(57)【要約】【課題】ＬＥＤアレイにより多くのＬＥＤを配列し、かつ、各ＬＥＤの発する光を効率良く利用する。【解決手段】光源ユニット１３は、複数のＬＥＤ３１を配列したＬＥＤアレイ２４と、レンズアレイ２５を備える。レンズアレイ２５は、ライトガイド２２とＬＥＤアレイ２４の間に配置され、各ＬＥＤ３１の光をライトガイド２２の入射端面２２ａに集光させるための２種類のレンズ部３４，３５を有する。第２レンズ部３５は、少なくとも１以上の第１レンズ部３４に隣接して配置され、第１レンズ部３４よりも曲率半径が小さい。【選択図】図２
2014023630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤを配列したＬＥＤアレイと、
ライトガイドと前記ＬＥＤアレイの間に設けられ、前記複数のＬＥＤのうちの所定の前記ＬＥＤから出射される光を前記ライトガイドの入射端面に集光する第１レンズ部と、
前記第１レンズ部に対応する前記ＬＥＤに隣接して配置された前記ＬＥＤが出射する光を前記入射端面に集光させるとともに、前記第１レンズ部と１箇所以上で隣接し、前記第１レンズ部よりも曲率半径が小さい第２レンズ部と、
を備える光源ユニット。
【請求項２】
前記第１レンズ部と前記第２レンズ部は一体となったレンズアレイである請求項１記載の光源ユニット。
【請求項３】
前記複数のＬＥＤに、白色光を発する白色ＬＥＤを含む請求項１または２記載の光源ユニット。
【請求項４】
前記白色ＬＥＤは、励起光を発する励起光用ＬＥＤと前記励起光が通過することによって蛍光を発する蛍光体とを有し、前記蛍光と前記蛍光体を透過した前記励起光によって前記白色光を生成する請求項３記載の光源ユニット。
【請求項５】
前記複数のＬＥＤとして、面積が大きい大面積ＬＥＤと面積が小さい小面積ＬＥＤの２種類のＬＥＤを有する請求項１〜４のいずれか１項記載の光源ユニット。
【請求項６】
前記大面積ＬＥＤは前記第１レンズ部の下に配置され、前記小面積ＬＥＤは前記第２レンズ部の下に配置される請求項５記載の光源ユニット。
【請求項７】
前記複数のＬＥＤに、所定の狭帯域光を発する狭帯域光用ＬＥＤを含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の光源ユニット。
【請求項８】
前記狭帯域光用ＬＥＤが前記第２レンズ部の下に配置される請求項７記載の光源ユニット。
【請求項９】
前記複数のＬＥＤに、白色光を発する白色ＬＥＤと単色のＬＥＤとを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の光源ユニット。
【請求項１０】
前記単色のＬＥＤは前記第２レンズ部の下に配置される請求項９記載の光源ユニット。
【請求項１１】
前記ＬＥＤが前記ライトガイドの入射端面の正面にない場合に、前記第１レンズ部及び前記第２レンズ部は、対応する前記ＬＥＤの直上から前記入射端面がある中心方向にずらして配置されている請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光源ユニット。
【請求項１２】
前記ＬＥＤが直線状に並んで配置されている請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光源ユニット。
【請求項１３】
前記ＬＥＤは２次元状に配列されている請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光源ユニット。
【請求項１４】
前記ＬＥＤは、前記ライトガイドの入射端面に対して凹面状に配列されている請求項１〜１３のいずれか１項に記載の光源ユニット。
【請求項１５】
全ての前記第２レンズ部が少なくとも１つの前記第１レンズ部に隣接している請求項１〜１４のいずれか１項に記載の光源ユニット。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光源ユニットを備える電子内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光源にＬＥＤを用いた光源ユニット及び電子内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子内視鏡装置の光源ユニットでは、主にキセノンランプが光源として用いられている。これは、キセノンランプの発光スペクトルが自然光に類似しており、演色性が良いからである。また、フィラメント方式のランプと比較して長寿命であることも、キセノンランプが使用される一つの要因である。しかし、長寿命とは言え、キセノンランプでもいわゆる球切れは発生する。電子内視鏡装置の使用中に球切れが発生すると、観察を中断あるいは中止しなければならないため、患者に多大な負担を強いることになる。また、不意な球切れによる観察中断を未然に防ぐためには、例えば、球切れが発生する前に定期的に新品に交換しておかなければならないので、ランニングコストがかさむ原因になっている。
【０００３】
周知のように、ＬＥＤはキセノンランプよりも長寿命である。また、白色（あるいは擬似白色）を発するＬＥＤも知られている。このため、ＬＥＤを用いればキセノンランプを使用する場合よりも球切れのリスクはさらに低く、ランニングコストも低減できるが、従来の白色ＬＥＤは電子内視鏡装置用としては輝度不足であり、実用化には至っていなかった。
【０００４】
しかし、近年、高輝度白色ＬＥＤが登場し始めたため、キセノンランプを白色ＬＥＤに置き換えることが現実的になってきている。但し、白色ＬＥＤが高輝度化しつつあるといっても、１個（１チップ）のＬＥＤから観察に十分な光量が得られるわけではないので、高輝度白色ＬＥＤを内視鏡用光源に用いるとしても、複数のＬＥＤを配列したＬＥＤアレイを用いる必要がある。
【０００５】
また、電子内視鏡装置は、内視鏡本体に挿通されたライトガイドによって光源ユニットからの光を被検体内に導光するので、ＬＥＤアレイの各ＬＥＤからの光をライトガイドの入射端面に入射させなければならない。しかし、通常、ＬＥＤアレイ全体としての大きさはライトガイドの入射端面よりも大きいので、ライトガイドの入射端面から見て角度のある位置に配置されたＬＥＤからの光は、そのままではライトガイドの入射端面に上手く入射されないことがある。このため、光源ユニットにＬＥＤアレイを用いる場合には、各ＬＥＤからの光をライトガイドの入射端面に効率良く入射させる工夫が必要になる。
【０００６】
