JP4920614B2 - 照明装置および内視鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤのような半導体光源を用い、適応的に照明条件を切替え可能な照明装置および内視鏡システムに関する。

発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という。）、半導体レーザーなどの半導体光源は、発光効率の向上および高輝度白色光ＬＥＤや高輝度ＲＧＢ原色光の実用化により、これまで明るさ不足のために応用が難しいとされてきた大画面液晶テレビやプロジェクタなどの画像表示系の照明光源として採用されつつある。また、内視鏡などの医療用光源、顕微鏡光源としても従来のキセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプから白色ＬＥＤまたはＲＧＢ原色ＬＥＤへと置き換えが始まっている。これらＬＥＤは、長寿命、低消費電力、容易な光量制御、水銀の不使用による低環境負荷等の特性を有しており、有益性の高い光源として期待されている。

ところで、医療・顕微鏡の光源は、高輝度白色光のみならず、特殊光観察用として種々の波長域を持つ照明光が求められる場合があり、複数の色光を選択的に切り替えて照明することが必要となる。しかし、ＬＥＤは、一般的に特定波長域のものしか製造されておらず、得られる色光が限定されている。そのため、従来のランプ光源から分光フィルタにより任意の波長域の照明光を取り出して利用する必要があるが、分光フィルタを用いると光量を損失してしまうという不都合がある。

また、色光の選択切り替え方法として、例えば、複数の白色ランプからの光を時分割で順次点灯させ、１枚の円板上に反射領域と透過領域とを有する回転ミラーを回転させることにより、生成された複数の色光を順次切り替える方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−８９１３９号公報

しかしながら、上記技術では、１つの回転ミラーにより２つの光源からの光までしか同一方向の光路に合成することができないという不都合がある。また、反射ミラーの角度を変化させて光路を切り替える手法もあるが切り替えの過渡状態において光束が無効な方向に向かってしまい、光量を損失してしまうという不都合がある。さらに、ミラー反射を用いた場合、光源からの光の角度が拡大する方向に作用してしまい、指向性を悪化させてしまうという不都合もある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、複数の発光源からの照明光の光路を順次切り替えて同一方向へ導くことにより、光量損失が少なく、且つ、指向性の悪化を防止した照明装置および内視鏡システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明は、白色光を射出する少なくとも１つの白色光源と、該白色光源の射出光軸上に配置され、前記白色光源から射出された白色光を前記射出光軸に直交する半径方向外方に導光する第１導光部と、前記射出光軸に沿う方向に前記第１導光部と並んで配置され、前記半径方向内方に向かう光を前記射出光軸に沿う方向に導光する第２導光部と、前記第１導光部および前記第２導光部を前記射出光軸回りに一体的に回転駆動する回転部と、前記第２導光部の前記半径方向外方に、前記射出光軸回りに周方向に並んで配置され、前記半径方向内方に照明光を射出する複数の半導体光源と、該半導体光源とは異なる周方向位置において、前記第１導光部および前記第２導光部の前記半径方向外方にまたがって配置され、前記第１導光部により導光された白色光から所定の波長域の光成分を選択し、該光成分を前記第２導光部に折り返す複数の波長域選択部とを備える照明装置を採用する。

本発明によれば、回転部により第１導光部および第２導光部が一体的に回転駆動され、第１導光部および第２導光部の半径方向外方に波長選択部が配置されたときには、白色光源から射出された白色光が第１導光部により波長域選択部に導光され、波長域選択部により所定の波長域の光成分が選択され、該光成分が第２導光部により白色光源の射出光軸に沿う方向に射出される。一方、第１導光部および第２導光部の半径方向外方に半導体光源が配置されたときには、半導体光源から射出された照明光が、第２導光部により白色光源からの光と同一の方向に射出される。すなわち、回転部の作動により、白色光から選択した所定の波長域の光成分と半導体光源からの照明光とを順次切り替えて同一方向に射出することができる。なお、半導体光源のパルス点灯と第１導光部および第２導光部の位置とを同期させることにより瞬間的に大電流発光が可能となるため、高輝度の照明光を射出することができる。

上記発明において、前記白色光源が、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプのいずれかであることとしてもよい。
このようにすることで、所定の波長域の光成分を高輝度で得ることが可能である。

上記発明において、前記波長域選択部が、前記第１導光部により導光された白色光を前記射出光軸に略平行な方向に反射する第１直角プリズムと、該第１直角プリズムによる反射光を前記半径方向内方に反射する第２直角プリズムと、所定の波長域の光成分のみを透過させる波長域選択フィルタとを有することとしてもよい。
このようにすることで、第１導光部から半径方向外方に向かう白色光を第１直角プリズムおよび第２直角プリズムにより半径方向内方に折り返すとともに、波長域選択フィルタの種類に応じて所定の波長域の光成分を第２導光部に入射させることが可能となる。

上記発明において、前記第１導光部が、前記白色光源から射出された白色光を前記半径方向外方に反射する直角プリズムと、該直角プリズムにより反射された白色光を前記波長域選択部に導光する平行ロッドとを有することとしてもよい。
このようにすることで、白色光源から射出された白色光を、光量の損失を防止しつつ、指向性を向上させて波長域選択部に導光することができる。

