本发明关于一种使光照射于被摄体的内窥镜用光源装置以及内窥镜系统。
背景技术：
已知一种使照射光的光谱强度特性变化而能够拍摄特殊的图像的内窥镜系统。例如，在国际公开第2012/108420号文件中(以下记为“专利文献1”)记载了用于这种内窥镜系统的光源装置的具体的结构。
记载于专利文献1的内窥镜系统具备搭载有两个发光二极管(LED：Light Emitting Diode)和光学滤波器的光源装置。两个LED内的一个为射出紫色的波长范围的光的紫色LED。并且，另一个LED为具有蓝色LED和黄色的荧光体的荧光体LED，通过将蓝色的LED光和黄色的荧光混色，射出伪白光。光学滤波器为仅使特定的波长范围的光通过的波长选择滤波器，能够在从荧光体LED射出的照射光的光路上插拔。
在专利文献1记载的光源装置中，当光学滤波器被从光路上拔出时，从荧光体LED射出的光的波长范围不受限制，作为白色光而照射于被摄体。另一方面，当光学滤波器被插入光路上时，从荧光体LED射出并且波长范围受限的照射光和从紫色LED射出的照射光的双方，被照射于被摄体。这样，通过使照射光的光谱强度特性变化，仅使特定的波长范围的光照射于被摄体，能够得到增强生物体内的被摄体中的、特定的组织的拍摄图像。
技术实现要素：
在专利文献1记载的光源装置中，为了得到仅在特定的波长范围内具有高强度的照射光，通过光学滤波器限制从荧光体LED射出的光的波长范围，截止不必要的波长范围的光。由于该被截止的光不照射至被摄体，因此，存在光源装置的光利用效率低的问题。并且，光学滤波器由于仅使实质上特定的波长范围的光透过，因此，存在透过光学滤波器的光的强度低、无法得到明亮的拍摄图像的问题。
本发明鉴于上述情况而作出，其目的在于，提供一种能够以高光利用效率照射仅在特定的波长范围具有高强度的照射光的内窥镜用光源装置以及内窥镜系统。
本发明的一实施方式涉及的内窥镜用光源装置包括：第一光源单元，射出第一波长范围的光；第二光源单元，射出具有与第一波长范围的峰值波长不同的峰值波长的第二波长范围的光；第一光路合成机构，合成从第一光源单元射出的光的光路和从第二光源单元射出的光的光路；光源控制机构，对应于多个模式的每一个分别对第一光源单元和第二光源单元进行发光控制。在该结构中，当第一光源单元以及第二光源单元通过光源控制机构以第一模式进行发光驱动时，第一波长范围的光和第二波长范围的光以第一强度比射出，并通过第一光路合成机构合成，从而成为在可见光范围内具有宽波长范围的普通光，并被供给至内窥镜，并且，当第一光源单元以及第二光源单元通过光源控制机构以第二模式进行发光驱动时，第一波长范围的光和第二波长范围的光以该第二波长范围的光与第一强度相比相对变低的第二强度比射出，并通过第一光路合成机构合成，从而成为对于特定的生物体组织吸光度高的特殊光，并被供给至内窥镜。
根据该结构，通过分别地对第一光源单元和第二光源单元进行发光驱动，能够将照射至被摄体的照射光在普通光和特殊光之间进行切换，该普通光在可见光区域内具有宽波长范围，该特殊光对于被摄体的特定生物体组织的吸光度高的波长范围的光的强度相比其他波长范围高。并且，在进行照射光的光谱强度特性的切换时，由于无需使用波长限制滤波器等的光学滤波器，因此，能够抑制伴随着光谱强度特性的切换的光量损失。
并且，在本发明的一实施方式中，内窥镜用光源装置例如还包括：第三光源单元，射出具有与第一波长范围的峰值波长以及第二波长范围的峰值波长不同的峰值波长的第三波长范围的光；第二光路合成机构，合成通过第一光路合成机构合成的光的光路和从第三光源单元射出的光的光路。这种情况下，在第一模式中，光源控制机构使第三光源单元相对于第一光源单元以及第二光源单元以规定的强度比发光，在第二模式中，光源控制机构不使第三光源单元发光。
并且，在本发明的一实施方式中，内窥镜用光源装置例如还包括：第四光源单元，射出具有与第一波长范围的峰值波长、第二波长范围的峰值波长以及第三波长范围的峰值波长不同的峰值波长的第四波长范围的光；第三光路合成机构，合成通过第二光路合成机构合成的光的光路和从第四光源单元射出的光的光路。这种情况下，在第一模式中，光源控制机构使第四光源单元相对于第一光源单元、第二光源单元以及第三光源单元以规定的强度比发光，在第二模式中，光源控制机构不使第四光源单元发光。
此外，在本发明的一实施方式中，第一光源单元例如包括：第一固定发光元件；第一荧光体，通过从第一固定发光元件射出的光而激发并发出荧光。
此外，在本发明的一实施方式中，第二光源单元例如包括：第二固定发光元件；第二荧光体，通过从第二固定发光元件射出的光而激发并发出荧光。
此外，在本发明的一实施方式中，第二荧光体例如包括通过从第二固定发光元件射出的光而激发并发出具有互不相同的峰值波长的光的两个荧光体。
此外，在本发明的一实施方式中，例如第一固定发光元件射出紫色的波长范围的光，第一荧光体为发出蓝色的波长范围的荧光的荧光体。这种情况下，从第一光源单元射出的光中，蓝色的波长范围的荧光的强度比紫色的波长范围的光的强度弱。
并且，本发明的一实施方式涉及的内窥镜系统具备上述的内窥镜用光源装置和内窥镜。
根据本发明的一实施方式，提供一种能够以高光利用效率照射仅在特定的波长范围具有高强度的照射光的内窥镜用光源装置以及内窥镜系统。
附图说明
图1为示出本发明的第一实施方式涉及的电子内窥镜系统的结构的框图。
图2为示出本发明的第一实施方式涉及的内窥镜用光源装置的框图。
图3为示出本发明的第一实施方式涉及的内窥镜用光源装置的框图。
图4为示出从本发明的第一实施方式涉及的内窥镜用光源装置射出的照射光的光谱强度分布的图。
图5为示出本发明的第二实施方式涉及的内窥镜用光源装置的框图。
图6为示出从本发明的第二实施方式涉及的内窥镜用光源装置射出的照射光的光谱强度分布的图。
图7为示出本发明的第三实施方式涉及的内窥镜用光源装置的框图。
图8为示出从本发明的第三实施方式涉及的内窥镜用光源装置射出的照射光的光谱强度分布的图。
