JP4445745B2

JP4445745B2 - 内視鏡装置

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Publication number: JP4445745B2
Application number: JP2003392683A
Authority: JP
Inventors: 一郎碇
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2023-11-21
Also published as: JP2005152131A

Description

本発明は、赤色成分の豊かな演色性の高い照明光が照射できる内視鏡装置に関する。

近年、内視鏡装置の光源として、白色発光ダイオード（白色ＬＥＤ）を使用することが注目されている。白色ＬＥＤには、青色に発光するＬＥＤ素子と黄色に発光する蛍光体を組み合わせて白色を得るようにしたものや、紫外線を発光するＬＥＤ素子と赤色、緑色、青色に発光する三種類の蛍光体を組み合わせて白色を得るものが知られている。

ところで、内視鏡装置による病気の診断には、臓器に生じた病変部の微妙な色の違いを認識できることが重要である。したがって、前記内視鏡装置から照射される照明光のスペクトル分布は重要な意味を持つことになる。

そこで、例えば、青色に発光するＬＥＤ素子と黄色に発光する蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤの光スペクトルについてみると、図４のようになる。ここに、図４は、青色に発光するＬＥＤ素子と黄色に発光する蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤの光スペクトルを示す特性図であって、横軸に波長〔ｎｍ〕を、縦軸に相対発光強度を、それぞれ示したものである。

すなわち、上記青色に発光するＬＥＤ素子と黄色に発光する蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤの光スペクトルは、図４に示すように、波長６５０〔ｎｍ〕〜７５０〔ｎｍ〕深赤色領域の成分が少ない分布となることが分かっている。
一方、ＬＥＤを使用した内視鏡装置が従来より提案されている。この従来の内視鏡装置は、蛍光色素を混入したプラスチック材料からなる光増幅型光ファイバーをライトガイドに用い、このライトガイドに半導体レーザー素子から励起光を入射して前記ライトガイド内の蛍光体を発光させると同時に、さらに発光ＬＥＤから照明光をライトガイドに入射するようにした構成をとっている（特許文献１：特開平７−１５９７０１号公報）。

なお、この従来の内視鏡装置もその他従来の内視鏡装置も、白色光を発光する半導体発光素子と、前記半導体発光素子から出射された光を集光する集光素子と、前記集光素子で集光した光を一端より伝達し他端から照射するライトガイドとを備え、前記半導体発光素子から出射した光が前記集光素子及び前記ライトガイドを含む光路を通って照射される構成を有している。
特開平７−１５９７０１号公報

前記青色に発光するＬＥＤ素子と黄色に発光する蛍光体を組み合わせた白色ＬＥＤを内視鏡装置に使用すると、上述したように深赤色領域の成分が少ないため、この照射光でもって体内を観察すると、赤色部分が暗く見える演色性の悪さがあるため、病変部の赤色の微妙な違いや動脈と静脈の区別が明確に表示されず、正しい診断のための情報を提供できないという課題があった。
一方、従来の内視鏡装置にあっては、この赤色の演色性についたは何ら記載されておらず、正しい診断のための情報を提供できない恐れがあり、また、照明光を発するＬＥＤと光増幅型光ファイバーの蛍光体を励起光を励起する半導体レーザーの２種類の光源を必要とするため、部品点数が多くなって装置構成が複雑になるほか、装置価格が高価になるという課題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、赤色の演色性を高めて、診断に必要な正確な情報を確実に提示することのできる内視鏡装置を提供することを目的としている。

本発明の内視鏡装置は、白色光を発光する半導体発光素子と、前記半導体発光素子から出射された光を集光する集光素子と、前記集光素子で集光した光を一端より伝達し他端から照射するライトガイドとを備え、前記半導体発光素子から出射した光が前記集光素子及び前記ライトガイドを含む光路を通って照射される構成を有する内視鏡装置において、前記光路中に、蛍光体を含有する透明の固体蛍光素子を配置してなり、前記固体蛍光素子は、波長６５０〔ｎｍ〕〜７５０〔ｎｍ〕の深赤色領域に発光ピークを有することを特徴とするものである。

本発明によれば、赤色の演色性を高めて、診断に必要な正確な情報を確実に提示することができるという効果がある。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について述べる。

