(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光面から光を射出するように構成された固体発光素子と、
内部に中空の内部空間を有し、前記発光面から間隔を空けた状態で前記固体発光素子を覆う覆部材と、
を備え、
前記覆部材は、
前記発光面から射出された光を反射するように構成された反射面と、
前記発光面から射出した光の一部及び前記反射面で反射した反射光の一部を射出するように構成された開口部と、
を有し、
前記固体発光素子から前記開口部に向かう方向に直交する、前記覆部材が覆う空間の断面は、前記発光面から離れるにつれて小さくなり、
前記発光面上に、前記発光面から射出された光の一部及び前記反射光の一部を吸収して４６０〜６００ｎｍの波長帯域を光成分とする蛍光を発するように構成された蛍光体が配置され、
前記発光面から射出された光及び前記蛍光は、前記蛍光体と前記反射面との間において、前記内部空間を光路とする、
内視鏡用光源装置。
【請求項２】
発光面から光を射出するように構成された固体発光素子と、
内部に中空の内部空間を有し、前記発光面から間隔を空けた状態で前記固体発光素子を覆う覆部材と、
を備え、
前記覆部材は、
前記発光面から射出された光を反射するように構成された反射面と、
前記発光面から射出した光の一部及び前記反射面で反射した反射光の一部を射出するように構成された開口部と、
を有し、
前記覆部材は、前記固体発光素子を実装する基板上に設けられ、
前記開口部の面積は、前記覆部材で覆われた前記基板上の部分の、前記開口部から前記基板を見たときの面積に比べて小さく、
前記発光面上に、前記発光面から射出された光の一部及び前記反射光の一部を吸収して４６０〜６００ｎｍの波長帯域を光成分とする蛍光を発するように構成された蛍光体が配置され、
前記発光面から射出された光及び前記蛍光は、前記蛍光体と前記反射面との間において、前記内部空間を光路とする、
内視鏡用光源装置。
【請求項３】
発光面から光を射出するように構成された固体発光素子と、
内部に中空の内部空間を有し、前記発光面から間隔を空けた状態で前記固体発光素子を覆う覆部材と、
を備え、
前記覆部材は、
前記発光面から射出された光を反射するように構成された反射面と、
前記発光面から射出した光の一部及び前記反射面で反射した反射光の一部を射出するように構成された開口部と、
を有し、
前記開口部の面積は、前記発光面よりも小さく、
前記発光面上に、前記発光面から射出された光の一部及び前記反射光の一部を吸収して４６０〜６００ｎｍの波長帯域を光成分とする蛍光を発するように構成された蛍光体が配置され、
前記発光面から射出された光及び前記蛍光は、前記蛍光体と前記反射面との間において、前記内部空間を光路とする、
内視鏡用光源装置。
【請求項４】
前記覆部材は、中空のドーム形状を有している、
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の内視鏡用光源装置。
【請求項５】
前記覆部材は、前記発光面から射出された光を透過させるように構成された透明基板を有し、
前記反射面は、前記透明基板の表面のうち、前記発光面から射出された光を反射するように構成された反射膜が形成された領域であり、
前記開口部は、前記透明基板の表面のうち、前記反射膜が形成されていない領域である、
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の内視鏡用光源装置。
【請求項６】
前記開口部に配置された凸レンズを備える、
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の内視鏡用光源装置。
【請求項７】
前記発光面を保護する保護部材を備え、
前記保護部材は、
前記発光面を覆うように配置され、
前記発光面から射出された光を透過させるように構成され、
前記覆部材は、前記固体発光素子及び前記保護部材を覆うように配置されている、
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の内視鏡用光源装置。
【請求項８】
第１発光面から第１光を射出するように構成された第１固体発光素子と、内部に中空の内部空間を有し、前記第１発光面から間隔を空けた状態で前記第１固体発光素子を覆う部材であり、前記第１発光面から射出された前記第１光を反射するように構成された第１反射面と、前記第１光の一部及び前記第１反射面で反射した反射光の一部を射出するように構成された第１開口部と、を有する第１覆部材と、を備える第１光源ユニットを有する内視鏡用光源装置と、
前記内視鏡用光源装置と接続する接続部と、前記接続部から光ケーブルを介して伝送した被写体を照明する照明光が射出するように構成された照明光射出口を有する先端部と、を備える内視鏡と、を含み、
前記第１固体発光素子から前記第１開口部に向かう方向に直交する、前記第１覆部材が覆う空間の断面は、前記第１発光面から離れるにつれて小さくなり、
前記第１光源ユニットは、前記第１発光面上に配置され、該第１発光面から射出された光の一部及び前記反射光の一部を吸収して４６０〜６００ｎｍの波長帯域を光成分とする蛍光を発するように構成された蛍光体を備え、
前記発光面から射出された光及び前記蛍光は、前記蛍光体と前記反射面との間において、前記内部空間を光路とする、
ことを特徴とする内視鏡システム。
【請求項９】
第１発光面から第１光を射出するように構成された第１固体発光素子と、内部に中空の内部空間を有し、前記第１発光面から間隔を空けた状態で前記第１固体発光素子を覆う部材であり、前記第１発光面から射出された前記第１光を反射するように構成された第１反射面と、前記第１光の一部及び前記第１反射面で反射した反射光の一部を射出するように構成された第１開口部と、を有する第１覆部材と、を備える第１光源ユニットを有する内視鏡用光源装置と、
前記内視鏡用光源装置と接続する接続部と、前記接続部から光ケーブルを介して伝送した被写体を照明する照明光が射出するように構成された照明光射出口を有する先端部と、を備える内視鏡と、を含み、
