照明装置および内視鏡システム
【課題】波長変換ロッドを細径化した場合でも、励起光を高効率に利用して高輝度な光を得ることができる照明装置およびこれを備える内視鏡システムを提供する。
【解決手段】励起光を射出する光源１５と、光源１５からの励起光の波長を変換する棒状の波長変換部材１０とを備え、光源１５の光軸が、波長変換部材１０の軸線に対して斜めに配置されている照明装置１を採用する。また、照明装置１と、体腔内に挿入され、照明装置１からの照明光を導光する挿入部と、該挿入部によって照明された観察対象を撮像する撮像部とを備える内視鏡システムを採用する。
【解決手段】励起光を射出する光源１５と、光源１５からの励起光の波長を変換する棒状の波長変換部材１０とを備え、光源１５の光軸が、波長変換部材１０の軸線に対して斜めに配置されている照明装置１を採用する。また、照明装置１と、体腔内に挿入され、照明装置１からの照明光を導光する挿入部と、該挿入部によって照明された観察対象を撮像する撮像部とを備える内視鏡システムを採用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプロジェクタなどの光源として用いられる照明装置およびこれを備える内視鏡システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のＬＥＤ光源から射出される励起光を波長変換ロッドに照射させることで、励起光とは異なる波長の光を照射する照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７８９８６５５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の照明装置によれば、得られる光の発光輝度を高めるためには、波長変換ロッドの径を小さくする必要があるが、波長変換ロッドの径を小さくするに従って、励起光が波長変換ロッド内を通過する光路長が短くなる。そのため、励起光が波長変換ロッド内で十分に吸収されず、その結果として、発光輝度を高めることができなくなるという不具合が生じる。
【０００５】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、波長変換ロッドを細径化した場合でも、励起光を高効率に利用して高輝度な光を得ることができる照明装置およびこれを備える内視鏡システムを提供することを目的とする。
【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、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の第１の態様は、励起光を射出する少なくとも１つの光源と、前記光源からの励起光の波長を変換する棒状の波長変換部材とを備え、前記光源の光軸が、前記波長変換部材の軸線に対して斜めに配置されている照明装置である。
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、光源から射出された励起光が、棒状の波長変換部材に入射することにより、波長が変換されて射出される。この場合において、光源の光軸は、波長変換部材の軸線に対して斜めに配置されている。これにより、波長変換部材内における励起光の光路長を長くして、波長変換部材によって吸収される励起光の光量を増加させることができる。その結果、励起光の波長変換効率を向上することができ、波長変換部材から高輝度な光を射出することができる。
【０００８】
上記態様において、前記波長変換部材の周囲を覆うように配置され、前記光源からの励起光を反射する反射部材を備えることとしてもよい。
このように構成することで、波長変換部材に入射して、そのまま波長変換部材を透過した励起光を、反射部材により反射させて、再び波長変換部材に入射させることができる。これにより、励起光の波長変換効率を向上することができ、波長変換部材から高輝度な光を射出することができる。
【０００９】
上記態様において、前記波長変換部材の入射面に配置され、前記光源からの励起光を前記波長変換部材内において全反射するように屈折する光学部材を備えることとしてもよい。
このように構成することで、光学部材を介して波長変換部材に入射した励起光を、波長変換部材内において全反射を繰り返させることができる。これにより、波長変換部材内における励起光の光路長を長くして、波長変換部材によって吸収される励起光の光量を増加させることができる。その結果、励起光の波長変換効率を向上することができ、波長変換部材から高輝度な光を射出することができる。
【００１０】
上記態様において、前記光学部材がプリズムであることとしてもよい。
このように構成することで、容易且つ単純な構成で、光源からの励起光を波長変換部材内において全反射するように屈折することができる。
【００１１】
上記態様において、前記波長変換部材の周囲に配置され、該波長変換部材からの熱を放熱する放熱機構と、前記波長変換部材と前記放熱機構との間に配置され、空気よりも熱伝導率が高い伝熱媒質とを備えることとしてもよい。
このように構成することで、波長変換部材内において波長変換に伴って発生した熱を、伝熱媒質を介して波長変換部材の周囲に配置された放熱機構に伝えて、放熱機構により外部に放散することができる。この際に、伝熱媒質を空気よりも熱伝導率が高いものとすることで、放熱機構への伝熱効率を向上させ、効率的に波長変換部材の放熱を行うことができる。
【００１２】
上記態様において、前記伝熱媒質が、前記波長変換部材よりも低い屈折率を有することとしてもよい。
このように構成することで、伝熱媒質と放熱機構との界面に反射面を形成して、該反射面により波長変換部材内において波長変換された光を反射しながら導光することができる。ここで、このような低屈折率の伝熱媒質がない場合には、波長変換部材内において波長変換された光の多くは、波長変換部材の周囲に配置された放熱機構により反射されながら導光されるため、放熱機構の反射率の分だけ光量のロスが発生する。したがって、本発明のように低屈折率の伝熱媒質を設けることで、この光量のロスを無くすことができ、波長変換部材から射出する光の強度を向上することができる。
【００１３】
上記態様において、前記波長変換部材の端面に接続され、該端面よりも大きな面積の射出面を有する射出部材を備えることとしてもよい。
このように構成することで、波長変換部材内において波長変換された光を、射出部材の内側面により反射して平行化することができる。これにより、波長変換された光の射出効率を向上することができる。
【００１４】
上記態様において、前記光源が半導体レーザーであることとしてもよい。
上記態様において、前記光源がＬＥＤであることとしてもよい。
上記態様において、前記光源がランプであることとしてもよい。
【００１５】
上記態様において、前記光源と前記波長変換部材との間に配置され、前記光源からの励起光を平行化するレンズを備えることとしてもよい。
このように構成することで、レンズにより励起光を平行化することができ、例えばランプやＬＥＤなどの拡散光源を励起光光源とした場合でも、励起光の導光効率の悪化を防止することができる。すなわち、光源選択の自由度を向上することができる。
【００１６】
上記態様において、前記光源からの励起光を光ファイバーによって導光することとしてもよい。
このように構成することで、光源を配置する際の自由度を向上することができ、コンパクトな装置とすることができる。
【００１７】
本発明の第２の態様は、上記の照明装置と、体腔内に挿入され、前記照明装置からの照明光を導光する挿入部と、該挿入部によって照明された観察対象を撮像する撮像部とを備える内視鏡システムである。
このような内視鏡システムによれば、前述の照明装置を備えているため、高輝度な光を挿入部から射出して撮像部により観察対象を撮像することができ、観察対象の観察精度を向上することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、波長変換ロッドを細径化した場合でも、励起光を高効率に利用して高輝度な光を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る照明装置の概略構成図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第６の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図７】本発明の第７の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図８】本発明の第８の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図９】本発明の第９の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の第１０の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の第１１の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図１２】本発明の第１２の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図１３】本発明の第１３の実施形態に係る照明装置の概略構成図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図１４】本発明の第１４の実施形態に係る照明装置の概略構成図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図１５】本発明の第１５の実施形態に係る撮像システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔第１の実施形態〕
