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WO2023166661A1 - 照明方法、照明装置、内視鏡システムおよび内視鏡 - Google Patents

照明方法、照明装置、内視鏡システムおよび内視鏡 Download PDF

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WO2023166661A1
WO2023166661A1 PCT/JP2022/009133 JP2022009133W WO2023166661A1 WO 2023166661 A1 WO2023166661 A1 WO 2023166661A1 JP 2022009133 W JP2022009133 W JP 2022009133W WO 2023166661 A1 WO2023166661 A1 WO 2023166661A1
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WO
WIPO (PCT)
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light
guide member
incident
light guide
incident surface
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2022/009133
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English (en)
French (fr)
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満 雙木
健寛 三木
篤義 嶋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to PCT/JP2022/009133 priority patent/WO2023166661A1/ja
Priority to JP2024504131A priority patent/JPWO2023166661A5/ja
Publication of WO2023166661A1 publication Critical patent/WO2023166661A1/ja
Priority to US18/807,153 priority patent/US20240398213A1/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0005—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
    • G02B6/0006—Coupling light into the fibre

Definitions

  • the present invention relates to an illumination method, an illumination device, an endoscope system, and an endoscope.
  • laser light sources have been used in lighting devices (see Patent Documents 1 to 3, for example).
  • Laser light sources have the advantages of high brightness and narrow bandwidth compared to other types of light sources such as lamp sources and LEDs. Specifically, since laser light is brighter than light from other light sources, it can illuminate the subject more brightly. Moreover, since the wavelength width of the laser light is 1 nm or less, special light observation such as NBI (narrow band light observation) is possible without using an optical filter such as a bandpass filter.
  • NBI narrow band light observation
  • Patent Documents 1 and 2 disclose vibrating a midway position of an optical fiber that guides laser light by a piezoelectric body or airflow
  • Patent Document 3 discloses a condensing optical system. and a collimating optic.
  • the speckle reduction effect of the means described in Patent Documents 1 and 2 is limited, and a means capable of more strongly reducing speckle is desired.
  • the means described in Patent Document 3 the light incident on the light diffusing section from the condensing optical system is irregularly reflected by the light diffusing section, and part of the irregularly reflected light is lost without being received by the collimating optical system. Therefore, the illuminance decreases with respect to the amount of light output from the light source.
  • the present invention has been made in view of the circumstances described above, and provides a lighting method, a lighting device, an endoscope system, and an endoscope that can obtain a high speckle reduction effect without lowering the illuminance. intended to
  • light having coherence from a light source is incident on a multimode propagation path from an incident surface, the light incident on the incident surface and the incident surface are relatively vibrated, and the light changing with time at least one of an incident position and an incident angle to the incident surface of , and irradiating an object with the light propagated through the propagation path.
  • Another aspect of the present invention is a first light guide member that guides light having coherence from a light source, an entrance surface, an exit surface, and a multimode propagation path between the entrance surface and the exit surface.
  • a second light guide member in which the light emitted from the tip of the first light guide member enters the propagation path from the incident surface; and the light incident on the incident surface and the incident surface and a vibration mechanism that relatively vibrates and changes at least one of an incident position and an incident angle of the light on the incident surface with time.
  • Another aspect of the present invention includes a light source device and an endoscope connected to the light source device, wherein the light source device includes a light source and a first endoscope that guides coherent light from the light source.
  • the light source device includes a light source and a first endoscope that guides coherent light from the light source.
  • a light guide member and a vibration mechanism wherein the endoscope has an entrance surface, an exit surface, and a multimode propagation path between the entrance surface and the exit surface;
  • a second light guide member is provided in which the light emitted from the tip of the member enters the propagation path from the incident surface, and the vibration mechanism relatively moves the light incident on the incident surface and the incident surface.
  • the endoscope system is vibrated to change at least one of an incident position and an incident angle of the light on the incident surface with time.
  • Another aspect of the present invention is a first light guide member that guides light having coherence from a light source, an entrance surface, an exit surface, and a multimode propagation path between the entrance surface and the exit surface.
  • a second light guide member in which the light emitted from the tip of the first light guide member is incident on the propagation path from the incident surface; and the light incident on the incident surface and the incident surface a vibration mechanism that relatively vibrates and changes at least one of the incident position and the incident angle of the light on the incident surface with time; and an object illuminated by the light emitted from the emitting surface of the second light guide member.
  • An endoscope comprising an imaging unit configured to capture an image of
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a lighting device according to a first embodiment;
  • FIG. It is a figure explaining the light which injects into the entrance plane of a 2nd light guide member from the front-end
  • FIG. 2 is an overall configuration diagram of a modified example of the lighting device in FIG. 1 ; 1. It is the whole block diagram of the other modification of the illuminating device of FIG. 1. It is the whole block diagram of the other modification of the illuminating device of FIG. 1. It is the whole block diagram of the other modification of the illuminating device of FIG. 1. It is the whole block diagram of the other modification of the illuminating device of FIG. 1.
  • FIG. 11 is an overall configuration diagram of a lighting device according to a second embodiment
  • FIG. 11 is an overall configuration diagram of one configuration example of an endoscope according to a third embodiment
  • FIG. 11 is an overall configuration diagram of another configuration example of the endoscope according to the third embodiment
  • FIG. 11 is an overall configuration diagram of an endoscope system according to a fourth embodiment
  • FIG. 7B is an overall configuration diagram of a modification of the endoscope system of FIG. 7A
  • 7B is a diagram showing a specific configuration example of the endoscope system of FIG. 7A
  • the illumination device 1 includes a first light guide member 2 , a second light guide member 3 and a vibration mechanism 4 .
  • the first light guide member 2 is a single-mode optical fiber, and the proximal end 2 a of the first light guide member 2 is connected to the light source 5 .
  • the light source 5 is a laser light source that emits laser light L that is coherent light.
  • the lighting device 1 may further include a light source 5 .
  • the light L emitted from the light source 5 is guided through the optical fiber 2 from the proximal end 2a toward the distal end 2b, forms a point light source at the distal end 2b, and is emitted from the distal end 2b as divergent light.
  • the second light guide member 3 is a multimode light guide, and includes an incident surface 3a provided at the base end, an exit surface 3b provided at the tip, and a multimode light guide between the entrance surface 3a and the exit surface 3b. and a propagation path 3c.
  • the light guide 3 is a single multimode optical fiber, and the propagation path 3c is the core of the optical fiber.
  • the light guide 3 may be composed of a plurality of multimode optical fibers.
  • the incident surface 3a is arranged to face the tip 2b in the vicinity of the tip 2b, and the light L emitted from the tip 2b enters the propagation path 3c from the incident surface 3a.
  • the light L incident on the propagation path 3c propagates along the propagation path 3c to the exit surface 3b, and is emitted toward the subject S from the exit surface 3b.
  • An illumination lens for adjusting the light distribution may be arranged in front of the exit surface 3b.
  • the vibration mechanism 4 is a mechanism for reducing speckles, and relatively vibrates the light L incident on the incident surface 3a and the incident surface 3a in the radial direction of the incident surface 3a.
  • the vibration mechanism 4 includes an optical fiber scanner 4a that scans the light L emitted from the tip 2b of the optical fiber 2 by vibrating the tip 2b of the optical fiber 2 in the radial direction.
  • the optical fiber scanner 4a may be of any type, such as a piezoelectric type using a piezoelectric element or an electromagnetic type using a permanent magnet and a coil.
  • the optical fiber scanner 4a vibrates the tip 2b at a predetermined frequency.
  • the predetermined frequency is 10 Hz or higher, preferably 200 Hz or higher, and more preferably 3 kHz or higher.
  • the optical fiber scanner 4a may two-dimensionally scan the light L along a predetermined scanning trajectory.
  • the scanning trajectory can be any two-dimensional shape, for example circle, ellipse, rectangle, spiral or raster.
  • the scanning trajectory may be a one-dimensional shape.
  • the vibration of the tip 2b causes the light L emitted from the tip 2b to vibrate in the radial direction of the incident surface 3a, and the incident position and incident angle of the light L on the incident surface 3a change continuously with time. Change. This results in a uniform and reduced speckle pattern, as will be described later.