前記第１覆部材は、前記第１固体発光素子を実装する基板上に設けられ、
前記第１開口部の面積は、前記第１覆部材で覆われた前記基板上の部分の、前記第１開口部から前記基板を見たときの面積に比べて小さく、
前記第１光源ユニットは、前記第１発光面上に配置され、該第１発光面から射出された光の一部及び前記反射光の一部を吸収して４６０〜６００ｎｍの波長帯域を光成分とする蛍光を発するように構成された蛍光体を備え、
前記発光面から射出された光及び前記蛍光は、前記蛍光体と前記反射面との間において、前記内部空間を光路とする、
ことを特徴とする内視鏡システム。
【請求項１０】
第１発光面から第１光を射出するように構成された第１固体発光素子と、内部に中空の内部空間を有し、前記第１発光面から間隔を空けた状態で前記第１固体発光素子を覆う部材であり、前記第１発光面から射出された前記第１光を反射するように構成された第１反射面と、前記第１光の一部及び前記第１反射面で反射した反射光の一部を射出するように構成された第１開口部と、を有する第１覆部材と、を備える第１光源ユニットを有する内視鏡用光源装置と、
前記内視鏡用光源装置と接続する接続部と、前記接続部から光ケーブルを介して伝送した被写体を照明する照明光が射出するように構成された照明光射出口を有する先端部と、を備える内視鏡と、を含み、
前記第１開口部の面積は、前記第１発光面よりも小さく、
前記第１光源ユニットは、前記第１発光面上に配置され、該第１発光面から射出された光の一部及び前記反射光の一部を吸収して４６０〜６００ｎｍの波長帯域を光成分とする蛍光を発するように構成された蛍光体を備え、
前記発光面から射出された光及び前記蛍光は、前記蛍光体と前記反射面との間において、前記内部空間を光路とする、
ことを特徴とする内視鏡システム。
【請求項１１】
前記内視鏡用光源装置は、前記第１光源ユニットの他に、
第２発光面から第２光を射出するように構成された第２固体発光素子と、前記第２発光面から間隔を空けた状態で前記第２固体発光素子を覆う部材であり、前記第２光を反射するように構成された第２反射面と、前記第２光の一部及び前記第２反射面で反射した反射光の一部を射出するように構成された開口部と、を有する第２覆部材と、前記第２発光面と前記第２反射面との間に配置され、前記第２光の一部を吸収して前記蛍光を発するように構成された蛍光体と、を備える第２光源ユニットと、
前記第１光の光路と、前記第２光及び前記蛍光の光路上に設けられ、前記第２光及び前記蛍光から前記蛍光を抽出し、かつ、前記第１光の光路と前記蛍光の光路を合成した光路の合成光を射出するように構成された光学素子と、を含む、請求項８から請求項１０の何れか一項に記載の内視鏡システム。
【請求項１２】
発光面から光を射出するように構成された固体発光素子と、内部に中空の内部空間を有し、前記発光面から間隔を空けた状態で前記固体発光素子を覆う部材であり、前記発光面から射出された光を反射するように構成された反射面と、前記光の一部及び前記反射面で反射した反射光の一部を射出するように構成された開口部と、を有する覆部材と、を備える光源ユニットと、
前記光源ユニットから射出した光を被写体を照明する照明光として射出するように構成された照明光射出口を有する先端部と、を備え、
前記固体発光素子から前記開口部に向かう方向に直交する、前記覆部材が覆う空間の断面は、前記発光面から離れるにつれて小さくなり、
前記光源ユニットは、前記発光面上に配置され、該発光面から射出された光の一部及び前記反射光の一部を吸収して４６０〜６００ｎｍの波長帯域を光成分とする蛍光を発するように構成された蛍光体を備え、
前記発光面から射出された光及び前記蛍光は、前記蛍光体と前記反射面との間において、前記内部空間を光路とする、
ことを特徴とする内視鏡。
【請求項１３】
発光面から光を射出するように構成された固体発光素子と、内部に中空の内部空間を有し、前記発光面から間隔を空けた状態で前記固体発光素子を覆う部材であり、前記発光面から射出された光を反射するように構成された反射面と、前記光の一部及び前記反射面で反射した反射光の一部を射出するように構成された開口部と、を有する覆部材と、を備える光源ユニットと、
前記光源ユニットから射出した光を被写体を照明する照明光として射出するように構成された照明光射出口を有する先端部と、を備え、
前記覆部材は、前記固体発光素子を実装する基板上に設けられ、
前記開口部の面積は、前記覆部材で覆われた前記基板上の部分の、前記開口部から前記基板を見たときの面積に比べて小さく、
前記光源ユニットは、前記発光面上に配置され、該発光面から射出された光の一部及び前記反射光の一部を吸収して４６０〜６００ｎｍの波長帯域を光成分とする蛍光を発するように構成された蛍光体を備え、
前記発光面から射出された光及び前記蛍光は、前記蛍光体と前記反射面との間において、前記内部空間を光路とする、
ことを特徴とする内視鏡。
【請求項１４】
発光面から光を射出するように構成された固体発光素子と、内部に中空の内部空間を有し、前記発光面から間隔を空けた状態で前記固体発光素子を覆う部材であり、前記発光面から射出された光を反射するように構成された反射面と、前記光の一部及び前記反射面で反射した反射光の一部を射出するように構成された開口部と、を有する覆部材と、を備える光源ユニットと、
前記光源ユニットから射出した光を被写体を照明する照明光として射出するように構成された照明光射出口を有する先端部と、を備え、
前記開口部の面積は、前記発光面よりも小さく、
前記光源ユニットは、前記発光面上に配置され、該発光面から射出された光の一部及び前記反射光の一部を吸収して４６０〜６００ｎｍの波長帯域を光成分とする蛍光を発するように構成された蛍光体を備え、
前記発光面から射出された光及び前記蛍光は、前記蛍光体と前記反射面との間において、前記内部空間を光路とする、
