(57)【要約】  内視鏡用照明装置は、１次光を出力する光源と、１次光を導光する導光部材（２６）と、１次光を２次光に変換する光変換部材（６２）とを有する。導光部材（２６）は、それを通って１次光が導光部材から出射する導光部材端面（３２）を有し、光変換部材（６２）は、それを通って１次光が光変換部材に入射する光変換部材端面（６４）を有し、導光部材端面（３２）と光変換部材端面（６４）は互いに対向して離間して配置されている。導光部材端面（３２）における導光部材（２６）の光軸と光変換部材端面（６４）との交点から出射し、導光部材端面（３２）に入射する光の入射角が、導光部材（２６）が導光することが可能である光の入射角以上となるような相対位置関係で導光部材（２６）と光変換部材（６２）が配置されている。
2017060992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次光を出力する光源と、
前記１次光を導光する導光部材と、
前記１次光を２次光に変換する光変換部材とを有する内視鏡用照明装置において、
前記導光部材は、それを通って前記１次光が前記導光部材から出射する導光部材端面を有し、前記光変換部材は、それを通って前記１次光が前記光変換部材に入射する光変換部材端面を有し、前記導光部材端面と前記光変換部材端面は互いに対向して配置されており、
前記導光部材端面における前記導光部材の光軸と前記光変換部材端面との交点から出射し、前記導光部材端面に入射する光の入射角が、前記導光部材が導光することが可能である光の入射角以上となるような相対位置関係で前記導光部材と前記光変換部材とが離間して配置されていることを特徴とする内視鏡用照明装置。
【請求項２】
前記導光部材の導光路断面の半径をｄ、前記導光部材の受け入れ角をＮＡ、前記導光部材端面と前記光変換部材端面との間の媒体の屈折率をｎ、前記導光部材端面と前記光変換部材端面との間の距離をＬとしたとき、前記導光部材端面と前記光変換部材端面と間の距離Ｌは、
【数１】
2017060992.tif 000005
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項３】
前記導光部材端面と前記光変換部材端面との間の距離を規定する間隔保持部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項４】
前記間隔保持部材は、前記導光部材と前記光変換部材との間に狭持される透明部材であることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項５】
前記間隔保持部材は、前記導光部材が内部に挿入される導光部材保持穴と、光変換部材が内部に挿入される光変換部材保持穴とを有し、前記導光部材保持穴と前記光変換部材保持穴が内部で連通しており、前記光変換部材保持穴は、前記導光部材保持穴側から徐々に穴径が増加するテーパ形状をしていることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項６】
前記間隔保持部材内に挿入された前記導光部材端面は、前記光変換部材保持穴内にあることを特徴とする請求項５に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項７】
前記導光部材端面と前記光変換部材端面との間は、前記１次光と前記２次光の両方に対して光学的に透明な透明部材で満たされていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項８】
前記導光部材端面は凸面形状をしており、前記透明部材の屈折率は前記導光部材の屈折率よりも低いことを特徴とする請求項７に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項９】
前記導光部材端面は凹面形状をしており、前記透明部材の屈折率は前記導光部材の屈折率よりも高いことを特徴とする請求項７に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項１０】
前記光変換部材端面は凸面形状をしており、前記透明部材の屈折率は前記光変換部材の屈折率よりも低くいことを特徴とする請求項７に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項１１】
前記光変換部材端面は凹面形状をしており、前記透明部材の屈折率は前記光変換部材の屈折率よりも高いことを特徴とする請求項７に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項１２】
前記導光部材は、複数のモードの光を導光できるマルチモード光ファイバであることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項１３】
前記光ファイバは、コアと、前記コアの外周円筒面を覆っているクラッドとを有し、前記クラッドの直径は、前記コアの直径の１．２倍以下であることを特徴とする請求項１２に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項１４】
前記光ファイバは、コアと、前記コアの外周円筒面を覆っている１次クラッドと、前記１次クラッドの外周円筒面を覆っている２次クラッドとを有するダブルクラッドファイバであることを特徴とする請求項１２に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項１５】
前記１次光は、前記コア内で導光され、前記２次光は、前記コアと前記１次クラッド内で導光されることを特徴とする請求項１４に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項１６】
前記光ファイバは、コアと、前記コアの外周円筒面を覆っているクラッドと、前記クラッドの外周円筒面を覆っている金属反射膜とを有する光ファイバであり、前記金属反射膜は、前記１次光と前記２次光の両方に対して反射性を有することを特徴とする請求項１２に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項１７】
前記１次光は、前記コア内で導光され、前記２次光は、前記コアと前記クラッド内で導光されることを特徴とする請求項１６に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項１８】
前記光変換部材は円柱形状をしており、前記光変換部材の直径は、前記導光部材端面から出射する前記１次光の全てが前記光変換部材に照射される面積を与えるような大きさとなっていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項１９】
前記光変換部材は、蛍光体を含むことを特徴とする請求項１８に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項２０】
前記導光部材によって前記１次光とは逆方向に導光される戻り光を前記１次光と分岐する分岐部材を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項２１】
前記分岐部材は、ダイクロックミラーまたは光カプラであることを特徴とする請求項２０に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項２２】
前記導光部材によって前記１次光とは逆方向に導光される戻り光の光量を検出する検出部を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項２３】
前記戻り光の光量に基づいて前記光源を制御する制御部を有することを特徴とする請求項２２に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項２４】
