光源裝置和採用該光源裝置的內診鏡設備的製作方法

2023-06-02 19:29:31

專利名稱：光源裝置和採用該光源裝置的內診鏡設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及光源裝置和採用該光源裝置的內診鏡設備。
背景技術：
通常，作為用於醫療或工業內診鏡設備的照明光源，氙氣燈已經被廣泛使用，但如今具有長的光源更換周期的節能小尺寸發光二極體(LED)作為代替氙氣燈的發光元件正在吸引人們的注意。例如，如圖18所示，提出了一種內診鏡設備，其中多個LED 1設置在支撐體2上，且穿過支撐體2從各個LED 1發射的光經由透鏡3聚集，以引入光導管LG的光纖束中(參見 JP-A-2000-66115)。然而，當從設備的光源裝置側發射的光引入光導管LG的在設備的內窺鏡探測器側的端面時，由於透鏡3的像差，光可能例如洩露至金屬套管的覆蓋光纖束的外圍的端面。 在光導管LG中，由於必需的光量根據內窺鏡探測器的類型而變化，束直徑也變化；因此，對應每種類型的內窺鏡探測器，金屬套管的直徑也變化。在經過口腔的內診鏡設備或下消化系統內窺鏡中，例如，提供了具有如圖19A所示的大直徑的光導管LG;另一方面，在經過鼻呼吸管的內窺鏡或支氣管鏡中，例如，提供了具有如圖19B所示的小直徑的光導管LG。因此，當具有不同直徑的光導管LG經由連接器連接至光源裝置時，光導管LG的直徑越小，洩露的光越可能應用到金屬套管4上。而且，從位於支撐體2外邊緣側處的LED 1發射的光特別地可能應用至金屬套管4。一旦如上所述光應用到金屬套管4，則從金屬套管4的端面反射的光返回光源側， 引起LED 1和其上實施LED 1的支撐體2中的溫度增加，從而降低每個LED 1的發光效率和壽命。而且，金屬套管4的被光應用的區域的溫度將增加，因此纖維束通過其彼此粘合在一起的粘合劑可以由於熱而退化。

發明內容
已經考慮了上述情況作出了本發明，並且其目標是提供一種光源裝置，當從光發射部發射的光被引入光導構件中時，該光源裝置防止光發射部中的由光導構件的外圍的溫度升高和返回至光發射部的反射光引起的溫度升高，並以高效率實現高亮度照明光；和一種採用這種光源裝置的內診鏡設備。根據本發明的第一方面，一種光源裝置，包括光發射部，其中多個發光體設置在支撐體上；光導構件，其中從光發射部發射的光被引入光導構件的一端的入射面，並且照明光通過光導構件從光導構件的另一端的發射面發射；和集光構件，位於光發射部和光導構件之間，從光發射部發射的光通過集光構件聚集到光導構件的入射面中，其中集光構件包括從光發射部向光導構件逐漸變細的多個錐形柱體，其中所述多個錐形柱體被放置為使得錐形柱體的尖端部與光導構件的入射面相對，並且錐形柱體的基端部與發光體的光發射面相對，並且其中選擇性透光構件限制紅外成分的傳輸，選擇性透光構件位於沿著從光發射部通向光導構件的入射面的光程的一部分處。
根據本發明的光源裝置和採用該光源裝置的內診鏡設備能夠在從光發射部發射的光被引入光導構件中時，可靠地防止光發射部中的由光導構件的外圍的溫度升高和返回至光發射部的反射光引起的溫度升高，因此使得能夠高效率地實現高亮度照明光。


圖1為 用於描述本發明的實施方式的內診鏡設備的總體結構圖；圖2為圖1中圖示的內診鏡設備的示例性外視圖；圖3為照明裝置的示意圖；圖4為圖示如何由單個錐形柱體聚集光的說明圖；圖5A為圖示集光構件的示例性布置的示意圖，其中白光LED以4X4矩陣設置在支撐體上，錐形柱體的基端部與對應的白光LED的光發射面相對，錐形柱體的尖端部綑紮在一起，以提供光發射窗口 ；圖5B為以放大方式圖示光發射窗口的位置的局部放大示意圖；圖6為圖示其中使用凹面支撐體的情況的示意圖；圖7為圖示其中光從其上向光發射窗口發射的輔助發光體放置在彼此鄰近的錐形柱體之間的情況的示意圖；圖8為光發射部的示意性剖視圖，在光發射部中，螢光層形成在其上實現LED的支撐體的上方；圖9為圖示其中螢光材料分散在錐形柱體中的情況的示意圖；圖10為一種曲線圖，圖示了從LED發射的光和從螢光材料發射的光的組合光譜， 