特許 6139516 光結合器および共焦点観察システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6139516

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】光結合器および共焦点観察システム

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/293 20060101AFI20170522BHJP

   G02B 21/06 20060101ALI20170522BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/293

   G02B21/06

【請求項の数】14

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-518364(P2014-518364)

(86)(22)【出願日】2013年5月7日

(86)【国際出願番号】JP2013062854

(87)【国際公開番号】WO2013179860

(87)【国際公開日】20131205

【審査請求日】2016年4月6日

(31)【優先権主張番号】特願2012-122179(P2012-122179)

(32)【優先日】2012年5月29日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000113263

【氏名又は名称】ＨＯＹＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090169

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 孝

(74)【代理人】

【識別番号】100124497

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 洋樹

(72)【発明者】

【氏名】山邉 俊明

【審査官】 佐藤 宙子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−６１９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−３８９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５１０９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２６２１４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／１２−６／２９３

Ｇ０２Ｂ ２１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１ポートおよび第２ポートと、前記第１ポートを入力端とした場合にクロスポートとして位置し、前記第２ポートを入力端とした場合にストレートポートとして位置する第４ポートとを備える第１ＷＤＭ型光カプラと、
第５ポートおよび第６ポートと、前記第５ポートを入力端とした場合にストレートポートとして位置し、前記第６ポートを入力端とした場合にクロスポートとして位置する第７ポートと、前記第５ポートを入力端とする場合にクロスポートとして位置し、前記第６ポートを入力端とする場合にストレートポートとして位置する第８ポートとを備える第２ＷＤＭ型光カプラとを備え、
前記第１ＷＤＭ型光カプラの第４ポートと前記第２ＷＤＭ型光カプラの第５ポートが光学的に接続され、前記第１ＷＤＭ型光カプラの第２ポートと前記第２ＷＤＭ型光カプラの第８ポートが光学的に接続される
ことを特徴とする光結合器。

【請求項2】

前記第１ＷＤＭ型光カプラと前記第２ＷＤＭ型光カプラは、互いに、
第１ポートに入射した第１のピーク波長をもつ光は、第４、第５の各ポートを介して第７ポートから射出され、
第７ポートに入射した第１のピーク波長よりも長い第２のピーク波長を含む光は、直接第６ポートから、または第５、第４、第２、第８の各ポートを介して第６ポートから射出されるような透過率特性を有することを特徴とする請求項１に記載の光結合器。

【請求項3】

前記第１ＷＤＭ型光カプラのストレートポート間、クロスポート間の透過率の周期が前記第２ＷＤＭ型光カプラのストレートポート間、クロスポート間の透過率の周期の２倍であることを特徴とする請求項２に記載の光結合器。

【請求項4】

前記第２ＷＤＭ型光カプラのクロスポート間の透過率のピーク波長が、前記第２ピーク波長に実質的に一致することを特徴とする請求項３に記載の光結合器。

【請求項5】

前記第１ＷＤＭ型光カプラのクロスポート間の透過率が、前記第１のピーク波長に対して８０％以上であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の光結合器。

【請求項6】

前記第２ＷＤＭ型光カプラのストレートポート間の透過率は、前記第１ＷＤＭ型光カプラのクロスポート間の透過率とともに前記第１のピーク波長においてピークを迎えた後、該第１ＷＤＭ型光カプラのストレートポート間の透過率とともに次のピークを迎えることを特徴とする請求項３から請求項５の何れかに記載の光結合器。

【請求項7】

前記第１ＷＤＭ型光カプラと前記第２ＷＤＭ型光カプラの透過率特性が同一であることを特徴とする請求項２に記載の光結合器。

【請求項8】

前記第１および第２ＷＤＭ型光カプラのクロスポート間の透過率のピーク波長が、前記第２ピーク波長に略一致することを特徴とする請求項７に記載の光結合器。

【請求項9】

前記第１および第２ＷＤＭ型光カプラのストレートポート間の透過率の５０％以上、１００％未満の帯域が、前記第１ピーク波長を含むことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の光結合器。

