JP2001215420A

JP2001215420A - 発光素子光学系

Info

Publication number: JP2001215420A
Application number: JP2000024287A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Takashino; 智之高篠; Yuichi Morisane; 祐一森實; Hideki Tashiro; 秀樹田代; Seiichi Hosoda; 誠一細田; Yutaka Koshikawa; 豊越川; Mitsusuke Ito; 満祐伊藤; Keiji Handa; 啓二半田; Takeaki Nakamura; 剛明中村
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2001-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】光源装置の外形、特に高さ方向の大型化を防
ぎながら高輝度な観察光を得ることが可能な小型の発光
素子光学系を実現する。【解決手段】光源装置３に内蔵される発光素子光学系
３０は、少なくとも３つの反射板３１〜３３と、これら
３つの反射板３１〜３３上に発光色別に配置される緑色
発光素子４１、青色発光素子４２、赤色発光素子４３等
の発光素子４０とから構成されている。そして、これら
前記発光素子４０から発する光を光伝達手段であるライ
トガイド２５の入射端面２５ａ上にそれぞれ反射集光す
ることで、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）
等の複数の発光色の光は混色し、白色となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤ等の個体撮
像素子を有する撮像装置の照明用光源に用いられる発光
素子光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＣＤ等の個体撮像素子を有する
撮像装置の照明用光源に用いられる発光素子光学系は、
複数の又は複数色の発光素子を集合させて、これら発光
素子から発する光で電子部品や体腔内等の被検部位を照
明するものが提案されている。例えば、特開平０９−０
６６０５８号公報に記載の発光素子光学系は、一つの反
射板上に赤、青、緑等の発光素子を配置する構成となっ
ている。

【０００３】図７に示すように発光素子光学系１００
は、一つの大きな凹型の反射板１１０上に赤色発光ダイ
オード１２１と、緑色発光ダイオード１２２と、青色発
光ダイオード１２３との三原色から構成される発光ダイ
オード等の発光素子１２０を規則的に環状に複数配列
し、これら発光素子１２０から発する光を前記凹型の反
射板１１０で反射させて集光し、図示しない内視鏡等に
供給して観察部位を照明するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記発
光素子光学系１００は、発光素子１２０の発光輝度が充
分とは言い難い現在においては光源装置としての使用に
耐える光量を確保するために大量の発光素子１２０が必
要であり、一つの反射板１１０上に赤、青、緑等の発光
素子１２０を配置する構成では実装密度にも限界が有り
反射板１１０の大型化が必要となる。このため、光源装
置も必然的に大型化することになる。これは、画像処理
装置等の他のアプリケーションと組み合わすことにより
システム化されることが多くなった光源装置の小型化、
特に薄型化という市場ニーズに逆行することになるとい
う問題があった。

【０００５】本発明はこれらの事情に鑑みてなされたも
のであり、光源装置の外形、特に高さ方向の大型化を防
ぎながら高輝度な観察光を得ることが可能な小型の発光
素子光学系を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め請求項１に記載の本発明の発光素子光学系は、複数の
反射板と、前記複数の反射板上に発光色別に配置した複
数の発光素子と、を具備し、前記複数の発光素子から発
する光をそれぞれの発光素子が配置された反射板により
反射集光して、前記複数の発光色の光を混色するように
構成したことを特徴としている。また、請求項２に記載
の本発明の発光素子光学系は、複数の反射板と、前記複
数の反射板上に発光色別に配置した複数の発光素子と、
前記複数の反射板のそれぞれから反射された光を集光す
る集光手段と、を具備し、前記複数の発光素子から発す
る光をそれぞれの発光素子が配置された反射板により反
射し、前記集光手段により集光して、前記複数の発光色
の光を混色するように構成したことを特徴としている。
この構成により、光源装置の外形、特に高さ方向の大型
化を防ぎながら高輝度な観察光を得ることが可能な小型
の発光素子光学系を実現する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。（第１の実施の形態）図１ないし図３は本発明の第１の
実施の形態に係り、図１は本発明の第１の実施の形態を
備えた内視鏡装置の全体構成を説明する外観図、図２は
図１の光源装置に用いられる発光素子光学系を説明する
側面図、図３は図２の発光素子光学系による作用を説明
する概略説明図である。

