JPWO2019044802A1 - 内視鏡用光源装置及び内視鏡システム - Google Patents

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Abstract

光源装置は、入射光から、第１波長帯域の成分を除去した透過光と入射光から第１波長帯域の成分を抽出した反射光を生成する第１光学素子と、前記第１波長帯域の成分を少なくとも含む光を出射し、前記第１光学素子の反射光となるように前記第１光学素子に入射させる第１光源と、前記第１波長帯域を含む広い第２波長帯域の成分を含む光が前記第１光学素子の透過光となるように光を出射する第２光源と、前記第１光源及び前記第２光源の駆動を制御する制御部と、を有する。前記制御部は、前記第１光源出射光の出射と前記第２光源出射光の出射のオン／オフを制御することにより、前記第１の光の出射及び前記第２の光の出射を選択的に行う。

Description

本発明は、内視鏡用光源装置及び内視鏡システムに関する。
内視鏡によって撮影された生体組織の画像や情報を取得して、診断を行う内視鏡システムが一般的に知られている。内視鏡システムを用いた診断のとき、生体組織中の特殊な部分を強調した画像を得るために、通常光である白色光とは異なる特定の波長帯域の特殊光が生体組織の照明光として用いられる。例えば、生体組織中の血管の部分を強調した画像が取得され、あるいは生体組織中の生体物質、例えば、ヘモグロビンの濃度やヘモグロビンの酸素飽和度の情報が取得される。
このような特殊光、すなわち、分光強度特性が白色光と異なる特殊光を用いて、特殊な画像を撮影することが可能な内視鏡システムに用いる光源装置が知られている（特許文献１）。
上記公知の光源装置は、２つの発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）と回転する光学フィルタが搭載された光源装置を備える。２つのＬＥＤの内、一方は紫色の波長帯域の光を射出する紫色ＬＥＤである。また、他方のＬＥＤは、青色ＬＥＤと黄色の蛍光体を有する蛍光体ＬＥＤであり、青色のＬＥＤ光と黄色の蛍光を混色することにより、擬似的な白色光を射出する。光学フィルタは、特定の生体組織に対して高い吸光度を有する波長帯域の光のみを通過させる波長選択フィルタであり、蛍光体ＬＥＤから射出される光の光路上に挿抜可能である。
上記光源装置では、光学フィルタが光路上から抜去されているときは、蛍光体ＬＥＤから射出された光が、波長帯域が制限されることなく、白色光（通常光）として被写体を照明する。一方、光学フィルタが光路上に挿入されているときは、蛍光体ＬＥＤから射出され波長帯域が制限された照射光と、紫色ＬＥＤから射出された照射光の両方が特殊光として被写体を照明する。このように、照明光の分光強度特性を白色光と異ならせ、特定の波長帯域の光のみが被写体を照明することにより、生体組織の被写体のうち、特定の組織を強調した撮影画像を得ることができる。
特許第５１９８６９４号公報
しかし、上記公知の光源装置では、回転する光学フィルタを用いるので、光学フィルタの回転の状態を知るための回転検知信号や光学フィルタ位置検知信号をセンサ等により取得し、回転に応じた光源装置の制御が必要になる。また、光学フィルタの回転速度を所定の速度にするための回転制御が必要になり、光源装置の制御が複雑になる。
このため、光源装置は、回転する光学フィルタを用いることなく、特殊光と白色光等の通常光とを繰り返し切り替えて出射することができる構成が好ましい。
そこで、本発明は、従来の光源装置のように回転する光学フィルタを用いることなく、被写体の照明光として、特殊光の切り換えを容易に行うことができる構成の内視鏡用光源装置及び内視鏡システムを提供することを目的とする。
本発明の一態様は、第１の光、及び、前記第１の光の第１波長帯域を含む広い第２波長帯域の第２の光のいずれか一方を、少なくとも出射するように構成された内視鏡用光源装置である。当該光源装置は、
第１光路から入射した第１光路入射光は、前記第１光路入射光から前記第１波長帯域の光成分が抽出され、前記第１波長帯域以外の光成分が除去された第１光路通過光となり、前記光学素子の第２光路から入射した第２光路入射光は、前記第２光路入射光から前記第１波長帯域の光成分が除去され、前記第１波長帯域の光成分以外の光成分が抽出された第２光路通過光となり、前記第１光路通過光の出射光路と前記第２光路通過光の出射光路とを重ね、重なった前記出射光路を通過する光が出射するように構成された第１光学素子と、
前記第１波長帯域の光成分を少なくとも含む第１光源出射光を出射し、前記第１光源出射光が前記第１光路入射光となるように前記第１光源出射光を前記第１光学素子に入射させるように構成された第１光源と、
前記第２波長帯域の光成分を少なくとも含む第２光源出射光を出射し、前記第２光源出射光から得られる前記第２波長帯域の光成分を少なくとも含む光が前記第１光学素子の前記第２光路入射光となるように構成された第２光源と、
前記第１光源出射光の出射と前記第２光源出射光の出射のオン／オフを制御することにより、前記第１の光の出射及び前記第２の光の出射を選択的に行うように構成された制御部と、
を備える。
前記制御部は、前記第１光源出射光の出射と前記第２光源出射光の出射をオンにして、前記第２の光を生成し、前記第１光源出射光の出射をオンにし、前記第２光源出射光の出射をオフにして、前記第１の光を生成するように、前記第１光源及び前記第２光源の駆動を制御するように構成されている、ことが好ましい。
一実施形態によれば、前記第２光源出射光の入射を受けて、前記第１光学素子の前記第２光路入射光となるように前記第１光学素子へ出射する出射光を生成するように構成された第２光学素子を備える、ことが好ましい。
一実施形態によれば、前記第１光源出射光の波長帯域と前記第２光源出射光の波長帯域は、互いに同じである、ことが好ましい。
一実施形態によれば、前記制御部は、前記第１の光を出射するときの前記第１光源出射光の光強度を、前記第２の光を出射するときの前記第１光源出射光の光強度と異ならせるように、前記第１光源を制御する、ことが好ましい。
一実施形態によれば、前記内視鏡用光源装置は、前記第１の光のピーク波長及び前記第２の光のピーク波長より長いピーク波長を持つ第３光源出射光を、前記第２光学素子に向けて出射するように構成された第３光源を備え、
前記第２光学素子は、前記第３光源出射光と前記第２光源出射光の入射を受けて、前記第３光源出射光と、前記第２光源出射光の前記第２波長帯域の光成分を少なくとも含む光と、の合成光が前記第１光学素子へ出射するように構成されている、ことが好ましい。
このとき、一実施形態によれば、前記内視鏡用光源装置は、
前記第１の光のピーク波長及び前記第２の光のピーク波長より短いピーク波長を持ち、４１５ｎｍの波長を含む波長帯域の第４光源出射光を出射する第４光源と、
前記第４光源出射光と前記第１光学素子からの出射光の入射を受けて、前記第４光源出射光と前記第１光学素子からの出射光の合成光を、第３の光として出射するように構成されている第３光学素子と、を備える、ことが好ましい。
一実施形態によれば、
前記内視鏡用光源装置は、前記第１の光のピーク波長及び前記第２の光のピーク波長より短いピーク波長を持ち、４１５ｎｍの波長を含む波長帯域の第４光源出射光を出射する第４光源を備え、
前記第２光学素子は、前記第４光源出射光と前記第２光源出射光の入射を受けて、前記第４光源出射光と、前記第２光源出射光の前記第２波長帯域の光成分を少なくとも含む光と、の合成光が前記第１光学素子へ出射するように構成されている、ことが好ましい。
このとき、一実施形態によれば、前記内視鏡用光源装置は、
前記第１の光のピーク波長及び前記第２の光のピーク波長より長いピーク波長を持つ第３光源出射光を出射するように構成された第３光源と、
前記第３光源出射光と前記第１光学素子からの出射光の入射を受けて、前記第３光源出射光と前記第１光学素子の合成光が第３の光として出射するように構成されている第３光学素子と、を備える、ことが好ましい。
一実施形態によれば、前記制御部は、前記第１の光、前記第２の光、及び前記第３の光を繰り返し出射光として出射するように、前記第１光源、前記第２光源、前記第３光源、及び前記第４光源の駆動を制御するように構成されている、ことが好ましい。
一実施形態によれば、前記第１光源は、第１励起光を発する第１固体発光素子と、前記第１励起光で第１蛍光を発する第１蛍光体と、を備え、
前記第１光源出射光は、前記第１励起光及び前記第１蛍光を含む、ことが好ましい。
一実施形態によれば、前記第１波長帯域は、前記第１蛍光の波長帯域に含まれる、ことが好ましい。
一実施形態によれば、前記第１光源には、前記第１蛍光体を励起することなく通過した前記第１励起光の一部を反射させて、前記第１蛍光体に照射させることにより、前記第１蛍光体が発する前記第１蛍光の強度が増加するように、第１反射面が前記第１光源の発光面の周りの空間の一部を覆うように設けられている、ことが好ましい。
一実施形態によれば、
前記第１光路出射光は、前記第１光学素子の面で反射した反射光であり、
前記第２光路出射光は、前記第１光学素子の内部を透過した透過光である、ことが好ましい。
一実施形態によれば、前記第２光源は、第２励起光を発する第２固体発光素子と、前記第２励起光で第２蛍光を発する第２蛍光体と、を備え、
前記第２光源出射光は、前記第２励起光及び前記第２蛍光を含む、ことが好ましい。
一実施形態によれば、前記第２波長帯域は、前記第２蛍光の波長帯域に含まれる、ことが好ましい。
また、一実施形態によれば、前記第２光源には、前記第２蛍光体を励起することなく通過した前記第２励起光の一部を反射させて、前記第２蛍光体に照射させることにより、前記第２蛍光体が発する前記第２蛍光の強度が増加するように、第２反射面が前記第２光源の発光面の周りの空間の一部を覆うように設けられている、ことが好ましい。
本発明の他の一態様は、内視鏡システムであり、
前記内視鏡用光源装置と、
前記内視鏡用光源装置の出射する少なくとも前記第１の光及び前記第２の光を被写体の照明光として用いる内視鏡と、
を備える。
上述の内視鏡用厚顔装置によれば、従来の光源装置のように回転する光学フィルタを用いることなく、被写体の照明光として、特殊光の切り換えを容易に行うことができる。
一実施形態の内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 へモグロビンのＱ帯の吸収スペクトルを示す図である。 所定の比率とヘモグロビンの濃度の関係の一例を示す図である。 別の所定の比率とヘモグロビンの濃度から定まる酸素飽和度の関係の一例を示す図である。 一実施形態の内視鏡用光源装置の構成を示す図である。 図５に示す内視鏡用光源装置のブロック図である。 （ａ）〜（ｄ）は、一実施形態の内視鏡用光源装置が出射する光の分光強度分布の例を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、一実施形態で用いる光学素子の透過光における透過率及び反射光における反射率の特性の例を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、光学素子を通過した光の分光強度分布の例を説明する図である。 （ａ）は、一実施形態の内視鏡光源装置から出射する白色光（通常光）の分光強度分布の例を示す図であり、（ｂ）〜（ｄ）は、一実施形態の内視鏡光源装置から出射する特殊光の分光強度分布の例を示す図である。 他の一実施形態の光源ユニットの構成を説明する図である。 （ａ）は、覆部材のない光源ユニットの発強度分布の一例を示す図であり、（ｂ）は、図１１に示す光源ユニットの発強度分布の一例を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、一実施形態の内視鏡用光源装置の構成の例を説明する図である。 （ａ），（ｂ）は、他の一実施形態の内視鏡用光源装置の構成の例を説明する図である。 （ａ），（ｂ）は、他の一実施形態の内視鏡用光源装置の構成の例を説明する図である。 （ａ），（ｂ）は、他の一実施形態の内視鏡用光源装置の構成の例を説明する図である。