图9为示出本发明的第四实施方式涉及的内窥镜用光源装置的框图。
图10为示出从本发明的第四实施方式涉及的内窥镜用光源装置射出的照射光的光谱强度分布的图。
图11为示出本发明的第五实施方式涉及的内窥镜用光源装置的框图。
图12为示出从本发明的第五实施方式涉及的内窥镜用光源装置射出的照射光的光谱强度分布的图。
图13为示出本发明的第六实施方式涉及的内窥镜用光源装置的框图。
图14为示出从本发明的第六实施方式涉及的内窥镜用光源装置射出的照射光的光谱强度分布的图。
图15为示出本发明的第七实施方式涉及的内窥镜用光源装置的框图。
图16为示出从本发明的第七实施方式涉及的内窥镜用光源装置射出的照射光的光谱强度分布的图。
图17为示出从本发明的第三实施方式的变形例涉及的内窥镜用光源装置射出的照射光的光谱强度分布的图。
具体实施方式
以下参照附图对于本发明的实施方式进行说明。此外，以下作为本发明的一实施方式，以具备内窥镜用光源装置的电子内窥镜系统为例进行说明。
(第一实施方式)
图1为示出本发明的第一实施方式涉及的具备内窥镜用光源装置201的电子内窥镜系统1的结构的框图。如图1所示，电子内窥镜系统1为专门医疗用的系统，具备：电子镜100、处理器200以及监视器300。
处理器200具备系统控制器21以及定时控制器22。系统控制器21执行存储于存储器23的各种程序，综合地控制电子内窥镜系统1。并且，系统控制器21连接于操作面板24。系统控制器21根据向操作面板24输入的来自手术医生的指示，变更电子内窥镜系统1的各动作和用于各动作的参数。手术医生的输入指示中例如有电子内窥镜系统1的观察模式的切换指示。观察模式中有普通观察模式和特殊观察模式。关于各观察模式的详细情况将于后述。定时控制器22将调整各部分的动作的定时的时钟脉冲输出至电子内窥镜系统1内的各电路。
处理器200具备光源装置201。图2示出本发明的第一实施方式涉及的光源装置201的框图。光源装置201具备第一光源单元111、第二光源单元112、第三光源单元113。第一～第三光源单元111～113分别被第一～第三光源驱动电路141～143独立地进行发光控制。
在本实施方式中，在处理器200内具备光源装置201，在其他实施方式中，光源装置201可以为与处理器200(更正确地为构成图像处理装置的部分)分体的装置。
第一光源单元111为射出紫色的波长范围(例如，波长为395～435nm)的光的紫色发光二极管(LED：Light Emitting Diode)。第二光源单元112包括射出蓝色的波长范围(例如，波长为425～455nm)的光的蓝色发光二极管LED112a和绿色荧光体112b。绿色荧光体112b被从蓝色LED112a射出的蓝色LED光激发而发出绿色的波长范围(例如，波长为460～600nm)的荧光。第三光源单元113为射出红色的波长范围(例如，波长为630～670nm)的光的红色发光二极管(LED：Light Emitting Diode)。
在各光源单元111～113的光的射出方向的前方分别配置有准直透镜121～123。从第一光源单元111射出的紫色LED光被准直透镜121转换为平行光，入射至分色镜131。此外，从第二光源单元112射出的光即蓝色LED光及绿色的荧光被准直透镜122转换为平行光，入射至分色镜131。分色镜131合成从第一光源单元111射出的光的光路和从第二光源单元112射出的光的光路。详细而言，分色镜131在波长430nm附近具有截止波长，具有使比截止波长短的波长的光透过、反射截止波长以上的波长的光的特性。因此，从第一光源单元111射出的紫色LED光透过分色镜131，从第二光源单元112射出的绿色的荧光被分色镜131反射。从而，紫色LED光和绿色的荧光的光路被合成。光路被分色镜131合成的光入射至分色镜132。
并且，从第三光源单元113射出的红色LED光被准直透镜123转换为平行光，入射至分色镜132。分色镜132合成从分色镜131入射的光的光路和从第三光源单元113射出的光的光路。详细而言，分色镜132在波长620nm附近具有截止波长，具有使比截止波长短的波长的光透过、反射截止波长以上的波长的光的特性。因此，从分色镜131入射的紫色LED光以及绿色的荧光、和从第三光源单元113射出的红色LED光的光路通过分色镜132合成，作为照射光L从光源装置201射出。
图3为仅概念性地示出光源装置201中的各光源单元111～113以及各分色镜131、132的框图。第二光源单元112的绿色荧光体112b安装于蓝色LED112a的发光面，与蓝色LED112a一体地构成，因此，在图3中，绿色荧光体112b和蓝色LED112a通过一个框示出。
并且，各分色镜131、132合成波长不同的光的光路。因此，在图3中，各分色镜131、132均以加法附图标记“+”示出。并且，在图3中，省略配置于各光源单元111～113的前方的准直透镜121～123。
在图3中，各箭头示出光的光路。在图3的示例中，从第一光源单元111射出的紫色LED光的光路和从第二光源单元112射出的蓝色LED光以及绿色的荧光的光路被分色镜131合成。光路被分色镜131合成的光的光路和从第三光源单元113射出的红色LED光的光路，被分色镜132合成。光路被分色镜132合成的光，从光源装置201作为照射光L被射出。
从光源装置201射出的照射光L，通过聚光透镜25被聚光于LCB(光导纤维束，Light Carrying Bundle)11的入射端面，入射至LCB11内。
入射至LCB11内的照射光L在LCB11内传播。在LCB11内传播的照射光L从配置于电子镜100的前端的LCB11的射出端面射出，经由配光透镜12照射于被摄体。从被来自配光透镜12的照射光L照射的被摄体返回的返回光，经由物镜13在固体拍摄元件14的受光面上形成光学图像。