上記発明において、前記第２導光部が、前記波長域選択部により折り返された光成分および前記半導体光源から射出された照明光を前記半径方向内方に導光する平行ロッドと、該平行ロッドにより導光された光成分および照明光を前記射出光軸に沿う方向に反射する直角プリズムとを有することとしてもよい。
このようにすることで、波長域選択部から折り返された光成分および半導体光源から射出された照明光を、光量の損失を防止しつつ、指向性を向上させて射出光軸に沿う方向に射出することができる。

上記発明において、照明モードを選択させる照明モード選択部と、選択された照明モードに基づく異なる方式で、前記半導体光源の点灯・消灯のタイミングおよび光量、前記白色光源の点灯・消灯のタイミングおよび光量、並びに前記回転部の動作を制御する制御部とを備えることとしてもよい。
このようにすることで、選択された照明モードに応じて、半導体光源から射出された照明光および波長域選択部により選択された所定の波長域の光成分を射出することができる。

上記発明において、選択された照明モードに応じて、前記制御部が、前記回転部を定速回転させるとともに、前記第２導光部の入射端と対向した前記半導体光源を点灯させることとしてもよい。
このようにすることで、回転部の位相と半導体光源とを同期させ、第２導光部の入射端が対向した半導体光源をパルス点灯させることにより、高輝度の照明光を射出することができる。

上記発明において、選択された照明モードに応じて、前記制御部が、所定の波長域を前記白色光の全成分とする前記波長域選択部に対向する位置に前記第２導光部の入射端を停止させることとしてもよい。
このようにすることで、白色光の全成分が波長域選択部から第２導光部の入射端に入射され、高輝度の白色光を射出することができる。

上記発明において、選択された照明モードに応じて、前記制御部が、特定色に対応する前記波長域選択部または前記半導体光源に対向する位置に前記第２導光部の入射端を停止させることとしてもよい。
このようにすることで、特定色に対応する波長域の光成分または照明光が第２導光部の入射端に入射され、特定色の光を射出することができる。

上記発明において、前記制御部が、前記第２導光部と前記波長域選択部または前記半導体光源との相対位置を変更することにより、前記第２導光部の取り込む光量を調節することとしてもよい。
このようにすることで、半導体光源から射出された照明光および波長域選択部により選択された所定の波長域の光成分の光量を調節することができる。

上記発明において、前記第１導光部により導光された白色光の光量を検出する光検出部と、該光検出部により検出された白色光の光量に基づいて前記白色光源の異常を検知し、異常を検知した場合には、前記半導体光源を常時点灯させるとともに、前記第２導光部の入射端を前記半導体光源に対向させるフェイルセーフ監視制御部とを備えることとしてもよい。
このようにすることで、フェイルセーフ監視制御部により、光検出部により検出される値に基づいて白色光源の異常を検知し、異常を検知した場合には半導体光源からの照明光を選択し射出することができる。

本発明は、上記の照明装置を備える内視鏡システムであって、前記照明装置により照射された照明光を観察部位に導光する導光部材と、該導光部材により導光された照明光が照射された観察部位の画像を取得する撮像素子と、該撮像素子により取得された画像を表示する表示部とを備える内視鏡システムを採用する。
このようにすることで、観察部位や症状に応じた波長域の光成分または照明光を導光部材を介して観察部位に照射して、その画像を撮像素子により取得して表示部に表示することができ、特殊光観察の精度及び作業性を向上させることが可能となる。

本発明によれば、複数の発光源からの照明光の光路を順次切り替えてロッド光学系を使い同一方向へ導くことにより、光量損失が少なく、且つ、指向性の悪化を防止することができるという効果を奏する。

〔第１の実施形態〕
以下、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は、本実施形態に係る照明装置の構成を説明する模式図であり、（ａ）は白色ランプの射出光軸に沿った方向の縦断面図、（ｂ）は白色光源の射出光軸に直交する半径方向の横断面図である。

図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る照明装置１は、白色光を射出する白色ランプ（白色光源）１１と、白色ランプ１１の射出光軸Ｏに沿う方向に並んで配置された第１導光部１２および第２導光部１３と、第１導光部１２および第２導光部１３に接続され、これら導光部を一体的に射出光軸Ｏ回りに回転させる回転部１４と、第２導光部１３の半径方向外方に射出光軸Ｏ回りに周方向に並んで配置された複数の半導体光源ユニット１５と、半導体光源ユニット１５とは異なる周方向位置において、第１導光部１２および第２導光部１３の半径方向外方にまたがって配置された複数の波長域選択部１６と、射出光軸Ｏに沿う方向に第２導光部１３と並んで配置された射出ロッド１７とを備えている。

白色ランプ１１は、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ等であり、第１導光部１２に射出光軸Ｏを向けて少なくとも１つ配置され、白色光を射出するようになっている。

第１導光部１２は、白色ランプ１１から射出された白色光を反射して９０°偏向する直角プリズム２１と、直角プリズム２１により反射された白色光を半径方向外方に導光する平行ロッド２２とを有している。
第２導光部１３は、半径方向外方から入射される光を半径方向内方に導光する平行ロッド２４と、平行ロッド２４により導光された光を反射して射出光軸Ｏに沿う方向に９０°偏向する直角プリズム２５とを有している。

