JP5698780B2

JP5698780B2 - 光源装置およびそれを備えた内視鏡装置

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Description

本発明は、光源装置に関する。

現在、内視鏡装置では、白色光による通常観察に加えて、特定の波長の光を用いて病変部などの視認性を向上させた観察手法いわゆる特殊光観察が行われている。このような機能を有する内視鏡装置は、具体的には通常観察のための白色光と特殊光観察のための特殊光とを切り替えて内視鏡先端部から射出するように構成されている。

特開２００６−０２６１２８号公報は、このような内視鏡装置用の光源装置のひとつを開示している。この光源装置では、光偏向素子を含むユニットをスライドさせて、光偏向素子を光路上に適宜配置することによって、観察光と特殊光との切り替え、言い換えれば射出光の色の切り替えを実施している。

特開２００６−０２６１２８号公報

前述の光源装置では、観察光と特殊光との切り替えをユニットのスライドによって実施するため、ユニットをスライドさせる機械的な機構が必要であり、これが装置の大型化・複雑化を招いている。

本発明は、このような実状を考慮してなされたものであり、その目的は、射出光の色を切り替え可能な小型の光源装置を提供することである。

本発明による光源装置は、第１の波長領域の光を発する第１の半導体光源と、前記第１の波長領域と異なる第２の波長領域の光を発する第２の半導体光源と、前記第１および前記第２の半導体光源とそれぞれ光学的に接続される第１および第２の入射端と、少なくとも第１および第２の射出端を有する光カプラーと、前記第１の射出端と光学的に接続された第１の波長変換部材と、前記第２の射出端と光学的に接続された第２の波長変換部材とを有しており、前記第１および第２の波長変換部材は共に、少なくとも前記第１の波長領域の光を吸収し、第１および第２の波長領域のいずれとも異なる第３の波長領域の光を発し、前記第１の波長変換部材と前記第２の波長変換部材とはほぼ等しい波長変換特性を有している。

本発明によれば、射出光の色を切り替え可能な小型の光源装置が提供される。

本発明の第１実施形態による光源装置を示している。ＹＡＧ：Ｃｅのスペクトル特性を示している。Ｃｅ賦活のＣａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２のスペクトル特性を示している。本発明の第２実施形態による光源装置を示している。図４に示したマルチ蛍光体ユニットを示している。図５に示したマルチ蛍光体ユニットに代替可能な別のタイプのマルチ蛍光体ユニットを示している。Ｅｕ賦活のＬａ_２Ｏ_２Ｓの発光スペクトルを示している。Ｅｕ，Ｍｎ共賦活のＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７の発光スペクトルを示している。Ｅｕ賦活のＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７の発光スペクトルを示している。本発明の第３実施形態による光源装置を示している。ＳｒＡｌＯ：Ｅｕのスペクトル特性を示している。本発明の第４実施形態による光源装置の蛍光体ユニットから射出される光のスペクトルを示している。一般的な内視鏡装置を概略的に示している。図１３に示した内視鏡先端部の構成を示している。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態による光源装置を示している。図１に示すように、光源装置１０は、第１の光源部２０Ａと、第２の光源部２０Ｂと、第１の光源部２０Ａから射出される光を導波する光ファイバー３０Ａと、第２の光源部２０Ｂから射出される光を導波する光ファイバー３０Ｂと、光ファイバー３０Ａおよび光ファイバー３０Ｂと接続された光カプラー４０と、光カプラー４０から出力される光を導波する光ファイバー５０と、光ファイバー５０により導波された光に応じた照明光を発する波長変換部６０とを有している。

第１の光源部２０Ａは、第１の半導体レーザー２２Ａと、第１の半導体レーザー２２Ａから発せられる発散性の光を収束させるレンズ２４と、レンズ２４により収束された光を光ファイバー３０Ａに光学的に結合する結合素子２６とを有している。同様に、第２の光源部２０Ｂは、第２の半導体レーザー２２Ｂと、第２の半導体レーザー２２Ｂから発せられる発散性の光を収束させるレンズ２４と、レンズ２４により収束された光を光ファイバー３０Ａに光学的に結合する結合素子２６とを有している。

光源装置１０は、第１の半導体レーザー２２Ａの発光・消灯すなわちオン・オフを独立に切り替える駆動回路８２Ａと、第２の半導体レーザー２２Ｂの発光・消灯すなわちオン・オフを独立に切り替える駆動回路８２Ｂとをさらに有している。

光カプラー４０は、２つの入射端と１つの射出端とを有する２入力１出力タイプの光ファイバーカプラー４２で構成されている。光ファイバーカプラー４２の一方の入射端は光ファイバー３０Ａを介して第１の光源部２０Ａと光学的に結合されている。光ファイバーカプラー４２のもう一方の入射端は光ファイバー３０Ｂを介して第２の光源部２０Ｂと光学的に結合されている。光ファイバーカプラー４２の射出端は光ファイバー５０を介して波長変換部６０と光学的に結合されている。