前記制御部は、前記戻り光の光量の検出結果から、何らかの故障が発生していると判断したときに、前記光源の出力光量をゼロにすることを特徴とする請求項２３に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項２５】
前記制御部は、前記戻り光の光量の検出結果から、何らかの故障が発生していると判断したときに、前記光源の出力光量を通常使用時よりも低くすることを特徴とする請求項２３記載の内視鏡用照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単線の導光部材を使用した内視鏡用照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
単線の導光部材を使用した内視鏡用照明装置の一例として、レーザ光源から射出されるレーザ光が、内視鏡内を延びる単線の光ファイバによって導光され、内視鏡の先端部に配置された蛍光体によって波長変換されて照明光が作り出される照明システムが、例えば日本国特許第５１０３８７４号に開示されている。さらに、光ファイバに入射した波長変換後の光の光量をモニタリングすることによる安全システムも併せて提示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特許第５１０３８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
先行技術の照明システムは、主に波長変換後の光の光量をモニタンリグしている。しかしながら、蛍光体で発光された光は、レーザ光のような指向性を持たないため、全方向に均一に発光してしまう。そのため、非常に細い光ファイバに入射する成分の比率は非常に小さい。さらに、光ファイバに入射した光の内、全ての成分を光ファイバが導光できるとも限らない。光ファイバはコアとクラッドの屈折率比率から、ある一定の入射角をもって光ファイバに入射した光しか導光することができない。このような理由から、蛍光体での発光量に対して、光ファイバを通じて戻ってくる光の光量は非常に小さくなってしまう。そのような小さな光量を測定するためには、高価な高感度受光素子を用いる必要があり、さらに、低感度ゆえノイズによる安全システムの誤作動が発生する虞がある。【０００５】
そこで本発明の目的は、光変換部材から導光部材に入射し導光部材によって導光される戻り光の光量が向上された内視鏡用照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
内視鏡用照明装置は、１次光を出力する光源と、前記１次光を導光する導光部材と、前記１次光を２次光に変換する光変換部材とを有する。前記導光部材は、それを通って前記１次光が前記導光部材から出射する導光部材端面を有し、前記光変換部材は、それを通って前記１次光が前記光変換部材に入射する光変換部材端面を有し、前記導光部材端面と前記光変換部材端面は互いに対向して配置されている。前記導光部材端面における前記導光部材の光軸と前記光変換部材端面との交点から出射し、前記導光部材端面に入射する光の入射角が、前記導光部材が導光することが可能である光の入射角以上となるような相対位置関係で前記導光部材と前記光変換部材とが離間して配置されている。
【発明の効果】
【０００７】
光変換部材から導光部材に入射し導光部材によって導光される戻り光の光量が向上された内視鏡用照明装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第一実施形態の内視鏡用照明装置の全体構成を概略的に示している。
【図２】図２は、図１に示された先端ユニットの詳細を示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示された光ファイバと蛍光体との間の距離式を説明するための図である。
【図４】図４は、図２の先端ユニットに代替可能な先端ユニットの変形例を示している。
【図５】図５は、図２の先端ユニットに代替可能な先端ユニットの変形例を示している。
【図６】図６は、図２の先端ユニットに代替可能な先端ユニットの変形例を示している。
【図７】図７は、図２の先端ユニットに代替可能な先端ユニットの変形例を示している。
【図８】図８は、図２の先端ユニットに代替可能な先端ユニットの変形例を示している。
【図９】図９は、図２の先端ユニットに代替可能な先端ユニットの変形例を示している。
【図１０】図１０は、第一実施形態による内視鏡装置の全体構成を概略的に示している。
【図１１】図１１は、図１０の内視鏡装置に対する図１の内視鏡用照明装置の搭載構成を示している。
【図１２】図１２は、第二実施形態によるＬＤ部を示している。
【図１３】図１３は、第二実施形態によるＰＤ部を示している。
【図１４】図１４は、第二実施形態による先端ユニットを示している。
【図１５】図１５は、第二実施形態による内視鏡の全体構成を概略的に示している。
【図１６】図１６は、図１５の内視鏡装置に対する第二実施形態の内視鏡用照明装置の搭載構成を示している。
【図１７】図１７は、第三実施形態の内視鏡用照明装置の全体構成を概略的に示している。
【図１８】図１８は、第三実施形態によるＬＤ／ＰＤ部の詳細図である。
【図１９】図１９は、図１５の内視鏡装置に対する図１７の内視鏡用照明装置の搭載構成を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第一実施形態］
第一実施形態が図１ないし図１１を参照して説明される。
【００１０】
〔照明装置および安全システムの全体像〕
図１は、本実施形態の内視鏡用照明装置１０の全体構成を概略的に示している。光の経路を追って順に説明していく。
【００１１】
光源であるＬＤ部１２から出力された１次光であるレーザ光Ｌ１は、導光部材である光ファイバ２４によって導光され、光分岐部材である光カプラ１６に入力される。光カプラ１６は、入力されたレーザ光Ｌ１を５０：５０に分割して、２本の光ファイバ２６にそれぞれ出力する。２本の光ファイバ２６によって導光されたレーザ光Ｌ１は、二つの先端ユニット１８にそれぞれ入力される。
【００１２】
先端ユニット１８は、入力されるレーザ光Ｌ１を２次光に変換する機能を有している。２次光の一部は、先端ユニット１８から照明光Ｌ２として射出される。また、２次光の一部は、光ファイバ２６に入射して、１次光とは反対方向に進む戻り光Ｌ３となる。
【００１３】
戻り光Ｌ３は、光ファイバ２６を通って光カプラ１６へ進み、光カプラ１６によって５０：５０に分割され、一方は光ファイバ２４を通ってＬＤ部１２へ進み、もう一方は光ファイバ２８によってＰＤ部２０へ進む。ＬＤ部１２に入力された戻り光Ｌ３は、ＬＤ素子やＬＤ素子周辺に照射され熱に変換される。ＰＤ部２０に入力された戻り光Ｌ３は、受光素子であるＰＤ素子に照射されて光電変換される。ＰＤ素子は、入射光量に応じた電流を出力する。その電流は、検出回路２２によって測定され、戻り光Ｌ３の光量値へと変換される。
【００１４】
検出回路２２はさらに、測定された戻り光Ｌ３の光量値に対して、正常か異常かの判定をする。検出回路２２は、異常と判定したときは、何らかの故障が発生していると判断し、ＬＤ駆動回路１４へ、ＬＤ部１２の出力をゼロにする、または、ＬＤ部１２の出力を通常使用時よりも低下させるといった命令を出す。ＬＤ駆動部１４は、入力された命令に従ってＬＤ部１２を駆動する。つまり、検出回路２２とＬＤ駆動部１４は、戻り光Ｌ３の光量に基づいてＬＤ部１２を制御する制御部を構成している。
【００１５】
このような戻り光Ｌ３のモニタリングを照明駆動時に常に実施することによって、ＬＤ部１２、光カプラ１６、先端ユニット１８および各部を接続する光ファイバ２４，２６，２８に関して故障が発生したときに、瞬時に故障を検出し、レーザ光Ｌ１の出力を低下させることができる。これにより、故障のために周辺空間に射出されてしまうレーザ光Ｌ１に対して、ユーザのより高い安全性が確保されることができる。