例えば、ＬＥＤアレイの各ＬＥＤが発する光束をライトガイドに入射させるために、各ＬＥＤをライトガイドに向けて傾斜して配置したＬＥＤアレイを用いた内視鏡が知られている（特許文献１）。また、各ＬＥＤ上にそれぞれマイクロレンズを形成し、マイクロレンズによってライトガイドに光を集光するようにしたもの（特許文献２）や、各ＬＥＤを凹面上に配列することにより各ＬＥＤの光束をライトガイドに向けたもの（特許文献３，４）も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−６５６０４号公報
【特許文献２】特開平５−１４６４０３号公報
【特許文献３】特開２００２−３６０５１４号公報
【特許文献４】特開２００１−０７８９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
内視鏡用光源にＬＥＤアレイを用いる場合、各ＬＥＤの光束を無駄なくライトガイドに入射させるためには、ライトガイドの開口数（ＮＡ）に対応する角度以下で全ＬＥＤの光束を入射させることが好ましい。このため、ＬＥＤを配列可能な範囲は、ライトガイドのＮＡによって概ね定まる。
【０００９】
また、各々のＬＥＤの発光量は小さいので、例えば特許文献２のように、各ＬＥＤの光をライトガイドの入射端面に集光するレンズを設けなければならないが、各ＬＥＤから十分に光を集めるためには、ＬＥＤチップと比べて比較的大きなレンズが必要である。このため、単純にＬＥＤの配置間隔を狭めてＬＥＤの使用数を増大させても、レンズ同士が物理的に干渉して有効径が犠牲になってしまうので、かえって必要な光量が得られ難くなることがある。すなわち、ＬＥＤアレイの各ＬＥＤの最小間隔は、必要なレンズの大きさによって概ね決められていると言って良い。
【００１０】
これらのことから、例えば、ライトガイドの入射端からＬＥＤアレイが近い場合には、ＬＥＤアレイに使用できるＬＥＤの個数が少なく、高輝度白色ＬＥＤを使用しても光量不足になることがある。一方、ＬＥＤの配列個数の制限による光量不足を補うためには、ライトガイドの入射端からＬＥＤアレイを離し、より多くのＬＥＤを用いる必要があり、光源ユニットの大型化が避けられない。特に、既存のキセノンランプを使用した内視鏡装置用の光源ユニットにおいて、キセノンランプをＬＥＤアレイに置き換える場合、ライトガイドの入射端面に対してＬＥＤアレイを配置可能な距離を任意に拡張することができないので、ＬＥＤアレイへの置き換えができないこともある。
【００１１】
特許文献１〜４は、前述のようにＬＥＤアレイ中にあるＬＥＤの個数で内視鏡観察に必要な光量が得られることを前提として、ライトガイドへの入射効率を上げる構成を開示しているが、上述のような問題点及びその解決方法には何ら言及していない。
【００１２】
本発明は、ライトガイドのＮＡと、ライトガイドの入射端面からＬＥＤアレイまでの距離が所定値である場合に、ＬＥＤアレイにより多くのＬＥＤを配列し、かつ、各ＬＥＤの発する光を効率良く利用可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の光源ユニットは、複数のＬＥＤを配列したＬＥＤアレイと、第１レンズ部及び第２レンズ部を備える。第１レンズ部は、ライトガイドと前記ＬＥＤアレイの間に設けられ、複数のＬＥＤのうちの所定のＬＥＤから出射される光を前記ライトガイドの入射端面に集光する。第２レンズ部は、第１レンズ部に対応するＬＥＤに隣接して配置されたＬＥＤが出射する光を入射端面に集光させるとともに、第１レンズ部と１箇所以上で隣接し、第１レンズ部よりも曲率半径が小さい。
【００１４】
第１レンズ部と第２レンズ部は一体となったレンズアレイである。
【００１５】
複数のＬＥＤに、白色光を発する白色ＬＥＤが含まれていることが好ましい。
【００１６】
白色ＬＥＤは、励起光を発するＬＥＤと、励起光が通過することによって蛍光を発する蛍光体とを有し、蛍光と前記蛍光体を透過した励起光によって白色光を生成することが好ましい。
【００１７】
複数のＬＥＤとして、面積が大きい大面積ＬＥＤと面積が小さい小面積ＬＥＤの２種類のＬＥＤを有することが好ましい。
【００１８】
大面積ＬＥＤは第１レンズ部の下に配置され、小面積ＬＥＤは第２レンズ部の下に配置されることが好ましい。
【００１９】
複数のＬＥＤに、所定の狭帯域光を発する狭帯域光用ＬＥＤを含むことが好ましい。
【００２０】
狭帯域光用ＬＥＤは第２レンズ部の下に配置されることが好ましい。
【００２１】
複数のＬＥＤに、白色光を発する白色ＬＥＤと単色のＬＥＤとを含むことが好ましい。
【００２２】
単色のＬＥＤは第２レンズ部の下に配置されることが好ましい。
【００２３】
ＬＥＤがライトガイドの入射端面の正面にない場合に、第１レンズ部及び第２レンズ部は、対応するＬＥＤの直上から入射端面がある中心方向にずらして配置されていることが好ましい。
【００２４】
ＬＥＤは直線状に並んで配置されていても良い。
【００２５】
ＬＥＤは２次元状に配列されていても良い。
【００２６】
ＬＥＤは、ライトガイドの入射端面に対して凹面状に配列されていても良い。
【００２７】
全ての第２レンズ部が少なくとも１つの第１レンズ部に隣接していることが好ましい。
【００２８】
本発明の電子内視鏡装置は、上述の光源ユニットを備える。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、曲率半径が異なるレンズ部を隣接して用いることによって、ライトガイドのＮＡとライトガイドの入射端面からＬＥＤアレイまでの距離が所定値である場合に、ＬＥＤアレイにより多くのＬＥＤを配列し、かつ、各ＬＥＤの発する光を効率良く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】電子内視鏡装置の外観図である。
【図２】光源ユニットの構成を示す説明図である。
【図３】ＬＥＤアレイとレンズアレイの構成を示す上面図及び断面図である。
【図４】ＬＥＤの指向性を示すグラフである。
【図５】シミュレーションの概要を示す説明図である。
【図６】シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図７】比較例のＬＥＤアレイ及びレンズアレイの断面図である。
【図８】蛍光体を利用したＬＥＤを用いる場合のＬＥＤ光源の断面図である。
【図９】蛍光体を利用したＬＥＤの指向性を示すグラフである。
【図１０】変形例の電子内視鏡装置の構成を示す説明図である。
【図１１】変形例の作用を示すグラフである。
【図１２】面積が異なるＬＥＤを併用する場合のＬＥＤ光源の断面図である。