ことを特徴とする内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、被写体に光を照射する内視鏡用光源装置、内視鏡、及び内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  内視鏡用の光源装置として、キセノンランプの代わりに、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）等の固体発光素子を用いるものが知られている。例えば、特許文献１には、白色ＬＥＤと紫色ＬＥＤを有する内視鏡装置が開示されている。特許文献１の内視鏡装置では、各ＬＥＤから射出された光がレンズによって集光され、電子スコープの光ファイバに入射される。光ファイバに入射された光は、電子スコープの先端部から射出され、被写体に照射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１０８４２０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  特許文献１に記載の内視鏡装置では、光源装置としてＬＥＤを使用している。ＬＥＤはから射出されるＬＥＤ光は放射状の光強度分布（ランバート分布）を有している。このため、内視鏡装置におけるＬＥＤ光の利用効率を向上するためには、射出角度の大きい光を光学系で取り込めるように、光学系を大型化する必要がある。しかし、光学系を大型化すると、光源装置は大型化されるので、コンパクトな内視鏡装置の実現は難しい。【０００５】  本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光学系を大型化することなく、照明光の光利用効率を向上可能な内視鏡用光源装置、内視鏡、及び内視鏡システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態の内視鏡用光源装置は、発光面から光を射出するように構成された固体発光素子と、内部に中空の内部空間を有し、前記発光面から間隔を空けた状態で前記固体発光素子を覆う覆部材と、を備える。また、前記覆部材は、前記発光面から射出された光を反射するように構成された反射面と、前記発光面から射出した光の一部及び前記反射面で反射した反射光の一部を射出するように構成された開口部と、を有する。
前記内視鏡用光源装置では、前記固体発光素子から前記開口部に向かう方向に直交する、前記覆部材が覆う空間の断面は、前記発光面から離れるにつれて小さくなる。
あるいは、前記内視鏡用光源装置の前記覆部材は、前記固体発光素子を実装する基板上に設けられ、前記開口部の面積は、前記覆部材で覆われた前記基板上の部分の、前記開口部から前記基板を見たときの面積に比べて小さい。
あるいは、前記開口部の面積は、前記発光面よりも小さい。
前記発光面上に、前記発光面から射出された光の一部及び前記反射光の一部を吸収して４６０〜６００ｎｍの波長帯域を光成分とする蛍光を発するように構成された蛍光体が配置され、
前記発光面から射出された光及び前記蛍光は、前記蛍光体と前記反射面との間において、前記内部空間を光路とする。
【０００７】  このような構成によれば、固体発光素子から射出された光のうち、開口部に向かって射出された光は開口部から取り出される。また、固体発光素子から射出された光のうち、開口部以外の方向に向かって射出された光は覆部材の反射面で反射されて、開口部に向かう光に変換される。これにより、光源装置から射出される光の射出角度分布は、固体発光素子から射出される光の射出角度分布よりも小さくなるため、光学系を大きくすることなく、光の利用効率を向上することができる。【０００９】  また、本発明の一実施形態によれば、前記覆部材は、中空のドーム形状を有していることが好ましい。【００１０】  また、本発明の一実施形態によれば、前記覆部材は、前記発光面から射出された光を透過させるように構成された透明基板を有し、前記反射面は、前記透明基板の表面のうち、前記発光面から射出された光を反射するように構成された反射膜が形成された領域であり、前記開口部は、透明基板の表面のうち、反射膜が形成されていない領域であることが好ましい。【００１１】  また、本発明の一実施形態によれば、内視鏡用光源装置は、前記開口部に配置された凸レンズを備えることが好ましい。【００１３】  また、本発明の一実施形態によれば、前記内視鏡用光源装置は、前記発光面を保護する保護部材を備える。この構成において、前記保護部材は、前記発光面を覆うように配置され、前記発光面から射出された光を透過させように構成され、前記覆部材は、前記固体発光素子及び前記保護部材を覆うように配置されていることが好ましい。【００１６】
本発明の一実施形態の内視鏡システムは、
第１発光面から第１光を射出するように構成された第１固体発光素子と、内部に中空の内部空間を有し、前記第１発光面から間隔を空けた状態で前記第１固体発光素子を覆う部材であり、前記第１発光面から射出された前記第１光を反射するように構成された第１反射面と、前記第１光の一部及び前記第１反射面で反射した反射光の一部を射出するように構成された第１開口部と、を有する第１覆部材と、を備える第１光源ユニットを有する内視鏡用光源装置と、
前記内視鏡用光源装置と接続する接続部と、前記接続部から光ケーブルを介して伝送した被写体を照明する照明光が射出するように構成された照明光射出口を有する先端部と、を備える内視鏡と、を含む。
前記第１固体発光素子から前記第１開口部に向かう方向に直交する、前記第１覆部材が覆う空間の断面は、前記第１発光面から離れるにつれて小さくなる。
あるいは、前記第１覆部材は、前記第１固体発光素子を実装する基板上に設けられ、前記第１開口部の面積は、前記第１覆部材で覆われた前記基板上の部分の、前記第１開口部から前記基板を見たときの面積に比べて小さい。
あるいは、前記第１開口部の面積は、前記第１発光面よりも小さい。
前記第１発光面上に、前記第１発光面から射出された光の一部及び前記反射光の一部を吸収して４６０〜６００ｎｍの波長帯域を光成分とする蛍光を発するように構成された蛍光体が配置され、
前記発光面から射出された光及び前記蛍光は、前記蛍光体と前記反射面との間において、前記内部空間を光路とする。