以下、本発明の内視鏡用光源装置及び内視鏡システムについて図面を参照しながら説明する。
図１は、内視鏡用光源装置を含む内視鏡システムの構成を示すブロック図である。図１に示す内視鏡システム１は、医療用に特化されたシステムであり、電子スコープ（内視鏡）１００、プロセッサ２００及びモニタ３００を備えている。
プロセッサ２００は、システムコントローラ２１及びタイミングコントローラ２２を備えている。システムコントローラ２１は、メモリ２３に記憶された各種プログラムを実行し、電子内視鏡システム１全体を統合的に制御する。また、システムコントローラ２１は、操作パネル２４に接続されている。システムコントローラ２１は、操作パネル２４に入力される術者からの指示に応じて、電子内視鏡システム１の各動作及び各動作のためのパラメータを変更する。術者による入力指示には、例えば電子内視鏡システム１の観察モードの切替指示がある。観察モードには、通常観察モード、特殊観察モードがある。各観察モードについての詳細は後述する。タイミングコントローラ２２は、各部の動作のタイミングを調整するクロックパルスを電子内視鏡システム１内の各回路に出力する。
プロセッサ２００は、光源装置２０１を備えている。光源装置２０１は、後述する図５に示すように、第１の光源１１１〜第５の光源１１５と、光源駆動回路１４０と、を備えている。第１〜第５の光源１１１〜１１５はそれぞれ、光源駆動回路１４０によって個別に発光が制御され、その結果、光源装置２０１は照射光Ｌを射出する。
図１に示す実施形態では、光源装置２０１がプロセッサ２００内に備えられているが、別の一実施形態では、光源装置２０１は、プロセッサ２００（より正確には、画像処理装置を構成する部分）と別体の装置である。
光源装置２０１については、後ほど説明する。
図１に示すように、光源装置２０１から射出された照射光Ｌは、集光レンズ２５によりＬＣＢ（Light Carrying Bundle）１１の入射端面に集光されてＬＣＢ１１内に入射される。
ＬＣＢ１１内に入射された照射光Ｌは、ＬＣＢ１１内を伝播する。ＬＣＢ１１内を伝播した照射光Ｌは、電子スコープ１００の先端に配置されたＬＣＢ１１の射出端面から射出され、配光レンズ１２を介して被写体に照射され、被写体を照明する。配光レンズ１２からの照射光Ｌによって照射された被写体からの戻り光は、対物レンズ１３を介して固体撮像素子１４の受光面上で光学像を結ぶ。
固体撮像素子１４は、ベイヤ型画素配置を有する単板式カラーＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサである。固体撮像素子１４は、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の画像信号を生成して出力する。なお、固体撮像素子１４は、ＣＣＤイメージセンサに限らず、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやその他の種類の撮像装置に置き換えられてもよい。固体撮像素子１４はまた、補色系フィルタを搭載したものであってもよい。
電子スコープ１００の接続部内には、ドライバ信号処理回路１５が備えられている。ドライバ信号処理回路１５には、配光レンズ１２からの光によって照射された被写体の画像信号がフレーム周期で固体撮像素子１４から入力される。フレーム周期は、例えば、１／３０秒である。ドライバ信号処理回路１５は、固体撮像素子１４から入力される画像信号に対して所定の処理を施してプロセッサ２００の前段信号処理回路２６に出力する。
ドライバ信号処理回路１５はまた、メモリ１６にアクセスして電子スコープ１００の固有情報を読み出す。メモリ１６に記録される電子スコープ１００の固有情報には、例えば、固体撮像素子１４の画素数や感度、動作可能なフレームレート、型番等が含まれる。ドライバ信号処理回路１５は、メモリ１６から読み出された固有情報をシステムコントローラ２１に出力する。
システムコントローラ２１は、電子スコープ１００の固有情報に基づいて各種演算を行い、制御信号を生成する。システムコントローラ２１は、生成された制御信号を用いて、プロセッサ２００に接続されている電子スコープ１００に適した処理がなされるようにプロセッサ２００内の各種回路の動作やタイミングを制御する。
タイミングコントローラ２２は、システムコントローラ２１によるタイミング制御に従って、ドライバ信号処理回路１５にクロックパルスを供給する。ドライバ信号処理回路１５は、タイミングコントローラ２２から供給されるクロックパルスに従って、固体撮像素子１４をプロセッサ２００側で処理される映像のフレームレートに同期したタイミングで駆動制御する。
前段信号処理回路２６は、ドライバ信号処理回路１５から１フレーム周期で入力される画像信号に対してデモザイク処理、マトリックス演算、Ｙ／Ｃ分離等の所定の信号処理を施して、画像メモリ２７に出力する。
画像メモリ２７は、前段信号処理回路２６から入力される画像信号をバッファし、タイミングコントローラ２２によるタイミング制御に従い、後段信号処理回路２８に出力する。
後段信号処理回路２８は、画像メモリ２７から入力される画像信号を処理してモニタ表示用の画面データを生成し、生成されたモニタ表示用の画面データを所定のビデオフォーマット信号に変換する。変換されたビデオフォーマット信号は、モニタ３００に出力される。これにより、被写体の画像がモニタ３００の表示画面に表示される。
内視鏡システム１は、被写体の観察のために、通常観察モードと特殊観察モードを含む複数の観察モードを有している。各観察モードは、観察する被写体によって手動又は自動で切り替えられる。例えば、被写体を通常光で照明して観察したい場合は、観察モードが通常観察モードに切り替えられる。なお、通常光は、例えば、白色光である。白色光は、可視光帯域においてフラットな分光強度分布を有する光の他に、分光強度分布はフラットではなく、複数の波長帯域の光が混色されている擬似白色光を含む。また、例えば、被写体を特殊光で照明することによって特定の生体組織が強調された撮影画像を得たい場合は、操作パネル２４を通した操作により、観察モードが特殊観察モードに切り替えられる。
特殊観察モードは、例えば、通常観察モードでは観察することが難しい血管（表層や中層、深層等の各層域の血管）の走行状態を明瞭に把握するのに適した狭帯域の画像を取得することができると特殊観察モード１、及び、被写体の生体情報、例えば酸素飽和度を定量的に分析して画像化することができる特殊観察モード２を含む。特殊観察モード２は、照明された被写体の撮像画像から得られる被写体の酸素飽和度の情報から、悪性腫瘍の有無を判断することができる点で有用である。
特殊観察モード１で用いる被写体の照明光は、例えば、鮮鋭なピークを特定波長に持つ狭帯域光であって、特定の生体組織に対して吸光度の高い光である。特定波長の光には、例えば、表層血管に対して吸光度の高い４１５ｎｍ付近（例えば４１５±５ｎｍ）の光、表層よりも深い中層の血管に対して吸光度の高い５５０ｎｍ付近（例えば５５０±５ｎｍ）の光、中層よりも深い深層の血管に対して吸光度の高い６５０ｎｍ付近（例えば６５０±５ｎｍ）の光が挙げられる。なお、波長の長い光ほど生体組織への深達度が深くなる。そのため、４１５ｎｍ付近、５５０ｎｍ付近、６５０ｎｍ付近の狭帯域光の順に、深達する層域が深くなっている。以下では、特殊観察モードで強調される生体組織が、表層血管である場合について主に説明する。
表層血管内にはヘモグロビンを含む血液が流れている。ヘモグロビンは、波長４１５ｎｍ付近と５５０ｎｍ付近に吸光度のピークを有することが知られている。そのため、被写体に対して表層血管を強調するのに適した特殊光（具体的には、他の波長帯域よりもヘモグロビンの吸光度のピークとなる波長４１５ｎｍ付近の強度が高い光）を照射することにより、表層血管が強調された撮影画像を得ることができる。波長５５０ｎｍ付近の強度が高い特殊光は、表層血管に対しても比較的高い吸光度を持っている。言い換えると、波長５５０ｎｍ付近の強度が高い特殊光も表層血管の強調表示に寄与する。そのため、波長４１５ｎｍ付近の光と共に、ヘモグロビンの吸光度のもう一つのピークとなる波長５５０ｎｍ付近の強度が高い特殊光を照射することにより、表層血管が強調された状態を維持しつつ、撮影画像の輝度を明るくすることができる。この特殊観察を行うことにより、悪性腫瘍等の病変の早期発見に有用な情報が得られる。
特殊観察モード２で用いる被写体の照明光は、例えば、５２８ｎｍ〜５８４ｎｍの波長域の光（以降、Wide光ともいう）と、５４６ｎｍ〜５７０ｎｍの波長帯域の光（以降、Narrow光ともいう）を含む。５２８ｎｍ〜５８４ｎｍの波長域の光で照明された被写体の撮像画像から、被写体のヘモグロビン（酸素化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビン）の濃度の情報を取得し、５４６ｎｍ〜５７０ｎｍの波長帯域の被写体の撮像画像の情報と取得したヘモグロビンの情報とから、酸素飽和度の情報を算出し、酸素飽和度の情報とヘモグロビンの濃度の情報とから、悪性腫瘍の有無を判断することができる。以下、この処理について説明する。
図２は、へモグロビンのＱ帯の吸収スペクトルを示す図である。ヘモグロビンは、５５０ｎｍ付近にポルフィリンに由来するＱ帯と呼ばれる強い吸収帯を有している。ヘモグロビンの吸収スペクトルは、酸素飽和度に応じて変化する。酸素飽和度は、全ヘモグロビンのうち酸素化ヘモグロビンＨｂＯが占める割合である。図２における実線の波形は、酸素飽和度が１００％の場合の（すなわち、酸素化ヘモグロビンＨｂＯ）吸収スペクトルであり、長破線の波形は、酸素飽和度が０％の場合の（すなわち、還元ヘモグロビンＨｂの）吸収スペクトル、すなわち、還元ヘモグロビンＨｂの吸収スペクトルである。また、短破線は、その中間の酸素飽和度が１０、２０、３０、・・・９０％におけるヘモグロビン（酸素化ヘモグロビンＨｂＯと還元ヘモグロビンＨｂの混合物）の吸収スペクトルである。
図２に示されるように、Ｑ帯において、酸素化ヘモグロビンHbOと還元ヘモグロビンＨｂは互いに異なるピーク波長を有している。具体的には、酸素化ヘモグロビンＨｂＯは、波長５４２ｎｍ付近の吸収ピークＰ１と、波長５７６ｎｍ付近の吸収ピークＰ３を有している。一方、還元ヘモグロビンＨｂは、５５６ｎｍ付近に吸収ピークＰ２を有している。図１は、各成分（酸素化ヘモグロビンＨｂＯ、還元ヘモグロビンＨｂ）の濃度の和が一定となる２成分系の吸収スペクトルであるため、各成分の濃度（すなわち、酸素飽和度）によらず吸収が一定となる等吸収点Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４が現れる。以下の説明では、等吸収点Ｅ１とＥ２とで挟まれた波長領域を波長域Ｒ１、等吸収点Ｅ２とＥ３とで挟まれた波長領域を波長域Ｒ２、等吸収点Ｅ３とＥ４とで挟まれた波長領域を波長域Ｒ３と呼ぶ。また、等吸収点Ｅ１とＥ４とで挟まれた波長領域（すなわち波長域Ｒ１、Ｒ２及びＲ３を合わせたもの）を波長域Ｒ０と呼ぶ。また、以下の説明において、波長域Ｒ２をＮ帯（Narrow-band）、波長域Ｒ０をＷ帯（Wide-band）とも称する。
図２に示されるように、隣接する等吸収点間の波長域では、ヘモグロビンの吸収は酸素飽和度に対して線形的に増加又は減少する。
