JP2007252685A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被観察体照明のために設けられた発光ダイオードから発生した熱を先端部全体に効率よく拡散させることにより、先端部の発熱を良好に抑制する。
【解決手段】内視鏡先端部１０Ａの先端面の観察窓１６ａの周りに、被観察体の照明に必要な最大光量を超える光量が全体で出力可能となる５つのＬＥＤ部Ｌ_１〜Ｌ_５を配置し、これらを例えば３つのＬＥＤ部Ｌ_１，Ｌ_３，Ｌ_５のＡ組と２つのＬＥＤ部Ｌ_２，Ｌ_４のＢ組に分け、このＡ組とＢ組を切り換えながら点灯制御することにより、先端部１０Ａの温度を所定の温度、例えば４２℃未満に抑制する。また、このとき、撮像モジュールＭに対し発熱の影響が大きいＡ組を、Ｂ組よりも短い時間だけ点灯制御することができ、更に数の少ないＢ組のＬＥＤ部Ｌ_２，Ｌ_４は、Ａ組のＬＥＤ部Ｌ_１，Ｌ_３，Ｌ_５より高い光量を出力できるものとし、各組での出力光量を均一にすることもできる。
【選択図】図１

Description

本発明は内視鏡装置、特に内視鏡先端部に設けた複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）の光によって被観察体を照明する内視鏡装置で、先端部の発熱を抑制するための構成に関する。

内視鏡装置は、照明光を被観察体（内）に照射し、内視鏡（スコープ）の挿入先端部に配置した例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子によって被観察体を撮像することにより、被観察体の映像をモニタ画面上で観察するものであり、このような内視鏡の先端部には、照明光の光源として、従来から用いられているライトガイド及び光源ランプの代わりに、近年では白色光を出力する発光ダイオード（ＬＥＤ）を配置することが提案されている。

即ち、従来のように、光源装置に設けた光源ランプから出力された光をライトガイドを介して内視鏡先端部へ供給する場合は、ライトガイドの伝送時に光の損失が生じるのに対し、先端部にＬＥＤを配置した場合は、ＬＥＤ光源からの光を照明光として効率よく利用できるという利点があり、またこのＬＥＤの採用によれば、内視鏡全体の構成の簡略化、軽量化等を図ることが可能になる。
特開平１１‐２１６１１３号公報 特開平１１‐２６７０９９号公報

しかしながら、上記ＬＥＤを照明用の光源として用いた場合、このＬＥＤ自体から発生する熱による内視鏡先端部の発熱が問題となる。即ち、内視鏡先端部では、ＬＥＤによる発熱だけでなく、上記ＣＣＤ及びＣＣＤ駆動のための回路を有する撮影モジュールからも熱が発生し、この両方の発熱部によって先端部全体が熱くなり、例えば長時間の使用時等で先端部が接触した被観察体に軽い熱傷や炎症を生じさせたり、ＣＣＤやＣＣＤ駆動のための電子回路に悪影響を与えたりする恐れがある。

このため、従来では、上記特許文献１のように、送気管路の開口部に設けられた先端口金をＬＥＤの照明部に近接し、ＬＥＤから発生した熱を送気ガスに伝達すること等が行われている。しかし、この送気ガスは常時流されることはなく、ＬＥＤから生じる熱を効率よくかつ十分に放熱することができない。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被観察体照明のために設けられた発光ダイオードから発生した熱を先端部全体に効率よく分散させることにより、先端部の発熱を良好に抑制することができる内視鏡装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明に係るＬＥＤ照明内視鏡装置は、内視鏡先端部から照明光を出力するために（先端面又は外周面に）配置され、被観察体の照明に必要な最大光量を超える光量が全体で出力可能となる複数の発光ダイオード（ＬＥＤ部）と、上記先端部の温度上昇を抑制するために、上記複数の発光ダイオード（群）を複数の組に分け、これら複数の組の発光ダイオードを組毎に切り換えながら点灯制御する制御回路と、を設けてなることを特徴とする。
請求項２の発明は、上記制御回路では、撮像素子及びその駆動回路を含む撮像モジュール（撮像素子及びその周辺回路）に対し発熱の影響が大きい組の発光ダイオードを、上記撮像モジュールに対し発熱の影響が小さい組の発光ダイオードよりも短い時間だけ点灯するように制御することを特徴とする。
請求項３の発明は、上記複数組の発光ダイオードの各組の数が異なる場合、数の少ない組の発光ダイオードは、数の多い組の発光ダイオードより高い光量を出力する構成としたことを特徴とする。

