JP6522647B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明光を観察対象に照射して観察を行う内視鏡装置に関する。

内視鏡装置において、例えば、光源から射出された励起光を波長変換して、波長変換された光を含む照明光を観察対象に照射して観察を行うことが知られている。例えば、特許文献１には、光源から射出された励起光を波長変換して所定の波長域の照明光を放出する波長変換部材と、一端に光源を備え、他端に波長変換部材を備え、光源から射出された励起光を波長変換部材へ導く光ファイバとを備えた内視鏡装置が開示されている。光ファイバは、内視鏡の可撓性の挿入部内に配置され、波長変換部材は、挿入部の先端に配置されている。この内視鏡装置では、光源は半導体レーザであり、波長変換部材は蛍光体である。

半導体レーザから射出された励起光は光ファイバを伝搬し、蛍光体が励起光を波長変換し、蛍光体から所定の波長域の照明光が放出される。例えば、可視光の短波長領域における４００ｎｍ付近に発光ピーク波長を有する半導体レーザと、青色光に発光する蛍光体と黄色光に発光する蛍光体とを混合した蛍光体とを用いる場合、蛍光体から放出される青色光と黄色光との混合光である白色光が主に照明光となる。４００ｎｍ付近の光は視認し難いため、視認し易い青色光や黄色光、白色光が照明光となる。

特開２００５−２０５１９５号公報

内視鏡の挿入部は、外力を受けることにより、あるいは操作者が操作部を操作することにより湾曲する。挿入部が湾曲すると、挿入部内に配置された光ファイバも湾曲し、光ファイバを伝搬する光の導光損失が増加する。従って、光ファイバの先端にある波長変換部材から照射される照明光の光量もまた、光ファイバの湾曲状態に応じて変化する。例えば、照射される照明光量がある程度低下すると、観察に支障をきたしうる。

そこで、本発明の目的は、挿入部の湾曲状態に左右されることなく、安定した照明光特性を得ることができる内視鏡装置を提供することである。

本発明の一実施形態は、観察対象に挿入する、湾曲可能な挿入部と、前記挿入部内に設けられた導光路であって、前記導光路の基端側に配置された光源から射出された光が前記基端から入射されて導光する導光路と、前記挿入部の先端に設けられ、前記導光路により導光された光の少なくとも一部を照明光として観察対象に射出する照明光射出部と、前記挿入部の少なくとも一部の湾曲形状を検出する湾曲センサと、前記湾曲センサにより検出された前記挿入部の湾曲形状と、前記湾曲センサにより検出される前記挿入部の湾曲形状と前記照明光射出部から射出される照明光の光量との関係である光量制御情報とに基づいて前記照明光の光量を制御する照明光制御部とを具備し、前記光量制御情報は、前記挿入部が湾曲していない非湾曲状態であるときの照明光の光量と関連付けられた非湾曲光量制御情報であり、前記照明光制御部は、前記挿入部が湾曲している湾曲状態であるとき、前記非湾曲光量制御情報に基づいて前記照明光の光量を制御する内視鏡装置である。

本発明によれば、挿入部の湾曲状態に左右されることなく、安定した照明光特性を得ることができる内視鏡装置を提供することができる。

図１は、第１の実施形態による内視鏡装置を概略的に示す図である。 図２は、内視鏡を概略的に示す図である。 図３は、第１の実施形態による内視鏡装置に搭載された湾曲センサ（磁気センサ）に関連する構成を概略的に示す図である。 図４は、挿入部の湾曲状態情報と照明光の光量との関係を示す参照テーブルの一例である。 図５は、光ファイバの曲率半径と非湾曲時との光量比との関係を示す参照テーブルの一例である。 図６は、光源の情報の一例を示す図である。 図７は、第１の実施形態による内視鏡装置に搭載された湾曲センサ（操作量センサ）に関連する構成を概略的に示す図である。 図８は、第１の実施形態による内視鏡装置に搭載された湾曲センサ（ファイバセンサ）に関連する構成を概略的に示す図である。 図９は、第１の実施形態の変形例による内視鏡装置を概略的に示す図である。 図１０は、挿入部における湾曲センサ、第１の導光路及び第２の導光路の位置関係を示す図である。 図１１は、非湾曲状態における、２つの照明光射出部から射出される照明光の配光分布の一例を示す図である。 図１２は、湾曲状態における、２つの照明光射出部から射出される照明光の配光分布の一例を示す図である。 図１３は、第２の実施形態による内視鏡装置を概略的に示す図である。 図１４は、青色光源に関する、挿入部の湾曲状態情報と照明光の光量との関係を示す参照テーブルの一例である。 図１５は、緑色光源に関する、挿入部の湾曲状態情報と照明光の光量との関係を示す参照テーブルの一例である。 図１６は、赤色光源に関する、挿入部の湾曲状態情報と照明光の光量との関係を示す参照テーブルの一例である。 図１７は、黄色光源に関する、挿入部の湾曲状態情報と照明光の光量との関係を示す参照テーブルの一例である。 図１８は、青色光源に関する、光ファイバの曲率半径と非湾曲時との光量比との関係を示す参照テーブルの一例である。 図１９は、緑色光源に関する、光ファイバの曲率半径と非湾曲時との光量比との関係を示す参照テーブルの一例である。 図２０は、赤色光源に関する、光ファイバの曲率半径と非湾曲時との光量比との関係を示す参照テーブルの一例である。 図２１は、黄色光源に関する、光ファイバの曲率半径と非湾曲時との光量比との関係を示す参照テーブルの一例である。 図２２は、光源ユニットの各光源の情報の一例を示す図である。 図２３は、色温度と色座標との関係の一例を示す図である。 図２４は、光源ユニットの各光源の光量比、色温度及び演色指数との関係を示すテーブルの一例である。 図２５は、第３の実施形態による内視鏡装置を概略的に示す図である。 図２６は、第１の射出窓に関する、挿入部の湾曲状態情報と照明光の光量との関係を示す参照テーブルの一例である。 図２７は、第２の射出窓に関する、挿入部の湾曲状態情報と照明光の光量との関係を示す参照テーブルの一例である。 図２８は、光ファイバの曲率半径と非湾曲時との光量比との関係を示す参照テーブルの一例である。 図２９は、光源ユニットの各光源の情報の一例を示す図である。

［第１の実施形態］
（内視鏡装置の構成）
図１は、第１の実施形態による内視鏡装置１を概略的に示す図である。内視鏡装置１は、内視鏡１００と、内視鏡制御部１０と、湾曲センサ２０と、光源３０と、表示部４０と、照明光制御部５０と、光源制御部６０とを有している。

（内視鏡）
図１並びに図２を参照して内視鏡１００について説明する。図２は、内視鏡１００を概略的に示す図である。内視鏡１００は、被挿入体に挿入される細長い挿入部１１０と、挿入部１１０の基端側に設けられた操作部１２０とを有している。挿入部１１０は、先端硬質部１１１と、先端硬質部１１１の基端側に設けられた湾曲部１１２と、湾曲部１１２の基端側に設けられた可撓管部１１３とを有している。また、操作部１２０には、操作ダイヤル１２１が設けられている。先端硬質部１１１には、不図示の観察光学系、撮像素子等が内蔵されている。湾曲部１１２は、不図示の操作ワイヤにより操作ダイヤル１２１に接続されている。操作ワイヤは操作ダイヤル１２１を回転させることにより進退し、それに応じて湾曲部１１２が上下左右方向に湾曲する。可撓管部１１３は可撓性を有し、外力を受けることにより湾曲する。このように、湾曲部１１２は能動的に湾曲可能であり、可撓管部１１３は受動的に湾曲可能である。

挿入部１１０の内部には、図１に示されるように、光源３０から射出される１次光を導光する導光路１１４が設けられている。また、先端硬質部１１１には、照明光射出部１１５が設けられている。導光路１１４の先端は、照明光射出部１１５に接続されている。導光路１１４は、例えば、シングルモード又はマルチモードの光ファイバである。光ファイバは可撓性を有しており、挿入部１１０の湾曲形状に倣って湾曲する。本実施形態では、光ファイバは単線の光ファイバであり、また、挿入部１１０の先端における可撓性を確保するために、コア径４００μｍ以下のマルチモード光ファイバが用いられる。

照明光射出部１１５に接続された導光路１１４は、挿入部１１０及び操作部１２０内を通り、操作部１２０の基端側から延びたユニバーサルコード１２５を通じて光源３０に接続されている。先端硬質部１１１内の不図示の撮像素子に接続された撮像素子用配線、その他の電気配線もまた、挿入部１１０及び操作部１２０内を通り、ユニバーサルコード１２５を通じて内視鏡制御部１０に接続されている。