具体的には、波長域Ｒ１、Ｒ３におけるヘモグロビンの吸光度（波長域Ｒ１、Ｒ３における積分値）ＡＲ１、ＡＲ３は、酸素化ヘモグロビンの濃度に対して線形的に増加する。また、波長域Ｒ２におけるヘモグロビンの吸光度ＡＲ２は、還元ヘモグロビンの濃度に対して線形的に増加する。
ここで、酸素飽和度は次の数式１により定義される。
Figure 2019044802
 但し、
Sat：酸素飽和度
[Hb]：還元ヘモグロビンの濃度
[HbO]：酸素化ヘモグロビンの濃度
[Hb]+[HbO]：ヘモグロビン量の濃度（ｔＨｂ）
また、数式１より、酸素化ヘモグロビンHbO及び還元ヘモグロビンの濃度を表す数式２、数式３が得られる。
Figure 2019044802
Figure 2019044802
従って、ヘモグロビンの吸光度ＡＲ１、ＡＲ２及びＡＲ３は、酸素飽和度とヘモグロビンの濃度の両方に依存する特性量となる。
また、本件特許出願人における研究により、波長域Ｒ１、Ｒ２及びＲ３からなる波長域Ｒ０におけるヘモグロビンの吸光度（波長域Ｒ０における積分値）ＡＲ０は、酸素飽和度には依存せず、ヘモグロビンの濃度によって決まる値となることが判明している。
従って、吸光度ＡＲ０からヘモグロビンの濃度を定量することができる。また、吸光度ＡＲ１、ＡＲ２又はＡＲ３と、吸光度ＡＲ０から定量したヘモグロビンの濃度とから、酸素飽和度Ｓａｔを定量することができる。なお、図２に示されるように、波長域Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のうち、酸素飽和度による吸光度の変化量（すなわち、実線の波形と長破線の波形とで囲まれた領域の面積）は波長域Ｒ２において最も大きく、波長域Ｒ２の吸光度ＡＲ２が酸素飽和度に対して最も感度の高い特性量となる。このため、波長域Ｒ２（Ｎ帯）の光を使用して酸素飽和度の定量が行われる。
図３は、所定の比率とヘモグロビンの濃度の関係の一例を示す図である。所定の比率は、５２８ｎｍ〜５８４ｎｍの波長域の特殊光（以降、Wide光ともいう）で照明された被写体の撮像画像の５２８ｎｍ〜５８４ｎｍの波長域における値Ｗを、白色光で照明された被写体の撮像画像のＲ画像成分の値Ｒで規格化した比率Ｗ／Ｒである。
図４は、別の所定の比率とヘモグロビンの濃度から定まる酸素飽和度（Ｓａｔ）の関係の一例を示す図である。別の所定の比率は、５４６ｎｍ〜５７０ｎｍの波長域の光（以降、Narrow光ともいう）の特殊光で照明された被写体の撮像画像の５４６ｎｍ〜５７０ｎｍの波長域における値Ｎを、５２８ｎｍ〜５８４ｎｍの波長域の特殊光で照明された被写体の撮像画像の５２８ｎｍ〜５８４ｎｍの波長域における値Ｗで割った比率Ｎ／Ｗである。図４では、酸素飽和度（Ｓａｔ）が０％と１００％の曲線の例が示されており、１０％、２０％・・・９０％等の曲線は、０％と１００％の曲線の間に略等間隔で存在する。図４では、１０％、２０％・・・９０％等の曲線の図示は省略されている。
このように、図３に示すように、特殊光と白色光を照明光とした撮像画像から得られる比率Ｗ／Ｒの値からヘモグロビンの濃度を算出することができる。さらに、図４に示すように、２つの特殊光それぞれを照明光とした撮像画像から得られる比率Ｎ／Ｗの値と、算出したヘモグロビンの濃度とから、酸素飽和度を算出することができる。
このように、特殊観察モード１，２では、特定波長にピークを持つ、狭帯域光（特殊光）、例えば、４１５ｎｍ付近の波長域の光、５５０ｎｍ付近の波長域の光、６５０ｎｍ付近の波長域の光、あるいは、Ｎ帯やＷ帯等の波長域の光を用いることにより、通常観察モードでは観察することが難しい血管（表層や中層、深層等の各層域の血管）の走行状態や、ヘモグロビンの濃度及び酸素飽和度の情報を取得するのに適した観察を行うことができる。
このような各観察モードで用いる被写体の照明光は、図１に示す構成の光源装置２０１から出射される。図５は、一実施形態の光源装置２０１の構成を示す図である。図６は、図５に示す光源装置２０１のブロック図である。図５，６に示す光源装置２０１を構成する光源ユニットの配置は一例であり、光源ユニットの配置は、図５，６に示す光源ユニットの配置に限定されない。
光源装置２０１は、５つの光源ユニット１１１〜１１５と、４つの光学素子１３２〜１３５、コリメートレンズ１２１〜１２５、及び、光源駆動回路（制御部）１４０、を備える。
光源駆動回路１４０は、光源ユニット１１１〜１１５が駆動するための制御された駆動電流を生成し、各光源ユニットに送る。
光源ユニット１１１〜１１５は、所定の色の波長帯域の光を射出する発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を含む。
コリメートレンズ１２１〜１２５は、各光源１１１〜１１５のぞれぞれの前面の、出射光の光路上に配置され、出射光を平行光にする。
光学素子１３２〜１３５は、入射光を透過し、あるいは反射する機能を有する。光学素子１３２〜１３５は、第１光路から入射した入射光は、この入射光から予め定めた波長帯域Ａの光成分が抽出され、この波長帯域Ａ以外の光成分が除去された出射光、例えば反射光となり、光学素子１３２〜１３６の第２光路から入射した入射光は、この入射光から波長帯域Ａの光成分が除去され、波長帯域Ａの光成分以外の光成分が抽出された出射光、例えば透過光となるように構成されている。また、入射する入射光が光学素子１３２〜１３５上で交差する光路として第１光路及び第２光路は定められているので、この場合、第１光路の光及び第２光路の光が同時に通過した場合、すなわち反射光及び透過光は合成されて合成光となる。すなわち、光学素子１３２〜１３５は、第１光路を通過した通過光の出射光路と第２光路を通過した通過光の出射光路とを重ね、重なった出射光路を通過する光が出射するように構成されている。光学素子１３２〜１３５として、例えば、ダイクロックミラーが用いられるが、ダイクロイックミラーに限定されない。
光学素子１３２〜１３５の配置については、光の照射方向の上流側から下流側に見て、順番に、光学素子１３２、光学素子１３３、光学素子１３４、光学素子１３５が配置されている。
光学素子１３２は、光源ユニット１１１から入射する光の光路と光源ユニット１１２から入射する光の光路が交差する位置に設けられている。光学素子１３３は、光学素子１３２から入射する光の光路と光源ユニット１１３から入射する光の光路が交差する位置に設けられている。光学素子１３４は、光学素子１３３から入射する光の光路と光源ユニット１１４から入射する光の光路が交差する位置に設けられている。光学素子１３５は、光学素子１３４から入射する光の光路と光源ユニット１１５から入射する光の光路が交差する位置に設けられている。
ここでは、光源ユニット１１１から出射した少なくとも一部の波長帯域の光と光源ユニット１１２から出射した光の少なくとも一部の波長帯域の光は光学素子１３２において光路が重なって合成光となり、光学素子１３２から出射する。さらに、光学素子１３２から出射した光の少なくとも一部の波長帯域の光と光源ユニット１１３から出射した光の少なくとも一部の波長帯域の光は、光学素子１３３において光路が重なって合成光となり、光学素子１３３から出射する。さらに、光学素子１３３から出射した光の少なくとも一部の波長帯域の光と光源ユニット１１４から出射した光の少なくとも一部の波長帯域の光は、光学素子１３４において光路が重なって合成光となり、光学素子１３４から出射する。
さらに、光学素子１３４から出射した光の少なくとも一部の波長帯域の光と光源ユニット１１５から出射した光の少なくとも一部の波長帯域の光は、光学素子１３５において光路が重なって合成光となり、光学素子１３５から出射する。
光学素子１３２における上述の波長帯域Ａは、６００ｎｍ以下の範囲の波長帯域、例えば、５２８ｎｍ〜５８４ｎｍの波長帯域になるように光の除去、抽出のフィルタ特性が調整されている。すなわち、光学素子１３２の透過光は、波長帯域Ａ、例えば、５２８ｎｍ〜５８４ｎｍの光成分が除去された光となり、光学素子１３２の反射光は、波長帯域Ａ、例えば、５２８ｎｍ〜５８４ｎｍの光成分が抽出された光となる。
光学素子１３３における上述の波長帯域Ａは、６００ｎｍ以下の範囲の波長帯域であって、光学素子１３２における波長帯域Ａの中のより狭い範囲の波長帯域、例えば５４６ｎｍ〜５７０ｎｍの波長帯域になるように光の除去、抽出のフィルタ特性が調整されている。すなわち、光学素子１３３の透過光は、波長帯域Ａ、例えば５４６ｎｍ〜５７０ｎｍの光成分が除去された光となり、光学素子１３３の反射光は、波長帯域Ａ、例えば５４６ｎｍ〜５７０ｎｍの光成分が抽出された光となる。
光学素子１３４における上述の波長帯域Ａは、例えば５１５ｎｍ以下の波長帯域になるように光の除去、抽出のフィルタ特性が調整されている。すなわち、光学素子１３４の透過光は、波長帯域Ａ、例えば５１５ｎｍ以下の光成分が除去された光となり、光学素子１３４の反射光は、波長帯域Ａ、例えば５１５ｎｍ以下の光成分が抽出された光となる。
光学素子１３５における上述の波長帯域Ａは、例えば４３０ｎｍ以下の波長帯域になるように特性が調整されている。すなわち、光学素子１３５の透過光は、波長帯域Ａ、例えば４３０ｎｍ以下の光成分が除去された光となり、光学素子１３４の反射光は、波長帯域Ａ、例えば４３０ｎｍ以下の光成分が抽出された光となる。
以降、光学素子１３２〜１３５それぞれの波長帯域Ａを区別するために、波長帯域Ａ１３２〜Ａ１３５と記載する。
光源ユニット１１１は、赤色の波長帯域（例えば、波長が６２０〜６８０ｎｍ）の光を射出する赤色ＬＥＤを含む。
光源ユニット１１２は、青色の波長帯域（例えば、波長が４３０〜４７０ｎｍ）の光を射出する青色ＬＥＤ１１２ａと、緑色蛍光体１１２ｂとを有している。緑色蛍光体１１２ｂは、青色ＬＥＤ１１３ａから射出された青色ＬＥＤ光によって励起され、緑色の波長帯域（例えば、波長が４６０〜６００ｎｍ）の蛍光を発する。
光源ユニット１１３は、光源ユニット１１２と同様に、青色の波長帯域（例えば、波長が４３０〜４７０ｎｍ）の光を射出する青色ＬＥＤ１１３ａと、緑色蛍光体１１３ｂとを有している。緑色蛍光体１１３ｂは、青色ＬＥＤ１１３ａから射出された青色ＬＥＤ光によって励起され、緑色の波長帯域（例えば、波長が４６０〜６００ｎｍ）の蛍光を発する。
本実施形態では、光源ユニット１１３は緑色蛍光体１１３ｂを有するが、緑色蛍光体１１３ｂに代えて黄色蛍光体を用いることもできる。黄色蛍光体は、青色ＬＥＤから射出された青色ＬＥＤ光によって励起され、黄色の波長帯域（例えば、波長が４３５〜４８０ｎｍ）の蛍光を発する。
光源ユニット１１４は、青色の波長帯域（例えば、波長が４３０〜４７０ｎｍ）の光を射出する青色ＬＥＤを含む。光源ユニット１１５は、紫色の波長帯域（例えば、波長が３９５〜４３５ｎｍ）の光を射出する紫色ＬＥＤを含む。紫色の波長帯域は、波長４１５ｎｍを少なくとも含む。
図７（ａ）〜（ｄ）は、光源装置２１０が出射する光の分光強度分布の例を示す図である。図７（ａ）は、光源ユニット１１１から出射する光Ｌ１１１の光強度のスペクトル分布の一例を示している。図７（ｂ）は，光源ユニット１１２、１１３から出射する光Ｌ１１２，Ｌ１１３の光強度のスペクトル分布、図７（ｃ）は光源ユニット１１４から出射する光Ｌ１１４の光強度のスペクトル分布、図７（ｄ）は光源ユニット１１５から出射する光Ｌ１１５の光強度のスペクトル分布の一例をそれぞれ示している。
ここで、光源ユニット１１３は、光学素子１３３における波長帯域Ａ１３３、例えば５４６ｎｍ〜５７０ｎｍの光成分を少なくとも含む光Ｌ１１３を出射し、この光Ｌ１１３を光学素子１３３の第１光路（反射光となる光路）から入射して波長帯域Ａ１３３の反射光となるように、光Ｌ１１３を光学素子１３３に入射させるように構成されている。