  • the vibration amplitude of the tip 2b, the core diameter of the optical fiber 2, and the The effective diameter of the incident surface 3a is designed. That is, the effective diameter of the incident surface 3a (the effective diameter of the light guide 3) is larger than the core diameter of the optical fiber 2.
  • the vibration amplitude of the tip 2b is smaller than the effective diameter of the incident surface 3a, and the amplitude of the light L at the incident surface 3a is smaller than the effective diameter of the incident surface 3a.
  • the amplitude of the light L at the entrance surface 3a is estimated as h+dNA.
  • the amplitude of the light L should be less than or equal to D/2 of the effective radius of the incident surface 3a. Therefore, the vibration amplitude h of the tip 2b preferably satisfies the following formula (1).
  • the vibration amplitude h of the tip 2b is too small, the speckle reduction effect becomes small, so the vibration amplitude h preferably satisfies the following formula (2). h ⁇ 0.1 D/2-dNA (2)
  • the distance d between the tip 2b and the incident surface 3a is 50 ⁇ m
  • the numerical aperture NA of the single-mode optical fiber forming the optical fiber 2 is 0.1
  • the light guide 3 is formed.
  • the core diameter (effective diameter) of the multimode optical fiber is 250 ⁇ m
  • the one-sided vibration amplitude h of the tip 2b is 50 ⁇ m.
  • FIG. 3 shows a lighting method according to this embodiment using the lighting device 1 .
  • the illumination method includes step S1 in which coherent light L from a light source 5 is incident on a propagation path 3c from an incident surface 3a; A step S2 of relatively vibrating to change at least one of the incident position and the incident angle of the light L on the incident surface 3a with time, and a step S3 of irradiating the subject (target) S with the light L′ propagated through the propagation path 3c. and including.
  • step S1 the light L emitted from the light source 5 passes through the optical fiber 2 and enters the propagation path 3c. Specifically, the light L enters the optical fiber 2 from the proximal end 2a, is guided by the optical fiber 2 from the proximal end 2a to the distal end 2b, is emitted from the distal end 2b as divergent light, and enters the propagation path 3c on the plane of incidence. Incident from 3a.
  • Step S2 is executed in parallel with step S1.
  • the tip 2b of the optical fiber 2 is vibrated by the vibrating mechanism 4, so that the incident position or incident angle of the light L on the incident surface 3a changes at high speed with time.
  • step S3 the light L' propagated through the propagation path 3c is emitted toward the subject S from the emission surface 3b to illuminate the subject S. As shown in FIG.
  • the light guide 3 has a multimode propagation path 3c, and divergent light L including rays of various angles enters the propagation path 3c from the incident surface 3a.
  • rays included in the divergent light L propagate along the propagation path 3c while being reflected at different positions.
  • illumination light L′ composed of a large number of light beams spatially multiplexed through different optical path lengths is emitted from the emission surface 3 b of the light guide 3 .
  • the phase distribution of the illumination light L′ emitted from the exit surface 3b is temporally multiplexed by changing the incident position and the incident angle of the light L incident on the entrance surface 3a with time by the vibration mechanism 4. .
  • the subject S is irradiated with the spatially and temporally multiplexed illumination light L′, and the speckle pattern is spatially and temporally uniformed.
  • speckles can be reduced.
  • the incident position and incident angle of the light L on the incident surface 3a are changed with time by the vibration of the tip 2b of the optical fiber 2.
  • the state of the light L propagating through the propagation path 3c such as the position and angle, can be more dynamically changed over time. Thereby, a higher speckle reduction effect can be obtained.
  • the effect of reducing speckle generally appears at 10 Hz or higher. This is related to the frame rate of common solid-state imaging devices.
  • the vibration by the method described in Patent Document 1 is generally about 50 Hz
  • the vibration by the method described in Patent Document 2 is generally about 100 Hz to 200 Hz.
  • the optical fiber scanner 4a can easily achieve high-speed vibration of 200 Hz or higher. High-speed vibration exceeding 3 kHz can also be achieved by resonance vibration of the free end 2b. Therefore, a high speckle reduction effect can be easily realized.
  • the present invention even if laser speckle appears conspicuously, for example, in a magnifying endoscope or a digital zoom display, it is considered impossible to prevent it by increasing the frequency of the optical fiber 2. Even the laser speckle that used to be there can be reduced.
  • the light L can be propagated from the light source 5 to the exit surface 3b without loss. Therefore, the laser light L emitted from the light source 5 can be used to illuminate the object S with a high efficiency of approximately 100%, and the speckle pattern can be reduced without lowering the illuminance.
  • the illumination device 1 is not limited to the configuration described above, and can be modified as appropriate.
  • 4A to 4F show modifications of the lighting device 1.
  • the first light guide member 2 is a multimode optical fiber.
  • the light L from the light source 5 is further multiplexed. Thereby, speckles can be further reduced.
  • the distance between the tip 2b and the entrance surface 3a is 50 ⁇ m.
  • the multimode optical fiber constituting the optical fiber 2 has a core diameter of 50 ⁇ m, a clad diameter of 125 ⁇ m, and a numerical aperture of 0.22.
  • the core diameter (effective diameter) is 500 ⁇ m
  • the one-sided amplitude of the tip 2b is 100 ⁇ m.
  • the illumination device 1 of FIG. 4B includes a relay optical system 6 between the first light guide member 2 and the second light guide member 3.
  • the relay optical system 6 has one or more lenses, and converges the divergent light L emitted from the tip 2b onto the incident surface 3a.
  • the relay optical system 6 may have mirrors instead of or in addition to the lenses.
  • the degree of freedom in design such as the distance between the first light guide member 2 and the second light guide member 3 can be increased.
  • the condensing angle of the light L by the relay optical system 6 the divergence angle of the illumination light L' emitted from the emission surface 3b can be increased.
  • the connection efficiency of the light L between the tip 2b and the incident surface 3a is optimized by the relay optical system 6 to more reliably prevent the loss of the light L between the tip 2b and the incident surface 3a. can be done.
  • the illumination device 1 of FIG. 4C is a modification of the illumination device 1 of FIG. 4B, and the vibration mechanism 4 includes an actuator 4b that vibrates the relay optical system 6 in a direction intersecting the optical axis in addition to the optical fiber scanner 4a.
  • Actuator 4 b has, for example, a piezoelectric element, and vibrates at least one lens included in relay optical system 6 .
  • the light L incident on the incident surface 3a is subjected to vibration by the relay optical system 6 in addition to the vibration by the vibration mechanism 4, so that speckle can be further reduced.
  • the relay optical system 6 instead of vibrating both the tip 2b and the relay optical system 6, only the relay optical system 6 may be vibrated.
  • the optical axis of the first light guide member 2 is inclined with respect to the optical axis of the second light guide member 3.
  • the propagation mode of the second light guide member 3 can be optimized, and the intensity distribution of the illumination light L' on the exit surface 3b can be made uniform.
  • the illumination device 1 of FIG. 4E further includes a diffusion member 7 arranged in front of the emission surface 3b of the second light guide member 3.
  • the diffusion member 7 is fixed to the emission surface 3b and diffuses the illumination light L' emitted from the emission surface 3b.
  • the speckle reduction effect can be further enhanced, and the intensity distribution of the illumination light L' illuminating the subject S can be made more uniform.
  • the diffusion member 7 since the diffusion member 7 is arranged on the side closest to the subject S and does not move, the illuminance of the illumination light L' due to the diffusion member 7 hardly decreases.
  • the vibrating mechanism 4 vibrates the incident surface 3a at the proximal end of the second light guiding member 3 in the radial direction of the incident surface 3a instead of the tip 2b of the first light guiding member 2.
  • the vibration of the proximal end of the second light guide member 3 changes the incident position and incident angle of the light L on the incident surface 3a with time. This makes it possible to irradiate the object S with the spatially and temporally multiplexed illumination light L′ and reduce speckles, as in the case of vibrating the tip 2b.
  • the vibrating second light guide member 3 is not mechanically connected to the light source 5, the influence of the vibration on the light source 5 can be eliminated.
  • the vibrating mechanism 4 may vibrate both the tip 2b and the incident surface 3a. Thereby, speckles can be further reduced.
  • the illumination device 10 differs from the first embodiment in that the vibrating mechanism 4 vibrates the tip of the light guide 3 .