照明光射出部１１５には、導光路１１４を伝搬した１次光の少なくとも一部の光学特性を変換して２次光を放出する光学特性変換部材１１６が設けられている。本実施形態では、光学特性変換部材１１６は、蛍光体であり、光源３０から射出されて導光路１１４を伝搬した１次光の一部を吸収して１次光の波長よりも長波長の光に変換する。すなわち、光学特性変換部材１１６は、１次光の光学特性の一つである波長を変換する。また、本実施形態では、１次光は、半導体レーザである光源３０から射出されるレーザ光であり、可干渉性を有しているが、蛍光体である光学特性変換部材１１６から放出される２次光は、可干渉性を有さない光である。すなわち、光学特性変換部材１１６は、１次光の可干渉性を変換する。

照明光射出部１１５は、その先端面に射出窓１１７を有している。射出窓１１７は、照明光の広がり角を制御するレンズや、レンズを保護するためのカバーガラスなどを含んでいる。照明光射出部１１５では、導光路１１４により導光された１次光が光学特性変換部材１１６に入射されて２次光に変換され、２次光を含む照明光が射出窓１１７から観察対象に照射される。

操作部１２０はまた、挿通口１２２を有している。挿通口１２２は、挿入部１１０内に延びた不図示の挿通チャンネルにつながっている。挿通チャンネルには、挿通口１２２から、例えば、湾曲センサ２０の少なくとも一部が挿通される。

（内視鏡制御部）
内視鏡制御部１０は、ユニバーサルコード１２５を介して内視鏡１００に接続されている。内視鏡制御部１０は、画像処理部を含み、上述の観察光学系及び撮像素子により取得された画像を処理する。また、内視鏡制御部１０は、内視鏡１００の各種動作を制御する。

（湾曲センサ）
湾曲センサ２０は、挿入部１１０の少なくとも一部の湾曲形状を検出する。また、湾曲センサ２０は、照明光制御部５０に電気的に接続され、検出した湾曲形状の情報を検出信号として照明光制御部５０に出力する。本実施形態における湾曲センサ２０は、磁気センサ２００である。

（磁気センサ）
図３を参照して磁気センサ２００について説明する。図３は、内視鏡装置１のうち、磁気センサ２００に関連する構成を概略的に示す図である。磁気センサ２００は、少なくとも一部が挿入部１１０内に取り付けられたプローブ２１０を有している。プローブ２１０は、挿通口１２２から挿通チャンネル内に挿入されて、挿入部１１０に対して固定されている。プローブ２１０は、センサ制御部２２０に接続されている。

プローブ２１０には、磁界を発生させるための複数のソースコイル２１１が、挿入部１１０のうち湾曲形状を測定したい箇所に、挿入部１１０の長手方向に沿って離間して配置されている。また、磁気センサ２００は、磁界を検出するためのセンスコイル２３０を有している。センスコイル２３０は、例えば、被挿入体である患者が横になるベッド２４０の所定の位置に、例えば３つの隅に設けられた３軸センスコイル２３１である。これら３軸センスコイル２３１は、ベッド２４０から延びたケーブル２５０を介してセンサ制御部２２０に接続されている。

患者がベッド２４０に横になり、挿入部１１０が患者の体腔内に挿入されたとき、センサ制御部２２０はソースコイル２１１に磁界を発生させる。発生された磁界は、３軸センスコイル２３１により検出され、挿入部１１０の湾曲形状に応答して変化する検出信号が３軸センスコイル２３１からセンサ制御部２２０に出力される。センサ制御部２２０は、この出力信号を照明光制御部５０に伝達する。

なお、磁気センサ２００は上述のものに限定されず、磁界の変化を検出することで位置検出を行うためのさまざまな既知の技術を適用することが可能である。

（光源）
光源３０は、導光路１１４の基端（入射端）に向かって１次光を射出する。光源３０は、半導体発光素子やランプ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）光などのエネルギー源とするもの等であることができる。光源３０は、これに限定されないが、小型で発光効率が高く導光路１１４との結合効率がよい半導体レーザが望ましい。本実施形態では、光源３０として、波長４４５ｎｍの青色レーザ光を発する半導体レーザを用いている。

（表示部）
表示部４０は、内視鏡制御部１０に接続され、内視鏡制御部１０で処理された画像を表示する。また、表示部４０は、照明光制御部５０に接続され、照明光制御部５０により得られた挿入部１１０の湾曲形状等を表示する。

（照明光制御部）
照明光制御部５０は、湾曲センサ２０、表示部４０及び光源制御部６０に接続されている。照明光制御部５０は、本実施形態では、照明光の光学特性の一つである光量を制御する。

照明光制御部５０は、記憶部５１を有している。記憶部５１には、湾曲センサ２０の出力に対応する挿入部１１０の湾曲状態情報と、照明光射出部１１５から射出される照明光の光量との関係を示す光量制御情報が記憶されている。なお、厳密には、湾曲センサ２０から出力されるのは挿入部１１０の湾曲状態情報ではなく湾曲センサ２０（磁気センサ２００の場合にはプローブ２１０）の湾曲状態情報であるが、ここでは湾曲センサ２０の湾曲状態情報を挿入部１１０の湾曲状態情報とみなしている。

図４並びに図５は、記憶部５１が記憶している光量制御情報の一例を示す参照テーブルである。記憶部５１は、図４に示されるように、湾曲センサ２０の出力に対応する挿入部１１０の曲率半径Ｒと、その曲率半径Ｒにおいて照明光射出部１１５から射出される照明光の光量と、その曲率半径Ｒにおける、非湾曲時に対する照明光量の変化率（低下率）、すなわち導光損失率との関係と、非湾曲時の光源３０の駆動電流Ｉｄとを記憶している。照明光量は、出荷時や使用前に挿入部１１０を湾曲させて取得した実測値である。このように、本実施形態において記憶部５１が記憶している光量制御情報は、挿入部１１０が湾曲していない状態における照明光量と関連付けられた非湾曲光量制御情報を含んでいる。記憶部５１はまた、図５に示されるように、導光路（光ファイバ）１１４の曲率半径と、挿入部１１０の曲率半径Ｒにおける、非湾曲時に対する光量比との関係を記憶している。さらに、記憶部５１は、図示されないが、導光路（光ファイバ）１１４の曲率半径と、その曲率半径における、非湾曲時に対する射出光量の変化率（低下率）との関係も記憶している。この関係は、内視鏡装置１の製造前あるいは製造時に、導光路１１４となる１本の光ファイバを湾曲させて取得する。

なお、光量制御情報は、上述のような参照テーブルの形式で表されたものに限定されず、湾曲センサ２０の出力に対応する挿入部１１０の湾曲状態情報と、照明光射出部１１５から射出される照明光の光量との関係を関数で表したもの等であってもよい。

図６は、記憶部５１が記憶している光源３０の情報の一例を示す図である。記憶部５１は、図６に示されるように、光源３０の閾値電流Ｉｔｈ及び素子効率ηを記憶している。また、記憶部５１は、光源３０の駆動電流Ｉｔｈと光出力Ｐとの関係、及び導光損失率αと駆動電流補正値ΔＩｄとの関係（例えば、後述する式（１）、式（２））を記憶している。

なお、光源３０の波長や駆動条件を変更したり光源３０を波長や駆動条件の異なるものに交換したりする場合には、使用する光源の波長や特性に応じた光量制御情報を記憶部５１に記憶させる必要がある。本実施形態では、記憶部５１はメモリが書き換え可能であるように構成されている。

照明光制御部５０は、曲率半径算出部５２を有している。曲率半径算出部５２は、湾曲センサ２０からの検出信号を受信し、挿入部１１０の最も大きく湾曲している箇所を特定し、その箇所における挿入部１１０の曲率半径Ｒを算出する。最も大きく湾曲している箇所の曲率半径Ｒを算出するのは、導光路１１４を伝搬する１次光の光損失量が挿入部１１０の湾曲形状のうち最大の曲率半径Ｒにより決定されるからである。

照明光制御部５０は、補正量算出部５３を有している。補正量算出部５３は、曲率半径算出部５２が算出した挿入部１１０の曲率半径Ｒの情報を受信する。また、補正量算出部５３は、記憶部５１が記憶している光量制御情報を読み出し可能である。補正量算出部５３は、挿入部１１０の曲率半径Ｒの情報及び光量制御情報に基づいて駆動電流補正値（光源３０の駆動電流の補正量）を算出し、光源制御部６０に駆動電流補正量の信号（駆動電流補正信号）を伝達する。

