專利名稱：光源裝置和采用該光源裝置的內(nèi)診鏡設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光源裝置和采用該光源裝置的內(nèi)診鏡設(shè)備。
背景技術(shù)：
通常，作為用于醫(yī)療或工業(yè)內(nèi)診鏡設(shè)備的照明光源，氙氣燈已經(jīng)被廣泛使用，但如今具有長的光源更換周期的節(jié)能小尺寸發(fā)光二極管(LED)作為代替氙氣燈的發(fā)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(nèi)診鏡設(shè)備，其中多個LED 1設(shè)置在支撐體2上，且穿過支撐體2從各個LED 1發(fā)射的光經(jīng)由透鏡3聚集，以引入光導(dǎo)管LG的光纖束中(參見 JP-A-2000-66115)。然而，當從設(shè)備的光源裝置側(cè)發(fā)射的光引入光導(dǎo)管LG的在設(shè)備的內(nèi)窺鏡探測器側(cè)的端面時，由于透鏡3的像差，光可能例如泄露至金屬套管的覆蓋光纖束的外圍的端面。 在光導(dǎo)管LG中，由于必需的光量根據(jù)內(nèi)窺鏡探測器的類型而變化，束直徑也變化；因此，對應(yīng)每種類型的內(nèi)窺鏡探測器，金屬套管的直徑也變化。在經(jīng)過口腔的內(nèi)診鏡設(shè)備或下消化系統(tǒng)內(nèi)窺鏡中，例如，提供了具有如圖19A所示的大直徑的光導(dǎo)管LG;另一方面，在經(jīng)過鼻呼吸管的內(nèi)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(dǎo)管LG。因此，當具有不同直徑的光導(dǎo)管LG經(jīng)由連接器連接至光源裝置時，光導(dǎo)管LG的直徑越小，泄露的光越可能應(yīng)用到金屬套管4上。而且，從位于支撐體2外邊緣側(cè)處的LED 1發(fā)射的光特別地可能被應(yīng)用至金屬套管4，并且隨后增加光的損失。為了獲得照明光的光量，可以考慮增加發(fā)光元件的數(shù)量。然而，難以將來自每個發(fā)光元件的所有輸出光都聚集至光導(dǎo)管，且對增加光的使用效率存在限制。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)考慮了上述情況作出了本發(fā)明，并且其目標是提供一種光源裝置和采用該光源裝置的內(nèi)診鏡設(shè)備，其穩(wěn)定地將從多個發(fā)光體發(fā)射的光引入光導(dǎo)構(gòu)件，以高效地獲得高亮度照明光。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種光源裝置，包括光發(fā)射部，其中多個發(fā)光體設(shè)置在支撐體上；光導(dǎo)構(gòu)件，其中從光發(fā)射部發(fā)射的光被引入在光導(dǎo)構(gòu)件的一端處的入射面，并且照明光通過光導(dǎo)構(gòu)件從在光導(dǎo)構(gòu)件的另一端處的發(fā)射面被發(fā)射；和集光構(gòu)件，位于光發(fā)射部和光導(dǎo)構(gòu)件之間，從光發(fā)射部發(fā)射的光通過集光構(gòu)件聚集到光導(dǎo)構(gòu)件的入射面中，其中集光構(gòu)件包括從光發(fā)射部向光導(dǎo)構(gòu)件的入射面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基端部中的每一個都與發(fā)光體的光發(fā)射面中的相關(guān)的一個相對，并且其中光發(fā)射窗口形成在該裝置的與光導(dǎo)構(gòu)件的入射面相對的位置處，所述多個錐形柱體的尖端部在光發(fā)射窗口中被束縛在一起。


圖1為用于描述本發(fā)明的實施方式的內(nèi)診鏡設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)圖2為圖1中圖示的內(nèi)診鏡設(shè)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(gòu)件的示例性布置的示意圖，其中白光LED以4X4矩陣設(shè)置在支撐體上，錐形柱體的基端部與對應(yīng)的白光LED的光發(fā)射面相對，錐形柱體的尖端部捆扎在一起，以提供光發(fā)射窗口 ；圖5B為以放大方式圖示光發(fā)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(fā)射窗口發(fā)射的輔助發(fā)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(fā)射部的示意性剖視圖，在光發(fā)射部中，熒光層形成在其上實現(xiàn)LED的支撐體的上方；圖9為圖示其中熒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(fā)射的光和從熒光材料發(fā)射的光的組合光譜， 