なお、ここで言う光カプラーとは、複数の入射端からの光を、少なくとも一つの出射端へ光学的に接続するものであり、機械的な接続形態について何ら限定するものではない。例えば、２本以上の光ファイバーの被覆の一部を各々除去し、これらを接触させた状態で加熱、押圧することにより、光ファイバーのコア部を結合したものでもよいし、平行に配置した複数の光ファイバーの端部に、対向して配置した別の光ファイバーの端部を接触させ、加熱により結合したものでもよい。これら二つの例では、結合部を光カプラーの一部と言うこともできるし、結合部そのものを光カプラーと言うこともできる。いずれの場合も、入射光を結合部に導光する入射側の光ファイバーを、光カプラーの入射端に接続された入射側光ファイバーと呼び、また、結合部から出射する光を出射端に導光する出射側の光ファイバーを、光カプラーの出射端に接続する射出側光ファイバーと呼ぶことができる。

第１の半導体レーザー２２Ａは、波長４６０ｎｍの青色のレーザー光を発し、第２半導体レーザー２２Ｂは、波長４１５ｎｍの青紫色のレーザー光を発する。波長変換部６０は、Ｃｅ（セリウム）賦活のＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）（以下、ＹＡＧ：Ｃｅと記す）の蛍光体を含む蛍光体ユニット６２で構成されている。ＹＡＧ：Ｃｅのスペクトル特性を図２に示す。図２において、破線はＹＡＧ：Ｃｅの吸収スペクトルを示し、実線は発光スペクトルを示している。図２に示す通り、ＹＡＧ：Ｃｅの吸収スペクトルは、４６０ｎｍ付近にピークを有している。ここで、吸収スペクトルの吸収領域は、蛍光体の吸収スペクトルの吸収強度が、ピーク値の半分以上である波長領域であると定義する。ＹＡＧ：Ｃｅの吸収スペクトルの吸収領域は、おおよそ４３０ｎｍ〜４８０ｎｍである。蛍光体ユニット６２は、第１の半導体レーザー２２Ａの発する波長４６０ｎｍの青色光を吸収して波長５３０ｎｍ程度の光を発するが、第２半導体レーザー２２Ｂの発する波長４１５ｎｍの青紫色光はほとんど透過する。

次に、本実施形態による光源装置の動作について説明する。

始めに第１の半導体レーザー２２Ａをオンにしたときの動作について説明する。第１の半導体レーザー２２Ａをオンにすると、第１の半導体レーザー２２Ａは波長４６０ｎｍの青色のレーザー光を発する。第１の半導体レーザー２２Ａから発せられたレーザー光はレンズ２４によって収束されて光ファイバー３０Ａに入射する。光ファイバー３０Ａに入射したレーザー光は、光ファイバー３０Ａを導波し、光ファイバーカプラー４２を経由し、光ファイバー５０を導波して蛍光体ユニット６２に入射する。図２から分かるように、波長４６０ｎｍの青色レーザー光はＹＡＧ：Ｃｅの吸収領域の光であるので、蛍光体ユニット６２に入射した青色レーザー光の一部は、蛍光体ユニット６２内のＹＡＧ：Ｃｅによって、波長５３０ｎｍ付近にピークを有するブロードなスペクトルの黄色光に波長変換され、波長変換された黄色光が蛍光体ユニット６２の射出端から射出される。また蛍光体ユニット６２に入射した青色レーザー光の残りの一部は、波長変換されることなく蛍光体ユニット６２を通過し、蛍光体ユニット６２の射出端から射出される。この結果、蛍光体ユニット６２の射出端からは、蛍光体ユニット６２によって波長変換された黄色光と、半導体レーザー２２Ａから発せられた青色光とが射出される。本実施形態では、これら黄色光と青色光とが混合されたときに白色光となるように調整されている。その結果、蛍光体ユニット６２の射出端からは白色光が射出される。すなわち、第１の半導体レーザー２２Ａをオンにしたとき、蛍光体ユニット６２の射出端からは、通常観察用の観察光である白色光が射出される。

次に、第２の半導体レーザー２２Ｂをオンにしたときの動作について説明する。第２の半導体レーザー２２Ｂをオンにすると、第２の半導体レーザー２２Ｂは波長４１５ｎｍの青紫色のレーザー光を発する。第２の半導体レーザー２２Ｂから発せられたレーザー光はレンズ２４によって収束されて光ファイバー３０Ｂに入射する。光ファイバー３０Ｂに入射したレーザー光は、光ファイバー３０Ｂを導波し、光ファイバーカプラー４２を経由し、光ファイバー５０を導波して蛍光体ユニット６２に入射する。図２から分かるように、波長４１５ｎｍの青紫色レーザー光はＹＡＧ：Ｃｅの吸収領域に含まれないため、蛍光体ユニット６２のＹＡＧ：Ｃｅにはほとんど吸収されないので、蛍光体ユニット６２に入射した青紫色レーザー光は、ほとんどが蛍光体ユニット６２を通過し、蛍光体ユニット６２の射出端から射出される。すなわち、第２の半導体レーザー２２Ｂをオンにしたとき、蛍光体ユニット６２の射出端からは、特殊光観察用の特殊光である波長４１５ｎｍの青紫光が射出される。

