JP2006314686A - 内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】 合成した画像の色の分離を防止可能な内視鏡を提供する。
【解決手段】 内視鏡は、観察光学系と、照明光学系３４とを備えている。照明光学系３４は、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光を発光するＬＥＤ５４ａ，５４ｂ，５４ｃと、これらＬＥＤ５４ａ，５４ｂ，５４ｃから発光される光を入射させる入射端部６４ａ，６４ｂ，６４ｃと、これら入射端部６４ａ，６４ｂ，６４ｃから導光される光を出射させる出射端部６２とを有するライトガイド５２とを備えている。ライトガイド５２の出射端部６２から出射する光は、同一の位置から出射される。
【選択図】 図３

Description

この発明は、照明光学系で照明された被観察体像を観察光学系で撮像して観察する内視鏡に関する。

例えば特許文献１には、内視鏡の光源装置が開示されている。この装置は、赤色（Ｒ）光用発光素子、緑色（Ｇ）光用発光素子、青色（Ｂ）光用発光素子が配設されている。Ｒ光用、Ｇ光用およびＢ光用の各発光素子の発光部には、その対向する位置にそれぞれ別個にライトガイドが配設されている。すなわち、ライトガイドは３つ存在し、これらが出射端部側で１つにまとめられている。また、特許文献１には、互いに隣接する状態に３つの発光素子を配置した状態が開示されている。
特開平５−１４６４０３号公報

上述した特許文献１に開示された内視鏡の光源装置では、３つのライトガイドは、内視鏡の挿入部の先端部（光の出射端部）でも別個である。このため、内視鏡の挿入部の先端から各色が出射する位置が異なる。つまり、被写体から見たときに、各色が異なる方向から照明される。したがって、面順次式の内視鏡において合成した画像の色が特に近接観察時に分離する、すなわち、色ムラが発生することがあるという問題がある。

また、互いに隣接させた状態に３つの発光素子を配置したとしても、隣接する発光素子間の距離だけ発光位置が異なるので、色ムラの発生を抑制することは困難である。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、合成した画像の色の分離を防止可能な内視鏡を提供することにある。

上記課題を解決するために、この発明に係る内視鏡は、被観察体を照明する照明光学系と、この照明光学系により照明された被観察体を観察する観察光学系とを備えている。そして、前記照明光学系は、異なる色の光を発光する発光素子と、この発光素子から発光される光を入射させる入射端部と、この入射端部から導光される光を出射させる出射端部とを有するライトガイドとを具備し、前記ライトガイドの前記出射端部から出射する、異なる色の光は、略同一の位置から出射されることを特徴とする。
このため、被観察体に異なる色の光が照明される場合であっても、被観察体に同じ出射位置から光を照明することができるので、色ムラの発生を防止することができる。

また、前記ライトガイドは、１つの出射端部と、第１ないし第３の少なくとも３つに分離された入射端部とを備えた単ファイバーで形成され、前記発光素子は、前記第１ないし第３の入射端部にそれぞれ対向する位置に配設されていることが好適である。
少なくとも３つの入射端部から異なる色の光を入射させることができ、しかも、同じ出射端部からそれらの光を出射させることができる。このため、被観察体に同じ出射位置から異なる色の光を照明することができるので、色ムラの発生を防止することができる。

また、前記単ファイバーは、前記第１ないし第３の入射端部の径が任意の比率で変化されていることが好適である。
このため、光量バランスがライトガイドの出射端部で調整される。

また、前記ライトガイドは、１つの出射端部と、第１ないし第３の少なくとも３つに分離された入射端部とを備え、複数のファイバーが集められたファイバーバンドルで形成され、前記発光素子は、前記第１ないし第３の入射端部にそれぞれ対向する位置に配設されていることが好適である。
少なくとも３つの入射端部から異なる色の光を入射させることができ、しかも、同じ出射端部からそれらの光を出射させることができる。このため、被観察体に同じ出射位置から異なる色の光を照明することができるので、色ムラの発生を防止することができる。

また、前記ファイバーバンドルは、前記第１ないし第３の入射端部のファイバーの本数が任意の比率で変化されていることが好適である。
このため、光量バランスがライトガイドの出射端部で調整される。

また、前記第１ないし第３の入射端部におけるファイバーは、前記出射端部でほぼ均一に混成されていることが好適である。
このため、被観察体に同じ出射位置から異なる色の光を照明することができるので、色ムラの発生を防止することができる。

