JPWO2017064990A1 - 内視鏡用光源装置及び内視鏡システム - Google Patents

Abstract

内視鏡用光源装置１２は、回転軸３４を中心として回転する回転体３５と、回転体における回転軸から所定の半径上の位置に配置され励起光が照射されることにより蛍光を発生する蛍光体３６と、蛍光体に励起光を照射する照明部３８と、回転軸を中心とする回転体の半径方向に蛍光体における励起光の照射位置を変更する制御を照明部又は回転体に対して行う制御部３１とを有してなる。

Description

この発明は、照明部から照射される光を受けて所定の波長域の光を発光させる蛍光体を設けた回転体を備えた内視鏡用光源装置及び内視鏡システムに関するものである。

従来、細長管形状の挿入部を有して構成される内視鏡は、例えば医療分野や工業用分野等において広く利用されている。このうち、医療分野において用いられる医療用内視鏡は、挿入部を被検体、例えば生体の体腔内に挿入して臓器等を観察したり、必要に応じて当該臓器等に対し内視鏡に具備される処置具挿通チャンネル内に挿入した処置具を用いて各種の処置を施すことができるように構成されている。また、工業分野において用いられる工業用内視鏡は、挿入部を被検体、例えばジェットエンジンや工場配管等の装置若しくは機械設備等の内部に挿入して、当該被検体内の状態、例えば傷や腐蝕等の状態観察や検査等を行うことができるように構成されている。

この種の内視鏡を使用する環境下としては、例えば生体の体腔内や機械設備の配管内部等、環境光が存在しない暗黒状態となる場合がある。このような場合においても、内視鏡画像を取得するための構成として、内視鏡の先端部から外部前方に向けて照明光を照射するための光源装置を備えて構成される内視鏡システムが周知である。

このような形態の従来の内視鏡システムに適用されている光源装置は、通常の白色照明光だけでなく、内視鏡の用途に応じて、異なる波長の照明光を出射し得るように構成されたものがある。例えば、励起光（レーザ）を発する励起光源（照明部）と、その励起光を受けて蛍光を発する蛍光体を回転駆動させる蛍光体ホイールを用いて励起光を照明光として出射する光源装置等が種々提案され実用化されている。

従来のこの種の光源装置を用いた内視鏡システムにおいては、回転体に設けた蛍光体への励起光の照射位置が、例えば回転体の回転機構（回転軸の回転振れや回転体の取り付け精度等）に起因して周期的に変化し、蛍光体から発する蛍光に周期的な光量変動が生じてしまうという問題点がある。

そこで、例えば日本国特許公開２０１５−１１６３７８号公報によって開示されている内視鏡用光源装置及び内視鏡システムにおいては、蛍光体ホイール（回転体）に励起光を照射して蛍光を発生させる光源において，蛍光体ホイールの回転に伴う光量変動を抑制するために、蛍光体ホイール（回転体）の径方向の回転位置と光量との関係を示す光量変動データを予め取得しておき、このようなデータを用いて励起光の光量を制御するというものである（逆相制御等）。

ところが、上記日本国特許公開２０１５−１１６３７８号公報等によって開示されている内視鏡用光源装置及び内視鏡システムにおいては、予め、例えば工場出荷時等に個々の光源装置毎に対応する光量変動データを用意しておく必要がある。

また、例えば光源装置を含む内視鏡システムの経年変化や運搬等によって内部構成ユニットの状態が変動する可能性があるため、光量変動データ取得時の内部ユニットの状態との間に差異が生じた場合、予め取得しておいた光量変動データのみでは光量変動を補正しきれない場合がある。さらに、光量変動データに基づいて逆相信号を加える等といった光量制御を行う構成は、調光制御が極めて複雑になる可能性が大きい。これらのことを考慮すると、上記公報によって開示されている手段では、制御回路等への負荷が大きいという問題点がある。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、蛍光体を設けた回転体と照明部とを備えた内視鏡用光源装置において、回転体の回転機構に起因して生じる光量変動の影響を抑止し、光量変動の少ない安定した照明光を内視鏡に供給し得る内視鏡用光源装置を提供することである。また、この内視鏡用光源装置を含んで構成される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、本発明の一態様の内視鏡用光源装置は、回転軸を中心として回転する回転体と、前記回転体における前記回転軸から所定の半径上の位置に配置され、励起光が照射されることにより蛍光を発生する蛍光体と、前記蛍光体に前記励起光を照射する照明部と、前記回転軸を中心とする前記回転体の半径方向に、前記蛍光体における前記励起光の照射位置を変更する制御を前記照明部又は前記回転体に対して行う制御部と、を有する。

本発明の一態様の内視鏡システムは、上記内視鏡用光源装置と内視鏡とを具備する。

本発明によれば、蛍光体を設けた回転体と照明部とを備えた内視鏡用光源装置において、回転体の回転機構に起因して生じる光量変動の影響を抑止し、光量変動の少ない安定した照明光を内視鏡に供給し得る内視鏡用光源装置を提供することができる。また、この内視鏡用光源装置を含んで構成される内視鏡システムを提供することができる。

