数の入射端と、内視鏡のライトガイドの入射端に対峙する１つの出射端を有する分岐型ライトガイドを用いて光路を結合してもよい。分岐型ライトガイドは、一端において光ファイバを所定本数ずつ複数に分割して、入射端を複数に分岐させたものである。この場合には、分岐した各入射端のそれぞれに対応させて各半導体光源を配置する。

上記実施形態では、３つの単色半導体光源３５〜３７、あるいは４つの単色半導体光源３５〜３７、１３５を有する光源装置１３を例示したが、青色半導体光源と緑色半導体光源、緑色半導体光源と紫色半導体光源等、単色半導体光源を２つ有する光源装置にも本発明は適用可能である。青色光ＢＬと緑色光ＧＬの混合光や、緑色光ＧＬと紫色光ＶＬの混合光を観察対象に照射し、緑色光ＧＬベースの表示画像を取得してもよい。

上記実施形態では、撮像センサ５６として、Ｂ、Ｇ、Ｒのマイクロカラーフィルタによって照明光を色分離するカラー撮像センサを例示し、カラー撮像センサによってＢ、Ｇ、Ｒの各画像信号を同時に取得する同時式の内視鏡システムおよびそれに用いられる光源装置を例に説明したが、モノクロ撮像センサを有し、青色、緑色、赤色の各色光を順次照射して、Ｂ、Ｇ、Ｒの各画像信号を面順次で取得する面順次式の内視鏡システムおよびそれに用いられる光源装置に本発明を適用してもよい。

上記実施形態では、光源装置とプロセッサ装置が別体で構成される例で説明したが、これらの装置を一体で構成してもよい。また、本発明は、照明光の観察対象の反射光をイメージガイドで導光するファイバスコープや、撮像センサと超音波トランスデューサが先端部に内蔵された超音波内視鏡を用いた内視鏡システムおよびそれに用いられる光源装置にも適用することができる。

１０ 内視鏡システム
１１、１１Ａ〜１１Ｅ 内視鏡
１３ 光源装置
３５ 青色半導体光源
３６ 緑色半導体光源
３７ 赤色半導体光源
５５、５５Ａ〜５５Ｃ ライトガイド
６１、６１Ａ〜６１Ｃ 入射端
７５〜７７、１３７ コリメートレンズ（第１光学系、光学部材）
７８、７９、１３８ ダイクロイックミラー（第３光学系）
８０ 集光レンズ（第２光学系）
８１、８２、１３９ 調整機構
９２ 長穴
９３ ガイド突起
９７ ガイド溝
１００ 固定具
１０５ ネジ
１０６ ネジ穴
１１０ 偏心ドライバ
１２０ 検出ユニット
１３５ 紫色半導体光源
ＢＬ 青色光
ＧＬ 緑色光
ＲＬ 赤色光
ＷＬ 白色光
ＶＬ 紫色光
ＢＦＰ 青色光の焦点位置
ＧＦＰ 緑色光の焦点位置
ＲＦＰ 赤色光の焦点位置
ＢＷ 青色光の光量波形
ＧＷ 緑色光の光量波形
ＲＷ 赤色光の光量波形

Claims (5)

1. 照明光として複数色の光をそれぞれ発する複数の単色半導体光源と、少なくとも１つの光学部材で構成され、前記複数の単色半導体光源からの前記複数色の光を、それぞれ透過させる複数の第１光学系と、前記複数の第１光学系を透過した前記複数色の光を、内視鏡のライトガイドの入射端に集光する第２光学系とを備え、検出用ライトガイドを備える検出ユニットに接続可能である内視鏡用光源装置における位置調整方法において、
   前記検出用ライトガイドの入射端の位置を光軸方向に移動させた際に、前記入射端の位置に対する、前記検出用ライトガイドを介した各色光の光量を示す各色光の光量波形のピークを一致させるために、位置調整機構によって前記光学部材の位置を前記第１光学系の光軸方向に調整することにより、前記各色光の焦点位置を一致させることを特徴とする位置調整方法。
2. 照明光として複数色の光をそれぞれ発する複数の単色半導体光源と、少なくとも１つの光学部材で構成され、前記複数の単色半導体光源からの前記複数色の光を、それぞれ透過させる複数の第１光学系と、前記複数の第１光学系を透過した前記複数色の光を、内視鏡のライトガイドの入射端に集光する第２光学系とを備え、検出用ライトガイドを備える検出ユニットに接続可能である内視鏡用光源装置における位置調整方法において、
   前記検出用ライトガイドの入射端の位置を光軸方向に移動させた際に、前記入射端の位置に対する、前記検出用ライトガイドを介した各色光の光量を示す各色光の光量波形のピークを一致させるために、位置調整機構によって前記単色半導体光源の位置を前記第１光学系の光軸方向に調整することにより、前記各色光の焦点位置を一致させることを特徴とする位置調整方法。
3. 前記位置調整機構は、前記複数色の光のうち、１色の光を除く残りの色の光の数と同数設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の位置調整方法。
4. 前記複数の単色半導体光源は、前記照明光として青色光、緑色光、赤色光の３色の光をそれぞれ発する青色、緑色、赤色半導体光源であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の位置調整方法。
5. 前記青色半導体光源は、中心波長４６０±１０ｎｍ、半値幅２５±１０ｎｍの前記青色光を発し、
   前記緑色半導体光源は、中心波長５５０±１０ｎｍ、半値幅１００±１０ｎｍの前記緑色光を発し、
   前記赤色半導体光源は、中心波長６２５±１０ｎｍ、半値幅２０±１０ｎｍの前記赤色光を発することを特徴とする請求項４に記載の位置調整方法。

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