固体拍摄元件14为具有拜耳型像素配置的单板式彩色CCD(电荷耦合装置，Charge Coupled Device)图像传感器。固体拍摄元件14将通过受光面上的各像素成像的光学图像作为对应于光量的电荷积累，生成R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的图像信号并输出。此外，固体拍摄元件14不限于CCD图像传感器，可以置换为CMOS(互补金属氧化物半导体，Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器或其他种类的拍摄装置。此外，固体拍摄元件14可以搭载互补色滤光片。
在电子镜100的连接部内具备驱动信号处理电路15。被来自配光透镜12的光照射的被摄体的图像信号以帧周期从固体拍摄元件14输入驱动信号处理电路15。帧周期例如为1/30秒。驱动信号处理电路15对于从固体拍摄元件14输入的图像信号实施规定的处理，输出至处理器200的前级信号处理电路26。
此外，驱动信号处理电路15访问存储器16而读出电子镜100的固有信息。在记录于存储器16的电子镜100的固有信息中例如包含：固体拍摄元件14的像素数、灵敏度、能够动作的帧率、型号等。驱动信号处理电路15将从存储器16读出的固有信息输出至系统控制器21。
系统控制器21基于电子镜100的固有信息进行各种运算，生成控制信号。系统控制器21使用生成的控制信号，以进行适合连接于处理器200的电子镜的处理的方式，控制处理器200内的各种电路的动作或定时。
定时控制器22根据系统控制器21所进行的定时控制，向驱动信号处理电路15供给时钟脉冲。驱动信号处理电路15根据从定时控制器22供给的时钟脉冲，以与在处理器200侧被处理的影像的帧率同步的定时驱动控制固体拍摄元件14。
前级信号处理电路26，对于从驱动信号处理电路15以一帧周期被输入的图像信号实施去马赛克处理、矩阵运算、Y/C分离等的规定的信号处理，输出至图像存储器27。
图像存储器27缓存从前级信号处理电路26输入的图像信号，根据定时控制器22所进行的定时控制，输出至后级信号处理电路28。
后级信号处理电路28，对于从图像存储器27输入的图像信号进行处理生成监视器显示用的画面数据，将生成的监视器显示用的画面数据转换为规定的视频格式信号。被转换的视频格式信号被输出至监视器300。从而，被摄体的图像被显示于监视器300的显示画面。
本实施方式的电子内窥镜系统1具有包含普通观察模式和特殊观察模式的多个观察模式。各观察模式根据观察的被摄体通过手动或者自动切换。例如，在希望以普通光照明被摄体而观察的情况下，观察模式被切换至普通观察模式。此外，普通光例如为白色光或伪白光。白色光在可见光区域中具有平坦的光谱强度分布。伪白光的光谱强度分布不平坦，多个波长范围的光混色。并且，例如在希望得到通过以特殊光照明被摄体而增强特定的生物体组织的拍摄图像的情况下，观察模式被切换为特殊观察模式。
此外，特殊光例如为在特定波长上具有尖锐的波峰的窄带域光，其为对于特定的生物体组织的吸光度高的光。特定波长的光例如可以举出：对于表层血管的吸光度高的415nm附近(例如415±5nm)的光、对于比表层深的中层的血管的吸光度高的550nm附近(例如550±5nm)的光、对于比中层深的深层的血管的吸光度高的650nm附近(例如650±5nm)的光。此外，波长越长的光，向生物体组织的深入度越深。因此，按照415nm附近、550nm附近、650nm附近的窄带域光的顺序，深入的层域加深。以下，主要说明以特殊观察模式增强的生物体组织为表层血管的情况。
包含血红蛋白的血液在表层血管内流动。已知血红蛋白在波长415nm附近和550nm附近具有吸光度的峰值。因此，通过对于被摄体照射适合增强表层血管的特殊光(具体而言为相比其他波长范围，作为血红蛋白的吸光度的峰值的波长415nm附近的强度高的光)，能够得到表层血管被增强的拍摄图像。波长550nm附近的强度高的特殊光对于表层血管也具有比较高的吸光度。换言之，波长550nm附近的强度高的特殊光也有利于表层血管的增强显示。因此，通过在波长415nm附近的光的同时照射作为血红蛋白的吸光度的另一峰值的波长550nm附近的强度高的特殊光，在维持表层血管被增强的状态的同时，能够增加拍摄图像的亮度。
也就是说，在特殊观察模式下，通过使用在特定波长上具有峰值的窄带域光(特殊光)，能够进行适合明确地把握在普通观察模式下难以观察的血管(表层、中层、深层等的各层域的血管)的走行状态的窄带域观察。通过进行窄带域观察，能够得到对于癌等的病变的早期发现有用的信息。
图4示出在各观察模式中，从光源装置201射出的照射光L的光谱强度分布。图4的(a)示出普通观察模式下的照射光L(普通光)的光谱强度分布，图4的(b)示出特殊观察模式下的照射光L(特殊光)的光谱强度分布。图4所示的光谱强度分布的横轴示出波长(nm)，纵轴示出照射光L的强度。此外，纵轴以强度的最大值为1的方式被标准化。
电子内窥镜系统1在普通观察模式的情况下，全部的光源单元111～113被发光驱动。LED具有在特定的波长上具有强度的峰值的陡峻的光谱强度分布。此外，在本申请中，将该特定波长中的强度最高的波长称为峰值波长。例如，在强度的峰值为两个以上的情况下，将其中具有最高强度的波长称为峰值波长。从第一光源单元111射出的光的光谱强度分布D111具有以约415nm为峰值波长的陡峻的强度分布。并且，从第三光源单元113射出的光的光谱强度分布D113具有以约650nm为峰值波长的陡峻的强度分布。
另一方面，从第二光源单元112射出的光的光谱强度分布D112，在波长约450nm和波长约550nm上具有峰值。该两个峰值分别为从蓝色LED射出的光的光谱强度分布的峰值和绿色荧光体112b发出的荧光的光谱强度分布的峰值。荧光的光谱强度分布很大地取决于使用的材料，与LED的光谱强度分布相比较，跨越更广的波长范围。第一实施方式中的绿色荧光体112b具有以约550nm为峰值波长的光谱强度分布。此外，如图4的(a)所示，第二光源单元112的峰值波长为约550nm。