（光源制御部）
光源制御部６０は、光源３０の駆動電流や駆動電圧を制御することで光源３０の発光状態を制御する。光源制御部６０は、挿入部１１０の湾曲状態に応じて照明光射出部１１５から射出される照明光量が変化したとき、この照明光量を非湾曲時の照明光量と略等しくするために、補正量算出部５３から出力される駆動電流補正信号を受けて、光源３０の駆動電流を補正する。

（動作）
第１の実施形態における内視鏡装置１の照明光の制御動作について説明する。
光源３０から所望の１次光が射出されると、射出された１次光は、導光路１１４を通って、照明光射出部１１５に設けられた光学特性変換部材（蛍光体）１１６まで伝搬される。光学特性変換部材１１６は、１次光の一部を吸収して波長変換する。１次光の残りの一部は、波長変換されずに光学特性変換部材１１６により散乱される。この結果、照明光として、２次光である波長変換された光と、１次光が波長変換されずに散乱された散乱光との混合光が射出窓１１７から射出される。本実施形態では、１次光は青色のレーザ光であり、２次光は黄色の波長変換光であり、これらの混合光である白色光が照明光として射出される。照明光は、射出窓１１７に設けられた光学レンズ等により所望の広がり角を有するように制御される。

湾曲部１１２は、操作者が操作ダイヤル１２１を操作することにより上下左右方向に湾曲する。湾曲部１１２が湾曲することにより、内視鏡先端部の向き、すなわち観察方向が制御され、観察対象が観察視野内に捉えられる。そして、照明光が照明光射出部１１５の射出窓１１７から観察対象に照射されて観察等が行われる。

挿入部１１０は、操作ダイヤル１２１の操作による湾曲（湾曲部１１２）や、観察対象の内部空間の形状に倣うような湾曲（可撓管部１１３）などにより、その湾曲形状が変化する。挿入部１１０に取り付けられた導光路１１４もこれに倣ってその湾曲形状が変化する。このとき、導光路１１４には湾曲による導光損失が発生するため、照明光射出部１１５から射出される照明光量が変化する。すなわち、挿入部１１０が直線形状である場合と比較して、湾曲している場合には照明光量が減少する。この光損失量は、挿入部１１０の最大湾曲角によって決まり、すなわち、曲率半径Ｒが最も小さいときに最大となる。

湾曲センサ２０は、挿入部１１０の湾曲形状情報を検出信号として曲率半径算出部５２に出力する。曲率半径算出部５２は、湾曲センサ２０からの検出信号を受信して、挿入部１１０が最も大きく湾曲している箇所の曲率半径Ｒを算出して、補正量算出部５３にその曲率半径Ｒの情報を出力する。補正量算出部５３は、この曲率半径Ｒに基づいて、記憶部５１が記憶している光量制御情報を参照し、挿入部１１０が湾曲していないときに照明光射出部１１５から射出される照明光とほぼ同じ光量の照明光を射出するために必要な駆動電流補正量を算出する。そして、補正量算出部５３が、駆動電流補正信号を光源制御部６０に出力する。光源制御部６０は、駆動電流補正量に基づいて光源３０の駆動電流を制御する。

以下、照明光制御部５０による光量制御について、図４乃至図６を参照してより詳細に説明する。

補正量算出部５３は、曲率半径算出部５２から挿入部１１０の曲率半径Ｒの情報を取得する。また、補正量算出部５３は、取得した挿入部１１０の曲率半径Ｒに基づいて、これに関連する光量制御情報を記憶部５１から選択して読み出す。例えば、取得した挿入部１１０の曲率半径Ｒが２０ｍｍであるとき、補正量算出部５３は、記憶部５１から、曲率半径Ｒ２０ｍｍに対応する照明光量７６．３ｍＷ及び変化率４．６％と、非湾曲時の光源３０の駆動電流２００ｍＡ（図４）とを読み出す。また、補正量算出部５３は、光源３０の閾値電流９５ｍＡ及び光源３０の素子効率０．９５ｍＷ／ｍＡ（図６）を読み出す。

非湾曲時の光源３０の駆動電流をＩｄｏ、光源３０を駆動するための閾値電流をＩｔｈ、素子効率をηとすると、駆動電流Ｉｄと光出力Ｐとの関係が以下の式（１）で表される。
Ｐ＝η×（Ｉｄ−Ｉｔｈ） 式（１）
導光損失率をα（％）とすると、駆動電流補正値ΔＩｄは以下の式（２）で表される。
ΔＩｄ=α／１００×（Ｉｄｏ−Ｉｔｈ） 式（２）
式（１）及び式（２）もまた、記憶部５１に記憶されており、補正量算出部５３により読み出される。

補正量算出部５３は、読み出した光量制御情報及び式（１）、式（２）に基づいて、導光損失率に相当する４．６％の光出力Ｐを増加させるための駆動電流補正値ΔＩｄを算出する。そして、補正量算出部５３が駆動電流補正信号を光源制御部６０に伝達する。

あるいは、補正量算出部５３は、記憶部５１から、曲率半径Ｒ２０ｍｍに対応する照明光量７６．３ｍＷ及び変化率４．６％と非湾曲時の光源３０の駆動電流２００ｍＡ（図４）と、光源３０の閾値電流９５ｍＡ及び光源３０の素子効率０．９５ｍＷ／ｍＡ（図６）とを読み出した後、読み出した変化率を図５に示される光量制御情報に対応させて、挿入部１１０の曲率半径Ｒに対応する１本の導光路（光ファイバ）１１４の曲率半径を見積もる。例えば、挿入部１１０の曲率半径Ｒが２０ｍｍのときの照明光の変化率は４．６％であるから、非湾曲時との光量比は９５．４％である。補正量算出部５３は、図５に示される光量制御情報から、補間係数を用いて、これに対応する光ファイバの曲率半径を見積もる。ここで、図５に示される参照テーブルにある補間係数は、（非湾曲時に対する光量比の変化量）／（曲率半径の変化量）である。挿入部１１０の曲率半径Ｒが２０ｍｍのとき、補正量算出部５３により見積もられる光ファイバの曲率半径は１９．８ｍｍである。

このように、曲率半径算出部５２で算出された挿入部１１０の曲率半径Ｒ（２０ｍｍ）と、見積もられた導光路１１４の曲率半径（１９．８ｍｍ）とは必ずしも一致しない。このため、より厳密な照明光制御のためには、補正量算出部５３は、上述のように、曲率半径算出部５２で算出された挿入部１１０の曲率半径Ｒに基づいて導光路１１４の曲率半径を見積もり、さらに、導光路１１４の曲率半径に対応する導光損失率を読み出す。そして、補正量算出部５３は、この導光損失率を用いて上述の駆動電流補正値ΔＩｄを算出して、駆動電流補正信号を光源制御部６０に伝達する。

光源制御部６０は、駆動電流補正値ΔＩｄに基づいて光源３０によるレーザ光の出力を増加させる。出力を増加させることにより、挿入部１１０の湾曲に伴う光損失が補われ、照明光量は所定の値に保持される。つまり、内視鏡装置１は、挿入部１１０が湾曲している場合であっても、湾曲していない場合、すなわち非湾曲状態とほぼ等しい照明光を射出する。このとき、光量の変化が観察に支障をきたさない範囲にすることが望ましい。すなわち、光量の変化を光量変化許容範囲以下に抑えることが望ましい。光量変化許容範囲は観察目的等により異なるが、５％以下に抑えることで良好な観察環境を実現することができる。また、１０％以下にすることで概ね良好な観察環境を実現することができる。

（効果）
本実施形態では、挿入部１１０が湾曲しても、光源３０から射出された１次光の、湾曲による光損失を補うように、補正量算出部５３から光源制御部６０に駆動電流補正信号が伝達される。これにより、光源３０から射出される１次光の光量が増加され、照明光射出部１１５から射出される照明光の光量が非湾曲時の所定の値（許容範囲）に維持される。従って、挿入部１１０の湾曲状態に左右されることなく、所望の照明光を照明光射出部１１５から射出する、すなわち照明光量を安定して得ることができる内視鏡装置１を提供することができる。

また、補正量算出部５３は、曲率半径算出部５２が算出した挿入部１１０の曲率半径Ｒから導光路１１４の曲率半径及びこれに対応する導光損失率を見積もり、これに基づいて、湾曲による光損失を補うように、光源制御部６０に駆動電流補正信号を伝達することができる。これにより、より厳密な照明光制御を行うことができる。