并圖示了激光和從熒光材料發(fā)射的光的組合光譜；圖IlA為圖示其中將紅外吸收體設(shè)置為包括多個錐形柱體的集光構(gòu)件的光發(fā)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，具有用于選擇性地反射紅外成分的多層反射膜的短柱設(shè)置在集光構(gòu)件的光發(fā)射窗口處；圖IlC為圖示其中設(shè)置代替圖IlB的分色棱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(dǎo)管LG連接至光源裝置時光如何引入光導(dǎo)管的說明圖；圖12B為圖示圖12A中圖示的支撐體上的發(fā)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(dǎo)管LG連接至光源裝置時如何將光引入光導(dǎo)管的說明圖；圖13B為圖示圖13A中圖示的支撐體上的發(fā)光的LED的平面圖；圖14為以簡化方式圖示光發(fā)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(fā)射窗口中發(fā)射的光圖案的說明圖；圖16為圖示內(nèi)窺鏡的尖端部和連接器的示意圖；圖17為圖示其中已經(jīng)在分支光纖上進行歪斜處理的狀態(tài)的示意性剖視圖；圖18為圖示相關(guān)的光源裝置和內(nèi)窺鏡探測器之間的連接結(jié)構(gòu)的說明圖；圖19A為圖示相關(guān)的大直徑光導(dǎo)管的連接狀態(tài)的說明圖；以及圖19B為圖示相關(guān)的小直徑光導(dǎo)管的連接狀態(tài)的說明圖。
具體實施例方式以下，將參照附圖詳細描述本發(fā)明的實施方式。圖1為用于描述本發(fā)明的實施方式的內(nèi)診鏡設(shè)備100的總體結(jié)構(gòu)圖。
圖2為圖1中圖示的內(nèi)診鏡設(shè)備100的示例性外視圖。如圖1和2所示，內(nèi)診鏡設(shè)備100包括內(nèi)窺鏡11和將與內(nèi)窺鏡11連接在一起的控制器13?？刂破?3與用于顯示諸如圖像信息之類的信息的顯示模塊15和用于接收輸入操作的輸入模塊17連接在一起。內(nèi)窺鏡11為電子內(nèi)窺鏡，包括照明光學(xué)系統(tǒng)，用于從內(nèi)窺鏡插入部19的頂端(參見圖2)發(fā)射照明光，內(nèi)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(xué)系統(tǒng)，包括圖像獲取元件21 (參見圖1)，用于獲取觀察區(qū)域的圖像。內(nèi)窺鏡11還包括內(nèi)窺鏡插入部19 ；操作模塊23 (參見圖2)，通過該操作模塊23 進行用于彎曲內(nèi)窺鏡插入部19的頂端的操作和用于觀察的操作；以及連接器25A和25B， 內(nèi)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(nèi)窺鏡插入部19內(nèi)部設(shè)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(nèi)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 (以后也稱為“內(nèi)窺鏡尖端部”)35。如圖1所示，內(nèi)窺鏡尖端部35設(shè)置有應(yīng)用端口 37，光通過應(yīng)用端口 37應(yīng)用到被觀察區(qū)域；和用于獲取被觀察區(qū)域上的圖像信息的圖像獲取元件21，如CCD(電荷耦合裝置)圖像傳感器或CMOS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器。 而且，圖像獲取元件21在其受光面設(shè)置有用于形成觀察圖像的物鏡單元39。圖2中圖示的可彎曲部33被允許由位于操作模塊23中的角度旋鈕41的旋轉(zhuǎn)操作彎曲。可彎曲部33可以例如根據(jù)內(nèi)窺鏡11所應(yīng)用的測試物體的區(qū)域沿任何方向以任何角度彎曲，因此允許內(nèi)窺鏡尖端部35的通過其觀察測試物體的應(yīng)用端口 37和圖像獲取元件21瞄準在期望的被觀察區(qū)域處。而且，根據(jù)醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用目的準備不同類型的內(nèi)窺鏡11，如經(jīng)過鼻呼吸管的內(nèi)窺鏡、經(jīng)過口腔的內(nèi)窺鏡、下消化系統(tǒng)內(nèi)窺鏡和支氣管鏡。例如，內(nèi)窺鏡操作人員基于給定的內(nèi)窺鏡檢查順序?qū)⒑线m的內(nèi)窺鏡連接至控制器13。每個內(nèi)窺鏡11包括存儲器(單獨信息保持裝置)43，存儲器43用于存儲與內(nèi)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(guān)的各種單獨信息塊?？刂破?3從存儲器43讀出連接的內(nèi)窺鏡11單獨的信息， 由控制模塊45識別內(nèi)窺鏡11的類型，并控制每個元件，以便在合適的條件下執(zhí)行操作程序禾口顯不?？刂破?3包括光源裝置47，用于產(chǎn)生將供給至內(nèi)窺鏡尖端部35的應(yīng)用端口 37 的照明光；和處理器49，用于對從圖像獲取元件21供給的圖像信號進行圖像處理，并且控制器13經(jīng)由連接器25A和25B連接至內(nèi)窺鏡11。而且，基于從內(nèi)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(nèi)窺鏡11傳遞的圖像獲取信號進行圖像處理，產(chǎn)生用于顯示的圖像，并將產(chǎn)生的圖像供給至顯示模塊15。圖像獲取元件21與設(shè)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(qū)動器53連接在一起。采用給定的增益，AMP 51放大從圖像獲取元件21輸出的圖像獲取信號，并將產(chǎn)生的信息輸出至相關(guān)雙采樣/可編程增益放大器(以下簡寫為“CDS/ PGA”)55。⑶S/PGA 55將已經(jīng)從AMP 51輸出的圖像獲取信號輸出為對應(yīng)于圖像獲取元件21 的各個光接收單元的電荷存儲量的R、G和B圖像數(shù)據(jù)，放大這些圖像數(shù)據(jù)塊，并將產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)輸出至A/D轉(zhuǎn)換器57。