照明装置以及内视镜系统 【技术领域】
本发明涉及使用了 LED 那样的半导体光源的、 能够适应性地切换照明条件的照明 装置以及内视镜系统。背景技术
通过使发光二极管 ( 下面称为 “LED” )、 半导体激光器等的半导体光源的发光效率 的提高以及高亮度白色光 LED、 高亮度 RGB 原色光的实用化， 作为之前由于亮度不足而难以 应用的大画面液晶电视、 投影仪等的图像显示系统的照明光源， 逐渐采用了上述半导体光 源。此外， 作为内视镜等的医疗用光源、 显微镜光源， 也开始从以往的氙灯、 卤素灯、 金属卤 化物灯换成白色 LED 或者 RGB 原色 LED。这些 LED 具有寿命长， 耗电低、 容易进行光量控制、 因不使用水银而环境负荷低等的特性， 作为有益性高的光源而倍受期待。
然而， 医疗、 显微镜的光源不仅要求高亮度白色光， 有时作为特殊光观察用而需要 具有多种波段的照明光， 需要选择性地切换多个色光来进行照明。 然而， 一般仅能制造特定 波段的 LED， 所得到的色光是被限定的。因此， 虽然需要从以往的灯光源中通过光谱滤光器 取出任意波段的照明光来利用， 但若使用光谱滤光器则会产生光量损失的问题。
此外， 已知下述方法作为色光的选择切换方法 ： 例如， 以分时方式依次点亮来自多 个白色灯的光， 通过使在 1 片圆板上具有反射区域和透射区域的旋转镜旋转， 从而依次切 换所生成的多种色光的方法 ( 例如， 参照专利文献 1)。
专利文献 1 ： 日本特开 2000-89139 号公报
然而， 在上述技术中， 通过 1 个旋转镜最多仅能够将来自 2 个光源的光合成在同一 方向的光路上。 此外， 还有通过改变反射镜的角度来切换光路的方法， 但在切换的过渡状态 中光束会射向无效的方向， 因此存在损失光量的问题。另外， 在使用了镜反射的情况下， 来 自光源的光的角度向扩大的方向被作用， 因此存在指向性变差的问题。 发明内容
本发明是鉴于上述情况而作出的， 其目的在于提供一种照明装置以及内视镜系 统， 该照明装置以及内视镜系统通过将来自多个发光源的照明光的光路依次切换并向同一 方向引导， 从而使光量损失减少， 并且防止了指向性变差。
为了达成上述目的， 本发明采用了下述手段。
本发明的第 1 方式是一种照明装置， 其特征在于， 具备 ： 至少 1 个白色光源， 用于射 出白色光 ； 第 1 导光部， 配置在该白色光源的射出光轴上， 将从上述白色光源射出的白色光 向与上述射出光轴正交的半径方向外侧导光 ； 第 2 导光部， 在沿上述射出光轴的方向上与 上述第 1 导光部并排配置， 将朝向上述半径方向内侧的光沿上述射出光轴的方向导光 ； 旋 转部， 绕上述射出光轴一体地旋转驱动上述第 1 导光部以及上述第 2 导光部 ； 多个半导体光 源， 在上述第 2 导光部的上述半径方向外侧， 在绕上述射出光轴的圆周方向上并排配置， 向 上述半径方向内侧射出照明光 ； 以及多个波段选择部， 在与该半导体光源不同的圆周方向位置， 横跨上述第 1 导光部以及上述第 2 导光部的上述半径方向外侧而配置， 从经上述第 1 导光部导光后的白色光中选择规定波段的光成分， 并将该光成分向上述第 2 导光部折返。
根据本发明的第 1 方式， 在通过旋转部第 1 导光部以及第 2 导光部被一体地旋转 驱动， 在第 1 导光部以及第 2 导光部的半径方向外侧配置有波长选择部时， 从白色光源射 出的白色光通过第 1 导光部向波段选择部被导光， 通过波段选择部来选择规定波段的光成 分， 该光成分通过第 2 导光部沿白色光源的射出光轴的方向射出。另一方面， 在第 1 导光部 以及第 2 导光部的半径方向外侧配置了半导体光源时， 从半导体光源射出的照明光通过第 2 导光部向与来自白色光源的光相同的方向射出。即， 通过旋转部的动作， 能够依次切换从 白色光中选择出的规定波段的光成分和来自半导体光源的照明光并向同一方向射出。另 外， 通过使半导体光源的脉冲点亮与第 1 导光部及第 2 导光部的位置同步， 从而使得瞬间的 大电流发光成为可能， 因此能够射出高亮度的照明光。
上述的第 1 方式中， 上述白色光源是氙灯、 卤素灯、 金属卤化物灯、 超高压水银灯 中的一种。
通过这样， 能够以高亮度获得规定波段的光成分。
在上述的第 1 方式中， 上述波段选择部可以具有 ： 第 1 直角棱镜， 将经上述第 1 导 光部导光后的白色光向与上述射出光轴大致平行的方向反射 ； 第 2 直角棱镜， 将基于该第 1 直角棱镜的反射光向上述半径方向内侧反射 ； 以及波段选择滤光器， 仅使规定波段的光成 分透射。
