JPWO2017175391A1 - 照明装置およびこれを備えた内視鏡 - Google Patents

照明装置およびこれを備えた内視鏡 Download PDF

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Abstract

照明装置は、少なくとも４つの狭帯域光源（ＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３）と、前記狭帯域光源の少なくとも２つから出射された狭帯域光をそれぞれ合波する複数の１次合波部（ＣＢ１，ＣＢ２）と、前記複数の１次合波部によって合波された１次合波光を合波する１つの２次合波部（ＣＢ３；ＣＰ）を有し、前記２次合波部によって合波された２次合波光を照明光として出射する。前記複数の狭帯域光源は、出射光量と発光波長と出射タイミングの少なくとも１つを含む照明特性をグルーピングの基準として、前記照明特性において所定の条件を満たす狭帯域光源が同じグループに含まれるように、複数のグループにグルーピングされている。同じグループに属する複数の狭帯域光源は、それらの狭帯域光源から出射された狭帯域光が前記複数の１次合波部に分配されるように前記複数の１次合波部に接続されている。

Description

本発明は、照明装置に関する。
特開２００７−４１３４２号公報は、高出力・高輝度な照明光を得るために複数の光源の出射光を２段階で合波する合波光源を開示している。図１２は、その合波光源１００を示している。合波光源１００は、複数の光源１１と、複数の光源１１にそれぞれ対応して配置された複数のレンズ１２と、複数の光源１１からそれぞれ出射された光が複数のレンズ１２を介してそれぞれ入射される複数のマルチモード光ファイバ１３と、複数のマルチモード光ファイバ１３のいくつかが一体化されて形成された第１ファイバ合波器１４（１次合波部）と、第１ファイバ合波器１４によって合波された第１の合波光を出射するマルチモード光ファイバ１５−１，１５−２，１５−３を有する３つのファイバ合波光源ユニット１−１，１−２，１−３と、マルチモード光ファイバ１５−１，１５−２，１５−３が一体化されて形成された第２ファイバ合波器２（２次合波部）と、第２ファイバ合波器２の出射端に接続され、第２の合波光を出射するマルチモード光ファイバ３を備えている。
各ファイバ合波光源ユニット１−１，１−２，１−３において、複数の光源１１から出射された光は１つの第１ファイバ合波器１４において合波されて第１の合波光となる。ファイバ合波光源ユニット１−１，１−２，１−３において生成された第１の合波光は、マルチモード光ファイバ１５−１，１５−２，１５−３によって導波され、第２ファイバ合波器２において合波されて第２の合波光となる。これにより、複数の光源から出射された光を２段階で合波して高出力・高輝度な照明光を得ている。
第２ファイバ合波器２には大量の光が入射されるため、第２ファイバ合波器２に接続されたマルチモード光ファイバ１５−１，１５−２，１５−３によってそれぞれ導光される第１の合波光に光量の偏りがあると、第２ファイバ合波器２とマルチモード光ファイバ１５−１，１５−２，１５−３の光結合部、および／または、マルチモード光ファイバ１５−１，１５−２，１５−３のそれぞれに対応する第２ファイバ合波器２の内部光路において、一部分に光吸収による発熱が集中して第２ファイバ合波器２の故障の原因となる虞がある。
本発明の目的は、２次合波部内における一部分に集中した発熱の発生が抑えられた照明装置を提供することである。
照明装置は、少なくとも４つの狭帯域光源と、前記狭帯域光源の少なくとも２つから出射された狭帯域光をそれぞれ合波する複数の１次合波部と、前記複数の１次合波部によって合波された１次合波光を合波する２次合波部を有し、前記２次合波部によって合波された２次合波光を照明光として出射する。前記複数の狭帯域光源は、前記狭帯域光の照明特性をグルーピングの基準として、前記照明特性において所定の条件を満たす狭帯域光源が同じグループに含まれるように、複数のグループにグルーピングされている。同じグループに属する複数の狭帯域光源の各々は、前記同じグループに属する複数の狭帯域光源の狭帯域光源が前記複数の１次合波部に分配されるように前記複数の１次合波部のいずれか１つに接続されている。
本発明によれば、２次合波部内における一部分に集中した発熱の発生が抑えられた照明装置が提供される。
図１は、第１実施形態における照明装置の構成模式図である。 図２は、図１に示された１次合波部を構成する光コンバイナの一例の斜視図である。 図３は、図１に示された１次合波部を構成する光コンバイナの一例の断面図である。 図４は、図１に示された２次合波部を構成する光コンバイナの一例の斜視図である。 図５は、図１に示された２次合波部を構成する光コンバイナの一例の断面図である。 図６は、図１に示された光変換部の一例の断面図である。 図７は、第２実施形態における内視鏡の構成模式図である。 図８は、図７に示された複数のレーザの出射のタイミング図である。 図９は、第３実施形態における内視鏡の構成模式図である。 図１０は、図９に示された光カプラの構成模式図である。 図１１は、ＣＩＥ １９７６ Ｌ＊ｕ＊ｖ＊表色系の色空間座標の図である。 図１２は、特開２００７−４１３４２号公報に開示された合波光源を示した図である。
＜第１実施形態＞
［構成］
図１は、第１実施形態における照明装置の構成模式図である。照明装置は、狭帯域光源である複数のレーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３と、レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３の駆動を制御する光源駆動部ＤＲと、レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３にそれぞれ接続された複数の光ファイバＦＢ１１〜ＦＢ１３，ＦＢ２１〜ＦＢ２３と、光ファイバＦＢ１１〜ＦＢ１３，ＦＢ２１〜ＦＢ２３と接続された１次合波部である光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２と、光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２にそれぞれ接続された複数の光ファイバＦＢ１４，ＦＢ２４と、光ファイバＦＢ１４，ＦＢ２４と接続された２次合波部である光コンバイナＣＢ３と、光コンバイナＣＢ３に接続された光ファイバＦＢ３１と、光ファイバＦＢ３１と接続された光変換部ＣＶを有している。
〔レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３（狭帯域光源）〕
各レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３の出射光量および発光波長は以下の通りである。ここにおいて「出射光量」とは、この照明装置で用いる最大光量を示している。または、各レーザの定格光量であってもよい。
・レーザＬＳ１１：出射光量３Ｗ、発光波長４４５ｎｍ（青）
・レーザＬＳ１２：出射光量２Ｗ、発光波長５２５ｎｍ（緑）
・レーザＬＳ１３：出射光量１Ｗ、発光波長６３５ｎｍ（赤）
・レーザＬＳ２１：出射光量３Ｗ、発光波長４４５ｎｍ（青）
・レーザＬＳ２２：出射光量２Ｗ、発光波長５２５ｎｍ（緑）
・レーザＬＳ２３：出射光量１Ｗ、発光波長６３５ｎｍ（赤）
高出力の照明光ＩＬを出射するために、複数のレーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３は、青色領域・緑色領域・赤色領域の３つの色領域に対して、少なくとも２つの同じ色領域の発光波長を有する狭帯域光源を含んでいる。
本実施形態においては、青色領域・緑色領域・赤色領域の３つの色領域に対してそれぞれ２つのレーザを含んでいる。ただし、レーザの数および出射光量はこれに限らない。
（色領域）