A/D轉(zhuǎn)換器57將已經(jīng)從⑶S/PGA 55輸出的模擬圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。圖像處理模塊59對由A/D轉(zhuǎn)換器57數(shù)字化的圖像數(shù)據(jù)進行各種類型的圖像處理，并將體腔中的觀察圖像輸出至顯示模塊15。圖像獲取元件驅(qū)動器53與由控制模塊45控制的定時發(fā)生器(以下簡稱為 “TG”)61連接在一起。采用從TG 61傳輸?shù)亩〞r信號(時鐘脈沖)，圖像獲取元件驅(qū)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，用于將照明光供給至內(nèi)窺鏡11的應(yīng)用端口 37 ；和光源驅(qū)動器65，用于控制從光源模塊63發(fā)射的光的量。通過包括大量光纖束的光導(dǎo)管LG，從光源模塊63發(fā)射的光經(jīng)由應(yīng)用端口 37應(yīng)用至被觀察區(qū)域。注意到，在本實施方式的例子中，多個LED(發(fā)光二極管)(每個例如具有450nm至470nm的中心發(fā)射波長)用作光源模塊63的發(fā)光元件，包括由從LED發(fā)射的藍光激發(fā)的熒光材料的熒光層位于 LED的光發(fā)射面處。熒光材料包括多種類型的熒光物質(zhì)(如，熒光材料，如YAG熒光材料或 BAM[BaMgAl1(l017])，其吸收從LED發(fā)射的光的一部分，并被激發(fā)，以發(fā)射綠色至黃色光。因此，通過采用藍光作為激發(fā)光的激發(fā)發(fā)射的綠色至黃色光與從LED發(fā)射的光合并，并且在未被吸收的情況下傳輸通過熒光材料，由此產(chǎn)生白色(偽白色)照明光。所產(chǎn)生的白色照明光將被引導(dǎo)通過光導(dǎo)管LG，并從應(yīng)用端口 37應(yīng)用至被觀察區(qū)域。如在此使用的那樣，“白光”未嚴格地限于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)的顏色的特定波長范圍的光。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?？紤]到包括在熒光材料中的熒光物質(zhì)和用作濾波片的固定/固化樹脂之間的折射率差異，前述熒光材料可以由下述材料形成，即其中每種熒光物質(zhì)本身的粒度和濾光片設(shè)置為使得紅外光的吸收降低，且其色散增加。因此，對于紅光或紅外光，在光強度不降低的情況下，分散效應(yīng)增強，并且可以降低光學(xué)損失。而且，光源驅(qū)動器65與控制模塊45和TG 61連接在一起。光源驅(qū)動器65響應(yīng)于由控制模塊45執(zhí)行的控制在曝光時間內(nèi)供給脈沖驅(qū)動電流，所述曝光時間由負責(zé)狀態(tài)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沖和從TG 61提供的電子快門脈沖指定。換句話說，光源驅(qū)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(yīng)用至被觀察區(qū)域。如上所述，由從每個LED (也稱為“白光LED”)發(fā)射的光產(chǎn)生的白光和通過激發(fā)從熒光材料發(fā)射的光從內(nèi)窺鏡11的尖端部35應(yīng)用至被觀察區(qū)域。而且，測試物體的圖像經(jīng)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被應(yīng)用的被觀察區(qū)域的狀態(tài)。在獲取圖像之后從圖像獲取元件21輸出的獲取圖像的圖像信號經(jīng)歷如上所述的信息處理，并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，并將圖像獲取信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，以便所產(chǎn)生的信號與多種信息塊一起轉(zhuǎn)換成內(nèi)窺鏡觀察圖像， 并輸出至顯示模塊15。而且，當必要時，內(nèi)窺鏡觀察圖像存儲在由存儲器或存儲裝置構(gòu)成的未圖示的儲存設(shè)備中。接下來，將詳細描述具有上述特征的內(nèi)診鏡設(shè)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(jié)合在上述光源裝置47中的光源模塊63 ；和用作光導(dǎo)構(gòu)件的光導(dǎo)管LG，其在其一端連接至光源模塊63的光發(fā)射部，照明光通過光導(dǎo)管LG從其另一端發(fā)射。光源模塊63包括光發(fā)射部75，其中多個白光LED(發(fā)光體)73設(shè)置在支撐體71上， 以在接收到來自光源驅(qū)動器65的功率供給時發(fā)射光；和集光構(gòu)件77，位于光發(fā)射部75和光導(dǎo)管LG的一端之間以將從光發(fā)射部75發(fā)射的集光到光導(dǎo)管LG的光入射面中。光導(dǎo)管LG為細長光導(dǎo)構(gòu)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(dǎo)從中穿過時插入接合孔85，光導(dǎo)管LG固定成其中位于光導(dǎo)管LG的頂端的玻璃觀察窗87與光源模塊63 的光發(fā)射窗口 89相對的狀態(tài)。套管81具有圓筒形形狀?？