このように、第１の半導体レーザー２２Ａだけがオンにされているときに蛍光体ユニット６２から射出される光と、第２の半導体レーザー２２Ｂだけがオンにされているときに蛍光体ユニット６２から射出される光は、色が互いに異なる。

本実施形態の光源装置１０では、第１の半導体レーザー２２Ａと第２の半導体レーザー２２Ｂとの一方を選択的にオンにすることによって、観察光である白色光と特殊光である波長４１５ｎｍの青紫光とがスライドユニットなどの機械的な可動機構を使用することなく切り替えられて蛍光体ユニット６２の同一の射出端から射出される。

このような２つの半導体レーザー２２Ａ，２２Ｂと光カプラー４０と波長変換部６０との組み合わせにより、白色光と青紫光を容易に切替可能な光源装置が得られる。また、この光源装置は、機械的な可動機構を持たないシンプルな構造のため、小型化にも適している。

なお、波長４１５ｎｍの青紫光は、血液中のヘモグロビンによる吸収が大きく、血管を観察しやすくする効果があるため、本実施形態ではこの波長の光を選択したが、この波長の光に限らず、観察目的に応じた波長の光を選択してよい。すなわち、ＹＡＧ：Ｃｅに対しては、４３０ｎｍ以下の波長の光や４８０ｎｍ以上の波長の光を使用してよい。

また、蛍光体はＹＡＧ：Ｃｅに限定されるものではなく、ほかの適当な蛍光体、例えばＣｅ賦活のＣａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２などの蛍光体を使用してもよい。図３にＣｅ賦活のＣａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２のスペクトル特性を示す。図中、破線が吸収スペクトルで示し、実線が発光スペクトルを示している。図３に示す通り、このＣｅ賦活のＣａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２の吸収領域はおおよそ４６０ｎｍ〜５３０ｎｍとなっている。従って、この蛍光体を用いるときは、これに応じて、第１の半導体レーザー２２Ａの励起光の波長を例えば５００ｎｍ程度にすることによって、より効率的に励起光が波長変換されて明るい照明光が得られる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態による光源装置について図４ないし図９を参照して説明する。第２実施形態では、第１実施形態と共通の部分については説明を省略し、主に異なる部分について説明する。

図４は、第２実施形態による光源装置を示している。図４に示すように、本実施形態による光源装置１０Ａは、第１実施形態による光源装置１０との比較において、第１の光源部２０Ａの代わりに第３の光源部２０Ｃを有し、光ファイバー３０Ａの代わりに光ファイバー３０Ｃを有し、蛍光体ユニット６２の代わりに蛍光体ユニット６２Ａを有している。第３の光源部２０Ｃは、第３の半導体レーザー２２Ｃと、第３の半導体レーザー２２Ｃから発せられる発散性の光を収束させるレンズ２４と、レンズ２４により収束された光を光ファイバー３０Ｃに光学的に結合する結合素子２６とを有している。光源装置１０Ａはまた、駆動回路８２Ａの代わりに、第３の半導体レーザー２２Ｃの発光・消灯すなわちオン・オフを独立に切り替える駆動回路８２Ｃを有している。それ以外の構成は、第１実施形態と同様である。

第３の半導体レーザー２２Ｃは、波長３７５ｎｍの近紫外光を発する。蛍光体ユニット６２Ａは、組成の異なる複数種類の蛍光体を含むマルチ蛍光体ユニットで構成されている。図５は、図４に示した蛍光体ユニット６２Ａを示している。図５に示すように、蛍光体ユニット６２Ａは、赤色光を発するＲ蛍光体６４Ａを含む領域６６Ａと、緑色光を発するＧ蛍光体６４Ｂを含む領域６６Ｂと、青色光を発するＢ蛍光体６４Ｃを含む領域６６Ｃとを入射端側から射出端側に順に積層して構成されたマルチ蛍光体ユニットで構成されている。これらの蛍光体６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃは、いずれも近紫外光である３７５ｎｍの光により励起されて、それぞれ赤色光と緑色光と青色光を発するものが選択されている。このような蛍光体６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃは、たとえば、それぞれ、Ｅｕ賦活のＬａ_２Ｏ_２Ｓ（赤色）、Ｅｕ，Ｍｎ共賦活のＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７（緑色）、Ｅｕ賦活のＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７（青色）であってよい。Ｅｕ賦活のＬａ_２Ｏ_２Ｓ（赤色）の発光スペクトルを図７に、Ｅｕ，Ｍｎ共賦活のＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７（緑色）の発光スペクトルを図８に、Ｅｕ賦活のＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７（青色）の発光スペクトルを図９に示す。図７ないし図９に示す通り、これらの蛍光体の吸収領域は、それぞれ、２７０ｎｍ〜４００ｎｍ、２３０ｎｍ〜４００ｎｍ、２７０ｎｍ〜４１０ｎｍである。これらの蛍光体を含むマルチ蛍光体ユニットの吸収領域は、すべての蛍光体の吸収領域の重なり領域とみなせ、２７０ｎｍ〜４００ｎｍである。

