JP7445083B2

JP7445083B2 - 光源装置

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Publication number: JP7445083B2
Application number: JP2023503311A
Authority: JP
Inventors: 孝一郎古田
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2021-03-05
Filing date: 2021-03-05
Publication date: 2024-03-06
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Description

本発明は、光源装置に関するものである。

光源装置内の光源が出射する光の光量は、温度変化等の影響によって変化する。温度変化等の影響に関わらず、光源装置から外部に出力される出力光の光量を一定にするために、光源の光量をフィードバック制御する光源装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１の光源装置は、白色光源と、レーザ光源と、白色光の光路とレーザ光の光路とを合成するダイクロイックミラーと、レーザ光の光量を検出するセンサと、制御部とを備え、制御部は、センサによって検出された光量に基づいて、レーザ光源に入力する電流量を制御する。

特許第４４７６０３６号公報

特許文献１において、ダイクロイックミラーは、レーザ光のほとんどを反射することによってレーザ光の光路を白色光の光路と合成し、センサは、ダイクロイックミラーを透過したレーザ光の光量を検出する。
光源が出射する光には、温度変化等の影響によって、光量の変化のみならず、ピーク波長のシフト等のスペクトルの変化が生じる。スペクトルの変化によって、ダイクロイックミラーによって反射される光の光量が変化し、センサによって検出される光量も変化する。したがって、特許文献１の構成の場合、センサによって検出されるレーザ光の光量と、光源装置から外部に出力される出力光の光量との間の相関が、スペクトル変化に伴って変化する。その結果、出力光の光量の調整精度が低下する。また、複数の光源が出射する複数色の光から出力光を形成する場合、出力光の色の調整精度が低下する。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、光源が出射する光のスペクトル変化に関わらず、出力光の光量および色を高精度に制御することができる光源装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、第１の光を出射する第１の光源と、第２の光を出射し、該第２の光のスペクトルが前記第１の光のスペクトルとは異なる、第２の光源と、前記第１の光および前記第２の光をそれぞれ共通光路へ導く光路変換素子と、前記第１の光の光量を検出する第１のセンサと、前記第２の光の光量を検出する第２のセンサと、前記第１のセンサによって検出された光量および前記第２のセンサによって検出された光量に基づいて、前記第１の光源の前記第１の光の光量および前記第２の光源の前記第２の光の光量を制御する制御部と、を備え、前記光路変換素子が、前記第１の光を反射することによって前記第１の光を前記共通光路へ導き、前記第１のセンサが、前記共通光路上に配置される光源装置である。

本態様によれば、第１の光源から出射された第１の光および第２の光源から出射された第２の光は光路変換素子によってそれぞれ共通光路へ導かれ、共通光路を進む第１の光および第２の光は、共通光路上または共通光路の延長上に配置された出口から光源装置の外部へ出力光として出力される。
また、第１のセンサによって検出された第１の光の光量および第２のセンサによって検出された第２の光の光量に基づいて、各光源が出射する光の光量が制御装置によってフィードバック制御される。

この場合において、第１のセンサは、光路変換素子によって反射された後の第１の光の光量を検出する。したがって、第１の光の検出光量は、温度変化等の影響による第１の光のスペクトル変化に関わらず、出力光に含まれる第１の光の光量と等しいまたは近いものとなる。このような検出光量に基づき、光源が出射する第１の光のスペクトル変化に関わらず、出力光の光量および色を高精度に制御することができる。

上記態様において、前記共通光路上に配置された制限部材と、前記第１の光源と前記制限部材との間に配置され、前記第１の光を第１の直径を有する平行光に変換する第１のコリメート素子と、前記第２の光源と前記制限部材との間に配置され、前記第２の光を第２の直径を有する平行光に変換する第２のコリメート素子と、をさらに備え、前記制限部材は、前記第１の直径および前記第２の直径よりも小さい直径を有する開口部を有し、前記第１の光および前記第２の光の通過を前記開口部のみに制限し、前記第１のセンサは、前記第１の光の内、前記開口部を通過しない部分の光量を検出し、前記第２のセンサは、前記第２の光の内、前記開口部を通過しない部分の光量を検出してもよい。
この構成によれば、各光源から出射された光の内、出力光として使用されない部分の光がセンサによって検出される。これにより、出力光の光量の低下を防ぎながら、各光の光量を検出することができる。

