JPWO2016116967A1

JPWO2016116967A1 - 内視鏡用照明システム

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Publication number: JPWO2016116967A1
Application number: JP2016570209A
Authority: JP
Inventors: 岳晴印南
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2015-01-23
Filing date: 2015-01-23
Publication date: 2017-11-24
Also published as: US20170319055A1; WO2016116967A1

Abstract

複数の光源が同時に点灯する場合においても各光源の出射する光の光量を適切に調整する。内視鏡用照明システムは少なくとも２つの光源１７と照明系と合波部１８と少なくとも２つの検出器と光源制御部２１とを有する。合波部１８は少なくとも２つの入射端２５と出射端２６とを有する。合波部１８は少なくとも２つの入射端２５から入光する光を別々または合波して出射端２６に伝播可能である。合波部１８は入射端２５から出射端２６の間を伝播する光の一部を出力可能である。少なくとも２つの検出器は入射端２５から出射端２６の間を伝播する光を波長帯域別に検出する。光源制御部２１は少なくとも２つの光源１７から出射する光の光量を調整する。

Description

本発明は、照明光の光量を適切に調整し得る内視鏡用照明システムに関するものである。

光を出射する光ファイバを揺動させることにより、被観察物を走査して画像を撮像可能な光走査型内視鏡装置が知られている。被観察物に照射する光の光量を調整するために、光ファイバの漏れ光の光量を検出することが提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１１−２５５０１５号公報

光走査型内視鏡装置では、指向性の高い光を用いる必要があるため、光源にレーザ光源が用いられる。レーザ光源を用いてカラー画像を撮像するために、それぞれ波長域の異なる光を発する複数のレーザ光源が用いられる。特許文献１に記載された内視鏡装置では、各光源を順番に点灯させることにより、各光源の光ファイバにおける漏れ光の光量を検出している。しかし、特許文献１に記載された内視鏡装置では、複数の光源が同時に点灯するときに各光源の光量を検出できず、光量の調整が困難であった。

従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明では、複数の光源が同時に点灯する場合においても、各光源の出射する光の光量を適切に調整可能な内視鏡用照明システムの提供を目的とする。

上述した諸課題を解決すべく、本発明による内視鏡用照明システムは、
互いに波長帯域の異なる光を出射する、少なくとも２つの光源と、
前記少なくとも２つの光源から出射する光を用いて、観察対象を照明する照明系と、
前記少なくとも２つの光源別に光学的に接続される少なくとも２つの入射端および前記照明系に光学的に接続される出射端を有し、前記少なくとも２つの入射端から入光する光を別々または合波して前記出射端に伝播可能であり、前記入射端から前記出射端の間を伝播する光の一部を出力可能な合波部と、
前記合波部により出力された前記入射端から前記出射端の間を伝播する光の一部の光量を、前記波長帯域別にそれぞれ検出する少なくとも２つの検出器と、
前記検出器が検出する、前記少なくとも２つの検出器が検出した光量に基づいて、前記少なくとも２つの光源から出射する光の光量を調整する光源制御部とを備える
ことを特徴とするものである。

上記のように構成された本発明に係る内視鏡用照明システムによれば、複数の光源が同時に点灯する場合においても、各光源の出射する光の光量を適切に調整可能である。

本発明の一実施形態に係る内視鏡用照明システムを有する走査型内視鏡装置の内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。図１の光源部の内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。図２の照明光検出部の内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。図１の光走査型内視鏡本体を概略的に示す外観図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る内視鏡用照明システムを含む、走査型内視鏡装置の内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。なお、以下の図面において、信号および指令を伝送する信号線を実線で示し、光線を二点鎖線で示す。

走査型内視鏡装置１０は、光源部１１、駆動電流生成部１２、光走査型内視鏡本体１３、信号光検出部１４、制御部１５、および表示部１６を含んで構成される。なお、本実施形態に係る内視鏡用照明システムは、光源部１１、および、後述する照明系を含んで構成される。

光源部１１は、後述するように、レーザ光を出射して、光走査型内視鏡本体１３に供給する。駆動電流生成部１２は観察対象ｏｂｊの走査に必要な駆動信号を光走査型内視鏡本体１３に送信する。光走査型内視鏡本体１３は、レーザ光を用いて観察対象ｏｂｊを走査し、走査により得られた信号光を信号光検出部１４に伝播させる。信号光検出部１４は伝播された信号光を電気信号に変換する。制御部１５は、光源部１１、駆動電流生成部１２、および信号光検出部１４を同期制御するとともに、信号光検出部１４により出力された電気信号を処理して、画像を合成し表示部１６に表示する。