  • the configurations different from those of the first embodiment will be described, and configurations common to those of the first embodiment will be denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the illumination device 10 includes a multimode light guide 3 and a vibration mechanism 4 .
  • the lighting device 10 may further include a light source 5 .
  • the light guide 3 is composed of one or more multimode optical fibers, as described in the first embodiment.
  • An incident surface 3 a of the light guide 3 is connected to the light source 5 .
  • Light L emitted from the light source 5 enters the propagation path 3c from the incident surface 3a, propagates along the propagation path 3c toward the emission surface 3b, and is emitted from the emission surface 3b as divergent light L'.
  • the vibration mechanism 4 has an optical fiber scanner 4a as in the first embodiment.
  • the optical fiber scanner 4a vibrates the tip of the light guide 3 provided with the emission surface 3b at a predetermined frequency in the radial direction of the light guide 3, so that the light L′ emitted from the emission surface 3b crosses the optical axis. vibrate in the direction
  • the predetermined frequency is 10 Hz or higher, preferably 200 Hz or higher, and more preferably 3 kHz or higher.
  • the optical fiber scanner 4a may be of any type such as piezoelectric type or electromagnetic type.
  • step S1' coherent light L from the light source 5 enters the multimode propagation path 3c from the incident surface 3a. Then, the light L' propagated through the propagation path 3c is irradiated onto the subject S from the emission surface 3b (step S2'). In parallel with steps S1' and S2', the tip of the propagation path 3c provided with the emission surface 3b is vibrated by the vibration mechanism 4, thereby changing the position and angle of the light L' emitted from the emission surface 3b. It changes with time (step S3').
  • the light L propagates along the multimode propagation path 3c to generate spatially multiplexed illumination light L′ at the exit surface 3b. Furthermore, the illumination light L' is temporally multiplexed by vibrating the illumination light L' emitted from the emission surface 3b. In this way, the subject S is irradiated with the spatially and temporally multiplexed illumination light L′, and the speckle pattern is spatially and temporally uniformed. Thereby, speckles can be reduced. Moreover, according to this embodiment, since the first light guide member 2 is unnecessary, the number of parts of the lighting device 10 can be reduced compared to the lighting device 1 of the first embodiment.
  • the endoscope 100 includes a first light guide member 2, a second light guide member 3, a vibration mechanism 4, and an imaging section 8.
  • the first light guide member 2, the second light guide member 3, and the vibration mechanism 4 constitute the illumination device 1 described in the first embodiment.
  • the illumination device 1 is any one of the illumination devices 1 shown in FIGS. 1 and 4A to 4F, and FIG. 6A shows an endoscope 100 including the illumination device 1 of FIG. 1 as an example.
  • the illumination device 1 is provided inside a long insertion section 100a of the endoscope 100, the optical fiber 2 is arranged on the proximal side of the insertion section 100a, and the light guide 3 is arranged on the distal side of the insertion section 100a.
  • the imaging unit 8 has an objective optical system, an imaging device, and the like. The imaging unit 8 captures an image of the subject S illuminated by the illumination light L′ emitted from the emission surface 3b of the light guide 3 to obtain an endoscopic image.
  • the subject S is irradiated with illumination light L′ in a spatially and temporally multiplexed distribution state, and the speckle pattern generated in the subject S is spatially and temporally multiplied. substantially homogenized.
  • the imaging unit 8 can acquire a high-quality endoscopic image with reduced speckles.
  • the vibration mechanism 4 may vibrate the light L by vibrating the relay optical system 6 instead of vibrating the tip 2b of the optical fiber 2, as shown in FIG. 6B. That is, the endoscope 100 may include the relay optical system 6 between the distal end 2b and the incident surface 3a, and the vibration mechanism 4 may include the actuator 4b.
  • an endoscope system 200 includes an endoscope 101, a light source device 20, an imaging device 30, and a display device 40.
  • the endoscope system 200 also includes a housing 201 connected to the proximal end of the long insertion section 100 a of the endoscope 101 .
  • configurations different from those of the first to third embodiments will be described, and configurations common to those of the first to third embodiments will be denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the endoscope 101 has a light guide 3.
  • the light guide 3 is composed of one or more multimode optical fibers and has an entrance surface 3a, an exit surface 3b, and a multimode propagation path 3c.
  • the light guide 3 is arranged inside the insertion section 100a along the longitudinal direction of the insertion section 100a. or located in the vicinity thereof.
  • An illumination lens for adjusting the light distribution may be arranged in front of the exit surface 3b.
  • the light source device 20 is provided inside the housing 201 .
  • the light source device 20 includes a first light guide member 2 , a vibration mechanism 4 and a light source 5 .
  • the first light guide member 2 is a single-mode optical fiber as described in the first embodiment.
  • a proximal end 2 a of the first light guide member 2 is connected to the light source 5 .
  • the tip 2b of the first light guide member 2 is arranged at a position facing the incident surface 3a, and the light L emitted from the tip 2b enters the propagation path 3c from the incident surface 3a.
  • the vibration mechanism 4 has an optical fiber scanner 4a that vibrates the tip 2b.
  • the imaging device 30 has an imaging section 8 provided at the distal end of the insertion section 100 a and an image processing section 9 provided in the housing 201 .
  • An endoscopic image acquired by the imaging unit 8 is processed by the image processing unit 9 and then displayed on the display device 40 .
  • the light source device 20 and the endoscope 101 may be detachably connected to each other.
  • a first connector (not shown) is provided on the housing 201 and a second connector (not shown) is provided on the proximal end of the insertion portion 100a.
  • the mirror 101 may be detachably connected.
  • FIG. 8 shows a more detailed configuration of the endoscope system 200.
  • the endoscope 101 may further include an illumination optical system 11 arranged at the distal end of the insertion section 100a.
  • the illumination optical system 11 has a lens that widens the angle of the illumination light L′, and a phosphor that is excited by the illumination light L′.
  • the illumination optical system 11 may include the diffusion member 7 (see FIG. 4E) described in the first embodiment. Illumination light L′ emitted from the exit surface 3 b passes through the illumination optical system 11 and irradiates the object S. As shown in FIG.
  • the light source device 20 includes one or more light sources 5 and a light source driving section 12 that drives the one or more light sources 5 .
  • the light source 5 is a laser light source that emits coherent laser light. In FIG. 8, as the light source 5, three semiconductor laser light sources 5R, 5G and 5B of red, green and blue are provided.
  • the light source device 20 may further include a multiplexing section 13 that multiplexes the multiple lights emitted from the multiple light sources 5R, 5G, and 5B.
  • FIG. 9A shows a configuration example of a piezoelectric optical fiber scanner 4a.
  • the optical fiber scanner 4a includes a tubular ferrule 41 made of an elastic material, one or more piezoelectric elements 42 fixed to the outer peripheral surface of the ferrule 41, and a holding portion 43 fixed to the outer peripheral surface of the base end portion of the ferrule 41.
  • the optical fiber 2 passes through the ferrule 41 , and the ferrule 41 is fixed to the outer peripheral surface of the optical fiber 2 .
  • the holding portion 43 is fixed to a member outside the optical fiber scanner 4a, thereby supporting the ferrule 41 and the optical fiber 2 in a cantilever manner.
  • the piezoelectric element 42 undergoes stretching vibration in the longitudinal direction of the optical fiber 2 when an alternating voltage is applied thereto, and the stretching vibration of the piezoelectric element 42 is transmitted to the optical fiber 2 via the ferrule 41 .
  • bending vibration is excited at the tip of the optical fiber 2 protruding from the tip of the ferrule 41, and the tip 2b vibrates.
  • FIG. 9B shows another configuration example of the piezoelectric optical fiber scanner 4a.
  • the optical fiber scanner 4 a has a block 44 made of elastic material and one or more piezoelectric elements 45 fixed to the outer peripheral surface of the block 44 .
  • the block 44 shown in FIG. 9B is a rectangular parallelepiped, the block 44 may have any other shape and may have structures such as grooves to facilitate fixing of the optical fiber 2 .
  • the optical fiber 2 is fixed to the side, bottom or top surface of the block 44 by, for example, an adhesive, thereby supporting the optical fiber 2 in a cantilever manner.