捎糜谔坠?1的材料的例子包括諸如不銹鋼和銅合金之類的金屬；陶瓷；結(jié)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。通過采用氧化鋯陶瓷形成套管81，可以增加光應(yīng)用范圍，因為即使高強度光應(yīng)用至套管的端面，所應(yīng)用的光也從套管的端面穿透到其內(nèi)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(shè)置有散熱器91，因此允許由光源模塊63產(chǎn)生的熱量通過由風(fēng)扇93吹動的空氣溢出到外面。集光構(gòu)件77是向著光導(dǎo)管LG逐漸變細的多個錐形柱體79的集成，錐形柱體79 設(shè)置為使得每個錐形柱體79與一個白光LED 73相關(guān)聯(lián)。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制成，并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可以以較高的密度捆扎在一起，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(dǎo)管LG的光入射面相對的平面光發(fā)射窗口 89，并且錐形柱體79的基端部79b與相關(guān)的白光LED 73 的光發(fā)射面相對。而且，從白光LED 73發(fā)射的集光并被引導(dǎo)至尖端部79a，同時在錐形柱體 79內(nèi)重復(fù)全反射。結(jié)果，允許從發(fā)光體發(fā)射的光中的大部分作為有效的光入射在光導(dǎo)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，用于限制紅外成分的傳輸?shù)倪x擇性透光構(gòu)件位于沿著至少尖端部79a或基端部79b的光程的某處。作為這種選擇性透光構(gòu)件，例如可以利用用作紅外吸收體的紅外減光濾光片?？商鎿Q地，整個錐形柱體79可以為具有選擇性去除紅外線的光學(xué)功能的構(gòu)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(qū)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(shù)據(jù)上，因而使得能夠防止顏色混合的發(fā)生。在根據(jù)本實施例的光源模塊63的結(jié)構(gòu)中，如在圖5A中提供的集光構(gòu)件布置例子中圖示的那樣，白光LED 73在支撐體71上設(shè)置成4X4矩陣。在錐形柱體79的基端部79b與對應(yīng)的白光LED 73的光發(fā)射面相對的情況下，基端部79b例如經(jīng)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捆扎在一起，因此形成具有微小尺寸的光發(fā)射窗口 89。當光發(fā)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(gòu)成光發(fā)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或板上芯片(COB)型LED，每個白光LED73的光發(fā)射面具有近似正方形形狀，其尺寸為約0. 6mm2至約10mm2，且優(yōu)選約1mm2。另一方面，由錐形柱體79的尖端部79a 形成的光發(fā)射窗口的面積為lmm2-5mm2，且優(yōu)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(jié)構(gòu)的光源裝置47中，從多個白光LED 73發(fā)射的光引入錐形柱體79 的基端部79b，通過全反射引導(dǎo)通過錐形柱體79，且隨后作為高密度光通量從尖端部79a發(fā)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(fā)射窗口 89高效地發(fā)射高密度光。如上所述，光發(fā)射窗口 89通過大量錐形柱體79的光學(xué)連接提供；因此，如從光發(fā)射窗口 89看到的那樣，由于像萬花筒一樣的大量定向反射面，它看起來像無限數(shù)量的發(fā)光體以分布式方式設(shè)置一樣。因此，從各個發(fā)光體發(fā)射的光將不向外散射，所發(fā)射的光的大部分成分聚集在光發(fā)射窗口 89中，以提供高密度光。而且，在照現(xiàn)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(yīng)于從各個白光LED 73發(fā)射的光的量并與白光LED 73 在支撐體71上對準一致的光發(fā)射圖案將集光在光發(fā)射窗口 89中。注意到通過光發(fā)射窗口 89發(fā)射的光的強度具有分布，在該分布中，所述強度傾向于在光發(fā)射窗口 89的中心最大，在離開中心的周圍區(qū)域降低。因此，即使在光導(dǎo)管LG的光入射面的直徑(其等效于圖3中圖示的玻璃觀察窗87的直徑)根據(jù)連接至光源裝置47的內(nèi)窺鏡的類型改變，所發(fā)射的光中的大部分將引入光導(dǎo)管LG的光入射面，并且將不泄露到套管81。因此，光源模塊63和光導(dǎo)管LG將不受如下熱導(dǎo)感應(yīng)的影響光發(fā)射部75的支撐體71和白光LED 73中的溫度升高，這是由應(yīng)用至套管81并被反射和返回光源的光引起的；和光導(dǎo)管LG中的溫度升高，這是由于應(yīng)用至套管81的光由套管81產(chǎn)生的熱引起的。 