並圖示了雷射和從螢光材料發射的光的組合光譜；圖IlA為圖示其中將紅外吸收體設置為包括多個錐形柱體的集光構件的光發射窗口的例子的示意圖；圖IlB為圖示下述例子的示意圖，在該例子中，具有用於選擇性地反射紅外成分的多層反射膜的短柱設置在集光構件的光發射窗口處；圖IlC為圖示其中設置代替圖IlB的分色稜鏡的具有紅外反射功能的短柱的例子的示意圖；圖12A為示意性地圖示當具有大直徑的光導管LG連接至光源裝置時光如何引入光導管的說明圖；圖12B為圖示圖12A中圖示的支撐體上的發光的LED的俯視圖；圖13A為示意性地圖示當具有小直徑的光導管LG連接至光源裝置時如何將光引入光導管的說明圖；圖13B為圖示圖13A中圖示的支撐體上的發光的LED的平面圖；圖14為以簡化方式圖示光發射部的連接電路的電路圖；圖15A、15B、15C和15D為分別示意性地圖示光發射窗口中發射的光圖案的說明圖；圖16為圖示內窺鏡的尖端部和連接器的示意圖；圖17為圖示其中已經在分支光纖上進行歪斜處理的狀態的示意性剖視圖；圖18為圖示相關的光源裝置和內窺鏡探測器之間的連接結構的說明圖19A為圖示相關的大直徑光導管的連接狀態的說明圖；以及圖19B為圖示相關的小直徑光導管的連接狀態的說明圖。
具體實施方式
以下，將參照附圖詳細描述本發明的實施方式。圖1為用於描述本發明的實施方式的內診鏡設備100的總體結構圖。圖2為圖1中圖示的內診鏡設備100的示例性外視圖。如圖1和2所示，內診鏡設備100包括內窺鏡11和將與內窺鏡11連接在一起的控制器13。控制器13與用於顯示諸如圖像信息之類的信息的顯示模塊15和用於接收輸入操作的輸入模塊17連接在一起。內窺鏡11為電子內窺鏡，包括照明光學系統，用於從內窺鏡插入部19的頂端(參見圖2)發射照明光，內窺鏡插入部19的頂端將被插入測試物體中；和圖像獲取光學系統，包括圖像獲取元件21 (參見圖1)，用於獲取觀察區域的圖像。內窺鏡11還包括內窺鏡插入部19 ；操作模塊23 (參見圖2)，通過該操作模塊23 進行用於彎曲內窺鏡插入部19的頂端的操作和用於觀察的操作；以及連接器25A和25B， 內窺鏡11通過連接器25A和25B可拆卸地連接至控制器13。注意到，雖然未圖示，操作模塊23和內窺鏡插入部19內部設置有多種通道，如通過其插入組織收集工具或類似物的鑷子通道；供氣通道；和供水通道。如圖2所示，內窺鏡插入部19包括具有彈性的柔軟部31 ；可彎曲部33 ；和尖端部 (以後也稱為「內窺鏡尖端部」)35。如圖1所示，內窺鏡尖端部35設置有應用埠 37，光通過應用埠 37應用到被觀察區域；和用於獲取被觀察區域上的圖像信息的圖像獲取元件21，如CXD(電荷耦合裝置)圖像傳感器或CMOS(互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器。 而且，圖像獲取元件21在其受光面設置有用於形成觀察圖像的物鏡單元39。圖2中圖示的可彎曲部33被允許由位於操作模塊23中的角度旋鈕41的旋轉操作彎曲。可彎曲部33可以例如根據內窺鏡11所應用的測試物體的區域沿任何方向以任何角度彎曲，因此允許內窺鏡尖端部35的通過其觀察測試物體的應用埠 37和圖像獲取元件21瞄準在期望的被觀察區域處。而且，根據醫療領域的應用目的準備不同類型的內窺鏡11，如經過鼻呼吸管的內窺鏡、經過口腔的內窺鏡、下消化系統內窺鏡和支氣管鏡。例如，內窺鏡操作人員基於給定的內窺鏡檢查順序將合適的內窺鏡連接至控制器13。每個內窺鏡11包括存儲器(單獨信息保持裝置)43，存儲器43用於存儲與內窺鏡的類型、圖像獲取元件的光譜靈敏度特性和照明光相關的各種單獨信息塊。控制器13從存儲器43讀出連接的內窺鏡11單獨的信息， 由控制模塊45識別內窺鏡11的類型，並控制每個元件，以便在合適的條件下執行操作程序禾口顯不。控制器13包括光源裝置47，用於產生將供給至內窺鏡尖端部35的應用埠 37 的照明光；和處理器49，用於對從圖像獲取元件21供給的圖像信號進行圖像處理，並且控制器13經由連接器25A和25B連接至內窺鏡11。而且，基於從內窺鏡11的操作模塊23和輸入模塊17提供的指令，處理器49對從內窺鏡11傳遞的圖像獲取信號進行圖像處理，產生用於顯示的圖像，並將產生的圖像供給至顯示模塊15。圖像獲取元件21與設置在處理器49中的放大器(以下簡寫為「AMP」)51和圖像獲取元件驅動器53連接在一起。採用給定的增益，AMP 51放大從圖像獲取元件21輸出的圖像獲取信號，並將產生的信息輸出至相關雙採樣/可編程增益放大器(以下簡寫為「CDS/ PGA」)55。⑶S/PGA 55將已經從AMP 51輸出的圖像獲取信號輸出為對應於圖像獲取元件21 的各個光接收單元的電荷存儲量的R、G和B圖像數據，放大這些圖像數據塊，並將產生的圖像數據輸出至A/D轉換器57。A/D轉換器57將已經從⑶S/PGA 55輸出的模擬圖像數據轉換成數字圖像數據。