  • the piezoelectric element 45 undergoes stretching vibration in the longitudinal direction of the optical fiber 2 when an alternating voltage is applied, and the stretching vibration of the piezoelectric element 45 is transmitted to the optical fiber 2 via the block 44 . As a result, bending vibration is excited at the tip of the optical fiber 2, causing the tip 2b to vibrate.
  • the subject S is irradiated with illumination light L′ in a spatially and temporally multiplexed distribution state, and the speckle pattern generated in the subject S is spatially and temporally multiplied. homogenized in time.
  • the imaging unit 8 can acquire a high-quality endoscopic image with reduced speckles.
  • the light source device 20 including the first light guide member 2 and the vibration mechanism 4 is arranged in the housing 201, and the multimode second light guide member 3, such as a light guide, is generally equipped as standard in the endoscope.
  • the illumination method of the present invention can be applied to the endoscope 101 without adding an optical system to the endoscope 101.
  • FIG. That is, as the endoscope 101, various endoscopes such as a small-diameter endoscope and an endoscope without a light scanning function can be used. Further, by configuring the light source device 20 and the endoscope 101 to be removable from each other, the light source device 20 can be used in combination with any endoscope 101 having the second light guide member 3 .
  • the modified example described in the first embodiment may be applied to the endoscope system 200.
  • the first light guide member 2 may be a multimode optical fiber (see FIG. 4A).
  • the light source device 20 may include a relay optical system 6 between the tip 2b and the incident surface 3a (see FIGS. 4B and 4C).
  • the vibration mechanism 4 may include an actuator 4b for vibrating the relay optical system 6 instead of or in addition to the optical fiber scanner 4a (see FIG. 4C).
  • the vibration mechanism 4 may vibrate the incident surface 3a at the base end of the second light guide member 3 instead of the tip 2b of the first light guide member 2 (see FIG. 4F).
  • the second light guide member 3 has a first portion arranged in the insertion portion 100a and including the exit surface 3b, and a second portion arranged in the housing 201 and including the entrance surface 3a. may have.
  • the vibration mechanism 4 can be arranged inside the housing 201 .
  • the first portion and the second portion may be detachably connected to each other by an optical connector (not shown) such as an optical fiber connector.
  • the incident surface 3a may be arranged inside the housing 201, and the light source device 20 and the endoscope 101 may be connected by an optical connector such as an optical fiber connector.
  • the light L may be used as therapeutic light for treating tissues such as lesions.
  • the vibration of the light L may be temporarily stopped by stopping the operation of the vibration mechanism 4 .
  • the light guide 3, which is the second light guide member is made of one or more multimode optical fibers. , any other optical member capable of propagating the light L in multiple modes.
  • the light guide 3 may be a fiber bundle or multi-core fiber, or a straight glass rod.
  • the single-mode fiber or multi-mode fiber, which is the first light guide member 2 arranged between the light guide 3 and the light source 5 is vibrated, for example, a lumen such as a ureter or a pancreatic duct, a pipe, etc.
  • the first light guide member 2 may be inserted into the object and its tip 2b may be vibrated.
  • the length of the first light guide member 2 as a point light source, it is possible to appropriately change the length of the second light guide member 3 that also functions as a field for removing laser speckles. .
  • the vibration mechanism 4 is provided with the optical fiber scanner 4a and/or the actuator 4b, but the vibration mechanism 4 can be operated by any other means such as
  • the light L incident on the surface 3a may be oscillated.