回転部１４は、白色ランプ１１の射出光軸Ｏに沿って配置され、白色光を通過させる貫通孔を有する円筒状の回転ロッド４１と、回転ロッド４１を射出光軸Ｏ周りに回転駆動させる回転モータ４２と、回転ロッド４１と第１導光部１２とを固定する回転ロッド保持部材４３と、回転ロッド保持部材４３の回転位相を検出する回転センサ４４とを有している。

半導体光源ユニット１５は、図３に示すように、基板３１と、基板３１に固定され照明光を射出するＬＥＤ（半導体光源）３２と、ＬＥＤ３２から射出された照明光を半径方向内方に導くテーパロッド３３と、ＬＥＤ３２から射出された照明光を反射してテーパロッド３３に入射させる反射部材３４とを有している。
また、半導体光源ユニット１５は、図１（ｂ）に示すように、射出光軸Ｏを中心として周方向に並んで４箇所に配置されている（符号Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４）。

波長域選択部１６は、第１導光部１２により半径方向外方に導光された白色光を射出光軸Ｏに略平行な方向に反射する第１直角プリズム２７と、第１直角プリズム２７による反射光を半径方向内方に反射する第２直角プリズム２８と、第１直角プリズム２７と第２直角プリズム２８との間に配置され、所定の波長域の光成分のみを透過させる波長域選択フィルタ２９とを有している。これにより、波長域選択部１６は、半径方向外方に向けて導光された白色光を半径方向内方に折り返す間に所定の波長域の光成分を選択するようになっている。
また、波長域選択部１６は、図１（ｂ）に示すように、射出光軸Ｏを中心として周方向に並んで８箇所に設けられ（符号Ｗ１，Ｗ２，Ｒ１，Ｒ２，Ｇ１，Ｇ２，Ｂ１，Ｂ２）、それぞれが透過波長域の異なる波長域選択フィルタ２９を有している。なお、符号Ｗ１，Ｗ２に対応する波長域選択部１６は、全波長域の光を通過可能な波長域選択フィルタ２９を備えていてもよいし、波長域選択フィルタ２９を備えていなくてもよい。

射出ロッド１７は、例えば、入射端と出射端との面積が等しい平行ロッドであり、第２導光部１３により射出光軸Ｏに沿う方向に導光された光を、さらに射出光軸Ｏに沿う方向に射出するようになっている。

ここで、各光源とスペクトルの対応例について図４を用いて説明する。
図４に示すように、符号Ｂ１，Ｂ２に対応する波長域選択部１６は、例えば、約４００ｎｍ〜約４５０ｎｍの波長域である紫色の光成分のみを通過させるようになっている。符号Ｇ１，Ｇ２に対応する波長域選択部１６は、例えば、約５２０ｎｍ〜約５７０ｎｍの波長域である黄緑色の光成分のみを通過させるようになっている。符号Ｒ１，Ｒ２に対応する波長域選択部１６は、例えば、約５８０ｎｍ〜約６３０ｎｍの波長域である橙色の光成分のみを通過させるようになっている。
また、符号Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４で示される半導体光源ユニット１５は、約４００ｎｍ〜約５００ｎｍの波長域である青色の照明光を射出するようになっており、パルス点灯により高輝度の照明光を射出するようになっている。

次に、上記構成を有する照明装置１の制御について図５を用いて説明する。
システム制御部（制御部）５３は、照明装置駆動指示部５１、照明モード選択部５２、および回転センサ駆動部５５からの出力信号に基づいて、ＬＥＤ点灯制御部５４、回転モータ駆動部５６、およびランプ点灯制御部５８を制御するものである。

照明モード選択部５２は、様々な波長域の光成分を順次切り替えて照明するマルチバンド照明モード、白色光を照明する白色照明モード、特定色に対応した波長域の光成分を照明する特定色照明モードのいずれかをユーザに選択させるようになっている。
照明装置駆動指示部５１は、例えば、照明スイッチであり、システム制御部５３に対し、照明モード選択部５２により選択された照明モードで照明装置１を駆動することを指示するようになっている。
回転センサ駆動部５５は、システム制御部５３からの制御信号に基づいて回転センサ４４を駆動するとともに、回転センサ４４から出力された検出信号をシステム制御部５３に出力するようになっている。

ＬＥＤ点灯制御部５４は、半導体光源ユニット１５を駆動させるＬＥＤ駆動部５７を介して、半導体光源ユニット１５からの照明光を制御するようになっている。具体的には、ＬＥＤ点灯制御部５４は、各半導体光源ユニット１５のＬＥＤ３２に供給する電力を制御し、各ＬＥＤ３２の点灯・消灯のタイミングおよび光量を制御するようになっている。

ランプ点灯制御部５８は、白色ランプ１１を駆動させるランプ駆動部５９を介して、白色ランプ１１からの白色光を制御するようになっている。具体的には、ランプ点灯制御部５８は、白色ランプ１１に供給する電力を制御し、白色ランプ１１の点灯および消灯を制御するようになっている。

回転モータ駆動部５６は、システム制御部５３からの制御信号に基づいて、回転モータ４２の動作を制御するようになっている。回転モータ駆動部５６は、公知の制御方法を用いて、回転モータ４２の回転および停止を制御するとともに、回転位相の制御も行うようになっている。