圖像處理模塊59對由A/D轉換器57數位化的圖像數據進行各種類型的圖像處理，並將體腔中的觀察圖像輸出至顯示模塊15。圖像獲取元件驅 動器53與由控制模塊45控制的定時發生器(以下簡稱為 「TG」)61連接在一起。採用從TG 61傳輸的定時信號(時鐘脈衝)，圖像獲取元件驅動器 53控制圖像獲取元件21的圖像獲取信號(電荷存儲量)的讀取的定時、圖像獲取元件21 的電子快門的快門速度等。光源裝置47裝配有如下元件光源模塊63，用於將照明光供給至內窺鏡11的應用埠 37 ；和光源驅動器65，用於控制從光源模塊63發射的光的量。通過包括大量光纖束的光導管LG，從光源模塊63發射的光經由應用埠 37應用至被觀察區域。注意到，在本實施方式的例子中，多個LED(發光二極體)(每個例如具有450nm至470nm的中心發射波長)用作光源模塊63的發光元件，包括由從LED發射的藍光激發的螢光材料的螢光層位於 LED的光發射面處。螢光材料包括多種類型的螢光物質(如，螢光材料，如YAG螢光材料或 BAM[BaMgAl1(l017])，其吸收從LED發射的光的一部分，並被激發，以發射綠色至黃色光。因此，通過採用藍光作為激發光的激發發射的綠色至黃色光與從LED發射的光合併，並且在未被吸收的情況下傳輸通過螢光材料，由此產生白色(偽白色)照明光。所產生的白色照明光將被引導通過光導管LG，並從應用埠 37應用至被觀察區域。如在此使用的那樣，「白光」未嚴格地限於包括所有可見光波長成分的光，而是例如可以包括具有諸如R(紅)、G (綠)和B (藍)(其為標準色)的顏色的特定波長範圍的光。例如，在廣義上，「白光」還包括包含綠至紅顏色的波長成分的光，以及包括藍至綠顏色的波長成分的光。考慮到包括在螢光材料中的螢光物質和用作濾波片的固定/固化樹脂之間的折射率差異，前述螢光材料可以由下述材料形成，即其中每種螢光物質本身的粒度和濾光片設置為使得紅外光的吸收降低，且其色散增加。因此，對於紅光或紅外光，在光強度不降低的情況下，分散效應增強，並且可以降低光學損失。而且，光源驅動器65與控制模塊45和TG 61連接在一起。光源驅動器65響應於由控制模塊45執行的控制在曝光時間內供給脈衝驅動電流，所述曝光時間由負責狀態圖像獲取元件21的圖像獲取信號(存儲電荷)的讀出的定時的讀出脈衝和從TG 61提供的電子快門脈衝指定。換句話說，光源驅動器65能夠允許任選的照明光與圖像獲取元件21 的圖像獲取定時同步地應用至被觀察區域。如上所述，由從每個LED (也稱為「白光LED」)發射的光產生的白光和通過激發從螢光材料發射的光從內窺鏡11的尖端部35應用至被觀察區域。而且，測試物體的圖像經由物鏡單元39形成在圖像獲取元件21上，由此獲得作為獲取圖像的照明光應用的被觀察區域的狀態。在獲取圖像之後從圖像獲取元件21輸出的獲取圖像的圖像信號經歷如上所述的信息處理，並輸送至圖像處理模塊59。圖像處理模塊59對從圖像獲取元件21供給的圖像獲取信號進行多種類型的處理，如白平衡校正、伽瑪校正、邊緣增強和彩色校正，並將圖像獲取信號轉換成數字信息，以便所產生的信號與多種信息塊一起轉換成內窺鏡觀察圖像， 並輸出至顯示模塊15。而且，當必要時，內窺鏡觀察圖像存儲在由存儲器或存儲裝置構成的未圖示的儲存設備中。接下來，將詳細 描述具有上述特徵的內診鏡設備100的光源裝置。圖3提供了照明裝置200的示意圖。照明裝置200包括結合在上述光源裝置47中的光源模塊63 ；和用作光導構件的光導管LG，其在其一端連接至光源模塊63的光發射部，照明光通過光導管LG從其另一端發射。光源模塊63包括光發射部75，其中多個白光LED(發光體)73設置在支撐體71上， 以在接收到來自光源驅動器65的功率供給時發射光；和集光構件77，位於光發射部75和光導管LG的一端之間以將從光發射部75發射的集光到光導管LG的光入射面中。光導管LG為細長光導構件，包括大量光纖束；和覆蓋光纖束外圍的套管81。連接器25A連接至光源裝置47 ；因此，覆蓋套管81外圍的防護管83在被引導從中穿過時插入接合孔85，光導管LG固定成其中位於光導管LG的頂端的玻璃觀察窗87與光源模塊63 的光發射窗口 89相對的狀態。套管81具有圓筒形形狀。可用於套管81的材料的例子包括諸如不鏽鋼和銅合金之類的金屬；陶瓷；結晶玻璃；和樹脂。特別地，可以使用氧化鋯陶瓷(氧化鋯Zr02)，因為它具有半透光性。通過採用氧化鋯陶瓷形成套管81，可以增加光應用範圍，因為即使高強度光應用至套管的端面，所應用的光也從套管的端面穿透到其內部中。