【図１３】面積が異なるＬＥＤを併用する場合の作用を示すグラフである。
【図１４】蛍光体を用いるＬＥＤと蛍光体を用いないＬＥＤを併用したＬＥＤ光源の断面図である。
【図１５】ＬＥＤを２次元配列する場合のＬＥＤアレイ及びマイクレンズの上面図である。
【図１６】５個のＬＥＤを１次元配列する場合のＬＥＤアレイ及びレンズアレイの断面図である。
【図１７】５個のＬＥＤチップを２次元配列する場合のＬＥＤアレイ及びレンズアレイの断面図である。
【図１８】３種類のマイクロレンズを用いる場合のＬＥＤアレイ及びレンズアレイの上面図である。
【図１９】ＬＥＤを凹面上に配列した例を示す説明図である。
【図２０】ライトガイドの入射端面を変形させた例を示す説明図である。
【図２１】周辺部分において各レンズ部の光軸の位置を調節した例を示す説明図である。
【図２２】ライトガイドの出射端面の前に蛍光体を配置した電子内視鏡装置である。
【図２３】回転フィルタを用いた光源ユニットである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１に示すように、電子内視鏡装置１０は、内視鏡本体１１、プロセッサユニット１２、光源ユニット１３、モニタ１９等を備える。
【００３２】
内視鏡本体１１は、挿入部１４、操作部１６、ユニバーサルコード１７等を有する。挿入部１４は、被検体内に挿入される部分であり、可撓性である。また、挿入部１４の先端１４ａには、撮像素子、撮影窓を通して入射する光を撮像素子に結像させるレンズやプリズム等の撮像光学系が設けられている。撮像素子は、例えばＣＭＯＳ型やＣＣＤ型の周知のものである。
【００３３】
先端１４ａの端面には、撮影窓とともに、被検体内に照明光を照射するための照明窓や、鉗子等の処置具を突出させるための鉗子出口、空気や水を被検体内に噴出させるための送気／送水口等が設けられている。照明窓の奥には、ライトガイド（図２参照）を通じて光源ユニット１３から導光される照明光を視野全体に照射するための投光光学系等が設けられている。鉗子出口は鉗子チャネルの端部であり、鉗子の挿入口である鉗子チャネルの他端は操作部１６に設けられている。
【００３４】
操作部１６は、挿入部１４の基端部分に設けられており、挿入部１４の先端１４ａを上下左右に自在に湾曲させるためのアングルノブや、送気／送水口から空気や水を噴出させるための送気／送水ボタン、静止画像を記録するためのフリーズボタン、モニタ１９に表示する観察画像を拡大／縮小を指示するためのズームボタン等が設けられている。また、操作部１６の内部には撮像素子の動作を制御するための制御回路等も設けられている。
【００３５】
内視鏡本体１１は、ユニバーサルコード１７と、ユニバーサルコード１７の端部に設けられたコネクタ１８を介してプロセッサユニット１２や光源ユニット１３に接続される。ユニバーサルコード１７内には、プロセッサユニット１２との間で制御信号や画像を送受信するための伝送ケーブルや、ライトガイドが挿通されている。
【００３６】
プロセッサユニット１２は、内視鏡本体１１及び光源ユニット１３と電気的に接続されており、電子内視鏡装置１０の動作を統括的に制御する。例えば、プロセッサユニット１２には、内視鏡本体１１から送信される撮像信号を画像化するためのＤＳＰや、撮影した画像に電子変倍、色強調処理、エッジ強調処理等の各種画像処理を施すためのＤＩＰ等が設けられている。また、プロセッサユニット１２には、光源駆動部２１（図２参照）によって光源ユニット１３の各部の動作を制御することにより、照明光の光量調節等を行う。光源駆動部２１は、光源ユニット１３の各部の動作を制御するための制御回路である。
【００３７】
また、プロセッサユニット１２は、モニタ１９に接続されている。モニタ１９には、内視鏡本体１１で撮像した画像や、被検体の情報、ＤＩＰで行う画像処理の詳細設定をする設定画面等が表示される。
【００３８】
図２に示すように、光源ユニット１３は、ライトガイド２２やＬＥＤ光源２３を備える。
【００３９】
ライトガイド２２は、例えば複数の光ファイバを束ねたものであり、一端（入射端面２２ａ）に入射した光をほぼ損失なく導光して他端から出射させる。ライトガイド２２の入射端面２２ａはＬＥＤ光源２３の正面（真正面でなくても良い）に露呈されており、ＬＥＤ光源２３が発した光が入射される。入射端面２２ａは、ＬＥＤ光源２３とほぼ平行である。入射端面２２ａの形状は、例えば円形である。
【００４０】
また、ライトガイド２２は、内視鏡本体１１に挿通されたライトガイドとコネクタ１８によって接続される。このため、光源ユニット１３に内視鏡本体１１が接続されている場合、ライトガイドの２２の出射端面（図示しない）は、挿入部１４の先端１４ａにある。ライトガイド２２が出射端面から出射する光はレンズ等の投光光学系（図示しない）を介し、照明光として被検体内に照射される。投光光学系には、所定波長帯の光を透過する光学フィルタや、ライトガイド２２が出射する光によって蛍光を発生する蛍光体等が含まれることがある。このため、ライトガイド２２が導光した光と、被検体内に照射される照明光とは色等が異なることがある。本実施形態では、ＬＥＤ光源２３が発した光がそのまま照明光として利用されるものとする。
【００４１】
ライトガイド２２の入射端面２２ａから受け入れることができる光の角度（開口角）は所定角２αであり、ＮＡはｓｉｎαである。開口角２α及びＮＡは、ライトガイド２２を形成する光ファイバのコア及びクラッドの屈折率によって予め決まっている。また、ライトガイド２２の直径は例えば１ｍｍ程度であり、ＬＥＤ光源２３の大きさＷよりも小さい。
【００４２】
ＬＥＤ光源２３は、複数のＬＥＤ３１（図３参照）を所定配列で並べて配置したＬＥＤアレイ２４と、ＬＥＤアレイ２４の各ＬＥＤ３１から発せられる光をライトガイド２２の入射端面２２ａに集光させるレンズアレイ２５等を備える。各ＬＥＤの点灯や消灯、発光量等は、光源駆動部２１によって一括して制御される。
【００４３】
また、ＬＥＤ光源２３の幅（実質的な有効径）Ｗ、及び、ライトガイド２２の入射端面２２ａを基準としたＬＥＤ光源２３の配置距離Ｄは、ライトガイド２２のＮＡによって制約される。具体的には、ＬＥＤ光源２３の幅Ｗ及び入射端面２２ａからの距離Ｄは、概ねｔａｎα≦Ｗ／２Ｄを満たすように設定されている。この範囲内に概ね収まるようにＬＥＤ光源２３の幅Ｗや配置距離Ｄを定められていれば、ＬＥＤアレイ２４の各ＬＥＤが発する光はライトガイド２２の出射端面に導光される。一方、ＬＥＤ２３の幅Ｗが大きすぎたり、配置距離Ｄが入射端面２２ａに近すぎたりする場合には、ライトガイド２２のＮＡの範囲外にあるＬＥＤ３１が発した光はレンズアレイ２５で入射端面２２ａに入射させても、ライトガイド２２ａ外に漏れ出し、出射端面まで導光されないことがある。