本発明の第１の実施形態の内視鏡用光源装置を含む内視鏡システムの概略構成を示すブロック構成図 図１の内視鏡用光源装置（光源ユニット）の構成部材のうち、回転体ユニットと回転体シフト機構とを取り出して拡大して示す要部拡大ブロック図 図１の内視鏡用光源装置における蛍光ホイール（回転体）から出射される照射光（蛍光）の光量の経時変動を表すグラフ 図１の内視鏡用光源装置において蛍光体の径方向における励起光の照射位置と、励起光の出射光量との関係を示すグラフ 本発明の第２の実施形態の内視鏡用光源装置において、半導体レーザーＬＤ（照明部）に対する投入電流（Ｉ）と励起光の出射光量（Ｑ）との関係を示すグラフ 本発明の第２の実施形態の内視鏡用光源装置において、半導体レーザーＬＤ（照明部）に対する投入電流（Ｉ）と照射位置（ｒ）との関係を示すグラフ

以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。以下の説明に用いる各図面は模式的に示すものであり、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさで示すために、各部材の寸法関係や縮尺等を各構成要素毎に異ならせて示している場合がある。したがって、本発明は、これら各図面に記載された構成要素の数量，構成要素の形状，構成要素の大きさの比率，各構成要素の相対的な位置関係等に関し、図示の形態のみに限定されるものではない。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態の内視鏡用光源装置を含む内視鏡システムの概略構成を示すブロック構成図である。まず、本実施形態の内視鏡用光源装置を含む内視鏡システムの全体的な概略構成を、図１を用いて以下に説明する。

内視鏡システム１は、図１に示すように、内視鏡２と、コントロールユニット３と、表示装置４とを有して主に構成されている。この内視鏡２は、コネクタ１３（後述）を介してコントロールユニット３のコネクタ部３ｂ（後述）に対して着脱自在に構成されている。

なお、本実施形態において適用される内視鏡２そのものは、従来一般に実用化され普及しているものをそのまま適用できる。したがって、内視鏡２それ自体の構成については、図示を簡略化し、各構成部についても詳細説明を省略し、本発明に関わる要点構成のみを説明する。

内視鏡２は、例えば体腔内を観察対象とし、その観察対象物を撮像して撮像信号を出力する構成ユニットである。この内視鏡２は、体腔内に挿入可能な細長の挿入部２０と、この挿入部２０の基端側に連設される操作部２８と、この操作部２８から延出するユニバーサルケーブル２９と、このユニバーサルケーブル２９の先端に設けられるコネクタ１３等を有して構成されている。

挿入部２０は、先端側から順に先端部２１，湾曲部２２，可撓管部２３が連設されて、細長の管形状を形成している。上記先端部２１には、照明用レンズ２５と、撮像対物レンズ２４等が設けられている。

上記照明用レンズ２５は、ライトガイド２６により光源ユニット１２から伝送されてきた照明光を集光し上記先端部２１の前面から前方に向けて出射する光学レンズである。そのために、上記照明用レンズ２５の後端面には、観察対象を照明するための照明光を光源ユニット１２（詳細後述）から挿入部２０の先端まで導光するライトガイド２６の先端面が配設されている。このライトガイド２６は、挿入部２０，操作部２８，ユニバーサルケーブル２９内を挿通し、上記コネクタ１３，コネクタ部３ｂを介してコントロールユニット３内の光源ユニット１２（後述）に接続されている。このような構成により、光源ユニット１２から出射された照明光は、ライトガイド２６を介して照明用レンズ２５へと供給され、当該照明用レンズ２５から内視鏡２の前方へと出射される。これにより、内視鏡２の挿入部２０の先端部２１の先端面に対向する領域にある観察対象物である被検体が照明される。

また、撮像対物レンズ２４は、上記照明用レンズ２５からの照明光により照明された被検体の光学像を結像させる光学レンズである。この撮像対物レンズ２４は、上記先端部２１の前面において、例えば上記照明用レンズ２５と隣接して配設されている。この撮像対物レンズ２４の後方の結像位置には、撮像ユニット３０が配設されている。この撮像ユニット３０は、上記撮像対物レンズ２４によって結像された光学像を受けて光電変換処理を行なって撮像信号を生成する電子部品である撮像素子（不図示）等を含む構成ユニットである。なお、上記撮像素子（不図示）としては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device；電荷結合素子）イメージセンサーやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor；相補性金属酸化膜半導体）型イメージセンサー等の光電変換素子等が適用される。そして、上記撮像ユニット３０からは、挿入部２０の後方に向けて信号線２７が延出しており、この信号線２７は、挿入部２０，操作部２８，ユニバーサルケーブル２９内を挿通して、上記コネクタ１３，コネクタ部３ｂを介してコントロールユニット３内の映像信号処理部１１（後述する）に接続されている。この構成により、撮像ユニット３０の撮像素子によって生成された撮像信号は、信号線２７を介して映像信号処理部１１へと伝達される。上記内視鏡２のその他の構成については従来一般の内視鏡と略同様である。

コントロールユニット３は、制御部１０及び映像信号処理部１１とからなる信号処理制御ユニット９と、内視鏡用光源装置である光源ユニット１２と、コネクタ部３ｂと、操作パネル１４等を有して構成されている。

なお、本実施形態においては、信号処理制御ユニット９と光源ユニット１２とを同一筐体内に構成した形態を例示しているが、このような形態に限られることはない。例えば、信号処理制御ユニット９と、光源ユニット１２とを、それぞれ別体に構成し、互いをケーブルによって接続するような形態としてもよい。

上記コネクタ部３ｂと上記操作パネル１４とは、上記コントロールユニット３の筐体前面に設けられている構成部材である。上記コネクタ部３ｂは、上記ユニバーサルケーブルの上記コネクタ１３が装着されることで、当該コントロールユニット３と上記内視鏡２とを接続する接続部である。また、上記操作パネル１４は、使用者（ユーザ）の操作を受け付けるための各種の操作部材を複数有すると共に、これら複数の操作部材の操作を受けて各所定の指示信号を出力する回路基板等（不図示）によって構成される構成部である。