上記態様において、前記光路変換素子が、前記第２の光を透過させることによって前記第２の光を前記共通光路へ導き、前記第２のセンサが、前記共通光路上に配置されてもよい。
この構成によれば、第２のセンサは、光路変換素子を透過した後の第２の光の光量を検出する。したがって、第２の光の検出光量は、温度変化等の影響による第２の光のスペクトル変化に関わらず、出力光に含まれる第２の光の光量と等しいまたは近いものとなる。このような検出光量に基づき、光源が出射する第２の光のスペクトル変化に関わらず、出力光の光量および色をより高精度に制御することができる。

上記態様において、前記第１の光源と前記光路変換素子との間に配置され、前記第１の光の一部の領域である第１の遮蔽領域を遮蔽する第１の遮蔽部材と、前記第２の光源と前記光路変換素子との間に配置され、前記第２の光の一部の領域である第２の遮蔽領域を遮蔽する第２の遮蔽部材と、をさらに備え、前記第１のセンサが、前記第２の遮蔽領域に配置され、前記第２のセンサが、前記第１の遮蔽領域に配置されてもよい。

この構成によれば、第１のセンサは、第２の光が入射しない第２の遮蔽領域に配置されるので、第１の光の光量をより正確に検出することができる。したがって、制御部は、第１の光源の光量をより高精度に制御することができる。また、第２のセンサは、第１の光が入射しない第１の遮蔽領域に配置されるので、第２の光の光量をより正確に検出することができる。したがって、制御部は、第２の光源の光量をより高精度に制御することができる。

上記態様において、第３の光を出射し、該第３の光のスペクトルが前記第１の光のスペクトルおよび前記第２の光のスペクトルとは異なる、第３の光源と、前記共通光路上に配置され、前記第３の光の光量を検出する第３のセンサと、前記第３の光源と前記光路変換素子との間に配置され、前記第３の光の一部の領域である第３の遮蔽領域を遮蔽する第３の遮蔽部材と、をさらに備え、前記光路変換素子が、前記第３の光を透過させることによって前記第３の光を前記共通光路へ導き、前記第１のセンサは、前記第１の遮蔽領域以外の全ての遮蔽領域が重なり合う領域に配置され、前記第２のセンサは、前記第２の遮蔽領域以外の全ての遮蔽領域が重なり合う領域に配置され、前記第３のセンサは、前記第３の遮蔽領域以外の全ての遮蔽領域が重なり合う領域に配置されてもよい。

この構成によれば、第１の光および第２の光に加えて第３の光が出力光として出力される。この場合に、第１のセンサは、第２および第３の光が入射しない領域に配置され、第２のセンサは、第１および第３の光が入射しない領域に配置され、第３のセンサは、第１および第２の光が入射しない領域に配置される。これにより、各センサによって、対応する光の光量をより正確に検出することができる。

上記態様において、前記第１のコリメート素子および前記第２のコリメート素子がそれぞれ、レンズであってもよい。
レンズは、小型でありながら、光源から出射された発散光を平行光に変換することができる。したがって、コリメート素子としてレンズを使用することによって、光源装置の小型化を図ることができる。

上記態様において、前記第１の遮蔽部材および前記第２の遮蔽部材がそれぞれ、環状の部材であり、前記第１の遮蔽部材は、環状または部分環状の遮蔽部と、前記第１の遮蔽部材の周方向の一部分に設けられ前記第１の光を通過させる通過部とを有し、前記第２の遮蔽部材は、環状または部分環状の遮蔽部と、前記第２の遮蔽部材の周方向の一部分に設けられ前記第２の光を通過させる通過部とを有していてもよい。
この構成によれば、環状または部分環状の遮蔽部材の内側を通る光束を出力光として使用し、出力光として使用されない径方向外側の領域に遮蔽領域を設けることができる。また、通過部を通過し出力光として使用されない光をセンサによって検出することによって、出力光の光量の低下を防ぎながら、各光の光量を検出することができる。