因此，即使不同類型的內(nèi)窺鏡，如經(jīng)過鼻呼吸管的內(nèi)窺鏡、經(jīng)過口腔的內(nèi)窺鏡、下消化系統(tǒng)內(nèi)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(yīng)用至用于每個內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)管LG的光入射面的內(nèi)部，且因此可以防止應(yīng)用至除光入射面之外的區(qū)域，如，諸如套管81之類的周圍區(qū)域。而且，前述支撐體71不限于平板支撐體，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(shè)置在其中其鄰近集光構(gòu)件77的區(qū)域形成凹面形狀的支撐體71A 的表面上時，白光LED 73和光發(fā)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(jié)果，從各個白光LED 73發(fā)射的光在相同的條件下到達光發(fā)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(xiàn)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(guān)系可以如下。為錐形柱體中相關(guān)的一個準備每個白光LED 73;此外，如圖7所示，用作輔助發(fā)光體的白光LED 95可以位于彼此鄰近的錐形柱體79A和79B之間，以向著光發(fā)射窗口 89發(fā)射光。在這種情況中從白光LED 95發(fā)射的光發(fā)射通過在將錐形柱體79的尖端部79a如圖5B所示的那樣捆扎在一起時形成的間隙，因此發(fā)射通過光發(fā)射窗口 89的光的量進一步增加。而且，當錐形柱體79A經(jīng)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的光可以以合并的方式發(fā)射通過單個錐形柱體79A的尖端部。因此，光發(fā)射窗口 89的由每個發(fā)光體占據(jù)的面積可以減少，捆扎到光發(fā)射窗口 89中的錐形柱體79的數(shù)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于照明光的產(chǎn)生的發(fā)光體的數(shù)量產(chǎn)生。自然地，即使在產(chǎn)生具有較高強度的照明光時，也可以以上述結(jié)構(gòu)更可靠地防止光發(fā)射部75和光導(dǎo)管LG中的溫度升高。接下來，將在下文描述光發(fā)射部75的另一種模式。圖8為其中熒光層形成在其上實施LED的支撐體的上方的光發(fā)射部的示意性剖視圖。在該結(jié)構(gòu)中，多個藍光LED73A設(shè)置在支撐體71上，包括前述熒光材料的熒光層101形成在支撐體71和藍光LED73A的表面的上方。熒光層101以如下方式形成。其中熒光材料分散在粘合劑(粘合劑)中的液體被涂覆，隨后干燥并固化該液體，從而形成熒光層101。通過如上所述在支撐體71的整個表面上形成熒光層101，可以防止在支撐體71和藍光LED73A中出現(xiàn)的光量的不均勻，因為即使光從位于錐形柱體79頂端的光發(fā)射窗口 89 返回，反射的光也由熒光層101阻擋。而且，由于藍光LED73A的光發(fā)射，光從整個支撐體71 上均勻地發(fā)射，因此也獲得了使得難以使光發(fā)射窗口 89中的光量變化的效果。而且，如圖9所示，熒光材料可以分散在錐形柱體79C中。在這種情況中，熒光材料被激發(fā)，并在全反射和引導(dǎo)從藍光LED73A發(fā)射的光通過錐形柱體79C期間發(fā)射光；隨后， 從熒光材料發(fā)射的光的成分中的大部分到達光發(fā)射窗口 89，并發(fā)射通過那里。結(jié)果，可以有效地得到從熒光材料發(fā)射的光的成分，這會有助于發(fā)射的光量的增加。而且，通過如上所述合并從LED發(fā)射的光和從熒光材料發(fā)射的光產(chǎn)生白光，從而使得與通過由激光和從熒光材料發(fā)射的光的合并產(chǎn)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(fā)射光譜中的一個例子所示，當通過激光和從熒光材料發(fā)射的光的合并產(chǎn)生白光時，短波激光的波長范圍窄，如圖10中的虛線所示，且在激光的光譜和來自熒光材料的熒光光譜之間可能出現(xiàn)波長損失。另一方面，當使用LED時，LED的光發(fā)射光譜寬度W比激光的光發(fā)射光譜寬度寬， 來自熒光材料的熒光的光譜還提供了寬波長的光，因為各種波長范圍的光作為激發(fā)光起作用。此外，通過由LED的光發(fā)射和熒光材料的光發(fā)射之間波長成分引起的強度增加H減輕了波長損失。結(jié)果，通過從LED發(fā)射的光和從熒光材料發(fā)射的光的合并產(chǎn)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(jié)構(gòu)實施例進行下述描述，在該結(jié)構(gòu)實施例中，從來自光發(fā)射部75發(fā)射的光中去除紅外成分，隨后將光引入光導(dǎo)管LG，以防止在光源模塊63和光導(dǎo)管LG之間的連接處的發(fā)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(shè)置為集光構(gòu)件77的包括多個錐形柱體79的光發(fā)射窗口。在本結(jié)構(gòu)實施例中，用作紅外吸收體的紅外減光濾光片105設(shè)置在集光構(gòu)件77和光導(dǎo)管LG之間，并且通過該紅外減光濾光片105，從由集光構(gòu)件77聚集的光中去除紅外線(熱線)，因此僅引導(dǎo)傳輸通過紅外減光濾光片105的光成分進入光導(dǎo)管LG。