JP4925618B2

JP4925618B2 - 光源装置および該光源装置を備える内視鏡

Info

Publication number: JP4925618B2
Application number: JP2005218309A
Authority: JP
Inventors: 弘美安島; 浩介形部
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2025-07-28
Also published as: JP2006061685A

Description

本発明は、光源装置に関し、特に工業用や医療用途の照明として用いる光源装置および該光源装置を備える内視鏡に関する。

医療用の内視鏡は、白色光で体内を照らすための照明光学系と、体内画像を得るためのＣＣＤカメラを備える。照明光学系は、キセノンランプなどの高輝度ランプ、該高輝度ランプから出力される光を集光するための集光レンズ、該集光レンズにより集光された光を体内に導くための光ファイバで構成されたライトガイド、および、該ライトガイドを介して導かれる光を体内に照射するための照明レンズにより構成されている。このような構成の照明光学系は、例えば非特許文献１に開示されている。

非特許文献１の照明光学系では、ライトガイドとしてＮＡ（開口数）が０．６程度の多成分ガラスファイバが用いられるとともに、視野範囲を均一に照射するために、内視鏡先端部に位置するライトガイドファイバの出射端面側で照明レンズを用いてＮＡを０．８７程度まで変換している。

しかしながら、このような従来の照明光学系では、高輝度ランプの発熱や消費電力が大きいのに加え、全体形状も大きくなってしまうなどの問題がある。

そこで、このような問題を改善すべく、ＬＥＤなどを用いた照明光学系が提案されている。ＬＥＤなどを用いた照明光学系を有する光源装置は、例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。特許文献１に開示されている光源装置の照明光学系は、複数のＬＥＤおよび反射部材を有し、該複数のＬＥＤから出力される光を光ガイド部材（ライトガイド）に導入するように構成されている。特許文献２に開示されている光源装置の照明光学系は、複数の固体発光素子（ＬＥＤ、ＬＤ、ＳＬＤなど）を有し、該複数の固体発光素子から出力される光を蛍光ファイバに導入するように構成されている。

図１０は、従来の光源装置の一例を表す。本光源装置は、白色ＬＥＤ９１と、集光レンズ９２と、プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）９３とを備え、白色ＬＥＤ９１から出力される光を集光レンズ９２で集光し、ＰＯＦ９３の入射端に導入するように構成されている。白色ＬＥＤ９１は、青色ＬＥＤチップ９４と、反射鏡９５と、封止材９６と、蛍光材９７とを有する。

しかしながら、従来の光源装置における白色ＬＥＤ９１は、上述の高輝度ランプに比べて小型且つ低消費電力であるが、例えば医療用として用いる場合には光の出力や演色性に関して充分とはいえない場合がある。具体的には、非特許文献２によると、青色ＬＥＤと黄色蛍光体との組み合わせによる白色ＬＥＤは、光の出力が比較的高いものの、原理的に緑成分および赤成分の出力が相対的に弱くなるため演色性が充分に得られない場合がある。

そこで、緑成分および赤成分の出力が相対的に高く演色性に優れた白色ＬＥＤとして、紫外ＬＥＤとＲＧＢ蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤが提案されるなど、白色ＬＥＤのスペクトラムを太陽光のスペクトラムに近づけるための開発が進められている。
特開２００３−２３５７９６号公報特開２００３−１９１１２号公報「光学系の仕組みと応用」オプトロニクス社編集部偏 pp205-215(2003年) 「次世代照らす白色ＬＥＤ」平成１５年度応用物理学会関西支部シンポジウム、pp35-40（平成１５年１１月）