また、前記ファイバーは、不規則に混成されていることが好適である。
このため、入射端部からの光を出射端部の断面の任意の位置から出射させることができ、すなわち、被観察体に同じ出射位置から異なる色の光を照明することができるので、色ムラの発生を防止することができる。

また、前記ライトガイドは、１つの出射端部と、第１ないし第３の少なくとも３つに分離された入射端部とを備えた液体ライトガイドで構成され、前記発光素子は、前記第１ないし第３の入射端部にそれぞれ対向する位置に配設されていることが好適である。
少なくとも３つの入射端部から異なる色の光を入射させることができ、しかも、同じ出射端部からそれらの光を出射させることができる。このため、被観察体に同じ出射位置から異なる色の光を照明することができるので、色ムラの発生を防止することができる。

また、前記液体ライトガイドは、前記第１ないし第３の入射端部の径が任意の比率で変化されていることが好適である。
このため、光量バランスがライトガイドの出射端部で調整される。

また、前記発光素子は、Ｒ光を発光するＲ光発光素子と、Ｇ光を発光するＧ光発光素子と、Ｂ光を発光するＢ光発光素子とを備えていることが好適である。
このため、ＲＧＢ光を用いて、色ムラの生じ難い内視鏡画像を得ることができる。

また、前記発光素子は、蛍光体と組み合わせられた発光ダイオードを備えていることが好適である。
このため、内視鏡の操作部などに、発光ダイオードを配置することができるので、発熱等の面において、有利である。

また、前記発光素子は、蛍光体と組み合わせられたレーザーダイオードを備えていることが好適である。
このため、内視鏡の操作部などに、レーザーダイオードを配置することができるので、発熱等の面において、有利である。

また、前記蛍光体は、前記ライトガイドの出射端部に配置されていることが好適である。
このため、発光素子からライトガイドに入射された光を蛍光体によって、適宜に変化させて、所望の像を得ることができる。

また、前記発光素子は、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光に分解可能な複数色の光を発光可能であることが好適である。
このため、ＲＧＢ光を用いて、色ムラの生じ難い内視鏡画像を得ることができる。

また、前記発光素子は、赤色の補色、緑色の補色、青色の補色を発光可能であることが好適である。
このため、ＲＧＢ光を用いて、色ムラの生じ難い内視鏡画像を得ることができる。

この発明によれば、合成した画像の色の分離を防止可能な内視鏡を提供することができる。

以下、図面を参照しながらこの発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態という）について図１ないし図４を用いて説明する。
図１に示すように、この実施の形態に係る内視鏡システム１０は、内視鏡１２と、プロセッサ装置１４と、モニタ１６とを備えている。

内視鏡１２は、細長い挿入部２２と、この挿入部２２の基端部に設けられた操作部２４と、この操作部２４から延出されたユニバーサルケーブル２６とを備えている。
操作部２４には、挿入部２２の先端部を上下左右方向などに曲げ操作するための湾曲操作ノブ２４ａが取り付けられている。また、この操作部２４には、撮影ボタン２４ｂなどが設けられている。この電子内視鏡１２はユニバーサルケーブル２６の端部のコネクタ２６ａによって外部のプロセッサ装置１４に接続されている。このプロセッサ装置１４には、モニタ１６が接続されている。

なお、このプロセッサ装置１４は、制御回路１４ａと、信号処理回路１４ｂと、発光素子駆動回路１４ｃとを備えている。制御回路１４ａには、それぞれ信号処理回路１４ｂおよび発光素子駆動回路１４ｃが電気的に接続されている。すなわち、信号処理回路１４ｂおよび発光素子駆動回路１４ｃは、それぞれ制御回路１４ａによって制御される。

図２に示すように、内視鏡１２は、観察光学系３２と、照明光学系３４とを備えている。観察光学系３２は、内視鏡１２の挿入部２２の先端に配設された対物レンズ４２と、この対物レンズ４２の後側に配設された撮像素子４４とを備えている。対物レンズ４２および撮像素子４４は、挿入部２２の先端部で互いに光学的に接続されている。このため、対物レンズ４２により内視鏡１２の内部に入射された光は像を形成してその像が撮像素子４４により撮像される。この撮像素子４４からは、信号線４６が挿入部２２の基端部側に延出されている。このため、この撮像素子４４で撮像した像のデータを信号処理回路１４ｂに伝送可能である。

照明光学系３４は、図示しない照明レンズと、ライトガイド５２と、発光部５４とを備えている。このライトガイド５２は、対物レンズ４２、撮像素子４４および信号線４６に並設されている。このライトガイド５２の基端部の入射端部には、発光部５４が配設されている。この発光部５４には、発光素子駆動回路１４ｃが接続されている。このため、この発光素子駆動回路１４ｃの制御によって、発光部５４が点灯駆動される。