本発明によれば、光源が出射する光のスペクトル変化に関わらず、出力光の光量および色を高精度に制御することができるという効果を奏する。

第１の実施形態に係る光源装置の全体構成図である。図１の光源装置の共通光路上の開口絞りを入射側から見た図である。図１の光源装置のＬＥＤが出射する光のスペクトル変化を説明する図である。図１の光源装置の光路変換素子の反射特性を示す図である。第２の実施形態に係る光源装置の全体構成図である。図５の光源装置の複数の遮蔽部材を各々の入射側から見た図である。図５の光源装置の共通光路上の開口絞りおよびセンサを入射側から見た図である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る光源装置について図面を参照して説明する。
図１に示されるように、本実施形態に係る光源装置１０は、複数の光源から出射される複数の光を合成することによって所望の色およびスペクトルを有する出力光Ｌを生成し、出力光Ｌを出力口１０ａから光源装置１０の外部に出力するものである。例えば、光源装置１０は内視鏡３０と接続され、出力光Ｌは内視鏡３０の視野を照明する照明光として使用される。
本実施形態において、５つの光源１１，１２，１３，１４，１５を備える場合について説明するが、光源の数は２以上の任意の数であってもよい。

光源装置１０は、５つの光源１１，１２，１３，１４，１５と、光源１１，１２，１３，１４，１５からそれぞれ出射される光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５を共通光路Ｐへ導く光路変換素子２１，２２，２３，２４と、共通光路Ｐ上に配置された開口絞り（制限部材）３１と、光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５を平行光にそれぞれ変換する５つのコリメート素子４１，４２，４３，４４，４５と、光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の光量をそれぞれ検出する５つのセンサ５１，５２，５３，５４，５５と、光源１１，１２，１３，１４，１５を制御する制御基板（制御部）６とを備える。

共通光路Ｐは、５つの光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の全てが通る光路、すなわち出力光Ｌが通る光路であり、共通光路Ｐ上または共通光路Ｐの延長上に出力口１０ａが設けられている。共通光路Ｐには、出力光Ｌを集束光に変換するレンズ４０および特定の波長の光をカットするフィルタ等の任意の光学素子が配置されていてもよい。
光源１１，１２，１３，１４，１５は、ＬＥＤ（light-emitting diode）光源であり、紫、青、緑、琥珀および赤の光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５をそれぞれ出射する。以下、光源１１，１２，１３，１４，１５を、Ｖ－ＬＥＤ、Ｂ－ＬＥＤ、Ｇ－ＬＥＤ、Ａ－ＬＥＤ、Ｒ－ＬＥＤと言う。

光路変換素子２１，２２，２３，２４は、ダイクロイックミラーであり、入射した光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５を透過または反射させることによって５つの光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の光路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５を合成し、光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５を共通光路Ｐへ導く。
具体的には、４つのＬＥＤ１２，１３，１４，１５の光軸は、相互に並列であり、Ｖ－ＬＥＤ１１の光軸Ａと交差している。４つのＬＥＤ１２，１３，１４，１５は、波長の順に並び、波長が短いＢ－ＬＥＤ１２がＶ－ＬＥＤ１１に近い側に配置されている。

光路変換素子２１は、光軸ＡとＢ－ＬＥＤ１２の光軸とが交差する位置に配置され、紫の光Ｌ１を光軸Ａに沿って透過させ、青の光Ｌ２を光軸Ａに沿って反射させる。
光路変換素子２２は、光軸ＡとＧ－ＬＥＤ１３の光軸とが交差する位置に配置され、紫および青の光Ｌ１，Ｌ２を光軸Ａに沿って透過させ、緑の光Ｌ３を光軸Ａに沿って反射させる。
光路変換素子２３は、光軸ＡとＡ－ＬＥＤ１４の光軸とが交差する位置に配置され、紫、青および緑の光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を光軸Ａに沿って透過させ、琥珀の光Ｌ４を光軸Ａに沿って反射させる。
光路変換素子２４は、光軸ＡとＲ－ＬＥＤ１５の光軸とが交差する位置に配置され、紫、青、緑および琥珀の光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を光軸Ａに沿って透過させ、赤の光Ｌ５を光軸Ａに沿って反射させる。
したがって、共通光路Ｐは、光路変換素子２４と出力口１０ａとの間の光路である。