【００１６】
〔ＬＤ部１２〕
ＬＤ部１２は、ＬＤ素子から発せられる４４５ｎｍの波長のレーザ光を、レンズを介して光ファイバ２４に挿入する、いわゆるピグテイル構成をしている。
【００１７】
〔光ファイバ２４，２６，２８〕
光ファイバ２４，２６，２８は、複数のモードの光を導光できるマルチモードの光ファイバが適用される。マルチモードの光ファイバは、シングルモードの光ファイバに比べて、コア（導光路）の面積が広いため、光の挿入効率が高いこと、光ファイバのＮＡが大きく、後述するように戻り光Ｌ３の光量を確保しやすいといった利点が挙げられる。コアの直径は５０μｍ、クラッドの直径は、コアの１．２倍以下つまり６０μｍ以下であることが望ましい。クラッドを薄くすることによって、後述するように、先端ユニット１８の発光効率を高くすることができる。また、ＮＡは、高ければ高いほど望ましい。例としては、ＮＡは、０．２２以上であることが望ましい。材質については、コアがピュア石英で構成され、クラッドがフッ素ドープ石英で構成され、クラッドの外側のジャケットがポリイミドまたはＥＴＦＥで構成されることが望ましい。
【００１８】
〔光カプラ１６〕
光カプラ１６は、２つの入力ポートと、２つの出力ポートとを有している、いわゆる２×２のタイプである。光カプラ１６は、２つの入力ポートに入力される光を合波し、所望の分岐比で分波して２つの出力ポートに出力する機能を有している。ここでは、分岐比は５０：５０である。光カプラ１６は、例えば、２本の光ファイバのコアが近接した構造となっており、近接したコア間で光の受け渡しが行われる。このような光カプラ１６は、例えば、２本の光ファイバの一部が融着され、溶融延伸されることによって作製され得る。
【００１９】
〔先端ユニット１８〕
次に先端ユニット１８の構造について、図２を参照して説明する。
【００２０】
先端ユニット１８は、光ファイバ２６から出力される１次光を変換して２次光を作り出す光変換部材である蛍光体６２と、光ファイバ２６と蛍光体６２を保持するホルダ５２とを有している。
【００２１】
導光部材である光ファイバ２６は、それを通って１次光であるレーザ光Ｌ１が導光部材から出射する導光部材端面である光ファイバ端面３２を有している。光ファイバ２６は、その中心軸上を延びているコア３４と、コア３４の外周円筒面を覆っているクラッド３６とを有している。光変換部材である蛍光体６２は、それを通って１次光であるレーザ光Ｌ１が光変換部材に入射する光変換部材端面である蛍光体端面６４を有している。光ファイバ２６と蛍光体６２は、光ファイバ端面３２と蛍光体端面６４が互いに対向するように離間して配置されている。
【００２２】
〔ホルダ５２〕
ホルダ５２は、円筒形状の外形を有しており、光ファイバ２６を保持する導光部材保持穴である光ファイバ保持穴５４と、蛍光体６２を保持するための光変換部材保持穴である蛍光体保持穴５６を有している。光ファイバ保持穴５４は、光ファイバ２６の形状に合わせて、断面が円形状の穴となっており、その穴径は、挿入される光ファイバ２６の直径よりも大きい。蛍光体保持穴５６は、光ファイバ保持穴５４と同様に、円形の断面をもった穴であるが、光ファイバ保持穴５４側から照明出射側に向かって穴の直径が徐々に大きくなるテーパ形状をしている。光ファイバ保持穴５４と蛍光体保持穴５６は、ホルダ５２の内部で、同軸で連通しており、光ファイバ保持穴５４の直径と、蛍光体保持穴５６の最小直径は一致している。
【００２３】
また、少なくとも蛍光体保持穴５６の内壁には、１次光と蛍光体６２から発せられる２次光の両方に対して高い反射率を有する反射膜５８ａが形成されている。反射膜５８ａの材質は、Ａｇ、Ａｌ等が望ましい。反射膜５８ａを保護するための保護膜５８ｂが、反射膜５８ａの上にさらに形成されていてもよい。保護膜５８ｂは、例えばＳｉＯ２やＩＴＯといった１次光と２次光の両方に対して高い透過率を有する材質であることが望ましい。これらの反射膜５８ａや保護膜５８ｂは、メッキ法やスパッタ法、蒸着法などによって形成され得る。
【００２４】
ホルダ５２に対して光ファイバ２６が接着固定される。光ファイバ２６は、ホルダ５２の光ファイバ保持穴５４を貫通し、光ファイバ端面３２が蛍光体保持穴５６の内部にある位置で固定される。接着剤は、蛍光体保持穴５６までは設置されず、光ファイバ保持穴５４とホルダ５２の外表面とに留まる。光ファイバ端面３２は、光ファイバ２６の光軸に垂直な平面において平面研磨されている。
【００２５】
〔蛍光体６２〕
蛍光体６２は、たとえばＹＡＧセラミックスで構成される。ＹＡＧは、青色の光の一部を吸収して、黄色領域の蛍光へと変換する。そのため、ＹＡＧセラミックスに４４５ｎｍの波長のレーザ光を照射すると、レーザ光の一部は、ＹＡＧセラミックスに吸収されて黄色蛍光に変換されてＹＡＧセラミックスを出射するとともに、レーザ光の一部は、ＹＡＧセラミックスに吸収されずにＹＡＧセラミックスを透過する。結果として、もともとの青成分のレーザ光に黄色成分の蛍光が足し合わせられて、白色の照明光が得られることができる。このような白色光の作り方は、セラミックス材料の使用に限定されない。例えば、ＹＡＧの単結晶を使用する場合や、ＹＡＧの粉末をガラスまたは樹脂封止したバインド体を使用する場合も考えられ、いずれの場合においても同様に白色光が作り出されることができる。
【００２６】
さらに、蛍光体６２は、円柱形状の形状を有しており、ホルダ５２の蛍光体保持穴５６の内部に設置される。蛍光体６２の直径は、光ファイバ２６の光ファイバ端面３２から射出されるレーザ光Ｌ４の全てが蛍光体６２に照射される面積を与えるような大きさとなっている。
【００２７】
ホルダ５２の蛍光体保持穴５６の内部において、蛍光体端面６４よりも光ファイバ２６側の部分には、透明部材７２が設置される。この透明部材７２によって、光ファイバ２６の光軸上における光ファイバ端面３２と蛍光体端面６４との間隔すなわち両者間の距離が制御される。つまり、透明部材７２は、光ファイバ端面３２と蛍光体端面６４との間の距離を規定する間隔保持部材として機能する。また、ホルダ５２の蛍光体保持穴５６の内部の残りの部分には、透明部材７４が設置される。ここで、透明部材７２と７４は、例えばシリコーン樹脂のように１次光と２次光の両方に対して高い透過率を有し、耐光性の高い材質で形成される。透明部材７２と７４の材質としては、他にも、エポキシ樹脂やガラス等が候補として挙げられる。さらに、透明部材７２と７４は別の材質で構成されても構わない。例えば、透明部材７２はガラスで形成され、透明部材７４はシリコーン樹脂で形成されても問題ない。
【００２８】
透明部材７２と７４は、必ずしも必須な部材ではなく、場合によってはどちらか一方、又は両方が省かれても構わない。透明部材７４が省かれた場合は、前述したとおり透明部材７２が間隔保持部材として機能する。透明部材７２が省かれた場合、および透明部材７２と７４が省かれた場合は、光ファイバ２６の光軸上における光ファイバ端面３２と蛍光体端面６４との間隔は、ホルダ５２によって制御される。つまり、この場合には、ホルダ５２が、光ファイバ端面３２と蛍光体端面６４との間の距離を規定する間隔保持部材として機能する。
【００２９】
ここで、光ファイバ２６光軸上における光ファイバ端面３２と蛍光体端面６４との間の距離Ｌについて説明する。この距離Ｌを適切に設定することが、先端ユニット１８からできるだけ多くの蛍光を光ファイバ２６に挿入する上で肝要となる。光ファイバ２６から蛍光体６２へ照射される１次光は、透明部材７２を通って蛍光体端面６４へ入射して蛍光に変換される。その際、光ファイバ２６の光軸に垂直な方向における１次光の強度分布は、中心部が非常に強いガウス分布となっている。つまり、１次光の多くの成分は、光ファイバ２６の光軸と蛍光体端面６４との交点の近傍の蛍光体６２の内部で蛍光に変換される。そのため、蛍光体６２の内部のその点を蛍光の発光点６６と考えることができる。蛍光体６２によって変換されそこから出射する蛍光は、全方位に均一な分布となるため、近似的に発光点６６から光ファイバ端面３２を臨む立体角で、光ファイバ端面３２に入射する蛍光量を評価することができる。この立体角は、当然、光ファイバ端面３２と蛍光体端面６４が一致した場合、つまり、光ファイバ２６と蛍光体６２が光ファイバ２６の光軸上で接触している場合が最大となる。