以下に、本発明の第１の実施形態に係る照明装置について、図面を参照して説明する。
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る照明装置１の縦断面図、図１（ｂ）は照明装置１の構成要素である波長変換部材１０の横断面図である。
【００２１】
本実施形態に係る照明装置１は、図１（ａ）に示すように、励起光を射出する光源１５と、光源１５からの励起光の波長を変換する棒状の波長変換部材１０と、波長変換部材１０の射出面１３に接続された射出部材２０とを備えている。
【００２２】
光源１５は、例えばＬＤ（レーザダイオード）であり、後述するように波長変換部材１０に含有された蛍光物質を励起させる励起光を射出するようになっている。また、光源１５は、その光軸が波長変換部材１０の軸線に対して斜めに配置されている。
【００２３】
波長変換部材１０は、例えばガラスやセラミックス等で構成されており、その内部に、光源１５からの励起光により励起されて蛍光を発生する蛍光物質が含有されている。波長変換部材１０は、波長変換部材１０の側面であって光源１５からの励起光を入射させる入射面１１と、射出部材２０が接続される端面に設けられた射出面１３と、射出部材２０とは逆端面に設けられた反射面１２とを有している。
【００２４】
このような構成を有することで、波長変換部材１０は、光源１５から入射面１１に入射した励起光の波長を変換して蛍光を発生させる。そして、波長変換部材１０内において発生した蛍光を、入射面１１および反射面１２により内面反射を繰り返して射出面１３まで導くようになっている。
【００２５】
なお、波長変換部材１０は、図１（ｂ）に示すように、例えば三角形や四角形や五角形や六角形や八角形等の多角形の横断面を有していてもよく、円形の横断面を有していてもよい。また、蛍光物質が励起されることにより波長変換部材１０内で発生する熱は、空冷または放熱機構（図示略）によって放散されるようになっている。
【００２６】
射出部材２０は、波長変換部材１０の射出面１３に接続されており、波長変換部材１０の射出面１３よりも大きな面積の射出面２２を有している。より具体的には、射出部材２０は、波長変換部材１０の射出面１３から離れるに従って中心軸線から離間する側面２１を有している。このような構成を有することで、射出部材２０は、波長変換部材１０の射出面１３から入射した蛍光を、側面２１により反射を繰り返して平行化し、射出面２２から矢印Ａに示す方向に射出するようになっている。
【００２７】
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置１の作用について以下に説明する。
光源１５を駆動させると、光源１５から射出された励起光は、棒状の波長変換部材１０に入射し、波長変換部材１０内に含有された蛍光物質を励起（波長変換）して蛍光を発生させる。そして、波長変換部材１０内において発生した蛍光は、入射面１１および反射面１２により内面反射を繰り返して射出面１３まで導かれる。
【００２８】
射出面１３まで導かれた蛍光は、射出部材２０に入射して、射出部材２０の側面２１により反射を繰り返されて平行化され、射出部材２０の射出面２２から矢印Ａに示す方向に射出される。
【００２９】
この場合において、光源１５の光軸は、波長変換部材１０の軸線に対して斜めに配置されている。これにより、波長変換部材１０内における励起光の光路長を長くして、波長変換部材１０によって吸収される励起光の光量を増加させることができる。その結果、励起光の波長変換効率を向上することができ、波長変換部材１０（射出部材２０）から高輝度な光を射出することができる。
【００３０】
また、射出部材２０を備えることで、波長変換部材１０内において発生した蛍光を、射出部材２０の側面２１により反射して平行化することができ、蛍光の射出効率を向上することができる。
【００３１】
なお、本実施形態に係る照明装置１において、光源１５は、例えばＬＤ（レーザダイオード）であるとして説明したが、これに代えて、ＬＥＤやランプを採用することとしてもよい。
【００３２】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る照明装置２について、図２を参照して説明する。以降では、各実施形態に係る照明装置について、前述の実施形態に係る照明装置と共通する点については同一の符号を付して説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【００３３】
本実施形態に係る照明装置２は、図２に示すように、前述の第１の実施形態に係る照明装置１の構成（図１（ａ）参照）に加えて、波長変換部材１０の周囲を覆うように配置され、光源１５からの励起光を反射する反射部材１６を備えている。
【００３４】
反射部材１６は、波長変換部材１０および射出部材２０の一部を収容する筐体である。反射部材１６は、高反射率の部材で内面が形成されており、波長変換部材１０の周囲に、光学的に閉空間を形成している。
反射部材１６の外部には、射出部材２０の射出面２２を含む一部が露出されている。
【００３５】
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置２によれば、波長変換部材１０に入射して、そのまま波長変換部材１０を透過した励起光を、反射部材１６により反射させて、再び波長変換部材１０に入射させることができる。これにより、波長変換部材１０内における励起光の光路長を長くして、波長変換部材１０によって吸収される励起光の光量を増加させることができる。その結果、励起光の波長変換効率を向上することができ、波長変換部材１０（射出部材２０）から高輝度な光を射出することができる。
【００３６】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係る照明装置３について、図３を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置３は、図３に示すように、前述の第１の実施形態に係る照明装置１の構成（図１（ａ）参照）に加えて、波長変換部材１０の入射面１１に配置され、光源１５からの励起光を波長変換部材１０内において全反射するように屈折するプリズム（光学部材）１７を備えている。
【００３７】
プリズム１７は、例えばガラス等で構成され、光源１５からの励起光の波長変換部材１０内における入射面１１への入射角が臨界角以上となるように、光源１５からの励起光を屈折するようになっている。
【００３８】
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置３によれば、プリズム１７を介して波長変換部材１０に入射した励起光を、波長変換部材１０内において全反射を繰り返させることができる。これにより、波長変換部材１０内における励起光の光路長を長くして、波長変換部材１０によって吸収される励起光の光量を増加させることができる。その結果、励起光の波長変換効率を向上することができ、波長変換部材１０（射出部材２０）から高輝度な光を射出することができる。
【００３９】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態に係る照明装置４について、図４を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置４は、図４に示すように、前述の第１の実施形態に係る照明装置１の構成（図１（ａ）参照）に加えて、波長変換部材１０の周囲に配置され、該波長変換部材１０からの熱を放熱する放熱機構１９と、波長変換部材１０と放熱機構１９との間に配置され、空気よりも熱伝導率が高い伝熱媒質１８とを備えている。
【００４０】
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置４によれば、波長変換部材１０内において波長変換に伴って発生した熱を、伝熱媒質１８を介して波長変換部材１０の周囲に配置された放熱機構１９に伝えて、放熱機構１９により外部に放散することができる。この際に、伝熱媒質１８を空気よりも熱伝導率が高いものとすることで、放熱機構１９への伝熱効率を向上させ、効率的に波長変換部材１０の放熱を行うことができる。
【００４１】
このように伝導によって波長変換部材１０の放熱を行うことで、放熱性を高めて波長変換部材１０の温度を下げられるため、本実施形態に係る照明装置４は、温度特性の悪い波長変換部材１０に対しても有効である。また、本実施形態に係る照明装置４は、励起光強度が高い場合にも有効である。
【００４２】
なお、前述の実施形態に係る照明装置の場合、対流によって波長変換部材１０の放熱を行うが、波長変換部材１０の径が小さくなるほど表面積が小さくなるため、放熱効率が低下してしまう。一方、本実施形態に係る照明装置４の場合、波長変換部材１０の径が小さいほど、放熱効果を高めることができ、波長変換部材１０の細径化を図ることができる。
【００４３】
ここで、上記の伝熱媒質１８が、波長変換部材１０よりも低い屈折率を有していることが望ましい。具体的には、例えば、波長変換部材１０の屈折率が１．８、伝熱媒質１８の屈折率が１．３となる部材を選択する。
【００４４】
このように構成することで、波長変換部材１０内において発生した蛍光が、伝熱媒質１８と波長変換部材１０との界面において全反射しながら導光させることが可能である。ここで、このような低屈折率の伝熱媒質１８がない場合には、波長変換部材１０内において発生した蛍光の多くは、波長変換部材１０の周囲に配置された放熱機構１９により反射されながら導光されるため、放熱機構１９の反射率の分だけ光量のロスが発生する。したがって、本実施形態のように低屈折率の伝熱媒質１８を設けることで、この光量のロスを無くすことができ、波長変換部材１０（射出部材２０）から射出する蛍光の強度を向上することができる。
【００４５】
〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態に係る照明装置５について、図５を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置５は、図５に示すように、前述の第４の実施形態に係る照明装置４の構成（図４参照）に加えて、波長変換部材１０の入射面１１に配置され、光源１５からの励起光を波長変換部材１０内において全反射するように屈折するプリズム（光学部材）１７を備えている。
【００４６】
プリズム１７は、例えばガラス等で構成され、光源１５からの励起光の波長変換部材１０内における入射面１１への入射角が臨界角以上となるように、光源１５からの励起光を屈折するようになっている。
【００４７】
このような構成を有することで、光源１５からの励起光は、伝熱媒質１８と波長変換部材１０との界面で全反射されながら、波長変換部材１０内を導光される。
また、波長変換部材１０内で発生した蛍光についても、前述の第４の実施形態と同様に、伝熱媒質１８と波長変換部材１０との界面で全反射されながら、波長変換部材１０内を導光される。
【００４８】
以上のように、上記構成を有する本実施形態に係る照明装置５によれば、プリズム１７を介して波長変換部材１０に入射した励起光を、波長変換部材１０内において全反射を繰り返させることができる。これにより、波長変換部材１０内における励起光の光路長を長くして、波長変換部材１０によって吸収される励起光の光量を増加させることができる。その結果、励起光の波長変換効率を向上することができ、波長変換部材１０（射出部材２０）から高輝度な光を射出することができる。また、励起光の放熱機構１９で反射する場合の光量のロスを防止することができ、効率よく励起光を蛍光物質の励起に使うことができる。
【００４９】
また、第４の実施形態と同様に、伝熱媒質１８と波長変換部材１０との界面に反射面を形成して、該反射面により波長変換部材１０内において発生した蛍光を反射しながら導光することができる。これにより、波長変換部材１０内において発生した蛍光の光量のロスを無くすことができ、波長変換部材１０（射出部材２０）から射出する光の輝度を向上することができる。
【００５０】
〔第６の実施形態〕
次に、本発明の第６の実施形態に係る照明装置６について、図６を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置６は、図６に示すように、前述の第３の実施形態に係る照明装置３の構成（図３参照）において、複数の光源１５ａ，１５ｂと、複数のプリズム（光学部材）１７ａ，１７ｂと、光源１５ａ，１５ｂとプリズム１７ａ，１７ｂとの間にそれぞれ設けられたレンズ２５ａ，２５ｂとを備えている。
【００５１】
光源１５ａ，１５ｂは、前述の光源１５と同様に、例えばＬＤ（レーザダイオード）であり、波長変換部材１０に含有された蛍光物質を励起させる励起光を射出するようになっている。また、光源１５ａ，１５ｂは、その光軸が、波長変換部材１０の軸線に対して斜めに配置されている。
【００５２】
プリズム１７ａ，１７ｂは、プリズム１７と同様に、例えばガラス等で構成され、光源１５ａ，１５ｂからの励起光の波長変換部材１０内における入射面１１への入射角が臨界角以上となるように、光源１５ａ，１５ｂからの励起光を屈折するようになっている。
レンズ２５ａ，２５ｂは、光源１５ａ，１５ｂから射出された励起光を平行化して、プリズム１７ａ，１７ｂにそれぞれ入射させるようになっている。
【００５３】
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置６によれば、レンズ２５ａ，２５ｂにより光源１５ａ，１５ｂからの励起光を平行化することで、ランプやＬＥＤなどの拡散光源を励起光光源とした場合でも、励起光の導光効率の悪化を防止することができる。すなわち、光源選択の自由度を向上することができる。
【００５４】
〔第７の実施形態〕
次に、本発明の第７の実施形態に係る照明装置７について、図７を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置７は、図７に示すように、前述の第６の実施形態に係る照明装置６の構成（図６参照）において、複数の光源１５ａ，１５ｂからの励起光を、波長変換部材１０の複数面に入射させている。
【００５５】
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置７によれば、複数の光源１５ａ，１５ｂからの励起光を波長変換部材１０の複数面に入射させることで、波長変換部材１０内における励起光の光路を均一的に拡散させることができる。これにより、波長変換部材１０において蛍光物質の励起に伴って発生する熱の分布を均一化することができ、波長変換部材１０の放熱を容易に行うことができる。
【００５６】
〔第８の実施形態〕
次に、本発明の第８の実施形態に係る照明装置８について、図８を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置８は、図８に示すように、前述の第３の実施形態に係る照明装置３の構成（図３参照）において、光源１５とプリズム１７との間に光ファイバー２６を備えている。
【００５７】
光ファイバー２６は、光源１５からの励起光を導光してプリズム１７に入射させるようになっている。
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置８によれば、光源１５を配置する際の自由度を向上することができ、本実施形態に係る照明装置８をコンパクトな装置とすることができる。また、装置の組み立てを容易化することができる。
【００５８】
〔第９の実施形態〕
次に、本発明の第９の実施形態に係る照明装置９について、図９を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置９は、図９に示すように、前述の第８の実施形態に係る照明装置８の構成（図８参照）において、複数の光源１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄとプリズム１７との間に、複数の光ファイバー２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄを備えている。
【００５９】
光ファイバー２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄは、光源１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄからの励起光をそれぞれ導光してプリズム１７に入射させるようになっている。
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置９によれば、複数の光源からの励起光を１つのプリズムを介して波長変換部材１０に入射させることができ、プリズムの数を少なくして、コストの低減を図るとともに、装置の小型化を図ることができる。
【００６０】
〔第１０の実施形態〕
次に、本発明の第１０の実施形態に係る照明装置１１０について、図１０を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置１１０は、図１０に示すように、前述の第３の実施形態に係る照明装置３の構成（図３参照）において、プリズム１７が射出部材２０の側面２１に配置されている。
【００６１】
ここで、プリズム１７の屈折率（例えば１．３）は空気よりも高いため、プリズム１７を配置することによって、波長変換部材１０内において発生した蛍光の一部が外部に漏れ出てしまう。
【００６２】
これに対して、上記構成を有する本実施形態に係る照明装置１１０によれば、波長変換部材１０の全側面（入射面１１）が屈折率の低い空気と接しているため、臨界角を大きくすることができ、その分蛍光が全反射する割合を高めて、蛍光の取り込み効率を向上することができる。
【００６３】
〔第１１の実施形態〕
次に、本発明の第１１の実施形態に係る照明装置１１１について、図１１を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置１１１は、図１１に示すように、前述の第１０の実施形態に係る照明装置１１０の構成（図１０参照）において、プリズム１７に代えて、光源１５と射出部材２０との間に光ファイバー２６が配置されている。
【００６４】
光ファイバー２６は、光源１５からの励起光を導光して、射出部材２０の側面２１に入射させるようになっている。
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置１１１によれば、前述の第１０の実施形態に係る照明装置１１０と同様に、蛍光の取り込み効率を向上するとともに、プリズムが不要となるため装置の小型化および低廉化を図ることができる。
【００６５】
〔第１２の実施形態〕
次に、本発明の第１２の実施形態に係る照明装置１１２について、図１２を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置１１２は、図１２に示すように、前述の第７の実施形態に係る照明装置７の構成（図７参照）において、プリズム１７ａ，１７ｂを波長変換部材１０の軸線方向両端側に配置し、光源１５ａ，１５ｂの光軸を対向する向きに配置している。
【００６６】
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置１１２によれば、複数の光源１５ａ，１５ｂからの励起光を波長変換部材１０の複数面、且つ、波長変換部材１０の軸線方向両端側から対向する向きに入射させることで、波長変換部材１０内における励起光の光路を均一的に拡散させることができる。これにより、波長変換部材１０において蛍光物質の励起に伴って発生する熱の分布を均一化することができ、波長変換部材１０の放熱を容易に行うことができる。