光源部１１は、図２に示すように、少なくとも２つの光源１７、合波部１８、照明用光ファイバ接続部１９、照明光検出部２０、および光源制御部２１を含んで構成される。

少なくとも２つの光源１７は、互いに波長帯域の異なる、例えば、パルス状のレーザ光を出射する。少なくとも２つの光源１７は、本実施形態において、赤色光源２２、緑色光源２３、および青色光源２４の３つの光源である。赤色光源２２は、例えば赤色レーザであり、６４０ｎｍの波長の赤色レーザ光を出射する。緑色光源２３は、例えば緑色レーザであり、５３２ｎｍの波長の緑色レーザ光を出射する。青色光源２４は、例えば青色レーザであり、４４５ｎｍの波長の青色レーザ光を出射する。また、少なくとも２つの光源１７は、連続光を出射してもよい。

合波部１８は、少なくとも２つの入射端２５および出射端２６を有する。少なくとも２つの入射端２５は、少なくとも２つの光源１７別に光学的に接続される。本実施形態では、少なくとも２つの光源１７は３つの光源なので、合波部１８は３つの入射端２５を有し、それぞれ赤色光源２２、緑色光源２３、および青色光源２４に光学的に接続される。入射端２５と、赤色光源２２、緑色光源２３、および青色光源２４の光学的な接続は、例えば、空間伝播および光ファイバ伝播によって実現される。出射端２６は、照明用光ファイバ接続部１９を介して、後述する照明系に光学的に接続される。合波部１８は、入射端２５から入光する光を別々または合波して出射端２６に伝播可能である。合波部１８では、入射端２５から出射端２６の間を伝播する光の一部を照明光検出部２０の検出器に出力可能である。

合波部１８は、照明用の導光路２７および少なくとも２つの検出用の導光路２８を有する。照明用の導光路２７は前述の出射端２６を有し、前述のように、照明用光ファイバ接続部１９を介して、照明系に接続される。検出用の導光路２８は、入射端２５から出射端２６の間を伝播する光の一部を照明光検出部２０に導光する。合波部１８は、照明用の導光路２７および少なくとも２つの検出用の導光路２８に所定の割合で、導光する光を分配する。合波部１８は、例えばＲＧＢコンバイナであり、照明用の導光路２７および検出用の導光路２８は、グラスファイバによって構成され得、検出用の導光路２８は合波した光の一部を導光可能である。なお、合波部１８は、多様なミラーの組合せによって構成してもよい。また、合波部１８は、合波前の赤色レーザ光、緑色レーザ光、および青色レーザ光を照明光検出部２０に導光する構成であってもよい。

照明用光ファイバ接続部１９は、光走査型内視鏡本体１３に設けられる照明系と光学的に接続し、合波部１８から出力されるレーザ光を照明用光ファイバに供給する。

照明光検出部２０は、図３に示すように、上述の少なくとも２つの光源１７から出射する光の波長帯域別に光を検出する、少なくとも２つの検出器２９を有する。少なくとも２つの検出器２９は、例えばフォトダイオードである。本実施形態においては、少なくとも２つの光源１７は３つの光源なので、赤色光源２２、緑色光源２３、および青色光源２４が放射する赤色レーザ光、緑色レーザ光、および青色レーザ光別に光量を検出する第１の検出器３０、第２の検出器３１、および第３の検出器３２が、少なくとも２つの検出器２９として、照明光検出部２０に設けられる。

第１の検出器３０は検出用の導光路２８に光学的に接続される。第１の検出器３０および検出用の導光路２８の間には第１の分光光学素子３３が設けられる。第１の分光光学素子３３は、例えば赤色光帯域の光を透過するバンドパスフィルタである。したがって、第１の検出器３０は、赤色光の光量を検出する。

第２の検出器３１は別の検出用の導光路２８に光学的に接続される。第２の検出器３１および検出用の導光路２８の間には第２の分光光学素子３４が設けられる。第２の分光光学素子３４は、例えば緑色光帯域の光を透過するバンドパスフィルタである。したがって、第２の検出器３１は、緑色光の光量を検出する。