上記信号処理制御ユニット９における制御部１０は、本内視鏡システム１の全体を統括的に制御する制御部である。当該制御部１０は、本内視鏡システム１の各構成ユニットと電気的に接続されており、適宜所定のタイミングで所定の制御信号を出力することによって各種の制御を行う。また、この制御部１０は、上記操作パネル１４と電気的に接続されていて、当該操作パネル１４からの指示信号が入力されるようになっている。制御部１０は、入力された各種指示信号を受けて、適宜対応する構成ユニットを制御する。

上記信号処理制御ユニット９における映像信号処理部１１は、内視鏡２（の撮像ユニット３０）から出力される撮像信号を受けて、これを所定の映像信号に変換処理し、その映像信号を表示装置４へと出力する。

表示装置４は、映像信号処理部１１から出力される映像信号に応じた画像を表示するための構成ユニットである。この表示装置４としては、例えば液晶表示（Liquid Crystal Display；ＬＣＤ）装置や有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ；Organic Electro-Luminescence：ＯＥＬ）表示装置等のほか、陰極線管を用いた受像器（Cathode Ray Tube：ＣＲＴ)等が適用される。

内視鏡用光源装置である光源ユニット１２は、観察対象を照明するための照明光をライトガイド２６を介して内視鏡２の先端部２１の上記照明用レンズ２５へと供給する構成ユニットである。

本実施形態の内視鏡システムにおける光源ユニット１２は、光源制御部３１と、回転体駆動部３２と、回転体駆動モータ３３と、回転体回転軸３４と、回転体である蛍光ホイール３５と、蛍光体３６と、発光駆動部（図１においては、ＬＤ駆動部と略記している）３７と、照明部である半導体レーザーＬＤ（レーザーダイオード；図１においてはＬＤと略記している）３８と、回転体シフト機構３９と、光学ユニット４０と、光センサ４５等によって主に構成されている。

光源制御部３１は、制御部１０の制御下において当該光源ユニット１２を制御する制御部である。この光源制御部３１は、詳細は後述するが本実施形態においては特に、回転体回転軸３４を中心とする蛍光ホイール３５（回転体）の半径方向において、蛍光体３６による励起光の照射位置を変更する制御を、蛍光ホイール３５（回転体）に対して行う機能を有する。

回転体駆動部３２は、回転体駆動モータ３３（蛍光ホイール３５）の回転制御（速度制御等）及び回転体シフト機構３９の回転体回転軸３４の軸方向に直交する方向への蛍光ホイール３５を含む回転体ユニット（後述する）のシフト移動制御を行うための駆動回路を有する構成部である。当該回転体駆動部３２は、上記光源制御部３１と電気的に接続されており、上記光源制御部３１によって制御される。

回転体駆動モータ３３は、蛍光ホイール３５と回転体回転軸３４によって連結されている回転モータである。この回転体駆動モータ３３は、蛍光ホイール３５を回転体回転軸３４周りに図１の矢印Ｒ方向に回転させる駆動力を発生させる。

回転体シフト機構３９は、蛍光ホイール３５を回転体回転軸３４の軸方向に対し直交する方向（図１の矢印Ｘ方向）へとシフト移動させるための機構部である。簡略に言うと、回転体シフト機構３９は、蛍光ホイール３５（回転体）を径方向に移動可能とする回転体移動機構である。当該回転体シフト機構３９は、実際には、上記回転体駆動モータ３３と上記回転体回転軸３４と上記蛍光ホイール３５等とからなる組立体（後述する回転体ユニット）を一体として所定方向（Ｘ方向）に移動させる構成としている。

回転体回転軸３４は、回転体である蛍光ホイール３５の回転中心に一体に軸支されており、当該蛍光ホイール３５を回転させる軸部材である。

蛍光ホイール３５は、薄板円盤形状に形成され、上記回転体回転軸３４を中心として回転する回転体である。蛍光ホイール３５の一方（後述する半導体レーザーＬＤ３８から照射される光を受ける面）の盤面上には蛍光体３６が設けられている。

蛍光体３６は、上記蛍光ホイール３５（回転体）における回転体回転軸３４から所定の半径上の位置に設けられ、後述の半導体レーザーＬＤ３８からの照射光（励起光）が照射されると励起されて蛍光を発光する発光体である。なお、蛍光体３６は、図１に示すように、蛍光ホイール３５の一方の盤面上において略全面を覆うように設けた例を示しているが、この構成例に限られることはない。例えば、蛍光ホイール３５の一方の盤面上において、蛍光体３６を径方向に所定の領域を有する環状に複数領域を設け、各領域間を区分するような構成として、上記回転体ユニットの上記シフト移動を、段階的に行うようにしてもよい。

ＬＤ駆動部３７は、制御部１０の制御下において光源制御部３１を介して制御され、半導体レーザーＬＤ３８を駆動制御するための半導体レーザーＬＤ駆動電流を生成し、当該半導体レーザーＬＤ３８へと供給して、所定の波長領域の光を発光（出射）させるための構成部である。

半導体レーザーＬＤ３８は、励起光を照射する照明部である。この半導体レーザーＬＤ３８から照射される照射光（励起光）は、光学ユニット４０（詳細後述）の作用によって、蛍光体３６に照射されるように構成されている。なお、上記半導体レーザーＬＤ３８（照明部）は、出射光量可変に構成されている。つまり、半導体レーザーＬＤ３８は、例えば、第１の光量の励起光と、当該第１の光量よりも大きな光量である第２の光量の励起光との少なくとも二種の光量の励起光を選択的に照射可能に構成されている。