【００６７】
〔第１３の実施形態〕
次に、本発明の第１３の実施形態に係る照明装置１１３について、図１３（ａ）および図１３（ｂ）を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置１１３は、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、前述の第７の実施形態に係る照明装置７の構成（図７参照）において、波長変換部材１０が八角形の横断面を有している。また、波長変換部材１０の各側面（入射面）１１にプリズム１７（図１３（ａ）ではプリズム１７ａ，１７ｂ）が配置されている。
【００６８】
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置１１３によれば、波長変換部材１０の入射面１１の数を増加させることができ、複数の光源１５（図１３（ａ）では光源１５ａ，１５ｂ）からの励起光を各入射面１１に入射させることができる。これにより、波長変換部材１０に入射する励起光の光量を増加させて、該励起光により励起されて発生する蛍光の光量を増加させることができる。
【００６９】
また、複数の入射面から、励起光を入射する入射面を選択することができ、光源１５を配置する際の自由度を向上することができる。これにより、本実施形態に係る照明装置１１３をコンパクトな装置とすることができる。
【００７０】
〔第１４の実施形態〕
次に、本発明の第１４の実施形態に係る照明装置１１４について、図１４（ａ）および図１４（ｂ）を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置１１４は、図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、前述の第５の実施形態に係る照明装置５の構成（図５参照）において、放熱機構１９を波長変換部材１０の対向する２側面（図１４（ｂ）において左面および右面）に設けるととともに、残りの２側面のうち一方の面（図１４（ｂ）において下面）にプリズム１７を配置している。
【００７１】
放熱機構１９と波長変換部材１０との間には、前述の第５の実施形態と同様に、低屈折率且つ空気よりも熱伝導率が高い伝熱媒質１８が設けられている。
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置１１４によれば、前述の第５の実施形態に係る照明装置５と同様の効果に加えて、光源１５を配置する際の自由度を向上することができる。これにより、本実施形態に係る照明装置１１４をコンパクトな装置とすることができる。
【００７２】
なお、本実施形態に係る照明装置１１４において、放熱機構１９を波長変換部材１０の対向する２側面に設けた構成を説明したが、放熱機構１９を１側面または３側面に設けることとしてもよい。また、波長変換部材１０の横断面を四角形以外の多角形とした場合においても、少なくとも１側面に放熱機構１９を設ければよい。
【００７３】
〔第１５の実施形態〕
次に、本発明の第１５の実施形態として、本発明に係る照明装置を、例えば内視鏡システム等の撮像システムに組み込み、画像の取得を行うための構成について、図１５を用いて説明する。
本実施形態に係る撮像システム１１５は、本発明に係る照明装置を有する光源ユニット３１と、撮像ユニット（撮像部）３２と、画像モニター３３と、画像処理部３４と、照明制御部３５と、光源駆動部３６とを備えている。
【００７４】
撮像ユニット３２は、例えばＣＣＤ等の撮像素子であり、光源ユニット３１により照射された照明光の被写体Ｓからの反射光を検出するようになっている。すなわち、撮像ユニット３２は、被写体Ｓからの反射光を受光する受光手段として機能する。また、撮像ユニット３２は、被写体Ｓからの反射光を検出することによって被写体Ｓを撮像し、撮像信号を画像処理部３４に出力するようになっている。
【００７５】
画像処理部３４は、撮像ユニット３２から出力された撮像信号を処理して、被写体Ｓの画像を生成するようになっている。画像処理部３４は入力された照明モード指示信号の内容に応じて、各照明モードに最適な画像処理を選択して、画像信号を生成する。また、画像処理部３４は、生成した被写体Ｓの画像を画像表示信号として画像モニター３３に出力する。また、画像処理部３４は、被写体Ｓの画像の明るさを画面明るさ信号として照明制御部３５に出力するようになっている。
画像モニター３３は、画像処理部３４から出力された画像表示信号に基づいて、被写体Ｓの画像を画面に表示するようになっている。
【００７６】
照明制御部３５には、画像処理部３４から出力された画面明るさ信号の他、外部から照明モード指示信号が送られる。ここで、照明モード指示信号とは、光源ユニット３１から被写体Ｓに照射する照明光を、例えば白色光や特殊光等に切り替えることを指示する信号である。
【００７７】
照明制御部３５は、画像処理部３４から出力された画面明るさ信号に基づいて、光源制御信号を生成し、該信号を光源駆動部３６に出力する。
光源駆動部３６は、照明制御部３５から出力された光源制御信号に基づいて、光源ユニット３１内の光源を駆動させるようになっている。
【００７８】
上記構成を有する撮像システム１１５の動作について以下に説明する。
まず、照明制御部３５からの光源制御信号によって光源駆動部３６が制御される。そして光源駆動部３６の光源駆動信号と同期して、光源ユニット３１の点灯制御が行われ、高効率な照明光が被写体Ｓに照射される。被写体Ｓからの反射光は、撮像ユニット３２により検出され、そこで得られた撮像信号は、画像処理部３４により画像処理が施され、画像モニター３３上に映像として表示される。
【００７９】
また、上述した光源制御信号は、画面明るさ信号や照明モード指示信号などを元に構成されている。画面明るさ信号は、得られた撮像信号を画像処理部３４で処理する際に得られ、例えば、光源の輝度調整値を指示する信号である。照明モード指示信号は、特定の複数の異なるスペクトルを有する照明モードを切り替える信号で、例えば、ある照明モード下では、特定の光源にのみ電力を供給するように制御している。
【００８０】
本実施形態に係る撮像システム１１５によれば、前述の実施形態に係る照明装置を備えているため、高輝度な光を射出して撮像ユニット３２により被写体Ｓを撮像することができ、被写体Ｓの観察精度を向上することができる。
【００８１】
なお、本実施形態に係る撮像システム１１５の具体的な適用例として内視鏡システムを採用する場合には、体腔内に挿入され、前述の実施形態に係る照明装置からの照明光を導光する挿入部（図示略）を備え、撮像ユニット３２が、挿入部によって照明された被写体Ｓを撮像する構成とすればよい。
【００８２】
以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記の各実施形態を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１，２，４，５，６，７，８，９ 照明装置
１０ 波長変換部材
１５ 光源
１６ 反射部材
１７ プリズム（光学部材）
１８ 伝熱媒質
１９ 放熱機構
２０ 射出部材
２５ レンズ
２６ 光ファイバー
３１ 光源ユニット
３２ 撮像ユニット（撮像部）
３３ 画像モニター
３４ 画像処理部
３５ 照明制御部
３６ 光源駆動部
１１０，１１１，１１２，１１３，１１４ 照明装置
１１５ 撮像システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプロジェクタなどの光源として用いられる照明装置およびこれを備える内視鏡システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のＬＥＤ光源から射出される励起光を波長変換ロッドに照射させることで、励起光とは異なる波長の光を照射する照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７８９８６５５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の照明装置によれば、得られる光の発光輝度を高めるためには、波長変換ロッドの径を小さくする必要があるが、波長変換ロッドの径を小さくするに従って、励起光が波長変換ロッド内を通過する光路長が短くなる。そのため、励起光が波長変換ロッド内で十分に吸収されず、その結果として、発光輝度を高めることができなくなるという不具合が生じる。
【０００５】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、波長変換ロッドを細径化した場合でも、励起光を高効率に利用して高輝度な光を得ることができる照明装置およびこれを備える内視鏡システムを提供することを目的とする。
【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、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の第１の態様は、励起光を射出する少なくとも１つの光源と、前記光源からの励起光の波長を変換する棒状の波長変換部材とを備え、前記光源の光軸が、前記波長変換部材の軸線に対して斜めに配置されている照明装置である。
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、光源から射出された励起光が、棒状の波長変換部材に入射することにより、波長が変換されて射出される。この場合において、光源の光軸は、波長変換部材の軸線に対して斜めに配置されている。これにより、波長変換部材内における励起光の光路長を長くして、波長変換部材によって吸収される励起光の光量を増加させることができる。その結果、励起光の波長変換効率を向上することができ、波長変換部材から高輝度な光を射出することができる。