図１及び図２は本発明の実施例１に係わり、図１は内視鏡装置の光学系の要部構成を示す図、図２は図１の光学系の光スペクトルを説明するための特性図である。

図１に示すように、本実施例の内視鏡装置の光学系１は、白色光を発光するＬＥＤ２と、前記ＬＥＤ２から出射された光を集光する集光素子３と、前記集光素子３で集光した光を一端より伝達し他端から照射するライトガイド４とを備え、前記ＬＥＤ２から出射した光が集光素子３及びライトガイド４を含む光路を通って照射される構成を有し、かつ、前記光路中に蛍光体を含有する透明の固体蛍光素子５を配置してなるものである。

また、上記内視鏡装置の光学系１では、前記固体蛍光素子３に、波長６５０〔ｎｍ〕〜７５０〔ｎｍ〕の深赤色領域に発光ピークを有する性能のものを採用している。加えて、前記固体蛍光素子３は、前記集光素子３とライトガイド４の一端との間に配置してなるものである。

さらに詳細に説明すると、ＬＥＤ２は、青色を発光するＬＥＤ素子と黄色を発光する蛍光体とが組み合わされたものであり、青色と黄色の合成により白色を発光するようになっている。このＬＥＤ２は、ＬＥＤ駆動回路６に接続されている。このＬＥＤ駆動回路６は、制御回路（図示せず）からの制御信号により、ＬＥＤ２に電流を供給できるようになっている。

前記蛍光固体素子５は、ＬＥＤ２から出射される光の青色成分で励起されて波長６５０〔ｎｍ〕〜７５０〔ｎｍ〕の深赤色領域で発光ピークを有する稀土類イオンを添加した酸化物からなる蛍光体が分散して含有された透明の樹脂材料である。前記蛍光固体素子５は円錐台形状をしており、小円面５ａ、側壁面５ｂ及び底面５ｃを有している。また、前記円錐台形状の蛍光固体素子５は小円面５ａをＬＥＤ２に、底面５ｃをライトガイド４の一端４ａに、それぞれ向けて配置されている。また、前記円錐台形状の蛍光固体素子５は、側壁面５ｂに反射膜７を蒸着し、前記深赤色光の蛍光が蛍光固体素子５の内部に発生したときに前記反射膜７でライトガイド４側に反射できるようにしてある。

このような構成を有する本実施例の内視鏡装置の光学系１について作用を説明する。図２は、本発明を実施するための本実施例の内視鏡装置で採用した光学系の光スペクトルを説明するための特性図である。この図２に示す特性において、横軸には波長〔ｎｍ〕を、縦軸には相対発光強度を、それぞれとったものである。

ＬＥＤ駆動回路６から電流が供給されるとＬＥＤ２は白色光を出射する。出射した光は、集光レンズ３により集光されて、蛍光固体素子５に入射する。

前記蛍光固体素子５では、ＬＥＤ２から入射された光のうちの青色成分で励起されて波長６５０〜７５０〔ｎｍ〕の深赤色領域の光を発生する。前記蛍光固体素子５に入射された光と、その内部で発生した深赤色光は合成されてライトガイド５の内部を伝達して、ライトガイド５の照射端末から照射されて、図示しない観察物を照明する。

この照明された光のスペクトルは、図２に示すように、４７０〔ｎｍ〕付近の青色光の強度が低下しているが、７１０〔ｎｍ〕付近にピークのある赤色の演色性の高い照明光を得ることができる。なお、４７０〔ｎｍ〕付近の青色光の強度が低下している理由は、青色の光が蛍光体に吸収されてしまうからである。

このように構成された内視鏡装置によれは、ＬＥＤ２が発した白色と蛍光体が発光した深赤色が合成された赤色成分の豊かな演色性の高い照明光が照射されることになるので、病変部の診断に必要な正確な情報の提示ができる。

また、上述したように構成された内視鏡装置によれば、一つの白色ＬＥＤからの出射光で蛍光体を励起させるとともに照明光も兼ねるようにしたので、部品点数が少なく構造が簡単な安価な内視鏡装置を得ることができる。

