JP2006166983A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レーザー光源の周辺の温度上昇を抑え、そのレーザー光源の耐久性を向上させることができるだけでなく、長時間使用しても、クリアな観察画像を得ることができる内視鏡装置を提供すること。
【解決手段】 管状に延びる内視鏡挿入部２と、この内視鏡挿入部２に設けられた蛍光体９と、この蛍光体９にレーザー光を照射するレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃとを有し、このレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃから出射されたレーザー光を励起光として前記蛍光体９が発する別波長の光を被検対象に照射することにより、前記被検対象を観察する内視鏡装置１において、前記レーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃを少なくとも二つ備えるとともに、前記レーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃの駆動を順次切り替えるように制御する切替制御手段２７を備えていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、医療用や工業用等に用いられる内視鏡装置に関し、特に、検査対象物を照射する照明を備えた内視鏡装置に関するものである。

一般に、工業用や医療用として使用されている内視鏡装置は、被検体の内部に挿入される管状の挿入部と、例えばキセノンランプなどの光源ランプと、この光源ランプから出射された光を導いて挿入部の先端から被検対象に光を照射する光ファイバの束であるライトガイド（以下、ＬＧ）とを備えている。
これら内視鏡装置においては、光源ランプの健全性を長期にわたって維持し、安定したクリアな照明を得るため、光源ランプから発せられる熱による温度上昇を防止する必要がある。
このように温度上昇を防止するものとして、ヒートシンクを備えた放熱構造により、熱伝導によって放熱するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

ここで、従来のようにキセノンランプによるものは、ランプからの出射光がＬＧを介して挿入部先端に到るまでに、その出射光が大きく減衰してしまい、照明効率が低下してしまう。
そこで、光源としてレーザー光源を用いて、光ファイバ等で伝送するものが提案されている。これにより、減衰量を少なくし、伝送効率を向上させることができる。
特開平１０−２８６２３６号公報

しかしながら、上記のようなレーザー光源を用いたものは、高精度な温度管理が必要であるため、ヒートシンクを備えた放熱構造だけでは効果的に温度上昇の防止を図ることができない。そのため、レーザー光源を用いた内視鏡装置において、温度上昇防止に効果的に寄与し得る手段が望まれていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、レーザー光源の周辺の温度上昇を抑え、そのレーザー光源の耐久性を向上させることができるだけでなく、長時間使用しても、クリアな観察画像を得ることができる内視鏡装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、被検体に挿入される内視鏡挿入部と、この内視鏡挿入部に設けられた蛍光体と、この蛍光体にレーザー光を照射するレーザー光源とを有し、このレーザー光源から出射されたレーザー光を励起光として前記蛍光体が発する別波長の光を被検対象に照射することにより、前記被検対象を観察する内視鏡装置において、前記レーザー光源を少なくとも二つ備えるとともに、前記レーザー光源の駆動を順次切り替えるように制御する切替制御手段を備えていることを特徴とする。

この発明に係る内視鏡装置においては、レーザー光源を駆動すると、そのレーザー光源から出射されたレーザー光を励起光として蛍光体が別波長の光を発する。この別波長の光を被検対象に照射することにより、観察に必要な光量が得られる。このとき、切替制御手段により、複数のレーザー光源の駆動が順次切り替えられる。
これにより、各レーザー光源の発熱を抑えることができ、それらレーザー光源の周辺の温度上昇を抑制することができる。
なお、ここで「順次切り替える」とは、各レーザー光源の駆動を択一的に切り替えるだけでなく、複数のレーザー光源をセットにして、それらセットごとに切り替える場合も含むものとする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内視鏡装置において、前記レーザー光源の周辺の温度を検出する温度検出手段を備え、前記切替制御手段が、前記温度検出手段からの検出信号があらかじめ設定された所定の閾値に達したときに、前記レーザー光源の駆動を順次切り替えることを特徴とする。

この発明に係る内視鏡装置においては、温度検出手段により、レーザー光源の周辺の温度が検出され、そのときの温度検出手段からの検出信号が、あらかじめ設定された所定の閾値に達したとき、切替制御手段により、レーザー光源の駆動が切り替えられる。
これにより、レーザー光源の発熱を精度よく確実に抑えることができ、レーザー光源の周辺の温度上昇を確実に抑制することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の内視鏡装置において、前記切替制御手段が、一定の時間間隔で前記レーザー光源の駆動を順次切り替えることことを特徴とする。