【００１７】  本発明の一実施形態の内視鏡システムによれば、  前記内視鏡用光源装置は、前記第１光源ユニットの他に、  第２発光面から第２光を射出するように構成された第２固体発光素子と、前記第２発光面から間隔を空けた状態で前記第２固体発光素子を覆う部材であり、前記第２光を反射するように構成された反射面と、前記第２光の一部及び前記第２反射面で反射した反射光の一部を射出するように構成された開口部と、を有する第２覆部材と、前記第２発光面と前記第２反射面との間に配置され、前記第２光の一部を吸収して蛍光を発するように構成された蛍光体と、を備える第２光源ユニットと、  前記第１光の光路と、前記第２光及び前記蛍光の光路上に設けられ、前記第２光及び前記蛍光から前記蛍光を抽出し、かつ、前記第１光の光路と前記蛍光の光路を合成した光路の合成光を射出するように構成された光学素子と、を含む、ことが好ましい。【００１９】
本発明の一実施形態の内視鏡は、
発光面から光を射出するように構成された固体発光素子と、内部に中空の内部空間を有し、前記発光面から間隔を空けた状態で前記固体発光素子を覆う部材であり、前記発光面から射出された光を反射するように構成された反射面と、前記光の一部及び前記反射面で反射した反射光の一部を射出するように構成された開口部と、を有する覆部材と、を備える光源ユニットと、前記光源ユニットから射出した光を被写体を照明する照明光として射出するように構成された照明光射出口を有する先端部と、を備える。
前記固体発光素子から前記開口部に向かう方向に直交する、前記覆部材が覆う空間の断面は、前記発光面から離れるにつれて小さくなる。
あるいは、前記開口部の面積は、前記覆部材で覆われた前記基板上の部分の、前記開口部から前記基板を見たときの面積に比べて小さい。
あるいは、前記開口部の面積は、前記発光面よりも小さい。
前記光源ユニットは、前記発光面上に配置され、該発光面から射出された光の一部及び前記反射光の一部を吸収して４６０〜６００ｎｍの波長帯域を光成分とする蛍光を発するように構成された蛍光体を備え、
前記発光面から射出された光及び前記蛍光は、前記蛍光体と前記反射面との間において、前記内部空間を光路とする。
【発明の効果】
【００２０】  上述の内視鏡用光源装置及び内視鏡システムによれば、光学系を大型化することなく、照明光の光利用効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態における内視鏡用光源装置を備えた電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態における光源装置のブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態における各光源ユニットから射出される照明光の分光強度分布を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態における第１の光源ユニットの斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態における第１の光源ユニットの断面図である。
【図６】本発明の一実施形態における第３の光源ユニットの断面図である。
【図７】本発明の一実施形態における第１の光源ユニットの断面図である。
【図８】本発明の一実施形態の第３の光源ユニットから射出される光の分光強度分布を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態における第１の光源ユニットの断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態における第１の光源ユニットの断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態における第１の光源ユニットの断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態における第１の光源ユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】  以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下においては、本発明の一実施形態として内視鏡用光源ユニットを備える電子内視鏡システムを例に取り説明する。
【００２３】  図１は、本発明の一実施形態に係る内視鏡用光源装置２０１を備えた電子内視鏡システム１の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、電子内視鏡システム１は、医療用に特化されたシステムであり、電子スコープ（内視鏡）１００、プロセッサ２００及びモニタ３００を備えている。
【００２４】  プロセッサ２００は、システムコントローラ２１及びタイミングコントローラ２２を備えている。システムコントローラ２１は、メモリ２３に記憶された各種プログラムを実行し、電子内視鏡システム１全体を統合的に制御する。また、システムコントローラ２１は、操作パネル２４に接続されている。システムコントローラ２１は、操作パネル２４に入力される術者からの指示に応じて、電子内視鏡システム１の各動作及び各動作のためのパラメータを変更する。タイミングコントローラ２２は、各部の動作のタイミングを調整するクロックパルスを電子内視鏡システム１内の各回路に出力する。
【００２５】  プロセッサ２００は、光源装置２０１を備えている。図２に、光源装置２０１のブロック図を示す。光源装置２０１は、第１〜第４の光源ユニット１１１〜１１４を備えている。第１〜第４の光源ユニット１１１〜１１４はそれぞれ、第１〜第４光源駆動回路１４１〜１４４によって個別に発光制御される。
【００２６】  第１の光源ユニット１１１は、紫色の波長帯域（例えば、波長が３９５〜４３５ｎｍ）の光を射出する紫色発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）である。第２の光源ユニット１１２は、青色の波長帯域（例えば、波長が４３０〜４７０ｎｍ）の光を射出する青色ＬＥＤである。第３の光源ユニット１１３は、青色の波長帯域（例えば、波長が４２５〜４５５ｎｍ）の光を射出する青色ＬＥＤと蛍光体を有している。蛍光体は、青色ＬＥＤから射出された青色ＬＥＤ光によって励起され、緑色の波長帯域（例えば、波長が４６０〜６００ｎｍ）の蛍光を発する。第４の光源ユニット１１４は、赤色の波長帯域（例えば、波長が６２０〜６８０ｎｍ）の光を射出する赤色ＬＥＤである。