一方、光源ユニット１１２は、光学素子１３２における波長帯域Ａ１３２、例えば５２８ｎｍ〜５８４ｎｍの光成分を少なくとも含む光Ｌ１１２を出射し、光Ｌ１１２から光学素子１３２で反射されて得られる、波長帯域Ａ１３３の光成分を少なくとも含む波長帯域Ａ１３３の光Ｌ１１２ａ（図９（ａ）参照）が光学素子１３２から光学素子１３３に、光学素子１３３の第２光路（透過光となる光路）を通って入射するように構成されている。
図８（ａ）は、光学素子１３２の透過光における透過率及び反射光における反射率の特性の例を、図８（ｂ）は、光学素子１３３の透過光における透過率及び反射光における反射率の特性の例を示す図である。図９（ａ）〜（ｃ）は、光学素子１３３を通過した光の分光強度分布の例を説明する図である。
図８（ｂ）に示すように、光学素子１３３における上述の波長帯域Ａ１３３は、図８（ａ）に示す光学素子１３２における波長帯域Ａ１３２（例えば、５２８ｎｍ〜５８４ｎｍの波長帯域）の中のより狭い範囲の波長帯域（例えば、５４６ｎｍ〜５７０ｎｍの波長帯域）になるように光の除去、抽出のフィルタ特性が調整されているので、光学素子１３２から光学素子１３３に入射する光Ｌ１１２ａ（図９（ａ）参照）が、光学素子１３３を透過して出射する透過光は、光Ｌ１１２ａから光学素子１３３における波長帯域Ａ１３３の光成分が除去された光となる（図９（ｂ）参照）。しかし、光学素子１３３では、光学素子１３３の透過光と、光源ユニット１１３から出射される光Ｌ１１３のうち、光学素子１３３で設定されている波長帯域Ａ１３３（例えば、５４６ｎｍ〜５７０ｎｍの波長帯域）の反射光（図９（ｃ）参照）が合成されるので、合成光は、光学素子１３３における波長帯域Ａ１３３（例えば、５４６ｎｍ〜５７０ｎｍの波長帯域）の光成分が除去されない光となり光学素子１３３から出射する。
したがって、光源駆動回路１４０は、光源ユニット１１２が光Ｌ１１２を出射するとき、同時に光源ユニット１１３が光Ｌ１１３を出射するように駆動を制御することにより、光学素子１３３における波長帯域Ａの光Ｌ１１２ａから光学素子１３２における波長帯域Ａ１３２の光成分が除去された光（光学素子１３３における透過光）に、光Ｌ１１３内の光学素子１３２における波長帯域Ａ１３２の光成分（光学素子１３３における反射光）が付加されて合成された合成光を光学素子１３３から出射させることができる。一方、光源駆動回路１４０は、光源ユニット１１３が光Ｌ１１３を出射するとき、光源ユニット１１２から光１１２を出射させないように駆動を制御することにより、光学素子１３３における波長帯域Ａ１３３の光成分を有する反射光を光学素子１３３から出射させることができる。
すなわち、光源駆動回路１４０は、光Ｌ１１２の出射と光Ｌ１１３の出射のオン／オフを制御することにより、特殊光１，２（例えばNarrow光及びWide光）の出射を選択的に行うことができる。具体的には、光Ｌ１１２の出射と光Ｌ１１３の出射をオンにして、光学素子１３２で得られる光Ｌ１１２ａと光Ｌ１１３とを合成することにより、光学素子１３２における波長帯域Ａ（例えば、５２８ｎｍ〜５８４ｎｍの波長帯域）の光成分を有する特殊光２、例えば上述したWide光を生成し、光Ｌ１１２の出射をオフにして、光Ｌ１１３の出射をオンにして、光学素子１３３から反射光を出射させることにより、特殊光２の波長帯域に含まれる狭い範囲の波長帯域（例えば、５４６ｎｍ〜５７０ｎｍの波長帯域）の光成分の特殊光１、例えば上述したNarrow光を生成することができる。
このように、従来の光源装置のように回転する光学フィルタを用いることなく、被写体の照明光として、特殊光１，２の間で切り換えを容易に行うことができる。
図１０（ａ）〜（ｄ）は、光源装置２０１が照明光として出射する通常光（白色光）、特殊光１〜３の光強度分布の一例を示す図である。図１０（ａ）〜（ｄ）では、複数の光の強度分布におけるピーク値は同じになるように示されるが、最大強度ピーク値は、同じであってもよし、互いに異なってもよい。
図１０（ａ）に示す通常光は、光源ユニット１１１〜１１５から各光を出射することにより得られる。この通常光は、通常観察モードで用いる照明光として用いられる。通常光は、特殊観察モード１，２における特殊光の照明光の間に照明する照明光として用いられる。
図１０（ｂ）に示す特殊光１は、光源ユニット１１３のみから光を出射することにより得られる。
図１０（ｃ）に示す特殊光２は、光源ユニット１１２，１１３の両方から光を出射することにより得られる。特殊光１，２は、特殊観察モード２の照明光であるNarrow光、Wide光として用いられる。また、一実施形態によれば、特殊光２は、特殊観察モード１の血管を強調するための照明光として用いられることも好ましい。
図１０（ｄ）に示す特殊光３は、光源ユニット１１３，１１５の両方から光を出射することにより得られる。特殊光３は、特殊観察モード１の血管を強調するための照明光として用いられる。
図９（ｂ），（ｃ）の光の強度分布は、わかり易く模式的に示しているため、光の強度分布は、急激に立ち上がる形状で示されているが、実際は、光学素子のフィルタ特性により、図９（ｃ）に示す光の強度分布は図１０（ｂ）に示すように、なだらかに変化する。このため、図１０（ｃ）に示すように、光の強度分布には３つのピーク値が現れ易い。このため、一実施形態によれば、図１０（ｃ）に示すように３つのピーク値が生じる光の強度分布にならないように、即ち、合成光における強度分布が１つのピーク値が形成されるように、すなわち、なだらかな強度分布になるように、光源駆動回路（制御部）１４０は、特殊光１を生成するときの光Ｌ１１３の光強度を、特殊光２を生成するときの光Ｌ１１３の光強度と異ならせるように、光源ユニット１１３の青色ＬＥＤを制御することが好ましい。
上述したように、光学素子１３２は、光源ユニット１１２からの光Ｌ１１２の入射を受けて、光学素子１３３で透過光となるように光学素子１３３へ出射する出射光（光Ｌ１１２ａ）を生成するように構成されるので、光学素子１３３における透過光の出射光路と、光学素子１３３における反射光の出射光路とを重ねることで、透過光と反射光を合成した、特殊光２のような波長帯域の合成光を、簡単な構成で容易に生成することができる。
なお、一実施形態によれば、光Ｌ１１２の波長帯域と光Ｌ１１３の波長帯域は、互いに同じであることが好ましい。これにより、特殊光１の生成と、特殊光１の波長帯域を含む広い波長帯域の特殊光２の生成を、光源ユニット１１３の光Ｌ１１３の出射をオン状態にしながら、光源ユニット１１２の光Ｌ１１２の出射のオン、オフを切り換えるだけで実現することができるので、特殊光１，２の生成を容易な構成で実現することができる。
一実施形態によれば、光学素子１３２は、図６に示すように、光Ｌ１１１と光Ｌ１１２の入射を受けて、光Ｌ１１１の出射光路（透過光の出射光路）と光Ｌ１１２の出射光路（反射光の出射光路）を重ね、重ねた出射光路を通過する光を、光学素子１３３へ出射するように構成されるので、通常光（白色光）を容易に合成することができる。
さらに、一実施形態によれば、光源ユニット１１４あるいは光源ユニット１１５の出射光と光学素子１３３からの出射光の入射を光学素子１３４あるいは光学素子１３５が受けて、これらの光の出射光路を重ね、重ねた出射光路を通過する合成光を、通常光（白色光）として出射するように構成されるので、通常光（白色光）を容易に合成することができる。
上述の実施形態では、赤色の波長帯域（例えば、波長が６３０〜６７０ｎｍ）の光を射出する赤色ＬＥＤを含む光源ユニット１１１は、光学素子１３２に対して光の射出方向の上流側に設けられるが、一実施形態によれば、光学素子１３２に対して光の射出方向の下流側に設けられてもよい。この場合、青色の波長帯域（例えば、波長が４３０〜４７０ｎｍ）の光を射出する青色ＬＥＤを含む光源ユニット１１４、及び、紫色の波長帯域（例えば、波長が３９５〜４３５ｎｍ）の光を射出する紫色ＬＥＤを含む紫色ＬＥＤは、光学素子１３２に対して光の射出方向の上流側に設けられる。この場合、光学素子１３２〜１３５の光成分の除去、抽出のフィルタ特性を波長にあわせて適宜調整される。例えば、光学素子１３２〜１３４は、透過光が各光学素子における波長帯域の光成分の光となり、反射光が各光学素子における波長帯域の光成分が除去された光となるようにフィルタ特性は調整される。
したがって、光学素子１３２は、青色の波長帯域の光あるいは紫色の波長帯域の光と光Ｌ１１２の入射を受けて、これらの光の出射光路を重ね、重ねた出射光路を通過する合成光が下流側の光学素子へ出射するように構成される。また、赤色の波長帯域の光と上流側の光学素子からの出射光の入射を受けて、これらの光の出射光路を重ね、重ねた出射光路における合成光を、通常光（白色光）として出射するように構成されるので、通常光（白色光）を容易に合成することができる。
一実施形態によれば、光源駆動回路（制御部）１４０は、特殊光１、特殊光２、及び通常光（白色光）の光を繰り返し出射光として出射するように、光源ユニット１１２、光源ユニット１１３、光源ユニット１１１、及び光源ユニット１１４，１１５の駆動を制御するように構成されるので、従来のように回転フィルタを設けることなく、光源ユニットの出射光の出射のオンあるいはオフの切り換えにより、通常光、特殊光１〜３を容易に切り換えることができる。
光源ユニット１１３あるいは光源ユニット１１２は、励起光（第１励起光あるいは第２励起光）を発する青色ＬＥＤ１１３ａ（第１固体発光素子）あるいは青色ＬＥＤ１１２ａ（第２固体発光素子）と、この励起光で蛍光（第１蛍光あるいは第２蛍光）を発する緑色蛍光体１１３ｂ（第１蛍光体）あるいは緑色蛍光体１１２ｂ（第１蛍光体）と、を備え、光源ユニット１１３からの光Ｌ１１３は、上記励起光及び上記蛍光を含む。特に、光学素子１３２及び光学素子１３３に設定される波長帯域Ａ１３２、Ａ１３３は、緑色蛍光体１１３ｂあるいは緑色蛍光体１１２ｂの発する蛍光の波長帯域に含まれることが好ましい。このように、光Ｌ１１３の波長帯域を蛍光体の種類を変更して種々変えることができ、光Ｌ１１３の波長帯域を変更させることが容易にできる。
上述の特殊光１，２は、図２に示す５２８〜５８４ｎｍの波長帯域の光と、５４６〜５７０ｎｍの光を用いる例であるが、特殊光１，２は、４００ｎｍ〜４２２ｎｍの狭い範囲の波長帯域の光と、４００ｎｍ〜４５２ｎｍの広い範囲の波長帯域の光とすることもできる。これにより、酸素飽和度及びヘモグロビンの濃度の情報を求めることもできる。この場合、光源ユニット１１２は４００ｎｍ〜４５２ｎｍの広い範囲の波長帯域を少なくとも含む波長帯域の光を出射し、光学素子１３２で４００ｎｍ〜４５２ｎｍの波長帯域の反射光を生成し、この反射光が光学素子１３３において透過光となるようにこの反射光を入射させることが好ましい。光源ユニット１３３は、４００ｎｍ〜４２２ｎｍの狭い範囲の波長帯域を少なくとも含む波長帯域の光を出射し、光学素子１３３で４００ｎｍ〜４２２ｎｍの波長帯域の反射光を生成することが好ましい。これにより、光学素子１３３における合成光は４００ｎｍ〜４５２ｎｍの波長帯域の特殊光２を生成することができる。一方、特殊光１を生成する場合、光源ユニット１１２の光の出射はオフとし、光源ユニット１１３の光を出射させることにより、特殊光１を生成する。一実施形態によれば、上述の狭い範囲の波長帯域は、４００ｎｍ〜４２２ｎｍに代えて、４２２〜４５２ｎｍとすることも好ましい。
なお、光源ユニット１１２，１１３に用いる青色蛍光体１１２ｂ，１１３ｂには、例えば、酸化物系蛍光体、あるいは窒化物系蛍光体が好適に用いられる。