因此，可以防止套管端面處的局部溫度增加。注意到，光源模塊63設置有散熱器91，因此允許由光源模塊63產生的熱量通過由風扇93吹動的空氣溢出到外面。集光構件77是向著光導管LG逐漸變細的多個錐形柱體79的集成，錐形柱體79 設置為使得每個錐形柱體79與一個白光LED 73相關聯。圖4圖示了如何由單個錐形柱體 79聚集光。錐形柱體79由半透明玻璃或樹脂製成，並且為橫截面向著光程的前方減小的楔形柱體。在該實施方式中，錐形柱體79每一個都具有三角形形狀，通過這種三角形形狀，多個錐形柱體79可以以較高的密度綑紮在一起，但可替換地，每個錐形柱體79可以具有圓柱形形狀、其它多邊形柱形、圓錐形或多邊錐形。每個錐形柱體79被放置為使得錐形柱體79的尖端部79a連接至與光導管LG的光入射面相對的平面光發射窗口 89，並且錐形柱體79的基端部79b與相關的白光LED 73 的光發射面相對。而且，從白光LED 73發射的集光並被引導至尖端部79a，同時在錐形柱體 79內重複全反射。結果，允許從發光體發射的光中的大部分作為有效的光入射在光導管LG 上，因此使得能夠改善光利用效率。而且，在錐形柱體79中，用於限制紅外成分的傳輸的選擇性透光構件位於沿著至少尖端部79a或基端部79b的光程的某處。作為這種選擇性透光構件，例如可以利用用作紅外吸收體的紅外減光濾光片。可替換地，整個錐形柱體79可以為具有選擇性去除紅外線的光學功能的構件。 傳輸受限制的紅外線的波長可以為650nm或更多。因此，當由普通圖像獲取元件獲取彩色圖像時，圖像獲取元件的敏感區域中的用于波長比R(紅)光的波長長的光接收成分將不疊加到圖像數據上，因而使得能夠防止顏色混合的發生。在根據本實施例的光源 模塊63的結構中，如在圖5A中提供的集光構件布置例子中圖示的那樣，白光LED 73在支撐體71上設置成4X4矩陣。在錐形柱體79的基端部79b 與對應的白光LED 73的光發射面相對的情況下，基端部79b例如經由透明粘合劑和/或未圖示的固定夾具固定。而且，多個錐形柱體79的尖端部79a在沒有失步的情況下綑紮在一起，因此形成具有微小尺寸的光發射窗口 89。當光發射窗口 89被部分放大時，錐形柱體79 的尖端部79a以如圖5B所示的高密度束縛在一起。各個尖端部79a構成光發射窗口 89。在該實施方式中，如前述白光LED 73 —樣，使用直接在支撐體上實施的表面安裝器件(SMD)型LED或板上晶片(COB)型LED，每個白光LED73的光發射面具有近似正方形形狀，其尺寸為約0. 6mm2至約10mm2，且優選約1mm2。另一方面，由錐形柱體79的尖端部79a 形成的光發射窗口的面積為lmm2-5mm2，且優選約2mm2，每個錐形柱體79的整個縱向長度約為 20mmo在具有上述結構的光源裝置47中，從多個白光LED 73發射的光引入錐形柱體79 的基端部79b，通過全反射引導通過錐形柱體79，且隨後作為高密度光通量從尖端部79a發射。因此，通過其中多個錐形柱體79的尖端部79a束縛在一起的光發射窗口 89高效地發射高密度光。如上所述，光發射窗口 89通過大量錐形柱體79的光學連接提供；因此，如從光發射窗口 89看到的那樣，由於像萬花筒一樣的大量定向反射面，它看起來像無限數量的發光體以分布式方式設置一樣。因此，從各個發光體發射的光將不向外散射，所發射的光的大部分成分聚集在光發射窗口 89中，以提供高密度光。而且，在照現在的樣子維持白光LED 73的定位的同時將各個錐形柱體79的尖端部79a束縛在一起，因此，可以以響應於從各個白光LED 73發射的光的量並與白光LED 73 在支撐體71上對準一致的光發射圖案將集光在光發射窗口 89中。注意到通過光發射窗口 89發射的光的強度具有分布，在該分布中，所述強度傾向於在光發射窗口 89的中心最大，在離開中心的周圍區域降低。因此，即使在光導管LG的光入射面的直徑(其等效於圖3中圖示的玻璃觀察窗87的直徑)根據連接至光源裝置47的內窺鏡的類型改變，所發射的光中的大部分將引入光導管LG的光入射面，並且將不洩露到套管81。因此，光源模塊63和光導管LG將不受如下熱導感應的影響光發射部75的支撐體71和白光LED 73中的溫度升高，這是由應用至套管81並被反射和返回光源的光引起的；和光導管LG中的溫度升高，這是由於應用至套管81的光由套管81產生的熱引起的。 