【０００８】
上記態様において、前記波長変換部材の周囲を覆うように配置され、前記光源からの励起光を反射する反射部材を備えることとしてもよい。
このように構成することで、波長変換部材に入射して、そのまま波長変換部材を透過した励起光を、反射部材により反射させて、再び波長変換部材に入射させることができる。これにより、励起光の波長変換効率を向上することができ、波長変換部材から高輝度な光を射出することができる。
【０００９】
上記態様において、前記波長変換部材の入射面に配置され、前記光源からの励起光を前記波長変換部材内において全反射するように屈折する光学部材を備えることとしてもよい。
このように構成することで、光学部材を介して波長変換部材に入射した励起光を、波長変換部材内において全反射を繰り返させることができる。これにより、波長変換部材内における励起光の光路長を長くして、波長変換部材によって吸収される励起光の光量を増加させることができる。その結果、励起光の波長変換効率を向上することができ、波長変換部材から高輝度な光を射出することができる。
【００１０】
上記態様において、前記光学部材がプリズムであることとしてもよい。
このように構成することで、容易且つ単純な構成で、光源からの励起光を波長変換部材内において全反射するように屈折することができる。
【００１１】
上記態様において、前記波長変換部材の周囲に配置され、該波長変換部材からの熱を放熱する放熱機構と、前記波長変換部材と前記放熱機構との間に配置され、空気よりも熱伝導率が高い伝熱媒質とを備えることとしてもよい。
このように構成することで、波長変換部材内において波長変換に伴って発生した熱を、伝熱媒質を介して波長変換部材の周囲に配置された放熱機構に伝えて、放熱機構により外部に放散することができる。この際に、伝熱媒質を空気よりも熱伝導率が高いものとすることで、放熱機構への伝熱効率を向上させ、効率的に波長変換部材の放熱を行うことができる。
【００１２】
上記態様において、前記伝熱媒質が、前記波長変換部材よりも低い屈折率を有することとしてもよい。
このように構成することで、伝熱媒質と放熱機構との界面に反射面を形成して、該反射面により波長変換部材内において波長変換された光を反射しながら導光することができる。ここで、このような低屈折率の伝熱媒質がない場合には、波長変換部材内において波長変換された光の多くは、波長変換部材の周囲に配置された放熱機構により反射されながら導光されるため、放熱機構の反射率の分だけ光量のロスが発生する。したがって、本発明のように低屈折率の伝熱媒質を設けることで、この光量のロスを無くすことができ、波長変換部材から射出する光の強度を向上することができる。
【００１３】
上記態様において、前記波長変換部材の端面に接続され、該端面よりも大きな面積の射出面を有する射出部材を備えることとしてもよい。
このように構成することで、波長変換部材内において波長変換された光を、射出部材の内側面により反射して平行化することができる。これにより、波長変換された光の射出効率を向上することができる。
【００１４】
上記態様において、前記光源が半導体レーザーであることとしてもよい。
上記態様において、前記光源がＬＥＤであることとしてもよい。
上記態様において、前記光源がランプであることとしてもよい。
【００１５】
上記態様において、前記光源と前記波長変換部材との間に配置され、前記光源からの励起光を平行化するレンズを備えることとしてもよい。
このように構成することで、レンズにより励起光を平行化することができ、例えばランプやＬＥＤなどの拡散光源を励起光光源とした場合でも、励起光の導光効率の悪化を防止することができる。すなわち、光源選択の自由度を向上することができる。
【００１６】
上記態様において、前記光源からの励起光を光ファイバーによって導光することとしてもよい。
このように構成することで、光源を配置する際の自由度を向上することができ、コンパクトな装置とすることができる。
【００１７】
本発明の第２の態様は、上記の照明装置と、体腔内に挿入され、前記照明装置からの照明光を導光する挿入部と、該挿入部によって照明された観察対象を撮像する撮像部とを備える内視鏡システムである。
このような内視鏡システムによれば、前述の照明装置を備えているため、高輝度な光を挿入部から射出して撮像部により観察対象を撮像することができ、観察対象の観察精度を向上することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、波長変換ロッドを細径化した場合でも、励起光を高効率に利用して高輝度な光を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る照明装置の概略構成図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第６の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図７】本発明の第７の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図８】本発明の第８の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図９】本発明の第９の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の第１０の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の第１１の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図１２】本発明の第１２の実施形態に係る照明装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図１３】本発明の第１３の実施形態に係る照明装置の概略構成図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図１４】本発明の第１４の実施形態に係る照明装置の概略構成図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図１５】本発明の第１５の実施形態に係る撮像システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔第１の実施形態〕
以下に、本発明の第１の実施形態に係る照明装置について、図面を参照して説明する。
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る照明装置１の縦断面図、図１（ｂ）は照明装置１の構成要素である波長変換部材１０の横断面図である。
【００２１】
本実施形態に係る照明装置１は、図１（ａ）に示すように、励起光を射出する光源１５と、光源１５からの励起光の波長を変換する棒状の波長変換部材１０と、波長変換部材１０の射出面１３に接続された射出部材２０とを備えている。
【００２２】
光源１５は、例えばＬＤ（レーザダイオード）であり、後述するように波長変換部材１０に含有された蛍光物質を励起させる励起光を射出するようになっている。また、光源１５は、その光軸が波長変換部材１０の軸線に対して斜めに配置されている。
【００２３】
波長変換部材１０は、例えばガラスやセラミックス等で構成されており、その内部に、光源１５からの励起光により励起されて蛍光を発生する蛍光物質が含有されている。波長変換部材１０は、波長変換部材１０の側面であって光源１５からの励起光を入射させる入射面１１と、射出部材２０が接続される端面に設けられた射出面１３と、射出部材２０とは逆端面に設けられた反射面１２とを有している。
【００２４】
このような構成を有することで、波長変換部材１０は、光源１５から入射面１１に入射した励起光の波長を変換して蛍光を発生させる。そして、波長変換部材１０内において発生した蛍光を、入射面１１および反射面１２により内面反射を繰り返して射出面１３まで導くようになっている。
【００２５】
なお、波長変換部材１０は、図１（ｂ）に示すように、例えば三角形や四角形や五角形や六角形や八角形等の多角形の横断面を有していてもよく、円形の横断面を有していてもよい。また、蛍光物質が励起されることにより波長変換部材１０内で発生する熱は、空冷または放熱機構（図示略）によって放散されるようになっている。
【００２６】
射出部材２０は、波長変換部材１０の射出面１３に接続されており、波長変換部材１０の射出面１３よりも大きな面積の射出面２２を有している。より具体的には、射出部材２０は、波長変換部材１０の射出面１３から離れるに従って中心軸線から離間する側面２１を有している。このような構成を有することで、射出部材２０は、波長変換部材１０の射出面１３から入射した蛍光を、側面２１により反射を繰り返して平行化し、射出面２２から矢印Ａに示す方向に射出するようになっている。
【００２７】
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置１の作用について以下に説明する。
光源１５を駆動させると、光源１５から射出された励起光は、棒状の波長変換部材１０に入射し、波長変換部材１０内に含有された蛍光物質を励起（波長変換）して蛍光を発生させる。そして、波長変換部材１０内において発生した蛍光は、入射面１１および反射面１２により内面反射を繰り返して射出面１３まで導かれる。
【００２８】
射出面１３まで導かれた蛍光は、射出部材２０に入射して、射出部材２０の側面２１により反射を繰り返されて平行化され、射出部材２０の射出面２２から矢印Ａに示す方向に射出される。
【００２９】