次に、上記構成を有する照明装置１の照明方法について以下に説明する。
ここでは、照明モード選択部５２によりマルチバンド照明モードが選択された場合について説明する。
照明装置駆動指示部５１により照明装置１の駆動が指示されると、システム制御部５３は、回転モータ駆動部５６に対して回転モータ４２を定速回転させる制御信号を出力するとともに、回転センサ駆動部５５を介して回転ロッド保持部材４３の回転位相、すなわち、第１導光部１２および第２導光部１３の回転位相を検出する。

システム制御部５３は、検出した回転位相に基づいて、半導体光源ユニット１５または白色ランプ１１を制御する。
すなわち、システム制御部５３は、第２導光部１３が半導体光源ユニット１５に対向する場合には、対向する半導体光源ユニット１５を算出し、算出した半導体光源ユニット１５に対して照明光を射出するようにＬＥＤ点灯制御部５４を制御する。ＬＥＤ点灯制御部５４は、入力された制御信号に基づいて、ＬＥＤ駆動部５７を介して半導体光源ユニット１５に対して電力を供給する。
これにより、図１に示すように、半導体光源ユニット１５より照明光が射出され、第２導光部１３および射出ロッド１７により射出光軸Ｏに沿う方向に導光される。

また、システム制御部５３は、白色ランプ１１に対して白色光を射出するようにランプ点灯制御部５８を制御する。ランプ点灯制御部５８は、入力された制御信号に基づいて、ランプ駆動部５９を介して白色ランプ１１に対して電力を供給する。
これにより、図２に示すように、白色ランプ１１より白色光が射出され、第１導光部により波長域選択部１６に導光される。そして、波長域選択部１６により所定の波長域の光成分が選択され、該光成分が第２導光部１３および射出ロッド１７により射出光軸Ｏに沿う方向に導光される。

次に、システム制御部５３による半導体光源ユニット１５および白色ランプ１１の点灯シーケンスを説明する。
図６に示すように、第１導光部１２および第２導光部１３が、例えば、符号Ｗ２に対応する波長域選択部１６に対向する位置から射出光軸Ｏを中心に時計回りに回転した角度をθとし、隣接する半導体光源ユニット１５または波長域選択部１６に対向する位置まで回転した角度を△θとする。

この場合に、半導体光源ユニット１５および白色ランプ１１の点灯シーケンスは、図７のように示される。
図７において、Ｉは各光源の駆動電流を示しており、Ｉ（ｌａｍｐ）は白色ランプ１１、Ｉ（Ｌ１）〜Ｉ（Ｌ４）は符号Ｌ１〜Ｌ４に対応する半導体光源ユニット１５の駆動電流である。また、出射光量Ｆは射出ロッド１７から射出される光の光量を示しており、Ｆ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４）は符号Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に対応する半導体光源ユニット１５から射出された照明光、Ｆ（Ｗ１）〜Ｆ（Ｗ２）はそれぞれ符号Ｗ１〜Ｗ２に対応する波長域選択部１６を通過した光成分の光量である。また、横軸は時刻を示しており、第１導光部１２および第２導光部１３が、符号Ｗ２に対応する波長域選択部１６に対向する位置にある時刻を０、その後一回転して符号Ｗ２に対応する波長域選択部１６に対向する位置に戻ってきた時刻をＴとする。

図７に示すように、第１導光部１２および第２導光部１３が符号Ｗ１に対応する波長域選択部１６に対向する位置、すなわち、時刻０において、駆動電流Ｉ（Ｌ１）が流される。そして、第１導光部１２および第２導光部１３が△θ回転するに従って、駆動電流Ｉ（Ｌ２）〜Ｉ（Ｌ４）が順次流される。このようにして、符号Ｌ１〜Ｌ４で示される半導体光源ユニット１５が順次パルス点灯されるため、射出ロッド１７から射出される光の光量Ｆ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４）は一定となる。

そして、第１導光部１２および第２導光部１３が、符号Ｌ３に対応する半導体光源ユニット１５に対向する位置となる時刻、すなわち、時刻ｔ３において、駆動電流Ｉ（ｌａｍｐ）が流され、白色ランプ１１から白色光が射出される。そして、第１導光部１２および第２導光部１３が、符号Ｗ１に対応する波長域選択部１６に対向する位置となる時刻、すなわち、時刻ｔ５において、符号Ｗ１に対応する波長域選択部１６を通過した白色光の光量はピークに達する。そして、第１導光部１２および第２導光部１３が△θ回転するに従って、符号Ｒ１〜Ｗ２に対応する波長域選択部１６を通過した光成分が射出ロッド１７から順次射出される。

以上説明したように、本実施形態に係る照明装置１によれば、回転部１４により第１導光部１２および第２導光部１３が一体的に回転駆動され、第１導光部１２および第２導光部１３の半径方向外方に波長選択部１６が配置されたときには、白色ランプ１１から射出された白色光が第１導光部１２により波長域選択部１６に導光され、波長域選択部１６により所定の波長域の光成分が選択され、該光成分が第２導光部１３により白色ランプ１１の射出光軸Ｏに沿う方向に射出される。一方、第２導光部１３の半径方向外方に半導体光源ユニット１５が配置されたときには、半導体光源ユニット１５から射出された照明光が、第２導光部１３により白色ランプ１１からの光と同一の方向に射出される。すなわち、回転部１４の作動により、白色光から選択した所定の波長域の光成分と半導体光源ユニット１５からの照明光とを順次切り替えて同一方向に射出することができる。なお、半導体光源ユニット１５のパルス点灯と第１導光部１２および第２導光部１３の位置とを同期させることにより、高輝度の照明光を射出することができる。