因此，即使不同類型的內窺鏡，如經過鼻呼吸管的內窺鏡、經過口的內窺鏡、下消化系統內窺鏡和支氣管鏡，連接至光源裝置47時，高強度照明光可以可靠地應用至用於每個內窺鏡的光導管LG的光入射面的內部，且因此可以防止應用至除光入射面之外的區域，如，諸如套管81之類的周圍區域。而且，前述支撐體71不限於平板支撐體，而是可以為如圖6中所圖示的凹面支撐體71A。當白光LED 73設置在其中其鄰近集光構件77的區域形成凹面形狀的支撐體71A的表面上時，白光LED 73和光發射窗口 89之間的距離可以被均勻化，而不管白光LED 73 的定位，錐形柱體79的總長度可以對齊以縮短。結果，從各個白光LED 73發射的光在相同的條件下到達光發射窗口 89，因此消除了由白光LED 73在支撐體71上的定位的差異引起的光量差異。此外，在照現在的樣子維持白光LED 73的定位的同時，各個錐形柱體79的尖端部79a可以容易地束縛在一起。錐形柱體79和白 光LED 73之間的關係可以如下。為錐形柱體中相關的一個準備每個白光LED 73;此外，如圖7所示，用作輔助發光體的白光LED 95可以位於彼此鄰近的錐形柱體79A和79B之間，以向著光發射窗口 89發射光。在這種情況中從白光LED 95發射的光發射通過在將錐形柱體79的尖端部79a如圖5B所示的那樣綑紮在一起時形成的間隙，因此發射通過光發射窗口 89的光的量進一步增加。而且，當錐形柱體79A經由如圖7所示的連接表面97連接至鄰近的錐形柱體79B 時，來自多個白光LED 73的光可以以合併的方式發射通過單個錐形柱體79A的尖端部。因此，光發射窗口 89的由每個發光體佔據的面積可以減少，綑紮到光發射窗口 89中的錐形柱體79的數量可以增加。因此，具有較高強度的照明光可以通過增加有助於照明光的產生的發光體的數量產生。自然地，即使在產生具有較高強度的照明光時，也可以以上述結構更可靠地防止光發射部75和光導管LG中的溫度升高。接下來，將在下文描述光發射部75的另一種模式。圖8為其中螢光層形成在其上實施LED的支撐體的上方的光發射部的示意性剖視圖。在該結構中，多個藍光LED73A設置在支撐體71上，包括前述螢光材料的螢光層101形成在支撐體71和藍光LED73A的表面的上方。螢光層101以如下方式形成。其中螢光材料分散在粘合劑(粘合劑)中的液體被塗覆，隨後乾燥並固化該液體，從而形成螢光層101。通過如上所述在支撐體71的整個表面上形成螢光層101，可以防止支撐體71和藍光LED73A中的溫度升高，因為即使光從位於錐形柱體79頂端的光發射窗口 89返回，反射的光也由螢光層101阻擋。而且，由於藍光LED73A的光發射，光從整個支撐體71上均勻地發射，因此也獲得了使得難以使光發射窗口 89中的光量變化的效果。而且，如圖9所示，螢光材料可以分散在錐形柱體79C中。在這種情況中，螢光材料被激發，並在全反射和引導從藍光LED73A發射的光通過錐形柱體79C期間發射光；隨後， 從螢光材料發射的光的成分中的大部分到達光發射窗口 89，並發射通過那裡。結果，可以有效地得到從螢光材料發射的光的成分，這會有助於發射的光量的增加。而且，通過如上所述合併從LED發射的光和從螢光材料發射的光產生白光，從而使得與通過由雷射和從螢光材料發射的光的合併產生的白光獲得的顯色性相比，能夠改善顯色性。換句話說，如在圖10中提供的光發射光譜中的一個例子所示，當通過雷射和從螢光材料發射的光的合併產生白光時，短波雷射的波長範圍窄，如圖10中的虛線所示，且在雷射的光譜和來自螢光材料的螢光光譜之間可能出現波長損失。另一方面，當使用LED時，LED的光發射光譜寬度W比雷射的光發射光譜寬度寬， 來自螢光材料的螢光的光譜還提供了寬波長的光，因為各種波長範圍的光作為激發光起作用。此外，通過由LED的光發射和螢光材料的光發射之間波長成分引起的強度增加H減輕了波長損失。結果，通過從LED發射的光和從螢光材料發射的光的合併產生的白光具有高顯色性，因此用作更適合觀察的照明光。