しかしながら、従来の光源装置では、白色ＬＥＤ９１の演色性を改善しても、該白色ＬＥＤ９１から出力される光はＰＯＦ９３を介して外部に出力されるため、ＰＯＦ９３の透過損失の波長依存性に起因して、スペクトラムが変化してしまう。つまり、従来の光源装置では、白色ＬＥＤ９１の演色性を改善しても、該光源装置から外部に出力される光の演色性を充分に得ることができない場合がある。図７は、アクリル系光ファイバの透過損失の波長特性を表す。これによると、アクリル系光ファイバは、赤成分（例えば６３０ｎｍ）付近の透過損失が約１０％と比較的大きいのに対して、青成分（例えば４５０ｎｍ）付近の透過損失が約２％と比較的小さい。このように、ＰＯＦ９３の透過損失には波長依存性があるため、従来の光源装置において演色性の優れた光を出力するには、白色ＬＥＤ９１の構成やＰＯＦ９３の透過損失などを考慮した設計が必要となる。

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、小型且つ低消費電力であるのに加え、高出力で演色性に優れた光源装置および該光源装置を備える内視鏡を提供することを、目的とする。

本発明の第１の側面に係る光源装置は、光を出力する半導体発光素子と、前記半導体発光素子の側面を取り囲む反射部材と、前記半導体発光素子から出力される光を受けて、該光より波長の長い光を出力するための波長変換部材と、前記半導体発光素子から出力される光を前記波長変換部材に導くための導光部材と、前記半導体発光素子と前記波長変換部材との間に位置し、入力される光の波長に応じて該光の反射率および透過率が異なる波長特性を有する波長選択部材と、を備え、前記波長選択部材は、前記半導体光源素子から出力される光の波長における透過率が９０％以上であり、且つ、前記波長変換部材から出力される光の波長における反射率が９０％以上であるとともに、前記導光部材における光の出力端は凹曲面状の部位を有し、前記出力端よりも前記波長変換部材が大きいことを特徴とする。

本発明の第３の側面に係る内視鏡は、本発明の第１または第２の側面に係る光源装置と、光源装置から出力される光の照射領域を撮像するための撮像素子とを備える。

本発明の第１の側面に係る光源装置は、半導体発光素子と波長変換部材との間に位置し、入力される光の波長に応じて該光の反射率および透過率が異なる波長特性を有する波長選択部材を備える。そのため、本光源装置では、例えば半導体発光素子から出力される光の波長に対する光の透過率を高く設定するとともに、波長変換部材から出力される光の波長に対する光の反射率を高く設定することにより、波長選択部材を介して半導体発光素子から出力される光を波長変換部材に効率的に到達させることができるのに加え、該波長変換部材から出力される光のうち波長選択部材側に向う光を該波長選択部材により効果的に反射することができる。したがって、本光源装置では、波長変換部材から出力される光を波長選択部材とは反対の方向に効果的に取り出すことができるので、該反対方向側に取り出す光の出力を高めることができるのである。

また、本光源装置では、半導体発光素子と波長変換部材との間に、透過損失が波長依存性を有する部材を介在させたとしても、該部材を介することなく波長変換部材から出力する光を外部に取り出すことができる。したがって、本光源装置は、該光源装置から外部に取り出す光の演色性を高めるうえで好適である。

本発明の第２の側面に係る光源装置は、半導体発光素子から出力される光が導光部材を介して波長変換部材に導入されるように構成されている。そのため、本光源装置では、導光部材を介することなく波長変換部材から出力される光を外部に取り出すことができる。したがって、本光源装置では、導光部材における透過損失が波長依存性を有する場合でも、該光源装置から外部に取り出す光の演色性を高めることができるのである。

本発明の第３の側面に係る内視鏡は、本発明の第１または第２の側面に係る光源装置を備えている。そのため、本内視鏡は、演色性に優れた光により体内などを照射することができる。したがって、本内視鏡は、体内の状況などの色彩による識別をより的確に行ううえで好適である。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る光源装置Ｘ１を表す模式図である。光源装置Ｘ１は、光源１０と、集光レンズ２０、導光部材３０、波長選択部材４０、波長変換部材５０を備える。