上記した青色領域・緑色領域・赤色領域は、以下の波長領域で定義される。以下の各波長領域は、可視光領域のうち、４００−７００ｎｍの波長領域において、３等分したうえで、２０ｎｍの重なり領域（オーバーラップ）をもたせた波長領域である。
・青色領域：４００−５１０ｎｍ
・緑色領域：４９０−６１０ｎｍ
・赤色領域：５９０−７００ｎｍ
また、例えば、４００ｎｍ以下の波長領域と７００ｎｍ以上の波長領域はそれぞれ青色領域と赤色領域に割り当てられてもよい。
〔光源駆動部ＤＲ〕
光源駆動部ＤＲは、各レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３に対して光源駆動信号ＣＳを出力し、各レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３のＯＮ／ＯＦＦ、駆動電流、駆動方式（連続駆動（ＣＷ）、パルス駆動など）を各レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３に対して独立に制御可能である。
〔光ファイバＦＢ１１〜ＦＢ１４，ＦＢ２１〜ＦＢ２４，ＦＢ３１〕
光ファイバＦＢ１１〜ＦＢ１３，ＦＢ２１〜ＦＢ２３の入射端は、それぞれ、レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３と光学的に接続されている。また、光ファイバＦＢ１１〜ＦＢ１３，ＦＢ２１〜ＦＢ２３の出射端は、それぞれ、第１の１次合波部である光コンバイナＣＢ１と第２の１次合波部である光コンバイナＣＢ２と光学的に接続されている。
光ファイバＦＢ１１〜ＦＢ１３，ＦＢ２１〜ＦＢ２３は、例えば、コア径５０μｍ〜２００μｍの単線のマルチモードファイバで構成されている。図示されていないが、レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３と光ファイバＦＢ１１〜ＦＢ１３，ＦＢ２１〜ＦＢ２３の間には、それぞれ、レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３から射出されたレーザ光を収束させて光ファイバＦＢ１１〜ＦＢ１３，ＦＢ２１〜ＦＢ２３に結合するための複数の結合レンズが設けられている。
光ファイバＦＢ１１は、レーザＬＳ１１から出射されたレーザ光を導光し、光コンバイナＣＢ１の入射ポートＩＰ１１に接続されている。
光ファイバＦＢ１２は、レーザＬＳ１２から出射されたレーザ光を導光し、光コンバイナＣＢ１の入射ポートＩＰ１２に接続されている。
光ファイバＦＢ１３は、レーザＬＳ１３から出射されたレーザ光を導光し、光コンバイナＣＢ１の入射ポートＩＰ１３に接続されている。
光ファイバＦＢ２１は、レーザＬＳ２１から出射されたレーザ光を導光し、光コンバイナＣＢ２の入射ポートＩＰ２１に接続されている。
光ファイバＦＢ２２は、レーザＬＳ２２から出射されたレーザ光を導光し、光コンバイナＣＢ２の入射ポートＩＰ２２に接続されている。
光ファイバＦＢ２３は、レーザＬＳ２３から出射されたレーザ光を導光し、光コンバイナＣＢ２の入射ポートＩＰ２３に接続されている。
光ファイバＦＢ１４，ＦＢ２４の入射端は、それぞれ、光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２と光学的に接続されている。また、光ファイバＦＢ１４，ＦＢ２４の出射端は、いずれも、２次合波部である光コンバイナＣＢ３と光学的に接続されている。
光ファイバＦＢ１４は、光コンバイナＣＢ１の出射ポートＯＰ１１に接続され、レーザＬＳ１１〜１３から出射されたレーザ光の合波光である第１の１次合波光を導光し、２次合波部である光コンバイナＣＢ３の入射ポートＩＰ３１に接続されている。
光ファイバＦＢ２４は、光コンバイナＣＢ２の出射ポートＯＰ２１に接続され、レーザＬＳ２１〜２３から出射されたレーザ光の合波光である第２の１次合波光を導光し、２次合波部である光コンバイナＣＢ３の入射ポートＩＰ３２に接続されている。
光ファイバＦＢ３１の入射端は、光コンバイナＣＢ３と光学的に接続されている。また、光ファイバＦＢ３１の出射端は、光変換部ＣＶと光学的に接続されている。
光ファイバＦＢ３１は、光コンバイナＣＢ３の出射ポートＯＰ３１に接続され、第１の１次合波光と第２の１次合波光の合波光である２次合波光を導光し、光変換部ＣＶに光学的に接続されている。
光ファイバＦＢ１４，ＦＢ２４，ＦＢ３１は、例えば、コア径１００μｍ〜４００μｍの単線のマルチモードファイバで構成されている。
〔光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２（１次合波部）〕
光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２は、複数の入射ポートＩＰ１１〜ＩＰ１３，ＩＰ２１〜ＩＰ２３に入射した光を合波する機能を有している。本実施形態における光コンバイナＣＢ１の一例を図２と図３に示す。光コンバイナＣＢ２も同様の構成を有している。本実施形態では、光コンバイナＣＢ１と光コンバイナＣＢ２は略同一の特性を有している。ここでは、代表的に、光コンバイナＣＢ１について説明する。
光コンバイナＣＢ１は、３つの入射ポートＩＰ１１〜ＩＰ１３と、１つの出射ポートＯＰ１１を有している。入射ポートＩＰ１１〜ＩＰ１３は例えばコア径５０μｍ〜２００μｍの単線のマルチモードファイバで構成されている。出射ポートＯＰ１１は例えばコア径１００μｍ〜４００μｍの単線のマルチモードファイバで構成されている。出射ポートＯＰ１１のコア径は入射ポートＩＰ１１〜ＩＰ１３のコア径よりも大きい。また、光コンバイナＣＢ１の断面において、出射ポートＯＰ１１のコアの領域に対して、入射ポートＩＰ１１〜ＩＰ１３のコアの領域が含まれている。
光コンバイナＣＢ１は、入射ポートＩＰ１１〜ＩＰ１３のコアと出射ポートＯＰ１１のコアを融着することによって作製され、これにより、入射ポートＩＰ１１〜ＩＰ１３を導光する光を合波して出射ポートＯＰ１１から出射する機能を有するようになる。
再び図１を参照して説明する。
光コンバイナＣＢ１は、前述したように、３つの入射ポートＩＰ１１〜ＩＰ１３と、出射ポートＯＰ１１を有している。
入射ポートＩＰ１１には、光ファイバＦＢ１１が接続されており、レーザＬＳ１１から出射されたレーザ光が入射される。
入射ポートＩＰ１２には、光ファイバＦＢ１２が接続されており、レーザＬＳ１２から出射されたレーザ光が入射される。
入射ポートＩＰ１３には、光ファイバＦＢ１３が接続されており、レーザＬＳ１３から出射されたレーザ光が入射される。
出射ポートＯＰ１１からは、レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３から出射されたレーザ光の合波光である第１の１次合波光が出射される。出射ポートＯＰ１１は、光ファイバＦＢ１４に接続されている。
光コンバイナＣＢ２は、光コンバイナＣＢ１と同様に、３つの入射ポートＩＰ２１〜ＩＰ２３と、出射ポートＯＰ２１を有している。
入射ポートＩＰ２１には、光ファイバＦＢ２１が接続されており、レーザＬＳ２１から出射されたレーザ光が入射される。
入射ポートＩＰ２２には、光ファイバＦＢ２２が接続されており、レーザＬＳ２２から出射されたレーザ光が入射される。
入射ポートＩＰ２３には、光ファイバＦＢ２３が接続されており、レーザＬＳ２３から出射されたレーザ光が入射される。
出射ポートＯＰ２１からは、レーザＬＳ２１〜ＬＳ２３から出射されたレーザ光の合波光である第２の１次合波光が出射される。出射ポートＯＰ２１は、光ファイバＦＢ２４に接続されている。
〔光コンバイナＣＢ３（２次合波部）〕
光コンバイナＣＢ３は、複数の入射ポートＩＰ３１，ＩＰ３２に入射した光を合波する機能を有している。本実施形態における光コンバイナＣＢ３の一例を図４と図５に示す。
光コンバイナＣＢ３は、２つの入射ポートＩＰ３１，ＩＰ３２と、出射ポートＯＰ３１を有している。出射ポートＯＰ３１のコア径は入射ポートＩＰ３１，ＩＰ３２のコア径よりも大きい。また、光コンバイナＣＢ３の断面において、出射ポートＯＰ３１のコアの領域に対して、入射ポートＩＰ３１，ＩＰ３２のコアの領域が含まれている。
再び図１を参照して説明する。