結(jié)果，在光導(dǎo)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涂層)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，并防止返回光源的光的產(chǎn)生。圖IlB為圖示一個例子的示意圖，在該例子中，具有用于選擇性反射紅外成分的多層反射膜的短柱設(shè)置在集光構(gòu)件77的光發(fā)射窗口 89處。在本結(jié)構(gòu)實施例中，具有多層反射膜的分色棱鏡107設(shè)置在集光構(gòu)件77和光導(dǎo)管LG之間，并且通過分色棱鏡107，從由集光構(gòu)件聚集的光中去除紅外線IR，從而僅將傳輸通過分色棱鏡107的光成分引入光導(dǎo)管 LG中。結(jié)果，類似于圖IlA的前述例子，防止了光導(dǎo)管LG處的溫度升高。而且，由透明玻璃形成的光發(fā)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(shè)置代替分色棱鏡107的分色鏡時，也獲得了類似的效應(yīng)。圖IlC為圖示其中代替圖IlB的分色棱鏡設(shè)置具有紅外反射功能的短柱的例子的示意圖。在本結(jié)構(gòu)實施例中，紅外反射玻璃109設(shè)置在集光構(gòu)件77和光導(dǎo)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硅的多層結(jié)構(gòu)，設(shè)置紅外反射玻璃109。結(jié)果，類似于圖IlA和IlB的前述例子，防止了光導(dǎo)管LG處的溫度升高。接下來將對光發(fā)射部75的用于通過控制從多個LED發(fā)射的光的量改變將引入光導(dǎo)管LG的光的應(yīng)用范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(dǎo)管LG連接至光源裝置47時(參見圖3)如何將光引入光導(dǎo)管LG的說明圖。圖12B為圖示圖12A中圖示的支撐體上的發(fā)光LED的平面圖。注意到，在圖12A和12B中圖示的例子中，LED的數(shù)量為33個，但LED的數(shù)量不限于此。如圖12A和12B所示，從支撐體71上的多個白光LED 73發(fā)射的光由集光構(gòu)件77 聚集到位于光發(fā)射窗口 89范圍內(nèi)的區(qū)域中，隨后被引入光導(dǎo)管LG中。在集光構(gòu)件77中， 上述錐形柱體79在其對齊的情況下捆扎在一起，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(fā)射窗口 89中的樣子以比例縮小的方式如此重現(xiàn)。在這種情況中，一旦設(shè)置在支撐體71上的所有白光LED 73發(fā)光，則從配置圖案的從其中心到其外圍的整個范圍都發(fā)射光，并且光通過整個光發(fā)射窗口 89向光導(dǎo)管LG發(fā)射。圖13A為圖示在具有小直徑的光導(dǎo)管LG連接至光源裝置47時(參見圖3)如何將光引入光導(dǎo)管LG的說明圖。圖13B為圖示圖13A中圖示的支撐體上發(fā)光LED的平面圖。如圖13A和13B所示，當與圖12A和12B中圖示的內(nèi)窺鏡不同類型的內(nèi)窺鏡(例如，如經(jīng)過鼻呼吸管的內(nèi)窺鏡或支氣管鏡)連接至光源裝置47時，光導(dǎo)管LG的直徑小。在這種情況中，假設(shè)設(shè)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(shè)置的白光LED 73BK;和位于支撐體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，并且將供給至白光LED 73BL的功率保持在正常水平或增加。隨后，從中心部分處的白光LED 73BL發(fā)射的光的外邊緣在由圖13A中的虛線表示的中心范圍內(nèi)變窄，并抑制從光發(fā)射窗口 89的外邊緣的光發(fā)射。結(jié)果，即使在使用小直徑光導(dǎo)管LG時，光也被集中引入光導(dǎo)管LG的光入射面，因此，沒有光泄露到除光導(dǎo)管LG的光入射面之外的區(qū)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(fā)光體發(fā)射的光的量時，光發(fā)射部75可以具有如圖14中圖示的連接結(jié)構(gòu)。圖14在假設(shè)光發(fā)射部75具有其中白光LED 73設(shè)置成4X4矩陣的結(jié)構(gòu)的情況下以簡化方式圖示了光發(fā)射部75的連接電路。如圖14所示，多個白光LED 73設(shè)置成柵格狀圖案，并分成內(nèi)、外LED組，使得內(nèi)、 外LED組分別由內(nèi)驅(qū)動器111和外驅(qū)動器113控制。雖然在圖14中圖示的例子中LED分成兩組，即內(nèi)、外LED組，但LED所分成的組的數(shù)量可以根據(jù)發(fā)光體的數(shù)量在連接結(jié)構(gòu)中進一步增加。在這種情況中，可以更精細地控制發(fā)射光圖案。例如，當內(nèi)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(nèi)窺鏡11的存儲器43中的單獨信息，并基于下述條件控制光源驅(qū)動器65 連上內(nèi)窺鏡11的類型(包括與光導(dǎo)管LG的直徑相關(guān)的信息)；和各種特征的信息。根據(jù)連接至內(nèi)窺鏡11的光導(dǎo)管LG的直徑，光源驅(qū)動器65采用內(nèi)驅(qū)動器111和外驅(qū)動器113控制從圖14 中圖示的內(nèi)、外LED組發(fā)射的光的量。