光源１０は、半導体発光素子１１と、反射部材１２と、封止材１３とを有しており、後述する波長変換部材５０を励起するための光を出力する部材である。半導体発光素子１１は、特定の波長の光（例えば紫外光などの短波長（例えば３９０ｎｍ以下）の光）を発するためのものである。半導体発光素子１１としては、例えばＧａＮ系化合物半導体を用いて構成される青色〜紫外ＬＥＤなどが挙げられるが、特に高輝度のものが求められる場合は、例えば端面発光ＬＥＤ（EELED：Edge Emitting LED）やスーパールミネッセントＬＥＤ（SLED：Super Luminescent LED）などが好ましい。反射部材１２は、半導体発光素子１１から出力される光を反射するためのものであり、後述する集光レンズ２０に向けて効果的に反射できるように構成されている。本実施形態において反射部材１２は略カップ状の構造を有しており、その底部１２ａの中央部分に半導体発光素子１１が取り付けられている。反射部材１２としては、その全体が金属により構成されたものや、その表面がアルミニウムや銀によりコーティングされたものなどが挙げられる。封止材１３は、反射部材１２に取り付けられた半導体発光素子１１を封止するためのものであり、半導体発光素子１１から出力される光を透過すべく透光性を有している。また、封止材１３は、半導体発光素子１１から出力される光を集光レンズ２０に集めるためのレンズ機能を有するように構成してもよい。

集光レンズ２０は、１のレンズ、または、複数のレンズの組み合わせ（本実施形態では２つのレンズの組み合わせ）により構成されており、光源１０の半導体発光素子１１から出力される光を集光して、後述する導光部材３０の一端３０ａに入射させるためのものである。集光レンズ２０を構成するレンズとしては、非球面コンデンサーレンズやボールレンズなどが挙げられる。

導光部材３０は、光源１０の半導体発光素子１１から出力される光を後述する波長変換部材５０に導くためのものであり、例えば光ファイバなどにより構成される。導光部材３０を構成する材料としては、石英ガラス、多成分系ガラス、プラスチックなどが挙げられる。

図２は、導光部材３０の光の出力端形状に応じた出力ビームをシミュレーションした結果を表すものであり、図２Ａは出力端形状が平坦状の場合であり、図２Ｂは出力端形状が凹曲面状（半径５ｍｍ）の場合である。図２に示すシミュレーションの結果によると、導光部材３０の出力端形状が平坦状の場合のビーム広がり角は３０°であり、導光部材３０の出力端形状が凹曲面状の場合のビーム広がり角は５０°である。したがって、光源装置Ｘ１では、導光部材３０の出力端形状を凹曲面状にすることにより、出力端から出力される光のビーム広がり角を大きくする（照明レンズ機能を向上させる）ことができるのである。ここで、ビーム広がり角とは、光軸（放射強度最大値）から放射強度が最大値の５０％になる角度を意味する。

波長選択部材４０は、光源１０の半導体発光素子１１と後述の波長変換部材５０との間（本実施形態では導光部材３０の他端３０ｂ）に配設されており、入力される光の波長に応じて該光の反射率および透過率が異なる波長特性を有している。波長選択部材４０としては、誘電体多層膜を含んでなる波長選択フィルタ（波長選択ミラー）などが挙げられる。この誘電体多層膜は、例えば、相対的に高屈折率の誘電体膜（厚さλ／４）と相対的に低屈折率の誘電体膜（厚さλ／４）とを交互に積層してなり、波長λを含む一定範囲内の波長の光（例えば可視光）の反射率が高く（例えば９０％以上）、且つ、波長λより短波長の光（例えば紫外光）の透過率が高く（例えば９０％以上）なるように構成されている。波長選択部材４０として上記波長選択フィルタを採用した場合における波長選択部材４０の導光部材３０への配設方法としては、予めガラス系基板上に上記誘電体多層膜を形成し、超音波加工機やダイシング加工機などにより所定のサイズに分割したものを、導光部材３０の他端３０ｂに接着剤などにより取り付ける方法や、蒸着などの手法により、導光部材３０の他端３０ｂに対して直接上記誘電体多層膜を形成する方法などが挙げられる。また、前者の方法を採用する場合は、導光部材３０の他端３０ｂと波長選択部材４０との間に、マッチングオイル（例えば、シリコンオイル）を介在させてもよい。なお、波長選択部材４０の大きさは、導光部材３０の他端３０ｂから出力される光のビーム広がり角に応じて適宜すればよいが、該ビーム広がり角が大きい場合、より多くの光を、波長選択部材４０を介して波長変換部材５０に導入すべく、導光部材３０の他端３０ｂよりも大きく設定するのが好ましい。