  • the vibration mechanism 4 may vibrate the tip 2b and the light L by translating the tip of the optical fiber 2 in the radial direction.
  • the vibration mechanism 4 may vibrate the light L by vibrating the galvanomirror 4c.
  • Reference Signs List 1 10 lighting device 2 first light guide member (light guide member), optical fiber 3 second light guide member, light guide 4 vibration mechanism 4a optical fiber scanner (scanner) 4b Actuator 5 Light source 6 Relay optical system 7 Diffusion member 8 Imaging unit 20 Light source device 100, 101 Endoscope 200 Endoscope system

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Abstract

照明方法は、光源（５）からの干渉性を有する光（Ｌ）をマルチモードの伝播経路（３ｃ）に入射面（３ａ）から入射すること、入射面（３ａ）に入射する光（Ｌ）および入射面（３ａ）を相対的に振動させ、光（Ｌ）の入射面（３ａ）への入射位置および入射角度の少なくとも一方を時間変化させること、および、伝播経路（３ｃ）を伝播した光（Ｌ'）を対象（Ｓ）に照射することを含む。

Description

照明方法、照明装置、内視鏡システムおよび内視鏡
　本発明は、照明方法、照明装置、内視鏡システムおよび内視鏡に関するものである。
　従来、照明装置においてレーザ光源が使用されている（例えば、特許文献１から３参照。）。レーザ光源は、ランプ光源およびＬＥＤ等の他の種類の光源と比較し、高輝度および狭帯域という利点を有する。具体的には、レーザ光は、他の光源の光と比較して明るいので、被写体をより明るく照明することができる。また、レーザ光の波長幅は１ｎｍ以下であるので、バンドパスフィルタのような光学フィルタを使用することなく、ＮＢＩ（狭帯域光観察）のような特殊光観察が可能である。
　一方、レーザ光源を使用した照明は被写体上でスペックルを発生するという不利点がある。スペックルを低減する手段として、特許文献１および２には、レーザ光を導光する光ファイバの途中位置を圧電体または気流によって振動させることが開示され、特許文献３には、集光光学系とコリメート光学系との間に配置された光拡散部を回転させることが開示されている。
特開２０１０－１７２６５１号公報 特開２０１８－１１７９３３号公報 特許第５６８２８１３号公報
　特許文献１および２に記載の手段によるスペックルの低減効果は限定的であり、スペックルをより強く低減することができる手段が望まれる。
　特許文献３に記載の手段の場合、集光光学系から光拡散部に入射した光は光拡散部によって乱反射され、乱反射された光の一部はコリメート光学系によって受光されずに損失する。したがって、光源から出力された光の光量に対して、照度が低下してしまう。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、照度を低下することなくスペックルの高い低減効果を得ることができる照明方法、照明装置、内視鏡システムおよび内視鏡を提供することを目的とする。
　本発明の一態様は、光源からの干渉性を有する光をマルチモードの伝播経路に入射面から入射すること、前記入射面に入射する前記光および前記入射面を相対的に振動させ、前記光の前記入射面への入射位置および入射角度の少なくとも一方を時間変化させること、および、前記伝播経路を伝播した前記光を対象に照射すること、を含む照明方法である。
　本発明の他の態様は、光源からの干渉性を有する光を導光する第１導光部材と、入射面、出射面、および前記入射面と前記出射面との間のマルチモードの伝播経路を有し、前記第１導光部材の先端から出射された前記光が前記伝播経路に前記入射面から入射する、第２導光部材と、前記入射面に入射する前記光および前記入射面を相対的に振動させ、前記光の前記入射面への入射位置および入射角度の少なくとも一方を時間変化させる振動機構と、を備える照明装置である。
　本発明の他の態様は、光源装置と、該光源装置と接続される内視鏡と、を備え、前記光源装置が、光源と、該光源からの干渉性を有する光を導光する第１導光部材と、振動機構と、を備え、前記内視鏡が、入射面、出射面、および前記入射面と前記出射面との間のマルチモードの伝播経路を有し、前記第１導光部材の先端から出射された前記光が前記伝播経路に前記入射面から入射する、第２導光部材を備え、前記振動機構が、前記入射面に入射する前記光および前記入射面を相対的に振動させ、前記光の前記入射面への入射位置および入射角度の少なくとも一方を時間変化させる、内視鏡システムである。
　本発明の他の態様は、光源からの干渉性を有する光を導光する第１導光部材と、入射面、出射面、および前記入射面と前記出射面との間のマルチモードの伝播経路を有し、前記第１導光部材の先端から出射された光が前記伝播経路に前記入射面から入射される、第２導光部材と、前記入射面に入射する前記光および前記入射面を相対的に振動させ、前記光の前記入射面への入射位置および入射角度の少なくとも一方を時間変化させる、振動機構と、前記第２導光部材の出射面から出射された光で照明された対象を撮像する撮像部とを備える、内視鏡である。
　本発明によれば、照度を低下することなくスペックルの高い低減効果を得ることができるという効果を奏する。
第１実施形態に係る照明装置の全体構成図である。 第１導光部材の振動する先端から第２導光部材の入射面に入射する光、および、第２導光部材内を伝播する光を説明する図である。 照明装置を用いた照明方法を示すフローチャートである。 図１の照明装置の一変形例の全体構成図である。 図１の照明装置の他の変形例の全体構成図である。 図１の照明装置の他の変形例の全体構成図である。 図１の照明装置の他の変形例の全体構成図である。 図１の照明装置の他の変形例の全体構成図である。 図１の照明装置の他の変形例の全体構成図である。 第２実施形態に係る照明装置の全体構成図である。 第３実施形態に係る内視鏡の一構成例の全体構成図である。 第３実施形態に係る内視鏡の他の構成例の全体構成図である。 第４実施形態に係る内視鏡システムの全体構成図である。 図７Ａの内視鏡システムの変形例の全体構成図である。 図７Ａの内視鏡システムの具体的な構成例を示す図である。 光ファイバスキャナの一構成例を示す図である。 光ファイバスキャナの他の構成例を示す図である。 振動機構の一変形例を示す図である。 振動機構の他の変形例を示す図である。
（第１実施形態）
　本発明の第１実施形態に係る照明装置および照明方法について図面を参照して説明する。
　図１に示されるように、本実施形態に係る照明装置１は、第１導光部材２と、第２導光部材３と、振動機構４とを備える。
　第１導光部材２は、シングルモードの光ファイバであり、第１導光部材２の基端２ａは光源５に接続されている。光源５は、干渉性を有する光であるレーザ光Ｌを出射するレーザ光源である。照明装置１は、光源５をさらに備えていてもよい。光源５から出射された光Ｌは、光ファイバ２内を基端２ａから先端２ｂに向かって導光し、先端２ｂにおいて点光源を形成し、発散光として先端２ｂから出射される。
　第２導光部材３は、マルチモードのライトガイドであり、基端に設けられた入射面３ａと、先端に設けられた出射面３ｂと、入射面３ａと出射面３ｂとの間のマルチモードの伝播経路３ｃとを有する。例えば、ライトガイド３は、１本のマルチモードの光ファイバであり、伝播経路３ｃは光ファイバのコアである。ライトガイド３は、複数本のマルチモードの光ファイバから構成されていてもよい。入射面３ａは、先端２ｂの近傍において先端２ｂと対向して配置され、先端２ｂから出射された光Ｌが伝播経路３ｃに入射面３ａから入射する。伝播経路３ｃに入射した光Ｌは、出射面３ｂまで伝播経路３ｃを伝播し、出射面３ｂから被写体Ｓに向けて出射される。出射面３ｂの前方に、配光を調整する照明用レンズが配置されていてもよい。
　光Ｌは干渉性を有するので、被写体Ｓにおいて散乱される光同士の干渉によってスペックルが発生し得る。振動機構４は、スペックルを低減するための機構であり、入射面３ａに入射する光Ｌと入射面３ａとを、入射面３ａの径方向に相対的に振動させる。
　本実施形態において、振動機構４は、光ファイバ２の先端２ｂを光ファイバ２の径方向に振動させることによって先端２ｂから出射される光Ｌを走査する光ファイバスキャナ４ａを備える。光ファイバスキャナ４ａは、圧電素子を用いる圧電式または永久磁石およびコイルを用いる電磁式等、任意の方式のものであってよい。光ファイバスキャナ４ａは、所定の周波数で先端２ｂを振動させる。所定の周波数は、１０Ｈｚ以上であり、好ましくは２００Ｈｚ以上であり、より好ましくは３ｋＨｚ以上である。光ファイバスキャナ４ａは、所定の走査軌跡に沿って光Ｌを２次元的に走査してもよい。走査軌跡は、例えば、円、楕円、矩形、スパイラルまたはラスタ等、任意の２次元形状である。走査軌跡は、１次元形状であってもよい。