【０００８】図１に示すように内視鏡装置１は、例えば
体腔内の観察及び処置を行う内視鏡２と、前記内視鏡２
に照明光を供給する光源装置３と、前記内視鏡２に着脱
自在に装着され、前記内視鏡２からの内視鏡像を撮像す
る撮像装置４と、前記撮像装置４に着脱自在に接続さ
れ、前記撮像装置４で撮像した撮像信号を信号処理し図
示しないモニタ等に体腔内の観察部位の画像を表示させ
る画像処理装置５とから主に構成されている。尚、画像
処理装置５には、図示しないＶＴＲデッキ、ビデオプリ
ンタ、ビデオディスク、画像ファイル装置等を接続でき
るようにしても良い。

【０００９】前記内視鏡２は、細長で可撓性を有する挿
入部２１と、この挿入部２１の後端側に連設され、把持
部を兼ねる太幅の操作部２２と、この操作部２２の後端
側に連設され、内視鏡光学像を観察可能な接眼部２６と
から構成されている。前記操作部２２側部からはユニバ
ーサルコード２３が延出しており、このユニバーサルコ
ード２３は先端に設けられたライトガイドコネクタ２４
により前記光源装置３の光源光出射口である出力コネク
タ３ａに着脱自在に接続されるようになっている。そし
て、前記ライトガイドコネクタ２４が前記光源装置３の
出力コネクタ３ａに着脱自在に接続されると、ユニバー
サルコード２３及び内視鏡３内を挿通されている光伝達
手段としてのライトガイド２５（図２参照）に前記光源
装置３に内蔵された後述する発光素子光学系からの照明
光が供給され、供給された照明光は前記ライトガイド２
５内を導光されて内視鏡２の挿入部２１の先端側より体
腔内の観察部位を照明するようになっている。

【００１０】照明された体腔内の観察部位等の内視鏡像
は、内視鏡２の挿入部２１の先端側より取り込まれ、挿
入部２１内を挿通する図示しないイメージガイドにより
導光されて接眼部２６より観察されるようになってい
る。前記接眼部２６に前記撮像装置４を着脱自在に装着
し、後端側に延出された撮像コネクタ４ａを前記画像処
理装置５の入力コネクタ５ａに着脱自在に接続すること
で、前記接眼部２６からの内視鏡光学像を撮像し、撮像
した撮像信号を前記画像処理装置５に出力して信号処理
し、モニタ等に画像を表示させるようになっている。

【００１１】次に図２を用いて本実施の形態の光源装置
３に内蔵される発光素子光学系の構成を説明する。図２
に示すように本実施の形態の発光素子光学系３０は、少
なくとも３つの反射板３１〜３３と、これら３つの反射
板３１〜３３上に発光色別に配置される緑色発光素子４
１、青色発光素子４２、赤色発光素子４３等の発光素子
４０とから構成されている。そして、前記ライトガイド
コネクタ２４を光源装置３の出力コネクタ３ａに着脱自
在に接続することで、前記ライトガイドコネクタ２４内
に設けた光伝達手段であるライトガイド２５の入射端面
２５ａに前記発光素子４０から放射される光を集光して
入射することができるようになっている。より具体的に
は、反射板３１には緑色発光素子４１が配置され、反射
板３２には青色発光素子４２が配置され、また反射板３
３には赤色発光素子４３が配置されている。尚、これら
発光素子４０は、背後からの放射光を妨げぬよう一定の
間隔で配置されている。

【００１２】また、前記反射板３１〜３３は、それぞれ
発光色別に配置された発光素子４０から放射される光が
前記ライトガイド２５の入射端面２５ａに入射できるよ
うに、前記ライトガイド２５の中心軸に対し回転対称に
設けられ、且つライトガイド２５の光入射端面２５ａに
集光するようそれぞれ異なる曲率で構成されている。ま
た、反射板３１には緑色の周波数帯を反射するコーティ
ング３１ａが施され、反射板３２には青色の周波数帯を
反射し、且つ少なくとも緑色の周波数帯を透過するコー
ティング３２ａが施され、また反射板３３には赤色の周
波数帯を反射し、且つ少なくとも緑色、青色の周波数帯
を透過するコーティング３３ａが施されている。