次に、第２実施形態による光源装置の動作について説明する。

第３の半導体レーザー２２Ｃをオンにすると、第３の半導体レーザー２２Ｃは波長３７５ｎｍの近紫外のレーザー光を発する。第３の半導体レーザー２２Ｃから発せられた近紫外レーザー光はレンズ２４によって収束されて光ファイバー３０Ｃに入射する。光ファイバー３０Ｃに入射したレーザー光は光ファイバー３０Ｃを導波し、光ファイバーカプラー４２を経由し、光ファイバー５０を導波して蛍光体ユニット６２Ａに入射する。蛍光体ユニット６２Ａは、図５に示すように、光ファイバー５０と接続されている入射端側から順に、赤色光を発するＲ蛍光体６４Ａを含む領域６６Ａと、緑色光を発するＧ蛍光体６４Ｂを含む領域６６Ｂと、青色光を発するＢ蛍光体６４Ｃを含む領域６６Ｃとが配列されている。また、第３の半導体レーザー２２Ｃの発する波長３７５ｎｍの光は、蛍光体ユニット６２Ａを構成するマルチ蛍光体ユニットの吸収領域の光である。このため、領域６６Ａに入射した近紫外光の一部はＲ蛍光体６４Ａによって赤色光に波長変換されて領域６６Ｂに入射し、領域６６Ａに入射した近紫外光の残りの一部はそのまま領域６６Ａを通過して領域６６Ｂに入射する。領域６６Ｂに入射した近紫外光の一部はＧ蛍光体６４Ｂによって緑色光に波長変換されて領域６６Ｃに入射する。また、Ｇ蛍光体６４Ｂは赤色光を吸収しないので、領域６６Ｂに入射した赤色光はそのまま領域６６Ｂを通過する。従って、赤色光と緑色光と近紫外光とがＢ蛍光体６４Ｃを含む領域６６Ｃに入射する。領域６６Ｃに入射した近紫外光のほとんどはＢ蛍光体６４Ｃによって青色光に波長変換される。また、Ｂ蛍光体６４Ｃは赤色光と緑色光を吸収しないので、領域６６Ｃに入射した赤色光と緑色光はそのまま領域６６Ｃを通過する。その結果、蛍光体ユニット６２Ａの射出端からは赤色光と緑色光と青色光とが混合された白色光が射出される。

また、第２の半導体レーザー２２Ｂをオンにすると、半導体レーザー２２Ｂは波長４１５ｎｍの青紫色のレーザー光を発する。第２の半導体レーザー２２Ｂから発せられたレーザー光は、第１実施形態で説明したように、レンズ２４によって収束されて光ファイバー３０Ｂに入射し、光ファイバー３０Ｂを導波し、光ファイバーカプラー４２を経由し、光ファイバー５０を導波して蛍光体ユニット６２に入射する。波長４１５ｎｍの青紫色光はマルチ蛍光体ユニットの吸収領域の光ではないので、蛍光体ユニット６２Ａに入射した青紫色光は、Ｒ蛍光体６４ＡとＧ蛍光体６４ＢとＢ蛍光体６４Ｃのいずれにもほとんど吸収されず、蛍光体ユニット６２Ａをそのまま通過して射出端から射出される。

この結果、光源装置１０Ａは、第３の半導体レーザー２２Ｃが選択的にオンにされたときは白色光を射出し、第２の半導体レーザー２２Ｂがオンにされたときは波長４１５ｎｍの青紫光を射出する。光源装置１０Ａから射出される白色光は、赤色光と緑色光と青色光の成分を有するため、第１実施形態と比較して演色性の高い照明光となる。すなわち、本実施形態によれば、第１実施形態と同じ利点を有し、さらに演色性が向上した光源装置が得られる。

なお、本実施形態では、蛍光体ユニット６２Ａは、図５に示すように、Ｒ蛍光体６４Ａを含む領域６６ＡとＧ蛍光体６４Ｂを含む領域６６ＢとＢ蛍光体６４Ｃを含む領域６６Ｃとが積層されたマルチ蛍光体ユニットで構成されているが、図６に示すように、それらの蛍光体６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃのすべてが混合された別のタイプのマルチ蛍光体ユニットで構成されてもよい。これにより、蛍光体ユニット６２Ａがシンプルに構成される。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態による光源装置について図１０を参照して説明する。第３実施形態では、第１実施形態と共通の部分については説明を省略し、主に異なる部分について説明する。