酸化物系蛍光体は、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２（カルシウムスカンジウムケイ素酸化物）を母体結晶としてＣｅを付活させた緑色蛍光体、あるいは、ＣａＳｃ２Ｏ４（カルシウムスカンジウム酸化物）を母体結晶としてＣｅを付活させた緑色蛍光体を含む。
窒化物系蛍光体は、母体となるセラミックス結晶に希土類元素等の発光を担う金属イオンを微量添加したサイアロン蛍光体、α型窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）結晶の固溶体であるα−サイアロン蛍光体、窒化カルシウムアルミニウムケイ素（ＣａＡｌＳｉＮ３）蛍光体を含む。
なお、上述したように、緑色蛍光体に換えて黄色蛍光体を用いる場合、黄色蛍光体として用いる酸化物系蛍光体は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（イットリウムアルミニウム酸化物）を母体結晶とする黄色蛍光体を含む。
黄色蛍光体として用いる窒化物系蛍光体は、母体となるセラミックス結晶に希土類元素等の発光を担う金属イオンを微量添加したサイアロン蛍光体、α型窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）結晶の固溶体であるα−サイアロン蛍光体、窒化カルシウムアルミニウムケイ素（ＣａＡｌＳｉＮ３）蛍光体を含む。
上記実施形態では、青色の波長帯域の励起光から緑色の波長帯域の蛍光を生成して蛍光を励起光とともに出射する光源ユニット１１２，１１３を例示したが、一実施形態によれば、緑色の波長帯域の励起光によって蛍光体が発する緑色の波長帯域の蛍光、例えば５００〜７００ｎｍの広い範囲の波長帯域で、最大強度のピーク波長が５７０〜５８０ｎｍに位置する蛍光を上記励起光とともに出射する蛍光ＬＥＤを光源ユニット１１２，１１３に用いることも好ましい。
図１１は、ＬＥＤを備える光源ユニット１１１〜１１５の他の一実施形態を説明する図である。光源ユニット１１１〜１１５のいずれかにおいて、出射する光の光強度を高めるために、一実施形態によれば、図１１に示すように、光源ユニットの発光面を覆うように反射板を備える覆部材を配置することが好ましい。具体的には、光源ユニット１１６（光源ユニッ１１１〜１１５を代表して光源ユニット１１６という）における発光面１１６ａから間隔を空けた状態でＬＥＤ１１６ｂを覆う覆部材１１６ｃが設けられる。この覆部材１１６ｃは、発光面１１６ａから出射された光を反射する反射面１１６ｄと、光を覆部材１１６ｃで囲まれた空間から出射する開口１１６ｅとを備える。ＬＥＤ１１６ｂは、基板１１６ｆ上に設けられている。発光面１１６ａから出射する光は、拡散光として広がって出射するが、開口１１６ｅ以外の方向に向かって出射された光は、覆部材１１６ｃの反射面１１６ｄにより、基板１１６ｆ又はＬＥＤ１１６ｂに向かって反射される。反射面１１６ｄで反射された光は、基板１１６ｆ又はＬＥＤ１１６ｂにより、開口１１６ｅ又は覆部材１１６ｃに向かって再び反射される。このようにして、開口１１６ｅの方向に光が向かって進むまで繰り返し覆部材１１６ｃ内の空間内で反射される。最終的に開口１１６ｅを通過して光源ユニット１１６から出射される。このため、開口１１６ｅから出射される光の光強度は大きくなる。ＬＥＤ１１６ｂは、生成した励起光を用いて蛍光体が発する蛍光を発光面１１６ａから出射する蛍光ＬＥＤの構成とすることは、蛍光の光強度を高めることができる点で好ましい。この場合、覆部材１１６ｃ内の空間内で励起光が反射を繰り返す過程で、反射した励起光が蛍光体に何度も入射するので、蛍光体の発する蛍光の光強度は増大する。したがって、光源ユニット１１２，１１３には、蛍光体（第１蛍光体、第２蛍光体）を励起することなく通過した励起光（第１励起光、第２励起光）の一部を反射させて、蛍光体に照射させることにより、蛍光体が発する蛍光の強度が増加するように、反射面（第１反射面、第２反斜面）が光源の発光面の周りの空間の一部を覆うように設けられている、ことが好ましい。
図１２（ａ）は、覆部材１１６ｃのない光源ユニットが出射する光の発強度分布の一例を示す図であり、図１２（ｂ）は、図１１に示す光源ユニット１１６が出射する光の発強度の一例を示す図である。具体的には、図１２（ａ），（ｂ）それぞれは、覆部材１１６ｃのない場合、及び覆部材１１６ｃを設けた場合の、励起光（４５０ｎｍに光強度のピーク波長を有する急峻な光強度分布の光）と蛍光（５５０ｎｍ近傍に光強度のピーク波長を有するなだらかな光強度分布の光）の光強度分布の一例を示している。このように、覆部材１１６ｃを設けることにより、蛍光の光強度を大きくさせることができる。
このように覆部材１１６ｃは、蛍光の光強度を大きくすることができる。例えば、生体組織の照明として用いる特殊光は、波長帯域が狭い光であり、照明光としての光量は不足気味であるため、特殊光によって得られる撮像画像は暗くなり易い。しかし、覆部材１１６を用いることにより、特殊光の光強度を、光源ユニット１１６に与える発光のための駆動電流を増大することなく大きくすることができる。また、特殊光を通常光（白色光）の一光成分として用いる場合、他の光成分の大きな光強度に対応できるように、光強度を大きくすることができる。このように、覆部材１１６ｃを用いる効果は大きい。
図１３（ａ），（ｂ）は、一実施形態の光源装置の構成の例を説明する図であり、図５に示す構成をよりコンパクトな構成にしている。光源ユニット１１１〜１１５は、図５に示す光源ユニット１１１〜１１５と同じものである。
図１３（ａ）に示す構成では、２つの光学素子１５０，１５２としてクロスプリズムあるいはダイクロイックプリズムが用いられる。これにより、光学素子１５０の周りに光源ユニット１１１〜１１５をコンパクトに配置することができる。
図１３（ｂ）に示す構成では、１つの光学素子１６４としてクロスプリズムあるいはダイクロイックプリズムが用いられる。それ以外の光学素子は、ダイクロックミラーである光学素子１３２，１３３が用いられる。このような構成は、図１３（ａ）に示す構成に比べて光源ユニット１１２，１１３のからの光を効率よく用いて光源装置２０１からの出射光として出射させることができる。一実施形態によれば、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、クロスプリズムあるいはダイクロイックプリズムの光学素子を用い、この光学素子の少なくとも両側の２箇所に光源ユニットを配置する構成のコンパクトな光源装置は、電子スコープ１００の先端部に設けることが好ましい。図１３（ａ），（ｂ）に示す光源ユニットの配置においても、光源ユニット１１２からの光Ｌ１１２の入射を受けて、光学素子１５２あるいは光学素子１３３で透過光となるように、光学素子１５０あるいは光学素子１３２は、光学素子１５２あるいは光学素子１３３へ出射する出射光を生成するように構成される。したがって、光学素子１５２あるいは光学素子１３３における透過光の出射光路と、光学素子１５２あるいは光学素子１３３における反射光の出射光路とを重ねることで、透過光と反射光を合成した、特殊光２のような波長帯域の合成光を、簡単な構成で容易に生成することができる。
図１に示す電子内視鏡システム１では、光源装置２０１は、プロセッサ２００に設けられているが、プロセッサ２００及び電子スコープ１００とは別体の装置として構成されてもよい。
また、一実施形態によれば、電子スコープ１００は、光源ユニット１１１〜１１５を光源装置として組み込んでもよい。このとき、一実施形態によれば、プロセッサ２００と接続される接続部あるいは、術者が操作を行う操作部に組み込まれることが好ましい。接続部に組み込むことにより、接続に伴う接続不良が回避できる。
また、一実施形態によれば、光源ユニット１１１〜１１５は、電子スコープ１００の配向レンズ１２が設けられた先端部に組み込まれてもよい。先端部に組み込まれる場合、ＬＣＢ１１が不要になるので、体腔内に挿入される部分の径を細くすることができ、被験者への負担を軽減することができる。
図１４（ａ），（ｂ）は、他の一実施形態の内視鏡用光源装置の構成の例を説明する図である。図１４（ａ）は、図１３（ａ），（ｂ）に示す光源ユニットの配置とは別の配置の一例を示す。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示す光源ユニットの配置により出射される光の光強度の、出射口における光強度に対する比率（光学素子の透過率）で表したスペクトル分布の一例を示す。
以降で説明する光源ユニット、光学素子、及びコリメートレンズについては、図５に示す光源ユニット、光学素子及びコリメートレンズと同じものの場合、同じ符号を付与している。
図１４（ａ）に示す配置は、図５に示す４つの光源ユニット１１１，１１２，１１３，１１５が用いられ、青色ＬＥＤを含んだ光源ユニット１１４は用いられない、４光源ユニットの配置である。この場合、光学素子１５６の周りに、光源ユニット１１１，１１２，１１５が配置される。光源ユニット１１３は、光学素子１５６から出射する光の下流側に設けられ、光学素子１５６から出射する光と光源ユニット１１３からの光の一部とが合成される。合成された光は、図１４（ｂ）に示すようなスペクトル波形の光を配向レンズ１２７から照明光として出射することができる。例えば、擬似白色光として用いることができる。光学素子１５６，１３３は、図１４（ｂ）に示すようなスペクトル波形を生成するように、光の除去、抽出のフィルタ特性が調整されている。また、一部の光源ユニットのみから光を出射させることにより、特殊光を出射させることもできる。図１４（ａ）に示す光源ユニットの配置においても、光源ユニット１１２からの光Ｌ１１２の入射を受けて、光学素子１３３で透過光となるように、光学素子１５６は光学素子１３３へ出射する出射光を生成するように構成される。したがって、光学素子１５２あるいは光学素子１３３における透過光の出射光路と、光学素子１５２あるいは光学素子１３３における反射光の出射光路とを重ねることで、透過光と反射光を合成した、特殊光２のような波長帯域の合成光を、簡単な構成で容易に生成することができる。
図１５（ａ），（ｂ）は、他の一実施形態の内視鏡用光源装置の構成の例を説明する図である。図１５（ａ）は、図１４（ａ）に示す光源ユニットの配置とは別の配置の一例を示す。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示す光源ユニットの配置構成により出射される光の光強度の、出射口における光強度に対する比率（光学素子の透過率）で表したスペクトル分布の一例を示す。
図１５（ａ）に示す配置は、図５に示す４つの光源ユニット１１１，１１２，１１３，１１４，１１５が用いられ、さらに、５３０ｎｍを光強度におけるピーク波長とする光を出射する光源ユニット１１６が用いられる、６つの光源ユニットの配置である。光源ユニット１１６の前面にはコリメートレンズ１２６が設けられる。この場合、光源ユニット１１４〜１１６が光学素子１５７の周りに配置される。光源ユニット１１１〜１１３からの光と、光源ユニット１１４〜１１６からの光が、光学素子１３６で合成される。合成された光は、光源ユニット１１６からの光Ｌ１１６を含み、図１５（ｂ）に示すようなスペクトル波形の光を配向レンズ１２７から照明光として出射することができる。例えば、擬似白色光として用いることができる。また、一部の光源ユニットのみから光を出射させることにより、特殊光を出射させることもできる。例えば、光源ユニット１１２，１１３だけを駆動して、あるいは光源ユニット１１３だけを駆動して、光を出射させることで、特殊光１，２を生成することもできる。光学素子１３２，１３３，１３６，１５７では、図１５（ｂ）に示すようなスペクトル波形を生成するように、光の除去、抽出のフィルタ特性が調整されている。図１５（ａ）に示す光源ユニットの配置においても、光源ユニット１１２からの光Ｌ１１２の入射を受けて、光学素子１３３で透過光となるように、光学素子１３２は、光学素子１３３へ出射する出射光を生成するように構成される。したがって、光学素子１３３における透過光の出射光路と、光学素子１３３における反射光の出射光路とを重ねることで、透過光と反射光を合成した、特殊光２のような波長帯域の合成光を、簡単な構成で容易に生成することができる。