將對結構實施例進行下述描述，在該結構實施例中，從來自光發射部75發射的光中去除紅外成分，隨後將光引入光導管LG，以防止在光源模塊63和光導管LG之間的連接處的發熱。圖IlA為圖示一個例子的示意圖，在該例子中，紅外吸收體設置為集光構件77的包括多個錐形柱體79的光發射窗口。在本結構實施例中，用作紅外吸收體的紅外減光濾光片105設置在集光構件77和光導管LG之間，並且通過該紅外減光濾光片105，從由集光構件77聚集的光中去除紅外線(熱線)，因此僅引導傳輸通過紅外減光濾光片105的光成分 進入光導管LG。結果，在光導管LG處防止了由光引入引起的溫度升高。而且，雖然未圖示，防反射膜(AR塗層)形成在紅外減光濾光片105的表面處，從而使得能夠消除紅外減光濾光片105的界面處的反射，並防止返回光源的光的產生。圖IlB為圖示一個例子的示意圖，在該例子中，具有用於選擇性反射紅外成分的多層反射膜的短柱設置在集光構件77的光發射窗口 89處。在本結構實施例中，具有多層反射膜的分色稜鏡107設置在集光構件77和光導管LG之間，並且通過分色稜鏡107，從由集光構件聚集的光中去除紅外線IR，從而僅將傳輸通過分色稜鏡107的光成分引入光導管 LG中。結果，類似於圖IlA的前述例子，防止了光導管LG處的溫度升高。而且，由透明玻璃形成的光發射窗口 89用圖IlA中圖示的紅外減光濾光片代替，從而使得能夠更可靠地去除紅外成分。注意到，當設置代替分色稜鏡107的分色鏡時，也獲得了類似的效應。圖IlC為圖示其中代替圖IlB的分色稜鏡設置具有紅外反射功能的短柱的例子的示意圖。在本結構實施例中，紅外反射玻璃109設置在集光構件77和光導管LG之間。通過在透明玻璃體的表面處例如形成具有作為主材料的氧化鈦和氧化矽的多層結構，設置紅外反射玻璃109。結果，類似於圖IlA和IlB的前述例子，防止了光導管LG處的溫度升高。接下來將對光發射部75的用於通過控制從多個LED發射的光的量改變將引入光導管LG的光的應用範圍的示例性控制進行描述。圖12A為示意性地圖示在具有大直徑的光導管LG連接至光源裝置47時(參見圖3)如何將光引入光導管LG的說明圖。圖12B為圖示圖12A中圖示的支撐體上的發光LED的平面圖。注意到，在圖12A和12B中圖示的例子中，LED的數量為33個，但LED的數量不限於此。如圖12A和12B所示，從支撐體71上的多個白光LED 73發射的光由集光構件77 聚集到位於光發射窗口 89範圍內的區域中，隨後被引入光導管LG中。在集光構件77中， 上述錐形柱體79在其對齊的情況下綑紮在一起，在支撐體71上對齊的多個白光LED 73的配置圖案照它在光發射窗口 89中的樣子以比例縮小的方式如此重現。在這種情況中，一旦設置在支撐體71上的所有白光LED 73發光，則從配置圖案的從其中心到其外圍的整個範圍都發射光，並且光通過整個光發射窗口 89向光導管LG發射。圖13A為圖示在具有小直徑的光導管LG連接至光源裝置47時(參見圖3)如何將光引入光導管LG的說明圖。圖13B為圖示圖13A中圖示的支撐體上發光LED的平面圖。如圖13A和13B所示，當與圖12A和12B中圖示的內窺鏡不同類型的內窺鏡(例如，如經過鼻呼吸管的內窺鏡或支氣管鏡)連接至光源裝置47時，光導管LG的直徑小。在這種情況中，假設設置在支撐體71上的多個白光LED 73包括靠近支撐體71最外邊緣設置的白光LED 73BK;和位於支撐體71的中心部分上的白光LED 73BL，控制供給至白光LED 73的功率，以便切斷或降低供給至白光LED 73BK的功率，並且將供給至白光LED 73BL的功率保持在正常水平或增加。隨後，從中心部分處的白光LED 73BL發射的光的外邊緣在由圖13A中的虛線表示的中心範圍內變窄，並抑制從光發射窗口 89的外邊緣的光發射。結果，即使在使用小直徑光導管LG時，光也被集中引入光導管LG的光入射面，因此，沒有光洩露到除光導管LG的光入射面之外的區域，如，套管81。當如圖13A和13B 圖示的那樣選擇性地控制從多個發光體發射的光的量時，光發射部75可以具有如圖14中圖示的連接結構。圖14在假設光發射部75具有其中白光LED 73設置成4X4矩陣的結構的情況下以簡化方式圖示了光發射部75的連接電路。如圖14所示，多個白光LED 73設置成柵格狀圖案，並分成內、外LED組，使得內、 外LED組分別由內驅動器111和外驅動器113控制。雖然在圖14中圖示的例子中LED分成兩組，即內、外LED組，但LED所分成的組的數量可以根據發光體的數量在連接結構中進一步增加。在這種情況中，可以更精細地控制發射光圖案。例如，當內窺鏡11如圖1所示的那樣連接至光源裝置47時，控制模塊45讀取存儲在內窺鏡11的存儲器43中的單獨信息，並基於下述條件控制光源驅動器65 連上內窺鏡11的類型(包括與光導管LG的直徑相關的信息)；和各種特徵的信息。根據連接至內窺鏡11的光導管LG的直徑，光源驅動器65採用內驅動器111和外驅動器113控制從圖14 中圖示的內、外LED組發射的光的量。