此外，图4的(a)所示的光谱强度分布D112与蓝色LED光相比，绿色的荧光的强度的比率更大，但本发明不限于此。从第二光源单元112射出的蓝色LED光和绿色的荧光的比率，可以通过变更绿色荧光体112b的种类或使用量而自由地变更。此外，第二光源单元112具有发出绿色的荧光的绿色荧光体11b，但本实施方式不限于此。例如，代替绿色荧光体，第二光源单元112可以具有发出在600nm附近具有峰值波长的黄色的荧光的黄色荧光体。
并且，图4的(a)所示的光谱强度分布D111～D113的强度的最大值分别统一为1，但本发明不限于此。从各光源单元111～113射出的光的强度比可以根据观察的被摄体、拍摄模式、手术医生的喜好而任意地设定。
并且，在图4的(a)中以虚线示出各分色镜131、132的截止波长λ131、λ132。分色镜131的截止波长λ131为约430nm，使比截止波长λ131短的波长范围的光透过，反射截止波长λ131以上的波长范围的光。因此，图4的(a)所示的光谱强度分布D111中的、以实线示出的波长范围的光透过分色镜131，以虚线所示的波长范围的光被分色镜131反射。并且，图4的(a)所示的光谱强度分布D112中的、以实线所示的截止波长λ131以上的波长范围的光被分色镜131反射，以虚线示出的比截止波长λ131长的波长范围的光透过分色镜131。
此外，分色镜132的截止波长λ132为约620nm，使比截止波长λ132短的波长范围的光透过，反射截止波长λ132以上的波长范围的光。因此，图4的(a)所示的光谱强度分布D111及D112中的、比截止波长λ131短的、以实线所示的波长范围的光透过分色镜132。并且，图4的(a)所示的光谱强度分布D112中的、截止波长λ132以上的、以虚线所示的波长范围的光被分色镜132反射。并且，图4所示的光谱强度分布D113中的、以实线所示的截止波长λ132以上的波长范围的光被分色镜132反射，比截止波长λ132短的、以虚线示出的波长范围的光透过分色镜132。
这样，从各光源单元111～113射出的光的光路被分色镜131以及分色镜132合成，从光源装置201射出具有从紫外区域(近紫外的一部分)至红色区域的宽波长范围的照射光L(普通光)。该照射光L(普通光)的光谱强度分布为将图4的(a)所示的光谱强度分布D111～D113中的、以实线示出的区域相加。通过将照射光L(普通光)照射至被摄体，能够得到普通的彩色拍摄图像。
并且，在电子内窥镜系统1在特殊观察模式的情况下，第一光源单元111以及第二光源单元112被发光驱动，第三光源单元113不被发光驱动。并且，第二光源单元112以相比普通观察模式时减小驱动电流、强度变低的方式被发光驱动。由此，能够得到作为血红蛋白的吸光度的峰值的波长415nm附近的强度相比其他波长范围的强度相对地变高(即，成为窄带域光)、表层血管被增强的拍摄图像。并且，从第二光源单元112射出的光包含作为血红蛋白的吸光度的另一个峰值的波长550nm附近的光。因此，通过同时发光驱动第一光源单元111和第二光源单元112，能够在维持表层血管被增强的状态的同时，能够提高拍摄图像的亮度。
这样，根据第一实施方式，光源装置201具有射出各不相同的波长范围的光的多个光源单元111～113。并且，多个光源单元111～113根据拍摄模式而被独立地进行发光控制。因此，通过在选择发光驱动的光源单元的同时，变更光源单元的驱动电流，能够将照射光L的光谱强度特性切换为对应于观察模式的光谱强度特性。
并且，从各光源单元111～113射出的光的光路通过分色镜131、132而被合成。此时，由于从各光源单元111～113射出的光的波长范围互不相同，因此，在通过分色镜131、132的光路的合成时，能够最小限度地抑制光量的损失。
例如，在特殊观察模式下，在如现有技术那样地使用实质上仅使特定的波长范围的光透过的光学滤波器的情况下，需要使特定的波长范围以外的光无用地发光，光源装置的光利用效率低。与此对比，本发明的第一实施方式中，如图4所示，通过分色镜131、132中的光路的合成而不作为照射光L使用的光(图4中虚线所示的区域的光)，与作为照射光L使用的光(图4中实线所示的区域的光)相比，其光量小。因此，在本实施方式的光源装置201中，由于无需使未照射至被摄体的波长范围的光无用地发光，因此，与现有技术相比，能够提高光利用效率。
并且，在观察具有比较宽敞的空间的部位(例如胃)的情况下，典型地，由于电子镜100的前端部至被摄体(例如胃壁)的距离远，因此，照射至被摄体的照射光的强度变低。为了得到明亮的拍摄图像，需要以高强度的照射光照明被摄体。本实施方式的光源装置201，由于在特殊观察模式下不使用光学滤波器而具有高光利用效率，因此，能够提高照射至被摄体的照射光的强度。因此，在观察胃等的部位的情况下，能够得到明亮的拍摄图像。
并且，在第一实施方式中，作为第一光源单元111，使用射出具有约415nm的峰值波长的光的紫色LED，但本发明不限于此。从第一光源单元111射出的光包含作为血红蛋白的吸光度的峰值的波长415nm的光即可，例如，第一光源单元111可以为射出在405nm具有峰值波长的光的LED。并且，光源装置201所具有的各LED以及荧光体的特性能够根据观察的对象而适当地变更。
此外，在本实施方式中使用的荧光体作为例示可以列举如下。作为大分类可以举出氧化物类荧光体和氮化物类荧光体。
《氧化物类荧光体》
<黄色荧光体>
·以Y3Al5O12(钇铝氧化物)作为主晶的黄色荧光体
<绿色荧光体>
·以Ca3Sc2Si3O12(钪硅酸盐)为主晶并活化了Ce的绿色荧光体
·以CaSc2O4(钙钪氧化物)为主晶并活化了Ce的绿色荧光体
《氮化物类荧光体》
<红色荧光体>
·通过将氮氧化硅(Si2N2O)固溶于以活化了Eu的钙铝硅氮化物(CaAlSiN3)的主晶中而制备的红色荧光体
(其他荧光体)