図１６（ａ），（ｂ）は、一実施形態の内視鏡用光源装置の構成の例を説明する図である。図１６（ａ）は、図１４（ａ）に示す光源ユニットの配置とは別の配置の一例を示す。図１６（ｂ）は、ヘモグロビンの光吸収によって生じる透過率分布のスペクトル波形の一例を示す図である。
図１６（ａ）に示す配置は、図５に示す４つの光源ユニット１１１，１１２，１１３，１１４，１１５に換えて、８つの光源ユニットが用いられる配置である。
光源ユニット１１０Ｗ０は、図１６（ｂ）に示す波長４００〜４２２ｎｍの波長帯域Ｗ０を少なくとも含む波長帯域の光を出射する。光源ユニット１１０Ｗ１は、図１６（ｂ）に示す波長４２２〜４５２ｎｍの波長帯域Ｗ１を少なくとも含む波長帯域の光を出射する。光源ユニット１１０Ｗ２は、図１６（ｂ）に示す波長４５２〜５０２ｎｍの波長帯域Ｗ２を少なくとも含む波長帯域の光を出射する。光源ユニット１１０Ｗ３は、図１６（ｂ）に示す波長５０２〜５２６ｎｍの波長帯域Ｗ３を少なくとも含む波長帯域の光を出射する。光源ユニット１１０Ｗ４６、１１０Ｗ５は、図１６（ｂ）に示す波長５２６〜５８６ｎｍの波長帯域Ｗ４〜Ｗ６を少なくとも含む波長帯域の光を出射する。光源ユニット１１０Ｗ４６，Ｗ５は、図５に示す光源ユニット１１２と略同じ光を出射する。光源ユニット１１０Ｗ７は、図１６（ｂ）に示す波長５８６〜６２０ｎｍの波長帯域Ｗ７を少なくとも含む波長帯域の光を出射する。光源ユニット１１０ＷＲは、図１６（ｂ）に示す波長６２０〜８００ｎｍの波長帯域ＷＲを少なくとも含む波長帯域の光を出射する。これらの光源ユニットの前面には、それぞれコリメートレンズが設けられている。
光源ユニット１１０ＷＲ、光源ユニット１１０Ｗ４６，光源ユニット１１０Ｗ７が、光学素子１５８の周りに設けられ、これらの光源ユニットからの光が光学素子１５８で合成されて光学素子１５８から出射し、光学素子１５８から出射した光と光源ユニット１１０Ｗ５からの光が光学素子１３３で合成されるように構成される。光学素子１３３から出射する合成光は、光学素子１６０に出射される。光学素子１５８，１３３では、波長帯域ＷＲ，Ｗ４〜Ｗ６、Ｗ７の光が出射するように光の除去、抽出のフィルタ特性が調整されている。
光源ユニット１１０Ｗ０、光源ユニット１１０Ｗ１、及び光源ユニット１１０Ｗ２は、光学素子１５９の周りに設けられ、光源ユニット１１０Ｗ３は、光学素子１６０の周り設けられる。光源ユニット１１０Ｗ０、光源ユニット１１０Ｗ１、及び光源ユニット１１０Ｗ２からの光は光学素子１５９で合成されて光学素子１６０に向けて出射し、光学素子１５９から出射した光と光源ユニット１１０Ｗ３からの光と光学素子１３３から出射する合成光が光学素子１６０で合成されるように構成される。光学素子１６０から出射する合成光は配向レンズ１２７から照明光として出射する。例えば、擬似白色光として用いることができる。光学素子１５９，１６０では、波長帯域ＷＲ，Ｗ０〜Ｗ７の光が出射するように光の除去、抽出のフィルタ特性が調整されている。
このような光源ユニットのいずれかを選択して光を出射させることで、特殊光を生成することができ、例えば、上述した図１０（ｂ）〜（ｄ）に示す特殊光１〜３を生成することができる。図１６（ａ）に示す光源ユニットの配置においても、光源ユニット１１０Ｗ４６からの光Ｌ１１２の入射を受けて、光学素子１３３で反射光となるように、光学素子１５８は、光学素子１３３へ出射する出射光を生成するように構成される。したがって、光学素子１３３における透過光の出射光路と、光学素子１３３における反射光の出射光路とを重ねるように構成される。
図１６（ｂ）に示す実線の波形は酸素化ヘモグロビン（図中では“ＨｂＯ２”と記載されている）の光透過率のスペクトル波形であり、破線の波形が還元ヘモグロビン（図中では“Ｈｂ”と記載されている）の光透過率のスペクトル波形である。このように、酸素化ヘモグロビンのスペクトル波形と還元ヘモグロビンのスペクトル波形は、点Ｅ１〜Ｅ７で交差する。ヘモグロビン酸素飽和度に応じたスペクトル波形は、交差する点Ｅ１〜Ｅ７を常に通過し、酸素化ヘモグロビンのスペクトル波形と還元ヘモグロビンのスペクトル波形の間に位置する。酸素飽和度が高い程、スペクトル波形は酸素化ヘモグロビンのスペクトル波形に近づき、酸素飽和度が低いほど、スペクトル波形は還元ヘモグロビンのスペクトル波形に近づく。図２〜５に示す実施形態では、図１６（ｂ）中の波長帯域Ｗ４〜Ｗ６をＷ帯（Wide-band）、波長帯域Ｗ５をＮ帯（Narrow-band）として酸素飽和度を算出するための特殊光１，２を用いたが、波長帯域Ｗ０〜Ｗ７のいずれかの波長帯域の光で生体組織を照明することにより、光の吸収の程度によって生じる画像の明暗によって酸素飽和度のレベルを求めることができる。したがって、波長帯域Ｗ０〜Ｗ７のいずれかの波長帯域の光を、特殊光として生体組織に照明することもできる。したがって、光源ユニットＷ０〜Ｗ７の少なくとも１つ以上から光を出射させて、あるいは少なくとも２つ以上から光を同時に出射させて、特殊光とすることができる。例えば、光源ユニットＷ０，Ｗ２，Ｗ４等から光を同時に出射させて特殊光とすることもできるし、光源ユニットＷ１，Ｗ３，Ｗ５等から光を同時に出射させて特殊光とすることもできる。
以上、本発明の内視鏡用光源装置及び内視鏡システムについて詳細に説明したが、本発明の内視鏡用光源装置及び内視鏡システム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。
１ 内視鏡システム
１１ ＬＣＢ（Light Carrying Bundle）
１２，１２７ 配光レンズ
１３ 対物レンズ
１４ 固体撮像素子
１５ ドライバ信号処理回路
１６，２３ メモリ
２１ システムコントローラ
２２ タイミングコントローラ
２４ 操作パネル
２５ 集光レンズ
２６ 前段信号処理回路
２７ 画像メモリ
２８ 後段信号処理回路
１００ 電子スコープ
１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６，１１０Ｗ０〜Ｗ７，１１０ＷＲ 光源ユニット
１１２ａ，１１３ａ 青色ＬＥＤ
１１２ｂ，１１３ｂ 緑色蛍光体
１２１〜１２６ コリメートレンズ
１３２，１３３，１３４，１３５，１５０，１５２，１５４，１５６，１５７，１５８，１５９，１６０ 光学素子
１４０ 光源駆動回路
２００ プロセッサ
２０１ 光源装置
３００ モニタ
上述の内視鏡用光源装置によれば、従来の光源装置のように回転する光学フィルタを用いることなく、被写体の照明光として、特殊光の切り換えを容易に行うことができる。
一実施形態の内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 へモグロビンのＱ帯の吸収スペクトルを示す図である。 所定の比率とヘモグロビンの濃度の関係の一例を示す図である。 別の所定の比率とヘモグロビンの濃度から定まる酸素飽和度の関係の一例を示す図である。 一実施形態の内視鏡用光源装置の構成を示す図である。 図５に示す内視鏡用光源装置のブロック図である。 （ａ）〜（ｄ）は、一実施形態の内視鏡用光源装置が出射する光の分光強度分布の例を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、一実施形態で用いる光学素子の透過光における透過率及び反射光における反射率の特性の例を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、光学素子を通過した光の分光強度分布の例を説明する図である。 （ａ）は、一実施形態の内視鏡光源装置から出射する白色光（通常光）の分光強度分布の例を示す図であり、（ｂ）〜（ｄ）は、一実施形態の内視鏡光源装置から出射する特殊光の分光強度分布の例を示す図である。 他の一実施形態の光源ユニットの構成を説明する図である。 （ａ）は、覆部材のない光源ユニットの光強度分布の一例を示す図であり、（ｂ）は、図１１に示す光源ユニットの光強度分布の一例を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、一実施形態の内視鏡用光源装置の構成の例を説明する図である。 （ａ），（ｂ）は、他の一実施形態の内視鏡用光源装置の構成の例を説明する図である。 （ａ），（ｂ）は、他の一実施形態の内視鏡用光源装置の構成の例を説明する図である。 （ａ），（ｂ）は、他の一実施形態の内視鏡用光源装置の構成の例を説明する図である。
特殊観察モードは、例えば、通常観察モードでは観察することが難しい血管（表層や中層、深層等の各層域の血管）の走行状態を明瞭に把握するのに適した狭帯域の画像を取得することができる特殊観察モード１、及び、被写体の生体情報、例えば酸素飽和度を定量的に分析して画像化することができる特殊観察モード２を含む。特殊観察モード２は、照明された被写体の撮像画像から得られる被写体の酸素飽和度の情報から、悪性腫瘍の有無を判断することができる点で有用である。
光源装置２０１は、５つの光源ユニット１１１〜１１５と、４つの光学素子１３２〜１３５、コリメートレンズ１２１〜１２５、及び、光源駆動回路（制御部）１４０、を備える。
光源駆動回路１４０は、光源ユニット１１１〜１１５が駆動するための制御された駆動電流を生成し、各光源ユニットに送る。
光源ユニット１１１〜１１５は、所定の色の波長帯域の光を射出する発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を含む。
コリメートレンズ１２１〜１２５は、各光源１１１〜１１５のぞれぞれの前面の、出射光の光路上に配置され、出射光を平行光にする。
光学素子１３２〜１３５は、入射光を透過し、あるいは反射する機能を有する。光学素子１３２〜１３５は、第１光路から入射した入射光は、この入射光から予め定めた波長帯域Ａの光成分が抽出され、この波長帯域Ａ以外の光成分が除去された出射光、例えば反射光となり、光学素子１３２〜１３５の第２光路から入射した入射光は、この入射光から波長帯域Ａの光成分が除去され、波長帯域Ａの光成分以外の光成分が抽出された出射光、例えば透過光となるように構成されている。また、入射する入射光が光学素子１３２〜１３５上で交差する光路として第１光路及び第２光路は定められているので、この場合、第１光路の光及び第２光路の光が同時に通過した場合、すなわち反射光及び透過光は合成されて合成光となる。すなわち、光学素子１３２〜１３５は、第１光路を通過した通過光の出射光路と第２光路を通過した通過光の出射光路とを重ね、重なった出射光路を通過する光が出射するように構成されている。光学素子１３２〜１３５として、例えば、ダイクロックミラーが用いられるが、ダイクロイックミラーに限定されない。
光学素子１３２における上述の波長帯域Ａは、６００ｎｍ以下の範囲の波長帯域、例えば、５２８ｎｍ〜５８４ｎｍの波長帯域になるように光の除去、抽出のフィルタ特性が調整されている。すなわち、光学素子１３２の透過光は、波長帯域Ａ、例えば、５２８ｎｍ〜５８４ｎｍの光成分が除去された光となり、光学素子１３２の反射光は、波長帯域Ａ、例えば、５２８ｎｍ〜５８４ｎｍの光成分が抽出された光となる。