ここで、導光部材３０の他端３０ｂに対して直接上記誘電体多層膜を形成する方法の一例について説明する。まず、複数の導光部材３０を所定の治具に一括保持させた状態で蒸着装置内に設置する。次に、導光部材３０の他端３０ｂに対して、所定温度（例えば１００〜１５０℃）で所定の誘電体形成材料を蒸着する。以上のようにして、導光部材３０の他端３０ｂに対して誘電体多層膜を形成ことができる。なお、導光部材３０としてフェルールにより保持された光ファイバを採用する場合は、該光ファイバの端面を該フェルールの端面とともに研磨し、その研磨面に上記誘電体多層膜を蒸着するようにしてもよい。

波長変換部材５０は、半導体発光素子１１から出力される光を受けて、該光より波長の長い光を出力するためのものであり、例えば蛍光体や顔料などを所定の樹脂（シリコン樹脂）中に分散させて硬化させたものである。波長変換部材５０から出力される光を白色光とするには、半導体発光素子１１として青色ＬＥＤを採用し且つ波長変換素子５０として黄色発光の蛍光体（例えばＹＡＧ蛍光体）を採用する手段や、半導体発光素子１１として紫色ＬＥＤまたは紫外ＬＥＤを採用し且つ波長変換素子５０としてＲＧＢ蛍光体（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３種類の蛍光体を組み合わせたもの）を採用する手段などが挙げられる。特に、波長変換部材５０から出力される光を演色性に優れた白色光とするには、ＲＧＢ蛍光体を構成する各蛍光体を所定の含有量で樹脂中に分散させて硬化させればよい。なお、波長変換部材５０における光の出力端形状については、導光部材３０における光の出力端形状と同様のことが言える。

本実施形態に係る光源装置Ｘ１は波長選択部材４０を備える。そのため、光源装置Ｘ１では、例えば半導体発光素子１１から出力される光の波長における透過率を高く（例えば９０％以上）設定するとともに、波長変換部材５０から出力される光の波長における反射率を高く（例えば９０％以上）設定することにより、波長選択部材４０を介して半導体発光素子１１から出力される光を波長変換部材５０に効率的に到達させることができるのに加え、該波長変換部材５０から出力される光のうち波長選択部材４０側に向う光を該波長選択部材４０により効果的に反射することができる。したがって、光源装置Ｘ１では、波長変換部材５０から出力される光を波長選択部材４０とは反対の方向に効果的に取り出すことができるので、該反対方向側に取り出す光の出力を高めることができるのである。特に、波長変換部材５０として蛍光体を含む部材を採用する場合、該蛍光体から出力される光は指向性に乏しいので、波長選択部材４０による出力向上効果をより顕著に得ることができる。

光源装置Ｘ１では、半導体発光素子１１から出力される光が導光部材３０および波長選択部材４０を介して波長変換部材５０に導入され、該波長変換部材５０から出力する光が外部に取り出されるように構成されている。そのため、光源装置Ｘ１では、波長変換部材５０から出力される光を、導光部材３０を介することなく外部に取り出すことができる。したがって、光源装置Ｘ１は、導光部材３０における透過損失が波長依存性を有する場合でも、該光源装置Ｘ１から外部に取り出す光の演色性を高めることができるのである。

図３は、本発明の第２の実施形態に係る光源装置Ｘ２を表す模式図である。光源装置Ｘ２は、集光レンズ２０および導光部材３０を除き、波長選択部材４０を半導体発光素子１１の光出力面に直接取り付けられている点と、半導体発光素子１１に加えて、波長選択部材４０および波長変換部材５０も封止材１３により封止されている点とにおいて、光源装置Ｘ１と異なる。光源装置Ｘ２の他の構成については、光源装置Ｘ１に関して上述したのと同様である。