·通过向作为母体的陶瓷晶体中添加微量的负责稀土类元素等的发光的金属离子而制备的赛伦荧光体、α型氮化硅(Si3N4)晶体的固溶体，即，α-赛伦荧光体、钙铝硅氮化物(CaAlSiN3)荧光体等
(第二实施方式)
接着，对于本发明的第二实施方式涉及的内窥镜用光源装置进行说明。第二实施方式涉及的内窥镜用光源装置也与第一实施方式涉及的光源装置201同样地，在电子内窥镜系统1中使用。
图5为仅概念性地示出第二实施方式涉及的光源装置200中的、光源单元以及分色镜的框图。光源装置202具备第一光源单元211、第二光源单元212、分色镜231。各光源单元211、212分别被图示省略的第一光源驱动电路、第二光源驱动电路独立地进行发光控制。
第一光源单元211为射出紫色的波长范围(例如，波长为395～435nm)的光的紫色LED。第二光源单元212包括射出蓝色的波长范围(例如，波长为430～490nm)的光的蓝色LED、绿色荧光体、红色荧光体。绿色荧光体被从蓝色LED射出的蓝色LED光激发而发出绿色的波长范围(例如，波长为460～600nm)的荧光。红色荧光体被从蓝色LED射出的蓝色LED光激发而发出红色的波长范围(例如，波长为550～750nm)的荧光。此外，绿色荧光体和红色荧光体既可以沿着蓝色LED的光的射出方向排列配置，也可以在垂直于射出方向的方向上排列配置。并且，绿色荧光体和红色荧光体也可以将其材料混合而作为一个荧光体而制作。
在各光源单元211、212的射出方向的前方配置有图示省略的准直透镜。从第一光源单元211射出的紫色LED光被准直透镜转换为平行光，入射至分色镜231。此外，从第二光源单元212射出的光即蓝色LED光、绿色及红色的荧光被准直透镜转换为平行光，入射至分色镜231。分色镜231合成从第一光源单元211射出的光的光路和从第二光源单元212射出的光的光路。光路被分色镜231合成的光，作为照射光L从光源装置202被射出。
图6为与图4同样的图，示出在各观察模式中，从光源装置202射出的照射光L的光谱强度分布。
电子内窥镜系统1在普通观察模式的情况下，光源单元211和光源单元212的双方被发光驱动。从第一光源单元211射出的光的光谱强度分布D211具有以约415nm为峰值波长的陡峻的强度分布。从第二光源单元212射出的光的光谱强度分布D212，在波长约470nm、约550nm、约630nm上具有峰值。该三个波长分别为蓝色LED光、绿色的荧光、红色的荧光的峰值波长。
并且，在图6的(a)中以虚线示出分色镜231的截止波长λ231。分色镜231的截止波长λ231为约430nm，使比截止波长λ231短的波长范围的光透过，反射截止波长λ231以上的波长范围的光。因此，图4的(a)所示的光谱强度分布D211中的、以实线示出的波长范围的光透过分色镜231，以虚线所示的波长范围的光被分色镜231反射。并且，图4的(a)所示的光谱强度分布D212中的、以实线所示的波长范围的光被分色镜231反射，以虚线示出的波长范围的光透过分色镜231。
这样，从各光源单元211、212射出的光的光路被分色镜231合成，从光源装置202射出具有从紫外区域(近紫外的一部分)至红色区域的宽波长范围的照射光L(普通光)。该照射光L(普通光)的光谱强度分布为将图6的(a)所示的光谱强度分布D211、D212中的、以实线示出的区域相加。通过将该照射光L(普通光)照射至被摄体，能够得到普通的彩色拍摄图像。
并且，电子内窥镜系统1在特殊观察模式的情况下，第一光源单元211和第二光源单元212的双方被发光驱动。并且，第二光源单元212以相比普通观察模式时减小驱动电流、强度变低的方式被发光驱动。由此，能够得到照射光L(特殊光)中的、作为血红蛋白的吸光度的峰值的波长415nm附近的强度相比其他波长范围的强度相对地变高(即，成为窄带域光)、表层血管被增强的拍摄图像。并且，从光源单元212射出的光包含作为血红蛋白的吸光度的另一个峰值的波长550nm附近的光。因此，通过同时发光驱动光源单元211和光源单元212，能够在维持表层血管被增强的状态的同时，能够提高拍摄图像的亮度。
这样，根据第二实施方式，光源装置202具有射出各不相同的波长范围的光的多个光源单元211、212。并且，多个光源单元211、212被独立地进行发光控制。因此，通过在根据观察模式选择发光驱动的光源单元的同时，变更光源单元的驱动电流，能够得到具有希望的光谱强度分布的照射光L。
并且，第二实施方式的光源装置202，由于光源单元的数量仅为2个，因此，能够使光源装置202的结构简化。并且，第二光源单元212具有绿色和红色的两个荧光体。因此，电子内窥镜系统1为普通观察模式的情况下的照射光L(普通光)的光谱强度分布，与第二光源单元212具有一个荧光体的情况下相比，在可见区域更接近平坦。从而，能够以接近自然的白色光的照射光L(普通光)照明被摄体。
(第三实施方式)
接着，对于本发明的第三实施方式涉及的内窥镜用光源装置进行说明。第三实施方式涉及的光源装置也与第一实施方式涉及的光源装置201同样地，在电子内窥镜系统1中使用。
图7为仅概念性地示出第三实施方式涉及的光源装置203中的、光源单元以及分色镜的框图。光源装置203具备第一～第四光源单元311～314、第一～第三分色镜331～333。各光源单元311～314分别被图示省略的第一～第四光源驱动电路独立地进行发光控制。
第一光源单元311为射出紫色的波长范围(例如，波长为395～435nm)的光的紫色LED。第二光源单元312为射出蓝色的波长范围(例如，波长为430～470nm)的光的蓝色LED。第三光源单元313为射出绿色的波长范围(例如，波长为530～570nm)的光的绿色LED。第四光源单元314为射出红色的波长范围(例如，波长为630～670nm)的光的红色LED。
在各光源单元311～314的射出方向的前方配置有图示省略的准直透镜。从第一光源单元311射出的紫色LED光被准直透镜转换为平行光，入射至分色镜331。并且，从第二光源单元312射出的蓝色LED光被准直透镜转换为平行光，入射至分色镜331。分色镜331合成从第一光源单元311射出的光的光路和从第二光源单元312射出的光的光路。光路被分色镜331合成的光入射至分色镜332。