【００３０】
しかしながら、光ファイバ２６と蛍光体６２とを光軸上において隙間なく接触させることは非常に難しい。そもそも面と面との接触において、その中心部が接触する状況はまずありえない。多くの場合は、光ファイバ２６の端面の淵部が蛍光体６２に接触し、その中心部には隙間が生じる。また、製造面でも、光ファイバ２６と蛍光体６２を接触させることはデメリットを生む。光ファイバ２６は、石英の数十〜数百μｍのロッドであり、非常に欠けや割れを生じやすい。光ファイバ２６と蛍光体６２を接触させることは、製造時の歩留りを著しく低下させる虞がある。このような理由から、一般に、光ファイバ２６と蛍光体６２は離間されることとなる。
【００３１】
一方、光ファイバ端面３２に入射した蛍光は、その全ての成分が戻り光Ｌ３として光ファイバ２６を逆走していくわけではない。光ファイバ２６は、コア３４とクラッド３６の屈折率差から決まるＮＡ（受け入れ角）を有している。つまり、たとえ光ファイバ２６に光が入射したとしても、光ファイバ２６が受け入れられるＮＡ以上の角度をもって入射した場合、クラッド３６によって光を閉じ込めることができないため、すぐに光ファイバ２６の外に逃げて行ってしまう。つまり、光ファイバ２６と蛍光体６２とを極限まで近づけて、より多くの蛍光を光ファイバ端面３２に入射させたとしても、結局は光ファイバ２６が導光できない入射角をもつ光を増やしているにすぎず、ＰＤ部２０まで到達する戻り光Ｌ３の光量は増加しない。
【００３２】
このようなことから、光ファイバ２６の光軸上における光ファイバ端面３２と蛍光体端面６４との間の距離Ｌについて、適切な範囲を設定することができる。光ファイバ２６と蛍光体６２は必ず離間されるとした上で、光ファイバ２６の光軸と蛍光体端面６４との交点から光ファイバ端面３２を臨む立体角が、光ファイバ２６の受け入れＮＡと同じになる、またはそれ以上となることが、戻り光Ｌ３の光量が最大になる条件である。図３に示すように、光ファイバ２６のコア３４の半径をｄ、光ファイバ２６の受け入れ可能角をＮＡ、透明部材７２の屈折率をｎ、光ファイバ２６の光軸と蛍光体端面６４との交点から発光し光ファイバ２６のコア３４の周縁に入射する蛍光Ｌ５の入射角をΘとして計算すれば、次の関係式が得られる。
【００３３】
【数１】
2017060992.tif 000003
【００３４】
これらの２式からΘを消去してＬを求め、求められたＬを臨界値と考えることにより、次の関係式を得ることができる。
【００３５】
【数２】
2017060992.tif 000004
【００３６】
本実施形態では、この関係を満たすように、光ファイバ２６の光軸上における光ファイバ端面３２と蛍光体端面６４との間の距離Ｌが設定される。
【００３７】
その結果、光ファイバ２６に入射し光ファイバ２６によって導光される戻り光Ｌ３の光量が向上される。これにより、安価な低感度の受光素子による検出に対しても十分な光量が確保されるようになり、安価な受光素子を使いながらも安定に動作する安全システムが実現され得る。
【００３８】
〔先端ユニット１８の変形例〕
図４〜図９は、図２の先端ユニット１８に代替可能な先端ユニット１８の変形例を示している。これらの先端ユニット１８は、戻り光Ｌ３の光量のさらなる向上が図られている。
【００３９】
図４〜図７に示された先端ユニット１８は、光ファイバ端面３２に一致する光ファイバ２６と透明部材７２との界面と、蛍光体端面６４に一致する蛍光体６２と透明部材７２との界面とに、レンズ機能を持たせることによって、戻り光Ｌ３の光量のさらなる向上が図られている。
【００４０】
図４に示された先端ユニット１８では、光ファイバ端面３２が凸形状をしており、蛍光体端面６４が凸形状をしている。これに加えて、光ファイバ２６のコア３４と透明部材７２と蛍光体６２の屈折率の大小が、光ファイバ２６のコア３４の屈折率＞透明部材７２の屈折率、蛍光体６２の屈折率＞透明部材７２の屈折率の関係を満たしている。これにより、蛍光体６２と透明樹脂７２との界面と、透明樹脂７２と光ファイバ２６のコア３４との界面はいずれも、戻り光を集光させる働きをする。詳しくは、蛍光体６２と透明樹脂７２との界面は、蛍光体６２の内部からの戻り光に対して、光軸に対する開き角を減少させるように作用する。また、透明樹脂７２と光ファイバ２６のコア３４との界面は、透明部材７２からの戻り光に対して、光軸に対する開き角を減少させるように作用する。そのため、どちらの界面も、平面の場合に比べて、戻り光Ｌ３の光量を増やすことに貢献する。
【００４１】
図５に示された先端ユニット１８では、光ファイバ端面３２が凸形状をしており、蛍光体端面６４が凹形状をしている。これに加えて、光ファイバ２６のコア３４と透明部材７２と蛍光体６２の屈折率の大小が、光ファイバ２６のコア３４の屈折率＞透明部材７２の屈折率＞蛍光体６２の屈折率の関係を満たしている。これにより、蛍光体６２と透明樹脂７２との界面は、蛍光体６２の内部からの戻り光に対して、光軸に対する開き角を減少させるように作用する。また、透明樹脂７２と光ファイバ２６のコア３４との界面は、透明部材７２からの戻り光に対して、光軸に対する開き角を減少させるように作用する。そのため、どちらの界面も、平面の場合に比べて、戻り光Ｌ３の光量を増やすことに貢献する。
【００４２】
図６に示された先端ユニット１８では、光ファイバ端面３２が凹形状をしており、蛍光体端面６４が凹形状をしている。これに加えて、光ファイバ２６のコア３４と透明部材７２と蛍光体６２の屈折率の大小が、光ファイバ２６のコア３４の屈折率＜透明部材７２の屈折率、蛍光体６２の屈折率＜透明部材７２の屈折率の関係を満たしている。これにより、蛍光体６２と透明樹脂７２との界面は、蛍光体６２の内部からの戻り光に対して、光軸に対する開き角を減少させるように作用する。また、透明樹脂７２と光ファイバ２６のコア３４との界面は、透明部材７２からの戻り光に対して、光軸に対する開き角を減少させるように作用する。そのため、どちらの界面も、平面の場合に比べて、戻り光Ｌ３の光量を増やすことに貢献する。
【００４３】
図７に示された先端ユニット１８では、光ファイバ端面３２が凹形状をしており、蛍光体端面６４が凸形状をしている。これに加えて、光ファイバ２６のコア３４と透明部材７２と蛍光体６２の屈折率の大小が、光ファイバ２６のコア３４の屈折率＜透明部材７２の屈折率＜蛍光体６２の屈折率の関係を満たしている。これにより、蛍光体６２と透明樹脂７２との界面は、蛍光体６２の内部からの戻り光に対して、光軸に対する開き角を減少させるように作用する。また、透明樹脂７２と光ファイバ２６のコア３４との界面は、透明部材７２からの戻り光に対して、光軸に対する開き角を減少させるように作用する。そのため、どちらの界面も、平面の場合に比べて、戻り光Ｌ３の光量を増やすことに貢献する。
【００４４】
図４ないし図７に示された先端ユニット１８では、蛍光体６２と透明樹脂７２の界面と、透明樹脂７２と光ファイバ２６の界面の両方が、レンズ機能を有するように構成されているが、もちろん、それら２つの界面の片方の界面だけがレンズ機能を有するように構成されてもよく、そのような構成においても、戻り光Ｌ３の光量を増やす効果を得ることができる。また、クラッド３６の端面は、コア３４の凸面または凹面に対して、コア３４と連続するように凹面または凸面に形成されていても構わないし、平面であっても構わない。
【００４５】