本実施形態に係る光源装置Ｘ２は波長選択部材４０を備える。そのため、光源装置Ｘ２では、例えば半導体発光素子１１から出力される光の波長における透過率を高く（例えば９０％以上）設定するとともに、波長変換部材５０から出力される光の波長における反射率を高く（例えば９０％以上）設定することにより、波長選択部材４０を介して半導体発光素子１１から出力される光を波長変換部材５０に効率的に到達させることができるのに加え、該波長変換部材５０から出力される光のうち波長選択部材４０側に向う光を該波長選択部材４０により効果的に反射することができる。したがって、光源装置Ｘ２では、波長変換部材５０から出力される光を波長選択部材４０とは反対の方向に効果的に取り出すことができるので、該反対方向側に取り出す光の出力を高めることができるのである。特に、波長変換部材５０として蛍光体を含む部材を採用する場合、該蛍光体から出力される光は指向性に乏しいので、波長選択部材４０による出力向上効果をより顕著に得ることができる。

また、光源装置Ｘ２では、半導体発光素子１１と波長変換部材５０とが波長選択部材４０を介して直接接続されている。すなわち、光源装置Ｘ２では、半導体発光素子１１と波長変換部材５０との間に、導光部材３０などの透過損失が波長依存性を有する部材が介在していない。したがって、光源装置Ｘ２は、該光源装置Ｘ２から外部に取り出される光の演色性に優れているのである。

以下に、光源装置Ｘ２の製造方法の一例について説明する。

まず、半導体発光素子１１の光出射面上に、波長選択部材４０を配設する。この配設は、予めガラス系基板上に誘電体多層膜を形成して所定の大きさに分割したものを、半導体発光素子１１の光出射面上に取り付けることにより行ってもよいし、蒸着などの手法により、半導体発光素子１１の光出射面に対して直接誘電体多層膜を形成することにより行ってもよい。

次に、反射部材１２の所定箇所（本実施形態では、カップ底面）に波長選択部材４０が配設された半導体発光素子１１を配設する。

次に、波長選択部材４０上に波長変換部材５０を形成する。具体的には、波長選択部材４０上から所定量の構成材料（例えば、蛍光体含有シリコン樹脂）をディッピングした後、室温で放置するか所定温度（例えば、６０℃）で加熱して該構成材料を硬化させることにより形成する。なお、ディッピングにより、構成材料の一部が波長選択部材４０の側面に流れ込むようにしてもよい。

次に、半導体発光素子１１、波長選択部材４０および波長変換部材５０の全体を封止材１３により封止する。以上のようにして、図３に表す光源装置Ｘ２は作製される。

図４は、本発明の第３の実施形態に係る内視鏡Ｙ１の概略構成を表す部分断面図である。内視鏡Ｙ１は、導光部材３０と、光源コネクタ部１１０と、撮像素子搭載部１２０と、分岐手段１３０とを備えており、例えば体内などに挿入して、その内部状況などを調べるためのものである。なお、内視鏡Ｙ１において、光源装置Ｘ１と同一または同種の部材については同一の符号を付して表す。

光源コネクタ部１１０は、光源１０と、集光レンズ２０と、ホルダ１１１と、フェルール１１２と、ホルダ１１３と、連結手段１１４とを有しており、光源１０と集光レンズ２０と導光部材３０の一端とが所定の位置関係となるように構成されている。ホルダ１１１は、光源１０および集光レンズ２０を保持するためのものであり、光源１０から出力された光が集光レンズ２０によって集光され、導光部材３０の一端に入力されるように構成されている。フェルール１１２は、その貫通孔に導光部材３０の一端部が挿入され、例えば図示しない接着剤により固定される。ホルダ１１３は、フェルール１１２を保持するためのものである。連結手段１１４は、弾性部材１１５を介して摺動可能な状態でホルダ１１３を支持するとともに、ホルダ１１１とホルダ１１３とを連結するためのものである。なお、連結手段１１４によるホルダ１１１とホルダ１１３との連結状態は解除可能である。