図１０は、第３実施形態による光源装置を示している。図１０に示すように、本実施形態による光源装置１０Ｂは、光カプラー４０が２つの入射端と２つの射出端を有する２入力２出力タイプの光ファイバーカプラー４２Ａで構成されており、光ファイバーカプラー４２Ａの２つの射出端にそれぞれ２本の光ファイバー５０と２つの蛍光体ユニット６２とが接続されている点が第１実施形態と異なっている。

光ファイバーカプラー４２Ａは、２つの入射端と、２つの射出端とを有し、一方の入射端に入射した光を２つの射出端にほぼ等しい光強度割合で分配し、もう一方の入射端に入射した光を２つの射出端にほぼ等しい光強度割合で分配する。波長変換部６０は、２つの蛍光体ユニット６２を有している。２つの蛍光体ユニット６２は、それぞれ、２本の光ファイバー５０を介して光ファイバーカプラー４２Ａの２つの射出端と光学的に接続されている。２つの蛍光体ユニット６２はほぼ等しい波長変換特性を有している。

第１の半導体レーザー２２Ａが発する波長４６０ｎｍの青色光は光ファイバー３０Ａを導波して光ファイバーカプラー４２Ａに入射する。光ファイバーカプラー４２Ａに入射した青色光は、光ファイバーカプラー４２Ａによってほぼ等しい強度で２本の光ファイバー５０に分配される。２本の光ファイバー５０に分配された青色光は、それぞれ、２本の光ファイバー５０を導波して２つの蛍光体ユニットに入射する。各蛍光体ユニットに入射した青色光は、第１実施形態で説明したように、青色光と波長変換された黄色光とが混合された白色光となり、各蛍光体ユニットから射出される。

また、第２の半導体レーザー２２Ｂが発する波長４１５ｎｍの青紫色光は光ファイバー３０Ｂを導波して光ファイバーカプラー４２Ａに入射する。光ファイバーカプラー４２Ａに入射した青紫色光は、光ファイバーカプラー４２Ａによってほぼ等しい強度で２本の光ファイバー５０に分配される。２本の光ファイバー５０に分配された青紫色光は、それぞれ、２本の光ファイバー５０を導波して２つの蛍光体ユニットに入射する。各蛍光体ユニットに入射した青紫色光は、第１実施形態で説明したように、そのまま各蛍光体ユニットから射出される。

本実施形態によれば、第１実施形態の利点を有し、さらに観察対象を２方向から照明可能な光源装置が得られる。たとえば、内視鏡装置のように、観察対象から光源までが非常に近接しているとき、一方向だけからの照明は、影を生じさせるなど、観察対象物を見づらくすることがあるが、観察対象を２方向から照明するように２つの蛍光体ユニットの射出端を配置することによって、影を生じさせ難くすることが可能となる。この結果、大型化を伴うことなく、観察により適した光源装置が得られる。

本実施形態では、波長変換部６０の各蛍光体ユニットが、第１実施形態で説明した蛍光体ユニット６２で構成されているが、第２実施形態で説明したマルチ蛍光体ユニット６２Ａで構成されてもよい。さらに、光カプラー４０を、３以上の出力端を有する光ファイバーカプラーに変更するとともに、光ファイバーカプラーの３以上の出力端に、それぞれ、光ファイバーカプラーの出力端と同数の光ファイバーと複数の蛍光体ユニットとを接続した構成としてもよい。

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態による光源装置について説明する。本実施形態による光源装置は、基本的に第１実施形態と同様の構成を有しているが、波長変換部６０が、励起波長特性の異なる２種類の蛍光体を含む蛍光体ユニットで構成されている点が第１実施形態と異なっている。

本実施形態における蛍光体ユニット６２は、第１の半導体レーザー２２Ａから発せられる青色レーザー光は波長変換するが、第２の半導体レーザー２２Ｂから発せられる青紫色レーザー光はほとんど波長変換しない第１の蛍光体と、第１の半導体レーザーから発せられる青色レーザー光は波長変換しないが、第２の半導体レーザー２２Ｂから発せられる青紫色レーザー光は波長変換する第２の蛍光体とを含む蛍光体ユニットで構成されている。

本実施形態においては、たとえば、第１の蛍光体はＹＡＧ：Ｃｅで構成され、第２の蛍光体は、Ｅｕ賦活のＳｒＡｌ_２Ｏ_４（以下、ＳｒＡｌＯ：Ｅｕと記す）で構成されている。図２はＹＡＧ：Ｃｅのスペクトル特性を示し、図１１はＳｒＡｌＯ：Ｅｕのスペクトル特性を示している。第１の蛍光体であるＹＡＧ：Ｃｅの吸収領域は４３０ｎｍ〜４８０ｎｍであり、第２の蛍光体であるＳｒＡｌＯ：Ｅｕの吸収領域は２７０ｎｍ〜４３０ｎｍである。