通过这样， 可以通过第 1 直角棱镜以及第 2 直角棱镜， 使从第 1 导光部向半径方向 外侧的白色光向半径方向内侧折返， 并且对应于波段选择滤光器的种类， 使规定波段的光 成分入射第 2 导光部。
在上述的第 1 方式中， 上述第 1 导光部可以具有 ： 直角棱镜， 将从上述白色光源射 出的白色光向上述半径方向外侧反射 ； 以及平行棒， 将被该直角棱镜反射后的白色光向上 述波段选择部导光。
通过这样， 能够防止从白色光源射出的白色光的光量损失， 并且能够提高指向性 而向波段选择部导光。
在上述的第 1 方式中， 上述第 2 导光部可以具有 ： 平行棒， 将被上述波段选择部折 返的光成分以及从上述半导体光源射出的照明光向上述半径方向内侧导光 ； 以及直角棱 镜， 将经该平行棒导光后的光成分以及照明光沿上述射出光轴的方向反射。
通过这样， 能够从波段选择部折返的光成分以及从半导体光源射出的照明光的光 量的损失， 并且能够提高指向性地沿射出光轴的方向射出。
在上述的第 1 方式中， 还可以具备 ： 照明模式选择部， 用于选择照明模式 ； 以及控 制部， 通过基于所选择的照明模式的不同的方式， 对上述半导体光源的点亮熄灭的定时及 光量、 上述白色光源的点亮熄灭的定时及光量、 以及上述旋转部的动作进行控制。
通过这样， 对应于所选择的照明模式， 能够射出从半导体光源射出的照明光以及 经波段选择部选择后的规定波段的光成分。
在上述的第 1 方式中， 对应于所选择的照明模式， 上述控制部可以使上述旋转部 定速旋转， 并且点亮与上述第 2 导光部的入射端相对的上述半导体光源。
通过这样， 使旋转部的相位和半导体光源同步， 使与第 2 导光部的入射端相对的半导体光源脉冲点亮， 由此能够射出高亮度的照明光。
在上述的第 1 方式中， 对应于所选择的照明模式， 上述控制部可以使上述第 2 导光 部的入射端停止在与上述波段选择部相对的位置， 该波段选择部将规定波段设为上述白色 光的全部成分。
通过这样， 白色光的全部成分从波段选择部入射第 2 导光部的入射端， 从而能够 射出高亮度的白色光。
在上述的第 1 方式中， 对应于所选择的照明模式， 上述控制部可以使上述第 2 导光 部的入射端停止在与特定色所对应的上述波段选择部或者上述半导体光源相对的位置。
通过这样， 与特定色对应的波段的光成分或者照明光入射第 2 导光部的入射端， 能够射出特定色的光。
在上述的第 1 方式中， 上述控制部可以通过变更上述第 2 导光部与上述波段选择 部或者上述半导体光源之间的相对位置， 从而调节上述第 2 导光部的取入光量。
通过这样， 能够调节从半导体光源射出的照明光以及由波段选择部选择出的规定 波段的光成分的光量。
在上述的第 1 方式中， 还可以具备 ： 光检测部， 对经上述第 1 导光部导光后的白色 光的光量进行检测 ； 以及故障安全监视控制部， 根据由该光检测部检测到的白色光的光量， 检验上述白色光源的异常， 在检验出异常的情况下， 使上述半导体光源常时点亮， 并且使上 述第 2 导光部的入射端与上述半导体光源相对。 通过这样， 通过故障安全监视控制部， 根据光检测部所检测的值来检验白色光源 的异常， 在检验到异常的情况下能够选择并射出来自半导体光源的照明光。
本发明的第 2 方式是具备上述的照明装置的内视镜系统， 还具备 ： 导光构件， 将由 上述照明装置照射的照明光向观察部位导光 ； 摄像元件， 取得观察部位的图像， 该观察部位 被照射了经该导光构件导光后的照明光 ； 以及显示部， 对由该摄像元件取得的图像进行显 示。
根据本发明的第 2 方式， 经由导光构件向观察部位照射与观察部位、 症状相对应 的波段的光成分或者照明光， 可以通过摄像元件取得该图像并显示在显示部上， 从而能够 提高特殊光观察的精度以及操作性。
根据本发明， 通过将来自多个发光源的照明光的光路依次切换并使用棒状 (rod) 光学系统向同一方向引导， 从而实现了光量损失少且防止了指向性变差的效果。
附图说明 图 1A 是说明本发明的第 1 实施方式的照明装置的构成的示意图， 是沿白色灯的射 出光轴的方向的纵剖视图。
图 1B 是说明本发明的第 1 实施方式的照明装置的构成的示意图， 是与白色光源的 射出光轴正交的半径方向上的横剖视图。
图 2A 是说明图 1A 的照明装置的动作的示意图。
图 2B 是说明图 1B 的照明装置的动作的示意图。
图 3 是说明图 1A 及图 1B 的半导体光源单元的基本构件的构成的局部放大图。
图 4 是说明图 1A 及图 1B 的照明装置的各光源和光谱的对应例的图。
图 5 是图 1A 及图 1B 的照明装置的控制框图。
图 6 是说明图 1A 及图 1B 的照明装置的导光部的旋转角的示意图。
图 7 是说明图 1A 及图 1B 的光源单元的点亮序列 (sequence) 的图。