具體地，當使用大直徑光導管LG時，以相同的光量設置內、外LED組；另一方面，當使用小直徑光導管LG時，內LED組的光量增加，外LED組的光量降低，或被控制以熄滅。對於光量控制，除了電流控制。電壓控制和0N/0FF控制之外，還可以執行驅動信號PWM控制、 脈衝數控制、脈衝幅度控制或其組合。如上所述，在本結構實施例中，可以在對應於連接至光源裝置47的內窺鏡11的類型的合適的範圍內選擇性地發射照明光，並且防止光破壞性地應用到除光導管LG之外的區域。結果，可以抑制光源模塊63和光導管LG之間的連接處的發熱，並且可以抑制由返回的光引起的光源模塊63中的溫度升高。注意到，代替如圖14所示的那樣對每個LED組進行光量控制，控制每個單獨發光體的光量的方法可以用於發光體連接電路。在這種情況中，可以自由地產生與發射通過光發射窗口 89的光的圖案一樣的任何圖案。圖15A、15B、15C和15D每一個都示意性地圖示了光發射窗口 89中的發射光圖案的例子。在假設用作發光體的白光LED 73以比例縮小的方式照它現在的樣子在光發射窗口 89中重現的情況下，在附圖中圖示了每種發射光圖案和白光LED 73的位置。圖15A圖示了發射光圖案的一個例子，其中光發射窗口 89被同心地分成包括由圖 15A中的虛線限定的中心塊和外環塊的多塊。圖15B圖示了發射光圖案的一個例子，其中光發射窗口 89被沿圓周方向分成多個塊，包括以給定圓周角限定的多個塊。圖15C圖示了一個例子，其中組合了徑向分成的塊和軸向分成的塊。圖15D圖示了其中隨機設置光量的例子。採用這些發射光圖案，能夠根據光導管LG的直徑差異進行調整，並且此外，還能夠進行用於沿光發射窗口 89的相對於其中心的圓周方向改變光量的調整，以及進行用於使發射通過整個光發射窗口 89的光的量均勻化的調整。
具體地，當如其中設置了內窺鏡IlA的尖端部35和連接器25A的圖16所示的那樣放置光導管LG時，以具有圖像獲取元件21和位於內窺鏡尖端部35處的物鏡單元39的圖像獲取光學系統夾在從光導管LG分叉的光導管LGl和LG2之間的方式，有必要從分別連接至光導管LGl和LG2的應用口 37A和37B均勻地發射照明光。在包含在從連接器25A伸出的防護管83中的光導管LG中，光導管LGl的束和光導管LG2的束通常將不彼此混合，且光導管LG因此被放置為沿著邊界P-P分成兩個光導管 LGl和LG2。因此，當沿光發射窗口 89的圓周方向存在光量分布時，從應用口 37A和37B發射的光的量變得不均勻。在這種情況中，單獨地調節 從各個塊發射的光的量，從而允許均勻的光量供給至光導管LGl和LG2，並允許從應用口 37A和37B 二者發射均勻的照明光。而且，除了每個塊的發射光量的獨立控制，還可以進行歪斜處理，用於允許光導管 LGl和LG2的光纖如圖17所示的那樣彼此均勻地混合。在這種情況中，不需要將光發射窗口 89周向地分成塊。因此，本發明不限於前述實施方式，但意圖是，本領域技術人員可以基於說明書中的描述和公知技術對本發明進行改變或發現本發明的應用，並且這種改變和應用落入保護範圍之內。具體地，雖然已經在前述描述中提供了應用於用於觀察和處理活體組織的醫療內診鏡設備的例子，本發明不限於這種應用，而是可以應用於工業內診鏡設備。而且，本發明不限於內診鏡設備，而且還可以應用於其中引導光通過光纖束的其它照明裝置。而且，雖然在前述結構中LED用作發光體，但光源裝置可以具有可替換結構，其中來自雷射光源的雷射可以被引導至以格柵圖案設置在前述支撐體71上的每一個光發射位置。此外，錐形柱體79可以為通過加熱並拔絲多成分玻璃纖維基材形成的並具有從其一端向其另一端直徑逐漸減小的形狀的錐形纖維。而且，引入錐形柱體79的光沒有必要必須從單個發光體發射，但從多個發光體發射的光可以被引入錐形柱體79。在這種情況中，從各個發光體發射的光的量被獨立控制，從而使得能夠增加光發射窗口 89中的光強度的動態範圍。(1)根據本發明的一個方面，一種光源裝置，包括光發射部，其中多個發光體設置在支撐體上；光導構件，其中從光發射部發射的光被引入光導構件的一端的入射面，並且照明光通過光導構件從光導構件的另一端的發射面發射；和集光構件，位於光發射部和光導構件之間，從光發射部發射的光通過集光構件聚集到光導構件的入射面中，其中集光構件包括從光發射部向光導構件逐漸變細的多個錐形柱體，其中所述多個錐形柱體被放置為使得錐形柱體的尖端部與光導構件的入射面相對，並且錐形柱體的基端部與發光體的光發射面相對，並且其中選擇性透光構件限制紅外成分的傳輸，選擇性透光構件位於沿著從光發射部通向光導構件的入射面的光程的一部分處。