この第４実施形態の動作について説明する。

始めに第１の半導体レーザー２２Ａをオンにしたときの動作について説明する。第１の半導体レーザー２２Ａは、第１実施形態で説明したように、４６０ｎｍの波長の青色レーザー光を発する。第１の半導体レーザー２２Ａから発せられたレーザー光は、光ファイバー３０Ａを導波し、光ファイバーカプラー４２を経由し、光ファイバー５０を導波して蛍光体ユニット６２に入射する。蛍光体ユニット６２は、図２に示した特性を有するＹＡＧ：Ｃｅと、図１１に示した特性を有するＳｒＡｌＯ：Ｅｕとを含んでおり、また、波長４６０ｎｍの青色光は、ＹＡＧ：Ｃｅの吸収領域内にあり、かつ、ＳｒＡｌＯ：Ｅｕの吸収領域外にある光であるため、蛍光体ユニット６２に入射した青色光は、ＹＡＧ：Ｃｅによって効率的に波長５３０ｎｍ程度の黄色光に波長変換されるが、ＳｒＡｌＯ：Ｅｕによってはほとんど波長変換されない。その結果、蛍光体ユニット６２の射出端からは、青色光とＹＡＧ：Ｃｅにより波長変換された黄色光とが混合された白色光が射出される。

次に、第２の半導体レーザー２２Ｂをオンにしたときの動作について説明する。第２の半導体レーザー２２Ｂは、第１実施形態で説明したように、波長４１５ｎｍの青紫色レーザー光を発する。第２の半導体レーザー２２Ｂから発せられたレーザー光は、光ファイバー３０Ｂを導波し、光ファイバーカプラー４２を経由し、光ファイバー５０を導波して蛍光体ユニット６２に入射する。波長４１５ｎｍの青紫色光は、ＳｒＡｌＯ：Ｅｕの吸収領域内にあり、かつ、ＹＡＧ：Ｃｅの吸収領域外にある光であるため、蛍光体ユニット６２に入射した青紫色光は、ＹＡＧ：Ｃｅによってはほとんど波長変換されないが、ＳｒＡｌＯ：Ｅｕによって波長５４０ｎｍ程度の緑色光に効率的に波長変換される。その結果、蛍光体ユニット６２の射出端からは、図１２に示すように、波長４１５ｎｍの青紫色光と波長５４０ｎｍの緑色光とが混合された光が射出される。この２つの波長の光は、ヘモグロビンの吸収波長とほぼ一致しており、血管をよりコントラスト良く観察することに好適である。

本実施形態によれば、第１実施形態の利点を有し、さらに血管などをよりコントラスト良く観察することに適した光源装置が得られる。この光源装置は、蛍光体ユニット６２に含まれる蛍光体の種類が増えるだけであり、他に大きな変更を必要としないため、装置の大型化を伴わない。

＜付記＞
上述したすべての実施形態では、光源が半導体レーザーで構成されているが、光源は、これに限定されるものではなく、発光ダイオードなどの他の半導体光源で構成されてもよい。発光ダイオードを使用すると、半導体レーザーを使用したときと比較して、より安価な光源装置が得られる。

また、上述した実施形態の光源装置は特に内視鏡装置への搭載に適している。

一般的な内視鏡装置を図１３に概略的に示す。図１３に示すように、内視鏡装置１００は、操作部１１０と、操作部１１０から延びている挿入部１２０と、挿入部１２０の先端に位置する内視鏡先端部１３０とを有している。このような内視鏡装置１００を用いた観察では、観察対象が内視鏡先端部１３０に近接するため、通常観察光と特殊光の射出位置がずれていると、色分離を起こすなどの不具合が生じる。これに対して上述した実施形態の光源装置では、通常観察光と特殊光の射出位置が一致しているので、色分離を起こすことがなく、特に内視鏡装置への搭載に適している。

また、一般的な内視鏡先端部１３０の構成を図１４に示す。図１４に示すように、内視鏡先端部１３０は、３つの先端金属部材１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃと、それらを覆うカバー１４４とを有している。２つの先端金属部材１３２Ａ，１３２Ｃは断熱材１３４Ａを介して結合され、２つの先端金属部材１３２Ｂ，１３２Ｃは断熱材１３４Ｂを介して結合されている。先端金属部材１３２Ｃには個体撮像装置１３６と送気送水ノズル１３８と吸引チャンネル１４０とが設けられている。また先端金属部材１３２Ａ，１３２Ｂには照明用のライトガイドユニット１４２が１つずつ設けられている。