内視鏡装置１の操作者は、例えば、挿入部１１０が比較的細径である内視鏡１００を用いる場合（湾曲センサ２０の出力に基づいて算出される曲率半径と導光路１１４の曲率半径とが略等しいとみなせる場合）には、曲率半径算出部５２が算出した挿入部１１０の曲率半径Ｒに基づいて駆動電流補正値を求め、また、挿入部１１０が比較的太径である内視鏡１００を用いる場合（湾曲センサ２０の出力に基づいて算出される曲率半径と導光路１１４の曲率半径との差により導光損失率が許容範囲を超える場合）には、曲率半径算出部５２が算出した挿入部１１０の曲率半径Ｒからさらにその曲率半径Ｒにおける導光路１１４の曲率半径を見積もり、導光路１１４の曲率半径に基づいて駆動電流補正値を求める。本実施形態によれば、操作者がこのような選択をすることにより、さまざまな内視鏡に対して適切な照明光制御を行うことができる。

なお、以上の説明では、湾曲センサ２０として磁気センサ２００を挙げたが、湾曲センサ２０は、磁気式以外のセンサであってもよい。以下、湾曲センサ２０として磁気センサ２００に代わって操作量センサ３００あるいはファイバセンサ４００を用いた場合について説明する。

（操作量センサ）
図７を参照して操作量センサ３００について説明する。図７は、内視鏡装置１のうち、操作量センサ３００に関連する構成を概略的に示す図である。操作量センサ３００は、内視鏡１００の操作ダイヤル１２１（１２１ＬＲ、１２１ＵＤ）の操作量を検出する湾曲操作量検出部３１０を有している。操作ダイヤル１２１の操作量とは、湾曲部１１２を湾曲させるために行われる操作ダイヤル１２１ＬＲ、１２１ＵＤの動き量（回転量）であり、操作ワイヤ１１８Ｌ、１１８Ｒ、１１８Ｕ、１１８Ｄの移動量に対応している。操作ダイヤル１２１ＬＲは、操作ワイヤ１１８Ｌ、１１８Ｒにより湾曲部１１２に接続されており、その回転操作により湾曲部１１２を左右方向に湾曲させる。また、操作ダイヤル１２１ＵＤは、操作ワイヤ１１８Ｕ、１１８Ｄにより湾曲部１１２に接続されており、その回転操作により湾曲部１１２を上下方向に湾曲させる。

湾曲操作量検出部３１０は、操作ダイヤル１２１ＬＲ、１２１ＵＤの湾曲操作量を検出するための湾曲操作量センサ３１１ＬＲ、３１１ＵＤを有している。各湾曲操作量センサ３１１ＬＲ、３１１ＵＤは、操作ダイヤル１２１ＬＲ、１２１ＵＤの可動部分に光を照射する発光部３１２と、操作ダイヤル１２１ＬＲ、１２１ＵＤの可動部分から光を受信して可動部分の像を取得する受光部３１３とを有している。取得された可動部分の像が、例えば曲率半径算出部５２に伝達されて画像処理され、可動部分の動き量に基づいて湾曲部１１２の湾曲形状（曲率半径Ｒ）が算出される。

一例では、図７に示されるように、湾曲操作量センサ３１１ＬＲは、操作ワイヤ１１８Ｌ、１１８Ｒのうちの一方を被読取部としている。また、湾曲操作量センサ３１１ＵＤは、操作ワイヤ１１８Ｕ、１１８Ｄのうちの一方を被読取部としている。すなわち、湾曲操作量センサ３１１ＬＲは、操作ワイヤ１１８Ｌ、１１８Ｒのうちの一方に光を照射してその像を取得し、その像を画像処理してその移動量を直接検出する。同様に、湾曲操作量センサ３１１ＵＤは、操作ワイヤ３１１Ｕ、３１１Ｄのうちの一方に光を照射してその像を取得し、その像を処理してその移動量を直接検出する。

さらに、操作ダイヤル１２１の操作量をエンコーダ等のセンサで検出することも可能である。このように構成することで、挿入部１１０になんらのセンサをも搭載せずに湾曲部１１２の湾曲量を検出することが可能である。さらに、Ｘ線カメラなどを用いて挿入部１１０の湾曲量を検出することも可能である。

（ファイバセンサ）
図８を参照してファイバセンサ４００について説明する。図８は、内視鏡装置１のうち、ファイバセンサ４００に関連する構成を概略的に示す図である。ファイバセンサ４００は、光ファイバの曲げ損失を利用したセンサであり、例えば、ファイバセンサ要素４１０−１、４１０−２、４１０−３、４１０−４により構成されている。ファイバセンサ要素４１０−１、４１０−２、４１０−３、４１０−４は、それぞれ、挿入部１１０に組み込まれた光ファイバ４１３−１、４１３−２、４１３−３、４１３−４を有している。これら光ファイバは、挿入部１１０と一体的に湾曲する。光ファイバ４１３−１、４１３−２、４１３−３、４１３−４には、それぞれ、被検出部４１４−１、４１４−２、４１４−３、４１４−４が形成されている。各被検出部４１４−１、４１４−２、４１４−３、４１４−４は、挿入部１１０の長手方向においてずれて配置されている。

各ファイバセンサ要素４１０−１、４１０−２、４１０−３、４１２−４において、光ファイバ４１３−１、４１３−２、４１３−３、４１３−４の入力端（基端）は分岐している。光源４１１−１、４１１−２、４１１−３、４１１−４から出射した光がレンズ４１２を介してこの分岐の一端に入射し、光ファイバ４１３−１、４１３−２、４１３−３、４１３−４を伝搬して、先端に配置されたミラー４１５により反射され、反射された光が再び光ファイバ４０６、分岐の他端、レンズ４１６を経て、光検出器４１７−１、４１７−２、４１７−３、４１７−４で検出される。光検出器４１７−１、４１７−２、４１７−３、４１７−４で検出された光量情報は、曲率半径算出部５２に出力される。

光ファイバ４１３−１、４１３−２、４１３−３、４１３−４を伝搬する光の光量は、被検出部４１４−１、４１４−２、４１４−３、４１４−４付近を通過したときにその位置における湾曲部１１２の湾曲状態に応じて変化する。従って、光検出器４１７−１、４１７−２、４１７−３、４１７−４で検出される光量により、ファイバセンサ４００の、延いては湾曲部１１２の湾曲形状が検出される。

ファイバセンサ４００（光ファイバ４１３−１、４１３−２、４１３−３、４１３−４）は磁気センサ２００（プローブ２１０）と比較して細径であるため、挿入部１１０が細径の内視鏡にも組み込むことができる。また、ファイバセンサ４００を用いれば、アンテナ（センスコイル）不要の湾曲センサ２０を実現することが可能である。

［第１の実施形態：変形例］
第１の実施形態の変形例について図９乃至図１２を参照して説明する。本変形例では、照明光制御部５０は、照明光の光学特性として光量及び光量分布（配光）を制御する。以下では、第１の実施形態と異なる点についてのみ説明し、共通する構成についての説明は省略する。

図９は、本変形例による内視鏡装置１ａを概略的に示す図である。本変形例において第１の実施形態と異なる点は、光源３０から射出された光を伝搬させる導光路１１４がその途中で第１の導光路１１４ａと第２の導光路１１４ｂとに分岐している点である。導光路１１４は、１本の単線光ファイバと２本の単線光ファイバとのコア部分を直接融着接続する（１×２の分岐ファイバ）か、２本の単線光ファイバの一部のコアを融着接続する（２×２の光カプラ）かにより構成されている。分岐後の第１の導光路１１４ａと第２の導光路１１４ｂとの光量比はほぼ１：１に設定されている。この比は、伝播する光の波長依存性が小さいものが望ましい。なお、２×２の光カプラでは、入力側の一方の光ファイバに光源３０から射出される光を導光し、入力側の他方の光ファイバには、光検出器を設けて、光源３０から射出される光量のモニタとして利用してもよい。

導光路１１４ａ、１１４ｂの先端部には、それぞれ、照明光射出部１１５ａ、１１５ｂが設けられている。これら照明光射出部１１５ａ、１１５ｂには、それぞれ、互いに独立した光学特性変換部材（蛍光体）１１６ａ、１１６ｂが設けられている。本変形例では、照明光射出部１１５ａ、１１５ｂには、さらに、それぞれ、射出窓１１７ａ、１１７ｂから射出される照明光の光量分布（配光特性）を調整するための配光制御部材１１９ａ、１１９ｂが設けられている。配光制御部材１１９ａ、１１９ｂは、例えば、電子絞り又は可変焦点レンズである。電子絞りは、その開口径を変化させることにより、照明光の光量及び光量分布を調整する。可変焦点レンズでは、液体レンズ部分に印加される電圧が変化されると液体レンズの外形（形状）がそれに応答して変化する。液体レンズに印加される電圧が予め所定の印加電圧に設定され、液体レンズの形状を集光レンズ形状に設定しておき、補正電圧を加えて、印加電圧を変化させることで、焦点距離が変化して、照明光の光量分布が調整される。