この場合において、光源１５の光軸は、波長変換部材１０の軸線に対して斜めに配置されている。これにより、波長変換部材１０内における励起光の光路長を長くして、波長変換部材１０によって吸収される励起光の光量を増加させることができる。その結果、励起光の波長変換効率を向上することができ、波長変換部材１０（射出部材２０）から高輝度な光を射出することができる。
【００３０】
また、射出部材２０を備えることで、波長変換部材１０内において発生した蛍光を、射出部材２０の側面２１により反射して平行化することができ、蛍光の射出効率を向上することができる。
【００３１】
なお、本実施形態に係る照明装置１において、光源１５は、例えばＬＤ（レーザダイオード）であるとして説明したが、これに代えて、ＬＥＤやランプを採用することとしてもよい。
【００３２】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る照明装置２について、図２を参照して説明する。以降では、各実施形態に係る照明装置について、前述の実施形態に係る照明装置と共通する点については同一の符号を付して説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【００３３】
本実施形態に係る照明装置２は、図２に示すように、前述の第１の実施形態に係る照明装置１の構成（図１（ａ）参照）に加えて、波長変換部材１０の周囲を覆うように配置され、光源１５からの励起光を反射する反射部材１６を備えている。
【００３４】
反射部材１６は、波長変換部材１０および射出部材２０の一部を収容する筐体である。反射部材１６は、高反射率の部材で内面が形成されており、波長変換部材１０の周囲に、光学的に閉空間を形成している。
反射部材１６の外部には、射出部材２０の射出面２２を含む一部が露出されている。
【００３５】
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置２によれば、波長変換部材１０に入射して、そのまま波長変換部材１０を透過した励起光を、反射部材１６により反射させて、再び波長変換部材１０に入射させることができる。これにより、波長変換部材１０内における励起光の光路長を長くして、波長変換部材１０によって吸収される励起光の光量を増加させることができる。その結果、励起光の波長変換効率を向上することができ、波長変換部材１０（射出部材２０）から高輝度な光を射出することができる。
【００３６】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係る照明装置３について、図３を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置３は、図３に示すように、前述の第１の実施形態に係る照明装置１の構成（図１（ａ）参照）に加えて、波長変換部材１０の入射面１１に配置され、光源１５からの励起光を波長変換部材１０内において全反射するように屈折するプリズム（光学部材）１７を備えている。
【００３７】
プリズム１７は、例えばガラス等で構成され、光源１５からの励起光の波長変換部材１０内における入射面１１への入射角が臨界角以上となるように、光源１５からの励起光を屈折するようになっている。
【００３８】
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置３によれば、プリズム１７を介して波長変換部材１０に入射した励起光を、波長変換部材１０内において全反射を繰り返させることができる。これにより、波長変換部材１０内における励起光の光路長を長くして、波長変換部材１０によって吸収される励起光の光量を増加させることができる。その結果、励起光の波長変換効率を向上することができ、波長変換部材１０（射出部材２０）から高輝度な光を射出することができる。
【００３９】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態に係る照明装置４について、図４を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置４は、図４に示すように、前述の第１の実施形態に係る照明装置１の構成（図１（ａ）参照）に加えて、波長変換部材１０の周囲に配置され、該波長変換部材１０からの熱を放熱する放熱機構１９と、波長変換部材１０と放熱機構１９との間に配置され、空気よりも熱伝導率が高い伝熱媒質１８とを備えている。
【００４０】
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置４によれば、波長変換部材１０内において波長変換に伴って発生した熱を、伝熱媒質１８を介して波長変換部材１０の周囲に配置された放熱機構１９に伝えて、放熱機構１９により外部に放散することができる。この際に、伝熱媒質１８を空気よりも熱伝導率が高いものとすることで、放熱機構１９への伝熱効率を向上させ、効率的に波長変換部材１０の放熱を行うことができる。
【００４１】
このように伝導によって波長変換部材１０の放熱を行うことで、放熱性を高めて波長変換部材１０の温度を下げられるため、本実施形態に係る照明装置４は、温度特性の悪い波長変換部材１０に対しても有効である。また、本実施形態に係る照明装置４は、励起光強度が高い場合にも有効である。
【００４２】
なお、前述の実施形態に係る照明装置の場合、対流によって波長変換部材１０の放熱を行うが、波長変換部材１０の径が小さくなるほど表面積が小さくなるため、放熱効率が低下してしまう。一方、本実施形態に係る照明装置４の場合、波長変換部材１０の径が小さいほど、放熱効果を高めることができ、波長変換部材１０の細径化を図ることができる。
【００４３】
ここで、上記の伝熱媒質１８が、波長変換部材１０よりも低い屈折率を有していることが望ましい。具体的には、例えば、波長変換部材１０の屈折率が１．８、伝熱媒質１８の屈折率が１．３となる部材を選択する。
【００４４】
このように構成することで、波長変換部材１０内において発生した蛍光が、伝熱媒質１８と波長変換部材１０との界面において全反射しながら導光させることが可能である。ここで、このような低屈折率の伝熱媒質１８がない場合には、波長変換部材１０内において発生した蛍光の多くは、波長変換部材１０の周囲に配置された放熱機構１９により反射されながら導光されるため、放熱機構１９の反射率の分だけ光量のロスが発生する。したがって、本実施形態のように低屈折率の伝熱媒質１８を設けることで、この光量のロスを無くすことができ、波長変換部材１０（射出部材２０）から射出する蛍光の強度を向上することができる。
【００４５】
〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態に係る照明装置５について、図５を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置５は、図５に示すように、前述の第４の実施形態に係る照明装置４の構成（図４参照）に加えて、波長変換部材１０の入射面１１に配置され、光源１５からの励起光を波長変換部材１０内において全反射するように屈折するプリズム（光学部材）１７を備えている。
【００４６】
プリズム１７は、例えばガラス等で構成され、光源１５からの励起光の波長変換部材１０内における入射面１１への入射角が臨界角以上となるように、光源１５からの励起光を屈折するようになっている。
【００４７】
このような構成を有することで、光源１５からの励起光は、伝熱媒質１８と波長変換部材１０との界面で全反射されながら、波長変換部材１０内を導光される。
また、波長変換部材１０内で発生した蛍光についても、前述の第４の実施形態と同様に、伝熱媒質１８と波長変換部材１０との界面で全反射されながら、波長変換部材１０内を導光される。
【００４８】
以上のように、上記構成を有する本実施形態に係る照明装置５によれば、プリズム１７を介して波長変換部材１０に入射した励起光を、波長変換部材１０内において全反射を繰り返させることができる。これにより、波長変換部材１０内における励起光の光路長を長くして、波長変換部材１０によって吸収される励起光の光量を増加させることができる。その結果、励起光の波長変換効率を向上することができ、波長変換部材１０（射出部材２０）から高輝度な光を射出することができる。また、励起光の放熱機構１９で反射する場合の光量のロスを防止することができ、効率よく励起光を蛍光物質の励起に使うことができる。
【００４９】
また、第４の実施形態と同様に、伝熱媒質１８と波長変換部材１０との界面に反射面を形成して、該反射面により波長変換部材１０内において発生した蛍光を反射しながら導光することができる。これにより、波長変換部材１０内において発生した蛍光の光量のロスを無くすことができ、波長変換部材１０（射出部材２０）から射出する光の輝度を向上することができる。
【００５０】
〔第６の実施形態〕
次に、本発明の第６の実施形態に係る照明装置６について、図６を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置６は、図６に示すように、前述の第３の実施形態に係る照明装置３の構成（図３参照）において、複数の光源１５ａ，１５ｂと、複数のプリズム（光学部材）１７ａ，１７ｂと、光源１５ａ，１５ｂとプリズム１７ａ，１７ｂとの間にそれぞれ設けられたレンズ２５ａ，２５ｂとを備えている。
【００５１】
光源１５ａ，１５ｂは、前述の光源１５と同様に、例えばＬＤ（レーザダイオード）であり、波長変換部材１０に含有された蛍光物質を励起させる励起光を射出するようになっている。また、光源１５ａ，１５ｂは、その光軸が、波長変換部材１０の軸線に対して斜めに配置されている。
【００５２】
プリズム１７ａ，１７ｂは、プリズム１７と同様に、例えばガラス等で構成され、光源１５ａ，１５ｂからの励起光の波長変換部材１０内における入射面１１への入射角が臨界角以上となるように、光源１５ａ，１５ｂからの励起光を屈折するようになっている。