图 8A 是作为比较例而表示的图 1B 的照明装置。
图 8B 是说明本发明的第 2 实施方式的照明装置的构成的示意图， 是说明白色照明 模式时的构成的示意图。
图 9 是说明图 8B 的照明装置的动作的示意图。
图 10 是说明图 8B 的照明装置的出射光量与导光部的旋转角之间的关系的图表。
图 11A 是作为比较例而表示的图 1B 的照明装置。
图 11B 是说明图 8B 的照明装置的构成的示意图， 是说明特定色照明模式时的构成 的示意图。
图 12 是说明图 8B 的照明装置的各照明模式中的控制的流程图。
图 13A 是说明本发明的第 3 实施方式的照明装置的构成的示意图， 是沿白色灯的 射出光轴的方向的纵剖视图。
图 13B 是说明本发明的第 3 实施方式的照明装置的构成的示意图， 是与白色光源 的射出光轴正交的半径方向上的横剖视图。 图 14 是说明图 13A 及图 13B 的光源单元的点亮序列的图。
图 15 是本发明的第 4 实施方式的照明装置的控制框图。
图 16 是说明图 15 的照明装置的控制的流程图。
图 17A 是说明本发明的第 5 实施方式的照明装置的构成的示意图， 是沿白色灯的 射出光轴的方向的纵剖视图。
图 17B 是说明本发明的第 5 实施方式的照明装置的构成的示意图， 是与白色光源 的射出光轴正交的半径方向上的横剖视图。
图 18A 是说明图 17A 的照明装置的动作的示意图。
图 18B 是说明图 17B 的照明装置的动作的示意图。
图 19 是说明图 17 的波长变换单元的基本构件的构成的局部放大图。
附图标记说明
1， 2， 3， 4， 5 照明装置
11 白色灯
12 第 1 导光部
13 第 2 导光部
14 旋转部
15， 71 半导体光源单元
16 波段选择部
17 射出棒
21， 25 直角棱镜
22， 24 平行棒
27， 75 第 1 直角棱镜
28， 77 第 2 直角棱镜
29 32 41 42 43 44 52 53 62 63 72 76 81 O波段选择滤光器 (filter) LED 旋转棒 旋转马达 旋转棒保持构件 旋转传感器 照明模式选择部 系统控制部 故障安全 (fail safe) 监视控制部 光传感器 波长变换单元 荧光体 二向性滤光器 射出光轴具体实施方式 〔第 1 实施方式〕
下面， 参照附图对本发明的第 1 实施方式的照明装置进行说明。
图 1A 及图 1B 是说明本实施方式的照明装置的构成的示意图， 图 1A 是沿白色灯的 射出光轴的方向的纵剖视图， 图 1B 是与白色光源的射出光轴正交的半径方向上的横剖视 图。
如图 1A 所示， 本实施方式的照明装置 1 具备 ： 射出白色光的白色灯 ( 白色光 源 )11 ； 沿白色灯 11 的射出光轴 O 的方向并排配置的第 1 导光部 12 以及第 2 导光部 13 ； 旋 转部 14， 与第 1 导光部 12 以及第 2 导光部 13 连接， 使这些导光部一体地绕射出光轴 O 旋 转； 多个半导体光源单元 15， 在第 2 导光部 13 的半径方向外侧被并排配置在绕射出光轴 O 的圆周方向上 ； 多个波段选择部 16， 在与半导体光源单元 15 不同的圆周方向位置， 横跨第 1 导光部 12 以及第 2 导光部 13 的半径方向外侧而配置 ； 以及射出棒 17， 在沿射出光轴 O 的 方向上与第 2 导光部 13 并排配置。
白色灯 11 是例如， 氙灯、 卤素灯、 金属卤化物灯、 超高压水银灯等， 以射出光轴 O 朝 向第 1 导光部 12 的方式配置至少 1 个， 并射出白色光。
第 1 导光部 12 具有直角棱镜 21 和平行棒 22， 该直角棱镜 21 反射从白色灯 11 射 出的白色光并使光 90°偏转， 该平行棒 22 将被直角棱镜 21 反射后的白色光向半径方向外 侧导光。
第 2 导光部 13 具有平行棒 24 和直角棱镜 25， 该平行棒 24 将从半径方向外侧入射 的光向半径方向内侧导光， 该直角棱镜 25 反射经平行棒 24 导光后的光并使其向沿射出光 轴 O 的方向 90°偏转。
旋转部 14 具有 ： 圆筒状的旋转棒 41， 沿白色灯 11 的射出光轴 O 而配置， 具有使白 色光通过的贯通孔 ； 旋转马达 42， 驱动旋转棒 41 绕射出光轴 O 旋转 ； 旋转棒保持构件 43， 固 定旋转棒 41 和第 1 导光部 12 ； 以及旋转传感器 44， 检测旋转棒保持构件 43 的旋转相位。
如图 3 所示， 半导体光源单元 15 具有 ： 基板 31 ； LED( 半导体光源 )32， 被固定在基 板 31 上， 用于射出照明光 ； 锥形棒 33， 将从 LED32 射出的照明光向半径方向内侧引导 ； 反射 构件 34， 反射从 LED32 射出的照明光并使其入射锥形棒 33。