光コンバイナＣＢ３は、前述したように、２つの入射ポートＩＰ３１，ＩＰ３２と、出射ポートＯＰ３１を有している。
入射ポートＩＰ３１には、光ファイバＦＢ１４が接続されており、第１の１次合波光が入射される。
入射ポートＩＰ３２には、光ファイバＦＢ２４が接続されており、第２の１次合波光が入射される。
出射ポートＯＰ３１からは、第１の１次合波光と第２の１次合波光の合波光である２次合波光が出射される。出射ポートＯＰ３１は、光ファイバＦＢ３１に接続されている。
〔光変換部ＣＶ〕
光変換部ＣＶは、光ファイバＦＢ３１によって導光された２次合波光を所望な配光に変換する機能を有している。本実施形態における光変換部ＣＶの一例を図６に示す。光変換部ＣＶは、拡散部材ＤＦと、拡散部材ＤＦを保持するホルダＨＬ１と、光ファイバＦＢ３１を保持するホルダＨＬ２を有している。ホルダＨＬ１とホルダＨＬ２は互いに固定されており、これにより、拡散部材ＤＦと光ファイバＦＢ３１は光学的に接続されている。拡散部材ＤＦは、例えば、アルミナ粒子などが分散された透明部材によって構成されてよい。拡散部材ＤＦはまた、拡散板によって構成されてもよい。また、光変換部ＣＶは、拡散部材ＤＦの代わりにレンズを用いて構成されてもよいし、レンズと拡散部材を組み合わせて構成されてもよい。
〔レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３と光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２の接続構成（グルーピングと分配の方法）〕
本実施形態では、レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３は、出射光量を基準として、グルーピングされている。これらは、出射光量の近いレーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３は同じグループとなるようにグルーピングされている。また、これらは、出射光量が所定の範囲内に含まれるレーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３が同じグループにグルーピングされている。この場合、例えば、グループ１には、出射光量２．５Ｗ以上のレーザが含まれる。グループ２には、出射光量１．５Ｗ以上２．５Ｗ未満のレーザが含まれる。グループ３には、出射光量１．５Ｗ未満のレーザが含まれる。また、本実施形態においては、レーザＬＳ１１とレーザＬＳ２１は同じ３Ｗの出射光量を有し、レーザＬＳ１２とレーザＬＳ２２は同じ２Ｗの出射光量を有し、レーザＬＳ１３とレーザＬＳ２３は同じ１Ｗの出射光量を有している。同じ出射光量を有するレーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３は同じグループにグルーピングされている。ここで、「同じ出射光量」とは、設計上同じであることを示しており、製造ばらつき等により出射光量が数ｍＷ程度違うレーザも同じ出射光量とみなす。
本実施形態においては、レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３は次のようにグルーピングされている。
・グループ１：レーザＬＳ１１，ＬＳ２１
・グループ２：レーザＬＳ１２，ＬＳ２２
・グループ３：レーザＬＳ１３，ＬＳ２３
同じグループに属するレーザＬＳ１１，ＬＳ２１とＬＳ１２，ＬＳ２２とＬＳ１３，ＬＳ２３は、それぞれ、光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２に対して、入射光量が分散されるように接続される。言い換えると、同じグループに属する複数のレーザＬＳ１１，ＬＳ２１とＬＳ１２，ＬＳ２２とＬＳ１３，ＬＳ２３の各々は、同じグループに属する複数のレーザＬＳ１１，ＬＳ２１とＬＳ１２，ＬＳ２２とＬＳ１３，ＬＳ２３が複数の光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２に分配されるように、複数の光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２のいずれか１つに接続される。例えば、同じグループに属するレーザＬＳ１１，ＬＳ２１とＬＳ１２，ＬＳ２２とＬＳ１３，ＬＳ２３は、第１の１次合波光と第２の１次合波光の光量差が所定値以下となるように、光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２に対して分配される。また、本実施形態においては、同じグループに属するレーザＬＳ１１，ＬＳ２１とＬＳ１２，ＬＳ２２とＬＳ１３，ＬＳ２３は、光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２に対して同じ数ずつ分配されている。
本実施形態においては、レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３は、表１に示されるように、光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２に対して分配される。このとき、光コンバイナＣＢ１と光コンバイナＣＢ２への入射光の光量差が最も小さくなる（この場合、略等しくなる）。本実施形態においては、光コンバイナＣＢ１と光コンバイナＣＢ２は略同一の特性であるので、第１の１次合波光と第２の１次合波光の光量差が最も小さくなる（この場合、略等しくなる）。
Figure 2017175391
なお、レーザの数および／または出射光量は本実施形態に示すものに限らない。例えば、すべてのレーザが異なる発光波長を有していてもよいし、すべてのレーザが異なる出射光量を有していてもよいし、各色領域のレーザの数が異なっていてもよいし、各色領域のレーザが異なる発光波長を有していてもよい。例えば、橙色のレーザや紫色のレーザが用いられてもよい。
光源としてレーザを用いることで、光ファイバを用いた小型のシステムで、高効率な導光が可能である。
光源は、レーザに限らず、狭帯域光源であればよく、ＬＥＤ等の狭帯域光源で構成されてもよい。
また、複数の波長のレーザ光やＬＥＤ光を出射する１つの光源や、キセノンランプなどが発する広帯域光からフィルタによって狭帯域光を選択的に切り出して出射するような光源も含む。
なお、光コンバイナＣＢ１と光コンバイナＣＢ２への入射光の光量差、あるいは、第１の１次合波光と第２の１次合波光の光量差が最も小さくなるように分配されるのが最も好ましいが、本実施形態はそれに限らない。例えば、光コンバイナＣＢ１と光コンバイナＣＢ２への入射光の光量差は、光コンバイナＣＢ１への入射光量と光コンバイナＣＢ２への入射光量の和に対して、５０％以下の光量差であればよい。さらに２０％以下であればより望ましい。または、第１の１次合波光と第２の１次合波光の光量差は、第１の１次合波光の光量と第２の１次合波光の光量の和に対して、５０％以下の光量差であればよい。さらに２０％以下であればより望ましい。この光量差であれば、後述するように２次合波部において発生する熱が分散され、２次合波部の故障を防止することができる。
〔動作〕
１．光源駆動部ＤＲによってレーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３が駆動され、レーザ光が同時に出射される。
２．レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３から出射されたレーザ光は光ファイバＦＢ１１〜ＦＢ１３を導光された後、入射ポートＩＰ１１〜ＩＰ１３から光コンバイナＣＢ１へ入射される。光コンバイナＣＢ１の出射ポートＯＰ１１から、レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３から出射されたレーザ光の合波光である第１の１次合波光が出射される。第１の１次合波光は白色光である。