【００４４】
すなわち、光源ユニット１３の筐体サイズに応じて、ＬＥＤ光源２３を入射端面２２ａの近くに配置する場合には、ＬＥＤ光源２３の幅Ｗを相応に小さくしなければならないのでＬＥＤアレイ２４に配列可能なＬＥＤ３１の個数が減少する。また、照明光の光量を増加するためには、ＬＥＤアレイ２４に配列するＬＥＤの個数を増加させれば良いが、その分、ＬＥＤ光源２３の幅Ｗが大きくなるので、相応に配置距離Ｄを大きくしなければならない。
【００４５】
もちろん、使用するライトガイドの材料を変更可能な場合や、光源ユニット１３の筐体サイズを任意に定められる場合には、ライトガイド２２のＮＡ、ＬＥＤ光源２３の幅Ｗ、ＬＥＤ光源２３の配置距離Ｄに任意性があるが、以下では、ライトガイド２２のＮＡ、ＬＥＤ光源２３の幅Ｗや配置距離Ｄは、必要な照明光の光量、光源ユニット１３の筐体サイズ等によって予め定められているものとする。
【００４６】
図３に示すように、ＬＥＤアレイ２４は、複数のＬＥＤ３１と、これらのＬＥＤ３１を駆動するための基板３２を備える。本実施形態では、ＬＥＤ３１は４個であり、基板３２上に直線状に等間隔に並べて配置される。４個のＬＥＤ３１は全て同じものであり、例えば１ｍｍ四方の正方形に形成され、全て同じ所定波長帯の光（例えば白色光）を発する。基板３２は平面状であり、ＬＥＤ３１を駆動するための配線等（図示しない）が設けられており、光源駆動部２１に接続される。
【００４７】
レンズアレイ２５には、２つのレンズ部３４，３５が隣接するように設けられている。第１レンズ部３４及び第２レンズ部３５はどちらも半球状であるが曲率半径が異なるマイクロレンズである。また、レンズアレイ２５は、４個のＬＥＤ３１にそれぞれ対応するように、第１レンズ部３４と第２レンズ部３５を２個ずつ有している。４個の各レンズ部３４，３５は、直下のＬＥＤ３１からの光を入射端面２２ａに集光させる。例えば、図３において左から２番目に配置されたＬＥＤ３１が発した光のうち、左から２番目に設けられた第２レンズ部３５を通過した部分は入射端面２２ａに集光される。左から２番目のＬＥＤ３１からの光の一部は、左右に隣接するＬＥＤ３１に対応するように設けられた第１レンズ部３４に入射するが、第１レンズ部３４を通過しても入射端面２２ａには集光されない。
【００４８】
第１レンズ部３４の曲率半径Ｒは、ＬＥＤ３１を１個だけ配置距離Ｄの位置に置く場合に、ＬＥＤ３１の光をライトガイド２２の入射端面２２ａに最も無駄無く集光させることができるように、ＬＥＤ光源２３の配置距離ＤやＬＥＤ３１の指向性に基づいて決定される曲率半径である。例えば、第１レンズ部３４は、ちょうど入射端面２２ａの大きさにＬＥＤ３１が発した光を集光させる。
【００４９】
一方、第２レンズ部３５の曲率半径ｒは、第１レンズ部３４の曲率半径Ｒよりも小さい（Ｒ＜ｒ）。このためＬＥＤ３１を１個だけ配置距離Ｄに置く場合に第２レンズ部３５を用いれば、例えば入射端面２２ａよりも手前で焦点を結び、入射端面２２ａの位置では入射端面２２ａよりも大きく拡散するので、第１レンズ部３４を用いる場合よりも集光効率は劣る。しかし、後述するように、第２レンズ部３５は、第１レンズ部３４よりも曲率半径が小さいことによって、複数のＬＥＤ３１を配列し、かつ第１レンズ部３４と隣接させて併用する場合に、ＬＥＤ光源２３全体としての入射端面２２ａへの集光効率を向上させる。
【００５０】
なお、隣接する第１レンズ部３４と第２レンズ部３５の端部分（境界部分）は重畳し、一体化している。このため、レンズアレイ２５は、４個のレンズ部３４，３５が連なって一体化したものの全体である。第１レンズ部３４と第２レンズ部３５の端部分が重畳しているのは、第１レンズ部３４の曲率半径Ｒと等しい配置間隔ｄでＬＥＤ３１を配列しているからである（ｄ＝Ｒ）。
【００５１】
前述のように、曲率半径Ｒは、ＬＥＤ光源２３を配置距離Ｄに置く場合に、１個のＬＥＤ３１から入射端面２２ａに最も無駄無く光を集光させるための曲率半径であるから、４個全てのＬＥＤ３１の光を全く無駄無く利用する場合には、各ＬＥＤ３１上にそれぞれ曲率半径Ｒの第１レンズ部３４を配置し、かつ、第１レンズ部３４が隣接するＬＥＤ３１の第１レンズ部３４と重ならないようにしなければならない。このためには、ＬＥＤ３１の配置間隔ｄは曲率半径Ｒの１／２倍にする必要があるので（ｄ＝Ｒ／２）、幅Ｗの範囲内には２個のＬＥＤ３１しか配置できない。具体的には、図３において、レンズアレイ２５を第１レンズ３４の部分だけで形成し、第１レンズ部３４下のＬＥＤ３１だけを配置した状態である。
【００５２】
ＬＥＤ光源２３は、照明光量を増大させるために、上述の２個しかＬＥＤ３１を配列できない状態からさらに２個のＬＥＤ３１を間に配置し、ＬＥＤ３１の配列間隔ｄを曲率半径Ｒに等しくしている。但し、単にＬＥＤ３１の個数を追加しても、追加したＬＥＤ３１からの光をレンズによって入射端面２２ａに集光させなければ、照明光量は増加しないので、追加したＬＥＤ３１上には第２レンズ部３５を配置している。
【００５３】
以下、上述のように構成される電子内視鏡装置１０の作用を説明する。まず、図４に示すように、ＬＥＤ光源２３に搭載する各ＬＥＤ３１の発光量は、ｃｏｓθに比例するＩ１（θ）の分布を有するものとする。この場合、各ＬＥＤ３１の発光量は、Ｚ方向で極大値Ｉ１（０）であり、Ｚ方向からの角度が増加して、ＬＥＤ３１が配列された面内方向（Ｘ（またはＹ）方向）に近づくにつれて発光量が減少する。面内方向（θ＝０）でＬＥＤ３１の発光量は０である。
【００５４】
また、前述のように実際に電子内視鏡装置１０に搭載するＬＥＤ光源２３は４個のＬＥＤ３１を有するが、ここでは原理と作用を明確にするため、図５に示すように、配置間隔ｄでＬＥＤ３１が２個配列されており、一方のＬＥＤ３１上には第１レンズ部３４を配置し、他方のＬＥＤ３１上には第２レンズ部３５を配置する最もシンプルな場合を考える。そして、第１レンズ部３４の曲率半径Ｒは入射端面２２ａに対するＬＥＤ光源２３の配置距離Ｄによって定まる固定値とし、第２レンズ部３５の曲率半径ｒを第１レンズ部３４と等しい曲率半径Ｒから徐々に小さくしながら、第１レンズ部３４により集光される光量Ｓ１、第２レンズ部３５により集光される光量Ｓ２、及び、２個のＬＥＤ３１から入射端面２２ａに集光される総光量Ｓ１＋Ｓ２をシミュレーションにより求めた。
【００５５】