【００１３】このように構成された発光素子光学系３０
の作用を説明する。先ず、内視鏡２のライトガイドコネ
クタ２４を光源装置３の出力コネクタ３ａに着脱自在に
接続して、ライトガイド２５を光源装置３内に配置す
る。そして、電源装置３のスイッチをオンし、発光素子
４０を点灯させる。

【００１４】すると、反射板３１上の緑色発光素子４１
から発光された緑色光３１は、コーティング３１ａで反
射された後に反射板３２、３３を透過してライトガイド
２５の光入射端面２５ａ上に集光する。また、反射板３
２上の青色発光素子４２から発光された青色光３２は、
コーティング３２ａで反射された後、反射板３３を透過
してライトガイド２５の光入射端面２５ａ上に集光す
る。更に、反射板３３上の赤色発光素子４３から発光さ
れた赤色光３３もコーティング３３ａで反射された後、
ライトガイド２５の光入射端面２５ａ上に集光する。

【００１５】そして、ライトガイド２５の光入射端面２
５ａ上に集光した赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光
（Ｂ）は混色され、各光の輝度バランスにより様々な色
の観察光を構成することになる。ここで、赤色光
（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）を１：１：１のバ
ランスで構成し白色光を得るのが最も一般的である。ま
た、輝度バランスの変更手段としては、発光素子に入力
する電圧の変更等により可能である。

【００１６】このようにライトガイド２５の光入射端面
２５ａ上で集光した光は、例えば図３に示すように混色
する。赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）の３
原色が重なった斜線の部分は、白色となる。尚、ここで
は、図面の都合上、５個の発光素子４０から集光した光
を示しているので３原色が重なった斜線の部分は少ない
が、反射板３１〜３３に配置された発光素子４０全体か
ら集光することでライトガイド２５の光入射端面２５ａ
の全域に亘って混色して白色となり、この白色光がライ
トガイド２５で伝送される。

【００１７】尚、本実施の形態に用いられる発光素子４
０は、上述した緑色発光素子４１、青色発光素子４２、
赤色発光素子４３に限らず、例えば励起光を発する発光
素子を用いて発光素子光学系を構成しても良く、この構
成により蛍光観察等の特殊観察を行うことも可能であ
る。

【００１８】（第２の実施の形態）図４は本発明の第２
の実施の形態に係る発光素子光学系を説明する側面図で
ある。上記第１の実施の形態では、反射板３１〜３３の
形状を前記ライトガイド２５の中心軸に対し回転対称に
設けると共に、ライトガイド２５の光入射端面２５ａに
集光するようそれぞれ異なる曲率で構成しているが、本
第２の実施の形態では反射板３１〜３３の形状を変更し
て平行光を発生させるように形成すると共に、反射板３
１〜３３から反射された平行光を集光する集光手段を設
けた構成とする。

【００１９】即ち、本第２の実施の形態の発光素子光学
系５０は、反射板３１〜３３の形状を光軸方向に対して
略水平になるように形成し、集光手段としての集光レン
ズ５１によりこれらの光をライトガイド２５の光入射端
面２５ａ上に集光する構成としている。

【００２０】これにより、集光レンズ５１の結像性能を
意図的に落とすことで、色むらが軽減された観察光を得
ることが可能になる。尚、それ以外は第１の実施の形態
とほぼ同様である。

【００２１】（第３の実施の形態）図５及び図６は本発
明の第３の実施の形態に係り、図５は本発明の第３の実
施の形態を備えた発光素子光学系を説明する側面図、図
６は図５の発光素子光学系による作用を説明する概略説
明図である。上記第２の実施の形態では、反射板３１〜
３３を光軸方向に対して順次配列するように構成してい
るが、本第３の実施の形態では反射板３１〜３３を光軸
方向に対して横列に配置し、これら反射板３１〜３３か
ら反射された平行光を集光手段により集光する構成とす
る。

【００２２】即ち、本第３の実施の形態の発光素子光学
系６０は、反射板３１〜３３を横列に配置し、集光手段
としてのアイレンズ６１を用いてこれらの光をライトガ
イド２５の光入射端面２５ａ上に集光する構成としてい
る。

【００２３】上記構成によりライトガイド２５の光入射
端面２５ａ上で集光した光は、例えば図６に示すように
赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）の３原色が
重なった斜線の部分は白色となり、ライトガイド２５の
光入射端面２５ａの全域に亘って混色し、白色となる。

