JP7196302B2 - 光源装置および導光方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る内視鏡システムの概略構成を示す図である。図2は、本実施の形態1に係る内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。
第1出射部310Gは、緑色照明光をそれぞれ出射する複数の第1光源311Gを備える。複数の第1光源311Gは、ホルダ312Gに配置される。
第2出射部310Bは、青色照明光をそれぞれ出射する複数の第2光源311Bを備える。複数の第2光源311Bは、ホルダ312Bに配置される。
第3出射部310Rは、赤色照明光をそれぞれ出射する複数の第3光源311Rを備える。複数の第3光源311Rは、ホルダ312Rに配置される。
第1出射部310Gでは、四つの第1光源311Gが設けられる。四つの第1光源311Gは、ホルダ312Gの同一面上に設けられる(図3参照)。
さらに、四つの第1光源311Gは、ロッド315Gの重心G1を通過し、互いに直交する直線L1、L2のいずれかが通過する。この直線L1、L2は、第1光源311Gの中心(重心)を通過し、かつロッド315Gの側面のうち、当該直線と交差する側面とそれぞれ直交する。本実施の形態1において、ロッド315Gは一様な大きさ(断面)で延びる角柱形状をなしているため、ロッド315Gの重心G1は、入射面(後述する入射面P1)の重心と一致する。
ここで、ロッド315Gは、中心軸N1方向の一端に光が入射する入射面P1を有し、中心軸N1方向の他端に光が出射する出射面P2を有する。また、ロッド315Gは、入射面P1を一つの底面、出射面P2を他の底面とする角柱形状をなしている。ロッド315Gの中心軸N1は、入射面P1の重心および出射面P2の重心をそれぞれ通過する。中心軸N1方向は、角柱形状の高さ方向に相当する。
各第1光源311Gが出射した光が、それぞれロッド315Gに入射して反射を繰り返すことによって各光源の光が混合され、ロッド315Gの断面における光の強度分布が均一な光が生成される。この際、各光源の光の反射回数が多いほど、光源位置由来の光強度の位置ムラが解消され、強度分布の均一化効果が高くなる。
強度分布が均一化された光は、第2レンズ319を経てライトガイド241に入射する。この際、ライトガイド241の各グラスファイバに、同等の強度の光がそれぞれ導光される。
このため、光源装置3、画像処理部41、制御部44、内視鏡2は、生成された同期信号によって、互いに同期をとって動作する。
次に、本発明の実施の形態1の変形例について、図7を参照して説明する。図7は、本発明の実施の形態1の変形例に係る光源装置の要部の構成を説明する図である。本変形例1に係る内視鏡システムは、上述した内視鏡システム1の光源装置3におけるロッドと光源の数(配置)を変えた以外は、同じ構成である。以下、上述した実施の形態1とは異なる光源装置の要部の構成について説明する。以下、第1出射部(上述した第1出射部310Gに相当)における構成について説明するが、実施の形態1と同様、第2出射部および第3出射部についても同様の構成が採用され得る。
次に、本発明の実施の形態2について、図8を参照して説明する。図8は、本発明の実施の形態2に係る光源装置の要部の構成を説明する図である。本実施の形態2に係る内視鏡システムは、上述した内視鏡システム1の光源装置3における光源部の構成を変えた以外は、同じ構成である。以下、上述した実施の形態1とは異なる光源装置の要部(光源部31A)の構成について説明する。
ここで、ロッド以外の構成は、上述した実施の形態1と同じであるため、説明を省略する。以下、実施の形態1とは構成が異なるロッドについて説明する。
次に、本発明の実施の形態3について、図9~図11を参照して説明する。図9は、本発明の実施の形態3に係る内視鏡システムが備える光源装置における光源の配置を説明する図である。本実施の形態3に係る内視鏡システムは、上述した実施の形態1と同じ構成である。以下、上述した実施の形態1とは異なる部分について説明する。以下、第1出射部310Gにおける要部の構成について説明するが、第2出射部310Bおよび第3出射部310Rについても同様に構成され得る。