図６に示すように、第２レンズ部３５の曲率半径ｒを直線的に減少させると、第２レンズ部３５による集光量Ｓ２は直線的に減少するが、第１レンズ部３４による集光量Ｓ１は、ｓｉｎ関数にしたがって増大する。このため、２個のＬＥＤ３１から第１レンズ部３４及び第２レンズ部３５によって集光される総光量Ｓ１＋Ｓ２は、ｒ≒０．５１８［Ｒ／ｄ］で極大値１．１２｜Ｉ１｜であった。なお、第２レンズ部３５の曲率半径ｒの単位は、ＬＥＤ３１の配置間隔ｄの具体的な大きさによらないようにＲ／ｄを単位としている。また、光量Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１＋Ｓ２は、ＬＥＤ３１の規格化した発光量｜Ｉ１｜＝∫Ｉ１（θ）ｄθ／Ｉ１（０）を単位としている。
【００５６】
図６から分かるように、ＬＥＤ３１の配置間隔がｄの場合、第２レンズ部３５の曲率半径ｒを第１レンズ部３４の曲率半径Ｒを等しくすると（ｒ＝１．０［Ｒ／ｄ］）、総光量Ｓ１＋Ｓ２は１．０｜Ｉ１｜であり、ＬＥＤ３１を２個配置しているにもかかわらず、入射端面２２ａには１個分のＬＥＤ３１の光量しか集光されない。また、第１レンズ部３４だけを設けて、第２レンズ部３５を設けない場合（ｒ＝０．０［Ｒ／ｄ］）は、第１レンズ部３４を設けたＬＥＤ３１からの光しか集光することができないので、総光量Ｓ１＋Ｓ２は１．０｜Ｉ１｜である。しかし、第２レンズ部３５の曲率半径ｒを０．５１８Ｒ／ｄにすれば、ＬＥＤ３１を増大させることができる。
【００５７】
すなわち、ＬＥＤ３１を配置間隔ｄ（＝Ｒ）で配列し、一方に曲率半径Ｒの第１レンズ部３４を配置する場合には、他方の第２レンズ部３５の曲率半径ｒを第１レンズ部３４の曲率半径よりも小さくした方がライトガイド２２の入射端面２２ａに集光させることができる光量（すなわち照明光量）を増大させることができるのである。２個の隣接するレンズ部３４，３５において示した上述の結果は、レンズ部３４，３５が複数配列されていることにより、隣接箇所が複数ある場合も同様である。
【００５８】
したがって、図７（Ａ）に示すようにＬＥＤ３１を配置間隔ｄで４個配列し、全てのＬＥＤ３１上に全て曲率半径Ｒの第１レンズ部３４を配置した場合や、図７（Ｂ）に示すように、レンズ部の重畳による欠損がないように４個のＬＥＤ３１に対して１個置きにだけ配置する場合と比較して、電子内視鏡装置１０で使用する大小のレンズ部３４，３５を配列したＬＥＤ光源２３は入射端面２２ａへの集光量及び照明光量を増大させることができる。
【００５９】
また、ＬＥＤ３１の配置間隔をｄ＝Ｒにするという条件は、曲率半径Ｒの第１レンズ部３４の端が重畳しないようにＬＥＤ３１を配列する場合（ｄ＝Ｒ／２）よりもさらにＬＥＤ３１の配列個数を増加させたものであるが、曲率半径Ｒの第１レンズ部３４の端が重畳しないようにＬＥＤ３１を配列する条件は、図５において第２レンズ部３５下のＬＥＤ３１を配列しない場合、あるいは、第２レンズ部３５を設けない場合（図７（Ｂ）及び図６におけるｒ＝０．０［Ｒ／ｄ］）に相当する。このため、電子内視鏡装置１０で使用する大小のレンズ部３４，３５を配列したＬＥＤ光源２３は、ＬＥＤ３１の配列個数を増やし、かつ、隣接するＬＥＤ３１上に大小のレンズ部３４を配置したことによって、全てのＬＥＤ３１上に重畳による欠損がないように曲率半径Ｒの第１レンズ部３４を配置するためにＬＥＤ３１の配列個数が少なくなってしまう場合よりも、入射端面２２ａへの集光量及び照明光量を増大させることができる。
【００６０】
なお、上述の実施形態では、ライトガイド２２のＮＡに応じてＬＥＤ光源２３の配置距離Ｄ及び幅Ｗを所定値としたことからも分かるように、従来の光源ユニットのキセノンランプをＬＥＤ光源２３に置き換える場合にも好適である。例えば、キセノンランプの位置距離Ｄ及びキセノンランプの配置スペースの幅Ｗに合わせつつ、照明光量を確保することが可能である。
【００６１】
なお、上述の実施形態では、４個のＬＥＤ３１に対して第１レンズ部３４と第２レンズ部３５を２個ずつ交互に配列したが、第１レンズ部３４に隣接して第２レンズ部３５が少なくとも１以上あれば上述の効果が得られる。２または３個のＬＥＤ３１を用いる場合や５個以上のＬＥＤ３１を配列する場合も同様である。
【００６２】
なお、上述の実施形態では、ＬＥＤ３１の配置間隔ｄを第１レンズ部３４の曲率半径Ｒに等しくしたが、配置間隔ｄは任意である。但し、ＬＥＤ３１の発光量が所定値である場合、電子内視鏡装置１０の照明光量を増加させるためには、ＬＥＤ３１の配列個数を多くする必要があるので、ｄ＞Ｒ／２の範囲内で任意である。
【００６３】
なお、ＬＥＤ３１の具体的な構成は任意であり、例えば、図８に示すＬＥＤ光源４０のように、所定波長の単色の光を発生するＬＥＤ３１を、励起光を発生するＬＥＤ４１と、励起光の一部を吸収して所定波長帯の蛍光を発する蛍光体４２とで形成しても良い。例えば、励起光用ＬＥＤ４１は紫色〜青色の光を発し、蛍光体４２を緑色〜黄色の蛍光を発生するようにすれば、蛍光体４２で発生した蛍光と、蛍光体４２を透過した励起光とが合わさって擬似白色光が発生する。
【００６４】
このように、上述の実施形態のＬＥＤ３１を、励起光用ＬＥＤ４１と蛍光体４２で形成する場合、図９に示すように、励起光の光量分布（指向性）は、上述の実施形態のＬＥＤ３１（図４参照）と同様のＩ１（θ）＝ｃｏｓθであるが、蛍光の光量分布Ｉ２（θ）はθ＝４５°方向に極大を持つ分布になる。これは、励起光の光量分布Ｉ１（θ）と、励起光が蛍光体４２を透過する長さのバランスによるものである。したがって、ＬＥＤ３１として、励起光用ＬＥＤ４１と蛍光体４２を用いる場合には、図９の光量分布Ｉ１（θ）及びＩ２（θ）を考慮して、第２レンズ部３５の曲率半径ｒを算出しなければならない。
【００６５】
なお、上述の実施形態では、ＬＥＤアレイ２４に配列する全てのＬＥＤ３１を一律に制御するが、第１レンズ部３４下のＬＥＤ３１と、第２レンズ部３５下のＬＥＤ３１とをそれぞれ組みにして別個に制御しても良い。この場合、例えば、図１０に示すように、第１レンズ部３４下のＬＥＤ３１の点灯／消灯、及び光量を制御する第１光源駆動部４６と、第２レンズ部３５下のＬＥＤ３１の点灯／消灯、及び光量を制御する第２光源駆動部４７をプロセッサユニット１２に設ける。
【００６６】