開口絞り３１は、図２に示されるように、環状の部材であり、共通光路Ｐの光軸上に配置され出力光Ｌを通過させる開口部３ａと、開口部３ａを囲み出力光Ｌを遮蔽する環状の遮蔽部３ｂとを有する。開口絞り３１は、出力光Ｌの通過を開口部３ａのみに制限する。

コリメート素子４１，４２，４３，４４，４５は、対応する光源１１，１２，１３，１４，１５と開口絞り３１との間にそれぞれ配置されている。ＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５が出射する光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５は、発散光である。コリメート素子４１，４２，４３，４４，４５は、光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５を、開口部３ａの直径よりも大きい直径を有する平行光にそれぞれ変換する。光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の平行光の直径は、相互に同一であってもよく、相互に異なっていてもよい。したがって、図２に示されるように、各光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の内、開口部３ａを通過する中央部分の光束が出力光を形成し、遮蔽部３ｂに対応する径方向外側部分は、開口部３ａを通過せず出力光に使用されない。

具体的には、コリメート素子４１は、Ｖ－ＬＥＤ１１と光路変換素子２１との間の光路Ｐ１に配置され、紫の光Ｌ１を平行光に変換する。
コリメート素子４２は、Ｂ－ＬＥＤ１２と光路変換素子２１との間の光路Ｐ２に配置され、青の光Ｌ２を平行光に変換する。
コリメート素子４３は、Ｇ－ＬＥＤ１３と光路変換素子２２との間の光路Ｐ３に配置され、緑の光Ｌ３を平行光に変換する。
コリメート素子４４は、Ａ－ＬＥＤ１４と光路変換素子２３との間の光路Ｐ４に配置され、琥珀の光Ｌ４を平行光に変換する。
コリメート素子４５は、Ｒ－ＬＥＤ１５と光路変換素子２４との間の光路Ｐ５に配置され、赤の光Ｌ５を平行光に変換する。

各コリメート素子４１，４２，４３，４４，４５は、レンズであることが好ましい。図１のコリメート素子４１，４２，４３，４４，４５はそれぞれ、単一の凸レンズから構成されている。レンズは、小型でありながら、発散光を平行光に変換することができる。したがって、コリメート素子４１，４２，４３，４４，４５としてレンズを使用することによって、光源装置１０の小型化を図ることができる。
各コリメート素子４１，４２，４３，４４，４５は、凸レンズ以外の光学素子であってもよく、例えばテーパロッドであってもよい。また、各コリメート素子４１，４２，４３，４４，４５は、複数の光学素子の組み合わせから構成されていてもよい。

センサ５１，５２，５３，５４，５５は、光の光量を検出することができる任意のセンサであり、例えば、フォトダイオードである。センサ５１，５２，５３，５４，５５は、対応する光源１１，１２，１３，１４，１５から出射された光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の光量をそれぞれ検出する。

ここで、光Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５は、光路変換素子２１，２２，２３，２４によってそれぞれ反射される。センサ５２，５３，５４，５５は、検出対象の光Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５を反射する光路変換素子２１，２２，２３，２４の出射側（共通光路Ｐ側）にそれぞれ配置され、反射された光Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の光量をそれぞれ検出する。紫の光Ｌ１は、全ての光路変換素子２１，２２，２３，２４を透過するので、センサ５１は、Ｖ－ＬＥＤ１１と出力口１０ａとの間のいずれかの位置に配置される。

また、センサ５１，５２，５３，５４，５５は、光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の内、開口絞り３１の開口部３ａを通過しない部分の光量をそれぞれ検出する位置に配置されている。具体的には、センサ５１，５２，５３，５４，５５は、光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の内、遮蔽部３ｂに相当する径方向外側部分が入射する位置にそれぞれ配置されている。

図１において、開口絞り３１に加えて、さらに４つの開口絞り３２，３３，３４，３５が設けられている。各開口絞り３２，３３，３４，３５は、開口絞り３１と同一の構成を有し、開口部３ａおよび遮蔽部３ｂを有する。開口絞り３２，３３，３４，３５は、光路変換素子２１，２２，２３，２４の入射側（Ｖ－ＬＥＤ１１側）にそれぞれ配置されている。これにより、開口絞り３２の遮蔽部３ｂには紫の光Ｌ１のみが入射し、開口絞り３３の遮蔽部３ｂには青の光Ｌ２のみが入射し、開口絞り３４の遮蔽部３ｂには緑の光Ｌ３のみが入射し、開口絞り３５の遮蔽部３ｂには琥珀の光Ｌ４のみが入射し、開口絞り３１の遮蔽部３ｂには赤の光Ｌ１のみが入射する。