このように内視鏡装置は一般に２つのライトガイドユニット１４２を有している。このため、上述した実施形態の光源装置を内視鏡装置に搭載する際は、図１や図４に示したように１つの光射出部を有する光源装置を２つ内視鏡装置に組み込んでもよく、また図１０に示したように２つの光射出部を有する光源装置を１つだけ内視鏡装置に組み込んでもよい。

さらに、上述した実施形態の光源装置を内視鏡装置に搭載する際、内視鏡先端部１３０の近傍に波長変換部６０を配置してもよく、また、波長変換部６０から射出される光を再び別の光ファイバーを介して内視鏡先端部１３０まで導いてもよい。前者の構成は、高い輝度の照明光を得るのに都合が良い。また後者の構成は、発熱する蛍光体ユニットが内視鏡先端部から離して配置されるため、内視鏡先端部の近傍の発熱を抑制するのに都合が良い。

これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。

１０，１０Ａ，１０Ｂ…光源装置、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…光源部、２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ…半導体レーザー、２４…レンズ、２６…結合素子、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ…光ファイバー、４０…光ファイバーカプラー、４２，４２Ａ…光ファイバーカプラー、５０…光ファイバー、６０…波長変換部、６２，６２Ａ…蛍光体ユニット、６４Ａ…Ｒ蛍光体、６４Ｂ…Ｇ蛍光体、６４Ｃ…Ｂ蛍光体、６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ…領域、８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ…駆動回路、１００…内視鏡装置、１１０…操作部、１２０…挿入部、１３０…内視鏡先端部、１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃ…先端金属部材、１３４Ａ，１３４Ｂ…断熱材、１３６…個体撮像装置、１３８…送気送水ノズル、１４０…吸引チャンネル、１４２…ライトガイドユニット、１４４…カバー。