撮像素子搭載部１２０は、波長選択部材４０と、波長変換部材５０と、ホルダ１２１と、撮像素子１２２と、フェルール１２３と、保護部材１２４とを有しており、導光部材３０の他端と波長選択部材４０と波長変換部材５０とが所定の位置関係となるように構成されている。ホルダ１２１は、略円柱状であり、その中央部に配設された貫通孔１２１ａと、該貫通孔１２１ａを挟むように配設された貫通孔１２１ｂ（本実施形態では２つ）とを有する。撮像素子１２１は、光電変換機能を有する半導体素子であり、図示しない接着剤や精密ネジなどにより貫通孔１２１ａ内に固定されている。また、撮像素子１２１は、撮像素子搭載部１２０の略中央部に位置しており、制御ライン１２５を介して接続される制御手段（図示せず）により制御されている。撮像素子１２１としては、例えばＣＣＤ（Change Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどが挙げられる。フェルール１２２は、その貫通孔に導光部材３０の他端部が接着剤などにより挿入固定されており、図示しない接着剤や精密ネジなどにより貫通孔１２１ｂ内に固定されている。この導光部材３０の他端部が挿入固定されているフェルール１２２の先端部には、波長選択部材４０および波長変換部材５０が順次積層形成されている。保護部材１２４は、フェルール１２２の先端部に設けられた波長選択部材４０および波長変換部材５０を外気などから保護するためのものであり、貫通孔１２１ｂの先端部に取り付けられている。保護部材１２４は、該保護部材１２４を介して出力される光のビーム広がり角が内視鏡Ｙ１として適切な範囲（例えば１２０°以上）となるように構成するのが好ましく、例えば上述の導光部材３０のシュミレーションと同様の観点から、光を出力する側の端部が凹曲面状とされる。なお、保護部材１２４としては、例えばカバーガラスなどが挙げられる。

ここで、フェルール１２２の先端部に設けられた波長選択部材４０に波長変換部材５０を形成する方法の一例について説明する。まず、ホルダ１２１の貫通孔１２１ｂに、導光部材３０の他端部が挿入固定されているフェルール１２２の先端部に波長選択部材４０が設けられたものを、接着剤または精密ネジなどにより挿入固定する。次に、波長選択部材４０が上を向くようにホルダ１２１を配置した後、該波長選択部材４０上に波長変換部材５０の構成材料（例えば、蛍光体含有シリコン樹脂）を所定量ディッピングし、室温で放置するか所定温度（例えば、６０℃）で加熱して該構成材料を硬化させる。以上のようにして、波長変換部材５０は形成される。なお、波長変換部材５０の厚さは例えば１ｍｍ程度に設定されるが、これには限られず、蛍光体の種類や分散量などに応じて適宜設定すればよい。

分岐手段１３０は、光源コネクタ部１１０から出力する光を２つの波長変換部材５０に入力すべく、導光部材３０を途中で分岐するためのものである。分岐手段１３０における光の分岐比は、最終的に各波長変換部材５０を介して外部に出力される光の輝度や出力などの均一化を図るべく、それぞれ同程度（本実施形態では５０％）の光に分岐されるように設定するのが好ましい。なお、分岐手段１３０としては、例えばフォトカプラなどが挙げられる。

本実施形態に係る内視鏡Ｙ１は、光源装置Ｘ１と同様の構成を内蔵しているため、上述の光源装置Ｘ１と同様の効果を奏する。また、本内視鏡Ｙ１は、撮像素子１２１を有しているため、波長変換部材５０を介して出力される光の照射領域の像を撮像素子１２１により電気信号として得ることができる。

図５は、本発明の第４の実施形態に係る内視鏡Ｙ２の概略構成を表す部分断面図である。内視鏡Ｙ２は、分岐手段１３０に代えて、導光部材３０および光源コネクタ部１１０をそれぞれ２つ有する点において、内視鏡Ｙ１と異なる。内視鏡Ｙ２の他の構成については、内視鏡Ｙ１に関して上述したのと同様である。なお、導光部材３０および光源コネクタ部１１０の設置数は、それぞれ３つ以上でもよい。