３．レーザＬＳ２１〜ＬＳ２３から出射されたレーザ光は光ファイバＦＢ２１〜ＦＢ２３を導光された後、入射ポートＩＰ２１〜ＩＰ２３から光コンバイナＣＢ２へ入射される。光コンバイナＣＢ２の出射ポートＯＰ２１から、レーザＬＳ２１〜ＬＳ２３から出射されたレーザ光の合波光である第２の１次合波光が出射される。第２の１次合波光は白色光である。
４．第１の１次合波光は光ファイバＦＢ２１を導光された後、入射ポートＩＰ３１から光コンバイナＣＢ３へ入射される。
５．第２の１次合波光は光ファイバＦＢ２２を導光された後、入射ポートＩＰ３２から光コンバイナＣＢ３へ入射される。
６．光コンバイナＣＢ３の出射ポートＯＰ３１から、第１の１次合波光と第２の１次合波光の合波光である２次合波光が出射される。２次合波光は白色光である。
７．２次合波光は光ファイバＦＢ３１を導光された後、光変換部ＣＶへ入射される。
８．２次合波光は光変換部ＣＶによって所望の配光へ変換された後、照明光ＩＬとして出射される。
〔効果〕
複数のレーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３に対して、出射光量を基準にグルーピングを行い、光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２に対して、複数のレーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３から出射されたレーザ光の入射光量が分散するように接続（配置）することにより、光コンバイナＣＢ３における、入射ポートＩＰ３１と出射ポートＯＰ３１の間の光路と、入射ポートＩＰ３２と出射ポートＯＰ３１の間の光路において、光損失が分散され、発熱が分散される。すなわち、光コンバイナＣＢ３の内部光路において、一部分のみに発熱が集中することを防ぐことができる。これにより、光コンバイナＣＢ３の発熱による故障を防止することができる。
＜第１実施形態の変形例１＞
本変形例は、レーザの数および出射光量が異なる場合のレーザと光コンバイナの接続構成の例である。本変形例では、レーザの数が変更されており、これに伴って、光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２の入射ポートの数も変更されている。具体的には、本変形例の照明装置は、図示されないが、９つのレーザＬＳ１１〜ＬＳ１４，ＬＳ２１〜ＬＳ２５を有している。レーザＬＳ１１とレーザＬＳ２１は同じ３Ｗの出射光量と同じ４４５ｎｍの発光波長を有し、レーザＬＳ１２とレーザＬＳ１３とレーザＬＳ２２レーザＬＳ２３は同じ２Ｗの出射光量と同じ５２５ｎｍの発光波長を有し、レーザＬＳ１４とレーザＬＳ２４とレーザＬＳ２は同じ１Ｗの出射光量と６３５ｎｍの発光波長を有している。
本変形例においては、レーザＬＳ１１〜ＬＳ１４，ＬＳ２１〜ＬＳ２５は次のようにグルーピングされている。
・グループ１：レーザＬＳ１１，ＬＳ２１
・グループ２：レーザＬＳ１２，ＬＳ１３，ＬＳ２２，ＬＳ２３
・グループ３：レーザＬＳ１４，ＬＳ２４，ＬＳ２５
レーザＬＳ１１〜ＬＳ１４，ＬＳ２１〜ＬＳ２５は、表２に示されるように、光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２に対して分配される。
Figure 2017175391
光コンバイナＣＢ１に入射する光量は８Ｗ、光コンバイナＣＢ２に入射する光量は９Ｗであり、その光量差は１Ｗである。これは光コンバイナＣＢ１への入射光量と光コンバイナＣＢ２への入射光量の和１７Ｗに対して約５．９％であり、２０％以下である。
〔グルーピング方法〕
以下、グルーピング方法のいくつかの例について説明する。続く説明では、レーザの数をＫとし、出射光量の大きい順にレーザを順序づける（ｉ＝１，２，…，Ｋ）。１次合波部の数をＬとする（Ｌ≧１）。各々の１次合波部の入射ポートの数は等しくＭとする（Ｍ≧２，Ｌ×Ｍ≧Ｋ）。２次合波部の数を１とする。２次合波部の入射ポートの数をＮとする（Ｎ≧２）。
（グルーピング方法の第１例）
１−１：出射光量の大きいレーザから順番にＬ個ずつ区切ってグルーピングする。
１−２：レーザに余りが出た場合、余ったレーザは、隣り合うレーザが含まれるグループにグルーピングする。
（グルーピング方法の第２例）
１−１：出射光量の大きいレーザから順番にＬ個ずつ区切ってグルーピングする。
１−２：レーザに余りが出た場合、余ったレーザは、ひとつのグループにグルーピングする。
（グルーピング方法の第３例）
２−１：同じ出射光量のレーザを同じグループにグルーピングする。
２−２：同じ出射光量のレーザが無いレーザは、隣り合うレーザのうち、出射光量の近い方のレーザと同じグループにグルーピングする。出射光量の近い隣り合うレーザがすでにグルーピングされている場合は、そのグループに含める。
（グルーピング方法の第４例）
最も出射光量の大きい１番目のレーザの出射光量と、最も出射光量の小さいＫ番目のレーザの出射光量の間の光量範囲を略等間隔に区切ってグルーピングする。
（グルーピング方法の第５例）
最も出射光量の大きい１番目のレーザの出射光量が、それ以外のレーザの出射光量の総和よりも大きい場合は、１番目のレーザはグルーピングの対象とせず、１次合波部に接続せずに、直接２次合波部に接続する。この場合、Ｌ＜Ｎ。
〔分配方法〕
基本ルール：同じグループに属する複数のレーザは、複数の１次合波部から出射される複数の１次合波光の光量差が小さくなるように、複数の１次合波部に対して分配される。ここでいう「分配」とは、複数のレーザから出射されるレーザ光量が複数の１次合波部に対して分散して入射するように接続することを示す。
（分配方法の第１例）
グループに含まれるレーザの平均出射光量が大きいグループから先に分配を行う。（各々の１次合波部の入射ポートの数はすべて等しいとしたが、複数の１次合波部の入射ポートの数がすべて等しくない場合には、他の１次合波部に比べて入射ポートの数が少なく、先に入射ポートがレーザで埋まった１次合波部に対しては、その１次合波部を除外して分配を行う。）
（分配方法の第２例）
同じグループに属する複数のレーザは、同じグループにおいて複数の１次合波部に対して分配されるレーザの数の差が１以下となるように、複数の１次合波部に対して分配される。
特に、グループに含まれるレーザの数がＬに等しいか、その倍数である場合は、上記余剰はゼロであり、各々の合波部に同じ数ずつ分配され、同じグループにおいて複数の１次合波部に対して分配されるレーザの数の差はゼロである。
（分配方法の第３例）
グループに含まれるレーザにおいて、まずは出射光量の大きいレーザから順にＬ個またはＬの倍数のレーザについて、各々の１次合波部に同じ数ずつ分配し、余ったレーザは、最初の分配において出射光量の小さいレーザが分配された１次合波部から優先して分配する。
（分配方法の第４例）
あるグループＡにおいて、他の１次合波部よりも多くレーザを分配された１次合波部に対しては、グループＡとは異なるグループＢにおいては、他の１次合波部よりも多くレーザを分配しない。
（分配方法の第５例）
あるグループＡにおいて、他の１次合波部よりも入射光量が大きくなるように分配された１次合波部に対しては、グループＡとは異なるグループＢにおいては、他の１次合波部よりも入射光量が大きくなるように分配しない。
＜第２実施形態＞
［構成］
第２実施形態は、第１実施形態における照明装置を有する内視鏡である。図７は、第２実施形態における内視鏡の構成模式図である。内視鏡は、本体部ＢＤと挿入部ＩＳを有しており、照明装置の光変換部ＣＶは挿入部ＩＳに配置され、光変換部ＣＶと光ファイバＦＢ３１を除く照明装置の要素は本体部ＢＤ内に配置されており、光ファイバＦＢ３１は本体部ＢＤと挿入部ＩＳの両方の内部に配置されている。
内視鏡は、照明装置に加えて、観察体を撮像する撮像部ＩＭと、撮像部ＩＭからの撮像信号を処理して観察体の画像を生成する画像処理部ＰＲと、画像処理部ＰＲで生成された観察体の画像を表示する画像表示部ＤＳを備えている。