第３の検出器３２はさらに別の検出用の導光路２８に光学的に接続される。第３の検出器３２および検出用の導光路２８の間には第３の分光光学素子３５が設けられる。第３の分光光学素子３５は、例えば青色光帯域の光を透過するバンドパスフィルタである。したがって、第３の検出器３２は、青色光の光量を検出する。

なお、照明光検出部２０は、必要に応じて、さらに光量調整機構３６を有していてもよい。光量調整機構３６は、いずれかの検出用の導光路２８から、対応するいずれかの検出器の間、例えば、本実施形態では第２の分光光学素子３４および第２の検出器３１の間に設けられ、第２の分光光学素子３４を透過する緑色光の光量を減衰させて第２の検出器３１に入光させる。光量調整機構３６は、例えば減光フィルタ、検出器への光路の一部の遮光、検出用の導光路２８と検出器との結合効率の調整、または特定の透過率を前述の分光光学素子に備えさせること等により構成され得る。

光源制御部２１（図２参照）は、少なくとも２つの光源１７、本実施形態における赤色光源２２、緑色光源２３、および青色光源２４を、出射光量および出射時期などを調整する制御を行なう。光源制御部２１は、第１の検出器３０、第２の検出器３１、および第３の検出器３２それぞれが検出した赤色レーザ光、緑色レーザ光、および青色レーサ光の光量を取得する。光源制御部２１は、取得したそれぞれの光の光量に基づいて、少なくとも２つの光源１７を制御する。例えば、照明に適した赤色レーザ光、緑色レーザ光、および青色レーザ光の光量の範囲が測定結果および規制などから予め定められており、検出したいずれかの光の光量が当該範囲の下限を下回るときに、当該いずれかの光の光量を増加させるように、光源制御部２１は、光源を制御する。また、検出したいずれかの光の光量が当該範囲の上限を上回るときに、当該いずれかの光の光量を低減させ、さらには最終的には消灯させるように、光源制御部２１は、光源を制御する。

駆動電流生成部１２（図１参照）は、制御部１５の制御に基づいて、照明系を構成する照明用光ファイバ３７の出射端を渦巻状に変位させる駆動信号を生成する。駆動電流生成部１２は、光走査型内視鏡本体１３に設けられる駆動部に駆動信号を供給する。

光走査型内視鏡本体１３は、図４に示すように、操作部３８および挿入部３９を備え、操作部３８の一方の端部と挿入部３９の基端部とは接続されて一体となっている。

光走査型内視鏡本体１３は、照明用光ファイバ３７、配線ケーブル４０、および検出用光ファイババンドル４１を含んで構成される。照明用光ファイバ３７、配線ケーブル４０、および検出用光ファイババンドル４１は、操作部３８から挿入部３９内部を通じて、挿入部３９の先端部４２（図４における破線部内の部分）まで導かれている。

照明用光ファイバ３７は、操作部３８側において光源部１１の照明用光ファイバ接続部１９に接続され、レーザ光を先端部４２に伝播させる。照明用光ファイバ３７は、例えばシングルモードファイバであり、先端部４２近傍に設けられる駆動部により、照明用光ファイバ３７の出射端を渦巻状に振動させることにより、観察対象ｏｂｊを走査する。なお、先端部４２には、さらにレンズが設けられ、照明用光ファイバ３７およびレンズにより、前述の照明系が構成される。

配線ケーブル４０は、操作部３８側において駆動電流生成部１２に接続され、駆動信号を先端部４２に配置される駆動部に送信する。検出用光ファイババンドル４１は、操作部３８側において信号光検出部１４に接続され、先端部４２において得られた信号光を信号光検出部１４に伝播させる。

信号光検出部１４（図１参照）は、分光光学系および赤色光検出器、緑色光検出器、および青色光検出器を有する。分光光学系は、ミラーやフィルタを組合わせることにより構成され、信号光を赤色光成分、緑色光成分、および青色光成分に分波する。赤色光検出器、緑色光検出器、および青色光検出器は例えば光電子増倍管またはフォトダイオードであり、それぞれ分波された赤色光成分、緑色光成分、および青色光成分の光量を検出する。

制御部１５は、走査型内視鏡装置１０の各部位の制御を行なう。例えば、制御部１５は、前述のように、光源部１１、駆動電流生成部１２、および信号光検出部１４を同期制御するとともに、信号光検出部１４により出力された電気信号を処理して、画像を合成する。