そして、図１１に示すように、照明光量が小さい範囲Ｅ１においては、第２レンズ部３５下のＬＥＤ３１を点灯し、その駆動電流を制御することで光量Ｓ２によって照明光量を調節する。また、範囲Ｅ１では第１レンズ部３４下のＬＥＤ３１は消灯しておく。次に、照明光量が中程度の範囲Ｅ２においては、第２レンズ部３５下のＬＥＤ３１を消灯し、第１レンズ部３４下のＬＥＤ３１を点灯し、その駆動電流を制御することによって光量Ｓ１によって照明光量を調節する。そして、照明光量が大きい範囲Ｅ３においては、第１レンズ部３４下のＬＥＤ３１を最大駆動電流で点灯させ、さらに第２レンズ部３５下のＬＥＤ３１の駆動電流を調節することで光量Ｓ１（最大）と光量Ｓ２（可変）の合計によって、照明光量を調節する。
【００６７】
ＬＥＤ３１を演色性良く駆動可能な駆動電流の範囲Ｇ１は、ほぼＬＥＤ３１の面積によって定まっており、この所定範囲Ｇ１よりも小さい駆動電流で駆動するとＬＥＤ３１が発する光の色が変化してしまうことがある。また、所定範囲Ｇ１を超える大きな駆動電流で駆動するとＬＥＤ３１が発熱等により破損することがある。このため、図１１に二点鎖線で示すように、ＬＥＤアレイ２４の全てのＬＥＤ３１を同時に一律に制御すると、実質的に所定範囲Ｇ１範囲Ｅ２の中程から範囲Ｅ３の間でしか所望の色での照明をすることができず、照明光量のレンジはＲ０程度である。一方、上述のように、第１レンズ部３４下のＬＥＤ３１と第２レンズ部３５下のＬＥＤ３１のグループに分けて、各グループで別個に点灯／消灯、及び光量を制御すれば、駆動電流を所定範囲Ｇ１の範囲内で制御しつつ、照明光量のレンジをＲ１に拡大することができる。
【００６８】
また、図１１においては、Ｅ１〜Ｅ３の各範囲でみれば、第１レンズ部３４下のＬＥＤの３１、または、第２レンズ部３５下のＬＥＤ３１のいずれかのグループの駆動電流の調節によって光量を実質的に変化させているが、このようなグループ毎の点灯／消灯による範囲分けを行わず、何れの範囲においても第１レンズ部３４下のＬＥＤの３１と第２レンズ部３５下のＬＥＤ３１をともに点灯し、これらの各グループの発光量を調節することによって照明光量を調節しても良い。
【００６９】
なお、上述の実施形態では、ＬＥＤアレイ２４に配列するＬＥＤ３１が全て同じものであるが、複数種類のＬＥＤを用いても良い。例えば、図１２に示すＬＥＤ光源５０のように、第１レンズ部３４下のＬＥＤを面積が大きいＬＥＤ５１にし、第２レンズ部３５下のＬＥＤを面積が小さいＬＥＤ５２にしても良い。
【００７０】
ＬＥＤの面積が大きいほど大電流で駆動可能であり、大光量が得られるが、低駆動電流で所望の色が得られないことがある。一方、ＬＥＤの面積が小さいほど発光量が小さくなるが、低駆動電流でも所望の色が得られる。このため、図１３に示すように、範囲Ｅ１’では第２レンズ部３５下の小面積ＬＥＤ５２による光量Ｓ２によって照明光量を調節し、範囲Ｅ２’では第１レンズ部３４下の大面積ＬＥＤ５１による光量Ｓ１によって照明光量を調節する。そして、範囲Ｅ３’では、第１レンズ部３４下の大面積ＬＥＤ５１を最大駆動電流で駆動しつつ、第２レンズ部３５下の小面積ＬＥＤ５２の駆動電流を調節することによって照明光量を調節する。
【００７１】
こうすると、二点鎖線で示すように全てのＬＥＤ３１を同一のものにし、一律に制御する場合の照明光量のレンジＲ０と比較して、大面積ＬＥＤ５１と小面積ＬＥＤ５２をそれぞれ所望の色が得られる駆動電流の範囲Ｇ１，Ｇ２で駆動しながら、照明光量のレンジをＲ１に拡大することができる。特に、前述のように、全てに同じＬＥＤ３１を用いながら第１レンズ部３４のグループと第２レンズ部３５のグループに分けて駆動する場合（図１１参照）と比較すれば、最大照明光量は下るが、照明光量が小さい範囲で、所望の色が得られる照明光量のレンジを伸ばすことができる。
【００７２】
なお、図１２では、第１レンズ部３４下に大面積ＬＥＤ５１を配置し、第２レンズ部３５下には小面積ＬＥＤ５２を配置したが、これとは逆に第１レンズ部３４下に小面積ＬＥＤ５２を配置し、第２レンズ部３５下に大面積ＬＥＤ５２を配置しても良い。但し、前述の図６からも分かるように、ＬＥＤが同じ物ならば、第１レンズ部３４で集光される光量Ｓ１と第２レンズ部３５で集光される光量Ｓ２は曲率半径が大きい第１レンズ部３４の方が集光する光量が大きいので（Ｓ１＞Ｓ２）、図１２のように第１レンズ部３４下に大面積ＬＥＤ５１を、第２レンズ部３５下に小面積ＬＥＤ５２を配置した方が、集光効率が良い。逆に配置すれば、大光量を集光可能な第１レンズ部３４では小面積ＬＥＤ５２から発生する小光量しか集光されず、第２レンズ部３５では小光量しか集光できないので、大面積ＬＥＤ５１の光量の損失が大きいからである。
【００７３】
また、図１２では、ＬＥＤ光源５０に配列されたＬＥＤ５１，５２が励起光用ＬＥＤ４１と蛍光体４２によって形成されているが、ＬＥＤ５１，５２は、実施形態のＬＥＤ３１のように蛍光体４２を併用しないＬＥＤでも良い。
【００７４】
また、図１４のＬＥＤ光源６０のように、第１レンズ部３４下には励起光用ＬＥＤ４１と蛍光体４２を有するＬＥＤ５１を配置し、第２レンズ部３５下には蛍光体を用いないＬＥＤ５３を配置しても良い。そして、図１４のように、蛍光体を用いるＬＥＤ５１と、蛍光体を用いないＬＥＤ５３を併用する場合には、第１レンズ部３４下に蛍光体を用いるＬＥＤ５１を配置し、第２レンズ部５２下に蛍光体を用いないＬＥＤ５３を配置することが好ましい。これは、蛍光体を用いたＬＥＤ５１の場合、発生する蛍光の光量分布Ｉ２（θ）が傾斜しているので（図９参照）、蛍光を十分に集光するためには広角度から集光可能な第１レンズ部３４を用いるのが好ましく、蛍光を用いないＬＥＤ５３の場合、光量分布Ｉ１（θ）の極大点はＺ方向にあるので（図４参照）、第２レンズ部３５によって狭い角度範囲の光を集光するだけも蛍光に比べれば比較的大光量を集光することができるからである。
【００７５】
さらに、図１４のように、蛍光体を用いるＬＥＤ５１と蛍光体を用いないＬＥＤ５３を併用する場合、通常の観察に用いる白色光の照明光量が不足しなければ、蛍光体を用いるＬＥＤ５１を白色（擬似白色）のＬＥＤにし、蛍光体を用いないＬＥＤ５３を狭帯域光用ＬＥＤにすることが好ましい。狭帯域光用ＬＥＤとは、例えば青色の狭帯域光（３９０〜４４５ｎｍ程度）や緑色の狭帯域光（５３０〜５５０ｎｍ）を発生するＬＥＤであり、被検体の血管やピットパターンを強調して観察するいわゆる特殊光観察をするためのＬＥＤである。このように、第２レンズ部３５下に狭帯域光用ＬＥＤ５３を配置すると、光量が不足しがちなＬＥＤ光源２３を用いる場合でも、レンズアレイ２５に第１レンズ部３４及び第２レンズ部３５があることによって光量を補うことができるので、容易に白色光による通常の観察と、狭帯域光による特殊光観察を切り替えて行うことができる。
【００７６】