図３に示すように、ライトガイド５２は、１つの出射端部６２と、第１ないし第３の入射端部６４ａ，６４ｂ，６４ｃとを備えている。これら第１ないし第３の入射端部６４ａ，６４ｂ，６４ｃの各入射端面には、発光部５４の発光素子としてそれぞれ発光ダイオード（ＬＥＤ）５４ａ，５４ｂ，５４ｃが配設されている。ここでは、第１の入射端部６４ａには、赤色（Ｒ）光ＬＥＤ５４ａが配設されている。第２の入射端部６４ｂには、緑色（Ｇ）光ＬＥＤ５４ｂが配設されている。第３の入射端部６４ｃには、青色（Ｂ）光ＬＥＤ５４ｃが配設されている。これらのＬＥＤ５４ａ，５４ｂ，５４ｃはそれぞれレンズ部５５ａ，５５ｂ，５５ｃがモールド形成され、レンズ部５５ａ，５５ｂ，５５ｃにそれぞれに割り当てられたライトガイド５２の第１ないし第３の入射端部６４ａ，６４ｂ，６４ｃが接着剤等により密着状態に接続されている。

図３に示すライトガイド５２は、極細のファイバーが多数集められてバンドル（ファイバーバンドル）が形成されている。このとき、各ファイバーは、１つの出射端部６２と、第１ないし第３の入射端部６４ａ，６４ｂ，６４ｃとの間で、ランダムに混ぜ合わせられている。すなわち、入射端部６４ａ，６４ｂ，６４ｃのファイバーの配列に対して、出射端部６２のファイバーの配列が不規則に分散されている。このため、第１の入射端部６４ａに入射された光は、１つの出射端部６２の全体から均一的に出射される。第２の入射端部６４ｂや第３の入射端部６４ｃに光が入射されたときも同様である。

なお、この発光部５４は、例えば面順次式に用いられている。図４（Ａ）ないし図４（Ｃ）に示すように、発光素子駆動回路１４ｃは、ＬＥＤ５４ａ，５４ｂ，５４ｃを順次点灯駆動する。ＬＥＤ５４ａ，５４ｂ，５４ｃには、１フィールド期間ごとに点灯電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３がそれぞれ印加される。このため、Ｒ光ＬＥＤ５４ａ、Ｇ光ＬＥＤ５４ｂ、Ｂ光ＬＥＤ５４ｃが順に発光する。したがって、ライトガイド５２の第１ないし第３の入射端部６４ａ，６４ｂ，６４ｃを通して出射端部６２から均一に光が出射される。すなわち、照明レンズから均一に光が出射される。

次に、この実施の形態に係る作用について説明する。

電子内視鏡１２で画像を形成する場合、図２に示す制御回路１４ａによって、発光素子駆動回路１４ｃを制御する。このため、ＬＥＤ５４ａ，５４ｂ，５４ｃが発光する。面順次式の場合、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光が順次ライトガイド５２の第１ないし第３の入射端部６４ａ，６４ｂ，６４ｃを介して挿入部２２の先端部（出射端部６２）側に供給され、これらの光が出射端部６２から出射することによって被観察体内が照射される。

図４（Ａ）ないし図４（Ｃ）に示すように、発光素子駆動回路１４ｃは、ＬＥＤ５４ａ，５４ｂ，５４ｃを点灯駆動する。この場合、ＬＥＤ５４ａ，５４ｂ，５４ｃには、１フィールド期間ごとに点灯電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３がそれぞれ印加される。このため、Ｒ光ＬＥＤ５４ａ、Ｇ光ＬＥＤ５４ｂ、Ｂ光ＬＥＤ５４ｃが順に発光する。ライトガイド５２は、第１ないし第３の入射端部６４ａ，６４ｂ，６４ｃのファイバーが出射端部６２で混成された状態にあるので、第１ないし第３の入射端部６４ａ，６４ｂ，６４ｃを通して出射端部６２から均一に光が出射される。したがって、照明レンズから均一に光が出射される。

照明光が照射された被観察体内は、対物レンズ４２を通して撮像素子４４に像が結像される。撮像素子４４は、結像された像を光電変換して電気信号に変換し、信号線４６を通して制御回路１４ａに制御される信号処理回路１４ｂに出力する。この信号処理回路１４ｂは、電気信号について所定の画像処理が施されてビデオ信号に変換された後、図示しないメモリに一旦記憶される。このようにして処理されたビデオ信号は、最終的にモニタ１６に出力されて画像として表示される。