　図２に示されるように、先端２ｂの振動によって、先端２ｂから出射される光Ｌが入射面３ａの径方向に振動し、入射面３ａにおける光Ｌの入射位置および入射角度が連続的に時間変化する。これにより、後述するように、スペックルパターンが均一化され低減される。
　先端２ｂから出射される光Ｌを損失なく入射面３ａに入射させるため、光Ｌが入射面３ａの有効径内でのみ走査されるように、先端２ｂの振動振幅、光ファイバ２のコア径および入射面３ａの有効径が設計される。すなわち、入射面３ａの有効径（ライトガイド３の有効径）は光ファイバ２のコア径よりも大きい。また、先端２ｂの振動振幅は入射面３ａの有効径よりも小さく、入射面３ａにおける光Ｌの振幅は入射面３ａの有効径よりも小さい。
　先端２ｂと入射面３ａとの間の距離ｄ、先端２ｂの振動振幅ｈ、および光ファイバ２の開口数ＮＡを用いて、入射面３ａにおける光Ｌの振幅は、ｈ＋ｄＮＡと見積もられる。先端２ｂから入射面３ａへ光Ｌが損失なく入射するためには、光Ｌの振幅が入射面３ａの有効半径Ｄ／２以下であればよい。したがって、先端２ｂの振動振幅ｈは、下式（１）を満たすことが好ましい。
　ｈ　≦　Ｄ／２　－　ｄＮＡ　　　…（１）
　一方、先端２ｂの振動振幅ｈが小さ過ぎる場合にはスペックル低減効果が小さくなるため、振動振幅ｈは、下式（２）を満たすことが好ましい。
　ｈ　≧　０．１・Ｄ／２　－　ｄＮＡ　　　…（２）
　一設計例において、先端２ｂと入射面３ａとの間の距離ｄは５０μｍであり、光ファイバ２を構成するシングルモードの光ファイバの開口数ＮＡは、０．１であり、ライトガイド３を構成するマルチモードの光ファイバのコア径（有効径）は２５０μｍであり、先端２ｂの片側振動振幅ｈは５０μｍである。
　次に、本実施形態に係る照明装置１の作用について説明する。
　図３は、照明装置１を用いた本実施形態に係る照明方法を示している。図３に示されるように、照明方法は、光源５からの干渉性を有する光Ｌを伝播経路３ｃに入射面３ａから入射するステップＳ１と、入射面３ａに入射する光Ｌおよび入射面３ａを相対的に振動させ、光Ｌの入射面３ａへの入射位置および入射角度の少なくとも一方を時間変化させるステップＳ２と、伝播経路３ｃを伝播した光Ｌ’を被写体（対象）Ｓに照射するステップＳ３と、を含む。
　ステップＳ１において、光源５から出射された光Ｌは、光ファイバ２を経由して伝播経路３ｃに入射する。具体的には、光Ｌは、光ファイバ２に基端２ａから入射し、基端２ａから先端２ｂまで光ファイバ２によって導光され、先端２ｂから発散光として出射され、伝播経路３ｃに入射面３ａから入射する。
　ステップＳ１と並行してステップＳ２が実行される。ステップＳ２において、光ファイバ２の先端２ｂが振動機構４によって振動させられることによって、入射面３ａへの光Ｌの入射位置または入射角度が高速で時間変化する。
　次に、ステップＳ３において、伝播経路３ｃを伝播した光Ｌ’が、出射面３ｂから被写体Ｓに向けて出射され被写体Ｓを照明する。
　この場合において、本実施形態によれば、ライトガイド３がマルチモードの伝播経路３ｃを有し、かつ、様々な角度の光線を含む発散光Ｌが伝播経路３ｃに入射面３ａから入射する。図２に示されるように、発散光Ｌに含まれる光線は、異なる位置で反射しながら伝播経路３ｃを伝播する。これにより、異なる光路長を経て空間的に多重化された多数の光線からなる照明光Ｌ’がライトガイド３の出射面３ｂから出射される。
　さらに、入射面３ａに入射する光Ｌの入射位置および入射角度が振動機構４によって時間変化させられることによって、出射面３ｂから出射される照明光Ｌ’の位相分布が時間的に多重化される。
　このように、空間的および時間的に多重化された分布状態の照明光Ｌ’が被写体Ｓに照射され、スペックルパターンが空間的および時間的に均一化される。これにより、スペックルを低減することができる。
　また、特許文献１，２のように光ファイバ２，３の途中位置を振動させる場合とは異なり、入射面３ａへの光Ｌの入射位置および入射角度を光ファイバ２の先端２ｂの振動により時間変化させることによって、伝播経路３ｃを伝播する光Ｌの位置および角度等の状態をよりダイナミックに時間変化させることができる。これにより、スペックルのより高い低減効果を得ることができる。
　また、光Ｌの振動を利用してスペックルを低減する場合、一般に、１０Ｈｚ以上においてスペックルの低減効果が現われる。これは、一般的な個体撮像素子のフレームレートに関係する。光Ｌの振動が速い程、スペックルの低減効果は高くなる。特許文献１に記載の方法による振動は一般に５０Ｈｚ程度であり、特許文献２に記載の方法による振動は一般に１００Ｈｚから２００Ｈｚ程度である。これに対し、光ファイバスキャナ４ａは、２００Ｈｚ以上の高速振動を容易に達成することができる。また、自由端である先端２ｂの共振振動によって、３ｋＨｚを超える高速振動も達成できる。したがって、スペックルの高い低減効果を容易に実現することができる。
　本発明によれば、例えば拡大内視鏡やデジタルズーム表示のようにレーザスペックルが顕著に現れる場合であっても、光ファイバ２の振動数を高めることによって、従来防ぐことは不可能と考えられていたレーザスペックルでさえ低減できるようになる。
　また、入射面３ａの有効径および振動機構４による光Ｌの振動振幅を適切に設計することによって、光源５から出射面３ｂまで光Ｌを損失なく伝播させることができる。したがって、光源５から出力されたレーザ光Ｌを略１００％の高効率で被写体Ｓの照明に利用することができ、照度を低下させることなくスペックルパターンを低減することができる。
　本実施形態において、照明装置１は上記の構成に限定されるものではなく、適宜変更可能である。図４Ａから図４Ｆは、照明装置１の変形例を示している。
　図４Ａの照明装置１において、第１導光部材２は、マルチモードの光ファイバである。第１導光部材２および第２導光部材３の両方をマルチモードとすることによって、光源５からの光Ｌがさらに多重化される。これにより、スペックルをさらに低減することができる。
　図４Ａの照明装置１の一設計例において、先端２ｂと入射面３ａとの間の距離は５０μｍである。光ファイバ２を構成するマルチモードの光ファイバにおいて、コア径は５０μｍ、クラッド径は１２５μｍ、開口数は０．２２である。ライトガイド３を構成するマルチモードの光ファイバにおいて、コア径（有効径）は５００μｍ、先端２ｂの片側振幅は１００μｍである。
　図４Ｂの照明装置１は、第１導光部材２と第２導光部材３との間にリレー光学系６を備える。リレー光学系６は、１以上のレンズを有し、先端２ｂから出射される発散光Ｌを入射面３ａに集光する。リレー光学系６は、レンズに代えて、またはレンズに加えて、ミラーを有していてもよい。
　リレー光学系６を追加することによって、第１導光部材２と第２導光部材３との間の距離等の設計の自由度を高めることができる。また、リレー光学系６による光Ｌの集光角を調整することによって、出射面３ｂから出射される照明光Ｌ’の発散角を拡大することができる。また、先端２ｂと入射面３ａとの間の光Ｌの接続効率をリレー光学系６によって最適化し、先端２ｂと入射面３ａとの間で光Ｌの損失が生じることをさらに確実に防止することができる。リレー光学系６の追加によって、リレー光学系６が形成する先端２ｂの像位置ｄおよび像高ｈを調整することによって、上記の式（１）および（２）を満たすようにしてもよい。
　図４Ｃの照明装置１は、図４Ｂの照明装置１の変形例であり、振動機構４が、光ファイバスキャナ４ａに加えて、リレー光学系６を光軸に交差する方向に振動させるアクチュエータ４ｂを備える。アクチュエータ４ｂは、例えば圧電素子を有し、リレー光学系６に含まれる少なくとも１つのレンズを振動させる。これにより、入射面３ａに入射する光Ｌに、振動機構４による振動に加えてリレー光学系６による振動が付与され、スペックルをさらに低減することができる。
　図４Ｃの変形例において、先端２ｂおよびリレー光学系６の両方を振動させることに代えて、リレー光学系６のみを振動させてもよい。
　図４Ｄの照明装置１において、第１導光部材２の光軸が、第２導光部材３の光軸に対して傾斜している。この配置によれば、第２導光部材３の伝播モードを最適化し、出射面３ｂでの照明光Ｌ’の強度分布を均一化することができる。
　図４Ｅの照明装置１は、第２導光部材３の出射面３ｂの前方に配置される拡散部材７をさらに備える。拡散部材７は、出射面３ｂに対して固定され、出射面３ｂから出射される照明光Ｌ’を拡散する。拡散部材７を追加することによって、スペックルの低減効果をさらに高めることができると共に、被写体Ｓを照明する照明光Ｌ’の強度分布をさらに均一化することができる。また、拡散部材７は、最も被写体Ｓに近い側に配置され、かつ、動かないので、拡散部材７による照明光Ｌ’の照度の低下はほとんどない。
　図４Ｆの照明装置１において、振動機構４は、第１導光部材２の先端２ｂに代えて、第２導光部材３の基端の入射面３ａを、該入射面３ａの径方向に振動させる。したがって、ステップＳ２において、第２導光部材３の基端の振動によって、入射面３ａへの光Ｌの入射位置および入射角度が時間変化させられる。これにより、先端２ｂを振動させる場合と同様に、空間的および時間的に多重化された照明光Ｌ’を被写体Ｓに照射することができ、スペックルを低減することができる。また、振動する第２導光部材３は光源５と機械的に接続されていないので、光源５への振動の影響を無くすことができる。