【請求項10】

前記第１ＷＤＭ型光カプラは、前記第１ポートを入力端とした場合にストレートポートとして位置する第３ポートを備え、該第３ポートが終端処理されることを特徴とする請求項１から請求項９の何れか一項に記載の光結合器。

【請求項11】

請求項１から請求項１０の何れか一項に記載の光結合器を備える共焦点観察システムであって、
前記共焦点観察システムは、第１ピーク波長を有する光を照射する光源と、光検出器とを備え、
前記第１ＷＤＭ型光カプラの第１ポートは前記光源に光学的に接続され、
前記第２ＷＤＭ型光カプラの第６ポートは前記光検出器に光学的に接続され、
前記光源は前記第２ＷＤＭ型光カプラの第７ポートを通して観察対象物に前記光を照射し、
前記光検出器は前記観察対象物からの前記第１ピーク波長よりも長い第２ピーク波長を有する戻り光を前記第２ＷＤＭ型光カプラの前記第７ポートを通して取得することを特徴とする共焦点観察システム。

【請求項12】

共焦点観察を行うために、前記第２ＷＤＭ型光カプラの前記第７ポートを通した前記第１ピーク波長を有する光を前記観察対象上で走査させる走査手段を備えることを特徴とする請求項１１の何れか一項に記載の共焦点観察システム。

【請求項13】

前記光源から照射される光が励起光として用いられ、前記観察対象物から取得される光が前記励起光による蛍光であることを特徴とする請求項１１または請求項１２の何れか一項に記載の共焦点観察システム。

【請求項14】

請求項１１〜１３の何れか一項に記載の共焦点観察システムを備えることを特徴とする走査型共焦点内視鏡。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光カプラを用いた光結合器に関し、更にこの光結合器を用いた共焦点観察システムに関する。

【背景技術】

【0002】

光を分波・合波する受動光デバイスとして光カプラ（光ファイバカプラ）が知られている。光カプラは光ファイバ通信に用いられる他、近年では共焦点内視鏡システムなどにおいても利用される。例えば励起光を用いた共焦点内視鏡システムとして、入力側（出力側）として第１ポート、第２ポート、出力側（入力側）として第３ポート、第４ポートを備えた２×２のＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重方式)型光カプラを用いる構成が知られている（特許文献１）。この共焦点内視鏡システムでは、レーザ光源から照射された励起光を第１ポートに入射するとともに第３ポートから射出し、射出された励起光による被写体の蛍光が第３ポートへ入射して、第２ポートを通して受光ユニットへ導かれるよう構成されている。また、この光カプラでは、理想的には、第１ポートから入射される波長４８８ｎｍの励起光が第３ポート、第４ポートに９０：１０の割合で分波され、第３ポートから入射される蛍光のピーク波長５１５ｎｍの光が第１ポート、第２ポートに０：１００の割合で分波されるように設計されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−２６２１４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

２×２のＷＤＭ型光カプラにおいて、１つの入力側ポートから入った光が出力側ポートから出力される際の透過率は、波長に対して正弦的に変化し、ストレートポート、クロスポートにおいて相補的である（１８０度位相がずれている）。したがって、励起光を効率よくスキャニング・ファイバ側へ導き、かつ蛍光が主に受光ユニット側へ分波されるようにするには、一方のポートへの透過率のピークをなるべく励起光（略単一波長）の波長に合わせ、他方のポートへの透過率のピークを略蛍光のピーク波長に合わせる必要がある。しかし、蛍光のスペクトルの広がりは、一般に励起光の波長と蛍光のピーク波長の差よりも広いので、スペクトルの裾野部分の帯域に含まれる蛍光の多くは、レーザ光源が接続された第１ポート側へも分波されてしまう。