以上説明したように、この実施の形態によれば、以下のことがいえる。

面順次式のＬＥＤ５４ａ，５４ｂ，５４ｃをライトガイド５２の入射端部６４ａ，６４ｂ，６４ｃに配置し、出射端部６２から均一に光を出射させることができるので、面順次式の内視鏡１２の画像の色分解を防止することができる。

内視鏡１２の挿入部２２の先端部にＬＥＤ５４ａ，５４ｂ，５４ｃを配置することがないので、挿入部２２を細径化することができる。また、挿入部２２の先端部でのＬＥＤ５４ａ，５４ｂ，５４ｃの放熱を考慮する必要がなく、密閉された狭小空間である挿入部２２の先端部の発熱を抑えることができる。

なお、この実施の形態に係るＬＥＤ５４ａ，５４ｂ，５４ｃは、単色であったり、蛍光体を発光させたり、また、蛍光を励起させたりすることができるものであることが好適である。

Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光は、そのものの光だけでなく、これらをそれぞれの補色によって作製しても良い。すなわち、ＬＥＤ５４ａ，５４ｂ，５４ｃに限ることはなく、他の色のＬＥＤを用いることも好適である。また、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光は、そのものの光だけでなく、これらに最終的に分解可能であれば、他の色のＬＥＤを用いることも好適である。

また、この実施の形態では、ＬＥＤ５４ａ，５４ｂ，５４ｃを用いて説明したが、その他、図５に示すレーザーダイオード（ＬＤ）７２ａ，７２ｂ，７２ｃを用いることも好適である。このとき、ライトガイド５２の出射端部６２に光学フィルタ７４を配設することも好適である。光学フィルタ７４は、Ｒ光、Ｇ光やＢ光が照射されると蛍光を発するものや、蛍光を励起させたりすることができるものであることが好適である。また、この光学フィルタ７４は、Ｒ光用、Ｇ光用、Ｂ光用ＬＤ７２ａ，７２ｂ，７２ｃからの光のどれでも蛍光が発せられるものであることも好適である。

また、この実施の形態では、多数の極細ファイバーが集められて形成されたバンドル型のライトガイド５２を使用することについて説明したが、単ファイバーや液体ライトガイドを用いることも好適である。

また、ＬＥＤ５４ａ，５４ｂ，５４ｃの光の出射端部６２における光量バランスを調整するために、３つに分割された入射端部６４ａ，６４ｂ，６４ｃのファイバーバンドルの本数、または、単ファイバーや液体ライトガイドの径を自在に変化させることも好適である。

これまで、いくつかの実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明したが、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。

上記説明によれば、下記の事項の発明が得られる。また、各項の組み合わせも可能である。

［付記］
（付記項１）
スコープ先端部出射口（照明レンズ）とＲＧＢ各色を発光する発光素子との間に光学部材を設け、前期発光素子の光が、先端部出射口では同一の位置から出射されることを特徴とする内視鏡。

（付記項２）
前記光学部材は、一端が１つで他端が３つに分割された単ファイバーであることを特徴とする付記項１に記載の内視鏡。

（付記項３）
前記光学部材は、一端が１つに束ねられ、他端が３つに分割されたファイバーバンドルであることを特徴とする付記項１に記載の内視鏡。

（付記項４）
一端が１つに束ねられたファイバーバンドルは、他端の３つ分のファイバーバンドルが混成されていることを特徴とする付記項３に記載の内視鏡。

（付記項５）
前記ファイバーバンドルは、不規則に混成され、他端から入射されるＲＧＢ光が一端で一様に分布されることを特徴とする付記項４に記載の内視鏡。

（付記項６）
各発光素子は、それ自体がＲＧＢ光のいずれかを出射するＬＥＤであることを特徴とする付記項１ないし付記項５のいずれか１に記載の内視鏡。

（付記項７）
各発光素子は、蛍光体と組み合わせられてＲＧＢ光のいずれかを出射するＬＥＤであることを特徴とする付記項１ないし付記項５のいずれか１に記載の内視鏡。

（付記項８）
各発光素子は、蛍光体と組み合わせられてＲＧＢ光のいずれかを出射するＬＤであることを特徴とする付記項１ないし付記項５のいずれか１に記載の内視鏡。

（付記項９）
前記ＬＥＤもしくはＬＤは、前記ＲＧＢ光を発光させるために、補色を有するＬＥＤが用いられていることを特徴とする付記項６ないし付記項８のいずれか１に記載の内視鏡。