此外， 如图 1B 所示， 半导体光源单元 15 并排配置在以射出光轴 O 为中心的圆周方 向上的 4 个位置上 ( 附图标记 L1、 L2、 L3、 L4)。
波段选择部 16 具有 ： 第 1 直角棱镜 27， 将经第 1 导光部 12 向半径方向外侧导光 后的白色光向与射出光轴 O 大致平行的方向反射 ； 第 2 直角棱镜 28， 将被第 1 直角棱镜 27 反射后的反射光向半径方向内侧反射 ； 波段选择滤光器 29， 配置在第 1 直角棱镜 27 和第 2 直角棱镜 28 之间， 仅使规定波段的光成分透射。由此， 波段选择部 16 在将向半径方向外侧 导光的白色光向半径方向内侧折返的期间， 选择了规定波段的光成分。
此外， 如图 1B 所示， 波段选择部 16 并排设置在以射出光轴 O 为中心的圆周方向上 的 8 个位置 ( 附图标记 W1、 W2、 R1、 R2、 G1、 G2、 B1、 B2)， 各波段选择部 16 具有透射波段不同 的波段选择滤光器 29。另外， 也可以构成为附图标记 W1、 W2 所对应的波段选择部 16 具有 能够通过全波段的光的波段选择滤光器 29， 也可以不具备波段选择滤光器 29。
射出棒 17 是例如入射端和出射端的面积相等的平行棒， 使通过第 2 导光部 13 在 沿射出光轴 O 的方向上导光的光进一步沿射出光轴 O 的方向射出。
这里， 使用图 4 对各光源和光谱的对应例进行说明。
如图 4 所示， 附图标记 B1、 B2 所对应的波段选择部 16 例如仅使波段约 400nm ～ 约 450nm 的紫色的光成分通过。附图标记 G1、 G2 所对应的波段选择部 16 例如仅使波段约 520nm ～约 570nm 的黄绿色的光成分通过。附图标记 R1、 R2 所对应的波段选择部 16 例如 仅使波段约 580nm ～约 630nm 的橙色的光成分通过。
此外， 附图标记 L1、 L2、 L3、 L4 所表示的半导体光源单元 15 射出波段约 400nm ～ 约 500nm 的蓝色的照明光， 通过脉冲点亮而射出高亮度的照明光。
接着， 使用图 5 对具有上述构成的照明装置 1 的控制进行说明。
系统控制部 ( 控制部 )53 根据来自照明装置驱动指示部 51、 照明模式选择部 52 以 及旋转传感器驱动部 55 的输出信号， 对 LED 点亮控制部 54、 旋转马达驱动部 56 以及灯点亮 控制部 58 进行控制。
照明模式选择部 52 使用户选择下述模式中的一个 ： 依次切换多种波段的光成分 来进行照明的多波频带照明模式， 照明白色光的白色照明模式， 照明与特定色对应的波段 的光成分的特定色照明模式。
照明装置驱动指示部 51 例如是照明开关， 对系统控制部 53 进行如下指示 ： 以照明 模式选择部 52 所选择的照明模式来驱动照明装置 1。
旋转传感器驱动部 55 根据来自系统控制部 53 的控制信号来驱动旋转传感器 44， 并且将从旋转传感器 44 输出的检测信号向系统控制部 53 输出。
LED 点亮控制部 54 通过驱动半导体光源单元 15 的 LED 驱动部 57， 控制来自半导 体光源单元 15 的照明光。具体地讲， LED 点亮控制部 54 控制向各半导体光源单元 15 的 LED32 供给的电力， 控制各 LED32 的点亮、 熄灭的定时以及光量。
灯点亮控制部 58 通过驱动白色灯 11 的灯驱动部 59， 控制来自白色灯 11 的白色 光。具体地讲， 灯点亮控制部 58 控制向白色灯 11 供给的电力， 控制白色灯 11 的点亮以及熄灭。 旋转马达驱动部 56 根据来自系统控制部 53 的控制信号， 控制旋转马达 42 的动 作。旋转马达驱动部 56 使用公知的控制方法， 控制旋转马达 42 的旋转以及停止， 并且进行 旋转相位的控制。
接着， 对具有上述构成的照明装置 1 的照明方法进行说明。
在此， 对照明模式选择部 52 选择了多波频带照明模式的情况进行说明。
在照明装置驱动指示部 51 对照明装置 1 的驱动进行了指示的情况下， 系统控制部 53 对旋转马达驱动部 56 输出使旋转马达 42 定速旋转的控制信号， 并且通过旋转传感器驱 动部 55 检测旋转棒保持构件 43 的旋转相位， 即， 第 1 导光部 12 以及第 2 导光部 13 的旋转 相位。
系统控制部 53 根据所检测到的旋转相位， 控制半导体光源单元 15 或者白色灯 11。