光センサ４５は、上記半導体レーザーＬＤ３８から出射する照射光（励起光）の光量を検出し、その検出結果を出力する検出器である。この光センサ４５の検出結果は、光源制御部３１へと出力されて、回転体駆動部３２の駆動制御に利用される。例えば、光センサ４５は、上記半導体レーザーＬＤ３８（照明部）が照射する励起光の出射光量の検出結果から、当該光量制御のための制御信号を出力する出力部を具備している。そして、この出力部より、光量制御のための制御信号が光源制御部３１へと出力される。

光学ユニット４０は、レンズ４１と、ダイクロイックフィルタ４２と、レンズ４３と、レンズ４４とを有して構成されている。

上記レンズ４１は、半導体レーザーＬＤ３８からの照射光（励起光）を透過させてダイクロイックフィルタ４２へと出射する光学レンズである。

上記ダイクロイックフィルタ４２は、上記レンズ４１を透過した半導体レーザーＬＤ３８からの照射光（励起光）を受けて上記蛍光体３６側に向けて反射させると共に、後述するようにレンズ４３を透過した蛍光体３６からの照射光（蛍光）のうち特定の波長域の光を透過させる機能を有する板状光学部材である。そのために、上記ダイクロイックフィルタ４２は、上記レンズ４１の光軸及び上記レンズ４３の光軸に対していずれも角度４５度傾けて配置されている。この場合において、半導体レーザーＬＤ３８からの照射光（励起光）を上記蛍光体３６側に向けて反射させ得るように、その反射面は上記蛍光体３６側に向けて配置される。

レンズ４３は、上記ダイクロイックフィルタ４２によって反射された半導体レーザーＬＤ３８からの照射光（励起光）を透過させて上記蛍光体３６へと導くと共に、当該蛍光体３６からの照射光（蛍光）を透過させて上記ダイクロイックフィルタ４２側に向けて出射する光学レンズである。

レンズ４４は、上記レンズ４３及び上記ダイクロイックフィルタ４２を経て直進してきた上記蛍光体３６からの照射光（蛍光）を透過させてライトガイド２６の基端面に向けて出射する光学レンズである。

なお、簡略に説明すると、本実施形態の内視鏡用光源装置である光源ユニット１２においては、上記回転体ユニット（回転体駆動モータ３３，回転体回転軸３４，蛍光ホイール３５（回転体），蛍光体３６）と、ＬＤユニット（ＬＤ駆動部３７，半導体レーザーＬＤ３８）と、光学ユニット４０（４１，４２，４３，４４）とによって、所定の波長域の光を出射してライトガイド２６へと伝達するための発光ユニットが構成されている。上記内視鏡システム１のその他の構成については従来一般の内視鏡システムと略同様であるものとして、その図示及び説明は省略する。

このように構成された本実施形態の内視鏡用光源装置（光源ユニット１２）を含む内視鏡システム１の作用を、以下に説明する。

図２は、本実施形態の光源ユニット１２の構成部材のうち、上記回転体ユニット（回転体駆動モータ３３，回転体回転軸３４，蛍光ホイール３５（回転体），蛍光体３６）と回転体シフト機構３９を取り出して拡大して示す要部拡大ブロック図である。

本実施形態の光源ユニット１２においては、蛍光ホイール３５（回転体）に設けられた蛍光体３６に半導体レーザーＬＤ３８（照明部）からの照射光（励起光）を照射して所定の波長域の光を発光させる構成としている。このような構成とした場合、蛍光ホイール３５における蛍光体３６の配設盤面の平面性や、蛍光ホイール３５の回転体回転軸３４への取り付け精度に基づく盤面傾斜や、回転体回転軸３４の回転振れ等、さまざまな機械的要因に起因して、半導体レーザーＬＤ３８（照明部）からの照射光（励起光）の蛍光体３６への照射位置にばらつきが生じる可能性がある。例えば、図２において、蛍光ホイール３５（回転体）の盤面傾斜が生じた場合の様子を二点鎖線で示している。このとき、蛍光ホイール３５が回転体回転軸３４周りに（矢印Ｒ方向に）回転すると、蛍光ホイール３５は、図１の矢印Ｙ方向に回転振れが生じることになる。

その結果、蛍光体３６からの蛍光の出射光量に変動が生じる場合がある。例えば、図３は、蛍光ホイール３５（回転体）から出射される照射光（蛍光）の光量（quantity of light）Ｑの経時変動を表すグラフである。なお、この図３において、符号Ｏｕｔで示す線は蛍光ホイール３５（回転体）の外周寄りの照射位置（図３の符号Ａ参照）での光量Ｑの変動を示している。同様に、図３において、符号Ｉｎで示す線は、上記外周寄りの照射位置よりも蛍光ホイール３５（回転体）の内周寄りの照射位置（図３の符号Ｂ参照）での光量Ｑの変動を示している。

図２に示すように、蛍光ホイール３５（回転体）の矢印Ｙ方向の回転振れは、外周寄りの照射位置Ａにおける振れ量よりも、内周寄りの照射位置Ｂにおける振れ量の方が少なくなる傾向がある。換言すると、蛍光ホイール３５（回転体）の回転半径が小さい方が、回転振れの影響が少ないと言える。