Claims

第１の波長領域の光を発する第１の半導体光源と、
前記第１の波長領域と異なる第２の波長領域の光を発する第２の半導体光源と、
前記第１および前記第２の半導体光源とそれぞれ光学的に接続される第１および第２の入射端と、少なくとも第１および第２の射出端を有する光カプラーと、
前記第１の射出端と光学的に接続された第１の波長変換部材と、
前記第２の射出端と光学的に接続された第２の波長変換部材とを有しており、
前記第１および第２の波長変換部材は共に、少なくとも前記第１の波長領域の光を吸収し、第１および第２の波長領域のいずれとも異なる第３の波長領域の光を発し、
前記第１の波長変換部材と前記第２の波長変換部材とはほぼ等しい波長変換特性を有している、光源装置。
前記第１の波長変換部材は第１の蛍光体であり、前記第２の波長変換部材は第２の蛍光体であり、
前記第１および第２の蛍光体は、それぞれ、第１および第２の蛍光体ユニットに搭載されており、
前記第１および第２の蛍光体ユニットは、互いに略等しい波長変換特性を有している、請求項１に記載の光源装置。
前記第１の半導体光源を点灯したときに、前記第１および第２の蛍光体ユニットからは共に第１の照明光が射出され、
前記第２の半導体光源を点灯したときに、前記第１および第２の蛍光体ユニットからは共に第２の照明光が射出され、
前記第１の蛍光体ユニットから射出される第１の照明光における前記第１の波長領域の光と前記第３の波長領域の光との強度の比は、前記第２の蛍光体ユニットから射出される第１の照明光における前記第１の波長領域の光と前記第３の波長領域の光との強度の比に略等しく、
前記第１の蛍光体ユニットから射出される第２の照明光における前記第２の波長領域の光と前記第３の波長領域の光との強度の比は、前記第２の蛍光体ユニットから射出される第２の照明光における前記第２の波長領域の光と前記第３の波長領域の光との強度の比に略等しく、
前記第１の蛍光体ユニットから射出される第１の照明光における前記第１の波長領域の光と前記第３の波長領域の光との強度の比は、前記第１の蛍光体ユニットから射出される第２の照明光における前記第２の波長領域の光と前記第３の波長領域の光との強度の比と異なっており、
前記第２の蛍光体ユニットから射出される第１の照明光における前記第１の波長領域の光と前記第３の波長領域の光との強度の比は、前記第２の蛍光体ユニットから射出される第２の照明光における前記第２の波長領域の光と前記第３の波長領域の光との強度の比と異なっている、請求項２に記載の光源装置。
前記光カプラーは、前記第１の入射端に入射した光を前記第１および第２の射出端にほぼ等しい光強度割合で分配し、前記第２の入射端に入射した光を前記第１および第２の射出端にほぼ等しい光強度割合で分配する、２入力２出力の光カプラーである、請求項３に記載の光源装置。
前記第１および第２の蛍光体は共に、前記第１の波長領域の光を吸収する吸収率と、前記第２の波長領域の光を吸収する吸収率とが異なるように構成されている、請求項４に記載の光源装置。
前記光カプラーの第１の射出端と前記第１の蛍光体ユニットは第１の射出側光ファイバーにより光学的に接続されており、
前記光カプラーの第２の射出端と前記第２の蛍光体ユニットは第２の射出側光ファイバーにより光学的に接続されている、請求項５に記載の光源装置。
前記第１の波長領域の光は、前記光カプラー、前記第１および第２の射出側光ファイバーにより導光され、前記第１および第２の蛍光体ユニットに照射され、
前記第２の波長領域の光は、前記光カプラー、前記第１および第２の射出側光ファイバーにより導光され、前記第１および第２の蛍光体ユニットに照射され、
前記第１の蛍光体ユニットから射出される前記第１の照明光における前記第１の波長領域の光と前記第２の波長領域の光が照射される領域はほぼ等しい領域であり、
前記第２の蛍光体ユニットから射出される前記第１の照明光における前記第１の波長領域の光と前記第２の波長領域の光が照射される領域はほぼ等しい領域であり、
前記第１の蛍光体ユニットから射出される第１の照明光の射出位置と前記第１の蛍光体ユニットから射出される第２の照明光の射出位置は略等しく、
前記第２の蛍光体ユニットから射出される第１の照明光の射出位置と前記第２の蛍光体ユニットから射出される第２の照明光の射出位置は略等しい、請求項６に記載の光源装置。
前記光カプラーは、２本の光ファイバーを光学的に接続した２入力２出力タイプの光ファイバー型光カプラーである、請求項６に記載の光源装置。
前記光カプラーは、さらに第３の射出端を有しており、
前記第３の射出端は、第３の蛍光体ユニットと光学的に接続されており、
前記光カプラーの第１および第２の入射端に入射した光は、前記第１、第２および第３の射出端に、それぞれほぼ等しい割合で分配され、
前記第１、第２および第３の蛍光体ユニットは、互いにほぼ等しい波長変換特性を有する、請求項６に記載の光源装置。
請求項３ないし９のいずれかひとつに記載の光源装置を備えた内視鏡装置。
請求項１または２に記載の光源装置を備えた内視鏡装置。
前記蛍光体ユニットは全て、前記内視鏡の先端部に搭載されている、請求項１０に記載の内視鏡装置。
前記内視鏡の先端部は、金属部材である、請求項１２に記載の内視鏡装置。
前記内視鏡の先端部には撮像装置が設けられており、
前記全ての蛍光体ユニットは、前記内視鏡の撮像装置を挟んで両側に配置されている、請求項１２に記載の内視鏡装置。
前記第１および第２の蛍光体ユニットと、前記撮像装置との間に、断熱部材が設けられている、請求項１４に記載の内視鏡装置。
前記第１の半導体光源の発光・消灯を独立に切り替える第１の光源駆動回路と、前記第２の半導体光源の発光・消灯を独立に切り替える第２の光源駆動回路とを有する、請求項１０または１１に記載の内視鏡装置。
前記第１および第２の蛍光体ユニットの吸収スペクトルの吸収強度がピーク値の半分以上である波長領域を第１の吸収領域と定義したときに、
前記第１の波長領域は、前記第１の吸収領域に含まれ、
前記第２の波長領域は、前記第１の吸収領域には含まれない、請求項１６に記載の内視鏡装置。
前記第１の半導体光源が発する第１の波長領域の光は、波長４３０ｎｍ〜４８０ｎｍに含まれる青色領域の光であり、
前記第２の半導体光源が発する第２の波長領域の光は、波長４３０ｎｍ以下の青紫色領域の光であり、
前記第１および第２の蛍光体ユニットが発する第３の波長領域の光は、少なくとも黄色領域を含む、第１の波長領域の光と比較してブロードなスペクトルの光である、請求項１７に記載の内視鏡装置。
前記第１の蛍光体はセリウム賦活の蛍光体であり、前記第１の波長領域は前記セリウム賦活の蛍光体の吸収スペクトルの吸収領域である、請求項１８に記載の内視鏡装置。
前記第１および第２の蛍光体はガーネット系蛍光体であり、前記第１の波長領域は前記ガーネット系蛍光体の吸収スペクトルの吸収領域である、請求項１８に記載の内視鏡装置。
前記第１の照明光は、通常観察を行うための照明光であり、
前記第２の照明光は、病変部の視認性を向上させる特殊光観察を行うための照明光であり、
前記第１の照明光と前記第２の照明光とは、互いに相手の発光・消灯状態に関わらず、独立に発光・消灯を切替可能である、請求項１０に記載の内視鏡装置。
前記第１および第２の蛍光体ユニットは、青色領域の光が照射されたときに、青色領域の光と黄色領域の光とが混合された白色光を、第１の照明光として射出し、青紫色領域の光が照射されたときに、青色領域の光の吸収量と比較して、青紫光をほとんど吸収せず、大部分の青紫光を透過して第２の照明光として射出する、請求項２１に記載の内視鏡装置。