センサ５１，５２，５３，５４，５５は、開口絞り３２，３３，３４，３５，３１の入射側にそれぞれ配置され、各センサ５１，５２，５３，５４，５５には、検出対象の光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５のみ入射する。したがって、センサ５１，５２，５３，５４，５５として、広範囲の波長に対して感度を有するセンサを使用することができる。センサ５１，５２，５３，５４，５５は、開口絞り３２，３３，３４，３５，３１の入射側の面にそれぞれ固定されていてもよい。

センサ５１，５２，５３，５４，５５として、検出対象の光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の波長域に対してのみ感度を有するセンサを使用する場合、開口絞り３２，３３，３４，３５を省略し、センサ５１，５２，５３，５４，５５を、検出対象の光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の径方向外側部分が入射する任意の位置に配置してもよい。

制御基板６は、駆動基板７１，７２，７３，７４，７５を経由してＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５と接続され、検出基板８を経由してセンサ５１，５２，５３，５４，５５と接続されている。制御基板６は、センサ５１，５２，５３，５４，５５によって検出された光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の光量に基づき、駆動基板７１，７２，７３，７４，７５を経由してＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５の光量を制御する。

具体的には、センサ５１，５２，５３，５４，５５が検出した光量（検出光量）の情報は、検出基板８を経由して制御基板６に入力される。制御基板６は、各ＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５に対応する目標光量を記憶している。駆動基板７１，７２，７３，７４，７５は、ＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５を発光させるための電流をＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５にそれぞれ供給する。制御基板６は、検出光量に基づき、駆動基板７１，７２，７３，７４，７５がＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５に供給する電流量を制御することによって、ＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５の光量をフィードバック制御し、検出光量を目標光量に一致させる。このような制御は、例えば、制御基板６に形成された制御回路によって実現される。

次に、光源装置１０の作用について説明する。
本実施形態の光源装置１０によれば、ＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５から出射された光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５は、光路変換素子２１，２２，２３，２４によって１つの共通光路Ｐに導かれ、共通光路Ｐにおいて出力光Ｌを形成する。共通光路Ｐを進む出力光Ｌは、出力口１０ａから光源装置１０の外部に出力される。

光源装置１０の内部では、光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の光量がセンサ５１，５２，５３，５４，５５によってそれぞれ検出され、各光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の検出光量が検出基板８を経由して制御基板６に送信される。制御基板６は、各光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の検出光量を、対応する目標光量と比較し、検出光量と目標光量との差に基づいてＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５をフィードバック制御する。これにより、出力光Ｌに含まれる光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の各々の光量が所定の目標光量に制御され、出力光Ｌの光量、色およびスペクトルが所定の光量、色およびスペクトルに制御される。

この場合に、図３に示されるように、温度変化等の影響によって、各ＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５が出射する光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５には、ピーク波長のシフト等のスペクトル変化が生じることがある。図３は、Ｒ－ＬＥＤ１５に一定の電流を供給しながら室温を１０℃から５０℃まで変化させたときの、Ｒ－ＬＥＤ１５の発光スペクトルの変化の一例を示している。温度が高くなるにつれて、ピーク波長が長波長側にシフトし、かつ、ピーク強度が低下する。また、図４に示されるように、光路変換素子２１，２２，２３，２４の反射特性は波長依存性を有する。図４は、光路変換素子２４としてのダイクロイックミラーに４５°±１０°の範囲で光を入射したときの、ダイクロイックミラーの反射特性の一例を示している。例えば、ダイクロイックミラーに入射する赤の光Ｌ５のピーク波長が６３０ｎｍから６４０ｎｍに変化したとき、ダイクロイックミラーによる光Ｌ５の反射率は大きく変化する。
したがって、光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５のスペクトル変化に伴い、光路変換素子２１，２２，２３，２４によって反射された光Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の光量も変化する。すなわち、スペクトル変化に伴って、ＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５が出射する光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の光量と、出力光Ｌに含まれる光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の光量との間の相関関係が変化する。