記憶部５１は、挿入部１１０内の第１の導光路１１４ａと第２の導光路１１４ｂと湾曲センサ２０との相対的な位置関係の情報を記憶している。図１０は、挿入部１１０におけるこれらの相対的な位置関係の一例を示す図である。図１０に示される湾曲状態において、挿入部１１０の曲率半径をＲ、湾曲センサ２０の曲率半径をＲ１、第１の導光路１１４ａの曲率半径をＲ２、第２の導光路１１４ｂの曲率半径をＲ３とすると、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ＞Ｒ３である。

本変形例では、記憶部５１には、湾曲センサ２０の出力に対応する挿入部１１０の射出窓別の湾曲状態情報と、照明光射出部１１５ａ、１１５ｂから射出される射出窓別の照明光の光量との関係を示す光量制御情報が記憶されている。

また、照明光制御部５０は、配光制御部５４を有している。配光制御部５４は、照明光射出部１１５ａ、１１５ｂにそれぞれ設けられた電気的に配光特性を可変にできる配光制御部材１１９ａ、１１９ｂと電気的に接続されている。

（動作）
曲率半径算出部５２は、湾曲センサ２０からの検出信号を受信して、湾曲センサ２０の曲率半径Ｒ１を算出する。曲率半径算出部５２は、さらに、記憶部５１に記憶されている第１の導光路１１４ａと第２の導光路１１４ｂと湾曲センサ２０との相対的な位置関係の情報を読み出す。そして、曲率半径算出部５２は、湾曲センサ２０の曲率半径Ｒ１及び読み出した位置関係情報に基づいて、第１の導光路１１４ａの曲率半径Ｒ２及び第２の導光路１１４ｂの曲率半径Ｒ３を算出して、補正量算出部５３にその曲率半径Ｒ２、Ｒ３の情報を出力する。

補正量算出部５３は、これら曲率半径Ｒ２、Ｒ３に基づいて、駆動電流補正量を算出する。例えば、図１０に示される湾曲状態の場合にはＲ２＜Ｒ３であるから、補正量算出部５３は、曲率半径の小さい第１の導光路１１４ａの光損失量を補うように、駆動電流補正量を算出する。そして、補正量算出部５３から光源制御部６０に駆動電流補正信号が伝達されて、光源制御部６０が光源３０の駆動電流を増加させる。これにより、曲率半径の小さい第１の導光路１１４ａに対応する照明光の光量は、湾曲していない状態の光量に戻る。しかしながら、曲率半径の大きい第２の導光路１１４ｂに対応する照明光の光量は、湾曲していない状態よりも増加してしまう。

図１１は、挿入部１１０が略直線形状であるときに２つの照明光射出部１１５ａ、１１５ｂから射出される照明光による光量分布の一例を示す図である。図１２は、挿入部１１０が図１０に示される湾曲状態のときに２つの照明光射出部１１５ａ、１１５ｂから射出される照明光による光量分布の一例を示す図である。このように、非湾曲状態では、２つの照明光射出部１１５ａ、１１５ｂから射出される照明光の光量分布（配光特性）が略等しいが、湾曲状態では、その光量分布は２つの照明光射出部１１５ａ、１１５ｂで異なるものとなり、すなわち、第２の導光路１１４ｂの照明光の強度分布が相対的に強くなる。

そこで、本変形例では、第２の照明光射出部１１５ｂから射出される照明光量を減少させるために、配光制御部５４が配光制御部材（この場合には配光制御部材１１９ｂ）に制御信号を伝達し、配光制御部材１１９ｂが照明光の光量を制御する。配光制御部５４は、照明光の光量を調整して、２つの射出窓１１７ａ、１１７ｂから射出される照明光の光量分布（配光特性）を図１２に示される湾曲状態の分布から図１１に示される非湾曲状態の分布に戻す。

配光制御部材１１９ａ、１１９ｂとして電子絞りを用いる場合には、絞りの開口径と減少量との関係を示す参照テーブルが記憶部５１に記憶されており、第１の導光路１１４ａ及び第２の導光路１１４ｂの光損失量の差から補正量算出部５３により開口径が算出される。補正量算出部５３は、算出した開口径の情報を配光制御部５４に伝達し、配光制御部５４は、これに基づいて配光制御部材１１９ａ、１１９ｂに開口径制御信号を伝達し、開口径が制御される。

配光制御部材１１９ａ、１１９ｂとして可変焦点レンズを用いる場合には、非湾曲状態では、それぞれの照明光射出部１１５ａ、１１５ｂに設けられた可変焦点レンズは、同じ所定の印加電圧に設定され、焦点距離は同じある。湾曲状態では、第１の実施形態と同様にして光源３０の駆動電流を補正して照明光量を増加させた後、照明光量が非湾曲状態よりも増加した照明光射出部（この場合には照明光射出部１１５ｂ）に設けられた可変焦点レンズのみ、印加電圧を所定の印加電圧から下げ、可変焦点レンズの集光効果を下げて、光量分布（配光特性）を調整する。印加電圧と照明光量分布との関係を示す参照テーブルが記憶部５１に記憶されており、第１の導光路１１４ａ及び第２の導光路１１４ｂの光損失量の差と参照テーブルの情報とから、補正量算出部５３により印加電圧補正量が決定される。

（効果）
本変形例によれば、挿入部１１０が湾曲した場合であっても、２つの射出窓１１７a、 １１７ｂから射出される照明光の光量及び光量分布（配光特性）を湾曲がない場合と同じように補正することが可能となる。従って、照明光がより安定して供給され、より安定な観察を行うことができる内視鏡装置１を提供することができる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態について、図１３乃至図２３を参照して説明する。本実施形態では、照明光の光学特性として、光量、光量比、色温度、演色指数を制御する。以下の説明では、第１の実施形態と同様の構成部材には同じ参照符号を付してその説明を省略し、第１の実施形態と異なる構成についてのみ説明する。

図１３は、第２の実施形態による内視鏡装置１ｂを概略的に示す図である。内視鏡装置１ｂは、第１の実施形態の光源３０に代わって光源ユニット１３０を有している。また、内視鏡装置１ｂは、光源ユニット１３０を導光路１１４に光学的に結合するための光カプラ１４０を有している。さらに、内視鏡装置１ｂは、光量比制御部として照明光制御部１５０を有している。

（光源ユニット）
光源ユニット１３０は、第１の光源１３１と、第２の光源１３２と、第３の光源１３３と、第４の光源１３４とにより構成されている。これら光源１３１、１３２、１３３、１３４は、それぞれ異なる波長の光を射出する。照明光射出部１１５から射出される照明光は、これら光源１３１、１３２、１３３、１３４から射出された波長の異なる光を混合した混合光である。本実施形態では、光源ユニット１３０は、照明光射出部１１５から白色の照明光を射出するために、青色光を発する半導体レーザ光源（第１の光源１３１）と、緑色光を発する半導体レーザ光源（第２の光源１３２）と、黄色光を発する半導体レーザ光源（第３の光源１３３）と、赤色光を発する半導体レーザ光源（第４の光源１３４）とにより構成されている。

なお、半導体光源は、所望の波長を直接レーザ発振する直接発光型の半導体レーザに限らず、半導体レーザからの光を元に２次高調波を発するような間接発光型の半導体レーザ光源も含む。本実施形態では、黄色光を発する第３の光源１３３は、赤外光を発する半導体レーザとＰＰＬＮ等非線形光学素子とを組み合わせた間接発光型の半導体レーザ光源である。また、本実施形態では、各光源１３１、１３２、１３３、１３４から射出される光の光量比を適切に組み合わせることにより、光学特性の一つである色温度が６０００Ｋ近傍となるように光量比が設定されている。

（光カプラ）
光源１３１、１３２、１３３、１３４は、それぞれ、不図示のレンズを介して光ファイバ１４１、１４２、１４３、１４４によって光カプラ１４０に光学的に結合されている。導光路１１４の入射端もまた、光カプラ１４０に光学的に結合されている。光源１３１、１３２、１３３、１３４から射出された１次光は、光カプラ１４０により１本の導光路１１４に結合される。

光カプラ１４０は、複数の入力端とそれよりも少ない出力端とを有する光学素子である。本実施形態では、光カプラ１４０は、４つの入力端と、１つの出力端とを有している。光カプラ１４０は、複数の光ファイバの端面と１本の光ファイバの端面とを光学的に接続した光ファイバ型の光カプラや、複数のダイクロイックミラーやプリズムなどを組み合わせた光カプラであることができる。その他、複数の入力端からの光をそれよりも少ない数の出力端に接続できる構成であれば、どのようなものを用いてもよい。本実施形態では、光ファイバ型の光カプラを用いている。