具體地，當使用大直徑光導(dǎo)管LG時，以相同的光量設(shè)置內(nèi)、外LED組；另一方面，當使用小直徑光導(dǎo)管LG時，內(nèi)LED組的光量增加，外LED組的光量降低，或被控制以熄滅。對于光量控制，除了電流控制、電壓控制和0N/0FF控制之外，還可以執(zhí)行驅(qū)動信號PWM控制、 脈沖數(shù)控制、脈沖幅度控制或其組合。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(fā)光體的光量的方法可以用于發(fā)光體連接電路。在這種情況中，可以自由地產(chǎn)生與發(fā)射通過光發(fā)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(fā)射窗口 89中的發(fā)射光圖案的例子。在假設(shè)用作發(fā)光體的白光LED 73以比例縮小的方式照它現(xiàn)在的樣子在光發(fā)射窗口 89中重現(xiàn)的情況下，在附圖中圖示了每種發(fā)射光圖案和白光LED 73的位置。圖15A圖示了發(fā)射光圖案的一個例子，其中光發(fā)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(huán)塊的多塊。圖15B圖示了發(fā)射光圖案的一個例子，其中光發(fā)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(shè)置光量的例子。采用這些發(fā)射光圖案，能夠根據(jù)光導(dǎo)管LG的直徑差異進行調(diào)整，并且此外，還能夠進行用于沿光發(fā)射窗口 89的相對于其中心的圓周方向改變光量的調(diào)整，以及進行用于使發(fā)射通過整個光發(fā)射窗口 89的光的量均勻化的調(diào)整。具體地，當如其中設(shè)置了內(nèi)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(dǎo)管LG時，以具有圖像獲取元件21和位于內(nèi)窺鏡尖端部35處的物鏡單元39的圖像獲取光學(xué)系統(tǒng)夾在從光導(dǎo)管LG分叉的光導(dǎo)管LGl和LG2之間的方式，有必要從分別連接至光導(dǎo)管LGl和LG2的應(yīng)用端口 37A和37B均勻地發(fā)射照明光。在包含在從連接器25A伸出的防護管83中的光導(dǎo)管LG中，光導(dǎo)管LGl的束和光導(dǎo)管LG2的束通常將不彼此混合，且光導(dǎo)管LG因此被放置為沿著邊界P-P分成兩個光導(dǎo)管 LGl和LG2。因此，當沿光發(fā)射窗口 89的圓周方向存在光量分布時，從應(yīng)用端口 37A和37B 發(fā)射的光的量變得不均勻。在這種情況中，單獨地調(diào)節(jié)從各個塊發(fā)射的光的量，從而允許均勻的光量供給至光導(dǎo)管LGl和LG2，并允許從應(yīng)用端口 37A和37B 二者發(fā)射均勻的照明光。
而且，除了每個塊的發(fā)射光量的獨立控制，還可以進行歪斜處理，用于允許光導(dǎo)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(fā)射窗口 89周向地分成塊。因此，本發(fā)明不限于前述實施方式，但意圖是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以基于說明書中的描述和公知技術(shù)對本發(fā)明進行改變或發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的應(yīng)用，并且這種改變和應(yīng)用落入保護范圍之內(nèi)。具體地，雖然已經(jīng)在前述描述中提供了應(yīng)用于用于觀察和處理活體組織的醫(yī)療內(nèi)診鏡設(shè)備的例子，本發(fā)明不限于這種應(yīng)用，而是可以應(yīng)用于工業(yè)內(nèi)診鏡設(shè)備。而且，本發(fā)明不限于內(nèi)診鏡設(shè)備，而且還可以應(yīng)用于其中引導(dǎo)光通過光纖束的其它照明裝置。而且，雖然在前述結(jié)構(gòu)中LED用作發(fā)光體，但光源裝置可以具有可替換結(jié)構(gòu)，其中來自激光光源的激光可以被引導(dǎo)至以格柵圖案設(shè)置在前述支撐體71上的每一個光發(fā)射位置。此外，錐形柱體79可以為通過加熱并拔絲多成分玻璃纖維基材形成的并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(fā)光體發(fā)射，但從多個發(fā)光體發(fā)射的光可以被引入錐形柱體79。在這種情況中，從各個發(fā)光體發(fā)射的光的量被獨立控制，從而使得能夠增加光發(fā)射窗口 89中的光強度的動態(tài)范圍。(1)根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種光源裝置，包括光發(fā)射部，其中多個發(fā)光體設(shè)置在支撐體上；光導(dǎo)構(gòu)件，其中從光發(fā)射部發(fā)射的光被引入光導(dǎo)構(gòu)件的一端的入射面，并且照明光通過光導(dǎo)構(gòu)件從光導(dǎo)構(gòu)件的另一端的發(fā)射面發(fā)射；和集光構(gòu)件，位于光發(fā)射部和光導(dǎo)構(gòu)件之間，從光發(fā)射部發(fā)射的光通過集光構(gòu)件聚集到光導(dǎo)構(gòu)件的入射面中，其中集光構(gòu)件包括從光發(fā)射部向光導(dǎo)構(gòu)件的入射面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基端部中的每一個都與發(fā)光體的光發(fā)射面中的相關(guān)的一個相對， 并且其中光發(fā)射窗口形成在該光源裝置的與光導(dǎo)構(gòu)件的入射面相對的位置處，所述多個錐形柱體的尖端部在光發(fā)射窗口中被束縛在一起。