また、照明モードを選択させる照明モード選択部５２と、選択された照明モードに基づく異なる方式で、半導体光源ユニット１５の点灯・消灯のタイミングおよび光量、白色ランプ１１の点灯・消灯のタイミングおよび光量、並びに回転部１４の動作を制御するシステム制御部５３とを備えることで、選択された照明モードに応じて、半導体光源ユニット１５から射出された照明光および波長域選択部１６により選択された所定の波長域の光成分を射出することができる。

また、マルチバンド照明モードが選択された場合に、システム制御部５３が、回転部１４を定速回転させるとともに、第２導光部１３の入射端と対向した半導体光源ユニット１５を点灯させることで、回転部１４の位相と半導体光源ユニット１５とを同期させ、第２導光部１３の入射端が対向した半導体光源ユニット１５をパルス点灯させることにより、高輝度の照明光を射出することができる。

〔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について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置が第１の実施形態と異なる点は、第１導光部および第２導光部を定速回転させるのではなく、選択された照明モードに応じた位置に停止させる点である。以下、本実施形態の照明装置について、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。

本実施形態に係る照明装置２は、図８（ｂ）に示すように、第２導光部１３の入射端を符号Ｗ１，Ｗ２に対応する波長域選択部１６に対向する位置に停止させることにより、白色ランプ１１からの白色光の全成分を射出光軸Ｏに沿う方向に射出するものである（白色照明モード）。なお、図８（ａ）は、比較例として示す第１の実施形態に係る照明装置１である。

また、図９に示すように、照明装置２は、必要に応じて第２導光部１３を、符号Ｗ２に対応する波長域選択部１６に対向する位置から射出光軸Ｏを中心にθ°回転させ、第２導光部１３と符号Ｗ２に対応する波長域選択部１６との相対位置を変更するようになっている。

ここで、図１０に示すように、射出ロッド１７からの出射光量は、角度θが大きくなるにつれて小さくなる。すなわち、射出ロッド１７からの出射光量は、符号Ｗ２に対応する波長域選択部１６に対向する第２導光部１３の入射端の面積に比例する。したがって、本実施形態に係る照明装置２によれば、必要に応じて第２導光部１３を射出光軸Ｏを中心に回転させることにより、射出ロッド１７からの出射光量を調節することができる。

また、図１１（ｂ）に示すように、第２導光部１３の入射端を、特定色に対応する半導体光源ユニット１５または波長域選択部１６に対向する位置に停止させることにより、特定色に対応する波長域の光成分を射出光軸Ｏに沿う方向に射出することができる（特定色照明モード）。ここでは、符号Ｒ２に対応する波長域選択部１６が選択された例が図示されている。なお、図１１（ａ）は、比較例として示す第１の実施形態に係る照明装置１である。
このようにすることで、特定色に対応する波長域の光成分または照明光が、第２導光部１３の入射端に入射され、射出ロッド１７から特定色の光を射出することができる。

次に、各照明モードにおけるシステム制御部５３の制御フローを図１２に示す。
図１２に示すように、ユーザの操作により照明モードが選択され（Ｓ１）、選択された照明モードの判定が行われる（Ｓ２）。
マルチバンド照明モードが選択された場合には、白色ランプ１１を点灯し（Ｓ１１）、第１導光部１２および第２導光部１３を所定の速度で回転させるとともに（Ｓ１２）、各半導体光源ユニット１５を所定のタイミングで点灯させる（Ｓ１３）。

白色照明モードが選択された場合には、半導体光源ユニット１５の点灯を無効とし（Ｓ２１）、白色ランプ１１を点灯するとともに（Ｓ２２）、第１導光部１２および第２導光部１３を符号Ｗ１またはＷ２に対応する波長域選択部１６に対向する位置に停止させる（Ｓ２３）。

特定色照明モードが選択された場合には、指定色が白色ランプ１１の対応色であるか否かが判定される（Ｓ３１）。指定色が白色ランプ１１の対応色である場合には、半導体光源ユニット１５の点灯を無効とし（Ｓ３２）、白色ランプ１１を点灯するとともに（Ｓ３３）、第１導光部１２および第２導光部１３を指定色に対応する波長域選択部１６の対向位置に停止させる（Ｓ３４）。一方、Ｓ３１において、指定色が白色ランプ１１の対応色でない場合には、白色ランプ１１の点灯を無効とするとともに（Ｓ３５）、半導体光源ユニット１５を点灯させ（Ｓ３６）、第１導光部１２および第２導光部１３を符号Ｌ１〜Ｌ４で示される半導体光源ユニット１５に対向する位置に停止させる（Ｓ３７）。

上記のように制御することで、選択された照明モードに応じて、半導体光源ユニット１５からの照明光および波長域選択部１６を通過した所定の波長域の光成分を射出光軸Ｏに沿う方向に射出することができる（Ｓ３）。

〔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について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置が前述の各実施形態と異なる点は、符号Ｗ１，Ｗ２に対応する波長域選択部を具備しない点である。以下、本実施形態の照明装置について、前述の各実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。