即， 在第 2 导光部 13 与半导体光源单元 15 相对的情况下， 系统控制部 53 计算相 对的半导体光源单元 15， 并控制 LED 点亮控制部 54 以对计算出的半导体光源单元 15 射出 照明光。LED 点亮控制部 54 根据所输入的控制信号， 通过 LED 驱动部 57 对半导体光源单元 15 供给电力。
由此， 如图 1 所示， 从半导体光源单元 15 射出照明光， 并通过第 2 导光部 13 以及 射出棒 17 沿射出光轴 O 的方向导光。
此外， 系统控制部 53 灯点亮控制部 58 以对控制白色灯 11 射出白色光。灯点亮控 制部 58 根据所输入的控制信号， 通过灯驱动部 59 对白色灯 11 供给电力。
由此， 如图 2 所示， 从白色灯 11 射出白色光， 通过第 1 导光部向波段选择部 16 导 光。然后， 通过波段选择部 16 来选择规定波段的光成分， 该光成分通过第 2 导光部 13 以及 射出棒 17 沿射出光轴 O 的方向被导光。
接着， 对基于系统控制部 53 的半导体光源单元 15 以及白色灯 11 的点亮序列进行 说明。
如图 6 所示， 将第 1 导光部 12 以及第 2 导光部 13 例如从与附图标记 W2 所对应的 波段选择部 16 相对的位置开始以射出光轴 O 为中心顺时针旋转的角度设为 θ， 将到达与相 邻的半导体光源单元 15 或者波段选择部 16 相对的位置为止所旋转的角度设为 Δθ。
在该情况下， 半导体光源单元 15 以及白色灯 11 的点亮序列如图 7 所示。
在图 7 中， I 表示各光源的驱动电流， I(lamp) 表示白色灯 11 的驱动电流， I(L1) ～ I(L4) 表示与附图标记 L1 ～ L4 对应的半导体光源单元 15 的驱动电流。此外， 出射光量 F 是从射出棒 17 射出的光的光量， F(L1、 L2、 L3、 L4) 是从与附图标记 L1、 L2、 L3、 L4 对应的半 导体光源单元 15 射出的照明光的光量， F(W1) ～ F(W2) 是分别通过了与附图标记 W1 ～ W2 对应的波段选择部 16 的光成分的光量。此外， 横轴表示时刻， 第 1 导光部 12 以及第 2 导光 部 13 位于与附图标记 W2 所对应的波段选择部 16 相对的位置的时刻为 0， 之后旋转一周再 次返回与附图标记 W2 所对应的波段选择部 16 相对的位置的时刻为 T。
如图 7 所示， 在第 1 导光部 12 以及第 2 导光部 13 位于与附图标记 W1 所对应的波 段选择部 16 相对的位置的时刻， 即， 在时刻 0， 流动驱动电流 I(L1)。然后， 随着第 1 导光部 12 以及第 2 导光部 13 旋转 Δθ， 依次流动驱动电流 I(L2) ～ I(L4)。这样， 附图标记 L1 ～ L4 所示的半导体光源单元 15 被依次脉冲点亮， 因此从射出棒 17 射出的光的光量 F(L1、 L2、
L3、 L4) 成为一定。
然后， 在第 1 导光部 12 以及第 2 导光部 13 位于与附图标记 L3 所对应的半导体光 源单元 15 相对的位置的时刻， 即， 在时刻 t3， 流动驱动电流 I(lamp)， 从白色灯 11 射出白色 光。然后， 在第 1 导光部 12 以及第 2 导光部 13 位于与附图标记 W1 所对应的波段选择部 16 相对的位置的时刻， 即， 在时刻 t5， 通过了附图标记 W1 所对应的波段选择部 16 后的白色光 的光量达到峰值。然后， 随着第 1 导光部 12 以及第 2 导光部 13 旋转 Δθ， 通过了附图标记 R1 ～ W2 所对应的波段选择部 16 后的光成分从射出棒 17 依次射出。
如以上所说明的那样， 根据本实施方式的照明装置 1， 在通过旋转部 14 而第 1 导光 部 12 以及第 2 导光部 13 被一体地旋转驱动、 在第 1 导光部 12 以及第 2 导光部 13 的半径 方向外侧配置有波长选择部 16 时， 从白色灯 11 射出的白色光通过第 1 导光部 12 向波段选 择部 16 导光， 通过波段选择部 16 来选择规定波段的光成分， 该光成分通过第 2 导光部 13 沿白色灯 11 的射出光轴 O 的方向射出。另一方面， 在第 2 导光部 13 的半径方向外侧配置 有半导体光源单元 15 时， 从半导体光源单元 15 射出的照明光通过第 2 导光部 13 向与来自 白色灯 11 的光相同的方向射出。即， 通过旋转部 14 的动作， 能够依次切换从白色光中选择 的规定波段的光成分和来自半导体光源单元 15 的照明光， 并沿同一方向射出。另外， 通过 使半导体光源单元 15 的脉冲点亮与第 1 导光部 12 及第 2 导光部 13 的位置同步， 能够射出 高亮度的照明光。 此外， 还具备用于选择照明模式的照明模式选择部 52 以及以基于所选择的照明 模式的不同方式对半导体光源单元 15 的点亮熄灭的定时以及光量、 白色灯 11 的点亮熄灭 的定时以及光量和旋转部 14 的动作进行控制的系统控制部 53， 因此， 能够根据选择的照明 模式， 射出从半导体光源单元 15 射出的照明光以及通过波段选择部 16 而选择的规定波段 的光成分。