図10および図11は、本発明の実施の形態3に係る光源装置における光源の出射強度分布を示す図である。図10は、楕円の長軸方向に相当するH方向における配光分布を示す。図11は、楕円の短軸方向に相当するV方向における配光分布を示す。図10および図11では、光源の中心(光の出射部分の中心)を0°とし、この中心軸を通過する光軸に対して傾斜した角度で進行する光の出射強度を示している。なお、角度は、中心に対して任意に設定される側の角度を正、その反対側を負としている。
また、H方向およびV方向の配光分布の差異に起因するムラを抑制するため、例えば、各光源のH方向およびV方向は、ロッド315Gの重心G1を通過し、互いに直交する直線L1、L2のうち自身を通過する直線に対し、それぞれ45°をなすことが好ましい。
次に、本発明の実施の形態4について、図12~図14を参照して説明する。図12は、本発明の実施の形態4に係る光源装置の要部の構成を説明する図である。本実施の形態4に係る内視鏡システムは、出射部の構成以外は上述した実施の形態1と同じ構成である。以下、上述した実施の形態1とは異なる部分について説明する。以下、第1出射部における要部の構成について説明するが、第2出射部および第3出射部についても同様に構成され得る。
次に、本発明の実施の形態5について、図15~図19を参照して説明する。図15は、本発明の実施の形態5に係る内視鏡システムが備える光源装置における光源の配置を説明する図である。本実施の形態5に係る内視鏡システムは、出射部の構成以外は上述した実施の形態1と同じ構成である。以下、上述した実施の形態1とは異なる部分について説明する。以下、第2出射部における要部の構成について説明するが、第2出射部および第3出射部についても同様に構成され得る。
A群(GA):円S11上に配置され、かつ直線L21、L23が通過する第1光源311Gからなる。
B群(GB):円S11上に配置され、かつ直線L22、L24が通過する第1光源311Gからなる。
C群(GC):円S12上に配置される第1光源311Gからなる。
図16~図18を比較すると、A群の出射強度のムラが最も小さく、C群の出射強度のムラが最も大きくなる。この例では、ロッド315Gまでの距離が短いC群が、最もムラの大きい光源群となる。
次に、本発明の実施の形態6について、図20、図21を参照して説明する。図20は、本発明の実施の形態6に係る内視鏡システムが備える光源装置における光源の配置を説明する図である。本実施の形態6に係る内視鏡システムは、出射部の構成以外は上述した実施の形態1と同じ構成である。以下、上述した実施の形態1とは異なる部分について説明する。以下、第1出射部における要部の構成について説明するが、第2出射部および第3出射部についても同様に構成され得る。
ここで、第1閾値は、消灯する際に、全体の光量を一律に下げるために設定される値であり、スペックルが生じにくい光量の下限値に基づいて設定される。第2閾値は、光源として発光しておらず、次の発光まで待機させるためのパルス高が設定される。また、パルス幅の最小幅は、制御可能な最小のパルス幅が設定される。
上述した光源の制御に関する情報は、例えば、照明情報記憶部351に記憶される。
次に、本発明の実施の形態6の変形例について、図22、図23を参照して説明する。図22は、本発明の実施の形態6の変形例に係る内視鏡システムが備える光源装置における光源の配置を説明する図である。本実施の形態6の変形例に係る内視鏡システムは、上述した実施の形態6と同じ構成である。以下、上述した実施の形態6とは異なる処理について説明する。
次に、本発明の実施の形態7について、図24を参照して説明する。図24は、本発明の実施の形態7に係る内視鏡システムが備える光源装置における光源の配置を説明する図である。本実施の形態7に係る内視鏡システムは、出射部の構成以外は上述した実施の形態1と同じ構成である。以下、上述した実施の形態1とは異なる部分について説明する。以下、第2出射部における要部の構成を例に説明する。
このほか、青色の光を出射する光源として、455nmの光を出射する光源が設けられ得る。また、緑色の光を出射する出射部においても、520nmや532nmの光を出射する光源が設けられ得る。
また、ICG-PDD観察では、インドシアニングリーン(Indocyanine Green:ICG)を静脈注射し、780nm~800nmの光によってICGを励起して830nm付近の蛍光を観察する。ICG-PDD観察では、830nmの蛍光によって生体深部の血管画像を得ることができる。ICG-PDD観察に対応させるためには、赤色の光を出射する出射部(例えば第3出射部310R)に、780nm~800nmの光を出射する光源を配置する。