【0005】

つまり、上記特許文献１に記載の共焦点を用いた走査型内視鏡（SFE:Scanning (Single Fiber) Endoscope）において、蛍光スペクトルのピーク波長近傍の成分のみではなく、裾野部分の帯域成分を効率よく検出できることが望まれている。また、上述のような従来の構成では、取得蛍光波長ピークを限定するため、蛍光ピーク波長が少しずれると蛍光の取得効率の著しい低下を招いたり、蛍光試薬の種類毎に光カプラの変更が必要となったりする。

【0006】

本発明は、ＷＤＭ型光カプラを用いて、光信号をより広い帯域幅に亘って効率的に取得することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の光結合器は、第１ポートおよび第２ポートと、第１ポートを入力端とした場合にクロスポートとして位置し、第２ポートを入力端とした場合にストレートポートとして位置する第４ポートとを備える第１ＷＤＭ型光カプラと、第５ポートおよび第６ポートと、第５ポートを入力端とした場合にストレートポートとして位置し、第６ポートを入力端とした場合にクロスポートとして位置する第７ポートと、第５ポートを入力端とする場合にクロスポートとして位置し、第６ポートを入力端とする場合にストレートポートとして位置する第８ポートとを備える第２ＷＤＭ型光カプラとを備え、第１ＷＤＭ型光カプラの第４ポートと第２ＷＤＭ型光カプラの第５ポートが光学的に接続され、第１ＷＤＭ型光カプラの第２ポートと第２ＷＤＭ型光カプラの第８ポートが光学的に接続されたことを特徴としている。

【0008】

第１ＷＤＭ型光カプラと第２ＷＤＭ型光カプラは、互いに、第１ポートに入射した第１のピーク波長をもつ光が、第４、第５の各ポートを介して第７ポートから射出され、第７ポートに入射した第１のピーク波長よりも長い第２のピーク波長を含む光が、直接第６ポートから、または第５、第４、第２、第８の各ポートを介して第６ポートから射出されるような透過率特性を有することが好ましい。

【0009】

例えば第１ＷＤＭ型光カプラのストレートポート間、クロスポート間の透過率の周期が第２ＷＤＭ型光カプラのストレートポート間、クロスポート間の透過率の周期の２倍である。このとき、第２ＷＤＭ型光カプラのクロスポート間の透過率のピーク波長が、第２ピーク波長に実質的に一致することが好ましく、また第１ＷＤＭ型光カプラのクロスポート間の透過率は、例えば第１のピーク波長に対して８０％以上であることが好ましい。更に第２ＷＤＭ型光カプラのストレートポート間の透過率は、第１ＷＤＭ型光カプラのクロスポート間の透過率とともに第１のピーク波長においてピークを迎えた後、該第１ＷＤＭ型光カプラのストレートポート間の透過率とともに次のピークを迎えることが好ましい。

【0010】

また例えば、第１ＷＤＭ型光カプラと第２ＷＤＭ型光カプラの透過率特性は同一である。このとき第１および第２ＷＤＭ型光カプラのクロスポート間の透過率のピーク波長が、第２ピーク波長に略一致することが好ましく、第１および第２ＷＤＭ型光カプラのストレートポート間の透過率の５０％以上、１００％未満の帯域が、第１ピーク波長を含むことが好ましい。

【0011】

また、第１ＷＤＭ型光カプラは、例えば第１ポートを入力端とした場合にストレートポートとして位置する第３ポートを備え、該第３ポートは例えば終端処理される。

【0012】

本発明の共焦点観察システムは、上記光結合器を備える共焦点観察システムであって、共焦点観察システムは、第１ピーク波長を有する光を照射する光源と、光検出器とを備え、第１ＷＤＭ型光カプラの第１ポートが光源に光学的に接続され、第２ＷＤＭ型光カプラの第６ポートが光検出器に光学的に接続され、光源が第２ＷＤＭ型光カプラの第７ポートを通して観察対象物に前記光を照射し、光検出器が観察対象物からの第１ピーク波長よりも長い第２ピーク波長を有する戻り光を第２ＷＤＭ型光カプラの第７ポートを通して取得することを特徴としている。