　振動機構４は、先端２ｂおよび入射面３ａの両方を振動させてもよい。これにより、スペックルをさらに低減することができる。
（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態に係る照明装置および照明方法について図面を参照して説明する。
　図５に示されるように、本実施形態に係る照明装置１０は、振動機構４がライトガイド３の先端を振動させる点において、第１実施形態と相違する。
　本実施形態において、第１実施形態と異なる構成について説明し、第１実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
　照明装置１０は、マルチモードのライトガイド３と、振動機構４とを備える。照明装置１０は、光源５をさらに備えていてもよい。
　ライトガイド３は、第１実施形態において説明したように、１本または複数本のマルチモードの光ファイバから構成される。ライトガイド３の入射面３ａは光源５に接続されている。光源５から出射された光Ｌは、伝播経路３ｃに入射面３ａから入射し、伝播経路３ｃを出射面３ｂに向かって伝播し、発散光Ｌ’として出射面３ｂから出射される。
　振動機構４は、第１実施形態と同様に、光ファイバスキャナ４ａを有する。光ファイバスキャナ４ａは、出射面３ｂが設けられたライトガイド３の先端をライトガイド３の径方向に所定の周波数で振動させることによって、出射面３ｂから出射される光Ｌ’を光軸に交差する方向に振動させる。所定の周波数は、１０Ｈｚ以上であり、好ましくは２００Ｈｚ以上であり、より好ましくは３ｋＨｚ以上である。光ファイバスキャナ４ａは、圧電式または電磁式等の任意の方式のものであってよい。
　照明装置１０を用いた本実施形態の照明方法において、光源５からの干渉性を有する光Ｌが、マルチモードの伝播経路３ｃに入射面３ａから入射する（ステップＳ１’）。そして、伝播経路３ｃを伝播した光Ｌ’が出射面３ｂから被写体Ｓに照射される（ステップＳ２’）。ステップＳ１’，Ｓ２’と並行して、出射面３ｂが設けられた伝播経路３ｃの先端が振動機構４によって振動させられ、それにより、出射面３ｂから出射される光Ｌ’の位置および角度が時間変化する（ステップＳ３’）。
　本実施形態によれば、光Ｌがマルチモードの伝播経路３ｃを伝播することによって、出射面３ｂにおいて空間的に多重化された照明光Ｌ’が生成される。さらに、出射面３ｂから出射される照明光Ｌ’が振動することによって、照明光Ｌ’が時間的に多重化される。このように、空間的および時間的に多重化された分布状態の照明光Ｌ’が被写体Ｓに照射され、スペックルパターンが空間的および時間的に均一化される。これにより、スペックルを低減することができる。
　また、本実施形態によれば、第１導光部材２が不要であるので、第１実施形態の照明装置１と比較して、照明装置１０の部品点数を減らすことができる。
（第３実施形態）
　次に、本発明の第３実施形態に係る内視鏡について図面を参照して説明する。
　本実施形態において、第１および第２実施形態と異なる構成について説明し、第１および第２実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
　図６Ａに示されるように、本実施形態に係る内視鏡１００は、第１導光部材２と、第２導光部材３と、振動機構４と、撮像部８と、を備える。
　第１導光部材２、第２導光部材３および振動機構４は、第１実施形態において説明した照明装置１を構成する。照明装置１は、図１および図４Ａから図４Ｆに示される照明装置１のいずれかであり、図６Ａには、一例として、図１の照明装置１を備える内視鏡１００が示されている。
　照明装置１は、内視鏡１００の長尺の挿入部１００ａの内部に設けられ、光ファイバ２が挿入部１００ａの基端側に配置され、ライトガイド３が挿入部１００ａの先端側に配置される。
　撮像部８は、対物光学系および撮像素子等を有する。撮像部８は、ライトガイド３の出射面３ｂから出射された照明光Ｌ’で照明された被写体Ｓを撮像し、内視鏡画像を取得する。
　本実施形態に係る内視鏡１００によれば、空間的および時間的に多重化された分布状態の照明光Ｌ’が被写体Ｓに照射され、被写体Ｓにおいて発生するスペックルパターンが空間的および時間的に均一化される。これにより、スペックルの低減された高画質の内視鏡画像を撮像部８によって取得することができる。
　本実施形態において、図６Ｂに示されるように、振動機構４が、光ファイバ２の先端２ｂの振動に代えて、リレー光学系６の振動によって、光Ｌを振動させてもよい。すなわち、内視鏡１００が、先端２ｂと入射面３ａとの間にリレー光学系６を備え、振動機構４がアクチュエータ４ｂを備えていてもよい。
（第４実施形態）
　次に、本発明の第４実施形態に係る内視鏡システムについて図面を参照して説明する。
　図７Ａに示されるように、本実施形態に係る内視鏡システム２００は、内視鏡１０１と、光源装置２０と、撮像装置３０と、表示装置４０とを備える。また、内視鏡システム２００は、内視鏡１０１の長尺の挿入部１００ａの基端に接続された筐体２０１を備える。
　本実施形態において、第１から第３実施形態と異なる構成について説明し、第１から第３実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
　内視鏡１０１は、ライトガイド３を有する。ライトガイド３は、第１実施形態において説明したように、１本または複数本のマルチモードの光ファイバから構成され、入射面３ａ、出射面３ｂおよびマルチモードの伝播経路３ｃを有する。ライトガイド３は、挿入部１００ａ内に挿入部１００ａの長手方向に沿って配置され、入射面３ａは挿入部１００ａの基端面またはその近傍に配置され、出射面３ｂは、挿入部１００ａの先端面またはその近傍に配置される。出射面３ｂの前方に、配光を調整する照明用レンズが配置されていてもよい。
　光源装置２０は、筐体２０１内に設けられている。光源装置２０は、第１導光部材２、振動機構４および光源５を備える。
　第１導光部材２は、第１実施形態において説明したように、シングルモードの光ファイバである。第１導光部材２の基端２ａは光源５に接続されている。第１導光部材２の先端２ｂは、入射面３ａと対向する位置に配置され、先端２ｂから出射された光Ｌは伝播経路３ｃに入射面３ａから入射する。
　振動機構４は、先端２ｂを振動させる光ファイバスキャナ４ａを有する。
　撮像装置３０は、挿入部１００ａの先端部に設けられた撮像部８と、筐体２０１に設けられた画像処理部９とを有する。撮像部８によって取得された内視鏡画像は、画像処理部９において処理され、その後、表示装置４０に表示される。
　光源装置２０および内視鏡１０１は、相互に取り外し可能に接続されてもよい。例えば、筐体２０１に第１コネクタ（図示略）が設けられ、挿入部１００ａの基端に第２コネクタ（図示略）が設けられ、第１コネクタおよび第２コネクタによって、光源装置２０と内視鏡１０１とが取り外し可能に接続されてもよい。
　図８は、内視鏡システム２００のより詳細な構成を示している。
　図８に示されるように、内視鏡１０１は、挿入部１００ａの先端部に配置された照明光学系１１をさらに備えていてもよい。照明光学系１１は、照明光Ｌ’を広角化するレンズ、および、照明光Ｌ’によって励起される蛍光体等を有する。照明光学系１１は、第１実施形態において説明した拡散部材７（図４Ｅ参照。）を備えていてもよい。出射面３ｂから出射された照明光Ｌ’は、照明光学系１１を経由して被写体Ｓに照射される。
　光源装置２０は、１以上の光源５と、１以上の光源５を駆動する光源駆動部１２とを備える。光源５は、干渉性を有するレーザ光を出射するレーザ光源である。図８において、光源５として、赤、緑および青の３つの半導体レーザ光源５Ｒ，５Ｇ，５Ｂが設けられている。光源装置２０は、複数の光源５Ｒ，５Ｇ，５Ｂから出射される複数の光を合波する合波部１３をさらに備えていてもよい。
　図９Ａは、圧電式の光ファイバスキャナ４ａの構成例を示している。
　光ファイバスキャナ４ａは、弾性材料からなる管状のフェルール４１と、フェルール４１の外周面に固定された１以上の圧電素子４２と、フェルール４１の基端部の外周面に固定された保持部４３とを有する。光ファイバ２はフェルール４１内を貫通し、光ファイバ２の外周面にフェルール４１が固定されている。保持部４３は光ファイバスキャナ４ａの外部の部材に固定され、それによりフェルール４１および光ファイバ２は片持ち梁状に支持されている。圧電素子４２は、交番電圧が印加されることによって光ファイバ２の長手方向に伸縮振動し、圧電素子４２の伸縮振動がフェルール４１を経由して光ファイバ２に伝達される。これにより、フェルール４１の先端から突出する光ファイバ２の先端部に屈曲振動が励起され、先端２ｂが振動する。
　図９Ｂは、圧電式の光ファイバスキャナ４ａのもう一つの構成例を示している。光ファイバスキャナ４ａは、弾性材料からなるブロック４４と、ブロック４４の外周面に固定された１以上の圧電素子４５とを有する。図９Ｂに示されるブロック４４は直方体であるが、ブロック４４は、他の任意の形状であってもよく、光ファイバ２を固定しやすくするための溝などの構造を有していてもよい。光ファイバ２は、ブロック４４の側面、底面または上面に、例えば接着剤によって固定され、それにより、光ファイバ２は片持ち梁状に支持されている。圧電素子４５は、交番電圧が印加されることによって光ファイバ２の長手方向に伸縮振動し、圧電素子４５の伸縮振動がブロック４４を経由して光ファイバ２に伝達される。これにより、光ファイバ２の先端部に屈曲振動が励起され、先端２ｂが振動する。