【００２４】この結果、反射板３１〜３３を光軸方向に
対して横列に配置しているので、第２の実施の形態より
も光源装置３の奥行き寸法を減少させることが可能とな
る。それ以外は第２の実施の形態とほぼ同様である。

【００２５】尚、本発明は、以上述べた実施形態のみに
限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々変形実施可能である。

【００２６】［付記］（付記項１）複数の反射板と、前記複数の反射板上に
発光色別に配置した複数の発光素子と、を具備し、前記
複数の発光素子から発する光をそれぞれの発光素子が配
置された反射板により反射集光して、前記複数の発光色
の光を混色するように構成したことを特徴とする発光素
子光学系。

【００２７】（付記項２）複数の反射板と、前記複数
の反射板上に発光色別に配置した複数の発光素子と、前
記複数の反射板のそれぞれから反射された光を集光する
集光手段と、を具備し、前記複数の発光素子から発する
光をそれぞれの発光素子が配置された反射板により反射
し、前記集光手段により集光して、前記複数の発光色の
光を混色するように構成したことを特徴とする発光素子
光学系。

【００２８】（付記項３）前記複数の反射板を観察部
位へ伝送する光伝達手段の中心軸に対してそれぞれ軸対
象に設けると共に、前記複数の反射板はそれぞれ配置し
た発光素子から発する光を集光する曲率を有することを
特徴とする付記項１に記載の発光素子光学系。

【００２９】（付記項４）前記複数の反射板を観察部
位へ伝送する光伝達手段の中心軸に対して軸対象に設け
たことを特徴とする付記項２に記載の発光素子光学系。

【００３０】（付記項５）前記複数の反射板は、それ
ぞれ配置した発光素子から発する光を反射し、前記反射
板の後方側に配置した他の反射板から発せられる光を透
過する特性を有することを特徴とする付記項３または４
に記載の発光素子光学系

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、小
型で高輝度の発光素子光学系を構成することが可能とな
り、発光素子の省電力という特徴とあいまって、省電
力、小型で且つ高輝度な光源装置を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を備えた内視鏡装置
の全体構成を説明する外観図

【図２】図１の光源装置に用いられる発光素子光学系を
説明する側面図

【図３】図２の発光素子光学系による作用を説明する概
略説明図

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る発光素子光学
系を説明する側面図

【図５】本発明の第３の実施の形態を備えた発光素子光
学系を説明する側面図

【図６】図５の発光素子光学系による作用を説明する概
略説明図

【図７】従来の光源装置に用いられる発光素子光学系を
説明する概略正面図

【符号の説明】

１ …内視鏡装置２ …内視鏡３ …光源装置４ …撮像装置５ …画像処理装置２５ …ライトガイド３０ …発光素子光学系３１〜３３ …反射板３１ａ〜３３ａ…コーティング４０ …発光素子４１ …緑色発光素子４２ …青色発光素子４３ …赤色発光素子

フロントページの続き (72)発明者田代秀樹東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者細田誠一東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者越川豊東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者伊藤満祐東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者半田啓二東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者中村剛明東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内Ｆターム(参考） 2H037 AA02 AA03 BA02 CA15 CA38 2H040 BA00 CA04 CA09 CA11 CA27 CA29 DA03 DA21 GA01 GA10 GA11 4C061 CC07 DD03 GG01 HH51 JJ06 LL03 NN10 5F041 AA11 EE04 EE11 EE23 FF11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の反射板と、前記複数の反射板上に
発光色別に配置した複数の発光素子と、を具備し、前記
複数の発光素子から発する光をそれぞれの発光素子が配
置された反射板により反射集光して、前記複数の発光色
の光を混色するように構成したことを特徴とする発光素
子光学系。
【請求項２】複数の反射板と、前記複数の反射板上に
発光色別に配置した複数の発光素子と、前記複数の反射
板のそれぞれから反射された光を集光する集光手段と、
を具備し、前記複数の発光素子から発する光をそれぞれ
の発光素子が配置された反射板により反射し、前記集光
手段により集光して、前記複数の発光色の光を混色する
ように構成したことを特徴とする発光素子光学系。