【0013】

共焦点観察システムは、焦点観察を行うために、第２ＷＤＭ型光カプラの第７ポートを通した第１ピーク波長を有する光を観察対象上で走査させる走査手段を備ることが好ましく、例えば光源から照射される光は励起光として用いられ、観察対象物から取得される光はこの励起光による蛍光である。

【0014】

本発明の走査型共焦点内視鏡は、上記の共焦点観察システムを備えたことを特徴としている。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、ＷＤＭ型光カプラを用いて、光信号をより広い帯域幅に亘って効率的に取得することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施形態の共焦点観察システムを適用した走査型共焦点内視鏡の構成を示すブロック図である。

【図2】本実施形態の共焦点観察システムで用いられる光伝送システムの構成を示すブロック図である。

【図3】第１実施形態の光結合器を構成する第１、第２ＷＤＭ型光カプラの透過率特性および励起光、蛍光の分光分布を示すグラフである。

【図4】第１実施形態の光結合器における第１ポート、第７ポート間の透過率および第７ポート、第６ポート間の透過率と、励起光および蛍光の分光分布の関係を示すグラフである。

【図5】第２実施形態の光結合器を構成する第１ＷＤＭ型光カプラの透過率特性および励起光、蛍光の分光分布を示すグラフである。

【図6】第２実施形態の光結合器を構成する第２ＷＤＭ型光カプラの透過率特性および励起光、蛍光の分光分布を示すグラフである。

【図7】第２実施形態における第１、第２ＷＤＭ型光カプラの透過率の関係を示すグラフである。

【図8】第２実施形態の光結合器における第１ポート、第７ポート間の透過率および第７ポート、第６ポート間の透過率と、励起光および蛍光の分光分布の関係を示すグラフである。

【図9】５５５ｎｍのレーザ光に対して観察対象物の蛍光のスペクトル分布を例示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態の光結合器を用いた共焦点観察システムの構成を示すブロック図である。

【0018】

本実施形態において共焦点観察システム１０は、例えば走査型共焦点内視鏡であり、光源１１からの光（例えば励起光）を光結合器１２、光コネクタ１３、ＳＦＥスキャナ１４を通して内視鏡の先端から被写体Ｓに照射する。被写体Ｓからの反射光（例えば蛍光）はＳＦＥスキャナ１４、光コネクタ１３、光結合器１２を通して励起光カットフィルタを前段に配置した光増倍管（ＰＭＴ）などの受光部（光検出器）１５において検出される。受光部１５からの信号は信号処理部１６に送られ、信号処理部１６において生成された被写体Ｓの画像がモニタ１７に表示される。

【0019】

図２は、本実施形態の光伝送システム２０の構成を示すブロック図である。本実施形態の光結合器１２は、第１ＷＤＭ型光カプラ１８、第２ＷＤＭ型光カプラ１９を結合して構成され、第１、第２ＷＤＭ型光カプラ１８、１９には、例えば２入力、２出力（２×２）のＷＤＭ型光カプラが用いられる。なお、図２においては、光コネクタ１３は省略されている。

【0020】

第１ＷＤＭ型光カプラ１８は、第１〜第４ポートを備える。第３ポートは、第１ポートを入力端とした場合にストレートポートとして位置し、第２ポートを入力端とした場合にクロスポートとして位置する。また第４ポートは、第１ポートを入力端とした場合にクロスポートとして位置し、第２ポートを入力端とした場合にストレートポートとして位置する。

【0021】

また第２ＷＤＭ型光カプラ１９は、第５〜第８ポートを備える。第７ポートは、第５ポートを入力端とした場合にストレートポートとして位置し、第６ポートを入力端とした場合にクロスポートとして位置する。また第８ポートは、第５ポートを入力端とした場合にクロスポートとして構成され、第６ポートを入力端とした場合にストレートポートとして位置する。