本実施形態においては、レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３はレーザ光を同時に出射せず、青色領域・緑色領域・赤色領域のレーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３がレーザ光を順次出射する。また、本実施形態においては、第１実施形態に対して、複数のレーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３に対するグルーピングの基準と分配方法が異なる。
〔撮像部ＩＭ〕
撮像部ＩＭは、観察体からの反射散乱光ＲＬを検出し、撮像信号を生成する。撮像信号は画像処理部ＰＲに出力される。撮像部ＩＭは、例えば、ＣＣＤイメージャやＣＭＯＳイメージャである。また、本実施形態における撮像部ＩＭは、カラーフィルタを有さないモノクロイメージャである。
〔画像処理部ＰＲ〕
画像処理部ＰＲは、撮像部ＩＭから順次出力されるＢ撮像信号とＧ撮像信号とＲ撮像信号に対して所定の画像処理を行って観察体の画像を生成する。
〔画像表示部ＤＳ〕
画像表示部ＤＳは、画像処理部ＰＲによって生成された画像を表示する。画像表示部ＤＳは、例えば液晶ディスプレイ等のモニタである。
〔レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３と光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２の接続（配置）構成〕
本実施形態では、レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３は、出射タイミングを基準として、グルーピングされている。これらは、同じ出射タイミングを有するレーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３が同じグループとなるようにグルーピングされている。
本実施形態におけるレーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３の出射のタイミング図を図８に示す。レーザＬＳ１１とレーザＬＳ２１は、同じ３Ｗの出射光量を有しており、同じタイミングｔ１で青色領域のレーザ光を出射する。レーザＬＳ１２とレーザＬＳ２２は、同じ２Ｗの出射光量を有しており、同じタイミングｔ２で緑色領域のレーザ光を出射する。レーザＬＳ１３とレーザＬＳ２３は、同じ１Ｗの出射光量を有しており、同じタイミングｔ３で赤色領域のレーザ光を出射する。
本実施形態においては、レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３は次のようにグルーピングされている。
・グループ１：レーザＬＳ１１，ＬＳ２１
・グループ２：レーザＬＳ１２，ＬＳ２２
・グループ３：レーザＬＳ１３，ＬＳ２３
同じグループに属するレーザＬＳ１１，ＬＳ２１とＬＳ１２，ＬＳ２２とＬＳ１３，ＬＳ２３は、第１実施形態と同様に、それぞれ、光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２に対して、入射光量が分散されるように分配される。言い換えると、同じグループに属するレーザＬＳ１１，ＬＳ２１とＬＳ１２，ＬＳ２２とＬＳ１３，ＬＳ２３は、第１の１次合波光と第２の１次合波光の光量差が所定値以下となるように、光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２に対して分配される。また、本実施形態においては、同じグループに属するレーザＬＳ１１，ＬＳ２１とＬＳ１２，ＬＳ２２とＬＳ１３，ＬＳ２３は、それぞれ、光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２に対して同じ数ずつ分配されている。
本実施形態においては、レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３は、表３に示されるように、光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２に対して分配される。このとき、光コンバイナＣＢ１と光コンバイナＣＢ２への入射光の光量差が最も小さくなる（この場合、略等しくなる）。また、本実施形態においては、光コンバイナＣＢ１と光コンバイナＣＢ２は略同一の特性であるので、第１の１次合波光と第２の１次合波光の光量差が最も小さくなる（この場合、略等しくなる）。
Figure 2017175391
なお、「同じ出射タイミングを有する」とは、同時に出射されている期間を有するという意味を含む。つまり、出射開始のタイミングは同時刻でない場合や、出射時間が異なっていても、同時に出射されている期間を有する場合は「同じ出射タイミングを有する」という。
また、レーザの数および／または出射タイミングは本実施形態に示すものに限らない。例えば、各出射タイミングにおいてレーザ光を出射するレーザは２つに限らない。また、同じタイミングでレーザ光を出射するレーザは、同じ発光波長を有するものとも限らない。例えば、橙色のレーザや紫色のレーザが用いられてもよい。また、本実施形態では３つのサブフレームに対応して青色・緑色・赤色のレーザを順次出射しているが、サブフレームは３つに限らない。
〔動作〕
１．光源駆動部ＤＲによってレーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３が順次駆動され、図８に示すように、青色領域・緑色領域・赤色領域のレーザ光が順次出射される。
２．タイミングｔ１において、レーザＬＳ１１とレーザＬＳ２１は青色領域のレーザ光を同時に出射する。レーザＬＳ１１から出射されたレーザ光は、光ファイバＦＢ１１を導光され、入射ポートＩＰ１１から光コンバイナＣＢ１へ入射され、光コンバイナＣＢ１の出射ポートＯＰ１１から出射される。また、レーザＬＳ２１から出射されたレーザ光は、光ファイバＦＢ２１を導光され、入射ポートＩＰ２１から光コンバイナＣＢ２へ入射され、光コンバイナＣＢ２の出射ポートＯＰ２１から出射される。
３．レーザＬＳ１１から出射されたレーザ光とレーザＬＳ２１から出射されたレーザ光は、それぞれ、光コンバイナＣＢ３の入射ポートＩＰ３１と入射ポートＩＰ３２へ入射され、出射ポートＯＰ３１からは、レーザＬＳ１１から出射されたレーザ光とレーザＬＳ２１から出射されたレーザ光の合波光が出射される。
４．レーザＬＳ１１から出射されたレーザ光とレーザＬＳ２１から出射されたレーザ光の合波光は光変換部ＣＶによって所望の配光へ変換された後、照明光ＩＬとして、観察体に照射される。
５．撮像部ＩＭは、観察体によって生成された照明光ＩＬの反射散乱光ＲＬを検出してサブフレーム１の撮像信号を生成する。
６．タイミングｔ２において、レーザＬＳ１２とレーザＬＳ２２が緑色領域のレーザ光を同時に出射する。レーザＬＳ１２から出射されたレーザ光とレーザＬＳ２２から出射されたレーザ光の合波光は、上記と同様にして、光変換部ＣＶによって所望の配光へ変換された後、照明光ＩＬとして出射され、観察体に照射される。撮像部ＩＭは、観察体によって生成された照明光ＩＬの反射散乱光ＲＬを検出してサブフレーム２の撮像信号を生成する。
７．タイミングｔ３において、レーザＬＳ１３とレーザＬＳ２３が赤色領域のレーザ光を同時に出射される。レーザＬＳ１３から出射されたレーザ光とレーザＬＳ２３から出射されたレーザ光の合波光は、上記と同様にして、光変換部ＣＶによって所望の配光へ変換された後、照明光ＩＬとして出射され、観察体に照射される。撮像部ＩＭは、観察体によって生成された照明光ＩＬの反射散乱光ＲＬを検出してサブフレーム３の撮像信号を生成する。
８．画像処理部ＰＲは、サブフレーム１〜３の画像を合成して、１フレームのカラー（白色）画像を生成する。画像表示部ＤＳは、画像処理部ＰＲによって生成された画像を表示する。
〔効果〕