図８に示された先端ユニット１８では、光ファイバ２６が、ダブルクラッド光ファイバで構成されており、その中心軸上を延びているコア３４と、コア３４の外周円筒面を覆っている１次クラッド３８と、１次クラッド３８の外周円筒面を覆っている２次クラッド４０を有している。このようなダブルクラッド構造の光ファイバ２６では、コア３４に入射した戻り光が、１次クラッド３８による閉じ込め効果によって導光されることに加えて、１次クラッド３８に入射した戻り光も、２次クラッド４０による閉じ込め効果によって導光される。つまり、２つのクラッドを有する光ファイバ２６は、ただ１つのクラッドを有する光ファイバに比べて、大きい受け入れ角を有する。そのため、戻り光Ｌ３の光量を増やすことができる。
【００４６】
図９に示された先端ユニット１８では、光ファイバ２６は、その中心軸上を延びているコア３４と、コア３４の外周円筒面を覆っているクラッド３６とに加えて、クラッド３６の外周円筒面を覆っている金属反射膜４２を有している。これにより、光ファイバ２６には入射したが、光ファイバ２６のＮＡを超える入射角であった成分を、金属反射膜４２が光ファイバ２６内に閉じ込める効果を発揮する。そのため、より戻り光Ｌ３の光量を増やすことができる。
【００４７】
〔故障判定〕
故障判定の方法については、いろいろな方法が考えられるが、ここでは一例を挙げる。例えば、検出回路２２は、ＬＤ出力値またはＬＤ注入電流に対する正常時の戻り光Ｌ３の光量値を正常時テーブルとして記録しておく。戻り光Ｌ３のモニタリング時は、ＬＤ部１２へのＬＤ注入電流とＰＤ部２０からの戻り光Ｌ３の光量値を正常時テーブルと比較し、例えば、あるＬＤ注入電流に対して測定される戻り光Ｌ３の光量値が、正常時の戻り光Ｌ３の光量値の閾値５０％以下となったら故障と判断する。閾値については、軽微な故障をも検出したい場合には、例えば９０％のように高く設定することが望ましい。しかし、あまり高く閾値を設定すると、正常時での戻り光のバラツキにより誤作動する可能性も出てくる。そのため、通常使用環境下において誤作動しない範囲で、できるだけ高く設定することが望ましい。
【００４８】
〔内視鏡組み込み構成〕
本実施形態の内視鏡用照明装置を内視鏡に組み込んだ際の構成について説明する。図１０は、実施形態による内視鏡装置の全体構成を概略的に示しており、図１１は、図１０の内視鏡装置に対する図１の内視鏡用照明装置の搭載構成を示している。
【００４９】
内視鏡１１０は、操作部１２０と、操作部１２０から延びる細長い挿入部１３０を有している。挿入部１３０は、一部が可撓性を有する挿入ケーブル１３２と、硬質の先端部１３４を有している。挿入部１３０からは接続ケーブル１４０が延びている。接続ケーブル１４０は、一部が可撓性を有した上で必要な剛性が保たれたチューブとなっている。接続ケーブル１４０は、光コネクタ１６０によって、剛性筐体を有する制御ボックス１５０と接続される。
【００５０】
制御ボックス１５０内には、光源であるＬＤ部１２と、ＬＤ部１２を制御するＬＤ駆動回路１４と、光分岐部材である光カプラ１６と、ＬＤ部１２と光カプラ１６を接続する光ファイバ２４と、光検出部であるＰＤ部２０と、光カプラ１６とＰＤ部２０を接続する光ファイバ２８と、検出回路２２が納められている。ＬＤ駆動回路１４と検出回路２２は、撮像等の内視鏡システム全体を制御するシステム制御部を搭載したシステム制御基板１５２と電気的に接続されている。
【００５１】
光カプラ１６からは、２本の光ファイバ２６ａが延びており、光ファイバ２６ａは、光コネクタ１６０の制御ボックス側光コネクタ１６４で終端している。光コネクタ１６０の内視鏡側光コネクタ１６２には、２本の光ファイバ２６ｂが接続されている。光ファイバ２６ａと光ファイバ２６ｂは、光コネクタ１６０を介して光学的に接続される。光ファイバ２６ｂは、接続ケーブル１４０と操作部１２０と挿入部１３０の挿入ケーブル１３２の内部を通って挿入部１３０の先端部１３４にまで延びており、挿入部１３０の先端部１３４に配置された先端ユニット１８に接続されている。光ファイバ２６ａと光ファイバ２６ｂが、図１に示された光ファイバ２６に対応している。
【００５２】
ＬＤ部１２内において、ＬＤ素子から出力されるレーザ光Ｌ１は、集光レンズによって集光されて、光ファイバ２４に入射する。レーザ光Ｌ１は、光ファイバ２４によって導光され、光カプラ１６に入力される。光カプラ１６は、入力されたレーザ光Ｌ１を５０：５０の割合で分岐し、２本の光ファイバ２６ａに出力する。レーザ光Ｌ１は、光ファイバ２６ａによって導光され、光コネクタ１６０を介して光ファイバ２６ｂに入力される。レーザ光Ｌ１は、接続ケーブル１４０と操作部１２０と挿入部１３０の内部を通って延びる光ファイバ２６ａによって導光され、２つの先端ユニット１８に入射する。先端ユニット１８に入射したレーザ光Ｌ１の一部は、蛍光体６２によって蛍光に変換される。蛍光の一部は、照明光Ｌ２として、先端部１３４から外部へと照射される。
【００５３】
レーザ光Ｌ１が変換された蛍光の一部は、光ファイバ２６ｂに入射し、レーザ光Ｌ１の経路を逆走する戻り光Ｌ３となる。光カプラ１６に到達した戻り光Ｌ３は、光カプラ１６によって５０：５０の割合で分岐され、ＬＤ部１２とＰＤ部２０へ振り分けられる。ＰＤ部２０に到達した戻り光Ｌ３は、ＰＤ部２０内のＰＤ素子により検出される。検出回路２２またはシステム制御基板１５２上のシステム制御部は、ＰＤ部２０による検出結果に基づいて故障の有無を判断し、その判断結果に応じた駆動信号をＬＤ駆動回路１４へ送る。
【００５４】
〔その他の変形例〕
本実施形態では、光変換部材として蛍光体６２を用いた照明システムを提案しているが、その他の方式においても同様の安全システムを構築することができる。例えば、ＬＤ部１２にＲＧＢのＬＤ素子を、光変換部材として拡散部材を搭載する構成が考えられる。ＲＧＢもしくは、さらに多灯のレーザ光をＬＤ部１２内で合波し使用することにより、より高演色な白色や、いろいろなバリエーションの特殊光を実現することができる。一方、先端ユニット１８では、波長変換の必要はないが、例えば、入力されたレーザ光を、所望の配光に変換する拡散部材が搭載される。拡散部材は、例えばシリコーン樹脂のような透明なバインダに、シリコーン樹脂とは屈折率の異なるアルミナの粒子を混合して、シリコーン樹脂を硬化させることで形成する。戻り光に関しては、光ファイバから拡散部材への方向を前方、拡散部材から光ファイバの方向を後方と定義すると、蛍光体６２の場合と同様に拡散部材からの後方散乱光が戻り光として使用される。全方向に均一に出射される蛍光とは異なり、拡散現象の場合は、前方と後方に強く光が照射されるため、前方散乱光を照明光として、後方散乱光を戻り光として効率よく利用することができる。
【００５５】
［第二実施形態］
次に第二実施形態が図１２ないし図１６を参照して説明される。これらの図において、図１ないし図１１に示された部材と同一の参照符号が付された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略される。以下では、第一実施形態と異なる点のみ説明される。つまり、以下の説明で触れられない部分は、第一実施形態と同様である。
【００５６】
〔ＬＤ部２１０〕
図１２は、第二実施形態におけるＬＤ部２１０の構成を示している。ＬＤ部２１０は、４４５ｎｍの波長のレーザ光を発するＬＤ素子２１２と、４０５ｎｍの波長のレーザ光を発するＬＤ素子２１４と、ＬＤ素子２１２からのレーザ光のビームをコリメートするコリメートレンズ２１６と、ＬＤ素子２１４からのレーザ光のビームをコリメートするコリメートレンズ２１８と、ＬＤ素子２１２からのレーザ光とＬＤ素子２１４からのレーザ光を合波するダイクロックミラー２２２とを有している。ダイクロックミラーは、４４５ｎｍの波長の光を透過し、４０５ｎｍの波長の光を反射するように設計されている。ＬＤ部２１０はさらに、ダイクロックミラー２２２によって合波されたレーザ光を光ファイバ２４に入射させるレンズ２２０を有している。このような構成により、ＬＤ部２１０からは、４０５ｎｍと４４５ｎｍの２波長のレーザ光を出力することができる。
【００５７】
〔ＰＤ部２３０〕