【００２７】  各光源ユニット１１１〜１１４の光の射出方向の前方にはそれぞれ、コリメートレンズ１２１〜１２４が配置されている。第１の光源ユニット１１１から射出された紫色ＬＥＤ光は、コリメートレンズ１２１によって平行光に変換され、ダイクロイックミラー１３１に入射される。また、第２の光源ユニット１１２から射出されたＬＥＤ光は、コリメートレンズ１２２によって平行光に変換され、ダイクロイックミラー１３１に入射される。ダイクロイックミラー１３１は、第１の光源ユニット１１１から射出された光の光路と、第２の光源ユニット１１２から射出された光の光路とを合成する。詳しくは、ダイクロイックミラー１３１は、波長４３０ｎｍ付近にカットオフ波長を有しており、カットオフ波長よりも短い波長の光を透過させ、カットオフ波長以上の波長の光を反射する特性を有している。そのため、第１の光源ユニット１１１から射出された紫色ＬＥＤ光はダイクロイックミラー１３１を透過し、第２の光源ユニット１１２から青色ＬＥＤ光はダイクロイックミラー１３１で反射される。これにより、紫色ＬＥＤ光と青色ＬＥＤ光の光路が合成される。ダイクロイックミラー１３１によって光路が合成された光は、ダイクロイックミラー１３２に入射される。
【００２８】  また、第３の光源ユニット１１３から射出された光、すなわち、青色ＬＥＤ光及び緑色の蛍光は、コリメートレンズ１２３によって平行光に変換され、ダイクロイックミラー１３２に入射される。ダイクロイックミラー１３２は、ダイクロイックミラー１３１から入射された光の光路と、第３の光源ユニット１１３から射出された光の光路とを合成する。詳しくは、ダイクロイックミラー１３２は、波長５００ｎｍ付近にカットオフ波長を有しており、カットオフ波長よりも短い波長の光を透過させ、カットオフ波長以上の波長の光を反射する特性を有している。そのため、ダイクロイックミラー１３１から入射された紫色ＬＥＤ光及び青色ＬＥＤ光と、第３の光源ユニット１１３から射出された光のうち、緑色の蛍光は、ダイクロイックミラー１３２によってその光路が合成される。ダイクロイックミラー１３２によって光路が合成された光は、ダイクロイックミラー１３３に入射される。
【００２９】  また、第４の光源ユニット１１４から射出された赤色ＬＥＤ光は、コリメートレンズ１２４によって平行光に変換され、ダイクロイックミラー１３３に入射される。ダイクロイックミラー１３３は、ダイクロイックミラー１３２から入射された光の光路と、第４の光源ユニット１１４から射出され赤色ＬＥＤ光の光路とを合成する。詳しくは、ダイクロイックミラー１３３は、波長６００ｎｍ付近にカットオフ波長を有しており、カットオフ波長よりも短い波長の光を透過させ、カットオフ波長以上の波長の光を反射する特性を有している。そのため、ダイクロイックミラー１３２から入射された光と、第４の光源ユニット１１４から射出された赤色ＬＥＤ光は、ダイクロイックミラー１３３によってその光路が合成され、光源装置２０１から照明光Ｌとして射出される。
【００３０】  光源装置２０１から射出された照明光Ｌは、集光レンズ２５によりＬＣＢ（Light Carrying Bundle）１１の入射端面に集光されてＬＣＢ１１内に入射される。
【００３１】  ＬＣＢ１１内に入射された照明光Ｌは、ＬＣＢ１１内を伝播する。ＬＣＢ１１内を伝播した照明光Ｌは、電子スコープ１００の先端部１０６に配置されたＬＣＢ１１の射出端面から射出され、配光レンズ１２を介して被写体に照射される。配光レンズ１２からの照明光Ｌによって照明された被写体からの戻り光は、対物レンズ１３を介して固体撮像素子１４の受光面上で光学像を結ぶ。
【００３２】  固体撮像素子１４は、ベイヤ型画素配置を有する単板式カラーＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサである。固体撮像素子１４は、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の画像信号を生成して出力する。なお、固体撮像素子１４は、ＣＣＤイメージセンサに限らず、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやその他の種類の撮像装置に置き換えられてもよい。固体撮像素子１４はまた、補色系フィルタを搭載したものであってもよい。
【００３３】  電子スコープ１００の接続部内には、ドライバ信号処理回路１５が備えられている。ドライバ信号処理回路１５には、固体撮像素子１４から被写体の画像信号が所定のフレーム周期で入力される。フレーム周期は、例えば、１／３０秒である。ドライバ信号処理回路１５は、固体撮像素子１４から入力される画像信号に対して所定の処理を施してプロセッサ２００の前段信号処理回路２６に出力する。
【００３４】  ドライバ信号処理回路１５はまた、メモリ１６にアクセスして電子スコープ１００の固有情報を読み出す。メモリ１６に記録される電子スコープ１００の固有情報には、例えば、固体撮像素子１４の画素数や感度、動作可能なフレームレート、型番等が含まれる。ドライバ信号処理回路１５は、メモリ１６から読み出された固有情報をシステムコントローラ２１に出力する。
【００３５】  システムコントローラ２１は、電子スコープ１００の固有情報に基づいて各種演算を行い、制御信号を生成する。システムコントローラ２１は、生成された制御信号を用いて、プロセッサ２００に接続されている電子スコープ１００に適した処理がなされるようにプロセッサ２００内の各種回路の動作やタイミングを制御する。
【００３６】  タイミングコントローラ２２は、システムコントローラ２１によるタイミング制御に従って、ドライバ信号処理回路１５にクロックパルスを供給する。ドライバ信号処理回路１５は、タイミングコントローラ２２から供給されるクロックパルスに従って、固体撮像素子１４をプロセッサ２００側で処理される映像のフレームレートに同期したタイミングで駆動制御する。