このことから、図３に示すように、蛍光ホイール３５（回転体）の光量変動も、外周寄りの照射位置Ａにおける光量変動（符号ＯＵｔ）よりも、内周寄りの照射位置Ｂにおける光量変動の方が少なくなる傾向がある。ただし、蛍光ホイール３５の回転半径が小さくなる程、回転速度（ｒω）が遅くなるので、照明部からの励起光の光量が一定である場合には、回転半径が小さくなる程、回転速度（ｒω）が遅くなる程、蛍光体３６の劣化は外側に比べて大きくなる。

一方、観察対象物が先端部２１の先端面に対して比較的近い位置にある場合（いわゆる近点観察時）には、少ない光量で観察することが可能となるので、半導体レーザーＬＤ３８の励起光の出射光量が少なくなるように制御されるのが一般である。また他方、観察対象物が先端部２１の先端面から遠くなるほど、明瞭な観察を行うためには多くの光量が必要になるので、半導体レーザーＬＤ３８の励起光の出射光量を高くする制御が行われるのが普通である。

したがって、これらのことを考慮すると、例えば当該半導体レーザーＬＤ３８の励起光の出射光量が少ない場合（近点観察時）、即ち半導体レーザーＬＤ３８が第１の光量（小光量）の励起光を照射している状態においては、光源制御部３１は、第２の光量（大光量）の励起光の照射時における蛍光体３６上の照射位置よりも、回転体回転軸３４を中心として内側の半径方向に照射位置を変更する制御を行う。

つまり、出射光量の少ないときには、励起光の蛍光体３６上への照射位置を回転体回転軸３４を中心とする半径方向の内側寄りの位置とするので、光量変動の少ない安定した照明光を得ることができる。このとき、出射光量は第１の光量（小光量）であるので、蛍光体３６の劣化を抑えることが可能である。

通常の場合、近点観察時には変動光量が目立ちやすい傾向となるが、本実施形態においては、近点観察時には、蛍光体３６の半径方向の内側寄りとなるように励起光の照射位置を変更するので、近点観察時の光量変動を抑制できる。

また一方、当該半導体レーザーＬＤ３８の励起光の出射光量が多い場合（遠方観察時）、即ち半導体レーザーＬＤ３８が第２の光量（大光量）の励起光を照射している状態においては、光源制御部３１は、第１の光量（小光量）の励起光の照射時における蛍光体３６上の照射位置よりも、回転体回転軸３４を中心として外側の半径方向に照射位置を変更する制御を行う。

つまり、出射光量の多いときには、励起光の蛍光体３６上への照射位置を回転体回転軸３４を中心とする半径方向の外側寄りの位置とするので、蛍光体３６の劣化を抑止しつつ、大光量で照射を行うことができ、よって観察対象が遠方のあっても充分な光量で観察を行うことができる。

なお、半導体レーザーＬＤ３８の励起光の出射光量を切り換える場合においては、光量を切り換えるタイミングと、照射位置の変更を行うタイミングとは、次の点に考慮する必要がある。

即ち、例えば半導体レーザーＬＤ３８が第１の光量（小光量）の励起光を照射している状態（近点観察時の状態）から、第２の光量（大光量）の励起光を照射する状態（遠方観察時の状態）へと切り換える場合には、励起光の照射位置を内側位置から外側位置へと移動させることになる。この場合には、まず、照射位置の変更（内側から外側への変更）を行った後に、出射光量の切り換え（第１の光量（小光量）から第２の光量（大光量）への切り換え）を行う制御となる。ここで、例えば小光量から大光量への光量切り換えを先に行ってしまうと、蛍光体３６の内側寄りの位置に対して第２の光量（大光量）での照射を行ってしまうことになり、よって蛍光体３６を劣化させてしまうことになる。これを防止するために、この場合には、照射位置の変更を先に行ない、照射位置の変更が完了した後、光量切り換え制御を行う。

一方、例えば半導体レーザーＬＤ３８が第２の光量（大光量）の励起光を照射している状態（遠方観察時の状態）から、第１の光量（小光量）の励起光を照射する状態（近点観察時の状態）へと切り換える場合には、励起光の照射位置を外側位置から内側位置へと移動させることになる。この場合には、まず、出射光量の切り換え（第２の光量（大光量）から第１の光量（小光量）への切り換え）を行った後に、照射位置の変更（外側から内側への変更）を行う制御となる。ここで、例えば蛍光体３６の外側から内側への照射位置の変更を先に行ってしまうと、蛍光体３６の内側寄りの位置に対し第２の光量（大光量）での照射を行ってしまうことになり、よって蛍光体３６を劣化させてしまうことになる。これを防止するために、この場合には、光量の切り換えを先に行ない、光量の切り換えが完了した後、照射位置の変更制御を行う。

また、光量の切り換えタイミングと照射位置の変更タイミングとは、上述した例に限らず、例えば次のような制御としてもよい。即ち、光量の切り換えを行うとしては、例えば近点観察状態と遠方観察状態との切り換えを行う場合である。このように光量切り換え制御がなされる場合には、現時点での照射光量に関わらず、出射光量を一旦、第１の光量（小光量）若しくは所定光量以下の小光量に切り換えた後、照射位置の変更を行い、その後、変更後の照射位置に対応する光量に切り換えるといった制御としてもよい。この場合、照射位置を変更する場合には、変更前の時点での照射位置に関わらず、第１の光量（小光量）での照射とするので、蛍光体３６へのダメージを極力抑えることができる。