【0022】

第１ＷＤＭ型光カプラ１８の第４ポートＰ４は、第２ＷＤＭ型光カプラ１９の第５ポートＰ５に光学的に接続され、第１ＷＤＭ型光カプラ１８の第２ポートＰ２は、第２ＷＤＭ型光カプラ１９の第８ポートＰ８に光学的に接続される。また本実施形態においては第１ＷＤＭ型光カプラ１８の第３ポートＰ３は終端処理される。第１、第２ＷＤＭ型光カプラ１８、１９は、以上のように構成することにより第１ポートＰ１、第６ポートＰ６、第７ポートＰ７を入出力ポートとする１つの光結合器１２として機能する。なお、上記各ポート間の光学的な接続は例えば融着によって行われる。

【0023】

また本実施形態において、光結合器１２の第１ポートＰ１には光源１１が接続され、第６ポートＰ６、第７ポートＰ７には、それぞれ受光部１５、ＳＦＥスキャナ１４が接続される。本実施形態の走査型共焦点内視鏡１０は、例えば生体の蛍光観察を行うものであり、光源１１としては観察対象や試薬の蛍光を引き起こす励起光を照射するレーザ光源またはＬＥＤ光源が用いられる。

【0024】

光源１１からの励起光は、第１ポートＰ１から光結合器１２に入力され、第７ポートＰ７からＳＦＥスキャナ１４へと供給される。ＳＦＥスキャナ１４へ供給された励起光は、スキャニング・ファイバ（図示せず）を通して内視鏡挿入部の先端から例えば試薬が投与された観察対象に向けて照射される。励起光により観察対象物表面から発せられる蛍光はＳＦＥスキャナ１４のスキャニング・ファイバを通して第７ポートＰ７から光結合器１２へ入力され、第６ポートＰ６から受光部１５へと導光される。なお、励起光は例えば４８０ｎｍ近傍のレーザ光であり、観察対象物から取得される光は例えば励起光による５１５ｎｍにピークをもつ５００〜６００ｎｍ帯の蛍光である。

【0025】

また、励起光は例えば５５５ｎｍ近傍のレーザ光であり、観察対象物から取得される光は例えば励起光による５８５ｎｍにピークをもつ５４０〜６５０ｎｍ（７００ｎｍ）帯の蛍光である。図９にこのときのスペクトル分布を示す（ローダミンＢの蛍光に対応）。なお図９において横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は光の強度の任意単位（ａｕ）である。

【0026】

ＳＦＥスキャナ１４のスキャニング・ファイバは、例えば単一の光ファイバから構成され、その先端近傍には圧電素子などを用いた走査機構（図示せず）が設けられる。スキャニング・ファイバは自身の先端を走査機構によって上下左右に撓められながら励起光を照射するとともに、戻り光である蛍光のうち、該先端に焦点を結ぶものを取得することで観察対象物を２次元的に走査する。取得された蛍光は、受光部１５で検出されて後段の信号処理部１６で合成処理される。これにより、観察対象物の２次元画像が取得される。なお、受光部１５の前段には励起光カットフィルタが配設されている。励起光カットフィルタは、受光部１５においてノイズの原因となる励起光成分を効果的に除去している。

【0027】

次に図３、図４を参照して、第１実施形態の光結合器１２の透過率特性、および光結合器１２内における作用効果について説明する。なお第１実施形態では、第１、第２ＷＤＭ型光カプラ１８、１９として、互いに透過率特性または分岐比特性が同じものが用いられる。

【0028】

図３には、第１実施形態で用いられる同一の透過率特性を有する第１ＷＤＭ型光カプラ１８、第２ＷＤＭ型光カプラ１９単独での透過率特性、および本実施形態における励起光、蛍光の分光分布が示される。なお図３のグラフにおいて、横軸は光の波長（ｎｍ）を示し、左縦軸は光の透過率（％）、右縦軸は光の強度の任意単位（ａｕ）を示す。