本実施形態に係る照明装置３は、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、符号Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４で示される半導体光源ユニット１５および符号Ｒ１，Ｒ２，Ｇ１，Ｇ２，Ｂ１，Ｂ２で示される波長域選択部１６が射出光軸Ｏを中心として周方向に並んで複数配置されている。照明装置３は、符号Ｗ１，Ｗ２に対応する波長域選択部を具備しないため、射出ロッド１７から白色光の全成分を射出しない構成とされている。

以下に、本実施形態に係る照明装置３の点灯シーケンスについて図１４を用いて説明する。
図１４に示すように、第１導光部１２および第２導光部１３が、符号Ｌ１〜Ｌ４で示される半導体光源ユニット１５に対向する位置となる時刻、すなわち、時刻０〜ｔ４において、符号Ｌ１〜Ｌ４で示される半導体光源ユニット１５が順次パルス点灯され、射出ロッド１７から射出される光の光量Ｆ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４）は一定となる。
そして、第１導光部１２および第２導光部１３が、符号Ｒ１に対応する波長域選択部１６に対向する位置（時刻ｔ６）から符号Ｂ２に対応する波長域選択部１６に対向する位置（時刻ｔ１１）まで回転するに従って、符号Ｒ１〜Ｂ２に対応する波長域選択部１６を通過した光成分が射出ロッド１７から順次射出される。

ここで、半導体光源Ｌ１〜Ｌ４から照明光が射出される時刻０〜ｔ５が、図示しない撮像部による特殊照明光を用いた撮像時間とされるとともに、符合Ｒ１〜Ｂ２に対応する波長域選択部１６を通過した光成分が射出される時刻ｔ６〜ｔ１１が、参照照明光を用いた撮像時間とされている。このようにすることで、１画像の生成期間から、特殊照明光を用いた撮像時間と参照照明光を用いた撮像時間とを減じた残余の時間を、撮像部により取得した画像に画像処理を施すための時間とすることができる。

〔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について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置が前述の各実施形態と異なる点は、白色光の光量を検出し、検出した光量に基づいて白色ランプの異常を判断して運転モードを切り替える点である。以下、本実施形態の照明装置について、前述の各実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。

本実施形態に係る照明装置４は、図１５に示すように、第１導光部１２の半径方向外方に配置され、第１導光部１２により半径方向外方に導光された白色光の光量を検出する光センサ（光検出部）６３と、光センサ６３を駆動させる光センサ駆動部６１と、光センサ６３により検出された白色光の光量に基づいて白色ランプ１１の異常を判断して運転モードを切り替えるフェイルセーフ監視制御部６２とを備えている。

光センサ駆動部６１は、システム制御部５３からの制御信号に基づいて光センサ６３を駆動するとともに、光センサ６３により検出された白色光の光量をシステム制御部５３およびフェイルセーフ監視制御部６２に出力するようになっている。
フェイルセーフ監視制御部６２は、光センサ６３により検出された白色光の光量が所定値以下であった場合には、第２導光部１３の入射端が半導体光源ユニット１５に対向するように回転モータ駆動部５６に対して指示するようになっている。

回転モータ駆動部５６は、システム制御部５３およびフェイルセーフ監視制御部６２からの制御信号に基づいて、回転モータ４２の動作を制御するようになっている。
システム制御部５３は、光センサ６３により検出された白色光の光量が所定値以下であった場合には、半導体光源ユニット１５を常時点灯させるようになっている。

上記構成を有する照明装置４の制御フローについて図１６を用いて以下に説明する。
照明が開始され、光センサ６３の出力ピーク値が検出されると（Ｓ４１）、該ピーク値が所定値以下であるか否かが判定される（Ｓ４２）。
該ピーク値が所定値以下である場合には、システム制御部５３は、第２導光部１３の入射端が半導体光源ユニット１５の出射端に対向する位置となるように回転モータ４２を回転駆動するとともに（Ｓ４３）、半導体光源ユニット１５を定格電流で点灯させる（Ｓ４４）。そして、システム制御部５３は、ランプやブザー等によりユーザに対して白色ランプ１１の異常を報知する（Ｓ４５）。

以上説明したように、本実施形態に係る照明装置４によれば、フェイルセーフ監視制御部６２により、光センサ６３により検出される値に基づいて白色ランプ１１の異常を検知し、異常を検知した場合には白色ランプ１１から射出された白色光から半導体光源ユニット１５から射出された照明光に切り替えることができる。これにより、例えば、照明装置４を内視鏡システムに適用し、照明光を観察部位に導光する導光部材（図示略）と、観察部位の画像を取得する撮像素子（図示略）と、取得された画像を表示する表示部（図示略）とを備えることにより、白色ランプ１１が切れてしまった場合にも、応急的に半導体光源ユニット１５からの照明光を用いて内視鏡観察等を継続することができる。

〔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について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置が前述の各実施形態と異なる点は、白色ランプを採用せず、半導体光源からの照明光を所定色の光に変換し、各所定色の光を切り替えて射出する点である。以下、本実施形態の照明装置について、前述の各実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。

図１７（ａ）に示すように、本実施形態に係る照明装置５は、照明光を射出する半導体光源ユニット７１と、半導体光源ユニット７１の射出光軸Ｏに沿う方向に並んで配置された第１導光部１２および第２導光部１３と、第１導光部１２および第２導光部１３に接続され、これら導光部を一体的に射出光軸Ｏ回りに回転させる回転部１４と、第１導光部１２および第２導光部１３の半径方向外方にまたがって配置された複数の波長変換ユニット７２と、射出光軸Ｏに沿う方向に第２導光部１３と並んで配置された射出ロッド１７とを備えている。