レンズ２５ａ，２５ｂは、光源１５ａ，１５ｂから射出された励起光を平行化して、プリズム１７ａ，１７ｂにそれぞれ入射させるようになっている。
【００５３】
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置６によれば、レンズ２５ａ，２５ｂにより光源１５ａ，１５ｂからの励起光を平行化することで、ランプやＬＥＤなどの拡散光源を励起光光源とした場合でも、励起光の導光効率の悪化を防止することができる。すなわち、光源選択の自由度を向上することができる。
【００５４】
〔第７の実施形態〕
次に、本発明の第７の実施形態に係る照明装置７について、図７を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置７は、図７に示すように、前述の第６の実施形態に係る照明装置６の構成（図６参照）において、複数の光源１５ａ，１５ｂからの励起光を、波長変換部材１０の複数面に入射させている。
【００５５】
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置７によれば、複数の光源１５ａ，１５ｂからの励起光を波長変換部材１０の複数面に入射させることで、波長変換部材１０内における励起光の光路を均一的に拡散させることができる。これにより、波長変換部材１０において蛍光物質の励起に伴って発生する熱の分布を均一化することができ、波長変換部材１０の放熱を容易に行うことができる。
【００５６】
〔第８の実施形態〕
次に、本発明の第８の実施形態に係る照明装置８について、図８を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置８は、図８に示すように、前述の第３の実施形態に係る照明装置３の構成（図３参照）において、光源１５とプリズム１７との間に光ファイバー２６を備えている。
【００５７】
光ファイバー２６は、光源１５からの励起光を導光してプリズム１７に入射させるようになっている。
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置８によれば、光源１５を配置する際の自由度を向上することができ、本実施形態に係る照明装置８をコンパクトな装置とすることができる。また、装置の組み立てを容易化することができる。
【００５８】
〔第９の実施形態〕
次に、本発明の第９の実施形態に係る照明装置９について、図９を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置９は、図９に示すように、前述の第８の実施形態に係る照明装置８の構成（図８参照）において、複数の光源１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄとプリズム１７との間に、複数の光ファイバー２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄを備えている。
【００５９】
光ファイバー２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄは、光源１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄからの励起光をそれぞれ導光してプリズム１７に入射させるようになっている。
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置９によれば、複数の光源からの励起光を１つのプリズムを介して波長変換部材１０に入射させることができ、プリズムの数を少なくして、コストの低減を図るとともに、装置の小型化を図ることができる。
【００６０】
〔第１０の実施形態〕
次に、本発明の第１０の実施形態に係る照明装置１１０について、図１０を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置１１０は、図１０に示すように、前述の第３の実施形態に係る照明装置３の構成（図３参照）において、プリズム１７が射出部材２０の側面２１に配置されている。
【００６１】
ここで、プリズム１７の屈折率（例えば１．３）は空気よりも高いため、プリズム１７を配置することによって、波長変換部材１０内において発生した蛍光の一部が外部に漏れ出てしまう。
【００６２】
これに対して、上記構成を有する本実施形態に係る照明装置１１０によれば、波長変換部材１０の全側面（入射面１１）が屈折率の低い空気と接しているため、臨界角を大きくすることができ、その分蛍光が全反射する割合を高めて、蛍光の取り込み効率を向上することができる。
【００６３】
〔第１１の実施形態〕
次に、本発明の第１１の実施形態に係る照明装置１１１について、図１１を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置１１１は、図１１に示すように、前述の第１０の実施形態に係る照明装置１１０の構成（図１０参照）において、プリズム１７に代えて、光源１５と射出部材２０との間に光ファイバー２６が配置されている。
【００６４】
光ファイバー２６は、光源１５からの励起光を導光して、射出部材２０の側面２１に入射させるようになっている。
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置１１１によれば、前述の第１０の実施形態に係る照明装置１１０と同様に、蛍光の取り込み効率を向上するとともに、プリズムが不要となるため装置の小型化および低廉化を図ることができる。
【００６５】
〔第１２の実施形態〕
次に、本発明の第１２の実施形態に係る照明装置１１２について、図１２を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置１１２は、図１２に示すように、前述の第７の実施形態に係る照明装置７の構成（図７参照）において、プリズム１７ａ，１７ｂを波長変換部材１０の軸線方向両端側に配置し、光源１５ａ，１５ｂの光軸を対向する向きに配置している。
【００６６】
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置１１２によれば、複数の光源１５ａ，１５ｂからの励起光を波長変換部材１０の複数面、且つ、波長変換部材１０の軸線方向両端側から対向する向きに入射させることで、波長変換部材１０内における励起光の光路を均一的に拡散させることができる。これにより、波長変換部材１０において蛍光物質の励起に伴って発生する熱の分布を均一化することができ、波長変換部材１０の放熱を容易に行うことができる。
【００６７】
〔第１３の実施形態〕
次に、本発明の第１３の実施形態に係る照明装置１１３について、図１３（ａ）および図１３（ｂ）を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置１１３は、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、前述の第７の実施形態に係る照明装置７の構成（図７参照）において、波長変換部材１０が八角形の横断面を有している。また、波長変換部材１０の各側面（入射面）１１にプリズム１７（図１３（ａ）ではプリズム１７ａ，１７ｂ）が配置されている。
【００６８】
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置１１３によれば、波長変換部材１０の入射面１１の数を増加させることができ、複数の光源１５（図１３（ａ）では光源１５ａ，１５ｂ）からの励起光を各入射面１１に入射させることができる。これにより、波長変換部材１０に入射する励起光の光量を増加させて、該励起光により励起されて発生する蛍光の光量を増加させることができる。
【００６９】
また、複数の入射面から、励起光を入射する入射面を選択することができ、光源１５を配置する際の自由度を向上することができる。これにより、本実施形態に係る照明装置１１３をコンパクトな装置とすることができる。
【００７０】
〔第１４の実施形態〕
次に、本発明の第１４の実施形態に係る照明装置１１４について、図１４（ａ）および図１４（ｂ）を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置１１４は、図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、前述の第５の実施形態に係る照明装置５の構成（図５参照）において、放熱機構１９を波長変換部材１０の対向する２側面（図１４（ｂ）において左面および右面）に設けるととともに、残りの２側面のうち一方の面（図１４（ｂ）において下面）にプリズム１７を配置している。
【００７１】
放熱機構１９と波長変換部材１０との間には、前述の第５の実施形態と同様に、低屈折率且つ空気よりも熱伝導率が高い伝熱媒質１８が設けられている。
上記構成を有する本実施形態に係る照明装置１１４によれば、前述の第５の実施形態に係る照明装置５と同様の効果に加えて、光源１５を配置する際の自由度を向上することができる。これにより、本実施形態に係る照明装置１１４をコンパクトな装置とすることができる。
【００７２】
なお、本実施形態に係る照明装置１１４において、放熱機構１９を波長変換部材１０の対向する２側面に設けた構成を説明したが、放熱機構１９を１側面または３側面に設けることとしてもよい。また、波長変換部材１０の横断面を四角形以外の多角形とした場合においても、少なくとも１側面に放熱機構１９を設ければよい。
【００７３】
〔第１５の実施形態〕
次に、本発明の第１５の実施形態として、本発明に係る照明装置を、例えば内視鏡システム等の撮像システムに組み込み、画像の取得を行うための構成について、図１５を用いて説明する。
本実施形態に係る撮像システム１１５は、本発明に係る照明装置を有する光源ユニット３１と、撮像ユニット（撮像部）３２と、画像モニター３３と、画像処理部３４と、照明制御部３５と、光源駆動部３６とを備えている。