複数のレーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３に対して、出射タイミングを基準にグルーピングを行い、光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２に対して、複数のレーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３から出射されたレーザ光の入射光量が分散するように接続（配置）することにより、光コンバイナＣＢ３における、入射ポートＩＰ３１と出射ポートＯＰ３１の間の光路と、入射ポートＩＰ３２と出射ポートＯＰ３１の間の光路において、時間的に光損失が分散され、時間的に発熱が分散される。すなわち、光コンバイナＣＢ３の内部光路において、一部分のみに同時刻に発熱が集中することを防ぐことができる。これにより、光コンバイナＣＢ３の発熱による故障を防止することができる。
＜第３実施形態＞
［構成］
第３実施形態は、第２実施形態と同様に、内視鏡である。図９は、第３実施形態における内視鏡の構成模式図である。第３実施形態の内視鏡は、第２実施形態の内視鏡との比較において、照明装置の２次合波部である光コンバイナＣＢ３が光カプラＣＰに置き換えられ、これに伴って、光ファイバＦＢ３１と光変換部ＣＶが２本の光ファイバＦＢ４１，ＦＢ４２と２つの光変換部ＣＶ１，ＣＶ２に置き換えられた構成となっている。また撮像部ＩＭは、カラーイメージャで構成されている。
〔光カプラＣＰ（２次合波部、光合波分波部）〕
本実施形態における光カプラＣＰの一例を図１０に示す。光カプラＣＰは、２つの入射ポートＩＰ４１，ＩＰ４２と、２つの出射ポートＯＰ４１，ＯＰ４２を有している。光カプラＣＰは、入射ポートＩＰ４１に入射した光と入射ポートＩＰ４２に入射した光を合波し、その合波光を出射ポートＯＰ４１と出射ポートＯＰ４２へ分波する機能を有している。光カプラＣＰは、入射ポートＩＰ４１に入射した光を、理想的には１：１に比率で出射ポートＯＰ４１と出射ポートＯＰ４２へ分岐するとともに、入射ポートＩＰ４２に入射した光を、理想的には１：１に比率で出射ポートＯＰ４１と出射ポートＯＰ４２へ分岐する。
再び図９を参照して説明する。
入射ポートＩＰ４１には、光ファイバＦＢ１４が接続され、第１の１次合波光が入射される。
入射ポートＩＰ４２には、光ファイバＦＢ２４が接続され、第２の１次合波光が入射される。
出射ポートＯＰ４１からは、第１の１次合波光と第２の１次合波光が合波された第１の２次合波光が出射される。
入射ポートＩＰ４２からは、第１の１次合波光と第２の１次合波光が合波された第２の２次合波光が出射される。
〔光ファイバＦＢ４１，ＦＢ４２〕
光ファイバＦＢ４１の入射端は、光カプラＣＰの出射ポートＯＰ４１に接続され、光ファイバＦＢ４１の出射端は、光変換部ＣＶ１に接続されている。光ファイバＦＢ４２の入射端は、光カプラＣＰの出射ポートＯＰ４２に接続され、光ファイバＦＢ４２の出射端は、光変換部ＣＶ２に接続されている。光ファイバＦＢ４１，ＦＢ４２はいずれも、第２実施形態の光ファイバＦＢ３１すなわち第１実施形態の光ファイバＦＢ３１と実質的に同じ特性を有している。
〔光変換部ＣＶ１，ＣＶ２〕
光変換部ＣＶ１，ＣＶ２は共に、第２実施形態の光変換部ＣＶと同様に、内視鏡の挿入部ＩＳの先端部に配置されている。光変換部ＣＶ１，ＣＶ２はいずれも、第２実施形態の光変換部ＣＶすなわち第１実施形態の光変換部ＣＶと実質的に同一の特性を有している。光変換部ＣＶ１は、光ファイバＦＢ４１から入射される２次合波光を所望の配光へ変換して照明光ＩＬ１として出射する。光変換部ＣＶ２は、光ファイバＦＢ４２から入射される２次合波光を所望の配光へ変換して照明光ＩＬ２として出射する。
第３実施形態は、第２実施形態に対して、複数のレーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３に対するグルーピングの基準と分配方法が異なる。また、レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３は、第１の実施形態と同様に、同時にレーザ光を出射する。また、本実施形態においては、レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３は同じ１Ｗの出射光量を有している。
〔第３実施形態における課題〕
光カプラＣＰの分岐比は、略１：１となるように設計されていても、製造誤差によりその分岐比は設計値からずれることがある。例えば、光カプラＣＰの入射ポートＩＰ４１から入射された場合には、光カプラＣＰの出射ポートＯＰ４１と出射ポートＯＰ４２に対する分岐比は１．１：０．９のように分岐比に偏りができ、一方、光カプラＣＰの入射ポートＩＰ４２から入射された場合には、光カプラＣＰの出射ポートＯＰ４１と出射ポートＯＰ４２に対する分岐比は０．９：１．１のように、入射ポートＩＰ４１から入射された場合とは逆の分岐比の偏りができてしまう。
このとき、入射ポートＩＰ４１に入射される第１の１次合波光と入射ポートＩＰ４２に入射される第２の１次合波光との間に色差があると、出射ポートＯＰ４１から出射される第１の２次合波光と出射ポートＯＰ４２から出射される第２の２次合波光との間の色差はより大きくなる。それに伴い、光変換部ＣＶ１から出射される照明光ＩＬ１と光変換部ＣＶ２から出射される照明光ＩＬ２との間の色差も大きくなる。これにより、照明光ＩＬ１と照明光ＩＬ２の重ね合わせである総合の照明光は、配光によって色が異なってしまい、つまり照明光に色むらが生じてしまい、これが観察に悪影響を及ぼす虞がある。
〔レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３と光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２の接続（配置）構成〕
本実施形態では、レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３は、発光波長を基準としてグルーピングされており、所定の波長範囲に含まれる発光波長を有するレーザは同じグループにグルーピングされている。本実施形態においては、所定の波長範囲は、第１実施形態において定義された青色領域・緑色領域・赤色領域の各色領域である。すなわち、同じ色領域に含まれる発光波長を有する狭帯域光源は同じグループにグルーピングされている。また、本実施形態においては、レーザＬＳ１１とレーザＬＳ２１は同じ４４５ｎｍの発光波長を有し、レーザＬＳ１２とレーザＬＳ２２は同じ５２５ｎｍの発光波長を有し、レーザＬＳ１３とレーザＬＳ２３は同じ６３５ｎｍの発光波長を有している。同じ発光波長を有するレーザＬＳは同じグループにグルーピングされている。ここで、「同じ発光波長」とは、設計上同じであることを示しており、製造ばらつき等により発光波長が数ｎｍ程度違うレーザも同じ発光波長を有しているとみなす。
本実施形態においては、レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３は次のようにグルーピングされている。
・グループ１：レーザＬＳ１１，ＬＳ２１
・グループ２：レーザＬＳ１２，ＬＳ２２
・グループ３：レーザＬＳ１３，ＬＳ２３
同じグループに属するレーザＬＳ１１，ＬＳ２１とＬＳ１２，ＬＳ２２とＬＳ１３，ＬＳ２３は、それぞれ、第１の１次合波光と第２の１次合波光の色差が所定値以下となるように、光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２に対して分配されている。言い換えれば、同じグループに属するレーザＬＳ１１，ＬＳ２１とＬＳ１２，ＬＳ２２とＬＳ１３，ＬＳ２３は、照明光ＩＬ１と照明光ＩＬ２の色差が所定値以下となるように光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２に対して分配される。また、本実施形態においては、同じグループに属するレーザＬＳ１１，ＬＳ２１とＬＳ１２，ＬＳ２２とＬＳ１３，ＬＳ２３は、光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２に対して同じ数ずつ分配されている。