本実施形態に係る内視鏡Ｙ２は、内視鏡Ｙ１に比べて、波長変換部材５０を介して出力される光の出力を約２倍（上記設置数に応じて変動）にすることができる。また、内視鏡Ｙ２では、少なくとも一つをバックアップ用の光源とすることもできるので、作業中に主光源が壊れたとしても、光を照射し続けることが可能となる。

以上、本発明の具体的な実施形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

光源装置Ｘ１，Ｘ２および内視鏡Ｙ１，Ｙ２は、光源１０として比較的光拡散性の小さい光源（例えば、レーザ光を出力する光源）を採用してもよい。このような構成によると、波長選択部材４０のサイズを大きくしなくても、波長選択部材４０を介して波長変換部材５０に比較的多くの光を導入することが可能となる。

光源装置Ｘ１および内視鏡Ｙ１，Ｙ２は、導光部材３０の他端３０ｂと波長選択部材４０との間に、レンズ機能を有するファイバ（例えば、グレーテッドインデックスファイバ）を更に設けてもよい。このような構成によると、レンズ機能を有するファイバにより、該ファイバから波長選択部材４０に向って出力される光の拡散を抑制することができるので、波長選択部材４０のサイズを大きくしなくても、波長選択部材４０を介して波長変換部材５０に比較的多くの光を導入することが可能となる。

内視鏡Ｙ１，Ｙ２は、撮像素子１２１および制御ライン１２５に代えて、ファイバスコープ用のイメージガイドファイバを採用してもよい。このような構成によると、内視鏡Ｙ１，Ｙ２における撮像素子搭載部１２０のサイズを小さくするうえで好適である。なお、内視鏡Ｙ１，Ｙ２は、撮像素子１２１および制御ライン１２５とファイバスコープ用のイメージガイドファイバとのいずれも有していない照明装置として使用することも可能である。

光源装置Ｘ１，Ｘ２は、高出力で且つ演色性にも優れているので、プロジェクタ用、自動車などのヘッドライト用、各種バイオ機器用の光源装置として採用してもよい。特に、プロジェクタでは、光源として高出力の点光源が必要とされるが、光源装置Ｘ１の外部への光の出力端は点光源として好適である。

＜光源装置の作製＞図１に示す光源装置Ｘ１と同様の構成の光源装置を作製した。具体的には、半導体発光素子１１としては、紫色ＬＥＤを採用した。図６は、本紫色ＬＥＤの発光スペクトラムを表す。図６によく表れているように、本紫色ＬＥＤから出力される光の波長は主として約３８０ｎｍであった。反射部材１２としては、アルミニウムでコーティングされたものを採用した。封止材１３としては、樹脂を採用した。また、封止材１３は、上記紫色ＬＥＤから出力される光のビーム広がり角度を小さくするようなレンズ機能を有する構成とした。集光レンズ２０としては、非球面コンデンサーレンズを採用した。導光部材３０としては、アクリル系ファイバ（直径２ｍｍ、長さ３ｍ）を採用した。図７は、本アクリル系ファイバの透過損失の波長特性を表す。波長選択部材４０としては、誘電体多層膜で構成されている波長選択フィルタを採用した。図８は、本波長選択ミラーの波長特性を表す。本波長選択フィルタは、上記紫色ＬＥＤから出力される光の波長（約３８０ｎｍ）に対する透過率が９０％以上（充分とみなせるレベル）であり、且つ、白色光の波長範囲（約４１０〜７００ｎｍ）に対する反射率が９０％以上（充分とみなせるレベル）となるように構成されている。波長変換部材としては、シリコン樹脂中にＲＧＢ蛍光体を混合してバルク状にした蛍光体含有部材を採用した。本蛍光体含有部材に含まれるＲＧＢ蛍光体は、ＥｕがドープされたＬａ_２Ｏ_２Ｓ（Ｒ成分）、ＥｕがドープされたＳｒＡｌ_２Ｏ_４（Ｇ成分）、ＥｕがドープされたＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７（Ｂ成分）を含んで構成した。