波長変換ユニット７２は、第１導光部１２により半径方向外方に導光された照明光を射出光軸Ｏに略平行な方向に反射する第１直角プリズム７５と、第１直角プリズム７５による反射光を半径方向内方に反射する第２直角プリズム７７と、第１直角プリズム７５と第２直角プリズム７７との間に配置され、照明光を所定色の光に変換する蛍光体７６とを有している。これにより、波長変換ユニット７２は、半径方向外方に向けて導光された照明光を半径方向内方に折り返す間に所定色の光に変換するようになっている。
また、波長変換ユニット７２は、図１７（ｂ）に示すように、射出光軸Ｏを中心として周方向に並んで１２箇所に設けられ（符号Ｗ１，Ｗ２，Ｒ１，Ｒ２，Ｇ１，Ｇ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｏ１，Ｏ２）、それぞれが変換波長域の異なる蛍光体７６を有している。

上記構成を有する照明装置５の照明方法について以下に説明する。
図１７に示すように、第１導光部１２および第２導光部１３が符号Ｗ２に対応する波長変換ユニット７２に対向する位置にある場合、半導体光源ユニット７１より照明光が射出され、第１導光部１２により符号Ｗ２に対応する波長変換ユニット７２に導光される。そして、符号Ｗ２に対応する波長変換ユニット７２により白色の光に変換され、該白色の光が第２導光部１３および射出ロッド１７により射出光軸Ｏに沿う方向に導光される。ここで、半導体光源ユニット７１の照明光として、例えば、青色の励起光を採用した場合には、蛍光体７６を黄色発光とすることにより白色の光を得ることができる。

また、図１８に示すように、第１導光部１２および第２導光部１３が符号Ｙ２に対応する波長変換ユニット７２に対向する位置にある場合、半導体光源ユニット７１より照明光が射出され、第１導光部により符号Ｙ２に対応する波長変換ユニット７２に導光される。そして、符号Ｙ２に対応する波長変換ユニット７２により黄色の光に変換され、該黄色の光が第２導光部１３および射出ロッド１７により射出光軸Ｏに沿う方向に導光される。
このように、第１導光部１２および第２導光部１３を回転部１４により射出光軸Ｏ回りに回転させることで、各所定色の光を順次切り替えて射出することができる。

なお、上記の照明装置５において、図１９に示すように、波長変換ユニット７２の第１導光部１２と蛍光体７６との間に、半導体光源ユニット７１からの照明光を通過させるとともに、他の波長域の光成分を反射するダイクロックフィルタ８１を設けることとしてもよい。
このようにすることで、蛍光体７６を通過して発光した光が第１導光部１２に戻ってしまうことを防止し、励起された全ての光を第２導光部に導光することができる。

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、半導体光源ユニット１５および半導体光源ユニット７１は青色の励起光を射出する例を説明したが、照明光の用途に応じて他の色を採用しても良い。

また、前述の各実施形態に係る照明装置を内視鏡システムに適用し、前記照明装置により照射された照明光を観察部位に導光する導光部材と、該導光部材により導光された照明光が照射された観察部位の画像を取得する撮像素子と、該撮像素子により取得された画像を表示する表示部とを備えることにより、観察部位や症状に応じた波長域の光成分または照明光を導光部材を介して観察部位に照射して、その画像を撮像素子により取得して表示部に表示することができ、特殊光観察の精度及び作業性を向上させることが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る照明装置の構成を説明する模式図であり、（ａ）は白色ランプの射出光軸に沿った方向の縦断面図、（ｂ）は白色光源の射出光軸に直交する半径方向の横断面図である。 図１の照明装置の動作を説明する模式図であり、（ａ）は白色ランプの射出光軸に沿った方向の縦断面図、（ｂ）は白色光源の射出光軸に直交する半径方向の横断面図である。 図１の半導体光源ユニットの基本部材の構成を説明する部分拡大図である。 図１の照明装置の各光源とスペクトルとの対応例を説明する図である。 図１の照明装置の制御ブロック図である。 図１の照明装置の導光部の回転角を説明する模式図である。 図１の光源ユニットの点灯シーケンスを説明する図である。 本発明の第２の実施形態に係る照明装置の構成を説明する模式図であり、（ａ）は比較例として示す図１の照明装置、（ｂ）は白色照明モード時の構成を説明する模式図である。 図８の照明装置の動作を説明する模式図である。 図８の照明装置の出射光量と導光部の回転角との関係を説明するグラフである。 図８の照明装置の構成を説明する模式図であり、（ａ）は比較例として示す図１の照明装置、（ｂ）は特定色照明モード時の構成を説明する模式図である。 図８の照明装置の各照明モードにおける制御を説明するフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る照明装置の構成を説明する模式図であり、（ａ）は白色ランプの射出光軸に沿った方向の縦断面図、（ｂ）は白色光源の射出光軸に直交する半径方向の横断面図である。 図１３の光源ユニットの点灯シーケンスを説明する図である。 本発明の第４の実施形態に係る照明装置の制御ブロック図である。 図１５の照明装置の制御を説明するフローチャートである。 本発明の第５の実施形態に係る照明装置の構成を説明する模式図であり、（ａ）は白色ランプの射出光軸に沿った方向の縦断面図、（ｂ）は白色光源の射出光軸に直交する半径方向の横断面図である。 図１７の照明装置の動作を説明する模式図であり、（ａ）は白色ランプの射出光軸に沿った方向の縦断面図、（ｂ）は白色光源の射出光軸に直交する半径方向の横断面図である。 図１７の波長変換ユニットの基本部材の構成を説明する部分拡大図である。