図３は本発明の実施例２に係る内視鏡装置の光学系の要部構成を示す図である。

実施例２は、実施例１とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

図３に示すように、本実施例のＬＥＤ１２は、紫外線を発光するＬＥＤ素子と、赤緑青の３原色を発光する蛍光体とを組み合わせて構成されており、赤色、緑色、青色の３つの色を合成することにより、白色光を発光する素子であり、実施例１のＬＥＤ２とは異なる。

また、本実施例の内視鏡装置の光学系１Ａは、この白色光を発光するＬＥＤ１２と、前記ＬＥＤ１２から出射された光を集光する集光素子３と、前記集光素子３で集光した光を一端より伝達し他端から照射するライトガイド４とを備え、前記ＬＥＤ１２から出射した光が集光素子３及びライトガイド４を含む光路を通って照射される構成を有し、かつ、前記光路中でライトガイド４の照射面（他端面）に蛍光体を含有する透明の固体蛍光素子１５を配置してなるものである。

また、上記内視鏡装置の光学系１Ａでは、前記固体蛍光素子１５は、入射する光の紫外線により波長６５０〔ｎｍ〕〜７５０〔ｎｍ〕の深赤色領域の所定の波長でに発光ピークを有する発光性能を有している。前記固体蛍光素子１５は、直径約７〔ｎｍ〕のカドミウム・テルライド（ＣｄＴｅ）の半導体ナノ粒子が分散して含有される透明なガラス部材である。前記固体蛍光素子１５は、円形平面で、ライトガイド４に面した面には、発生した深赤色光のみを反射する波長選択性反射膜１７が蒸着されている。

このような構成を有する本実施例の内視鏡装置の光学系１Ａについて作用を説明する。

ＬＥＤ駆動回路６から電流が供給されるとＬＥＤ１２は白色光を出射する。出射した光は、集光レンズ３により集光されて、ライトガイド４の一端面に入射する。すると、入射された光は、ライトガイド４を伝達する。ライトガイド４を伝達した光は、照射面（他端面）から前記蛍光固体素子１５に入射する。

前記蛍光固体素子１５では、ライトガイド４から入射された光のうちの紫外線成分で励起されて波長６５０〜７５０〔ｎｍ〕の深赤色領域で発光ピークを有する光を発生する。前記蛍光固体素子１５に入射された光と、前記蛍光固体素子１５の内部で発生した深赤色光は合成されて、図示しない観察物を照明する。

この照明された光のスペクトルは、深赤色領域の所定の波長でに発光ピークを呈する赤色の演色性の高い照明光を得ることができる点は実施例１と同様である。

このように構成された本実施例の内視鏡装置によれば、ＬＥＤ１２が発した白色と、前記蛍光固体素子１５で発光された深赤色が合成された赤色成分の豊かな演色性の高い照明光が照射されることになるので、病変部の診断に必要な正確な情報の提示ができる。

また、本実施例の内視鏡装置では、一つの白色ＬＥＤ１２からの出射光で前記蛍光固体素子１５を励起させるとともに照明光も兼ねるようにしたので、部品点数が少なく構造が簡単な安価な内視鏡装置を得ることができる。

本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

本発明の実施例１に係る内視鏡装置の光学系の一部構成を示す図図１の光学系の光スペクトルを説明するための特性図本発明の実施例２に係る内視鏡装置の光学系の一部構成を示す図青色に発光するＬＥＤ素子と黄色に発光する蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤの光スペクトルを示す特性図

符号の説明

１，１Ａ…内視鏡装置の光学系
２，１２…ＬＥＤ
３… 集光素子
４… ライトガイド
５，１５… 蛍光固体素子
７…反射膜
１７…波長選択性反射膜
代理人弁理士伊藤進

Claims

白色光を発光する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射された光を集光する集光素子と、
前記集光素子で集光した光を一端より伝達し他端から照射するライトガイドと
を備え、
前記半導体発光素子から出射した光が前記集光素子及び前記ライトガイドを含む光路を通って照射される構成を有する内視鏡装置において、
前記光路中に、蛍光体を含有する透明の固体蛍光素子を配置してなり、
前記固体蛍光素子は、波長６５０〔ｎｍ〕〜７５０〔ｎｍ〕の深赤色領域に発光ピークを有することを特徴とする内視鏡装置。