并且，从第三光源单元313射出的绿色LED光被准直透镜转换为平行光，入射至分色镜332。分色镜332合成从分色镜331入射的光的光路和从第三光源单元313射出的光的光路。光路被分色镜332合成的光入射至分色镜333。
并且，从第四光源单元314射出的红色LED光被准直透镜转换为平行光，入射至分色镜333。分色镜333合成从分色镜332入射的光的光路和从第四光源单元314射出的光的光路。光路被分色镜333合成的光，作为照射光L从光源装置203被射出。
图8为与图4同样的图，示出在各观察模式中，从光源装置203射出的照射光L的光谱强度分布。
电子内窥镜系统1在普通观察模式的情况下，第一～第四光源单元311～314全部被发光驱动。第一光源单元311的光谱强度分布D311具有以约415nm为峰值波长的陡峻的强度分布。第二光源单元312的光谱强度分布D312具有以约450nm为峰值波长的陡峻的强度分布。第三光源单元313的光谱强度分布D313具有以约550nm为峰值波长的陡峻的强度分布。第四光源单元314的光谱强度分布D314具有以约650nm为峰值波长的陡峻的强度分布。
并且，在图8的(a)中以虚线示出分色镜331～333的截止波长λ331～333。截止波长λ331～333分别为430nm、500nm、600nm。任一分色镜331～333也使比截止波长短的波长范围的光透过，反射截止波长以上的波长范围的光。从各光源单元311～314射出的光，其光路通过该分色镜331～333而被合成。
这样，从各光源单元311～333射出的光的光路被分色镜333合成，从光源装置203射出具有从紫外区域(近紫外的一部分)至红色区域的宽波长范围的照射光L(普通光)。该照射光L(普通光)的光谱强度分布为将图8的(a)所示的光谱强度分布D311～D314中的、以实线示出的区域相加。通过将该照射光L(普通光)照射至被摄体，能够得到普通的彩色拍摄图像。
并且，在电子内窥镜系统1在特殊观察模式的情况下，第一光源单元311以及第三光源单元313被发光驱动，第二光源单元312以及第四光源单元314不被发光驱动。并且，第三光源单元313以相比普通观察模式时减小驱动电流、强度变低的方式被发光驱动。由此，能够得到照射光L(特殊光)中的、作为血红蛋白的吸光度的峰值的波长415nm附近的强度相比其他波长范围的强度相对地变高(即，成为窄带域光)、表层血管被增强的拍摄图像。并且，从光源单元313射出的光包含作为血红蛋白的吸光度的另一个峰值的550nm附近的光。因此，通过同时发光驱动光源单元311和光源单元312，能够在维持表层血管被增强的状态的同时，能够提高拍摄图像的亮度。
这样，根据第三实施方式，具有射出各不相同的波长范围的光的多个光源单元311～314。并且，多个光源单元311～314被独立地进行发光控制。因此，通过在根据观察模式选择发光驱动的光源单元的同时，变更光源单元的驱动电流，能够得到具有希望的光谱强度分布的照射光L。
并且，第三实施方式的光源装置203具有波长范围不同、能够分别独立地进行发光控制的四个光源单元311～314。因此，通过从四个光源单元311～314中选择进行发光驱动的光源单元，独立地控制发光驱动时的驱动电流，能够细致地控制照射光L的光谱强度分布。
此外，在第三实施方式中，在电子内窥镜系统1为特殊观察模式的情况下，第二光源单元312可以以相比普通观察模式时减小驱动电流、强度变低的方式被发光驱动。血红蛋白在415nm附近具有吸光度的峰值，在其附近的蓝色的波长范围上也具有比较高的吸光度。因此，在特殊观察模式时，通过对于射出蓝色的波长范围的光的第二光源单元312进行发光驱动，能够在提高拍摄图像中的表层血管的增强效果的同时，提高拍摄图像的亮度。
(第四实施方式)
在第一～第三实施方式中，分为射出紫色的波长范围的光的光源单元(紫色LED)和射出其他波长范围的光源单元，但本发明不限于此。例如，紫色LED可以具有荧光体。图9为仅概念性地示出本发明的第四实施方式涉及的光源装置204中的、光源单元以及分色镜的框图。第四实施方式涉及的内窥镜用光源装置204也与第一实施方式涉及的光源装置201同样地，例如在电子内窥镜系统1中使用。
如图9所示，光源装置204具备第一～第三光源单元411～413、第一、第二分色镜431、432。各光源单元411～413分别被图示省略的第一～第三光源驱动电路独立地进行发光控制。
第一光源单元411包括射出紫色的波长范围(例如，波长为395～435nm)的光的紫色LED、和通过紫色LED光激发而发出蓝色(例如，波长为430～490nm)的荧光的蓝色荧光体。第二光源单元412包括射出蓝色的波长范围(例如，波长为395～435nm)的光的蓝色LED、和通过从蓝色LED射出的蓝色LED光激发而发出黄色的波长范围(例如，波长为500～720nm)的荧光的黄色荧光体。第三光源单元413为射出红色的波长范围(例如，波长为620～680nm)的光的红色LED。
在各光源单元411～413的射出方向的前方配置有图示省略的准直透镜。从第一光源单元411射出的紫色LED光被准直透镜转换为平行光，入射至分色镜431。并且，从第二光源单元412射出的蓝色LED光被准直透镜转换为平行光，入射至分色镜431。分色镜431合成从第一光源单元411射出的光的光路和从第二光源单元412射出的光的光路。光路被分色镜431合成的光入射至分色镜432。
并且，从第三光源单元413射出的红色LED光被准直透镜转换为平行光，入射至分色镜432。分色镜432合成从分色镜431入射的光的光路和从第三光源单元413射出的光的光路。光路被分色镜432合成的光，作为照射光L从光源装置204被射出。
图10为与图4同样的图，示出在各观察模式中，从光源装置204射出的照射光L的光谱强度分布。