此外， 在选择了多波频带照明模式的情况下， 系统控制部 53 使旋转部 14 定速旋 转， 并且使与第 2 导光部 13 的入射端相对的半导体光源单元 15 点亮， 由此使旋转部 14 的 相位与半导体光源单元 15 同步， 通过使与第 2 导光部 13 的入射端相对的半导体光源单元 15 脉冲点亮， 能够射出高亮度的照明光。
〔第 2 实施方式〕
接着， 参照附图对本发明的第 2 实施方式的照明装置进行说明。
本实施方式的照明装置与第 1 实施方式的不同点在于， 不是使第 1 导光部以及第 2 导光部定速旋转， 而是使其停止在与所选择的照明模式相对应的位置。下面， 针对本实施 方式的照明装置， 省略与第 1 实施方式的共同点的说明， 主要说明不同点。
如图 8B 所示， 本实施方式的照明装置 2 使第 2 导光部 13 的入射端停止在与附图 标记 W1、 W2 所对应的波段选择部 16 相对的位置， 来自白色灯 11 的白色光的全部成分沿射 出光轴 O 的方向射出 ( 白色照明模式 )。另外， 图 8A 是作为比较例而表示的第 1 实施方式 的照明装置 1。
此外， 如图 9 所示， 照明装置 2 根据需要使第 2 导光部 13 从与附图标记 W2 所对应 的波段选择部 16 相对的位置以射出光轴 O 为中心旋转 θ°， 从而变更第 2 导光部 13 与附 图标记 W2 所对应的波段选择部 16 之间的相对位置。
在此， 如图 10 所示， 来自射出棒 17 的出射光量随着角度 θ 的变大而变小。即， 来
自射出棒 17 的出射光量与第 2 导光部 13 的入射端的面积成比例， 其中该第 2 导光部 13 与 附图标记 W2 所对应的波段选择部 16 相对。因此， 根据本实施方式的照明装置 2， 根据需要 使第 2 导光部 13 以射出光轴 O 为中心而旋转， 从而能够调节来自射出棒 17 的出射光量。
此外， 如图 11B 所示， 通过使第 2 导光部 13 的入射端停止在与特定色所对应的半 导体光源单元 15 或者波段选择部 16 相对的位置， 能够使特定色所对应的波段的光成分沿 射出光轴 O 的方向射出 ( 特定色照明模式 )。在此， 图示了选择与附图标记 R2 对应的波段 选择部 16 的例子。另外， 图 11A 是作为比较例而表示的第 1 实施方式的照明装置 1。
通过这样， 与特定色对应的波段的光成分或者照明光能够射入第 2 导光部 13 的入 射端， 从射出棒 17 射出特定色的光。
接着， 使用图 12 来表示各照明模式中的系统控制部 53 的控制流程。
如图 12 所示， 通过用户的操作来选择照明模式 (S1)， 并进行所选择的照明模式的 判断 (S2)。
在选择了多波频带照明模式的情况下， 点亮白色灯 11(S11)， 使第 1 导光部 12 以及第 2 导光部 13 以规定的速度旋转 (S12)， 并且以规定的定时点亮各半导体光源单元 15(S13)。 在选择白色照明模式的情况下， 使半导体光源单元 15 的点亮无效 (S21)， 点亮白 色灯 11(S22)， 并且使第 1 导光部 12 以及第 2 导光部 13 停止在与附图标记 W1 或者 W2 所对 应的波段选择部 16 相对的位置 (S23)。
在选择了特定色照明模式的情况下， 判断指定色是否是白色灯 11 的对应色 (S31)。 在指定色是白色灯 11 的对应色的情况下， 使半导体光源单元 15 的点亮无效 (S32)， 点亮白色灯 11(S33)， 并且使第 1 导光部 12 以及第 2 导光部 13 停止在与指定色所对应的 波段选择部 16 相对的位置 (S34)。另一方面， 在 S31 中， 在指定色不是白色灯 11 的对应色 的情况下， 使白色灯 11 的点亮无效 (S35)， 而且点亮半导体光源单元 15(S36)， 使第 1 导光 部 12 以及第 2 导光部 13 停止在与附图标记 L1 ～ L4 所示的半导体光源单元 15 相对的位 置 (S37)。
通过上述的控制， 与选择的照明模式相对应， 来自半导体光源单元 15 的照明光以 及通过了波段选择部 16 的规定波段的光成分能够沿射出光轴 O 的方向射出 (S3)。
〔第 3 实施方式〕
接着， 参照附图对本发明的第 3 实施方式的照明装置进行说明。