【００７４】
撮像ユニット３２は、例えばＣＣＤ等の撮像素子であり、光源ユニット３１により照射された照明光の被写体Ｓからの反射光を検出するようになっている。すなわち、撮像ユニット３２は、被写体Ｓからの反射光を受光する受光手段として機能する。また、撮像ユニット３２は、被写体Ｓからの反射光を検出することによって被写体Ｓを撮像し、撮像信号を画像処理部３４に出力するようになっている。
【００７５】
画像処理部３４は、撮像ユニット３２から出力された撮像信号を処理して、被写体Ｓの画像を生成するようになっている。画像処理部３４は入力された照明モード指示信号の内容に応じて、各照明モードに最適な画像処理を選択して、画像信号を生成する。また、画像処理部３４は、生成した被写体Ｓの画像を画像表示信号として画像モニター３３に出力する。また、画像処理部３４は、被写体Ｓの画像の明るさを画面明るさ信号として照明制御部３５に出力するようになっている。
画像モニター３３は、画像処理部３４から出力された画像表示信号に基づいて、被写体Ｓの画像を画面に表示するようになっている。
【００７６】
照明制御部３５には、画像処理部３４から出力された画面明るさ信号の他、外部から照明モード指示信号が送られる。ここで、照明モード指示信号とは、光源ユニット３１から被写体Ｓに照射する照明光を、例えば白色光や特殊光等に切り替えることを指示する信号である。
【００７７】
照明制御部３５は、画像処理部３４から出力された画面明るさ信号に基づいて、光源制御信号を生成し、該信号を光源駆動部３６に出力する。
光源駆動部３６は、照明制御部３５から出力された光源制御信号に基づいて、光源ユニット３１内の光源を駆動させるようになっている。
【００７８】
上記構成を有する撮像システム１１５の動作について以下に説明する。
まず、照明制御部３５からの光源制御信号によって光源駆動部３６が制御される。そして光源駆動部３６の光源駆動信号と同期して、光源ユニット３１の点灯制御が行われ、高効率な照明光が被写体Ｓに照射される。被写体Ｓからの反射光は、撮像ユニット３２により検出され、そこで得られた撮像信号は、画像処理部３４により画像処理が施され、画像モニター３３上に映像として表示される。
【００７９】
また、上述した光源制御信号は、画面明るさ信号や照明モード指示信号などを元に構成されている。画面明るさ信号は、得られた撮像信号を画像処理部３４で処理する際に得られ、例えば、光源の輝度調整値を指示する信号である。照明モード指示信号は、特定の複数の異なるスペクトルを有する照明モードを切り替える信号で、例えば、ある照明モード下では、特定の光源にのみ電力を供給するように制御している。
【００８０】
本実施形態に係る撮像システム１１５によれば、前述の実施形態に係る照明装置を備えているため、高輝度な光を射出して撮像ユニット３２により被写体Ｓを撮像することができ、被写体Ｓの観察精度を向上することができる。
【００８１】
なお、本実施形態に係る撮像システム１１５の具体的な適用例として内視鏡システムを採用する場合には、体腔内に挿入され、前述の実施形態に係る照明装置からの照明光を導光する挿入部（図示略）を備え、撮像ユニット３２が、挿入部によって照明された被写体Ｓを撮像する構成とすればよい。
【００８２】
以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記の各実施形態を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１，２，４，５，６，７，８，９ 照明装置
１０ 波長変換部材
１５ 光源
１６ 反射部材
１７ プリズム（光学部材）
１８ 伝熱媒質
１９ 放熱機構
２０ 射出部材
２５ レンズ
２６ 光ファイバー
３１ 光源ユニット
３２ 撮像ユニット（撮像部）
３３ 画像モニター
３４ 画像処理部
３５ 照明制御部
３６ 光源駆動部
１１０，１１１，１１２，１１３，１１４ 照明装置
１１５ 撮像システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を射出する少なくとも１つの光源と、
前記光源からの励起光の波長を変換する棒状の波長変換部材とを備え、
前記光源の光軸が、前記波長変換部材の軸線に対して斜めに配置されている照明装置。
【請求項２】
前記波長変換部材の周囲を覆うように配置され、前記光源からの励起光を反射する反射部材を備える請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記波長変換部材の入射面に配置され、前記光源からの励起光を前記波長変換部材内において全反射するように屈折する光学部材を備える請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記光学部材がプリズムである請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記波長変換部材の周囲に配置され、該波長変換部材からの熱を放熱する放熱機構と、
前記波長変換部材と前記放熱機構との間に配置され、空気よりも熱伝導率が高い伝熱媒質とを備える請求項１から４のいずれかに記載の照明装置。
【請求項６】
前記伝熱媒質が、前記波長変換部材よりも低い屈折率を有する請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記波長変換部材の端面に接続され、該端面よりも大きな面積の射出面を有する射出部材を備える請求項１から６のいずれかに記載の照明装置。
【請求項８】
前記光源が半導体レーザーである請求項１から７のいずれかに記載の照明装置。
【請求項９】
前記光源がＬＥＤである請求項１から７のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１０】
前記光源がランプである請求項１から７のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１１】
前記光源と前記波長変換部材との間に配置され、前記光源からの励起光を平行化するレンズを備える請求項１から１０のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１２】
前記光源からの励起光を光ファイバーによって導光する請求項１から１０のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載の照明装置と、
体腔内に挿入され、前記照明装置からの照明光を導光する挿入部と、
該挿入部によって照明された観察対象を撮像する撮像部とを備える内視鏡システム。
【請求項１】
励起光を射出する少なくとも１つの光源と、
前記光源からの励起光の波長を変換する棒状の波長変換部材とを備え、
前記光源の光軸が、前記波長変換部材の軸線に対して斜めに配置されている照明装置。
【請求項２】
前記波長変換部材の周囲を覆うように配置され、前記光源からの励起光を反射する反射部材を備える請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記波長変換部材の入射面に配置され、前記光源からの励起光を前記波長変換部材内において全反射するように屈折する光学部材を備える請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記光学部材がプリズムである請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記波長変換部材の周囲に配置され、該波長変換部材からの熱を放熱する放熱機構と、
前記波長変換部材と前記放熱機構との間に配置され、空気よりも熱伝導率が高い伝熱媒質とを備える請求項１から４のいずれかに記載の照明装置。
【請求項６】
前記伝熱媒質が、前記波長変換部材よりも低い屈折率を有する請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記波長変換部材の端面に接続され、該端面よりも大きな面積の射出面を有する射出部材を備える請求項１から６のいずれかに記載の照明装置。
【請求項８】
前記光源が半導体レーザーである請求項１から７のいずれかに記載の照明装置。
【請求項９】
前記光源がＬＥＤである請求項１から７のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１０】
前記光源がランプである請求項１から７のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１１】
前記光源と前記波長変換部材との間に配置され、前記光源からの励起光を平行化するレンズを備える請求項１から１０のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１２】
前記光源からの励起光を光ファイバーによって導光する請求項１から１０のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載の照明装置と、
体腔内に挿入され、前記照明装置からの照明光を導光する挿入部と、
該挿入部によって照明された観察対象を撮像する撮像部とを備える内視鏡システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−９４４９６（Ｐ２０１３−９４４９６Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４１４８１（Ｐ２０１１−２４１４８１）
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【Ｆターム（参考）】
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