【００３７】  前段信号処理回路２６は、ドライバ信号処理回路１５から１フレーム周期で入力される画像信号に対してデモザイク処理、マトリックス演算、Ｙ／Ｃ分離等の所定の信号処理を施して、画像メモリ２７に出力する。
【００３８】  画像メモリ２７は、前段信号処理回路２６から入力される画像信号をバッファし、タイミングコントローラ２２によるタイミング制御に従い、後段信号処理回路２８に出力する。
【００３９】  後段信号処理回路２８は、画像メモリ２７から入力される画像信号を処理してモニタ表示用の画面データを生成し、生成されたモニタ表示用の画面データを所定のビデオフォーマット信号に変換する。変換されたビデオフォーマット信号は、モニタ３００に出力される。これにより、被写体の画像がモニタ３００の表示画面に表示される。
【００４０】  図３は、各光源ユニット１１１〜１１４から射出される照明光Ｌの分光強度分布Ｄ１１１〜Ｄ１１４を示している。図３に示される分光強度分布の横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸は照明光Ｌの強度を示している。なお、縦軸は、強度の最大値が１となるように規格化されている。また、図３には、各ダイクロイックミラー１３１〜１３３のカットオフ波長λ１３１〜λ１３３が点線で示されている。図３に示す分光強度分布のうち、実線で示される領域が、光源装置２０１から射出され、照明光Ｌとして使用される領域である。また、破線で示される領域が、光源装置２０１から射出されず、照明光Ｌとして使用されない領域である。
【００４１】  図３に示すように、ダイクロイックミラー１３１〜１３３によって各光源ユニット１１１〜１１４から射出された光の光路が合成されることにより、光源装置２０１からは、紫外領域（近紫外の一部）から赤色領域にかけて広い波長帯域を有する照明光Ｌが射出される。この照明光Ｌの分光強度分布は、図３に示す分光強度分布Ｄ１１１〜Ｄ１１４のうち、実線で示される領域を足し合わせたものになる。なお、各光源ユニット１１１〜１１４は個別に制御可能である。そのため、各光源ユニット１１１〜１１４から射出される光の強度は、被写体に合わせて変更することができる。
【００４２】  したがって、一実施形態の内視鏡システムは、光源ユニット１１１，１１２，１１４を含む内視鏡用の光源装置２０１と接続する接続部１０４（図１参照）と、接続部１０４からＬＣＢ１１（光ケーブル）を介して伝送した被写体を照明する照明光Ｌが射出するように構成された照明光射出口１０５を有する先端部１０６と、を備える電子スコープと、を含む。
【００４３】  一実施形態によれば、光源装置２１０は、光源ユニット１１１，１１２の他に、蛍光体３２を備える光源ユニット１１３と、光源ユニット１１１，１１２から射出した光の光路及び光源ユニット１１３から射出した光の光路上に設けられ、光源ユニット１１３から射出した光から蛍光を抽出し、かつ、光源ユニット１１１，１１２から射出した光の光路と蛍光の光路を合成した光路の合成光を射出するように構成されたダイクロイックミラー１３２（光学素子）と、を含むことが好ましい。蛍光体が発する蛍光の波長帯域は広いので、広い波長帯域の光を容易に射出することができる。蛍光を用いて擬似白色光を生成する場合、蛍光は、他の色成分の光に比べて広帯域の光成分を含む一方、他の色成分の光の光強度に比べて光強度は低いため、擬似白色光の照明光は暗くなり易い。このために、蛍光の弱い光強度を高くする必要があった。このために、従来ＬＥＤに大きな電流を流して励起光の発光強度を高くする必要があったが、本実施形態によれば、後述するように、覆部材４０を設けることで蛍光の光強度を高くすることができるので、大電流をＬＥＤに流す必要がなくなりエネルギー消費の点から好ましい。
【００４４】  一実施形態によれば、蛍光体は、４６０〜６００ｎｍの波長帯域の光成分を発する材料を含むことが好ましい。この波長帯域の光成分は、緑色成分であり、生体組織ではこの波長帯域の中のより狭い種々の波長帯域において吸収されやすい成分である。したがって、この４６０〜６００ｎｍの波長帯域の光の光強度を高めることは、生体組織の光の吸収と非吸収による効果をより容易に識別することができる点から好ましい。
【００４５】  図４〜図６は、各光源ユニット１１１〜１１４の構成を説明するための図である。図４は、第１の光源ユニット１１１の斜視図を示す。図５は、第１の光源ユニット１１１の断面図を示す。図６は、第３の光源ユニット１１３の断面図を示す。第３の光源ユニット１１３の構成は、蛍光体を有していること、及び、ＬＥＤの発光波長が異なること以外は、第１の光源ユニット１１１の構成と同じである。また、第２及び第４の光源ユニット１１２、１１４の構成は、ＬＥＤの発光波長が異なること以外は、第１の光源ユニット１１１の構成と同じである。
【００４６】  第１の光源ユニット１１１は、基板３０、基板３０上に実装された固体発光素子３１、及び、覆部材４０を有する。固体発光素子３１は、ＬＥＤ光を発する発光面３１Ａを有している。固体発光素子３１は、基板３０に形成された配線（不図示）を介して供給された駆動電流に応じて発光する。第１の光源ユニット１１１は、固体発光素子３１を保護するための透明なカバーガラス３５を有している。覆部材４０は、中空のドーム形状（半球の球殻状）に形成された基板を有しており、固体発光素子３１の発光面３１Ａから間隔を空けて、固体発光素子３１を覆うように配置されている。図４〜図６に示す構成では、覆部材４０は、固体発光素子３１と共にカバーガラス３５を覆うように配置されているが、本実施形態はこの構成に限定されない。図７は、本実施形態の変形例における第１の光源ユニット１１１の断面図である。図７に示す第１の光源ユニット１１１のように、覆部材４０は、カバーガラス３５上に配置されていてもよい。