この発明に係る内視鏡装置においては、切替制御手段により、レーザー光源の駆動が、一定の時間間隔で順次切り替えられる。これにより、各レーザー光源が一定の時間間隔でレーザー光を出射する。
これにより、簡易な構成によって、各レーザー光源の発熱を確実に抑えることができ、各レーザー光源の周辺の温度上昇を抑制することができる。

本発明によれば、レーザー光源の発熱を抑えることにより、レーザー光源の周辺の温度上昇を抑制し、そのレーザー光源の耐久性を向上させることができるだけでなく、被検対象をクリアに照らすことができる。

（実施例１）
以下、本発明の第１実施例における内視鏡装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施例としての内視鏡装置１を示したものである。
この内視鏡装置１は、管状に延びる挿入部（内視鏡挿入部）２と、被検対象を観察するための表示装置３と、被検対象に照明を当てるための光源装置４とを備えている。

挿入部２の基端側は、光源装置４に着脱可能に取り付けられている。そして、挿入部２の長さ方向の途中位置には、撮像信号伝送用のケーブル部１４の一端が取り付けられ、その他端は表示装置３に取り付けられている。
また、挿入部２の先端部８には、レーザー光を照射することによって励起され、そのレーザー光と別波長の光であって、例えば白色光を出射する蛍光体９が設けられている。この蛍光体９の近傍には、撮像手段としてのＣＣＤ１２が設けられており、このＣＣＤ１２の前方には、被検対象からの反射光をＣＣＤ１２上に結像させるための対物レンズ１１が設けられている。
なお、上記の観察手段はＣＣＤ１２に限定されるものではなく、Ｃ−ＭＯＳやイメージガイドファイバ等であってもよい。

表示装置３は、カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）１６を備えており、このＣＣＵ１６は、ケーブル１７を介してＣＣＤ１２に電気的に接続されている。また、ＣＣＵ１６は、ケーブル１７を介して、観察画像を映し出すモニタ１９に電気的に接続されている。そして、ＣＣＵ４６は、ＣＣＤ１２から入力された撮像信号を、例えばＮＴＳＣ信号等の映像信号に変換して、不図示の画像処理回路を介してモニタ１９に供給するようになっている。

また、光源装置４は、レーザー光を出射する第１のレーザー光源２０ａ、第２のレーザー光源２０ｂおよび第３のレーザー光源２０ｃを備えている。これらレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃの光源としては、例えば、レーザーダイオードが使用されている。さらに、それらレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃから出射されるレーザー光のそれぞれの光路上には、レーザー光を集光するための集光光学系２２が設置されている。そして、それらレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃと蛍光体９との間には、レーザー光を案内するためのライトガイド２４が設けられている。
このような構成のもと、各レーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃを駆動してレーザー光を出射させると、そのレーザー光は、集光光学系２２を透過することにより集光され、ライトガイド２４内を案内されて、蛍光体９に照射されるようになっている。

また、本実施例においては、各レーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃの周辺の温度を検出する第１の温度センサ（温度検出手段）２５ａ、第２の温度センサ（温度検出手段）２５ｂおよび第３の温度センサ（温度検出手段）２５ｃが、それらレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃの近傍に設けられている。これら温度センサ２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、例えば、熱電対からなっており、熱起電力の大きさから温度を検出し、その検出結果を検出信号として出力するようになっている。

さらに、本実施例における内視鏡装置１は、各温度センサ２５ａ，２５ｂ，２５ｃからの検出信号が入力されて各レーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃへの通電を制御する切替制御部（切替制御手段）２７とを備えている。この切替制御部２７は、各レーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃに、いずれか一つに択一的に通電するようになっており、通電している各温度センサ２５ａ，２５ｂ，２５ｃからの検出信号があらかじめ設定された所定の閾値に達すると、各レーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃへの通電を択一的に切り替えることによって、各レーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃの駆動を切替制御するようになっている。

次に、このように構成された本実施例における内視鏡装置１の作用について説明する。
まず、表示装置３および光源装置４に電源を投入する。すると、切替制御部２７が第１のレーザー光源２０ａに択一的に通電し、第１のレーザー光源２０ａを駆動する。これにより、第１のレーザー光源２０ａからレーザー光が出射され、そのレーザー光が集光光学系２２を透過する。すると、透過したレーザー光は集光されて、ライトガイド２４内を進行する。そのレーザー光は、ライトガイド２４に案内されて、蛍光体９に照射される。これによって、蛍光体９が励起されて観察に適した白色光を発する。この白色光が、挿入部２の先端から被検対象に照射される。