本実施形態によれば、センサ５２，５３，５４，５５は、光路変換素子２１，２２，２３，２４の出射側にそれぞれ配置され、光路変換素子２１，２２，２３，２４によって反射された光Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の光量をそれぞれ検出する。したがって、出力光Ｌに含まれる光Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の光量により近い検出光量が得られる。このような検出光量に基づき、各ＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５の光量を高精度にフィードバック制御することができ、出力光Ｌの光量および色を所定の光量および色に高精度に制御することができる。したがって、出力光Ｌを内視鏡３０用の照明光として使用する場合には、温度変化等の影響に関わらず明るさおよび色が一定の照明光で視野を照明することができる。

また、各センサ５１，５２，５３，５４，５５は、対応するＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５から出射された光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の内、開口絞り３１を通過せず出力光Ｌとして使用されない部分の光量を検出する。これにより、出力光Ｌの光量の低下を防ぎながら、各光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の光量を検出することができる。

本実施形態において、波長が短い程、共通光路Ｐから遠くなるように、ＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５が配置されていることとしたが、ＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５の配置はこれに限定されるものではなく、任意の順番でＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５が配置されてもよい。
スペクトル変化の大きさは、光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５毎に異なる。また、光路変換素子２１，２２，２３，２４の透過特性は、反射特性と同様に、波長依存性を有する。したがって、スペクトル変化が大きい光が光路変換素子を透過する回数を低減するために、スペクトル変化が大きい光を出射するＬＥＤが、共通光路Ｐにより近い位置に配置されることが好ましい。例えば、琥珀および赤の光Ｌ４，Ｌ５のピーク波長のシフトが、紫、青および緑の光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のピーク波長のシフトよりも大きい場合、図１の配置が効果的である。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る光源装置について図面を参照して説明する。
図５に示されるように、本実施形態に係る光源装置２０は、開口絞り３２，３３，３４，３５に代えて遮蔽部材９１，９２，９３，９４，９５を備える点、および、全てのセンサ５１，５２，５３，５４，５５が共通光路Ｐ上に配置されている点において、第１の実施形態の光源装置１０と相違する。図５において、５つのセンサ５１，５２，５３，５４，５５の内、センサ５３，５５のみが図示されている。本実施形態において、第１の実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

光源装置２０は、ＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５と、光路変換素子２１，２２，２３，２４と、開口絞り３１と、コリメート素子４１，４２，４３，４４，４５と、センサ５１，５２，５３，５４，５５と、制御基板６と、５つの遮蔽部材９１，９２，９３，９４，９５とを備える。

図６は、遮蔽部材９１，９２，９３，９４，９５を各々の入射側（ＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５側）から見た図である。図６に示されるように、各遮蔽部材９１，９２，９３，９４，９５は、周方向の一部分が切り欠かれた部分環状（Ｃ字状）の平板部材であり、光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５を遮蔽する部分環状の遮蔽部９ａと、切欠部分からなり光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５を通過させる通過部９ｂと、を有する。完全な環状の遮蔽部９ａの周方向の一部分に、任意の形状の通過部９ｂが設けられていてもよい。

遮蔽部材９１，９２，９３，９４，９５は、光路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５上において、コリメート素子４１，４２，４３，４４，４５の出射側にそれぞれ配置されている。遮蔽部９ａの内径は、光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の平行光の直径よりも小さい。したがって、遮蔽部材９１，９２，９３，９４，９５にそれぞれ入射した光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の内、一部は遮蔽部９ａの内側および通過部９ｂを通過し、他の部分は遮蔽部９ａによって遮蔽される。図６において、クロスハッチングの領域が、遮蔽部９ａによって遮蔽される遮蔽領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５を表している。

図６に示されるように、全ての遮蔽部材９１，９２，９３，９４，９５の通過部９ｂは、周方向に相互に異なる位置に配置されている。また、遮蔽部材９１，９２，９３，９４，９５を光軸に沿う方向に相互に重ね合わせた場合に、遮蔽部材９１，９２，９３，９４，９５の一の通過部９ｂにおいて、遮蔽部材９１，９２，９３，９４，９５の他の全ての遮蔽部９ａが重なり合う。これにより、図７に示されるように、共通光路Ｐにおいて、１つの遮蔽領域以外の全ての遮蔽領域が重なり合う領域Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５が形成される。例えば、領域Ｔ１は、遮蔽領域Ｓ１以外の４つの遮蔽領域Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５が重なり合う領域である。すなわち、各領域Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５は、１つの光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４またはＬ５のみが照射される領域である。