【００４７】  覆部材４０の内壁面４０Ａには、ＬＥＤ光又は蛍光を反射する反射膜４１が形成されている。反射膜４１は、例えば、金属（例えば、銀）の多層膜や誘電体の多層膜である。反射膜４１の表面（反射面）は、ＬＥＤ光又は蛍光に対して比較的高い反射率を有する。また、覆部材４０のうち、固体発光素子３１の発光面３１Ａと対向する領域の一部には開口４２が形成されている。開口４２は、覆部材４０の内側と外側とを繋ぐ貫通穴である。この開口４２の面積は、固体発光素子３１の発光面３１Ａの面積よりも小さく設定されている。
【００４８】  第１の光源ユニット１１１における覆部材４０は、コリメートレンズ１２１を含む光学系において、ＬＥＤ光の利用効率を向上するために使用される。固体発光素子３１から射出されたＬＥＤ光のうち、覆部材４０の開口４２に向かって射出されたＬＥＤ光は、開口４２を通過して第１の光源ユニット１１１から射出される。一方、固体発光素子３１から射出されたＬＥＤ光のうち、開口４２以外の方向に向かって射出されたＬＥＤ光は、覆部材４０の反射面により、基板３０又は固体発光素子３１に向かって反射される。反射面で反射されたＬＥＤ光は、基板３０又は固体発光素子３１により、開口４２又は覆部材４０向かって再び反射される。このように、ＬＥＤ光は、覆部材４０、基板３０及び固体発光素子３１で反射を繰り返すことにより、最終的に開口４２を通過して第１の光源ユニット１１１から射出される。
【００４９】  通常、広い角度範囲に亘って射出されるＬＥＤ光をコリメートレンズで効率よく取り込むためには、コリメートレンズの径を大きくする必要がある。これに対し、本実施形態では、射出角度の大きいＬＥＤ光であっても、第１の光源ユニット１１１内で多重反射されることにより開口４２から射出される際には射出角度の小さいＬＥＤ光に変換されている。そのため、本実施形態では、コリメートレンズ１２１の径を大きくすることなく、ＬＥＤ光の利用効率を向上させることができる。
【００５０】  また、本実施形態の第１の光源ユニット１１１は、覆部材４０の開口４２の面積が発光面３１Ａの面積よりも小さく設定されている。発光面積が小さくなるほど、ＬＥＤ光のエテンデュ（発光面積と射出立体角の積）は小さくなる。また、ＬＥＤ光のエテンデュが小さくなるほど、コリメートレンズ１２１を含む光学系における光の利用効率は向上する。そのため、発光面３１Ａの面積よりも小さい開口４２を有する覆部材４０を用いることにより、ＬＥＤ光の利用効率をさらに向上させることができる。
【００５１】  また、第３の光源ユニット１１３は、図６に示すように、青色のＬＥＤ光を発する固体発光素子３１と、蛍光体３２を有している。蛍光体３２は、固体発光素子３１の発光面３１Ａ上に、発光面３１Ａ全体を覆うように配置されている。第３の光源ユニット１１３における覆部材４０は、光学系におけるＬＥＤ光及び蛍光の利用効率を向上すると共に、蛍光体３２の発光効率を向上するために使用される。固体発光素子３１から射出されたＬＥＤ光は、一部が蛍光体３２を励起するために使用され、他の一部は蛍光体３２を透過する。これにより、蛍光体３２を有する固体発光素子３１からは、ＬＥＤ光と蛍光の両方が射出される。ＬＥＤ光及び蛍光は、第１の光源ユニット１１１におけるＬＥＤ光と同様に、第３の光源ユニット１１３内で多重反射されて開口４２から射出される。これにより、射出角度の大きい光が射出角度の小さい光に変換されると共に、ＬＥＤ光及び蛍光のエテンデュが小さくなる。これにより、ＬＥＤ光及び蛍光の光利用効率を向上させることができる。
【００５２】  また、第３の光源ユニット１１３では、蛍光体３２を透過し、第３の光源ユニット１１３内で多重反射されるＬＥＤ光は、その一部が蛍光体３２に再入射される。そして、蛍光体３２に再入射されたＬＥＤ光の一部は、蛍光体３２を励起するために使用される。これにより、蛍光体３２の発光効率を向上させることができる。
【００５３】  図８は、第３の光源ユニット１１３から射出される光の分光強度分布を示している。図８（ａ）は、第３の光源ユニット１１３が覆部材４０を有していない場合の分光強度分布を示し、図８（ｂ）は、覆部材４０を有する第３の光源ユニット１１３の分光強度分布を示す。図８に示される分光強度分布の横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸は光の強度を示している。なお、縦軸は、強度の最大値が１となるように規格化されている。
【００５４】  固体発光素子３１から射出された青色ＬＥＤ光は、一部が蛍光体３２を励起するために使用され、他の一部が蛍光体３２を透過する。そのため、第３の光源ユニット１１３から射出される光は、図８（ａ）に示すように、青色ＬＥＤ光のピーク波長と蛍光のピーク波長に２つのピークを有する分光強度分布を有する。また、覆部材４０を用いると、蛍光体３２を透過した青色ＬＥＤ光の一部が蛍光体３２の励起に使用される。そのため、図８（ｂ）に示すように、第３の光源ユニット１１３から射出される光の分光強度分布は、覆部材４０を有しない場合に比べて、蛍光の割合が大きくなる。また、第３の光源ユニット１１３から射出される光のうち、蛍光は被写体を照明するために使用されるが、青色ＬＥＤ光は被写体を照明するために使用されない。従って、覆部材４０を使用することによって蛍光の光量が増加し、照明光Ｌの光量を向上させることができる。
【００５５】  以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本発明の実施形態に含まれる。
【００５６】  図１に示す電子内視鏡システム１では、光源装置２０１は、プロセッサ２００に設けられているが、プロセッサ２００及び電子スコープ１００とは別体の装置として構成されてもよい。  また、一実施形態によれば、光源ユニット１１１〜１１４を光源装置として電子スコープ１００に組み込んでもよい。このとき、一実施形態によれば、プロセッサ２００と接続される接続部１０４に組み込まれることが好ましい。接続部１０４に組み込むことにより、接続に伴う接続不良が回避できる。  また、一実施形態によれば、光源ユニット１１１〜１１４は、電子スコープ１００の配向レンズ１２が設けられた先端部１０６に組み込まれてもよい。先端部１０６に組み込まれる場合、ＬＣＢ１１が不要になるので、照明光はＬＣＢ１１における伝送特性の影響を受けない他、体腔内に挿入される部分の径を細くすることができ、被験者への負担を軽減することができる。