さらに、それら白色光による照明のもと、被検対象からの反射光が、対物レンズ１１を透過することにより、ＣＣＤ１２上に結像する。このとき結像した光がＣＣＤ１２により電気信号に変換され、この電気信号が撮像信号としてＣＣＵ１６に入力される。この撮像信号はＣＣＵ４６により映像信号に変換され、画像処理回路を介してモニタ１９に供給される。これにより、モニタ１９に観察画像が映し出される。そして、モニタ１９に映し出される所望の部位の観察画像を見ながら、被検体内を観察する。これによって検査が終了し、検査結果に応じて所定の処置が行われる。

ここで、第１のレーザー光源２０ａの駆動による発光、発熱によって、第１のレーザー光源２０ａ周辺の温度が上昇するが、本実施例における内視鏡装置１においては、以下のようにして、過度の温度上昇が防止される。
すなわち、第１の温度センサ２５ａにより、第１のレーザー光源２０ａ周辺の温度が検出され、その検出信号が切替制御部２７に入力される。切替制御部２７は、入力された検出信号とあらかじめ設定された閾値θ₁とを比較し、図２に示すように、検出信号が閾値θ₁に達すると、第１のレーザー光源２０ａへの通電を停止する。それと同時に、第２のレーザー光源２０ｂに通電し、第２のレーザー光源２０ｂを駆動する。これにより、第１のレーザー光源２０ａの駆動が停止されるとともに、第２のレーザー光源２０ｂからレーザー光が出射される。このレーザー光によって、上記と同様の作用を経て、被検対象に白色光が照射される。

さらに、第２のレーザー光源２０ｂの駆動による発光、発熱によって、第２のレーザー光源２０ｂの周辺の温度が徐々に上昇していく。その間、第２のレーザー光源２０ｂの周辺の温度が、第２の温度センサ２５ｂによって検出され、その検出信号が切替制御部２７に入力される。そして、上記と同様に、切替制御部２７が、入力された検出信号と閾値θ₁とを比較し、検出信号が閾値θ₁に達すると、第２のレーザー光源２０ｂへの通電を停止するとともに、第３のレーザー光源２０ｃに通電し、第３のレーザー光源２０ｃを駆動する。これにより、第２のレーザー光源２０ｂの駆動が停止されるとともに、第３のレーザー光源２０ｃからレーザー光が出射される。
なお、上記のように、第２のレーザー光源２０ｂの駆動から、第３のレーザー光源２０ｃの駆動までの間、第１のレーザー光源２０ａは駆動を停止しているため、発光、発熱により上昇していた温度が徐々に下降していく。

さらに、第３のレーザー光源２０ｃの周辺の温度は上昇していくが、その温度が第３の温度センサ２５ｃによって検出され、その検出信号が閾値θ₁に達すると、切替制御部２７が、第３のレーザー光源２０ｃの駆動が停止すると同時に、第１のレーザー光源２０ａを駆動する。このときの第１のレーザー光源２０ａの周辺の温度は、時間の経過により充分冷やされた状態になっている。そして、第１のレーザー光源２０ａの駆動により、再びその温度は上昇していくが、上記と同様の作用により、第１のレーザー光源２０ａの駆動が停止されて、その温度は下降していく。
これらの作用が繰り返されることにより、各レーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃの周辺の温度が、所定の温度を超えて上昇しないように調整される。

以上より、本実施例における内視鏡装置１によれば、各レーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃの駆動が順次切り替えられることにより、各レーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃの発熱を抑えることができ、それら周辺の温度が所定の値を超えて上昇するのを防止することができる。そのため、各レーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃの耐久性を向上させることができるとともに、被検対象をクリアに照らすことにより、長時間使用しても、ちらつきの無い高精度な観察画像を得ることができる。

（実施例２）
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
図３および図４は、本発明の第２の実施例を示したものである。
図３および図４において、図１および図２に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施例と上記第１の実施例とは基本的構成は同一であり、以下の点において異なるものとなっている。

すなわち、本実施例における内視鏡装置１は、一定の時間間隔で周期的に切替信号を出力するタイマー３１を備えている。そして、この切替信号は切替制御部２７に入力されるようになっており、切替制御部２７は、切替信号が入力されると、例えば通電している第１のレーザー光源２０ａへの通電を停止し、第２のレーザー光源２０ｂに通電するようになっている。つまり、切替制御部２７は、切替信号が入力されるたびに、各レーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃの駆動を順次切り替えるようになっている。
なお、本実施例においては、各温度センサ２５ａ，２５ｂ，２５ｃは設けられていない。