符号の説明

１，２，３，４，５ 照明装置
１１ 白色ランプ
１２ 第１導光部
１３ 第２導光部
１４ 回転部
１５，７１ 半導体光源ユニット
１６ 波長域選択部
１７ 射出ロッド
２１，２５ 直角プリズム
２２，２４ 平行ロッド
２７，７５ 第１直角プリズム
２８，７７ 第２直角プリズム
２９ 波長域選択フィルタ
３２ ＬＥＤ
４１ 回転ロッド
４２ 回転モータ
４３ 回転ロッド保持部材
４４ 回転センサ
５２ 照明モード選択部
５３ システム制御部
６２ フェイルセーフ監視制御部
６３ 光センサ
７２ 波長変換ユニット
７６ 蛍光体
８１ ダイクロックフィルタ
Ｏ 射出光軸

Claims (12)

1. 白色光を射出する少なくとも１つの白色光源と、
   該白色光源の射出光軸上に配置され、前記白色光源から射出された白色光を前記射出光軸に直交する半径方向外方に導光する第１導光部と、
   前記射出光軸に沿う方向に前記第１導光部と並んで配置され、前記半径方向内方に向かう光を前記射出光軸に沿う方向に導光する第２導光部と、
   前記第１導光部および前記第２導光部を前記射出光軸回りに一体的に回転駆動する回転部と、
   前記第２導光部の前記半径方向外方に、前記射出光軸回りに周方向に並んで配置され、前記半径方向内方に照明光を射出する複数の半導体光源と、
   該半導体光源とは異なる周方向位置において、前記第１導光部および前記第２導光部の前記半径方向外方にまたがって配置され、前記第１導光部により導光された白色光から所定の波長域の光成分を選択し、該光成分を前記第２導光部に折り返す複数の波長域選択部とを備える照明装置。
2. 前記白色光源が、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプのいずれかである請求項１に記載の照明装置。
3. 前記波長域選択部が、前記第１導光部により導光された白色光を前記射出光軸に略平行な方向に反射する第１直角プリズムと、
   該第１直角プリズムによる反射光を前記半径方向内方に反射する第２直角プリズムと、
   所定の波長域の光成分のみを透過させる波長域選択フィルタとを有する請求項１または請求項２に記載の照明装置。
4. 前記第１導光部が、前記白色光源から射出された白色光を前記半径方向外方に反射する直角プリズムと、
   該直角プリズムにより反射された白色光を前記波長域選択部に導光する平行ロッドとを有する請求項１から請求項３のいずれかに記載の照明装置。
5. 前記第２導光部が、前記波長域選択部により折り返された光成分および前記半導体光源から射出された照明光を前記半径方向内方に導光する平行ロッドと、
   該平行ロッドにより導光された光成分および照明光を前記射出光軸に沿う方向に反射する直角プリズムとを有する請求項１から請求項４のいずれかに記載の照明装置。
6. 照明モードを選択させる照明モード選択部と、
   選択された照明モードに基づく異なる方式で、前記半導体光源の点灯・消灯のタイミングおよび光量、前記白色光源の点灯・消灯のタイミングおよび光量、並びに前記回転部の動作を制御する制御部とを備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の照明装置。
7. 選択された照明モードに応じて、前記制御部が、前記回転部を定速回転させるとともに、前記第２導光部の入射端と対向した前記半導体光源を点灯させる請求項６に記載の照明装置。
8. 選択された照明モードに応じて、前記制御部が、所定の波長域を前記白色光の全成分とする前記波長域選択部に対向する位置に前記第２導光部の入射端を停止させる請求項６または請求項７に記載の照明装置。
9. 選択された照明モードに応じて、前記制御部が、特定色に対応する前記波長域選択部または前記半導体光源に対向する位置に前記第２導光部の入射端を停止させる請求項６から請求項８のいずれかに記載の照明装置。
10. 前記制御部が、前記第２導光部と前記波長域選択部または前記半導体光源との相対位置を変更することにより、前記第２導光部の取り込む光量を調節する請求項８または請求項９に記載の照明装置。
11. 前記第１導光部により導光された白色光の光量を検出する光検出部と、
    該光検出部により検出された白色光の光量に基づいて前記白色光源の異常を検知し、異常を検知した場合には、前記半導体光源を常時点灯させるとともに、前記第２導光部の入射端を前記半導体光源に対向させるフェイルセーフ監視制御部とを備える請求項１から請求項１０のいずれかに記載の照明装置。
12. 請求項１から請求項１１のいずれかに記載の照明装置を備える内視鏡システムであって、
    前記照明装置により照射された照明光を観察部位に導光する導光部材と、
    該導光部材により導光された照明光が照射された観察部位の画像を取得する撮像素子と、
    該撮像素子により取得された画像を表示する表示部とを備える内視鏡システム。

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