もちろん、特殊光観察を行えるようにする場合でも、第２レンズ部３５下に配置するＬＥＤを全て特殊光用ＬＥＤにする必要はなく、少なくとも１つを特殊光用ＬＥＤにすれば良い。また、第２レンズ部３５が複数ある場合には、第２レンズ部３５下に配置するＬＥＤのうち一部を青色狭帯域光用ＬＥＤにし、その他を緑色狭帯域光用ＬＥＤにしても良い。さらに、白色光が十分に足りている場合には、第２レンズ部３５下に配置するＬＥＤだけでなく、第１レンズ部３４下に配置するＬＥＤの一部を特殊光用ＬＥＤにしても良い。
【００７７】
また、蛍光体を用いないＬＥＤ５３を特殊光用ＬＥＤにする代わりに、ＲＧＢ（あるいは補色系のＹＭＣ）のいずれか、あるいはこれらのうち任意の混色を発生するＬＥＤにしても良い。このように、図１４において、蛍光体を用いないＬＥＤ５３として、ＲＧＢを発するＬＥＤを用い、これらを、第１レンズ部３４下のＬＥＤ５１とともに点灯すれば、照明光の演色性を向上させることができる。このようにＬＥＤ５３にＲＧＢ等を発生するＬＥＤを用いる場合、第２レンズ部３５下の全てのＬＥＤに同色のＬＥＤにしなくても良く、ＲＧＢを必要な比率で配置すれば良い。
【００７８】
なお、上述の実施形態では、ＬＥＤ光源２３が４個のＬＥＤを直線的に配列しているが、ＬＥＤ光源２３のＬＥＤの配列を２次元的にしても良い。例えば、図１５に示すように、ＬＥＤ３１を正方形状に配置しても良い。この場合、第１レンズ部３４と第２レンズ部３５は、ＬＥＤ３１が配列された面内の２方向（Ｘ方向及びＹ方向）に隣接するので、第２レンズ部３５の曲率半径ｒは図６で示した値とは一致しないことがあるが、算出方法は前述の実施形態と同様である。また、２つの第２レンズ部３５の対角方向の長さよりも第１レンズ部３４の対角方向の長さの方が長いので、図１５のＬＥＤ光源の幅Ｗは、第１レンズ部３４の対角方向の長さである。
【００７９】
また、上述の実施形態では、ＬＥＤ光源２３に４個のＬＥＤを用いているが、ＬＥＤ光源２３に配列するＬＥＤの個数は２個以上であれば任意である。例えば、図１６に示すように、ＬＥＤ光源２３に５個のＬＥＤ３１を配列しても良い。図１６では、第１レンズ部３４を３個使用し、その間に第２レンズ部３５を２個用いているが、第２レンズ部３５を３個使用し、その間に第１レンズ部３４を用いても良い。さらに、図３や図１６では、第１レンズ部３４と第２レンズ部３５を交互に配置しているが、第１レンズ部３４と第２レンズ部３５は必ずしも交互に配置されていなくても良い。図６の説明から分かるように、レンズアレイ２５の中に第１レンズ部３４と第２レンズ部３５が隣接している箇所が少なくとも１箇所以上あれば、第１レンズ部３４と第２レンズ部３５の配列は任意である。具体的には、図１６のように５個のＬＥＤ３１及びレンズ部３４，３５を用いる場合、左から第１レンズ部３４，第２レンズ部３５，第１レンズ部３４，第１レンズ部３４，第１レンズ部３４のようにレンズ部を設けても良い。もちろん、第１レンズ部３４及び第２レンズ部３５が交互に配置され、全てのレンズ部３４，３５が、異なる曲率半径のレンズ部３４または３５と隣接している場合に最も光量向上効果は大きい。
【００８０】
ＬＥＤ３１及びレンズ部３４，３５を２以上設けていれば良いことは、ＬＥＤ３１及びレンズ部３４，３５を２次元的に配置する場合も同様である。例えば、図１７に示すように、５個のＬＥＤ３１を２次元的に配列する場合、中央のＬＥＤ３１上に第２レンズ部３５を、その周囲の４個のＬＥＤ３１上に第１レンズ部３４を用いれば良い。もちろん、中央のＬＥＤ３１上に第１レンズ部３４を配置し、周囲の４個のＬＥＤ３１上に第２レンズ部３５を配置しても良い。また、前述の通り、第１レンズ部３４と第２レンズ部３５が少なくとも１箇所で隣接していれば光量向上効果作用があるので、第１レンズ部３４と第２レンズ部３５が少なくとも１個ずつあり、これらが隣接して用いられていなければならないこと以外は、第１レンズ部３４と第２レンズ部３５を用いる個数や配列は任意である。
【００８１】
さらに、上述の実施形態では、曲率半径Ｒの第１レンズ部３４と曲率半径ｒ（＜Ｒ）の第２レンズ部３５の２種類のレンズ部を用いるが、図１８のＬＥＤ光源７０のように、レンズアレイ２５に大中小のレンズ部７１，７２，７３（曲率半径ｒ１＞ｒ２＞ｒ３）を用いても良い。この場合、図６で示した通り、大中のレンズ部７１，７２の関係において、あるいは中小のレンズ部７２，７３の関係において、光量向上効果がある。図１８では、大中小の順にレンズ部が配列されているが、大小中の順にレンズ部を配置していても良い。また、ＬＥＤやレンズ部を２次元的に配列する場合も同様に３種類以上の曲率半径が異なるレンズ部を用いても良い。さらに、図１８では、レンズアレイ２５に３種類の曲率半径が異なるレンズ部を用いているが、４種類以上の曲率半径が異なるレンズ部を用いても良い。
【００８２】
なお、上述の実施形態では、平面状にＬＥＤ３１を配列しているが、図１９のＬＥＤ光源８０のように、ライトガイド２２側に凹の湾曲した面上にＬＥＤ３１を配列しても良い。このように、凹面状にＬＥＤ３１を配列すると、凹面の湾曲によって各レンズ部３４，３５の光軸を入射端面２２ａに向けられるので、各ＬＥＤ３１の光をより入射端面２２ａに集光させやすい。
【００８３】
なお、上述の実施形態では、ライトガイド２２の入射端面２２ａの形状を円形にしたが、入射端面２２ａの形状は任意である。例えば、図２０に示すライトガイド９７のように、ＬＥＤ光源２３の全体的形状に応じて、ＬＥＤ光源２３の長手方向が長径であり短手方向が短径になるように、入射端面９７ａの形状を楕円形にしても良い。ＬＥＤ光源２３のようにＬＥＤ３１を横一列に配置する場合、ＬＥＤ光源２３が全体として出射する光束の断面形状は楕円形に近い形状になるので、上述のようにＬＥＤ光源２３の全体的な光束の形状に応じた入射端面形状にしておくと、同じＮＡのライトガイドでもＬＥＤ光源２３の光束が入射されやすくなる。ＬＥＤ３１を２次元配列する場合も同様である。また、ここでは、入射端面９７ａを楕円形にしたが、入射端面９７ａは長円形（スタジアム型）にしても良いし、長方形状等にしても良い。
【００８４】