【００５７】  一実施形態によれば、覆部材４０の開口４２は、覆部材４０に設けられた貫通穴である必要はない。一実施形態によれば、開口４２は、ＬＥＤ光や蛍光を通過させる特性を有していることが好ましい。図９は、一実施形態の第１の光源ユニット１１１の断面図を示している。この変形例では、覆部材４０は光を透過させる材料（例えば、ガラスや透明の樹脂材料）からなる透明基板を半球の球殻状に成型したものである。この覆部材４０の内壁面４０Ａには、発光面３１Ａと対向する領域の一部を除いて、反射膜４１が形成されている。内壁面４０Ａの反射膜４１が形成されていない領域は、ＬＥＤ光を透過させる開口４２となる。
【００５８】  また、一実施形態によれば、覆部材４０の開口４２にレンズが配置されることが好ましい。図１０は、凸レンズ４３を有する第１の光源ユニット１１１の断面図を示している。図１０に示す構成では、開口４２内に凸レンズ４３が配置されている。開口４２を通過して射出される光は凸レンズ４３によって射出角が絞られる。これにより、第１の光源ユニット１１１から射出された光がコリメートレンズ１２１で取り込み易くなり、照明光Ｌの利用効率を向上させることができる。なお、凸レンズ４３は、開口４２内に配置されている必要はなく、開口４２の外側に、開口４２を覆うように配置されていてもよい。
【００５９】  また、一実施形態によれば、覆部材４０は中空である必要はない。図１１は、一実施形態における第１の光源ユニット１１１の断面図を示している。この実施形態によれば、レンズ４４がカバーガラス３５上に配置されていることが好ましい。レンズ４４は平凸レンズであり、レンズ４４の平坦な面がカバーガラス３５に対向するように配置されている。平凸レンズには、例えば、半球レンズが使用される。覆部材４０は、レンズ４４の外側の凸面上の、発光面３１Ａと対向する領域の一部を除いた領域に形成された反射膜４１である。レンズ４４の凸面のうち、反射膜４１が形成された領域が、ＬＥＤ光を反射させる反射面である。レンズ４４の球面の反射膜４１が形成されていない領域は、ＬＥＤ光を透過させる開口４２となる。一実施形態によれば、覆部材４０は中空ではないが、覆部材４０（反射膜４１）は、透明なレンズ４４を挟んで、発光面３１Ａから間隔を空けて配置されている。そのため、発光面３１Ａから射出されたＬＥＤ光を第１の光源ユニット１１１内で多重反射させ、射出角度の小さいＬＥＤ光に変換することができる。
【００６０】  また、一実施形態によれば、覆部材４０は、ドーム状以外の形状を有することも好ましい。図１２は、一実施形態における第１の光源ユニット１１１の断面図を示している。この実施形態では、覆部材４０は角筒状を有していることが好ましい。一実施形態によれば、覆部材４０の断面は、固体発光素子３１から離れるに従って小さくなる角錐台状を呈していることが好ましい。また、覆部材４０の、固体発光素子３１が配置されている端部とは反対の端部の開口４２の面積は、上述した通り、発光面３１Ａの面積よりも小さく設定されている。また、覆部材４０の内壁面４０Ａには、反射膜４１が形成されている。このように、覆部材４０がドーム状以外の形状を有している場合においても、固体発光素子３１から射出された射出角度の大きい光を射出角度の小さい光に変換すると共に、ＬＥＤ光のエテンデュを小さくすることができる。また、一実施形態によれば、覆部材４０は、角錐台状ではなく、円錐台状であることも好ましい。
【００６１】  また、上述の実施形態では、覆部材４０に形成された反射膜４１は、金属の多層膜や誘電体の多層膜が使用されるが、一実施形態によれば、この構成に限定されない。一実施形態によれば、反射膜４１は、例えば、入射された光を拡散反射させる特性を有することが好ましい。反射膜４１が金属の多層膜や誘電体の多層膜である場合、反射膜４１に入射された光は正反射（鏡面反射）される。そのため、射出角度の大きい光を射出角度の大きい光に変換するためには、光を反射膜４１や基板３０、固体発光素子３１等で複数回反射させる必要がある。一方、反射膜４１が光を拡散反射させる特性を有している場合、反射膜４１に入射した光の少なくとも一部は、一回の反射で射出角の小さい光に変換される。そのため、複数回反射させる場合に比べて、反射膜４１や基板３０で光が吸収される割合を低減することができる。一実施形態によれば、反射膜４１の表面は、拡散反射させる特性を有するために、粗面化処理面であることが好ましい。
【００６２】  また、上述の実施形態では、固体発光素子３１としてＬＥＤを想定している。本発明はこれに限定するものではなく、一実施形態によれば、ＬＤ（Laser Diode）を固体発光素子３１として採用することも好ましい。
【符号の説明】
【００６３】１  電子内視鏡システム１１  ＬＣＢ１２  配光レンズ１３  対物レンズ１４  固体撮像素子１５  ドライバ信号処理回路１６  メモリ２１  システムコントローラ２２  タイミングコントローラ２３  メモリ２４  操作パネル２５  集光レンズ２６  前段信号処理回路２７  画像メモリ２８  後段信号処理回路３０  基板３１  固体発光素子（ＬＥＤ）３１Ａ  発光面３２  蛍光体３５  カバーガラス４０  覆部材４０Ａ  内壁面４１  反射膜４２  開口４３  凸レンズ４４  レンズ１００  電子スコープ１０４  接続部１０５  照明光射出口１０６  先端部１１１〜１１４  光源ユニット１２１〜１２４  コリメートレンズ１４１〜１４４  光源駆動回路１３１〜１３３  ダイクロイックミラー２００  プロセッサ２０１  光源装置
【図１】
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【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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