共焦点内視鏡観察では、494nmの光で励起され、521nmにピークを有する蛍光を発するフルオレセインが用いられる。共焦点内視鏡観察に対応させるためには、青色の光を出射する出射部(例えば第2出射部310B)または緑色の光を出射する出射部(例えば第1出射部310G)に494nmの光を出射する光源を配置する。
近赤外線光免疫療法では、690nmで励起され、830nmにピークを有する蛍光を発するIRDyeが用いられる。近赤外線光免疫療法に対応させるためには、赤色の光を出射する出射部(例えば第3出射部310R)に、690nmの光を出射する光源を配置する。
実施の形態7では、一部の光源を変えることによって、基本的な設計を変えずに、特殊光に応じた光源を配置することができる。
次に、本発明の実施の形態8について、図25、図26を参照して説明する。図25は、本発明の実施の形態8に係る内視鏡システムが備える光源装置の要部の構成を説明する図である。図26は、本発明の実施の形態8に係る内視鏡システムが備える光源装置における光源の配置を説明する図である。本実施の形態8に係る内視鏡システムは、上述した内視鏡システム1の光源装置3における光源部の構成を変えた以外は、同じ構成である。以下、上述した実施の形態1とは異なる光源装置の要部(光源部31B)の構成について説明する。
次に、本発明の実施の形態9について、図27を参照して説明する。図27は、本発明の実施の形態9に係る内視鏡システムが備える光源装置の要部の構成を説明する図である。本実施の形態9に係る内視鏡システムは、出射部の構成以外は上述した実施の形態1と同じ構成である。以下、上述した実施の形態1とは異なる部分について説明する。以下、第1出射部における要部の構成について説明するが、第2出射部および第3出射部についても同様に構成され得る。
微調整用光源311Gaは、本実施の形態1の第1光源311Gと同じ位置に配置される。すなわち。微調整用光源311Gaは、ロッド315Gの中心軸方向からみた平面視において、ロッド315Gの側面のうち、当該直線と交差する側面とそれぞれ直交する直線L1、L2上に設けられる。
また、大光量光源311Gbは、ロッド315Gの四つの頂点のうち、重心G1を経て対向する二つの頂点を通過する直線L3、L4上に設けられる。本実施の形態9において、直線L3、L4は、ホルダ312Gの光源配設面における対角線と一致する。
ここで、図27に示す二点鎖線Q1は、集光レンズ314Gの有効径の最大径を示している。
次に、本発明の実施の形態9の変形例1について、図28を参照して説明する。図28は、本発明の実施の形態9の変形例1に係る光源装置の要部の構成を説明する図である。本実施の形態9の変形例1に係る内視鏡システムは、ロッド315Gに対するホルダ312Gの配置以外は上述した実施の形態9と同じ構成である。以下、上述した実施の形態9とは異なる部分について説明する。
次に、本発明の実施の形態9の変形例2について、図29を参照して説明する。図29は、本発明の実施の形態9の変形例2に係る光源装置の要部の構成を説明する図である。本実施の形態9の変形例2に係る内視鏡システムは、ロッド315Gに対するホルダ312Gの配置以外は上述した実施の形態9と同じ構成である。以下、上述した実施の形態9とは異なる部分について説明する。
2 内視鏡
3 光源装置
4 処理装置
5 表示装置
21 挿入部
22 操作部
23 ユニバーサルコード
24 先端部
25 湾曲部
26 可撓管部
31、31A、31B 光源部
32 照明制御部
33 光源ドライバ
41 画像処理部
42 同期信号生成部
43 入力部
44 制御部
45 記憶部
310G、330G 第1出射部
310B、330B 第2出射部
310R、330R 第3出射部
311G、371 第1光源
311B、361B、362B、372 第2光源
311R、373 第3光源
312G、312B、312R ホルダ
313G、313B、313R 第1レンズ
314G、314B、314R 集光レンズ
315G、315B、315R、320、340G、340B、340R ロッド
316G、316B、316R コリメートレンズ
317、318 ダイクロイックミラー
319 第2レンズ
350G シリンドリカルレンズ
380、390A、390B 基板
451 照明情報記憶部
Claims (13)
- 複数の第1の半導体光源と、
前記複数の第1の半導体光源を保持するホルダと、