　本実施形態に係る内視鏡システム２００によれば、空間的および時間的に多重化された分布状態の照明光Ｌ’が被写体Ｓに照射され、被写体Ｓにおいて発生するスペックルパターンが空間的および時間的に均一化される。これにより、スペックルの低減された高画質の内視鏡画像を撮像部８によって取得することができる。
　また、第１導光部材２および振動機構４を含む光源装置２０は筐体２０１内に配置され、ライトガイドのようなマルチモードの第２導光部材３は一般に内視鏡に標準装備されている。したがって、内視鏡１０１に光学系を追加することなく本発明の照明方法を内視鏡１０１に適用することができる。すなわち、内視鏡１０１として、細径の内視鏡や、光を走査する機能を有しない内視鏡等、様々な内視鏡を用いることができる。
　また、光源装置２０と内視鏡１０１とを相互に取り外し可能に構成することによって、光源装置２０を、第２導光部材３を有する任意の内視鏡１０１と組み合わせて使用することができる。
　本実施形態において、第１実施形態において説明した変形例が内視鏡システム２００に適用されてもよい。
　すなわち、第１導光部材２は、マルチモードの光ファイバであってもよい（図４Ａ参照。）。
　光源装置２０は、先端２ｂと入射面３ａとの間にリレー光学系６を備えていてもよい（図４Ｂおよび図４Ｃ参照。）。この場合、振動機構４は、光ファイバスキャナ４ａに代えて、またはこれに加えて、リレー光学系６を振動させるアクチュエータ４ｂを備えていてもよい（図４Ｃ参照。）。
　振動機構４は、第１導光部材２の先端２ｂに代えて、第２導光部材３の基端の入射面３ａを振動させてもよい（図４Ｆ参照。）。図７Ｂに示されるように、第２導光部材３が、挿入部１００ａ内に配置され出射面３ｂを含む第１部分と、筐体２０１内に配置され入射面３ａを含む第２部分とを有していてもよい。これにより、振動機構４を筐体２０１内に配置することができる。第１部分および第２部分は、光ファイバコネクタ等の光コネクタ（図示略）によって相互に分離可能に接続されてもよい。
　図７Ａの構成においても、入射面３ａが筐体２０１内に配置され、光源装置２０と内視鏡１０１とが、光ファイバコネクタ等の光コネクタによって接続されてもよい。
　本実施形態において、光Ｌを、病変部等の組織を処置するための治療光として利用してもよい。その場合、組織を処置するときには、振動機構４の動作を停止させることによって、光Ｌの振動を一時的に停止させてもよい。
　上記の第１から第４実施形態およびこれらの変形例において、第２導光部材であるライトガイド３が、１本または複数本のマルチモードの光ファイバからなることとしたが、ライトガイド３は、光Ｌをマルチモードで伝播することができる他の任意の光学部材であってもよい。例えば、ライトガイド３は、ファイババンドルまたはマルチコアファイバであってもよく、直線状のガラスロッドであってもよい。
　また、ライトガイド３と光源５との間に配置される第１導光部材２であるシングルモードファイバまたはマルチモードファイバを振動させる実施形態において、例えば尿管、膵管のような管腔や配管などの細長い対象に対して、第１導光部材２を対象内部に挿入してその先端２ｂを振動させるようにしてもよい。この場合、点光源としての第１導光部材２の長さを調整することによって、レーザスペックル解消の場としても機能する第２導光部材３の長さを適宜変更することが可能となる。
　上記の第１から第４実施形態およびこれらの変形例において、振動機構４が、光ファイバスキャナ４ａおよび／またはアクチュエータ４ｂを備えることとしたが、振動機構４は、他の任意の手段によって、入射面３ａに入射する光Ｌを振動させてもよい。
　例えば、図１０Ａに示されるように、振動機構４は、光ファイバ２の先端部を径方向に平行移動させることによって、先端２ｂおよび光Ｌを振動させてもよい。あるいは、図１０Ｂに示されるように、振動機構４は、ガルバノミラー４ｃの振動によって光Ｌを振動させてもよい。
１，１０　照明装置
２　第１導光部材（導光部材）、光ファイバ
３　第２導光部材、ライトガイド
４　振動機構
４ａ　光ファイバスキャナ（スキャナ）
４ｂ　アクチュエータ
５　光源
６　リレー光学系
７　拡散部材
８　撮像部
２０　光源装置
１００，１０１　内視鏡
２００　内視鏡システム

Claims (19)

  1. 　光源からの干渉性を有する光をマルチモードの伝播経路に入射面から入射すること、
    　前記入射面に入射する前記光および前記入射面を相対的に振動させ、前記光の前記入射面への入射位置および入射角度の少なくとも一方を時間変化させること、および、
    　前記伝播経路を伝播した前記光を対象に照射すること、を含む照明方法。
  2. 　前記光源からの前記光が、導光部材を経由して前記伝播経路に入射し、
    　前記入射面に入射する前記光および前記入射面を相対的に振動させることが、前記導光部材の先端を振動させることを含む、請求項１に記載の照明方法。
  3. 　前記入射面に入射する前記光および前記入射面を相対的に振動させることが、前記入射面が設けられた前記伝播経路の基端を振動させることを含む、請求項１に記載の照明方法。
  4. 　光源からの干渉性を有する光をマルチモードの伝播経路に入射すること、
    　前記伝播経路を伝播した光を出射面から対象に照射すること、および、
    　前記出射面が設けられた前記伝播経路の先端を振動させ、前記出射面から出射される前記光の位置および角度を時間変化させること、を含む照明方法。
  5. 　前記入射面に入射する前記光が、発散光である、請求項１から請求項３のいずれかに記載の照明方法。
  6. 　前記振動の周波数が１０Ｈｚ以上である、請求項１から請求項４のいずれかに記載の照明方法。
  7. 　前記振動の周波数が２００Ｈｚ以上である、請求項６に記載の方法。
  8. 　光源からの干渉性を有する光を導光する第１導光部材と、
    　入射面、出射面、および前記入射面と前記出射面との間のマルチモードの伝播経路を有し、前記第１導光部材の先端から出射された前記光が前記伝播経路に前記入射面から入射する、第２導光部材と、
    　前記入射面に入射する前記光および前記入射面を相対的に振動させ、前記光の前記入射面への入射位置および入射角度の少なくとも一方を時間変化させる振動機構と、を備える照明装置。
  9. 　前記振動機構が、前記第１導光部材の前記先端を該第１導光部材の径方向に振動させるスキャナを有する、請求項８に記載の照明装置。
  10. 　前記第１導光部材の前記先端の振動振幅が、前記入射面の有効径よりも小さい、請求項９に記載の照明装置。
  11. 　前記第１導光部材と前記第２導光部材との間に配置されたリレー光学系をさらに備え、
    　該リレー光学系が、前記第１導光部材の先端から発散光として出射される前記光を前記第２導光部材の前記入射面に集光する、請求項９に記載の照明装置。
  12. 　前記第１導光部材の光軸が、前記第２導光部材の光軸に対して傾斜している、請求項８に記載の照明装置。
  13. 　前記第２導光部材の前記出射面の前方に配置され、該出射面に対して固定され、前記光を拡散する拡散部材をさらに備える、請求項８から請求項１２のいずれかに記載の照明装置。
  14. 　光源装置と、
    　該光源装置と接続される内視鏡と、を備え、
    　前記光源装置が、
    　光源と、
    　該光源からの干渉性を有する光を導光する第１導光部材と、
    　振動機構と、を備え、
    　前記内視鏡が、
    　入射面、出射面、および前記入射面と前記出射面との間のマルチモードの伝播経路を有し、前記第１導光部材の先端から出射された前記光が前記伝播経路に前記入射面から入射する、第２導光部材を備え、
    　前記振動機構が、前記入射面に入射する前記光および前記入射面を相対的に振動させ、前記光の前記入射面への入射位置および入射角度の少なくとも一方を時間変化させる、内視鏡システム。
  15. 　前記振動機構が、前記第１導光部材の先端を該第１導光部材の径方向に振動させるスキャナを有する、請求項１４に記載の内視鏡システム。
  16. 　前記光源装置および前記内視鏡が、相互に取り外し可能に接続される、請求項１４または請求項１５に記載の内視鏡システム。
  17. 　光源からの干渉性を有する光を導光する第１導光部材と、
    　入射面、出射面、および前記入射面と前記出射面との間のマルチモードの伝播経路を有し、前記第１導光部材の先端から出射された光が前記伝播経路に前記入射面から入射される、第２導光部材と、
    　前記入射面に入射する前記光および前記入射面を相対的に振動させ、前記光の前記入射面への入射位置および入射角度の少なくとも一方を時間変化させる、振動機構と、
    　前記第２導光部材の出射面から出射された光で照明された対象を撮像する撮像部とを備える、内視鏡。
  18. 　前記振動機構が、前記第１導光部材の先端を該第１導光部材の径方向に振動させるスキャナを有する、請求項１７に記載の内視鏡。
  19. 　前記第１導光部材と前記第２導光部材との間に配置されるリレー光学系をさらに備え、
    　前記振動機構が、前記リレー光学系を光軸に交差する方向に振動させるアクチュエータを有する、請求項１７または請求項１８に記載の内視鏡。
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