光学素子１３３における上述の波長帯域Ａは、６００ｎｍ以下の範囲の波長帯域であって、光学素子１３２における波長帯域Ａの中のより狭い範囲の波長帯域、例えば５４６ｎｍ〜５７０ｎｍの波長帯域になるように光の除去、抽出のフィルタ特性が調整されている。すなわち、光学素子１３３の透過光は、波長帯域Ａ、例えば５４６ｎｍ〜５７０ｎｍの光成分が除去された光となり、光学素子１３３の反射光は、波長帯域Ａ、例えば５４６ｎｍ〜５７０ｎｍの光成分が抽出された光となる。
光学素子１３４における上述の波長帯域Ａは、例えば５１５ｎｍ以下の波長帯域になるように光の除去、抽出のフィルタ特性が調整されている。すなわち、光学素子１３４の透過光は、波長帯域Ａ、例えば５１５ｎｍ以下の光成分が除去された光となり、光学素子１３４の反射光は、波長帯域Ａ、例えば５１５ｎｍ以下の光成分が抽出された光となる。
光学素子１３５における上述の波長帯域Ａは、例えば４３０ｎｍ以下の波長帯域になるように特性が調整されている。すなわち、光学素子１３５の透過光は、波長帯域Ａ、例えば４３０ｎｍ以下の光成分が除去された光となり、光学素子１３５の反射光は、波長帯域Ａ、例えば４３０ｎｍ以下の光成分が抽出された光となる。
以降、光学素子１３２〜１３５それぞれの波長帯域Ａを区別するために、波長帯域Ａ１３２〜Ａ１３５と記載する。
したがって、光源駆動回路１４０は、光源ユニット１１２が光Ｌ１１２を出射するとき、同時に光源ユニット１１３が光Ｌ１１３を出射するように駆動を制御することにより、光学素子１３３における波長帯域Ａの光Ｌ１１２ａから光学素子１３２における波長帯域Ａ１３２の光成分が除去された光（光学素子１３３における透過光）に、光Ｌ１１３内の光学素子１３２における波長帯域Ａ１３２の光成分（光学素子１３３における反射光）が付加されて合成された合成光を光学素子１３３から出射させることができる。一方、光源駆動回路１４０は、光源ユニット１１３が光Ｌ１１３を出射するとき、光源ユニット１１２から光Ｌ１１２を出射させないように駆動を制御することにより、光学素子１３３における波長帯域Ａ１３３の光成分を有する反射光を光学素子１３３から出射させることができる。
上述の実施形態では、赤色の波長帯域（例えば、波長が６３０〜６７０ｎｍ）の光を射出する赤色ＬＥＤを含む光源ユニット１１１は、光学素子１３２に対して光の射出方向の上流側に設けられるが、一実施形態によれば、光学素子１３２に対して光の射出方向の下流側に設けられてもよい。この場合、青色の波長帯域（例えば、波長が４３０〜４７０ｎｍ）の光を射出する青色ＬＥＤを含む光源ユニット１１４、及び、紫色の波長帯域（例えば、波長が３９５〜４３５ｎｍ）の光を射出する紫色ＬＥＤを含む光源ユニット１１５は、光学素子１３２に対して光の射出方向の上流側に設けられる。この場合、光学素子１３２〜１３５の光成分の除去、抽出のフィルタ特性を波長にあわせて適宜調整される。例えば、光学素子１３２〜１３４は、透過光が各光学素子における波長帯域の光成分の光となり、反射光が各光学素子における波長帯域の光成分が除去された光となるようにフィルタ特性は調整される。
したがって、光学素子１３２は、青色の波長帯域の光あるいは紫色の波長帯域の光と光Ｌ１１２の入射を受けて、これらの光の出射光路を重ね、重ねた出射光路を通過する合成光が下流側の光学素子へ出射するように構成される。また、赤色の波長帯域の光と上流側の光学素子からの出射光の入射を受けて、これらの光の出射光路を重ね、重ねた出射光路における合成光を、通常光（白色光）として出射するように構成されるので、通常光（白色光）を容易に合成することができる。
上述の特殊光１，２は、図２に示す５２８〜５８４ｎｍの波長帯域の光と、５４６〜５７０ｎｍの光を用いる例であるが、特殊光１，２は、４００ｎｍ〜４２２ｎｍの狭い範囲の波長帯域の光と、４００ｎｍ〜４５２ｎｍの広い範囲の波長帯域の光とすることもできる。これにより、酸素飽和度及びヘモグロビンの濃度の情報を求めることもできる。この場合、光源ユニット１１２は４００ｎｍ〜４５２ｎｍの広い範囲の波長帯域を少なくとも含む波長帯域の光を出射し、光学素子１３２で４００ｎｍ〜４５２ｎｍの波長帯域の反射光を生成し、この反射光が光学素子１３３において透過光となるようにこの反射光を入射させることが好ましい。光源ユニット１１３は、４００ｎｍ〜４２２ｎｍの狭い範囲の波長帯域を少なくとも含む波長帯域の光を出射し、光学素子１３３で４００ｎｍ〜４２２ｎｍの波長帯域の反射光を生成することが好ましい。これにより、光学素子１３３における合成光は４００ｎｍ〜４５２ｎｍの波長帯域の特殊光２を生成することができる。一方、特殊光１を生成する場合、光源ユニット１１２の光の出射はオフとし、光源ユニット１１３の光を出射させることにより、特殊光１を生成する。一実施形態によれば、上述の狭い範囲の波長帯域は、４００ｎｍ〜４２２ｎｍに代えて、４２２〜４５２ｎｍとすることも好ましい。
図１１は、ＬＥＤを備える光源ユニット１１１〜１１５の他の一実施形態を説明する図である。光源ユニット１１１〜１１５のいずれかにおいて、出射する光の光強度を高めるために、一実施形態によれば、図１１に示すように、光源ユニットの発光面を覆うように反射板を備える覆部材を配置することが好ましい。具体的には、光源ユニット１１６（光源ユニッ１１１〜１１５を代表して光源ユニット１１６という）における発光面１１６ａから間隔を空けた状態でＬＥＤ１１６ｂを覆う覆部材１１６ｃが設けられる。この覆部材１１６ｃは、発光面１１６ａから出射された光を反射する反射面１１６ｄと、光を覆部材１１６ｃで囲まれた空間から出射する開口１１６ｅとを備える。ＬＥＤ１１６ｂは、基板１１６ｆ上に設けられている。発光面１１６ａから出射する光は、拡散光として広がって出射するが、開口１１６ｅ以外の方向に向かって出射された光は、覆部材１１６ｃの反射面１１６ｄにより、基板１１６ｆ又はＬＥＤ１１６ｂに向かって反射される。反射面１１６ｄで反射された光は、基板１１６ｆ又はＬＥＤ１１６ｂにより、開口１１６ｅ又は覆部材１１６ｃに向かって再び反射される。このようにして、開口１１６ｅの方向に光が向かって進むまで繰り返し覆部材１１６ｃ内の空間内で反射される。最終的に開口１１６ｅを通過して光源ユニット１１６から出射される。このため、開口１１６ｅから出射される光の光強度は大きくなる。ＬＥＤ１１６ｂは、生成した励起光を用いて蛍光体が発する蛍光を発光面１１６ａから出射する蛍光ＬＥＤの構成とすることは、蛍光の光強度を高めることができる点で好ましい。この場合、覆部材１１６ｃ内の空間内で励起光が反射を繰り返す過程で、反射した励起光が蛍光体に何度も入射するので、蛍光体の発する蛍光の光強度は増大する。したがって、光源ユニット１１２，１１３には、蛍光体（第１蛍光体、第２蛍光体）を励起することなく通過した励起光（第１励起光、第２励起光）の一部を反射させて、蛍光体に照射させることにより、蛍光体が発する蛍光の強度が増加するように、反射面（第１反射面、第２反射面）が光源の発光面の周りの空間の一部を覆うように設けられている、ことが好ましい。
図１２（ａ）は、覆部材１１６ｃのない光源ユニットが出射する光の光強度分布の一例を示す図であり、図１２（ｂ）は、図１１に示す光源ユニット１１６が出射する光の光強度の一例を示す図である。具体的には、図１２（ａ），（ｂ）それぞれは、覆部材１１６ｃのない場合、及び覆部材１１６ｃを設けた場合の、励起光（４５０ｎｍに光強度のピーク波長を有する急峻な光強度分布の光）と蛍光（５５０ｎｍ近傍に光強度のピーク波長を有するなだらかな光強度分布の光）の光強度分布の一例を示している。このように、覆部材１１６ｃを設けることにより、蛍光の光強度を大きくさせることができる。
図１３（ａ），（ｂ）は、一実施形態の光源装置の構成の例を説明する図であり、図５に示す構成をよりコンパクトな構成にしている。光源ユニット１１１〜１１５は、図５に示す光源ユニット１１１〜１１５と同じものである。
図１３（ａ）に示す構成では、２つの光学素子１５０，１５２としてクロスプリズムあるいはダイクロイックプリズムが用いられる。これにより、光学素子１５０の周りに光源ユニット１１１〜１１５をコンパクトに配置することができる。
図１３（ｂ）に示す構成では、１つの光学素子１５４としてクロスプリズムあるいはダイクロイックプリズムが用いられる。それ以外の光学素子は、ダイクロックミラーである光学素子１３２，１３３が用いられる。このような構成は、図１３（ａ）に示す構成に比べて光源ユニット１１２，１１３のからの光を効率よく用いて光源装置２０１からの出射光として出射させることができる。一実施形態によれば、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、クロスプリズムあるいはダイクロイックプリズムの光学素子を用い、この光学素子の少なくとも両側の２箇所に光源ユニットを配置する構成のコンパクトな光源装置は、電子スコープ１００の先端部に設けることが好ましい。図１３（ａ），（ｂ）に示す光源ユニットの配置においても、光源ユニット１１２からの光Ｌ１１２の入射を受けて、光学素子１５２あるいは光学素子１３３で透過光となるように、光学素子１５０あるいは光学素子１３２は、光学素子１５２あるいは光学素子１３３へ出射する出射光を生成するように構成される。したがって、光学素子１５２あるいは光学素子１３３における透過光の出射光路と、光学素子１５２あるいは光学素子１３３における反射光の出射光路とを重ねることで、透過光と反射光を合成した、特殊光２のような波長帯域の合成光を、簡単な構成で容易に生成することができる。
図１に示す電子内視鏡システム１では、光源装置２０１は、プロセッサ２００に設けられているが、プロセッサ２００及び電子スコープ１００とは別体の装置として構成されてもよい。
また、一実施形態によれば、電子スコープ１００は、光源ユニット１１１〜１１５を光源装置として組み込んでもよい。このとき、一実施形態によれば、プロセッサ２００と接続される接続部あるいは、術者が操作を行う操作部に組み込まれることが好ましい。接続部に組み込むことにより、接続に伴う接続不良が回避できる。
また、一実施形態によれば、光源ユニット１１１〜１１５は、電子スコープ１００の配光レンズ１２が設けられた先端部に組み込まれてもよい。先端部に組み込まれる場合、ＬＣＢ１１が不要になるので、体腔内に挿入される部分の径を細くすることができ、被験者への負担を軽減することができる。
図１４（ａ），（ｂ）は、他の一実施形態の内視鏡用光源装置の構成の例を説明する図である。図１４（ａ）は、図１３（ａ），（ｂ）に示す光源ユニットの配置とは別の配置の一例を示す。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示す光源ユニットの配置により出射される光の光強度の、出射口における光強度に対する比率（光学素子の透過率）で表したスペクトル分布の一例を示す。
以降で説明する光源ユニット、光学素子、及びコリメートレンズについては、図５に示す光源ユニット、光学素子及びコリメートレンズと同じものの場合、同じ符号を付与している。
図１４（ａ）に示す配置は、図５に示す４つの光源ユニット１１１，１１２，１１３，１１５が用いられ、青色ＬＥＤを含んだ光源ユニット１１４は用いられない、４光源ユニットの配置である。この場合、光学素子１５６の周りに、光源ユニット１１１，１１２，１１５が配置される。光源ユニット１１３は、光学素子１５６から出射する光の下流側に設けられ、光学素子１５６から出射する光と光源ユニット１１３からの光の一部とが合成される。合成された光は、図１４（ｂ）に示すようなスペクトル波形の光を配光レンズ１２７から照明光として出射することができる。例えば、擬似白色光として用いることができる。光学素子１５６，１３３は、図１４（ｂ）に示すようなスペクトル波形を生成するように、光の除去、抽出のフィルタ特性が調整されている。また、一部の光源ユニットのみから光を出射させることにより、特殊光を出射させることもできる。図１４（ａ）に示す光源ユニットの配置においても、光源ユニット１１２からの光Ｌ１１２の入射を受けて、光学素子１３３で透過光となるように、光学素子１５６は光学素子１３３へ出射する出射光を生成するように構成される。したがって、光学素子１５２あるいは光学素子１３３における透過光の出射光路と、光学素子１５２あるいは光学素子１３３における反射光の出射光路とを重ねることで、透過光と反射光を合成した、特殊光２のような波長帯域の合成光を、簡単な構成で容易に生成することができる。