（光学特性変換部材）
照明光射出部１１５には、導光路１１４を伝搬した１次光の光学特性を変換する光学特性変換部材１１６が設けられている。本実施形態では、光学特性変換部材１１６は、拡散部材であり、光源３０から射出されて導光路１１４を伝搬した１次光の射出角を拡大し、１次光の光学特性の一つである可干渉性を低減させる。本実施形態では、光学特性変換部材１１６は、第１の実施形態とは異なり、光学特性の一つである波長は変換せず、１次光と同じ波長の光を照明光として射出する。

本実施形態では、上述したように、互いに異なる波長のレーザ光を発する光源（半導体レーザ）から射出された１次光が１本の導光路１１４で混色されて、観察対象に照明光として照射される。レーザ光は可干渉性を有するため、観察対象の照射面で干渉縞が生じ、反射画像にスペックルノイズが発生することがある。このような場合、得られた観察画像が見難くなるなどの虞がある。このため、本実施形態では、各光源１３１、１３２、１３３、１３４の可干渉性を低減させるために、光学特性変換部材１１６として、１次光を拡散させる拡散部材を用いている。すなわち、光学特性変換部材１１６は、１次光の光学特性の一つである可干渉性を変換する（低減させる）。拡散部材はまた、他の光学特性である照明光の広がり角を広げる機能を有している。拡散部材は、さらなる他の光学特性である、光源１３１、１３２、１３３、１３４から射出される光の波長を変換しない。

（光量比制御部）
照明光制御部１５０は、記憶部１５１と、曲率半径算出部１５２と、補正量算出部１５３とを有している。補正量算出部１５３は、４つの光源１３１、１３２、１３３、１３４のそれぞれの光量を互いに独立して変更するように、光源制御部６０に指示することが可能である。また、補正量算出部１５３は、互いに光量を維持したまま、すなわち互いの光量比を維持したまま全体として光量を増減させるように、光源制御部６０に指示することも可能である。

本実施形態では、光源ユニット１３０が４つの光源１３１、１３２、１３３、１３４により構成されているため、湾曲センサ２０の出力に対応する挿入部１１０の湾曲情報と、照明光射出部１１５から射出される光との関係を示す光量制御情報が光源毎に用意され、記憶部１５１に記憶されている。図１４〜図２１は、記憶部１５１が記憶している各光源の光量制御情報の一例を示す参照テーブルである。記憶部１５１は、図１４〜図１７に示されるように、それぞれ、湾曲センサ２０の出力に対応する挿入部１１０の曲率半径Ｒと、その曲率半径Ｒにおいて照明光射出部１１５から射出される光量と、その曲率半径Ｒにおける、非湾曲時に対する光量の変化率（低下率）、すなわち導光損失率との関係を記憶している。記憶部１５１はまた、図１８〜図２１に示されるように、それぞれ、導光路（光ファイバ）１１４の曲率半径と、挿入部１１０の曲率半径Ｒにおける、非湾曲時に対する光量比との関係を記憶している。図１４〜図１７及び図１８〜図２１に示されるように、参照テーブルは、波長毎に異なっている。さらに、記憶部１５１は、図示されないが、導光路（光ファイバ）１１４の曲率半径と、その曲率半径における、非湾曲時に対する光量の変化率（低下率）との関係も記憶している。

図２２は、記憶部１５１が記憶している光源ユニット１３０の各光源１３１、１３２、１３３、１３４の情報の一例を示す図である。記憶部１５１は、図２２に示されるように、非湾曲時の各光源１３１、１３２、１３３、１３４の駆動電流Ｉｄ、各光源１３１、１３２、１３３、１３４の閾値電流Ｉｔｈ及び素子効率ηを記憶している。また、記憶部１５１は、各光源１３１、１３２、１３３、１３４の駆動電流Ｉｔｈと光出力Ｐとの関係、及び導光損失率αと駆動電流補正値ΔＩｄとの関係を記憶している。

（動作）
第２の実施形態における内視鏡装置１ｂの照明光の制御動作について説明する。
光源ユニット１３０の各光源１３１、１３２、１３３、１３４から１次光が射出されると、これら１次光は、それぞれ、光ファイバ１４１、１４２、１４３、１４４を通って光カプラ１４０に入射する。入射した１次光は、光カプラ１４０で１つに混合されて１本の導光路１１４に入射する。入射した１次光は、導光路１１４を通って、照明光射出部１１５に設けられた光学特性変換部材（拡散部材）１１６まで伝搬される。拡散部材は、上述のように、１次光の可干渉性を低減し、広がり角を広げるようにその光学特性を変換する。１次光の波長は変換されない。この結果、射出窓１１７からは、照明光として、波長の異なる４つの単色光が混合した混合光が射出される。

挿入部１１０が湾曲すると、挿入部１１０に取り付けられた導光路１１４もこれに倣ってその湾曲形状が変化する。このとき、導光路１１４を伝搬する４つの１次光には、各１次光の波長に応じて異なる導光損失が発生する。曲率半径Ｒが小さくなれば、全ての１次光の光損失量が大きくなるが、光損失量は波長により互いに異なる。従って、射出窓１１７から射出される照明光は、挿入部１１０の湾曲に伴って暗くなるだけでなく色も変化してしまう。言い換えれば、挿入部１１０の湾曲に伴って光量が減少し、さらに光量比が変化することで照明光の光学情報の一つである色温度や演色指数が変化する。

湾曲センサ２０は、挿入部１１０の湾曲形状情報を検出信号として曲率半径算出部１５２に出力する。曲率半径算出部１５２は、第１の実施形態と同様のプロセスにより、挿入部１１０の最も曲率半径Ｒの大きい箇所の曲率半径Ｒを算出して、補正量算出部１５３にその曲率半径Ｒの情報を出力する。補正量算出部１５３は、この曲率半径Ｒに基づいて、記憶部１５１が記憶している各光源の光量制御情報（図１４〜図１７、図１８〜図２１に示される参照テーブル等）を参照し、曲率半径Ｒにおける光損失量を算出する。つまり、補正量算出部１５３は、図１４〜図１７、図１８〜図２１を参照し、波長毎に、すなわち各光源１３１、１３２、１３３、１３４について、それぞれ光損失量を抽出し、これに基づいて光源毎の駆動電流量補正量を算出する。そして、補正量算出部１５３が、駆動電流補正信号を光源制御部６０に出力する。光源制御部６０は、駆動電流補正量に基づいて、光源ユニット１３０の各光源１３１、１３２、１３３、１３４から射出される１次光の光量を、照明光射出部１１５から射出される照明光の光学情報である、光量、色温度、演色指数が、挿入部１１０が湾曲していないときに照明光射出部１１５から射出される照明光とほぼ同じ光量、色温度、演色指数の照明光となるように制御する。すなわち、光源制御部６０は、光源毎にその光量を独立に調整する。

具体的な白色照明光の例として、第１の光源１３１が波長４４５ｎｍ、出力２５０ｍＷの青色発光半導体レーザ、第２の光源１３２が波長５２５ｎｍ、出力２２５ｍＷの緑色発光半導体レーザ、第３の光源１３３が波長６３８ｎｍ、出力５００ｍＷの赤色発光半導体レーザ、第４の光源１３４が波長５６０ｎｍ、出力１２５ｍＷの黄色発光半導体レーザである光源ユニット１３０（白色照明光源装置）について説明する。導光路１１４はコア径５０μｍのマルチモード光ファイバ、光学特性変換部材１１６はガラス系透明部材にアルミナのフィラーを添加した拡散部材とする。

各光源１３１、１３２、１３３、１３４から射出された１次光である青色光、緑色光、赤色光、黄色光（総光量は１１００ｍＷ、光量比は１：０．９：２：０．５）が、それぞれ、不図示のレンズを介して光ファイバ１４１、１４２、１４３、１４４から光カプラ１４０、導光路１１４を伝播して、光学特性変換部材１１６に入射する。１次光は、光学特性変換部材１１６で可干渉性が低減された２次光に変換され、混色された照明光（色温度〜６０００Ｋ）が照明光射出部１１５から射出される。以下、光源ユニット１３０から射出された光が上述のようにして照明光射出部１１５から照明光として射出されたときの変換効率を６４％と見積もって説明を続ける。