＜評価＞図９は、上述のようにして作製された本実施例に係る光源装置から出力される発光スペクトラムを表す。従来の光源装置では、図５に示すような発光スペクトラムを有する白色光を、図７に示すような波長特性を有するファイバを介してから外部に出力するため、この外部出力光の発光スペクトラムは６３０ｎｍ付近の値が相対的に低下してしまい、優れた演色性を確保することが困難であったが、本実施例の光源装置では、アクリル系ファイバの透過損失の波長依存性の影響を実質的に受けることがないので、優れた演色性を容易に確保することができた。また、本実施例に係る光源装置では、上記波長選択フィルムを採用したことにより、従来の光源装置に比べて高い出力を得ることができることも確認できた。以上のことから、本実施例に係る光源装置は、従来の光源装置に比べて、高出力で演色性に優れていると言えるのである。

本発明の第１の実施形態に係る光源装置の構成を模式的に表す図である。図１に表す光源装置における光ファイバの出力端からの出力光の広がり角を表す図であり、（ａ）は出力端形状が平坦状の場合、（ｂ）は出力端形状が凹曲面状の場合である。本発明の第２の実施形態に係る光源装置の構成を模式的に表す図である。本発明の第３の実施形態に係る内視鏡の構成を模式的に表す部分断面図である。本発明の第４の実施形態に係る内視鏡の構成を模式的に表す部分断面図である。紫色ＬＥＤの発光スペクトラムを表す図である。アクリル系光ファイバの透過損失の波長特性を表す図である。波長選択フィルタの波長特性を表す図である紫色ＬＥＤと蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤの発光スペクトラムを表す図である。従来の光源装置の構成を模式的に表す図である。

符号の説明

Ｘ１，Ｘ２：光源装置
Ｙ１，Ｙ２：内視鏡
１０：光源（発光ダイオード）
１１：半導体発光素子（ＬＥＤチップ）
１２：反射部材（反射鏡）
１３：封止材
２０：集光レンズ
３０：導光部材（光ファイバ）
４０：波長選択部材（波長選択ミラー）
５０：波長変換部材（蛍光体含有部）
１１０：光源コネクタ部
１２０：撮像素子搭載部
１３０：分岐手段

Claims

光を出力する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の側面を取り囲む反射部材と、
前記半導体発光素子から出力される光を受けて、該光より波長の長い光を出力するための波長変換部材と、
前記半導体発光素子から出力される光を前記波長変換部材に導くための導光部材と、
前記半導体発光素子と前記波長変換部材との間に位置し、入力される光の波長に応じて該光の反射率および透過率が異なる波長特性を有する波長選択部材と、を備え、
前記波長選択部材は、前記半導体光源素子から出力される光の波長における透過率が９０％以上であり、且つ、前記波長変換部材から出力される光の波長における反射率が９０％以上であるとともに、
前記導光部材における光の出力端は凹曲面状の部位を有し、前記出力端よりも前記波長変換部材が大きいことを特徴とする、光源装置。
前記波長選択部材は、紫外光の波長における透過率が９０％以上であり、且つ、可視光の波長における反射率が９０％以上である、請求項１に記載の光源装置。
前記半導体発光素子から出力される光の波長は３９０ｎｍ以下であり、前記波長変換部材から出力される光の波長は４１０〜７００ｎｍである、請求項１または請求項２に記載の光電装置。
前記波長選択部材は誘電体多層膜を含んで構成されている、請求項１〜３のいずれか一つに記載の光源装置。
前記波長変換部材は蛍光体を含んで構成されている、請求項１〜４のいずれか一つに記載の光源装置。
前記導光部材は光ファイバである、請求項１〜５のいずれか一つに記載の光源装置。
前記光ファイバはプラスチック光ファイバであり、前記半導体発光素子から出力される光の波長は４００〜６００ｎｍであり、前記波長変換部材から出力される光は可視光である、請求項６に記載の光源装置。
前記波長変換部材における光の出力端は凹曲面状の部位を有する、請求項１〜７のいずれ
か一つに記載の光源装置。
請求項１〜８のいずれか一つに記載の光源装置と、前記光源装置から出力される光の照射領域を撮像するための撮像素子と、を備えることを特徴とする、内視鏡。