図１５（ａ），（ｂ）は、他の一実施形態の内視鏡用光源装置の構成の例を説明する図である。図１５（ａ）は、図１４（ａ）に示す光源ユニットの配置とは別の配置の一例を示す。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示す光源ユニットの配置構成により出射される光の光強度の、出射口における光強度に対する比率（光学素子の透過率）で表したスペクトル分布の一例を示す。
図１５（ａ）に示す配置は、図５に示す４つの光源ユニット１１１，１１２，１１３，１１４，１１５が用いられ、さらに、５３０ｎｍを光強度におけるピーク波長とする光を出射する光源ユニット１１６が用いられる、６つの光源ユニットの配置である。光源ユニット１１６の前面にはコリメートレンズ１２６が設けられる。この場合、光源ユニット１１４〜１１６が光学素子１５７の周りに配置される。光源ユニット１１１〜１１３からの光と、光源ユニット１１４〜１１６からの光が、光学素子１３６で合成される。合成された光は、光源ユニット１１６からの光Ｌ１１６を含み、図１５（ｂ）に示すようなスペクトル波形の光を配光レンズ１２７から照明光として出射することができる。例えば、擬似白色光として用いることができる。また、一部の光源ユニットのみから光を出射させることにより、特殊光を出射させることもできる。例えば、光源ユニット１１２，１１３だけを駆動して、あるいは光源ユニット１１３だけを駆動して、光を出射させることで、特殊光１，２を生成することもできる。光学素子１３２，１３３，１３６，１５７では、図１５（ｂ）に示すようなスペクトル波形を生成するように、光の除去、抽出のフィルタ特性が調整されている。図１５（ａ）に示す光源ユニットの配置においても、光源ユニット１１２からの光Ｌ１１２の入射を受けて、光学素子１３３で透過光となるように、光学素子１３２は、光学素子１３３へ出射する出射光を生成するように構成される。したがって、光学素子１３３における透過光の出射光路と、光学素子１３３における反射光の出射光路とを重ねることで、透過光と反射光を合成した、特殊光２のような波長帯域の合成光を、簡単な構成で容易に生成することができる。
光源ユニット１１０Ｗ０、光源ユニット１１０Ｗ１、及び光源ユニット１１０Ｗ２は、光学素子１５９の周りに設けられ、光源ユニット１１０Ｗ３は、光学素子１６０の周り設けられる。光源ユニット１１０Ｗ０、光源ユニット１１０Ｗ１、及び光源ユニット１１０Ｗ２からの光は光学素子１５９で合成されて光学素子１６０に向けて出射し、光学素子１５９から出射した光と光源ユニット１１０Ｗ３からの光と光学素子１３３から出射する合成光が光学素子１６０で合成されるように構成される。光学素子１６０から出射する合成光は配光レンズ１２７から照明光として出射する。例えば、擬似白色光として用いることができる。光学素子１５９，１６０では、波長帯域ＷＲ，Ｗ０〜Ｗ７の光が出射するように光の除去、抽出のフィルタ特性が調整されている。
このような光源ユニットのいずれかを選択して光を出射させることで、特殊光を生成することができ、例えば、上述した図１０（ｂ）〜（ｄ）に示す特殊光１〜３を生成することができる。図１６（ａ）に示す光源ユニットの配置においても、光源ユニット１１０Ｗ４６からの光Ｌ１１２の入射を受けて、光学素子１３３で反射光となるように、光学素子１５８は、光学素子１３３へ出射する出射光を生成するように構成される。したがって、光学素子１３３における透過光の出射光路と、光学素子１３３における反射光の出射光路とを重ねるように構成される。

Claims (18)

  1. 第１の光、及び、前記第１の光の第１波長帯域を含む広い第２波長帯域の第２の光のいずれか一方を、少なくとも出射するように構成された内視鏡用光源装置であって、
    第１光路から入射した第１光路入射光は、前記第１光路入射光から前記第１波長帯域の光成分が抽出され、前記第１波長帯域以外の光成分が除去された第１光路通過光となり、前記光学素子の第２光路から入射した第２光路入射光は、前記第２光路入射光から前記第１波長帯域の光成分が除去され、前記第１波長帯域の光成分以外の光成分が抽出された第２光路通過光となり、前記第１光路通過光の出射光路と前記第２光路通過光の出射光路とを重ね、重なった前記出射光路を通過する光が出射するように構成された第１光学素子と、
    前記第１波長帯域の光成分を少なくとも含む第１光源出射光を出射し、前記第１光源出射光が前記第１光路入射光となるように前記第１光源出射光を前記第１光学素子に入射させるように構成された第１光源と、
    前記第２波長帯域の光成分を少なくとも含む第２光源出射光を出射し、前記第２光源出射光から得られる前記第２波長帯域の光成分を少なくとも含む光が前記第１光学素子の前記第２光路入射光となるように構成された第２光源と、
    前記第１光源出射光の出射と前記第２光源出射光の出射のオン／オフを制御することにより、前記第１の光の出射及び前記第２の光の出射を選択的に行うように構成された制御部と、
    を備えることを特徴とする内視鏡用光源装置。
  2. 前記制御部は、前記第１光源出射光の出射と前記第２光源出射光の出射をオンにして、前記第２の光を生成し、前記第１光源出射光の出射をオンにし、前記第２光源出射光の出射をオフにして、前記第１の光を生成するように、前記第１光源及び前記第２光源の駆動を制御するように構成されている、請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
  3. 前記第２光源出射光の入射を受けて、前記第１光学素子の前記第２光路入射光となるように前記第１光学素子へ出射する出射光を生成するように構成された第２光学素子を備える、請求項１または２に記載の内視鏡用光源装置。
  4. 前記第１光源出射光の波長帯域と前記第２光源出射光の波長帯域は、互いに同じである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内視鏡用光源装置。
  5. 前記制御部は、前記第１の光を出射するときの前記第１光源出射光の光強度を、前記第２の光を出射するときの前記第１光源出射光の光強度と異ならせるように、前記第１光源を制御する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内視鏡用光源装置。
  6. 前記内視鏡用光源装置は、前記第１の光のピーク波長及び前記第２の光のピーク波長より長いピーク波長を持つ第３光源出射光を、前記第２光学素子に向けて出射するように構成された第３光源を備え、
    前記第２光学素子は、前記第３光源出射光と前記第２光源出射光の入射を受けて、前記第３光源出射光と、前記第２光源出射光の前記第２波長帯域の光成分を少なくとも含む光と、の合成光が前記第１光学素子へ出射するように構成されている、請求項３に記載の内視鏡用光源装置。
  7. 前記内視鏡用光源装置は、
    前記第１の光のピーク波長及び前記第２の光のピーク波長より短いピーク波長を持ち、４１５ｎｍの波長を含む波長帯域の第４光源出射光を出射する第４光源と、
    前記第４光源出射光と前記第１光学素子からの出射光の入射を受けて、前記第４光源出射光と前記第１光学素子からの出射光の合成光を、第３の光として出射するように構成されている第３光学素子と、を備える、請求項６に記載の内視鏡用光源装置。
  8. 前記内視鏡用光源装置は、前記第１の光のピーク波長及び前記第２の光のピーク波長より短いピーク波長を持ち、４１５ｎｍの波長を含む波長帯域の第４光源出射光を出射する第４光源を備え、
    前記第２光学素子は、前記第４光源出射光と前記第２光源出射光の入射を受けて、前記第４光源出射光と、前記第２光源出射光の前記第２波長帯域の光成分を少なくとも含む光と、の合成光が前記第１光学素子へ出射するように構成されている、請求項３に記載の内視鏡用光源装置。
  9. 前記内視鏡用光源装置は、
    前記第１の光のピーク波長及び前記第２の光のピーク波長より長いピーク波長を持つ第３光源出射光を出射するように構成された第３光源と、
    前記第３光源出射光と前記第１光学素子からの出射光の入射を受けて、前記第３光源出射光と前記第１光学素子の合成光が第３の光として出射するように構成されている第３光学素子と、を備える、請求項８に記載の内視鏡用光源装置。
  10. 前記制御部は、前記第１の光、前記第２の光、及び前記第３の光を繰り返し出射光として出射するように、前記第１光源、前記第２光源、前記第３光源、及び前記第４光源の駆動を制御するように構成されている、請求項７または９に記載の内視鏡用光源装置。
  11. 前記第１光源は、第１励起光を発する第１固体発光素子と、前記第１励起光で第１蛍光を発する第１蛍光体と、を備え、
    前記第１光源出射光は、前記第１励起光及び前記第１蛍光を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の内視鏡用光源装置。
  12. 前記第１波長帯域は、前記第１蛍光の波長帯域に含まれる、請求項１１に記載の内視鏡用光源装置。
  13. 前記第１光源には、前記第１蛍光体を励起することなく通過した前記第１励起光の一部を反射させて、前記第１蛍光体に照射させることにより、前記第１蛍光体が発する前記第１蛍光の強度が増加するように、第１反射面が前記第１光源の発光面の周りの空間の一部を覆うように設けられている、請求項１１または１２に記載の内視鏡用光源装置。
  14. 前記第１光路出射光は、前記第１光学素子の面で反射した反射光であり、
    前記第２光路出射光は、前記第１光学素子の内部を透過した透過光である、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の内視鏡用光源装置。
  15. 前記第２光源は、第２励起光を発する第２固体発光素子と、前記第２励起光で第２蛍光を発する第２蛍光体と、を備え、
    前記第２光源出射光は、前記第２励起光及び前記第２蛍光を含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の内視鏡用光源装置。
  16. 前記第２波長帯域は、前記第２蛍光の波長帯域に含まれる、請求項１５に記載の内視鏡用光源装置。
  17. 前記第２光源には、前記第２蛍光体を励起することなく通過した前記第２励起光の一部を反射させて、前記第２蛍光体に照射させることにより、前記第２蛍光体が発する前記第２蛍光の強度が増加するように、第２反射面が前記第２光源の発光面の周りの空間の一部を覆うように設けられている、請求項１５または１６に記載の内視鏡用光源装置。
  18. 請求項１〜１７のいずれか１項に記載の内視鏡用光源装置と、
    前記内視鏡用光源装置の出射する少なくとも前記第１の光及び前記第２の光を被写体の照明光として用いる内視鏡と、
    を備える内視鏡システム。
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