例えば、曲率半径算出部１５２により挿入部１１０の曲率半径Ｒが２０ｍｍと見積もられた場合、補正量算出部１５３がこれに基づいて各光源１３１、１３２、１３３、１３４の非湾曲時に対する変化率（導光損失率）を図１４〜図１７に示される光源毎の光量制御情報から読み出すと、それぞれ、青色光４．５％、緑色光４．４％、赤色光３．０％、黄色光６．６％となり、総光量では約４．１％低下する。また、各光源１３１、１３２、１３３、１３４の光量比は、０．９８：０．８９：２：０．４８となる。白色照明光としての各色の光量比の変動は小さいが、黄色光の低下が４％であり、色温度は約５８００Ｋに低下するが、演色性は、蛍光体との組合せでないため、白色光のスペクトル全体の形状の変化は小さく、無視できると考える。しかしながら、白色光を構成する緑色光と黄色光は、視感度が高いため、湾曲状態において画像の色変化が観察画像（画像診断）に影響を与える可能性がある。

そこで、補正量算出部１５３は、初期設定の光出力に対して、１次光を射出する光源毎に独立して、光出力を増加させる駆動電流補正量を算出する。補正量算出部１５３は、駆動電流補正信号を光源制御部６０に送信し、各光源１３１、１３２、１３３、１３４の半導体レーザの出力を増加させて光損失量を補い、照明光の総量及び光量比を所定の値に保持するように制御する。

例えば、補正量算出部１５３は、光量比の大きい第３の光源１３３の光量が非湾曲時の光量と略等しくなるように、駆動電流補正量を算出し、光源制御部６０に駆動電流補正信号を送信する。そして、光源制御部６０が、照明光における赤色の光量を非湾曲時の光量に戻す。その後、光源制御部６０は、各光源１３１、１３２、１３３、１３４の光量比を調整して、色温度を６０００Ｋ±１００Ｋにする。すなわち、光源制御部６０は、色温度が図２３に枠Ｆで示される範囲に含まれる色座標（ｘ、ｙ）の範囲内にあるように、各光源１３１、１３２、１３３、１３４から射出される中心波長の光量比の変動を制御する。

具体的には、記憶部１５１は、例えば、図２４に示されるような、各光源１３１、１３２、１３３、１３４の光量比と色温度との関係を示す参照テーブルを記憶している。補正量算出部１５３は、この関係を読み出して、色温度の変化量を６０００±１００Ｋの色温度変化許容範囲に入るように、各光源１３１、１３２、１３３、１３４の光量比を独立に補正電流量を設定する。例えば、色温度の変化が色温度変化許容範囲以下となるように制御することで良好な観察環境を実現することが可能となる。また、色温度変化量が±５０Ｋ以下とすることで良好な観察環境を実現することが可能となる。さらに、色温度変化量が±１００Ｋ以下とすることで概ね良好な観察環境を実現することが可能となる。

（効果）
本実施形態によれば、波長の異なる複数の光源を用いた場合において、挿入部１１０が湾曲しても、光源毎に、湾曲に伴う１次光の波長毎の光損失量を独立して補うことにより、色温度変化許容範囲や演色指数変化許容範囲を所定の許容範囲内に制御し、安定した照明光を供給する内視鏡装置１ｂを実現することができる。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態について、図２５乃至図２９を参照して説明する。以下の説明では、第２の実施形態と同様の構成部材には同じ参照符号を付してその説明を省略し、第２の実施形態と異なる構成についてのみ説明する。

図２５は、第３の実施形態による内視鏡装置１ｃを概略的に示す図である。内視鏡装置１ｃは、２つの光源ユニット１３０、１６０と、２つの光カプラ１４０、１７０と、２つの導光路１１４ｃ、１１４ｄと、２つの照明光射出部１１５ｃ、１１５ｄとを有している。照明光射出部１１５ｃ、１１５ｄにそれぞれ設けられた光学特性変換部材１１６ｃ、１１６ｄは、第２の実施形態と同様に、拡散部材である。第３の実施形態では、照明光の光学特性として、光量、光量比、色温度、演色指数及び、２つの導光路１１４ｃ、１１４ｄから独立に射出される照明光の光量分布、すなわち配光特性を制御する。

（光源ユニット）
第１の光源ユニット１３０は、第２の実施形態における光源ユニット１３０と同様に、光源１３１、１３２、１３３、１３４により構成され、これら光源は互いに異なる波長を有する光を射出する半導体レーザ光源である。第２の光源ユニット１６０は、第５の光源１６１と、第６の光源１６２と、第７の光源１６３と、第８の光源１６４とにより構成されている。光源１６１、１６２、１６３、１６４は、それぞれ、光源１３１、１３２、１３３、１３４と略等しい波長を有する光を射出する半導体レーザ光源である。波長、及び白色とするための光量比等もまた、第２の実施形態と同様である。第１の光源ユニット１３０は、光カプラ１４０、導光路１１４ｃ、照明光射出部１１５ｃと光学的に接続されており、第２の光源ユニット１６０は、光カプラ１７０、導光路１１４ｄ、照明光射出部１１５ｄと光学的に接続されている。

挿入部１１０には、導光路１１４ｃ、導光路１１４ｄと湾曲センサ２０とが設けられている。挿入部１１０の湾曲に伴う曲率半径は、第１の実施形態の変形例と同様に、導光路１１４ｃと導光路１１４ｄと湾曲センサ２０とで互いに異なっている。

本実施形態においても、湾曲センサ２０の出力に対応する挿入部１１０の湾曲情報と、照明光射出部１１５ｃ、１１５ｄから射出される照明光との関係を示す光量制御情報が光源毎に用意され、記憶部１５１に記憶されている。図２６及び図２７は、それぞれ、記憶部１５１が記憶している光源ユニット１３０、１６０の光量制御情報の一例を示す参照テーブルである。記憶部１５１は、それぞれ、湾曲センサ２０の出力に対応する挿入部１１０の曲率半径Ｒと、その曲率半径Ｒにおいて照明光射出部１１５ｃ、１１５ｄから射出される光量と、照明光の光量（総光量）と、その曲率半径Ｒにおける、非湾曲時に対する光量の変化率（低下率）、すなわち導光損失率との関係を記憶している（図２６及び図２７には、導光損失率は示されていない）。記憶部１５１はまた、図２８に示されるように、導光路（光ファイバ）１１４の曲率半径と、挿入部１１０の曲率半径Ｒにおける、非湾曲時に対する各光源１３１、１３２、１３３、１３４、１６１、１６２、１６３、１６４の光量比との関係を記憶している。さらに、記憶部１５１は、図示されないが、導光路（光ファイバ）１１４の曲率半径と、その曲率半径における、非湾曲時に対する光量の変化率（低下率）との関係も記憶している。

図２９は、記憶部１５１が記憶している光源ユニット１３０、１６０の情報の一例を示す図である。記憶部１５１は、図２９に示されるように、非湾曲時の各光源の駆動電流Ｉｄ、各光源の閾値電流Ｉｔｈ及び素子効率ηを記憶している。また、記憶部１５１は、各光源の駆動電流Ｉｔｈと光出力Ｐとの関係、及び導光損失率αと駆動電流補正値ΔＩｄとの関係を記憶している。

（動作）
基本的な動作は、第２の実施形態と同様である。上述したように、本実施形態では、２つの導光路１１４ｃ、１１４ｄが挿入部１１０に設けられており、湾曲センサ２０が検出する曲率半径も含め、互いにわずかに異なっている点が第２の実施形態とは異なっている。すなわち、挿入部１１０が湾曲したとき、曲率半径がより小さくなる側に配置された導光路により導光される照明光は、曲率半径がそれより大きくなる側に配置された導光路により導光される照明光と比較して、光損失量は大きくなる。つまり、第１の実施形態の変形例と同様のことがいえる（図１０〜図１２参照）。

特に、第１の実施形態の変形例では、光学特性変換部材１１６ａ、１１６ｂが蛍光体であるから、導光路１１４ａ、１１４ｂの曲率半径が異なっても、白色光の数％の光量差はわかりにくいため、問題となりにくい。しかしながら、本実施形態のように、光学特性変換部材１１６ｃ、１１６ｄが拡散部材であり、各色のレーザ光がそのまま照射される場合、導光路１１４ｃ、１１４ｄの曲率半径に差があると色調のずれが生じて問題となりうる。

このため、本実施形態では、第１の実施形態の変形例と同様に、曲率半径算出部１５２は、湾曲センサ２０からの検出信号を受信して、湾曲センサ２０の曲率半径Ｒ１を算出する。曲率半径算出部１５２は、さらに、記憶部１５１に記憶されている第１の導光路１１４ｃと第２の導光路１１４ｄと湾曲センサ２０との相対的な位置関係の情報を読み出す。そして、曲率半径算出部１５２は、湾曲センサ２０の曲率半径Ｒ１及び読み出した位置関係情報に基づいて、第１の導光路１１４ｃの曲率半径Ｒ２及び第２の導光路１１４ｄの曲率半径Ｒ３を算出して、補正量算出部１５３にその曲率半径Ｒ２、Ｒ３の情報を出力する。