図１３は、第二実施形態におけるＰＤ部２３０の構成を示している。ＰＤ部２３０は、第一実施形態と異なる点として、戻り光を波長分離して２波長域で光量測定することが挙げられる。具体的には、蛍光波長領域として４７０〜７５０ｎｍと、励起光波長領域として４００〜４７０ｎｍの２波長領域である。ＰＤ部２３０は、光ファイバ２８から射出される戻り光のビームをコリメートするコリメートレンズ２３６と、コリメートレンズ２３６からの光を分波するダイクロックミラー２４２を有している。ダイクロックミラー２４２は、例えば、４７０〜７５０ｎｍの波長域の光を透過し、４００〜４７０ｎｍの波長域の光を反射するように設計されている。ＰＤ部２３０はさらに、ダイクロックミラー２４２を透過した光を検出するためのＰＤ素子２３２と、ダイクロックミラー２４２によって反射された光を検出するためのＰＤ素子２３４と、ダイクロックミラー２４２を透過した光のビームをＰＤ素子２３２に集光させるレンズ２３８と、ダイクロックミラー２４２によって反射された光のビームをＰＤ素子２３４に集光させるレンズ２４０とを有している。この構成により、２つのＰＤ素子２３２，２３４において、上記の２つの波長域の戻り光の光量がそれぞれ測定される。
【００５８】
〔先端ユニット２５０〕
図１４は、第二実施形態における先端ユニット２５０の構成を示している。第一実施形態と異なる点として、蛍光体２６０の構成が挙げられる。本実施形態では、光軸方向に２種類の蛍光体が積層される形になっている。蛍光体２６０は、例えば、黄色蛍光体２６２の上に緑色蛍光体２６４が積層された構成となっている。黄色蛍光体２６２は、例えば、第一実施形態の蛍光体６２と同様にＹＡＧセラミックスで構成されてよい。緑色蛍光体２６４は、黄色蛍光体２６２の蛍光体端面２６６と対向する面上にドーム状に形成されている。この緑色蛍光体２６４は、１次光および蛍光に対して高い透過率を持つ透明樹脂に、４０５ｎｍの波長の光を吸収して緑波長領域の光に波長変換する緑色蛍光体粒子と、透明樹脂と屈折率が異なる拡散粒子とが混合されて構成されている。透明樹脂は、具体的にはシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等が選択される。拡散粒子と透明樹脂の屈折率に差がつけられているとよく、それにより、１次光が拡散粒子に入射した際に拡散現象が発生する。そのため、アルミナや酸化チタン等の材質で、粒径は数μｍ程度である。具体的な作成方法としては、硬化前の透明樹脂に拡散粒子を混合したものを黄色蛍光体２６２に塗布する。塗布した透明樹脂は、自身の表面張力により、ドーム状の形状となる。また、塗布量を制御することにより、狙った曲率のドーム形状を作成することもできる。その後、透明樹脂を硬化させることによって緑色蛍光体２６４が形成される。本実施形態では、ドーム形状の中心角は１８０度以下とするほうが、透明樹脂が黄色蛍光体２６２から側面へ流れ出すのを防止する上で望ましい。緑色蛍光への変換量や拡散度合を調整するためには、透明樹脂の中に混合する緑色蛍光粒子および拡散粒子の濃度を変更すればよい。
【００５９】
この黄色蛍光体２６２と緑色蛍光体２６４の使用方法について、まず４４５ｎｍの波長のレーザ光を先端ユニット２５０に入力すると、黄色蛍光体２６２は、青色レーザ光の一部を吸収し、黄色蛍光を発する。青色レーザ光と黄色蛍光とによって白色の照明光を得ることができる。緑色蛍光体２６４の内部の拡散粒子は、青色レーザ光と黄色蛍光を拡散させ、所望の配光角を得ることに寄与する。次に４０５ｎｍの波長のレーザ光を先端ユニット２５０に入力すると、青紫色レーザ光は、黄色蛍光体２６２に吸収されずに透過し、緑色蛍光体２６４に入力される。緑色蛍光体２６４は、青紫色レーザ光の一部を吸収し、緑色蛍光を発する。黄色蛍光体２６２を透過した青紫色レーザ光と緑色蛍光を観察光として用いることによって、血管等の強調画像を得るための特殊光を照射することができる。拡散粒子は、白色照明の場合と同じように作用する。所望の配光角に合わせて、拡散粒子の濃度が調整される。
【００６０】
〔故障判定〕
本実施形態のＰＤ部２３０は、戻り光を２波長領域で分離して測定することができる。上述したように、４０５ｎｍと４４５ｎｍの波長の光を含む励起光波長領域と、黄色蛍光と緑色蛍光を含む蛍光波長領域に分離して測定することで、より故障モードを絞り込むことができる。先端ユニット２５０においては、蛍光の戻り光のほかに、ホルダ５２内で反射／散乱を繰り返してファイバ２６に入射する励起光の戻り光が存在する。そのため、実際にＰＤ部２３０まで戻ってくる戻り光は、励起光と蛍光の両方を含む。第一実施形態に示すように、ＬＤ注入電流に対して蛍光の戻り光の光量をモニタリングすることに加えて、励起光の戻り光の光量も測定することができる。そのため、戻り光の光量全体の中で、励起光成分と蛍光成分の比率もモニタリングすることができる。例えば、蛍光体２６０で故障があった場合には、励起光成分はあまり変わらず、蛍光の戻り光の光量が低下する。一方で、先端ユニット２５０では故障がなく、ＬＤ素子や光カプラ１６で故障が発生した場合には、先端ユニット２５０に入力される励起光量が低下し、結果として、蛍光の戻り光の光量が低下すると共に、励起光の戻り光の光量も低下する。どちらの場合においても、蛍光のみのモニタリングは、故障の有無を検出することができるが、故障個所を特定することまではできない。しかし、蛍光と励起光の戻り光の光量をモニタリングする場合には、故障個所を特定することも可能である。故障個所の特定により、蛍光体が脱落してレーザ光が直接照射されるような、ユーザにとってすぐさま危険が及ぶ故障と、内視鏡内でレーザ光が照射されるようにある一定時間はユーザに危険が及ばない故障などを判別することができる。
【００６１】
結果、故障時の対応に差が出てくる。蛍光体脱落のようにユーザにとってすぐさま危険が及ぶ故障の場合では、すぐさまＬＤ駆動を停止する、または低出力での駆動を必要とする。しかし、一定時間はユーザに危険が及ばない故障の場合には、例えば、短時間であっても１灯のみ照明を行うことで、暗い状態で管腔よりスコープを抜き取ることによる管腔やスコープのさらなる損傷リスクを回避することができる。
【００６２】
さらに変形例として、ＰＤ部２３０で検出する波長帯域を、黄色蛍光と緑色蛍光の２波長領域とすることもできる。例えば白色照明と特殊光照明を同時に照射する場合については、黄色蛍光体２６２と緑色蛍光体２６４の故障を個別に判断することができる。その際は、第一実施形態で記載した、光ファイバ２６と蛍光体２６０との位置関係について、黄色蛍光体２６２のレーザ入射端面と緑色蛍光体２６４のレーザ入射端面が、それぞれ前述した位置関係を満たすように設計すればよい。
【００６３】
〔内視鏡組み込み構成〕
本実施形態の内視鏡用照明装置を内視鏡に組み込んだ際の構成について説明する。図１５は、第二実施形態による内視鏡の全体構成を概略的に示しており、図１６は、図１５の内視鏡装置に対する第二実施形態の内視鏡用照明装置の搭載構成を示している。
【００６４】
第一実施形態では、操作部１２０と制御ボックス１５０が接続ケーブル１４０によって接続されていたが、本実施形態の内視鏡装置には接続ケーブルがなく、内視鏡２７０は、ワイヤレス内視鏡となっており、操作部１２０と制御ボックス２８０と間の信号伝送は無線で行われる。そのため、制御ボックス２８０には、無線伝送部２８２が設けられている。
【００６５】
このワイヤレス化に伴い、内視鏡用光源装置の構成も第一実施形態とは異なる。具体的には、第一実施形態では制御ボックス１５０の内部に配置されていたＬＤ部２１０とＬＤ駆動回路１４と光カプラ１６とＰＤ部２３０と検出回路２２と光ファイバ２４，２８等が操作部１２０に内蔵されている。また、バッテリー２７２と内視鏡側無線伝送基板２７４が操作部１２０の内部に配置されている。また、制御ボックス側無線伝送基板２８４が制御ボックス２８０の内部に配置されている。内視鏡側無線伝送基板２７４と制御ボックス側無線伝送基板２８４との間において信号伝送が無線で行われる。
【００６６】