このような構成のもと、光源装置４に電源を投入すると、タイマー３１から切替信号が出力され、この切替信号が切替制御部２７に入力される。切替制御部２７は、この切替信号に基づいて、第１のレーザー光源２０ａに択一的に通電して第１のレーザー光源２０ａを駆動する。これによって出射されるレーザー光を利用して、上記実施例と同様に、被検体内が照射される。

そして、第１のレーザー光源２０ａの駆動による発光、発熱によって、その周辺の温度が徐々に上昇していくが、第１のレーザー光源２０ａの駆動から図４に示す所定の時間Ｔが経過すると、タイマー３１により、切替信号が出力され、この切替信号に基づいて、切替制御部２７が第１のレーザー光源２０ａの駆動を停止する。同時に、第２のレーザー光源２０ｂを駆動する。

さらに、所定の時間Ｔが経過すると、第２のレーザー光源２０ｂの駆動を停止すると同時に第３のレーザー光源２０ｃを駆動し、これら一定時間間隔で周期的に各レーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃの駆動が順次繰り返される。
以上より、簡易な構成により、上記実施例と同様の効果を奏することができる。

（実施例３）
次に、本発明の第３の実施例について説明する。
図５および図６は、本発明の第３の実施例を示したものである。
本実施例においては、２つのレーザー光源を備えており、それぞれ第１のレーザー光源２０ａおよび第２のレーザー光源２０ｂとされている。また、パルス信号を出力するパルス発生回路３３を備えている。このパルス信号は、パルス制御部３４に入力されるようになっており、パルス制御部３４は、入力されたパルス信号に基づいて、互いに逆位相のパルス電流を駆動パルスとして、各レーザー光源２０ａ，２０ｂにそれぞれ入力するようになっている。このときのパルス電流のデューティー比は、各レーザー光源２０ａ，２０ｂの周辺の温度が所定値を超えないように設定されている。各パルス電流の様子を図７に示す。レーザー光源２０ａ，２０ｂの各パルスが、（ａ），（ｂ）に対応する。

このような構成のもと、パルス発生回路３３からパルス制御部３４にパルス信号が入力されると、パルス制御部３４は、互いに逆位相のパルス電流を駆動パルスとして、各レーザー光源２０ａ，２０ｂにそれぞれ入力する。これにより、各レーザー光源２０ａ，２０ｂはパルス的に駆動させられて、レーザー光を互い違いに出射する。そのため、蛍光体９が連続点灯し、被検対象に白色光を照射する。

ここで、各レーザー光源２０ａ，２０ｂをそれぞれ常時駆動させた場合、各レーザー光源２０ａ，２０ｂの周辺の温度は、図６におけるｔ₁に示すように急激に上昇していく。そして、温度の最高到達点も高くなる。図８に、この時のレーザー光源への駆動電流の様子を示す。電流Ｉ_１，Ｉ_２で常時駆動を行っている。それに対して、上記のようにパルス駆動させた場合には、温度変化の上昇カーブは緩やかなものになり、そのデューティー比が小さいほど、より緩やかなものになり、温度の最高到達点も低くなる。
そこで、本実施例においては、各レーザー光源２０ａ，２０ｂの周辺の温度が、所定の温度θ₁を超えないように、パルス電流のデューティー比を設定することにより、その上昇カーブはｔ₂に示すように、緩やかなものになる。そして、最高到達点がθ₁を超えることなく、レーザー光が出射される。

以上より、駆動パルスのデューティー比をあらかじめ決められた値に設定することにより、各レーザー光源２０ａ，２０ｂの周辺の温度が、所定の値を超えて上昇するのを防止することができる。
また、各レーザー光源２０ａ，２０ｂには逆位相の駆動パルスが入力されるため、レーザー光源２０ａ，２０ｂのいずれかが駆動させられることになる。そのため、設定されるデューティー比の大小にかかわらず、レーザー光を蛍光体９に安定して照射することができ、簡易な構成により高精度な観察画像を得ることができる。