本実施形態においては、レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３は、表４に示されるように、光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２に対して分配される。このとき、光カプラＣＰに入射される第１の１次合波光と第２の１次合波光の色差が最も小さくなる（この場合、略等しくなる）。また、本実施形態においては、光変換部ＣＶ１と光変換部ＣＶ２は略同一の特性であるので、照明光ＩＬ１と照明光ＩＬ２の色差が最も小さくなる（この場合、略等しくなる）。
Figure 2017175391
ここで、本実施形態における色差とは、「光の色の差」を示す。色差の評価値としては、例えば、中心波長の差を用いることができる。中心波長λｃは、レーザの出射光量をＰｉ、発光波長をλｉとしたとき、次式（１）で定義される。
Figure 2017175391
また、色差の別の評価値としては、例えば、図１１に示されるＣＩＥ １９７６ Ｌ＊ｕ＊ｖ＊表色系の色空間座標の距離が用いられてもよい。また、照明光の色の差ではなく、代表的な観察体における反射光の色の差を基準にしてもよい。これは「観察体に対する色再現性の差」を示す。上記中心波長の差としては例えば５０ｎｍ以下であればよい。また、上記色空間座標の距離としては例えば次式（２）が０．３以下であればよい。そうであれば、後述するように、光変換部ＣＶ１から出射される照明光ＩＬ１と光変換部ＣＶ２から出射される照明光ＩＬ２において色差が小さくなり、色が略均一な良好な照明特性を有する内視鏡を提供できる。
Figure 2017175391
なお、第１の１次合波光と第２の１次合波光の色差が最も小さくなるように接続されるのが最も好ましいが、実施形態はそれに限らない。例えば、同じ色領域に含まれるレーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３が光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２に対して接続されていればよい。
なお、レーザの数および／または発光波長は本実施形態に示すものに限らない。例えば、すべてのレーザが異なる発光波長を有していてもよい。例えば、橙色のレーザや紫色のレーザが用いられてもよい。また、光源は、レーザに限らず、狭帯域光源であればよく、ＬＥＤ等の狭帯域光源で構成されてもよい。
〔動作〕
１．光源駆動部ＤＲによってレーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３が駆動され、レーザ光が同時に出射される。
２．レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３から出射されたレーザ光は光ファイバＦＢ１１〜ＦＢ１３を導光された後、入射ポートＩＰ１１〜ＩＰ１３から光コンバイナＣＢ１へ入射される。光コンバイナＣＢ１の出射ポートＯＰ１１から、レーザＬＳ１１〜ＬＳ１３から出射されたレーザ光の合波光である第１の１次合波光が出射される。第１の１次合波光は白色光である。
３．レーザＬＳ２１〜ＬＳ２３から出射されたレーザ光は光ファイバＦＢ２１〜ＦＢ２３を導光された後、入射ポートＩＰ２１〜ＩＰ２３から光コンバイナＣＢ２へ入射される。光コンバイナＣＢ２の出射ポートＯＰ２１から、レーザＬＳ２１〜ＬＳ２３から出射されたレーザ光の合波光である第２の１次合波光が出射される。第２の１次合波光は白色光である。
４．第１の１次合波光は光ファイバＦＢ２１を導光された後、入射ポートＩＰ４１から光カプラＣＰへ入射される。
５．第２の１次合波光は光ファイバＦＢ２２を導光された後、入射ポートＩＰ４２から光カプラＣＰへ入射される。
６．光カプラＣＰの出射ポートＯＰ４１と出射ポートＯＰ４２からは、第１の１次合波光と第２の１次合波光の合波光である２次合波光が出射される。２次合波光は白色光である。
７．２次合波光は光ファイバＦＢ３１を導光された後、光変換部ＣＶへ入射される。
８．２次合波光は光変換部ＣＶ１，ＩＬ２によって所望の配光へ変換された後、照明光ＩＬ１，ＩＬ２として出射され、観察体に照射される。
９．撮像部ＩＭは、観察体によって生成された照明光ＩＬ１，ＩＬ２の反射散乱光ＲＬを検出して撮像信号を生成する。
１０．画像処理部ＰＲは、撮像部ＩＭから供給される撮像信号を処理して画像を生成する。画像表示部ＤＳは、画像処理部ＰＲによって生成された画像を表示する。
〔効果〕
複数のレーザＬＳ１１〜ＬＳ１３，ＬＳ２１〜ＬＳ２３に対して、発光波長を基準にグルーピングを行い、光コンバイナＣＢ１，ＣＢ２に対して、第１の１次合波光と第２の１次合波光の色差が所定値以下となるように接続（配置）することにより、照明光ＩＬ１と照明光ＩＬ２の色差が所定値以下に低く抑えられる。これにより、照明光の色むらの発生が低減され、良好な観察に貢献する。
＜各実施形態に適用可能な変形＞
狭帯域光源の数は、ここに説明した実施形態におけるレーザの数に限定されることなく、適切に変更されてよい。
例えば、照明装置は、少なくとも４つの狭帯域光源と、これら少なくとも４つの狭帯域光源の少なくとも２つから出射された狭帯域光をそれぞれ合波する複数の１次合波部と、これらの１次合波部によって合波された１次合波光を合波する１つの２次合波部を有している構成であってよい。一例としては、照明装置は、第１実施形態の照明装置において、レーザＬＳ１３とレーザＬＳ２３が省かれた構成であってもよい。
さらには、照明装置は、少なくとも３つの狭帯域光源と、これら少なくとも３つの狭帯域光源の少なくとも２つから出射された狭帯域光を合波する少なくとも１つの１次合波部と、この１次合波部によって合波された１次合波光と、上記の少なくとも２つの狭帯域光源を除いた狭帯域光源から出射された狭帯域光とを合波する１つの２次合波部を有している構成であってもよい。例えば、照明装置は、第１実施形態の照明装置において、レーザＬＳ１３とレーザＬＳ２２とレーザＬＳ２３が省かれ、さらに光コンバイナＣＢ２が省かれた構成であってもよい。
このような各構成も、実施形態で説明された利点と同じ利点を有し得る。

Claims (25)

  1. 少なくとも４つの狭帯域光源と、
    前記狭帯域光源の少なくとも２つから出射された狭帯域光をそれぞれ合波する複数の１次合波部と、
    前記複数の１次合波部によって合波された１次合波光を合波する２次合波部を有し、
    前記２次合波部によって合波された２次合波光を照明光として出射する照明装置において、
    前記複数の狭帯域光源は、前記狭帯域光の照明特性をグルーピングの基準として、前記照明特性において所定の条件を満たす狭帯域光源が同じグループに含まれるように、複数のグループにグルーピングされており、
    同じグループに属する複数の狭帯域光源の各々は、前記同じグループに属する複数の狭帯域光源が前記複数の１次合波部に分配されるように前記複数の１次合波部のいずれか１つに接続されていることを特徴とする照明装置。
  2. 前記１次合波部の各々は、前記少なくとも４つの狭帯域光源の少なくとも２つから出射された狭帯域光が入射される少なくとも２つの１次合波部入射ポートと、前記１次合波光を出射する少なくとも１つの１次合波部出射ポートとを有し、
    前記２次合波部は、前記複数の１次合波部によって合波された前記１次合波光が入射される複数の２次合波部入射ポートと、前記２次合波光を出射する少なくとも１つの２次合波部出射ポートとを有することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
  3. 少なくとも３つの狭帯域光源と、
    前記狭帯域光源の少なくとも２つから出射された狭帯域光を合波する少なくとも１つの１次合波部と、
    前記１次合波部によって合波された１次合波光と、前記少なくとも２つの狭帯域光源を除いた狭帯域光源から出射された狭帯域光とを合波する２次合波部を有し、
    前記２次合波部によって合波された２次合波光を照明光として出射する照明装置において、
    前記複数の狭帯域光源は、前記狭帯域光の照明特性をグルーピングの基準として、前記照明特性において所定の条件を満たす狭帯域光源が同じグループに含まれるように、少なくとも１つのグループにグルーピングされており、