図４は、上述のような制御を行う場合における蛍光体３６の径方向における励起光の照射位置（符号ｒ）と、励起光の出射光量（符号Ｑ）との関係を示すグラフである。

図４に示すように、励起光の出射光量Ｑが増加するにつれて、励起光の照射位置ｒは径方向において外側となるように制御すればよい。なお、図４に示す例では、励起光の光量は徐々に増加するように制御される例を示している。上述したように、励起光の光量は少なくとも第１の光量及び第２の光量の二段階に選択的に切り換えできるようになっておればよく、その場合（光量二段階切り換えの場合）には、ある一定の光量を規定し、その規定光量を超えた場合に、照射位置を移動させる制御を行えばよい。

本実施形態の光源ユニット１２において、上述したような制御を行う際には、まず、光センサ４５を用いて半導体レーザーＬＤ３８の励起光の出射光量を検出する。その検出結果は光源制御部３１へと送られる。これを受けて光源制御部３１は、回転体駆動部３２を介して回転体シフト機構３９の駆動制御を行って、蛍光ホイール３５の蛍光体３６上に照射される半導体レーザーＬＤ３８からの照射光の照射位置の変更を行う。

ここで、光センサ４５による検出結果が、例えば第１の光量（小光量）の場合には、光源制御部３１は、回転体駆動部３２を介して回転体シフト機構３９を駆動制御して、上記回転体ユニット（３３，３４，３５，３６）を回転体回転軸３４の軸方向に直交する径方向において内側方向へとシフト移動させる。

また同様に、光センサ４５による検出結果が、例えば第２の光量（大光量）の場合には、光源制御部３１は、回転体駆動部３２を介して回転体シフト機構３９を駆動制御して、上記回転体ユニット（３３，３４，３５，３６）を回転体回転軸３４の軸方向に直交する径方向において外側方向へとシフト移動させる。

これにより、光量の少ない近点観察時には、照射位置を内側に変更することで、光量変動を抑制しつつ蛍光体３６の劣化を抑えることができる。一方、光量の多い遠方観察時には、照射位置を外側に変更することで、蛍光体３６の劣化を抑えることができる。

なお、上記第１の実施形態における光センサ４５は、半導体レーザーＬＤ３８からの出射光量を検出する検出器であるとしているが、この例に限られることはない。例えば、光センサ４５は、蛍光体３６からの蛍光の光量の検出を行う検出器として構成してもよい。その場合にも光センサ４５の検出結果は、光源制御部３１へと出力されて、回転体駆動部３２の駆動制御に利用されるのは同様である。

また、上記第１の実施形態においては、内視鏡システム１は、光学ユニット４０から出射される照明光の例として一種の出射光束、例えば白色蛍光の一種のみを出射させる構成を例示しているが、この例に限られることはない。例えば、別の形態として、波長域の異なる複数の照明光を切り換えて出射し得るような構成としてもよい。その場合には、例えば光学ユニット４０とコネクタ部３ｂに繋がるライトガイド２６の基端との間に、上記光学ユニット４０から出射される照明光を異なる波長域の照明光に変換し切り換える機構を備えることで容易に実現し得る。そのような機構、即ち照明光を異なる波長域の照明光に変換するための構成は、従来一般に普及している内視鏡システムの光源装置において、すでに実用化されている構成を適用し得る。

さらに、上記第１の実施形態において、光源制御部３１は、回転体シフト機構３９により、上記回転体ユニット（３３，３４，３５，３６）を回転体回転軸３４の軸方向に対して直交する方向にシフト移動させることで、蛍光体３６の径方向における励起光の照射位置を変更する制御を行っているが、この形態例に限られることはない。別の形態例として、例えば上記ＬＤユニット（３７，ＬＤ３８）及び上記光学ユニット４０（４１，４２，４３，４４）を、蛍光ホイール３５（回転体）の蛍光体３６に対し径方向に移動可能とする照明部移動機構（不図示）を設け、光源制御部３１は、上記回転体シフト機構３９に代えて当該照明部移動機構を、上記第１の実施形態と略同様の制御によって駆動させるように構成してもよい。

以上説明したように上記第１の実施形態によれば、半導体レーザーＬＤ３８又は蛍光体３６の出射光量を検出する光センサ４５と、回転体ユニット（３３，３４，３５，３６）を回転体回転軸３４の軸方向に対して直交する方向にシフト移動させる回転体シフト機構３９とを設け、半導体レーザーＬＤ３８又は蛍光体３６の出射光量に応じて、蛍光体３６の径方向における励起光の照射位置を変更するように制御するよう構成している。

この場合において、励起光の光量が第１の光量（小光量）である状態のときには、蛍光体３６への励起光の照射位置を、回転体回転軸３４を中心とする蛍光ホイール３５の内側の半径方向に変更する制御を行う。

一方、励起光の光量が第２の光量（大光量）である状態のときには、蛍光体３６への励起光の照射位置を、回転体回転軸３４を中心とする蛍光ホイール３５の外側の半径方向に変更する制御を行う。

このような構成により、蛍光体３６を設けた蛍光ホイール３５（回転体）と半導体レーザーＬＤ３８（照明部）とを備えた光源ユニット１２（内視鏡用光源装置）において、蛍光ホイール３５（回転体）の回転機構に起因して生じる光量変動の影響を抑止して、光量変動の少ない安定した照明光を内視鏡に供給し得ると同時に、蛍光体３６の劣化を抑制することができる。特に、光量変動が目立ちやすい近点観察時においては、光量変動を抑止しながら、蛍光体３６の劣化を抑えることができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について、以下に説明する。本実施形態の基本的な構成は、上述の第１の実施形態と略同様である。本実施形態においては、半導体レーザーＬＤ３８又は蛍光体３６の出射光量を検出する光センサ４５を設ける代わりに、半導体レーザーＬＤ３８（照明部）に対する投入電流から出射光量を推定し、上述の第１の実施形態と同様の制御、即ち励起光の蛍光体３６への半径方向における照射位置を変更する制御を行うというものである。したがって、本実施形態の基本的な構成は上述の第１の実施形態と略同様である。