（付記項１０）
前記光学部材は、１つに束ねられた一端のファイバーバンドルもしくは単ファイバーの先端に、前記ＬＤに対応する蛍光体が混ぜ合わせられて配置されていることを特徴とする付記項８もしくは付記項９のいずれか１に記載の内視鏡。

本発明の一実施の形態に係る内視鏡システムの構成を示す概略図。 一実施の形態に係る内視鏡システムにおける内視鏡およびプロセッサ装置の内部構成を示す概略図。 一実施の形態に係る内視鏡システムにおけるライトガイド、発光ダイオードを発光させる発光部および発光素子駆動回路を示す概略図。 一実施の形態に係る内視鏡システムの発光素子駆動回路で発光部の発光ダイオードを発光させるタイミングを示し、（Ａ）は赤色用ＬＥＤの発光タイミングを示す概略図、（Ｂ）は緑色用ＬＥＤの発光タイミングを示す概略図、（Ｃ）は青色用ＬＥＤの発光タイミングを示す概略図。 一実施の形態の変形例に係る内視鏡システムにおけるライトガイド、レーザーダイオードを発光させる発光部および発光素子駆動回路を示す概略図。

符号の説明

１４ｃ…発光素子駆動回路、３４…照明光学系、５２…ライトガイド、５４…発光部、５４ａ…赤色光ＬＥＤ、５４ｂ…緑色光ＬＥＤ、５４ｃ…青色光ＬＥＤ、５５ａ，５５ｂ，５５ｃ…レンズ部、６２…出射端部、６４ａ…第１の入射端部、６４ｂ…第２の入射端部、６４ｃ…第３の入射端部

Claims (15)

1. 被観察体を照明する照明光学系と、この照明光学系により照明された被観察体を観察する観察光学系とを有する内視鏡において、
   前記照明光学系は、
   異なる色の光を発光する発光素子と、
   この発光素子から発光される光を入射させる入射端部と、この入射端部から導光される光を出射させる出射端部とを有するライトガイドと
   を具備し、
   前記ライトガイドの前記出射端部から出射する、異なる色の光は、略同一の位置から出射されることを特徴とする内視鏡。
2. 前記ライトガイドは、１つの出射端部と、第１ないし第３の少なくとも３つに分離された入射端部とを備えた単ファイバーで形成され、
   前記発光素子は、前記第１ないし第３の入射端部にそれぞれ対向する位置に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
3. 前記単ファイバーは、前記第１ないし第３の入射端部の径が任意の比率で変化されていることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡。
4. 前記ライトガイドは、１つの出射端部と、第１ないし第３の少なくとも３つに分離された入射端部とを備え、複数のファイバーが集められたファイバーバンドルで形成され、
   前記発光素子は、前記第１ないし第３の入射端部にそれぞれ対向する位置に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
5. 前記ファイバーバンドルは、前記第１ないし第３の入射端部のファイバーの本数が任意の比率で変化されていることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡。
6. 前記第１ないし第３の入射端部におけるファイバーは、前記出射端部でほぼ均一に混成されていることを特徴とする請求項４もしくは請求項５に記載の内視鏡。
7. 前記ファイバーは、不規則に混成されていることを特徴とする請求項６に記載の内視鏡。
8. 前記ライトガイドは、１つの出射端部と、第１ないし第３の少なくとも３つに分離された入射端部とを備えた液体ライトガイドで構成され、
   前記発光素子は、前記第１ないし第３の入射端部にそれぞれ対向する位置に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
9. 前記液体ライトガイドは、前記第１ないし第３の入射端部の径が任意の比率で変化されていることを特徴とする請求項８に記載の内視鏡。
10. 前記発光素子は、Ｒ光を発光するＲ光発光素子と、Ｇ光を発光するＧ光発光素子と、Ｂ光を発光するＢ光発光素子とを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１に記載の内視鏡。
11. 前記発光素子は、蛍光体と組み合わせられた発光ダイオードを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１に記載の内視鏡。
12. 前記発光素子は、蛍光体と組み合わせられたレーザーダイオードを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１に記載の内視鏡。
13. 前記蛍光体は、前記ライトガイドの出射端部に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の内視鏡。
14. 前記発光素子は、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光に分解可能な複数色の光を発光可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１に記載の内視鏡。
15. 前記発光素子は、赤色の補色、緑色の補色、青色の補色を発光可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか１に記載の内視鏡。

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