本実施形態では、接続ケーブルがないため、内視鏡２７０の使用時に接続ケーブルに制約されず自由なレイアウトとできること、また接続ケーブルに引っ張られることなく内視鏡２７０の姿勢／位置を変えることができることなどの利便性の向上を図ることができる。
【００６７】
［第三実施形態］
次に第三実施形態が図１７ないし図１９を参照して説明される。これらの図において、図１ないし図１６に示された部材と同一の参照符号が付された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略される。以下では、第一および第二実施形態と異なる点のみ説明される。つまり、以下の説明で触れない部分は、第一および第二実施形態と同様である。
【００６８】
〔ＬＤ／ＰＤ部３１０〕
図１７は、第三実施形態の内視鏡用照明装置の全体構成を概略的に示している。第一、第二実施形態では、ＬＤ部１２，２１０とＰＤ部２０，２３０が分離していたが、本実施形態の内視鏡用照明装置３００は、ＬＤ部１２，２１０と光カプラ１６とＰＤ部２０，２３０と光ファイバ２４，２８に代えて、ＬＤ素子とＰＤ素子が一つのパッケージ上に搭載されているＬＤ／ＰＤ部３１０を有している。
【００６９】
図１８は、第三実施形態のＬＤ／ＰＤ部３１０の構成を示している。ＬＤ／ＰＤ部３１０は、４４５ｎｍの波長のレーザ光を発するＬＤ素子３１２と、４０５ｎｍの波長のレーザ光を発するＬＤ素子３１４と、ＬＤ素子３１２からのレーザ光のビームをコリメートするコリメートレンズ３１６と、ＬＤ素子３１４からのレーザ光のビームをコリメートするコリメートレンズ３１８と、ＬＤ素子３１２からのレーザ光とＬＤ素子３１４からのレーザ光を合波および分波するハーフミラー３２０と、ハーフミラー３２０からのレーザ光を偏向する全反射ミラー３２２と、ハーフミラー３２０からのレーザ光の１％を反射する１％反射ミラー３２４と、全反射ミラー３２２によって反射されたレーザ光の１％を反射する１％反射ミラー３２６と、１％反射ミラー３２４の反射光路上に配置されたＬＤモニタＰＤ素子３３２と、１％反射ミラー３２６の反射光路上に配置されたＬＤモニタＰＤ素子３３４と、１％反射ミラー３２４からのレーザ光を透過し戻り光を反射するダイクロックミラー３２８と、１％反射ミラー３２６からのレーザ光を透過し戻り光を反射するダイクロックミラー３３０と、ダイクロックミラー３２８からのレーザ光を集光して光ファイバ２６に入射させるレンズ３４０と、ダイクロックミラー３３０からのレーザ光を集光して光ファイバ２６に入射させるレンズ３４２と、ダイクロックミラー３２８によって反射される戻り光の光路上に配置された戻り光ＰＤ素子３３６と、ダイクロックミラー３３０によって反射される戻り光の光路上に配置された戻り光ＰＤ素子３３８とを有している。ダイクロックミラー３２８，３３０は、４４５ｎｍ，４０５ｎｍの波長の光を透過し、４５０ｎｍの波長の光を反射するように設計されている。
【００７０】
ＬＤ素子３１２から発光された４４５ｎｍの波長のレーザ光のビームは、コリメートレンズ３１６によってコリメートされ、ハーフミラー３２０に入射する。ＬＤ素子３１４から発光された４０５ｎｍの波長のレーザ光のビームは、コリメートレンズ３１８によってコリメートされ、ハーフミラー３２０に入射する。ハーフミラー３２０に入射した両波長のレーザ光のビームは、ハーフミラー３２０によって、５０：５０の分岐比で２本のビームに分岐される。つまり、ハーフミラー３２０に入射した両波長のレーザ光は、約半分の光量の成分がハーフミラー３２０を透過し、約半分の光量の成分がハーフミラー３２０によって反射される。その結果、分岐された２本のビームはおのおの、４４５ｎｍの波長のレーザ光と４０５ｎｍの波長のレーザ光を等しく含んでいる。その後、レーザ光は、その１％程度の成分が１％反射ミラー３２４，３２６によって反射され、反射されたレーザ光は、ＬＤモニタＰＤ素子３３２，３３４に入射する。１％反射ミラー３２４，３２６を透過したレーザ光は、ダイクロックミラー３２８，３３０を透過し、レンズ３４０，３４２によって集光され光ファイバ２６に入射する。２本の光ファイバ２６に入射したレーザ光は、光ファイバ２６によって先端ユニット１８まで導光される。先端ユニット１８に入射したレーザ光の一部は、先端ユニット１８内の蛍光体によって波長変換され、蛍光が発せられる。先端ユニット１８からの戻り光は、光ファイバ２６によってＬＤ／ＰＤ部３１０にまで導光される。光ファイバ２６から射出された戻り光のビームは、レンズ３４０，３４２によってコリメートされ、ダイクロックミラー３２８，３３０によって反射され、励起光の光路から分岐され、戻り光ＰＤ素子３３６，３３８に入射する。
【００７１】
このＬＤ／ＰＤ部３１０の特徴は、圧倒的に小型化できることである。一般的にはＬＤ素子もＰＤ素子もＣＡＮパッケージとして流通しているものが多く、直径５ｍｍ程度のサイズがある。それらのＣＡＮパッケージを、使用する素子の個数分だけ組み合わせていくと、多機能化するに従って、サイズとしては非常に大きなものとなってしまう。そのため、ＬＤ素子やＰＤ素子を素子単位で集積／実装したＰＫＧを用いることにより、多機能化しても小さなモジュールとして使用することができる。後述するが、ＬＤ／ＰＤ部の搭載位置は、内視鏡３６０における操作部１２０であるため、このような小型モジュールの付加価値は大きい。さらに、戻り光の光路に分岐ミラーを追加することで、戻り光の内の、蛍光成分と励起光成分を別々に測定することにより、第二実施形態に説明されたように故障判別の精度を向上することもできる。
【００７２】
〔故障判定〕
本実施形態では、第一実施形態に比べて搭載されたＰＤ素子の数が増えているため、故障判定の自由度が増している。具体的には、まずＬＤモニタＰＤ素子３３２，３３４が追加されている。ＬＤモニタＰＤ素子３３２，３３４の測定値が異常値を示す場合、故障個所は、ＬＤ駆動回路１４か、ＬＤ素子３１２，３１４か、ＬＤ素子３１２，３１４からＬＤモニタＰＤ素子３３２，３３４までのミラー３２０，３２２，３２４，３２６に限定することができる。さらに、各先端ユニット１８からの戻り光を個別に戻り光ＰＤ素子３３６，３３８によって測定しているため、どちらの戻り光ＰＤ素子３３６，３３８の測定値が異常となるかで、２灯の内のどちらに故障が発生したかを判断することができる。加えて上述したように、図１３に示されたような、戻り光の励起光成分と蛍光成分を分離する構成を追加することにより、先端ユニット１８内の故障状態を推定することもできる。
【００７３】
〔内視鏡組み込み構成〕
本実施形態の内視鏡用照明装置を内視鏡に組み込んだ際の構成について説明する。図１９は、図１５の内視鏡装置に対する第三実施形態の内視鏡用照明装置の搭載構成を示している。
【００７４】
内視鏡装置への組み込み構成において、本実施形態の内視鏡３６０は、第二実施形態に示されたワイヤレスの内視鏡２７０において、ＬＤ部とＰＤ部の代わりにＬＤ／ＰＤ部３１０が搭載された構成となっている。
【００７５】
［むすび］
以上のように、３つの実施形態を示したが、ＬＤ素子やＰＤ素子の数、それぞれのＰＫＧ形態、蛍光体の種類や積層構造、光ファイバや蛍光体の端面形状、光ファイバの種類、内視鏡への搭載構成等、それぞれついて、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において組み合わせて使用することができる。
【図１】
2017060992.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【手続補正書】
【提出日】平成30年4月4日(2018.4.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次光を出力する光源と、
前記１次光が出射する第１の端面を有し、前記１次光を導光する導光部材と、
前記第１の端面に対向して配置され、前記１次光が入射する第２の端面を有し、前記１次光の一部を２次光に変換する光変換部材と、