図５は、本実施形態の内視鏡用光源装置において、半導体レーザーＬＤ（照明部）に対する投入電流（Ｉ）と励起光の出射光量（Ｑ）との関係を示すグラフである。また、図６は、本実施形態の内視鏡用光源装置において、半導体レーザーＬＤ（照明部）に対する投入電流（Ｉ）と照射位置（ｒ）との関係を示すグラフである。なお、図５，図６に示す点線は、半導体レーザーＬＤ（照明部）３８の発光が開始される最低電流値を示すものとする。

本実施形態の内視鏡用光源装置においては、図５に示すように、例えば半導体レーザーＬＤ（照明部）３８に対する投入電流Ｉが所定の値Ｉｘを超えると発光が開始される。そして、投入電流Ｉが増加すると共に、励起光の出射光量Ｑが増加する。

また、図６に示すように、本実施形態の内視鏡用光源装置においては、例えば半導体レーザーＬＤ（照明部）３８に対する投入電流Ｉが所定の値Ｉｘにて発光開始する光源位置に対応する蛍光体３６の半径方向の位置（ｒ）を、回転体回転軸３４を中心とする蛍光ホイール３５の内側寄り位置（ｒ１）とし、半導体レーザーＬＤ（照明部）３８への投入電流Ｉの増加と共に、蛍光体３６への照射位置（ｒ）を半径方向の外側寄りとなるように制御する。

以上のような構成とした本実施形態によっても、上述の第１の実施形態と同様の効果を得ることができると共に、光センサ等の電気部品と、それに付随する回路構成を省略することができる。より構成上の簡略化に寄与し得る。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について、以下に説明する。本実施形態の基本的な構成は、上述の第１，第２の実施形態と略同様である。本実施形態においては、使用者（ユーザ）に対する明示的な観察動作モードとして少なくとも二つのモード、例えば遠方観察時に適した光量優先モードと近接観察時に適した光量変動抑制モードとを設け、使用者（ユーザ）は、操作パネル１４の操作部材（不図示）を用いて、適宜使用状況に応じて、用意された観察動作モードのうちの一つを手動選択操作によって切り換えるというものである。

なお、ここで、上記光量優先モードでは、蛍光体３６への半径方向の外側寄りの位置に照射位置を設定する。また、上記光量変動抑制モードでは、蛍光体３６への半径方向の内側寄りの位置に照射位置を設定する。

このように、本実施形態の基本的な構成は、上述の第１，第２の実施形態と略同様である。また、本実施形態においても、上記第１の実施形態の光センサに代えて、上記第２の実施形態で示す制御（照明部への投入電流の制御）を行うような形態としてもよい。

また、本実施形態の内視鏡用光源装置においては、さらに、当該光源装置に接続して使用される内視鏡に関する各種の情報、例えばスコープＩＤ等を読み込んで、接続された内視鏡に適した励起光の出射光量や蛍光体への半径方向における照射領域を自動的に設定するような構成を加えてもよい。この場合においても、遠方観察や近点観察等、通常の観察モードに対応する光量に応じて、蛍光体への半径方向における照射位置の変更制御を自動的に行うようにしてもよい。この場合には、例えば、遠方観察モードと近点観察モードの一方を使用者（ユーザ）が選択操作を行うと、そのモード切り換えに応じて、自動的に励起光の光量や照射位置が設定されるような構成が考えられる。

なお、接続して使用される内視鏡に関連する各種の情報としては、スコープＩＤを例に挙げて示している。このスコープＩＤに含まれる情報としては、例えばスコープ種類（観察部位に関する用途別種類、例えば胃部観察用，食道観察用，大腸観察用等）や、使用されている撮像素子種類（例えばＣＣＤ，ＣＭＯＳ等）、照明光源の種類等、さまざまな情報がある。

また、使用者（ユーザ）による手動操作の例としては、動作モードの切り換え操作を例に挙げて説明しているが、これに限られることはない。例えば、使用者（ユーザ）が操作部材によって、励起光の蛍光体３６への照射位置を変更するための操作を行ない得るような形態でもよい。この場合には、操作パネル１４の操作部材の操作によって、変更指示された照射位置に応じた光量による励起光が出射されるように制御がなされ、よって光量変更が行われる。このような形態としても、上述の各実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用を実施し得ることが可能であることは勿論である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせによって、種々の発明が抽出され得る。例えば、上記一実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。この発明は、添付のクレームによって限定される以外にはそれの特定の実施態様によって制約されない。

本出願は、２０１５年１０月１４日に日本国に出願された日本国特許出願２０１５−２０３００３号を優先権主張の基礎として出願するものである。

上記基礎出願により開示された内容は、本願の明細書と請求の範囲と図面に引用されているものである。

本発明は、医療分野の内視鏡制御装置だけでなく、工業分野の内視鏡制御装置にも適用することができる。

上記目的を達成するために、本発明の一態様の内視鏡用光源装置は、回転軸を中心として回転する回転体と、前記回転体における前記回転軸から所定の半径上の位置に配置され、励起光が照射されることにより蛍光を発生する蛍光体と、前記回転軸から第１の半径上の位置に配置された前記蛍光体に対して前記励起光を照射する第１の状態から、前記回転軸から第１の距離よりも短い第２の半径上の位置に配置された前記蛍光体に対して前記励起光を照射する第２の状態へ、切り換えるよう前記励起光が照射される照射位置を制御する制御部とを有する。