本实施方式的照明装置与上述各实施方式的不同点在于， 不具备与附图标记 W1、 W2 对应的波段选择部。 下面， 针对本实施方式的照明装置， 省略关于与上述的各实施方式的 共通点的说明， 主要对不同点进行说明。
如图 13A 及图 13B 所示， 本实施方式的照明装置 3 在以射出光轴 O 为中心的圆周 方向上并排配置了多个如附图标记 L1、 L2、 L3、 L4 所示的半导体光源单元 15 以及如附图标 记 R1、 R2、 G1、 G2、 B1、 B2 所示的波段选择部 16。照明装置 3 由于不具备与附图标记 W1、 W2 对应的波段选择部， 因此构成为从射出棒 17 不射出白色光的全部成分。
下面， 使用图 14 来说明本实施方式的照明装置 3 的点亮序列。
如图 14 所示， 在第 1 导光部 12 以及第 2 导光部 13 变为与附图标记 L1 ～ L4 所示 的半导体光源单元 15 相对的位置的时刻， 即， 在时刻 0 ～ t4， 附图标记 L1 ～ L4 所示的半导
体光源单元 15 被依次脉冲点亮， 从射出棒 17 射出的光的光量 F(L1、 L2、 L3、 L4) 变为一定。
而且， 随着第 1 导光部 12 以及第 2 导光部 13 从与附图标记 R1 所对应的波段选择 部 16 相对的位置 ( 时刻 t6) 开始、 到与附图标记 B2 所对应的波段选择部 16 相对的位置 ( 时刻 t11) 为止进行旋转， 通过了与附图标记 R1 ～ B2 对应的波段选择部 16 后的光成分从 射出棒 17 依次射出。
在此， 照明光从半导体光源 L1 ～ L4 射出的时刻 0 ～ t5 为使用了由未图示的摄像 部产生的特殊照明光的摄像时间， 射出通过了与符合 R1 ～ B2 对应的波段选择部 16 后的光 成分的时刻 t6 ～ t11 为使用了参照照明光的摄像时间。通过这样， 可以将从 1 个图像的生 成期间减去使用了特殊照明光的摄像时间和使用了参照照明光的摄像时间后的残余的时 间， 作为用于对摄像部所取得到的图像实施图像处理的时间。
〔第 4 实施方式〕
接着， 参照附图对本发明的第 4 实施方式的照明装置进行说明。
本实施方式的照明装置与上述的各实施方式的不同点在于， 检测白色光的光量， 根据检测到的光量判断白色灯的异常并切换运转模式。 下面， 针对本实施方式的照明装置， 省略与上述的各实施方式的共同点的说明， 主要对不同点进行说明。
如图 15 所示， 本实施方式的照明装置 4 具备 ： 光传感器 ( 光检测部 )63， 配置在第 1 导光部 12 的半径方向外侧， 检测通过第 1 导光部 12 而向半径方向外侧导光的白色光的光 量； 光传感器驱动部 61， 驱动光传感器 63 ； 故障安全监视控制部 62， 根据由光传感器 63 检 测到的白色光的光量判断白色灯 11 的异常并切换运转模式。
光传感器驱动部 61 根据来自系统控制部 53 的控制信号来驱动光传感器 63， 并且 将由光传感器 63 检测到的白色光的光量向系统控制部 53 以及故障安全监视控制部 62 输 出。
故障安全监视控制部 62 在由光传感器 63 检测到的白色光的光量为规定值以下的 情况下， 指示旋转马达驱动部 56 以使第 2 导光部 13 的入射端与半导体光源单元 15 相对。
旋转马达驱动部 56 根据来自系统控制部 53 以及故障安全监视控制部 62 的控制 信号， 控制旋转马达 42 的动作。
系统控制部 53 在由光传感器 63 检测到的白色光的光量为规定值以下的情况下， 使半导体光源单元 15 常时点亮。
下面使用图 16 对具有上述构成的照明装置 4 的控制流程进行说明。
若照明开始， 并检测到光传感器 63 的输出峰值 (S41)， 则判断该峰值是否是规定 值以下 (S42)。
在该峰值为规定值以下的情况下， 系统控制部 53 旋转驱动旋转马达 42， 以使变为 第 2 导光部 13 的入射端与半导体光源单元 15 的出射端相对的位置 (S43)， 用额定电流点 亮半导体光源单元 15(S44)。然后， 系统控制部 53 通过灯或蜂鸣器等向用户报知白色灯 11 的异常 (S45)。
如以上所述， 根据本实施方式的照明装置 4， 通过故障安全监视控制部 62， 根据由 光传感器 63 检测的值来检验白色灯 11 的异常， 在检验出异常的情况下， 能够从白色灯 11 射出的白色光切换为从半导体光源单元 15 射出的照明光。由此， 例如， 将照明装置 4 适用 于内视镜系统中， 并具有将照明光向观察部位导光的导光构件 ( 图示略 )、 用于取得观察部位的图像的摄像元件 ( 图示略 ) 以及用于显示所取得的图像的显示部 ( 图示略 )， 即使在白 色灯 11 坏掉的情况下， 也能够应急性地使用来自半导体光源单元 15 的照明光来继续进行 内视镜观察等。