电子内窥镜系统1在普通观察模式的情况下，第一～第三光源单元411～413全部被发光驱动。第一光源单元411的光谱强度分布D411，在波长约415nm、470nm上具有峰值。该两个波长分别为紫色LED光和蓝色的荧光的光谱强度分布的峰值波长。在此，光谱强度分布D411中的、波长约415nm的峰值的高度，以比波长约470nm的峰值的高度高的方式设定。第二光源单元412的光谱强度分布D412，在波长约450nm、600nm上具有峰值。该两个波长分别为蓝色LED光和黄色的荧光的峰值波长。第三光源单元413的光谱强度分布D413具有以约650nm为峰值波长的陡峻的强度分布。
并且，在图10的(a)中以虚线示出分色镜431、432的截止波长λ431、λ432。截止波长λ431、λ432分别为520nm、630nm。任一分色镜431、432也使比截止波长短的波长范围的光透过，反射截止波长以上的波长范围的光。从各光源单元411～413射出的光，其光路通过该分色镜431、432而被合成。此外，由于从第二光源单元412射出的光中的、在波长约450nm具有峰值的蓝色LED光，比截止波长λ431短，因此，不包含于光路通过分色镜431合成的光中。
这样，从各光源单元411～413射出的光的光路被分色镜431、432合成，从光源装置204射出具有从紫外区域(近紫外的一部分)至红色区域的宽波长范围的照射光L(普通光)。该照射光L(普通光)的光谱强度分布为将图10的(a)所示的光谱强度分布D411～D413中的、以实线示出的区域相加。通过将该照射光L(普通光)照射至被摄体，能够得到普通的彩色拍摄图像。
并且，在电子内窥镜系统1在特殊观察模式的情况下，第一光源单元411以及第二光源单元412被发光驱动，第三光源单元413不被发光驱动。并且，第二光源单元412以相比普通观察模式时减小驱动电流、强度变低的方式被发光驱动。由此，能够得到照射光L(特殊光)中的、作为血红蛋白的吸光度的峰值的波长415nm附近的强度相比其他波长范围的强度相对地变高(即，成为窄带域光)、表层血管被增强的拍摄图像。并且，从第二光源单元412射出的光包含作为血红蛋白的吸光度的另一个峰值的波长550nm附近的光。因此，通过同时驱动第一光源单元411和第二光源单元412，能够在维持表层血管被增强的状态的同时，能够提高拍摄图像的亮度。
此外，通过电子内窥镜系统1拍摄的体腔内的生物体组织通常由于血液而整体上带有红色。因此，当特殊观察模式时，将红色的光照射于生物体组织时，拍摄图像整体带有红色，难以得到表层血管的增强效果。在本实施方式中，特殊观察模式时，由于红色LED(第三光源单元413)不被发光驱动，因此，能够防止表层血管的增强效果下降。
此外，在本实施方式中，在特殊观察模式下，从第一光源单元411射出的蓝色范围的光照射至被摄体。蓝色的波长范围，尽管不包含作为血红蛋白的吸光度的峰值的波长，但是，与红色的光相比，易于被生物体组织吸收。因此，即使在特殊观察模式时蓝色的光照射于生物体组织，对于表层血管的增强效果的影响也小。并且，通过将蓝色的光照射至被摄体，能够提高拍摄图像的亮度。
此外，在本实施方式中，从第二光源单元412射出的光中的仅黄色的荧光照射至被摄体，蓝色LED光不照射。另一方面，蓝色的波长范围的光从第一光源单元411射出，照射至被摄体。因此，能够独立地变更对于表层血管的增强效果的影响比较小的蓝色的波长范围的光的强度和该影响比较大的黄色的波长范围的光的强度。从而，在特殊观察模式时，易于进行表层血管的增强效果和拍摄图像的亮度的平衡的调整。
并且，在第四实施方式中，第二光源单元412具有黄色荧光体，但本发明不限于此。例如，代替黄色荧光体，第二光源单元412可以具有在550nm附近具有峰值波长的绿色荧光体。
(第五实施方式)
接着，对于本发明的第五实施方式涉及的内窥镜用光源装置进行说明。第五实施方式涉及的内窥镜用光源装置也与第一实施方式涉及的光源装置201同样地，在电子内窥镜系统1中使用。
图11为仅概念性地示出第五实施方式涉及的光源装置205中的、光源单元以及分色镜的框图。光源装置205具备第一光源单元511、第二光源单元512、分色镜531。各光源单元511、512分别被图示省略的第一、第二光源驱动电路独立地进行发光控制。如图11所示，第五实施方式涉及的光源装置205具备从第四实施方式涉及的光源装置204中去掉红色LED(第三光源单元413)以及分色镜432的结构。并且，第一光源单元511、第二光源单元512、分色镜531的特性分别与第四实施方式的第一光源单元411、第二光源单元412、分色镜431的特性相同。
图12为与图4同样的图，示出在各观察模式中，从光源装置205射出的照射光L的光谱强度分布。
如图12所示，第五实施方式中的照射光L的光谱强度分布为从第四实施方式中的照射光L中去掉红色LED光的光谱强度分布。不过，第五实施方式的光源装置205由于不具有分色镜432，因此，从第二光源单元512射出的光中的、波长630nm以上的红色的波长范围的光也作为照射光L照射。
第五实施方式的光源装置205与第四实施方式的光源装置204相比较，由于没有红色LED(光源单元413)以及分色镜432，因此，相应地，能够使结构简单。并且，第五实施方式的光源装置205，由于将从第二光源单元512射出的光中的、比波长630nm长的红色的波长范围的光作为照射光L使用，因此，在普通观察模式时，即使没有红色LED光，也能够得到伪白色的照射光L(普通光)。
并且，在第五实施方式中，第二光源单元512具有黄色荧光体，但本发明不限于此。例如，代替黄色荧光体，第二光源单元512可以与第二实施方式中的第二光源单元212同样地，具有绿色荧光体和红色荧光体。这种情况下，在普通观察模式时，与使用黄色荧光体的情况相比较，能够得到具有更广的波长范围的普通光。
(第六实施方式)