(2)在(1)的光源裝置中，選擇性透光構件為紅外吸收體。(3)在(1)的光源裝置中，選擇性透光構件包括用於至少選擇性地反射紅外成分的多層反射膜。(4)在(1)_(3)的光源裝置中，防反射膜形成在選擇性透光構件的表面處。(5)在(1)_(3)的光源裝置中，光導構件包括大量光纖束；和由氧化鋯陶瓷製成的覆蓋光纖束的外圍的套管。(6)在(1)_(3)的光源裝置中，通過由來自發光體的光激發而發射光的螢光層形成在支撐體的其上設置發 光體的整個表面之上。(7)在(1)_(3)的光源裝置中，多個錐形柱體被從光發射窗口開始同心地分成多組，並且對於所述多組中的每一組，從與所述錐形柱體相關的所述發光體發射的光的量由光量控制單元獨立地控制。(8)在(1)_(3)的光源裝置中，其中光量控制單元控制從沿光發射窗口的相對於光導構件的入射面的周向方向限定的所述多組中的每一組的發光體發射的光的量。(9)在(1)_(3)的光源裝置中，其中發光體為發光二極體。(10)根據本發明的一個方面，一種內診鏡設備，包括(1)_(3)的光源裝置；和內窺鏡，經由光導構件將從光源裝置發射的光應用至被觀察區域。(11)在(10)的內診鏡設備中，內窺鏡包括保持內窺鏡的單獨信息的單獨信息保持單元，並且基於從單獨信息保持單元讀取的單獨信息，光源裝置控制從發光體發射的光的量。
權利要求
1.一種光源裝置，包括光發射部，其中多個發光體設置在支撐體上；光導構件，其中從光發射部發射的光被引入在光導構件的一端處的入射面，並且照明光通過光導構件從在光導構件的另一端處的發射面發射；和集光構件，位於光發射部和光導構件之間，從光發射部發射的光通過集光構件聚集到光導構件的入射面中，其中集光構件包括從光發射部向光導構件逐漸變細的多個錐形柱體， 其中所述多個錐形柱體被放置為使得錐形柱體的尖端部與光導構件的入射面相對，並且錐形柱體的基端部與發光體的光發射面相對，並且其中選擇性透光構件限制紅外成分的傳輸，選擇性透光構件位於沿著從光發射部通向光導構件的入射面的光程的一部分處。
2.根據權利要求1所述的光源裝置， 其中選擇性透光構件為紅外吸收體。
3.根據權利要求1所述的光源裝置，其中選擇性透光構件包括用於至少選擇性地反射紅外成分的多層反射膜。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的光源裝置， 其中防反射膜形成在選擇性透光構件的表面處。
5.根據權利要求1-3中任一項所述的光源裝置，其中光導構件包括大量光纖束；和由氧化鋯陶瓷製成的覆蓋光纖束的外圍的套管。
6.根據權利要求1-3中任一項所述的光源裝置，其中通過由來自發光體的光激發而發射光的螢光層形成在支撐體的其上設置有發光體的整個表面之上。
7.根據權利要求1-3中任一項所述的光源裝置，其中多個錐形柱體被從光發射窗口的中心同心地分成多組，並且對於所述多組中的每一組，從與所述錐形柱體相關的所述發光體發射的光的量由光量控制單元獨立地控制。
8.根據權利要求7所述的光源裝置，其中光量控制單元控制從沿光發射窗口的相對於光導構件的入射面的周向方向限定的所述多組中的每一組的發光體發射的光的量。
9.根據權利要求1-3中任一項所述的光源裝置， 其中發光體為發光二極體。
10.一種內診鏡設備，包括根據權利要求1-3中任一項所述的光源裝置；和內窺鏡，經由光導構件將從光源裝置發射的光應用至被觀察區域。
11.根據權利要求10所述的內診鏡設備，其中內窺鏡包括保持內窺鏡的單獨信息的單獨信息保持單元，並且其中基於從單獨信息保持單元讀取的單獨信息，光源裝置控制從發光體發射的光的
全文摘要
一種光源裝置，包括光發射部，其中多個發光體設置在支撐體上；光導構件，其中從光發射部發射的光被引入光導構件的一端的入射面；和集光構件，位於光發射部和光導構件之間。集光構件包括從光發射部向光導構件的入射面逐漸變細的多個錐形柱體，所述多個錐形柱體被放置為使得錐形柱體的尖端部與光導構件的入射面相對，並且錐形柱體的基端部與發光體的光發射面相對。用於限制紅外成分的傳輸的選擇性透光構件沿著從光發射部通向光導構件的入射面的光程設置。
文檔編號G02B23/24GK102221743SQ20111009670
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月13日 優先權日2010年4月15日
發明者中村和彥, 水由明 申請人:富士膠片株式會社