前記複数の第1の半導体光源から出射された光を集光する集光レンズと、
1つの底面に入射面を有し、他の底面に出射面を有する角柱形状をなし、前記入射面に、前記集光レンズが集光した光が入射し、前記入射面に入射された光を、内部において複数回反射させながら、前記出射面に導光する導光部材と、
を備え、
前記角柱形状の高さ方向からみた平面視において、前記第1の半導体光源から前記集光レンズを経て前記入射面に入射する光の進行方向と、該入射する光が前記導光部材において反射する反射面とは垂直である
光源装置。 - 前記高さ方向からみた平面視において、前記入射面の外縁と直交する第1の直線が、前記複数の第1の半導体光源のうちのいずれかを通過する
請求項1に記載の光源装置。 - 前記第1の直線は、前記入射面の重心を通過する
請求項2に記載の光源装置。 - 前記複数の第1の半導体光源は、前記集光レンズの有効径以下の直径を有する第1の円の円周上に配置される、
請求項2に記載の光源装置。 - 前記第1の円の円周上、かつ、前記高さ方向からみた平面視において、前記入射面の外縁と交差する前記第1の直線とは異なる第2の直線が通過する位置に配置される複数の第2の半導体光源、
を備える請求項4に記載の光源装置。 - 前記第1の円の直径よりも小さい直径を有する第2の円の円周上に配置される複数の第3の半導体光源、
を備える請求項5に記載の光源装置。 - 前記第1の半導体光源および前記第2の半導体光源のすべてが点灯している状態から消灯させる場合において、前記第2の半導体光源を、前記第1の半導体光源より先に消灯させる照明制御部、
を備える請求項5に記載の光源装置。 - 前記複数の第1の半導体光源は、
第1の波長帯域の光を発する二つ以上の第1色半導体光源と、
第1の波長帯域とは異なる第2の波長帯域の光を発する二つ以上の第2色半導体光源と、
からなり、
前記第1および前記第2色半導体光源は、各々の少なくとも一つが、前記第1の円の円周上、かつ、前記第1の直線が通過する位置に配置される、
請求項4に記載の光源装置。 - 前記第1の半導体光源は、配光分布が楕円状をなし、
前記導光部材を経て対向する位置に配置される前記第1の半導体光源は、前記楕円の第1の方向が、互いに垂直の関係を有する
請求項1に記載の光源装置。 - 前記複数の第1の半導体光源は、
前記集光レンズの有効径以下の直径を有する第1の円の円周上に配置される複数の第1の光量調整光源と、
前記第1の円より内側に設けられ、前記第1の光量調整光源よりも調光分解能が低い複数の第2の光量調整光源と、
からなり、
前記ホルダは、前記第1の半導体光源の配設面において、角部に前記第1の光量調整光源を配置する
請求項1に記載の光源装置。 - 1つの底面に入射面を有し、他の底面に出射面を有する、角柱形状を成す導光部材によって当該導光部材に入射する光を導光する導光方法であって、
複数の光源が、それぞれ光を出射し、
集光レンズが、前記導光部材の角柱形状の高さ方向からみた平面視において、光を反射する反射面に対して垂直方向に、前記光源から出射された前記光を集光して入射させ、
前記導光部材が、前記入射面に入射された光を、内部において複数回反射させながら、前記出射面に導光する、
導光方法。 - 光を発する複数の半導体光源と、
前記複数の半導体光源からそれぞれ発された光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズにより集光された光が入射される入射面、および、前記入射面に対向する出射面を有し、前記入射面から前記出射面へ光を導光する導光部材と、
を備え、
前記集光レンズは、
前記導光部材の中心軸方向からみた平面視において、
前記入射面及び前記出射面を底面としたときの側面である反射面に対して垂直な方向に光を入射させる、
光源装置。 - 光が入射される入射面と、前記入射面に対向する出射面とを有し、前記入射面から前記出射面へ光を導光する導光部材により導光する導光方法であって、
複数の光源が、それぞれ光を出射し、
集光レンズが、前記導光部材の中心軸方向からみた平面視において、前記入射面および前記出射面を底面としたときの側面である反射面に対し、入射する光の進行方向と反射した光の進行方向とが垂直となる方向に光を入射させ、
前記導光部材が、前記入射面に入射された光を、内部において複数回反射させながら、前記出射面に導光する、
導光方法。
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