前記第１の端面における前記導光部材の光軸と前記第２の端面との交点から出射され、前記第１の端面に入射する前記２次光の入射角が、前記導光部材の受け入れ角（ＮＡ）以上となるように、前記導光部材と前記光変換部材とを保持する保持部材とを有する、内視鏡用照明装置。
【請求項２】
前記導光部材の導光路断面の半径をｄ、前記導光部材の受け入れ角をＮＡ、前記第１の端面と前記第２の端面との間の媒体の屈折率をｎ、前記第１の端面と前記第２の端面との間の距離をＬとしたとき、前記第１の端面と前記第２の端面と間の距離Ｌは、
【数１】
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を満たす、請求項１に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項３】
前記第１の端面と前記第２の端面との間の距離を規定する間隔保持部材をさらに備えている、請求項１に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項４】
前記間隔保持部材は、前記導光部材と前記光変換部材との間に狭持される透明部材である、請求項３に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項５】
前記保持部材は、前記導光部材が内部に挿入される導光部材保持穴と、前記光変換部材が内部に挿入される光変換部材保持穴とを有し、前記導光部材保持穴と前記光変換部材保持穴が内部で連通しており、前記光変換部材保持穴は、前記導光部材保持穴側から徐々に穴径が増加するテーパ形状をしている、請求項１に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項６】
前記保持部材内に挿入された前記第１の端面は、前記光変換部材保持穴内にある、請求項５に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項７】
前記第１の端面と前記第２の端面との間は、前記１次光と前記２次光の両方に対して光学的に透明な透明部材で満たされている、請求項１に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項８】
前記第１の端面は凸面形状をしており、前記透明部材の屈折率は前記導光部材の屈折率よりも低い、または、
前記第１の端面は凹面形状をしており、前記透明部材の屈折率は前記導光部材の屈折率よりも高い、請求項７に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項９】
前記第２の端面は凸面形状をしており、前記透明部材の屈折率は前記光変換部材の屈折率よりも低い、または、
前記第２の端面は凹面形状をしており、前記透明部材の屈折率は前記光変換部材の屈折率よりも高い、請求項７に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項１０】
前記導光部材は、複数のモードの光を導光できるマルチモード光ファイバである、請求項１に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項１１】
前記光ファイバは、コアと、前記コアの外周円筒面を覆っているクラッドとを有し、前記クラッドの直径は、前記コアの直径の１．２倍以下である、請求項１０に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項１２】
前記光ファイバは、コアと、前記コアの外周円筒面を覆っている１次クラッドと、前記１次クラッドの外周円筒面を覆っている２次クラッドとを有するダブルクラッドファイバである、請求項１０に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項１３】
前記１次光は、前記コア内で導光され、前記２次光は、前記コアと前記１次クラッド内で導光される、請求項１２に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項１４】
前記光ファイバは、コアと、前記コアの外周円筒面を覆っているクラッドと、前記クラッドの外周円筒面を覆っている金属反射膜とを有する光ファイバであり、前記金属反射膜は、前記１次光と前記２次光の両方に対して反射性を有する、請求項１０に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項１５】
前記１次光は、前記コア内で導光され、前記２次光は、前記コアと前記クラッド内で導光される、請求項１４に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項１６】
前記光変換部材は円柱形状をしており、前記光変換部材の直径は、前記第１の端面から出射する前記１次光の全てが前記光変換部材に照射される面積を与えるような大きさとなっている、請求項１に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項１７】
前記光変換部材は、蛍光体を含む、請求項１６に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項１８】
前記導光部材によって前記１次光とは逆方向に導光される戻り光を前記１次光と分岐する分岐部材を有する、請求項１に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項１９】
前記分岐部材は、ダイクロックミラーまたは光カプラである、請求項１８に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項２０】
前記導光部材によって前記１次光とは逆方向に導光される戻り光の光量を検出する検出部を有する、請求項１に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項２１】
前記戻り光の光量に基づいて前記光源を制御する制御部を有する、請求項２０に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項２２】
前記制御部は、前記戻り光の光量の検出結果から、何らかの故障が発生していると判断したときに、前記光源の出力光量をゼロにする、請求項２１に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項２３】
前記制御部は、前記戻り光の光量の検出結果から、何らかの故障が発生していると判断したときに、前記光源の出力光量を通常使用時よりも低くする、請求項２１に記載の内視鏡用照明装置。
【請求項２４】
前記間隔保持部材前記保持部材は、前記導光部材が内部に挿入される導光部材保持穴と、前記光変換部材が内部に挿入される光変換部材保持穴とを有し、前記導光部材保持穴と前記光変換部材保持穴が内部で連通しており、前記保持部材の前記光変換部材保持穴の内部に設置された透明部材をさらに備えている、請求項１に記載の内視鏡用照明装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
内視鏡用照明装置は、１次光を出力する光源と、前記１次光が出射する第１の端面を有し、前記１次光を導光する導光部材と、前記第１の端面に対向して配置され、前記１次光が入射する第２の端面を有し、前記１次光の一部を２次光に変換する光変換部材とを有する。内視鏡用照明装置はまた、前記第１の端面における前記導光部材の光軸と前記第２の端面との交点から出射され、前記第１の端面に入射する前記２次光の入射角が、前記導光部材の受け入れ角（ＮＡ）以上となるように、前記導光部材と前記光変換部材とを保持する保持部材とを有する。
【国際調査報告】
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