以上のような構成の本実施形態の内視鏡用照明システムによれば、少なくとも２つの光源１７から出射され合波部１８に合波される光の光量が、それぞれの光源の波長帯域別に検出され、当該光量に基づいて光源からの出射する光の光量が調整される。したがって、例えば、少なくとも２つの光源１７のいずれかの出射した光の光量が異常に上昇し、連続光（ＣＷ）となる場合においても、いずれの光源の異常状態かを認識して、観察対象ｏｂｊを照明するレーザ光の光量を適切な範囲に維持可能である。特に、本実施形態によれば、単一の検出器を用いて光量を検出する構成に比べて、光源毎の出力、合波部１８の結合効率および分離効率、合波部１８を構成する光ファイバの透過損失、第１から第３の分光光学素子３３、３４、３５の透過率、光量調整機構３６の透過率、ならびに第１から第３の検出器３０、３１、３２の受光感度の波長依存性の影響を低減可能である。

また、本実施形態の内視鏡用照明システムによれば、所定の割合で光を分配する、照明用の導光路２７および少なくとも２つの検出用の導光路２８を有するので、照明用の導光路２７に導光される光の光量を、照明光検出部２０で検出した光の光量に基づいて高精度で検出可能である。したがって、照明用光ファイバ３７から出射するレーザ光の光量を適切な範囲に維持可能である。

また、本実施形態の内視鏡用照明システムによれば、光量調整機構３６を有するので、検出器が受光する光の光量を、検出器が検出可能な光量の範囲内に、調整される。したがって、各波長帯域の光の光量を適切に検出し得る。

また、本実施形態の内視鏡用照明システムによれば、シングルモードファイバによる簡潔な構造で走査を実行する光走査型内視鏡本体１３に適用することで、ファイバの振動による光走査を常に正確な光量で実行可能である。

本発明を諸図面や実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。

１０走査型内視鏡装置
１１光源部
１２駆動電流生成部
１３光走査型内視鏡本体
１４検出部
１５制御部
１６表示部
１７少なくとも２つの光源
１８合波部
１９照明用光ファイバ接続部
２０照明光検出部
２１光源制御部
２２赤色光源
２３緑色光源
２４青色光源
２５入射端
２６出射端
２７照明用の導光路
２８検出用の導光路
２９少なくとも２つの検出器
３０第１の検出器
３１第２の検出器
３２第３の検出器
３３第１の分光光学素子
３４第２の分光光学素子
３５第３の分光光学素子
３６光量調整機構
３７照明用光ファイバ
３８操作部
３９挿入部
４０配線ケーブル
４１検出用光ファイババンドル
４２先端部
ｏｂｊ観察対象

Claims

互いに波長帯域の異なる光を出射する、少なくとも２つの光源と、
前記少なくとも２つの光源から出射する光を用いて、観察対象を照明する照明系と、
前記少なくとも２つの光源別に光学的に接続される少なくとも２つの入射端および前記照明系に光学的に接続される出射端を有し、前記少なくとも２つの入射端から入光する光を別々または合波して前記出射端に伝播可能であり、前記入射端から前記出射端の間を伝播する光の一部を出力可能な合波部と、
前記合波部により出力された前記入射端から前記出射端の間を伝播する光の一部の光量を、前記波長帯域別にそれぞれ検出する少なくとも２つの検出器と、
前記検出器が検出する、前記少なくとも２つの検出器が検出した光量に基づいて、前記少なくとも２つの光源から出射する光の光量を調整する光源制御部とを備える
ことを特徴とする内視鏡用照明システム。
請求項１に記載の内視鏡用照明システムであって、
前記合波部は、前記出射端を有する照明用の導光路と、前記入射端から前記出射端の間を伝播する光の一部を前記少なくとも２つの検出器に導光する少なくとも２つの検出用の導光路とを有する
ことを特徴とする内視鏡用照明システム。
請求項２に記載の内視鏡用照明システムであって、
前記少なくとも２つの検出器の少なくともいずれかに入光する光を低減させる光量調整機構を、さらに備える
ことを特徴とする内視鏡用照明システム。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡用照明システムであって、
前記照明系はシングルモードファイバを有し、該シングルモードファイバを振動させることにより該シングルモードファイバから出射する光で前記観察対象が走査される
ことを特徴とする内視鏡用照明システム。