(2)在(1)的光源裝置中，光發(fā)射部的發(fā)光體設(shè)置為使得每個發(fā)光體與所述多個錐形柱體的所述基端部中的相關(guān)的一個相對。(3)在(1)或(2)的光源裝置中，光源裝置包括彼此相鄰地設(shè)置在支撐體上的、位于一對錐形柱體之間的輔助發(fā)光體，以向光發(fā)射窗口發(fā)射光。(4)在⑴或⑵的光源裝置中，支撐體具有平板形狀。(5)在(1)或(2)的光源裝置中，支撐體的位于集光構(gòu)件附近的表面形成為凹面形狀，并且其中發(fā)光體設(shè)置在支撐體的凹面上。(6)在(1)或(2)的光源裝置中，通過由來自發(fā)光體的光激發(fā)而發(fā)射光的熒光層形成在支撐體的其上設(shè)置有所述多個發(fā)光體的表面之上。(7)在(1)或(2)的光源裝置中，集光構(gòu)件包括通過由來自發(fā)光體的光激發(fā)而發(fā)射光的熒光材料。(8)在(1)或(2)的光源裝置中，發(fā)光體為發(fā)光二極管。(9)根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種內(nèi)診鏡設(shè)備，包括(1)或(2)的光源裝置；和內(nèi)窺鏡，經(jīng)由光導(dǎo)構(gòu)件將從光源裝置發(fā)射的光應(yīng)用至被觀察區(qū)域。
權(quán)利要求
1.一種光源裝置，包括光發(fā)射部，其中多個發(fā)光體設(shè)置在支撐體上；光導(dǎo)構(gòu)件，其中從光發(fā)射部發(fā)射的光被引入在光導(dǎo)構(gòu)件的一端處的入射面，并且照明光通過光導(dǎo)構(gòu)件從在光導(dǎo)構(gòu)件的另一端處的發(fā)射面被發(fā)射；和集光構(gòu)件，位于光發(fā)射部和光導(dǎo)構(gòu)件之間，從光發(fā)射部發(fā)射的光通過集光構(gòu)件聚集到光導(dǎo)構(gòu)件的入射面中，其中集光構(gòu)件包括從光發(fā)射部向光導(dǎo)構(gòu)件的入射面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基端部中的每一個都與發(fā)光體的光發(fā)射面中的相關(guān)的一個相對，并且其中光發(fā)射窗口形成在該光源裝置的與光導(dǎo)構(gòu)件的入射面相對的位置處，所述多個錐形柱體的尖端部在光發(fā)射窗口中被束縛在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源裝置，其中光發(fā)射部的發(fā)光體設(shè)置為使得每個發(fā)光體與所述多個錐形柱體的所述基端部中的相關(guān)的一個相對。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光源裝置，其中光源裝置包括彼此相鄰地設(shè)置在支撐體上的、位于一對錐形柱體之間的輔助發(fā)光體，以向光發(fā)射窗口發(fā)射光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光源裝置， 其中支撐體具有平板形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光源裝置，其中支撐體的位于集光構(gòu)件附近的表面形成為凹面形狀，并且其中發(fā)光體設(shè)置在支撐體的凹面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光源裝置，其中通過由來自發(fā)光體的光激發(fā)而發(fā)射光的熒光層形成在支撐體的其上設(shè)置有所述多個發(fā)光體的表面之上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光源裝置，其中集光構(gòu)件包括通過由來自發(fā)光體的光激發(fā)而發(fā)射光的熒光材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光源裝置， 其中發(fā)光體為發(fā)光二極管。
9.一種內(nèi)診鏡設(shè)備，包括 根據(jù)權(quán)利要求1或2的光源裝置；和內(nèi)窺鏡，經(jīng)由光導(dǎo)構(gòu)件將從光源裝置發(fā)射的光應(yīng)用至被觀察區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光源裝置，包括光發(fā)射部，其中多個發(fā)光體設(shè)置在支撐體上；光導(dǎo)構(gòu)件，其中從光發(fā)射部發(fā)射的光被引入光導(dǎo)構(gòu)件的一端的入射面；和集光構(gòu)件，位于光發(fā)射部和光導(dǎo)構(gòu)件之間。集光構(gòu)件包括朝向光導(dǎo)構(gòu)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基端部中的每一個都與發(fā)光體的光發(fā)射面中的相關(guān)的一個相對。光發(fā)射窗口形成在該裝置的與光導(dǎo)構(gòu)件的入射面相對的位置處。
文檔編號A61B1/07GK102217924SQ20111009670
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者中村和彥, 水由明 申請人:富士膠片株式會社