接着，对于本发明的第六实施方式涉及的内窥镜用光源装置进行说明。第六实施方式涉及的内窥镜用光源装置也与第一实施方式涉及的光源装置201同样地，在电子内窥镜系统1中使用。
图13为仅概念性地示出第六实施方式涉及的光源装置206中的、光源单元以及分色镜的框图。光源装置206具备第一～第三光源单元611～613、第一、第二分色镜631、632。各光源单元611～613分别被图示省略的第一～第三光源驱动电路独立地进行发光控制。如图13所示，第六实施方式涉及的光源装置206具备从第三实施方式涉及的光源装置203中去掉蓝色LED(第二光源单元312)以及分色镜331，取而代之，使得第一光源单元611具备蓝色荧光体的结构。并且，第一光源单元611的特性与第五实施方式中的第一光源单元511的特性相同。并且，第二光源单元612、第三光源单元613、分色镜631、分色镜632的特性分别与第三实施方式的第三光源单元313、第四光源单元314、分色镜332、分色镜333的特性相同。
图14为与图4同样的图，示出在各观察模式中，从光源装置206射出的照射光L的光谱强度分布。
如图14所示，第六实施方式中的照射光L的光谱强度分布为从第三实施方式中的照射光L中去掉紫色LED光和蓝色LED光，取而代之，加入从第一光源单元611射出的紫色LED光和蓝色的荧光(D611)。不过，第六实施方式的光源装置206由于不具有分色镜331，因此，从第一光源单元611射出的光中的、截止波长λ331(波长430nm)以上且比截止波长λ631(波长500nm)短的波长范围的光也作为照射光L射出。
第六实施方式的光源装置206与第三实施方式的光源装置203相比较，由于没有蓝色LED(光源单元212)以及分色镜331，因此，相应地，能够使结构简单。
(第七实施方式)
接着，对于本发明的第七实施方式涉及的内窥镜用光源装置进行说明。第七实施方式涉及的内窥镜用光源装置也与第一实施方式涉及的光源装置201同样地，在电子内窥镜系统1中使用。
图15为仅概念性地示出第七实施方式涉及的光源装置207中的、光源单元以及分色镜的框图。光源装置207具备第一～第四光源单元711～714、第一～第三分色镜731～733。各光源单元711～714分别被图示省略的第一～第四光源驱动电路独立地进行发光控制。如图15所示，第七实施方式涉及的光源装置207，将第三实施方式涉及的光源装置203的绿色LED(第三光源单元313)置换为具有蓝色LED和黄色荧光体的荧光体LED。不过，第七实施方式的分色镜731～733的截止波长λ731～λ733，不必与第三实施方式的分色镜331～333的λ331～λ333相同。详细而言，截止波长λ731～λ733，以分色镜731～733所进行的光路的合成时的光量损失减少的方式，或者，照射光L的光谱强度分布成为希望的分布的方式进行适当设定。
图16为与图4同样的图，示出在各观察模式中，从光源装置207射出的照射光L的光谱强度分布。
如图16所示，第七实施方式中的照射光L的光谱强度分布，除了从第三光源单元713射出的光的光谱强度分布D713以外，与第三实施方式中的照射光L的光谱强度分布相同。不过，第七实施方式的分色镜731～733的截止波长λ731～λ733与第三实施方式的分色镜331～333的λ331～λ333不同。因此，作为照射光L而射出的光的光谱强度分布(图16所示的光谱强度分布中的以实线示出的区域)，与第三实施方式中的照射光L的光谱强度分布不同。
第七实施方式的光源装置207与第三实施方式的光源装置203相比较，由于使用荧光体LED(第三光源单元713)代替绿色LED(第三光源单元313)，因此，照射光L(普通光)的光谱强度分布在可见区域接近平坦。从而，能够以接近自然的白色光的照射光L(普通光)照明被摄体。
并且，第三光源单元713具有黄色荧光体，但本发明不限于此。例如，代替黄色荧光体，第三光源单元713可以具有在550nm附近具有峰值波长的绿色荧光体和在650nm附近具有峰值波长的红色荧光体。或者，第三光源单元713可以具有与图16所示出的相比、在更广的波长范围内具有强度的黄色荧光体。
以上为本发明的例示性的实施方式的说明。本发明的实施方式不限于上述的说明，在本发明的技术思想的范围内能够进行各种变形。例如，将说明书中例示性明示的实施方式等或者明确可知的实施方式等适当组合的内容也包含于本发明的实施方式。例如，在上述各实施方式中，作为固定发光元件设定了LED。本发明不限于此，也可以采用LD(激光二极管，Laser Diode)作为固定发光元件。
图17在第三实施方式的变形例中，示出从光源装置203射出的照射光L的光谱强度分布。在本变形例中，存在三个观察模式(普通观察模式、第一特殊观察模式、第二特殊观察模式)。图17的(a)示出普通观察模式下的照射光L(普通光)的光谱强度分布，图17的(b)示出第一特殊观察模式下的照射光L(特殊光)的光谱强度分布，图17的(c)示出第二特殊观察模式下的照射光L(特殊光)的光谱强度分布。图17所示的光谱强度分布的横轴示出波长(nm)，纵轴示出照射光L的强度。此外，纵轴以强度的最大值为1的方式被标准化。
普通观察模式时的动作与使用图7及图8说明的第三实施方式相同。因此，特殊观察模式时，射出具有与图8的(a)相同光谱特性的照射光L(普通光)。通过将该照射光L(普通光)照射至被摄体，能够得到普通的彩色拍摄图像。
第一特殊观察模式时的动作与使用图7及图8说明的第三实施方式的特殊观察模式相同。因此，第一特殊观察模式时，射出具有与图8的(b)相同光谱特性的照射光L(特殊光)。因此，能够得到表层血管主要被增强的拍摄图像。
在电子内窥镜系统1在第二特殊观察模式的情况下，第四光源单元314被发光驱动，第一～第三光源单元313不被发光驱动。由此，能够得到照射光L(特殊光)中的、作为血红蛋白的吸光度的峰值的波长650nm附近的光的比率相对地变高(即，仅在波长650nm附近具有峰值的窄带域光)，能够得到表层血管主要被增强的拍摄图像。