【0029】

図３において、曲線Ｓ１は第１ＷＤＭ型光カプラ１８、第２ＷＤＭ型光カプラ１９のストレートポート間の透過率（％）を示し、曲線Ｃ１はクロスポート間の透過率（％）を示す。直線Ｌ１は、光結合器１２に入力される光源１１からの励起光のスペクトルであり、そのピーク値が１００（ａｕ）として示される。また、曲線Ｌ２は光結合器１２に入力される蛍光のスペクトルであり、そのピーク値が１００（ａｕ）として示される。

【0030】

透過率Ｓ１、Ｃ１は、その和が１００％となる相補的な正弦波形を呈し、一方は他方に対して１８０°位相がずれている。本実施形態の第１、第２ＷＤＭ型光カプラ１８、１９の透過率特性は、以下のように設定される。すなわち、蛍光のスペクトル分布Ｌ２に対しては、クロスポート間の透過率Ｃ１のピーク波長が、スペクトル分布Ｌ２のピーク波長に略一致するように設定され、励起光のスペクトルＬ１に対しては、ストレートポート間の透過率Ｓ１の５０％以上、１００％未満の帯域が、スペクトルＬ１（励起光のピーク波長）を含むように設定される。なお、ストレートポート間の透過率Ｓ１は、励起光のピーク波長Ｌ１に対して５０％となることがより好ましい。

【0031】

図４は、第１ＷＤＭ型光カプラ１８、第２ＷＤＭ型光カプラ１９を結合した光結合器１２の第１ポートＰ１から第７ポートＰ７（Ｐ１−Ｐ７）への光の透過率特性および第７ポートＰ７から第６ポートＰ６（Ｐ７−Ｐ６）への光の透過率特性を示すもので、横軸は光の波長（ｎｍ）を示し、左縦軸は光の透過率（％）を示す。また、図３と同様に図４には励起光、蛍光の分光分布Ｌ１、Ｌ２が示され、右縦軸に光強度の任意単位（ａｕ）が示される。

【0032】

本実施形態では、第２ポートＰ２が第８ポートＰ８へ光学的に接続されてループを形成しているため、第５ポートＰ５から第２ＷＤＭ型光カプラ１９に入力された光のうち第８ポートＰ８に分波された光は第２ポートＰ２を通して第１ＷＤＭ型光カプラ１８に再び入力される。また第７ポートＰ７から第２ＷＤＭ型光カプラ１９に入力された光のうち第５ポートＰ５に分波された光の一部は第１ＷＤＭ型光カプラ１８の第２ポートＰ２、第２ＷＤＭ型光カプラ１９の第８ポートＰ８を通して第２ＷＤＭ型光カプラ１９へ再び入力される。これにより、光結合器１２のポートＰ１−Ｐ７間の透過率は曲線Ｔ１となり、ポートＰ７−Ｐ６間の透過率は曲線Ｔ２となる。

【0033】

すなわち、本実施形態の光結合器１２を用いた場合、第１ポートＰ１から第７ポートＰ７を経てＳＦＥスキャナ１４に導かれる励起光に対する透過率は４０％程度で安定する。第７ポートＰ７から入力された蛍光に着目すると、ピーク近傍の帯域の蛍光成分（蛍光１）は第７ポートＰ７から直接第６ポートＰ６へと出力される。また、第５ポートＰ５へ分波された蛍光成分（蛍光２）の多くは第２ポートＰ２、第８ポートＰ８間のループを介して第２ＷＤＭ型光カプラ１９に再入力され、第６ポートＰ６へと出力される。これにより、図３に示すように、受光部１５では、蛍光成分のうち、ピーク波長帯域を略漏れなく取得できるだけでなく、ＷＤＭ型光カプラを単独で用いるときよりも広い帯域を取得することができる。

【0034】

以上のように本発明の第１実施形態によれば、従来取得不能であった蛍光２も効率よく検出することが可能になり、ＷＤＭ型光カプラを用いて、光信号をより広い帯域幅に亘って効率的に取得することが可能になる。また、本実施形態によれば、蛍光ピークの波長が多少ずれても蛍光の取得効率の低下を防止できるため、幅広い蛍光試薬への対応が可能となる。