センサ５１，５２，５３，５４，５５は、領域Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５にそれぞれ配置される。例えば、センサ５１，５２，５３，５４，５５は、開口絞り３１の入射側の面に固定されている。したがって、広範囲の波長に対して感度を有するセンサ５１，５２，５３，５４，５５を使用して、各光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の光量を正確に検出することができる。

次に、光源装置２０の作用について説明する。
本実施形態の光源装置２０によれば、光源装置１０と同様に、ＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５から出射された光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５は共通光路Ｐにおいて出力光Ｌを形成し、出力光Ｌは出力口１０ａから光源装置１０の外部に出力される。また、光源装置２０の内部では、光源装置１０と同様に、光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の光量がセンサ５１，５２，５３，５４，５５によってそれぞれ検出され、制御基板６は、各光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の検出光量と目標光量との差に基づいてＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５をフィードバック制御する。これにより、出力光Ｌに含まれる光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の各々の光量が所定の目標光量に制御され、出力光Ｌの光量、色およびスペクトルが所定の光量、色およびスペクトルに制御される。

この場合に、前述したように、光路変換素子２１，２２，２３，２４の透過特性は、波長依存性を有する。したがって、光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５のスペクトル変化に伴い、光路変換素子２１，２２，２３，２４を透過した光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の光量も変化する。すなわち、スペクトル変化に伴って、ＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５が出射する光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の光量と、出力光Ｌに含まれる光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の光量との間の相関関係が変化する。

本実施形態によれば、センサ５１，５２，５３，５４，５５は、全ての光路変換素子２１，２２，２３，２４よりも後段の共通光路Ｐに配置され、光路変換素子２１，２２，２３，２４によって反射され、かつ、光路変換素子２１，２２，２３，２４を透過した光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の光量をそれぞれ検出する。したがって、第１の実施形態と比較して、出力光Ｌに含まれる光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の光量にさらに近い検出光量が得られる。このような検出光量に基づき、各ＬＥＤ１１，１２，１３，１４，１５の光量をさらに高精度にフィードバック制御することができ、出力光Ｌの光量および色を所定の光量および色にさらに高精度に制御することができる。したがって、出力光Ｌを内視鏡３０用の照明光として使用する場合には、温度変化等の影響に関わらず明るさおよび色がさらに一定の照明光で視野を照明することができる。

本実施形態において、センサ５１，５２，５３，５４，５５として、検出対象の光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の波長域に対してのみ感度を有するセンサを使用する場合、遮蔽部材９１，９２，９３，９４，９５が省略されてもよい。この場合、センサ５１，５２，５３，５４，５５は、共通光路Ｐ上において、検出対象の光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の径方向外側部分が入射する任意の位置に配置されてもよい。

上記第１および第２の実施形態において、複数の光源が、単色の光を出射するＬＥＤ光源であることとしたが、複数の光源が相互に異なるスペクトルを有する光を出力する限りにおいて、複数の光源は、任意の種類の光源であってもよい。例えば、複数の光源は、ランプ光源を含んでいてもよく、レーザ光源を含んでいてもよい。

１０，２０光源装置
１１，１２，１３光源、ＬＥＤ（第３光源）
１４光源、ＬＥＤ（第２光源）
１５光源、ＬＥＤ（第１光源）
２１，２２，２３，２４光路変換素子
３１開口絞り（制限部材）
３ａ開口部
３ｂ遮蔽部
３２，３３，３４，３５開口絞り
４１，４２，４３コリメート素子（第３のコリメート素子）
４４コリメート素子（第２のコリメート素子）
４５コリメート素子（第１のコリメート素子）
５１，５２，５３センサ（第３のセンサ）
５４センサ（第２のセンサ）
５５センサ（第１のセンサ）
６制御基板（制御部）
７１，７２，７３，７４，７５駆動基板
８検出基板
９１，９２，９３遮蔽部材（第３の遮蔽部材）
９４遮蔽部材（第２の遮蔽部材）
９５遮蔽部材（第１の遮蔽部材）
９ａ遮蔽部
９ｂ通過部
３０内視鏡
Ａ光軸
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３光（第３の光）
Ｌ４光（第２の光）
Ｌ５光（第１の光）
Ｐ共通光路
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３遮蔽領域（第３の遮蔽領域）
Ｓ４遮蔽領域（第２の遮蔽領域）
Ｓ５遮蔽領域（第１の遮蔽領域）