補正量算出部１５３は、第１の実施形態の変形例と同様に、記憶部１５１が記憶している出射窓別の湾曲状態情報と、照明光射出部１１５ｃ、１１５ｄから射出される射出窓別の照明光の光量との関係を示す光量制御情報を参照し、曲率半径Ｒ２、Ｒ３毎の、各光源１３１、１３２、１３３、１３４、１６１、１６２、１６３、１６４の光損失量、すなわち曲率半径と光量比の関係の情報や、光源毎の駆動電流値を記憶部１５１から読み込む。これらの情報から、補正量算出部１５３は、光源毎の駆動電流補正量を算出し、光源制御部６０に駆動電流補正信号を出力する。光源制御部６０は、駆動電流補正量に基づいて、光源１３１、１３２、１３３、１３４、１６１、１６２、１６３、１６４をそれぞれ制御する。

（効果）
本実施形態によれば、挿入部１１０が湾曲した場合であっても、２つの射出窓１１７ｃ、１１７ｄから射出される照明光の光量、色温度、演色性等を、挿入部が湾曲していない場合と略等しくなるように補正することが可能となる。従って、照明光がより安定して供給され、より安定な観察を行うことができる内視鏡装置１ｃを提供することができる。

以上、本発明の実施形態を説明してきたが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内でさまざまな改良及び変更が可能である。

１…内視鏡装置、１０…内視鏡制御部、２０…湾曲センサ、３０…光源、４０…表示部、５０…照明光制御部、５１…記憶部、５２…曲率半径算出部、５３…補正量算出部、６０…光源制御部、１００…内視鏡、１１０…挿入部、１１１…先端硬質部、１１２…湾曲部、１１３…可撓管部、１１４…導光路、１１５…照明光射出部、１１６…光学特性変換部材、１１７…射出窓、１２０…操作部、１２１…操作ダイヤル、１２５…ユニバーサルコード、２００…磁気センサ、３００…操作量センサ、４００…ファイバセンサ。

Claims (14)

1. 観察対象に挿入する、湾曲可能な挿入部と、
   前記挿入部内に設けられた導光路であって、前記導光路の基端側に配置された光源から射出された光が前記基端から入射されて導光する、導光路と、
   前記挿入部の先端に設けられ、前記導光路により導光された光の少なくとも一部を照明光として観察対象に射出する照明光射出部と、
   前記挿入部の少なくとも一部の湾曲形状を検出する湾曲センサと、
   前記湾曲センサにより検出された前記挿入部の湾曲形状と、前記湾曲センサにより検出される前記挿入部の湾曲形状と前記照明光射出部から射出される照明光の光量との関係である光量制御情報とに基づいて前記照明光の光量を制御する照明光制御部とを具備し、
   前記光量制御情報は、前記挿入部が湾曲していない非湾曲状態であるときの照明光の光量と関連付けられた非湾曲光量制御情報であり、
   前記照明光制御部は、前記挿入部が湾曲している湾曲状態であるとき、前記非湾曲光量制御情報に基づいて前記照明光の光量を制御する、内視鏡装置。
2. 前記照明光制御部は、前記湾曲状態であるとき、前記挿入部が前記非湾曲状態であるときと略等しい光量となるように前記照明光の光量を制御する、請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記光源をさらに具備し、
   前記光源は、それぞれ異なる波長域の光を射出する複数の光源からなる光源ユニットであり、
   前記照明光は、前記複数の光源から射出された異なる波長域の光が混合された混合光であり、
   前記非湾曲光量制御情報は、前記照明光射出部から射出される、異なる波長域の光毎の光量情報を有し、
   前記照明光制御部は、前記非湾曲光量制御情報に基づいて、前記照明光の色が前記非湾曲状態での照明光の色と略等しくなるように、前記光源毎の、異なる波長域の光の光量比を独立に制御する、請求項１に記載の内視鏡装置。
4. 前記光源をさらに具備し、
   前記照明光射出部が複数設けられ、
   前記光源は、それぞれ異なる波長域の光を射出する複数の光源からなる複数の光源ユニットであり、
   前記照明光は、前記複数の光源ユニットから射出された異なる波長域の光が混合された混合光であり、
   前記照明光射出部毎の非湾曲光量制御情報は、前記複数の照明光射出部から射出される、異なる波長域の光毎の光量情報を有し、
   前記照明光制御部は、前記照明光射出部毎の非湾曲光量制御情報に基づいて、前記複数の照明光射出部毎の照明光の色が前記非湾曲状態での照明光の色と略等しくなるように、前記光源毎の、異なる波長域の光の光量比を独立に制御する、請求項１に記載の内視鏡装置。
5. 前記光量制御情報は、前記湾曲センサにより検出された湾曲形状と光量の変化率とに関連付けられた情報を含む、請求項１に記載の内視鏡装置。
6. 前記照明光制御部は、前記挿入部の湾曲形状が変化したとき、前記照明光の光量を所定の変化量以下に制御する光量変化許容範囲を有する、請求項１に記載の内視鏡装置。
7. 観察対象に挿入する、湾曲可能な挿入部と、
   光源と、
   前記挿入部内に設けられた導光路であって、前記導光路の基端側に配置された前記光源から射出された光が前記基端から入射されて導光する、導光路と、
   前記挿入部の先端に設けられ、前記導光路により導光された光の少なくとも一部を照明光として観察対象に射出する、複数の照明光射出部と、
   前記挿入部の少なくとも一部の湾曲形状を検出する湾曲センサと、
   前記湾曲センサにより検出された前記挿入部の湾曲形状と、前記湾曲センサにより検出される前記挿入部の湾曲形状と前記照明光射出部から射出される照明光の光量との関係である光量制御情報とに基づいて前記照明光の光量を制御する照明光制御部とを具備し、
   前記光源は、前記複数の照明光射出部毎に照明光量を制御可能に構成され、
   前記光量制御情報は、前記挿入部が湾曲していない非湾曲状態であるときの、前記湾曲センサからの出力に対する、各照明光射出部の照明光の光量に関する照明光射出部毎の非湾曲光量制御情報であり、
   前記照明光制御部は、前記照明光射出部毎の非湾曲光量制御情報に基づいて、複数の照明光射出部毎に照明光の光量を制御する、内視鏡装置。
8. 前記照明光制御部は、前記挿入部の湾曲形状が変化したとき、前記照明光の光量比が、色温度変化許容範囲と演色指数変化許容範囲との少なくとも一方の範囲になるように制限する光量変化許容範囲を有する、請求項７に記載の内視鏡装置。
9. 前記光量制御情報は、
   前記導光路の曲率半径と、前記挿入部の前記曲率半径における、非湾曲時に対する前記光源から射出される照明光の光量比との関係を示す情報と、
   前記導光路の曲率半径と、前記導光路の前記曲率半径における、非湾曲時に対する射出光量の光量比との関係を示す情報とを含む、請求項８に記載の内視鏡装置。
10. 観察対象に挿入する、湾曲可能な挿入部と、
    前記挿入部内に設けられた導光路であって、前記導光路の基端側に配置された光源から射出された光が前記基端から入射されて導光する、導光路と、
    前記挿入部の先端に設けられ、前記導光路により導光された光の少なくとも一部を照明光として観察対象に射出する照明光射出部と、
    前記挿入部の少なくとも一部の湾曲形状を検出する湾曲センサと、
    前記湾曲センサにより検出された前記挿入部の湾曲形状と、前記湾曲センサにより検出される前記挿入部の湾曲形状と前記照明光射出部から射出される照明光の光量との関係である光量制御情報とに基づいて前記照明光の光量を制御する照明光制御部とを具備し、
    前記光量制御情報は、前記湾曲センサからの出力に基づく前記挿入部の曲率半径と、前記曲率半径における、前記挿入部が湾曲していない非湾曲状態に対する照明光の光量の変化率との関係を示す情報を含む、内視鏡装置。
11. 前記照明光制御部は、前記光量制御情報を記憶している記憶部を有する、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
12. 前記挿入部の少なくとも一部の湾曲形状を操作する操作部の操作量を検出する操作量センサを具備し、
    前記湾曲センサは、前記操作量を検出する操作量センサである、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
13. 前記湾曲センサは、前記挿入部の少なくとも一部の湾曲形状を検出するファイバセンサ又は磁気センサである、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
14. 前記湾曲センサによって検出される前記湾曲形状は、前記挿入部の少なくとも一部の湾曲量である、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の内視鏡装置。

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