【0035】

次に、図５〜図８を参照して、本発明の第２実施形態の光伝送システムについて説明する。第２実施形態の光伝送システムは、光結合器１２の第１ＷＤＭ型光カプラと第２ＷＤＭ型光カプラに互いに異なる透過率特性を有するＷＤＭ型光カプラを用いる点以外、第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と同様の構成については、同一参照符号を用いその説明を省略する。

【0036】

図５、図６は、それぞれ第２実施形態における第１ＷＤＭ型光カプラ１８、第２ＷＤＭ型光カプラ１９の透過率特性、および励起光、蛍光の分光分布Ｌ１、Ｌ２を示すグラフである。図５の曲線Ｓ２は第１ＷＤＭ型光カプラ１８のストレートポート（Ｐ１−Ｐ３、Ｐ４−Ｐ２）間の透過率（％）、曲線Ｃ２は第１ＷＤＭ型光カプラ１８のクロスポート（Ｐ１−Ｐ４）間の透過率（％）を示し、図６の曲線Ｓ３は第２ＷＤＭ型光カプラ１９のストレートポート（Ｐ５−Ｐ７、Ｐ８−Ｐ６）間の透過率（％）、曲線Ｃ３は第２ＷＤＭ型光カプラ１９のクロスポート（Ｐ５−Ｐ８、Ｐ７−Ｐ６）間の透過率（％）を示す。また、図７は図５、図６の各曲線を同一グラフに示したものである。なお各グラフにおける各軸が示す物理量は図３、４と同様である。

【0037】

図５に示されるように、第２実施形態の第１ＷＤＭ型光カプラ１８では、第１ポートＰ１から入力された励起光を可能な限り第４ポートＰ４へ導光するようにクロスポート（Ｐ１−Ｐ４）間の透過率として透過率Ｃ２が選択される。また、第２実施形態の第１ＷＤＭ型光カプラ１８では透過率、第４ポートＰ４から入力される蛍光２をなるべく損失なく第２ポートＰ２へ導光するようにストレートポート（Ｐ４−Ｐ２）間の透過率Ｓ２が選択される。例えば励起光のポートＰ１−Ｐ３間の分岐率は０〜２０％（つまり、ポートＰ１−Ｐ４間の分岐率は１００〜８０％）とされる。なお、このとき励起光の反射成分は第４ポートＰ４から入力されても第２ポートＰ２へは殆ど導光されない。

【0038】

一方、図６に示されるように、第２実施形態の第２ＷＤＭ型光カプラ１９では、第５ポートＰ５から入力された励起光を可能な限り第７ポートＰ７へ導光するようにストレートポート（Ｐ５−Ｐ７）間の透過率として透過率Ｓ３が選択される。また、第２実施形態の第２ＷＤＭ型光カプラ１９では、ＳＦＥスキャナ１４から第７ポートＰ７へ入力される蛍光のピーク近傍帯域成分である蛍光１を損失なく第６ポートＰ６へ導光するようにクロスポート（Ｐ７−Ｐ６）間の透過率Ｃ３が選択される。例えば励起光のポートＰ５−Ｐ７間の分岐率は１００〜８０％（つまり、ポートＰ５−Ｐ８間の分岐率は０〜２０％）とされる。また、第７ポートＰ７から入力される蛍光のピークが、第２ＷＤＭ型光カプラ１９のクロスポート（Ｐ７−Ｐ６）間の透過率Ｃ３のピークと略一致するように選択される。なお、このとき励起光の反射成分は第７ポートＰ７から入力されても第６ポートＰ６へは殆ど導光されない。

【0039】

また図５、図６に示されるように、第２実施形態において、例えば第１ＷＤＭ型光カプラ１８のストレートポート間、クロスポート間の透過率Ｓ２、Ｃ２の周期は、第２ＷＤＭ型光カプラ１９のストレートポート間、クロスポート間の透過率Ｓ３、Ｃ３の周期の略２倍以上の値（例えば２以上の整数）に設定される。本実施形態では、２倍を想定している。