Claims

第１の光を出射する第１の光源と、
第２の光を出射し、該第２の光のスペクトルが前記第１の光のスペクトルとは異なる、第２の光源と、
前記第１の光および前記第２の光をそれぞれ共通光路へ導く光路変換素子と、
前記第１の光の光量を検出する第１のセンサと、
前記第２の光の光量を検出する第２のセンサと、
前記第１のセンサによって検出された光量および前記第２のセンサによって検出された光量に基づいて、前記第１の光源の前記第１の光の光量および前記第２の光源の前記第２の光の光量を制御する制御部と、を備え、
前記光路変換素子が、前記第１の光を反射することによって前記第１の光を前記共通光路へ導き、
前記第１のセンサが、前記共通光路上に配置され、
前記第１の光源と前記光路変換素子との間に配置され、前記第１の光の一部の領域である第１の遮蔽領域を遮蔽する第１の遮蔽部材と、
前記第２の光源と前記光路変換素子との間に配置され、前記第２の光の一部の領域である第２の遮蔽領域を遮蔽する第２の遮蔽部材と、をさらに備え、
前記第１のセンサが、前記第２の遮蔽領域に配置され、
前記第２のセンサが、前記第１の遮蔽領域に配置される光源装置。
前記共通光路上に配置された制限部材と、
前記第１の光源と前記制限部材との間に配置され、前記第１の光を第１の直径を有する平行光に変換する第１のコリメート素子と、
前記第２の光源と前記制限部材との間に配置され、前記第２の光を第２の直径を有する平行光に変換する第２のコリメート素子と、をさらに備え、
前記制限部材は、前記第１の直径および前記第２の直径よりも小さい直径を有する開口部を有し、前記第１の光および前記第２の光の通過を前記開口部のみに制限し、
前記第１のセンサは、前記第１の光の内、前記開口部を通過しない部分の光量を検出し、
前記第２のセンサは、前記第２の光の内、前記開口部を通過しない部分の光量を検出する、請求項１に記載の光源装置。
前記光路変換素子が、前記第２の光を透過させることによって前記第２の光を前記共通光路へ導き、
前記第２のセンサが、前記共通光路上に配置される請求項１に記載の光源装置。
第３の光を出射し、該第３の光のスペクトルが前記第１の光のスペクトルおよび前記第２の光のスペクトルとは異なる、第３の光源と、
前記共通光路上に配置され、前記第３の光の光量を検出する第３のセンサと、
前記第３の光源と前記光路変換素子との間に配置され、前記第３の光の一部の領域である第３の遮蔽領域を遮蔽する第３の遮蔽部材と、をさらに備え、
前記光路変換素子が、前記第３の光を透過させることによって前記第３の光を前記共通光路へ導き、
前記第１のセンサは、前記第１の遮蔽領域以外の全ての遮蔽領域が重なり合う領域に配置され、
前記第２のセンサは、前記第２の遮蔽領域以外の全ての遮蔽領域が重なり合う領域に配置され、
前記第３のセンサは、前記第３の遮蔽領域以外の全ての遮蔽領域が重なり合う領域に配置される、請求項１に記載の光源装置。
前記第１のコリメート素子および前記第２のコリメート素子がそれぞれ、レンズである請求項２に記載の光源装置。
前記第１の遮蔽部材および前記第２の遮蔽部材がそれぞれ、環状の部材であり、
前記第１の遮蔽部材は、環状または部分環状の遮蔽部と、前記第１の遮蔽部材の周方向の一部分に設けられ前記第１の光を通過させる通過部とを有し、
前記第２の遮蔽部材は、環状または部分環状の遮蔽部と、前記第２の遮蔽部材の周方向の一部分に設けられ前記第２の光を通過させる通過部とを有する、請求項１に記載の光源装置。