上記目的を達成するために、本発明の一態様の内視鏡用光源装置は、回転軸を中心として回転する回転体と、前記回転体における前記回転軸から所定の半径上の位置に配置され、励起光が照射されることにより蛍光を発生する蛍光体と、第１の光量の励起光と、前記第１の光量よりも大きな光量である第２の光量の励起光と、を選択的に前記蛍光体に照射可能な照明部と、前記回転軸から第１の半径上の位置に配置された前記蛍光体に対して前記第１の光量の励起光を照射する第１の状態と、前記回転軸から第１の半径よりも長い第２の半径上の位置に配置された前記蛍光体に対して前記第２の光量の励起光を照射する第２の状態と、を切り換えるよう前記励起光が照射される照射位置を制御する制御部と、を有する。

Claims (12)

1. 回転軸を中心として回転する回転体と、
   前記回転体における前記回転軸から所定の半径上の位置に配置され、励起光が照射されることにより蛍光を発生する蛍光体と、
   前記蛍光体に前記励起光を照射する照明部と、
   前記回転軸を中心とする前記回転体の半径方向に、前記蛍光体における前記励起光の照射位置を変更する制御を前記照明部又は前記回転体に対して行う制御部と、
   を有することを特徴とする内視鏡用光源装置。
2. 前記照明部は、さらに、第１の光量の励起光と、前記第１の光量よりも大きな光量である第２の光量の励起光とを選択的に照射可能であり、
   前記制御部は、前記照明部が前記第２の光量の励起光を照射している状態においては、前記第１の光量の励起光の照射時における前記照射位置よりも前記回転軸を中心として外側の半径方向に前記照射位置を変更する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
3. 前記照明部は、さらに、第１の光量の励起光と、前記第１の光量よりも大きな光量である第２の光量の励起光とを選択的に照射可能であり、
   前記制御部は、前記照明部が前記第１の光量の励起光を照射している状態においては、前記第２の光量の励起光の照射時における前記照射位置よりも前記回転軸を中心として内側の半径方向に前記照射位置を変更する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
4. 前記照明部が照射する前記励起光の光量を制御するための制御信号を出力する出力部を、さらに具備し、
   前記制御部は、前記出力部が出力する制御信号を受けて、前記制御信号に基づいて前記蛍光体における前記励起光の照射位置を変更する制御を行うことを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれか一方に記載の内視鏡用光源装置。
5. 前記蛍光体が発生する蛍光又は前記励起光の出射光量を検出し、その検出結果を出力する検出器を、さらに具備し、
   前記制御部は、前記検出器が出力する検出結果を受けて、前記検出結果に基づいて前記蛍光体における前記励起光の照射位置を変更する制御を行うことを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれか一方に記載の内視鏡用光源装置。
6. 前記回転体を径方向に移動可能とする回転体移動機構を、さらに具備し、
   前記制御部は、前記回転体移動機構を駆動制御して、前記回転体を前記回転軸を中心としてその半径方向に移動させることにより、前記蛍光体における前記励起光の照射位置を変更することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
7. 前記照明部を前記回転体の前記回転軸を中心とする半径方向に移動可能とする照明部移動機構を、さらに具備し、
   前記制御部は、前記照明部移動機構を駆動制御して、前記照明部を前記回転体を前記回転軸を中心とする半径方向に移動させることにより、前記蛍光体における前記励起光の照射位置を変更することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
8. 前記回転軸を中心とする前記回転体の半径方向に前記蛍光体における前記励起光の照射位置を変更する指示信号を発生させる操作部を、さらに具備し、
   前記操作部から前記励起光の照射位置を変更する指示信号が発生すると、指示された照射位置に応じた光量の励起光が出射されるように前記照明部の制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
9. 前記制御部は、前記照明部が前記第２の光量の励起光を照射している状態から前記第１の光量の励起光を照射する状態へと切り換える際には、
   前記照明部を制御して前記第２の光量から前記第１の光量へと切り換える光量切り換え制御を行った後に、
   前記第２の光量の励起光の照射時における前記照射位置よりも前記回転軸を中心として内側の半径方向に前記照射位置を変更する制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡用光源装置。
10. 前記制御部は、前記照明部が前記第１の光量の励起光を照射している状態から前記第２の光量の励起光を照射する状態へと切り換える際には、
    前記照明部を制御して前記第１の光量から前記第２の光量へと切り換える光量切り換え制御を行う前に、
    前記第１の光量の励起光の照射時における前記照射位置よりも前記回転軸を中心として外側の半径方向に前記照射位置を変更する制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の内視鏡用光源装置。
11. 前記制御部は、前記照明部が前記第１の光量の励起光を照射する状態と前記第２の光量の励起光を照射する状態との切り換えを行う際には、
    前記照明部を制御して前記第１の光量へと切り換える光量切り換え制御を行い、
    前記励起光の前記照射位置を変更する制御を行った後、
    変更された前記照射位置に応じた光量に切り換える制御を行うことを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれか一方に記載の内視鏡用光源装置。
12. 請求項１〜請求項１０のいずれか一つに記載の内視鏡用光源装置と、
    内視鏡と、
    を具備することを特徴とする内視鏡システム。

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