    同じグループに属する複数の狭帯域光源の各々は、前記同じグループに属する複数の狭帯域光源が前記少なくとも１つの１次合波部と前記２次合波部に対して前記照明特性が分配されるように、前記少なくとも１つの１次合波部と前記２次合波部のいずれか１つに接続されていることを特徴とする照明装置。
  4. 前記１次合波部の各々は、前記少なくとも３つの狭帯域光源の少なくとも２つから出射された狭帯域光が入射される複数の１次合波部入射ポートと、前記１次合波光を出射する少なくとも１つの１次合波部出射ポートとを有し、
    前記２次合波部は、前記１次合波部によって合波された前記１次合波光と、前記少なくとも２つの狭帯域光源を除いた狭帯域光源から出射された狭帯域光とが入射される複数の２次合波部入射ポートと、前記２次合波光を出射する少なくとも１つの２次合波部出射ポートとを有することを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
  5. 前記照明特性は出射光量と発光波長と出射タイミングの少なくとも１つであり、前記複数の狭帯域光源のうち、出射光量と発光波長と出射タイミングの少なくとも１つが所定の範囲内に含まれる狭帯域光源同士は同じグループとなるようにグルーピングされていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかひとつに記載の照明装置。
  6. グルーピングの基準は前記狭帯域光源の出射光量であり、所定の光量範囲に含まれる出射光量を有する狭帯域光源は同じグループにグルーピングされていることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
  7. グルーピングの基準は前記狭帯域光源の出射タイミングであり、前記複数の狭帯域光源から狭帯域光が順次異なる出射タイミングで出射される場合、同じ出射タイミングを有する狭帯域光源は同じグループにグルーピングされていることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
  8. グルーピングの基準は前記狭帯域光源の発光波長であり、所定の波長範囲に含まれる発光波長を有する狭帯域光源は同じグループにグルーピングされていることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
  9. 青色領域・緑色領域・赤色領域の３つの色領域に対して、同じ色領域に含まれる発光波長を有する狭帯域光源は同じグループにグルーピングされていることを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
  10. 前記複数の狭帯域光源のうち、略等しい照明特性を有する狭帯域光源は同じグループにグルーピングされていることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
  11. 同じグループに属する複数の狭帯域光源は、前記複数の１次合波部から出射される１次合波光の光量差が所定値以下となるように、前記複数の１次合波部に対して分配されていることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
  12. 同じグループに属する複数の狭帯域光源は、前記複数の１次合波光の色差が所定値以下となるように、前記複数の１次合波部に対して分配されていることを特徴とする請求項８または９に記載の照明装置。
  13. 同じグループに属する複数の狭帯域光源は、前記同じグループにおいて前記複数の１次合波部に対して分配される前記狭帯域光源の数の差が１以下となるように、前記複数の１次合波部に対して分配されていることを特徴とする請求項６ないし９のいずれかひとつに記載の照明装置。
  14. 前記複数の狭帯域光源は、少なくとも２つの同じ色領域の発光波長を有する狭帯域光源を含んでいることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかひとつに記載の照明装置。
  15. 前記２次合波部出射ポートが１つのみの場合は、グルーピングの基準は、前記狭帯域光源の発光波長よりも、前記狭帯域光源の出射光量または前記狭帯域光源の出射タイミングが優先されて選択されることを特徴とする請求項２または４に記載の照明装置。
  16. 前記２次合波部出射ポートが複数の場合は、グルーピングの基準は、前記狭帯域光源の出射光量または前記狭帯域光源の出射タイミングよりも、前記狭帯域光源の発光波長が優先されて選択されることを特徴とする請求項２または４に記載の照明装置。
  17. 前記複数の狭帯域光源は、出射光量の大きい順に順序づけられており、前記複数の狭帯域光源は、出射光量の大きいものから順番に所定の個数ずつ区切られてグルーピングされており、余った狭帯域光源は、隣り合う狭帯域光源が含まれるグループにグルーピングされていることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
  18. 前記複数の狭帯域光源は、出射光量の大きい順に順序づけられており、前記複数の狭帯域光源のうち、同じ出射光量を有する狭帯域光源は同じグループにグルーピングされ、他の狭帯域光源と同じ出射光量を有さない狭帯域光源は、隣り合う狭帯域光源のうち、出射光量の近い方の狭帯域光源と同じグループにグルーピングされ、出射光量の近い隣り合う狭帯域光源がすでにグルーピングされている場合は、そのグループに含められていることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
  19. 前記複数の狭帯域光源は、出射光量の大きい順に順序づけられており、前記複数の狭帯域光源は、最も出射光量の大きい１番目の狭帯域光源の出射光量と、最も出射光量の小さい最終番目の狭帯域光源の出射光量の間の光量範囲を略等間隔に区切ることによってグルーピングされていることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
  20. 前記複数の狭帯域光源は、出射光量の大きい順に順序づけられており、最も出射光量の大きい１番目の狭帯域光源の出射光量が、それ以外の狭帯域光源の出射光量の総和よりも大きい場合は、１番目の狭帯域光源は、グルーピングされずに、前記２次合波部に直接接続されていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
  21. 前記複数の狭帯域光源は、グループに含まれる狭帯域光源の平均出射光量が大きいグループから先に分配されていることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
  22. グループに含まれる狭帯域光源は、出射光量の大きい狭帯域光源から順に前記１次合波部の数ずつ前記複数の１次合波部に等しく分配され、余った狭帯域光源は、最初の分配において出射光量の小さい狭帯域光源が分配された１次合波部から優先して分配されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
  23. 第一のグループの狭帯域光源が他の１または複数の１次合波部よりも多く分配された１または複数の１次合波部に対しては、第二のグループの狭帯域光源は、前記他の１次合波部よりも多く分配されていないことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
  24. 第一のグループの狭帯域光源が他の１または複数の１次合波部よりも入射光量が大きくなるように分配された１次合波部に対しては、第二のグループの狭帯域光源は、前記他の１次合波部よりも入射光量が大きくなるように分配されていないことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
  25. 請求項１ないし２４のいずれかひとつに記載の照明装置を有する内視鏡。
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