このようにＬＥＤ３１を湾曲配置する代わりに、図２１に示すように、入射端面２２ａの正面からずれた位置にあるＬＥＤ３１上のレンズ部３４，３５を、入射端面２２ａ側（入射端面２２ａの正面がある中心方向）に適宜ずらして配置しても良い。こうすれば、入射端面２２ａの正面からずれた位置にあるＬＥＤ３１上のレンズ部３４，３５による集光光軸（一点鎖線で示す）を入射端面２２ａ側に傾けることができるので、各ＬＥＤ３１の光をより入射端面２２ａに集光させやすい。但し、第１レンズ部３４のずらし量δ１と第２レンズ部３５のずらし量δ２は、必ずしも同じ値にはならない。例えば、第１レンズ部３４の曲率半径Ｒ及び第２レンズ部３５の曲率半径ｒが入射端面２２ａの位置によらず一律の場合、第１レンズ部３４の集光光軸と第２レンズ部３５の集光光軸をほぼ平行にするにはδ１＞δ２にする必要がある。もちろん、レンズ部３４，３５の周辺部分でのずらし量δ１，δ２を変える代わりに、中央部分の曲率半径Ｒ，ｒに対して周辺部分でのレンズ部３４，３５の曲率半径Ｒ，ｒを変更しても良い。なお、図２１では便宜的に多数のＬＥＤ３１を配列しているが、ＬＥＤ３１の個数によらず、上述のように入射端面２２ａの正面からずれた位置にあるレンズ部３４，３５の光軸を入射端面２２ａの側にずらして配置することが好ましい。
【００８５】
なお、上述の実施形態及び変形例では、ＬＥＤ光源で発生した光をそのまま照明光として被検体内に照射するが、図２２に示すように、例えば、ＬＥＤ光源２３からは蛍光体９１を励起する励起光を発生させ、先端部１４ａのライトガイド２２の出射端面の前に配置した蛍光体９１を通過させることによって、透過した励起光と蛍光体９１による傾向によって白色光を生成し、投光光学系９２を通して照明光として被検体内に照射しても良い。
【００８６】
また、図２３に示すように、ＬＥＤ光源２３で白色光を発生させ、ライトガイド２２とＬＥＤ光源２３の間に複数のカラーフィルタを配置した回転自在な回転フィルタ９３を配置することによって、ＬＥＤ光源２３で発生した白色光から各カラーフィルタが透過する波長の光を選択的に照明光として用いるようにしても良い。回転フィルタに設けるカラーフィルタの数や種類は任意であるが、例えば、ＲＧＢ（あるいは補色系）のカラーフィルタや、白色光を透過する白フィルタ、特殊光観察用の狭帯域光を透過する狭帯域フィルタ等を設けることができる。
【００８７】
また、ＬＥＤ光源２３とライトガイド２２の間に、さらにレンズ（あるいは複数のレンズ等からなるレンズ系）やロッドインテグレータ等を配置して、ＬＥＤ光源２３で発生させた光を入射端面２２ａに集光させやすくしても良い。
【００８８】
なお、上述の実施形態及び変形例では、ＬＥＤアレイ２４と一体にＬＥＤ上に半球状のレンズ部３４，３５を有するレンズアレイ２５を設けたが、レンズアレイ２５はＬＥＤアレイ２４と別体に設けられていても良い。レンズアレイ２５をＬＥＤアレイ２４と別体に設ける場合には、各レンズ部３４，３５はライトガイド２２側及びＬＥＤアレイ２４側に曲面を有していても良い。この場合、レンズ部３４，３５の曲率半径が小さい（あるいは大きい）とは、それぞれ同じ側の面で比較した大小である。すなわち、第１レンズ部３４と第２レンズ部３５のライトガイド２２側の面の曲率半径を比較した場合に、第２レンズ部３５の曲率半径は第１レンズ部３４の曲率半径よりも小さい。ＬＥＤアレイ２４側についても同様である。但し、第２レンズ部３５の曲率半径は、両側で第１レンズ部３４の曲率半径よりも小さくなっていなければならないわけではなく、少なくともライトガイド２２側とＬＥＤアレイ２４側の一方の側で第１レンズ部３４の曲率半径よりも小さくなって入れば良い。
【００８９】
さらに、上述の実施形態及び変形例では、レンズアレイ２５の各レンズ部３４，３５は球面であるが、各レンズ部３４，３５は非球面でも良い。
【００９０】
なお、上述の実施形態及び各種変形例では、ＬＥＤを用いる例を説明したが、ＬＥＤの代わりに、ＬＤ等、他の半導体光源を用いても良い。
【００９１】
なお、上述の実施形態及び各種変形例では、第１レンズ部３４の曲率半径Ｒが、入射端面２２ａに対するＬＥＤ光源２３の配置距離Ｄによって定まる固定値であるとしたが、ＬＥＤ光源２３の配置距離Ｄが所定値である場合でも、曲率半径Ｒを可変値にしても良い。具体的には、第１レンズ部３４の曲率半径をＲ’（Ｒ’＜Ｒ）にし、この曲率半径Ｒ’にしたがって第２レンズ部３５の曲率半径ｒ’を定めても良い。第１レンズ部３４の曲率半径Ｒを配置距離Ｄで定まる固定値にしている場合、具体的なＬＥＤ３１の配置間隔ｄやＬＥＤ３１の指向性によっては２レンズ部３５の適切な曲率半径ｒ（＜Ｒ）が求められないことがあるが、このような場合には、上述のように第１レンズ部３４の曲率半径Ｒ’を上述の曲率半径Ｒよりも小さくするすると、第２レンズ部３５の曲率半径ｒ’（＜Ｒ’）を決定することができる。
【００９２】
なお、上述の実施形態及び各種変形例では、ＬＥＤアレイ２４に配列するＬＥＤが正方形状であるが、ＬＥＤの形状は任意である。ＬＥＤは、長方形でも良いし、六角形状でも良い。長方形状のＬＥＤを用いる場合等、ＬＥＤの形状が回転非対称な場合には、これに合わせてレンズ部３４，３５の形状を変形（例えば楕円形に）しても良い。また、複数種類の形状が異なるＬＥＤを用いても良い。
【００９３】
なお、上述の実施形態及び各種変形例は任意に組み合わせることができる。例えば、大面積ＬＥＤ５１と小面積ＬＥＤ５２を用いる場合（図１２参照）に、小面積ＬＥＤ５２を励起光用ＬＥＤやＲＧＢを発するＬＥＤ（図１４参照）にしても良い。また、ＬＥＤの各種配列方法（図３，図１５〜図１９参照）において、蛍光体を利用したＬＥＤを使用しても良いし（図８参照）、面積の異なるＬＥＤを併用しても良いし（図１２参照）、白色のＬＥＤと単色のＬＥＤを併用しても良い（図１４参照）。さらに、これらの任意のパターンにおいて、ＬＥＤを凹面状に配置しても良いし（図１９参照）、レンズ部３４，３５の光軸をずらしても良く（図２１参照）、ＬＥＤを凹面状に配置した上でさらにレンズ部３４，３５の光軸をずらしても良い。
【００９４】
なお、上述の実施形態では、説明を省略したが、ＬＥＤ光源２３は、ＬＥＤ３１の発光させた場合の熱を冷却するためのヒートシンク等、その他ＬＥＤ光源２３に必要な各種周知の部材を備えても良い。
【符号の説明】
【００９５】
１０  電子内視鏡装置
１１  内視鏡本体
１２  プロセッサユニット
１３  光源ユニット
２２  ライトガイド
２３，４０，５０，６０，７０，８０  ＬＥＤ光源
２４  ＬＥＤアレイ
２５  レンズアレイ
３１  ＬＥＤ
３４  第１レンズ部
３５  第２レンズ部
【図１】
2014023630.tif 000003
【図２】
2014023630.tif 000004
【図３】
2014023630.tif 000005
【図４】
2014023630.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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