【0040】

図８は、第２実施形態の光結合器１２の第１ポートＰ１から第７ポートＰ７（Ｐ１−Ｐ７）への光の透過率特性および第７ポートＰ７から第６ポートＰ６（Ｐ７−Ｐ６）への光の透過率特性を示すもので、横軸は光の波長（ｎｍ）を示し、左縦軸は光の透過率（％）を示す。また、図５〜７と同様に図８には励起光、蛍光の分光分布Ｌ１、Ｌ２も示され、右縦軸に光強度の任意単位（ａｕ）が示される。

【0041】

各光カプラ１８、１９の透過率の関係を上記のように設定すると、各ポート間の透過率は、図７に示す関係をもつ。具体的には、第１ＷＤＭ型光カプラ１８のクロスポート間の透過率Ｃ２と第２ＷＤＭ型光カプラ１９のストレートポート間の透過率Ｓ３は、互いに励起光のピーク波長である４８０ｎｍ近傍にてピークとなる。さらに、透過率Ｓ３が４８０ｎｍ近傍の次に迎えるピークは、第１ＷＤＭ型光カプラ１８のストレートポートＳ２のピークと略同一の波長域（本実施形態では５４０ｎｍ近傍）となる。

【0042】

従って、図８に示されるように、第２実施形態では、光結合器１２のポートＰ１−Ｐ７間の透過率は曲線Ｔ３となり、ポートＰ７−Ｐ６間の透過率は曲線Ｔ４となる。すなわち第２実施形態において、ポートＰ１−Ｐ７間の透過率Ｔ３は、励起光のピーク波長近傍においてのみ透過率が高い狭帯域の透過率分布を呈する。また、上述した通り、透過率Ｓ３のピークと透過率Ｓ２のピークが所定波長域で略一致させることにより、ポートＰ７−Ｐ６間の透過率Ｔ４は、蛍光の帯域全体を略含む広い帯域に亘って高い透過率を示す透過率分布を呈する。

【0043】

以上のように、本発明の第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、照射光に対して狭い帯域の透過率分布、かつ戻り光に対して広い帯域の透過率分布を有する光結合器を構成することができる。

【0044】

なお、本実施形態では、照射光（励起光）として輝線スペクトルを有するレーザ光を例に説明したが、本実施形態はＬＥＤなどを用いた狭帯域の連続スペクトル分布を有する光を照射光（励起光）として用いる場合にも適用できる。また、本実施形態では戻り光として蛍光を例に説明を行ったが、戻り光としては蛍光に限定されるものではない。すなわちピーク波長λ１の光を照射光とし、ピーク波長λ２（≠λ１）の反射光を戻り光として検出する場合にも適用できる。照射光、戻り光のピーク波長λ１、λ２に合わせて、本実施形態のように２つのＷＤＭ型光カプラのストレートポート、クロスポート間の透過率を選択すれば、戻り光を広帯域に亘り効率的に取得することが可能となる。

【0045】

なお、本発明の光伝送システムは、内視鏡の他、顕微鏡など他の用途にも用いられる。また、走査型共焦点内視鏡では、ファイバを移動して観察対象を走査したが、顕微鏡などに利用する場合には、試料側を移動して走査する構成とすることもできる。

【0046】

本実施形態では、入出力が２×２のＷＤＭ型光カプラが用いられたが、第１ＷＤＭ型光カプラとして２入力、１出力のカプラを用いることも可能であり、また入出力ポートの数は本実施形態に限定されない。

【0047】

［符号の説明］
１０ 共焦点観察システム
１１ 光源
１２ 光結合器
１４ ＳＦＥスキャナ
１５ 受光部（光検出器）
１８ 第１ＷＤＭ型光カプラ
１９ 第２ＷＤＭ型光カプラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】