なお、上記第１から第３の実施例においては、蛍光体９から白色光を照射するとしたが、これに限ることはなく、検査目的に応じて適宜変更してもよい。
また、上記第１および第２の実施例においては、各レーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃを３つ備えるとしたが、これに限ることはなく、２つ以上であればその設置数は適宜変更可能である。また、各レーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃを択一的に切り替えるとしたが、これに限ることはなく、複数のレーザー光源を１セットにして、これらをセットごとに切り替えるようにしてもよい。これにより、光量の調整を容易にすることができる。
また、上記第２の実施例においては、各レーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃを常時駆動しているが、これに限ることはなく、パルス駆動することにより、蛍光体９をパルス点灯させてもよい。

さらに、上記第３の実施例においては、各レーザー光源２０ａ，２０ｂを２つ備えるとしたが、これに限ることはなく、その設置数は適宜変更可能である。このとき、各レーザー光源への駆動パルスの位相をずらすことにより、被検対象を安定して照射することができる。ただし、同相であっても構わない。また、レーザー光源の設置数は一つでもよい。
なお、本発明の技術範囲は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。

（付記項１）
管状に延びる内視鏡挿入部と、この内視鏡挿入部に設けられた蛍光体と、この蛍光体にレーザー光を照射するレーザー光源とを有し、このレーザー光源から出射されたレーザー光を励起光として前記蛍光体が発する別波長の光を被検対象に照射することにより、前記被検対象を観察する内視鏡装置において、
前記レーザー光源に駆動パルスが入力され、
この駆動パルスのデューティー比が、前記レーザー光源の周辺の温度が所定値を超えないように設定されていることを特徴とする内視鏡装置。

付記項１に係る発明は、管状に延びる内視鏡挿入部と、この内視鏡挿入部に設けられた蛍光体と、この蛍光体にレーザー光を照射するレーザー光源とを有し、このレーザー光源から出射されたレーザー光を励起光として前記蛍光体が発する別波長の光を被検対象に照射することにより、前記被検対象を観察する内視鏡装置において、前記レーザー光源に駆動パルスが入力され、この駆動パルスのデューティー比が、前記レーザー光源の周辺の温度が所定値を超えないように設定されていることを特徴とする。

この発明に係る内視鏡装置においては、レーザー光源に駆動パルスを入力し、そのレーザー光源を駆動すると、そのレーザー光源から出射されたパルス的なレーザー光を励起光として蛍光体が別波長の光をパルス的に発する。この別波長の光を被検対象に照射することにより、観察に必要な光量が得られる。このときの駆動パルスのデューティー比は、レーザー光源の周辺の温度が所定値を超えないようにあらかじめ設定される。
これにより、レーザー光源の発熱を抑えることができ、それらレーザー光源の周辺の温度上昇を抑制することができる。

本発明に係る内視鏡装置の第１の実施例を示す概略構成図である。 図１に示す各レーザー光源の駆動状態と温度との関係を示す説明図である。 本発明に係る内視鏡装置の第２の実施例を示す概略構成図である。 図３に示す各レーザー光源の駆動状態と温度との関係を示す説明図である。 本発明に係る内視鏡装置の第３の実施例を示す概略構成図である。 図５に示す各レーザー光源を常時駆動させたときと、パルス駆動させたときの温度上昇の変化を示す説明図である。 各レーザー光源の駆動パルスの様子を示す説明図である。 レーザー光源を常時駆動させた時の電流の様子を示す説明図である。

符号の説明

１ 内視鏡装置
２ 挿入部（内視鏡挿入部）
９ 蛍光体
２０ａ 第１のレーザー光源
２０ｂ 第２のレーザー光源
２０ｃ 第３のレーザー光源
２５ａ 第１の温度センサ（温度検出手段）
２５ｂ 第２の温度センサ（温度検出手段）
２５ｃ 第３の温度センサ（温度検出手段）
２７ 切替制御部（切替制御手段）

Claims (3)

1. 被検体に挿入される内視鏡挿入部と、この内視鏡挿入部に設けられた蛍光体と、この蛍光体にレーザー光を照射するレーザー光源とを有し、このレーザー光源から出射されたレーザー光を励起光として前記蛍光体が発する別波長の光を被検対象に照射することにより、前記被検対象を観察する内視鏡装置において、
   前記レーザー光源を少なくとも二つ備えるとともに、
   前記レーザー光源の駆動を順次切り替えるように制御する切替制御手段を備えていることを特徴とする内視鏡装置。
2. 前記レーザー光源の周辺の温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記切替制御手段が、前記温度検出手段からの検出信号があらかじめ設定された所定の閾値に達したときに、前記レーザー光源の駆動を順次切り替えることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記切替制御手段が、一定の時間間隔で前記レーザー光源の駆動を順次切り替えることことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
   

Images