〔第 5 实施方式〕
接着， 参照附图对本发明的第 5 实施方式的照明装置进行说明。
本实施方式的照明装置与上述的各实施方式的不同点在于， 没有采用白色灯， 将 来自半导体光源的照明光变换为规定色的光， 切换各规定色的光并射出。 下面， 针对本实施 方式的照明装置， 省略与上述的各实施方式的共同点的说明， 主要对不同点进行说明。
如图 17A 所示， 本实施方式的照明装置 5 具备 ： 半导体光源单元 71， 用于射出照明 光； 第 1 导光部 12 以及第 2 导光部 13， 在沿半导体光源单元 71 的射出光轴 O 的方向上并 排配置 ； 旋转部 14， 与第 1 导光部 12 以及第 2 导光部 13 连接， 与上述导光部一体地绕射出 光轴 O 旋转 ； 多个波长变换单元 72， 横跨第 1 导光部 12 以及第 2 导光部 13 的半径方向外 侧而配置 ； 射出棒 17， 在沿射出光轴 O 的方向上与第 2 导光部 13 并排配置。
波长变换单元 72 具有 ： 第 1 直角棱镜 75， 将通过第 1 导光部 12 而向半径方向外 侧导光的照明光向与射出光轴 O 大致平行的方向反射 ； 第 2 直角棱镜 77， 将基于第 1 直角 棱镜 75 的反射光向半径方向内侧反射 ； 荧光体 76， 配置在第 1 直角棱镜 75 和第 2 直角棱 镜 77 之间， 将照明光变换为规定色的光。由此， 在朝向半径方向外侧被导光的照明光向半 径方向内侧折返的期间内， 波长变换单元 72 使该照明光变换为规定色的光。
此外， 如图 17B 所示， 波长变换单元 72 在以射出光轴 O 为中心的圆周方向上并排 设置在了 12 个位置 ( 附图标记 W1、 W2、 R1、 R2、 G1、 G2、 B1、 B2、 Y1、 Y2、 O1、 O2)， 各波长变换 单元 72 具有变换波段不同的荧光体 76。
下面， 对具有上述构成的照明装置 5 的照明方法进行说明。
如图 17 所示， 在第 1 导光部 12 以及第 2 导光部 13 位于与附图标记 W2 所对应的 波长变换单元 72 相对的位置的情况下， 从半导体光源单元 71 射出照明光， 通过第 1 导光部 12 向附图标记 W2 所对应的波长变换单元 72 导光。然后， 通过附图标记 W2 所对应的波长变 换单元 72 来变换为白色的光， 该白色的光通过第 2 导光部 13 以及射出棒 17 沿射出光轴 O 的方向被导光。在此， 作为半导体光源单元 71 的照明光， 例如， 在采用了蓝色的激发光的情 况下， 可以通过使荧光体 76 进行黄色发光而获得白色的光。
此外， 如图 18 所示， 在第 1 导光部 12 及第 2 导光部 13 位于与附图标记 Y2 所对应 的波长变换单元 72 相对的位置的情况下， 从半导体光源单元 71 射出照明光， 通过第 1 导光 部向附图标记 Y2 所对应的波长变换单元 72 导光。然后， 通过附图标记 Y2 所对应的波长变 换单元 72 来变换为黄色的光， 该黄色的光通过第 2 导光部 13 以及射出棒 17 沿射出光轴 O 的方向被导光。
这样， 通过旋转部 14 使第 1 导光部 12 以及第 2 导光部 13 绕射出光轴 O 旋转， 由 此可以依次切换各规定色的光并射出。
另外， 在上述的照明装置 5 中， 如图 19 所示， 在波长变换单元 72 的第 1 导光部 12 和荧光体 76 之间设有二向性滤光器 81， 该二向性滤光器 81 使来自半导体光源单元 71 的照 明光通过， 并反射其他的波段的光成分。
通过这样， 能够防止通过了荧光体 76 而发光的光返回第 1 导光部 12， 能够将激发的全部的光向第 2 导光部导光。
以上， 参照附图对本发明的各实施方式进行了详细的说明， 但具体的构成并不仅 限于这些实施方式， 当然也包括在不脱离本发明的宗旨的范围内的设计变更等。
例如， 对半导体光源单元 15 以及半导体光源单元 71 射出蓝色的激发光的例子进 行了说明， 也可以根据照明光的用途而采用其他颜色。
此外， 将上述的各实施方式的照明装置适用于内视镜系统， 并具备 ： 导光构件， 将 上述照明装置所照射的照明光向观察部位导光 ； 摄像元件， 取得被该导光构件导光后的照 明光所照射的观察部位的图像 ； 以及显示部， 显示通过该摄像元件取得的图像， 该内视镜系 统能够经由导光构件将与观察部位、 症状相对应的波段的光成分或者照明光向观察部位照 射， 通过摄像元件取得该图像并显示在显示部上， 从而能够提高特殊光观察的精度以及操 作性。