上記の構成によれば、例えば先端面に５つの発光ダイオードを周回で配置した場合は、これらの発光ダイオードを、１つ置きに選択した３つの発光ダイオードからなるＡ組と、残りの２つの発光ダイオードからなるＢ組に分けられ、このＡ組とＢ組の発光ダイオードが交互に切り換えられて点灯制御される。このようにして、複数設けた発光ダイオードの中から照明に用いる発光ダイオードを順番に選択して点灯することにより、発光ダイオードが連続発光し近傍の先端部が温め続けられることを防止して、発光ダイオードから発生する熱を先端部全体に分散させることができ、この結果、内視鏡先端部での発熱が抑制される。

また、請求項２の構成によれば、撮像素子モジュールに近い発光ダイオードを有する組の点灯時間を短くすることにより、発光ダイオードからの発熱と撮像素子モジュールからの発熱によって先端部の温度が相乗効果的に上昇することを防止できる。
更に、請求項３の構成によれば、数の少ない組の発光ダイオードの発光面積を大きくしたり、数の少ない組に発光効率の高い発光ダイオードを採用したりすることにより、各組から出力される全体の総光量が均一になり、被観察体映像を一定の明るさに維持することが容易となる。

本発明の内視鏡装置によれば、被観察体照明のために設けられた発光ダイオードから発生した熱を先端部全体に効率よく分散させることにより、先端部の発熱を良好に抑制することができるという効果がある。
また、請求項２の発明によれば、発光ダイオードからの発熱と撮像素子モジュールからの発熱による相乗効果的な先端部の温度上昇をなくすことが可能となり、請求項３の発明によれば、各組からの出力光量を均一にでき、被観察体映像を一定の明るさに維持することが容易になるという利点がある。

図１（Ａ），（Ｂ）には、実施例に係る内視鏡（電子内視鏡）装置の構成が示されており、図１（Ａ）には、内視鏡先端部の先端面、図１（Ｂ）には図１（Ａ）のＩ−Ｉ線切断面及びその他の構成が示される。実施例の内視鏡装置は、内視鏡（スコープ）１０とプロセッサ装置１２を有してなり、内視鏡１０の先端部１０Ａには、観察窓（レンズ）１５ａを含む対物光学系１５、この観察窓１５ａを取り囲むように配置され、それぞれにカバーガラス１６ａを取り付けた５つのＬＥＤ（発光ダイオード）部Ｌ_１〜Ｌ_５、上記観察窓１５ａへ向けて送気と送水をする送気／送水用ノズル１７、鉗子等の処置具を導出する処置具挿通チャンネル（鉗子口）１８等が配置される。

図１（Ｂ）に示されるように、上記対物光学系１５は、観察窓１５ａの後側に対物レンズ１５ｂ等を有し、この対物光学系１５の後側に、プリズム２０、カバーガラス２１を介して固体撮像素子であるＣＣＤ２２が光学的に接続される。このＣＣＤ２２は、ＣＣＤ基板２３に取り付けられており、このＣＣＤ基板２３に、ＣＣＤ駆動（映像信号出力）のための電子回路（素子）２４が接続されると共に、映像信号や制御信号等を出力するための信号線２５が接続されており、この信号線２５がプロセッサ装置１２に接続される。上記ＣＣＤ２２、ＣＣＤ基板２３及び電子回路２４等が撮像モジュールＭを構成する。

また、上記ＬＥＤ部Ｌ_１〜Ｌ_５は、その内部に例えば３波長蛍光体型白色ＬＥＤを複数個形成したＬＥＤ本体１６ｂとカバーガラス１６ａからなり、このＬＥＤ部Ｌ_１〜Ｌ_５には、そのそれぞれに対して電源線２８を介し駆動電源を供給するためのＬＥＤ駆動回路３０及びマイコン３１が接続され、このマイコン３１にて、ＬＥＤ部Ｌ_１〜Ｌ_５の切換え点灯制御と、その光出力（強度）の制御が行われる。そして、これらＬＥＤ部Ｌ_１〜Ｌ_５としては、その全体で得られる総光量が被観察体の照明に必要な最大光量を超えるような強度のものが用いられる。即ち、これらＬＥＤ部Ｌ_１〜Ｌ_５から複数の組が選択されるが、この各組のＬＥＤ部で照明に必要かつ十分な最大光量を確保できるようにする。なお、上記ＬＥＤ駆動回路３０及びマイコン３１は、内視鏡１０内に配置される。

図２には、ＬＥＤ部Ｌ_１〜Ｌ_５の点灯の組合せの一例が示され、図３には、各組毎の点灯駆動信号が示されており、実施例では、図２（Ａ）のように、対物光学系（観察窓１５ａ）１５の周り方向で飛び飛びに選択した３つの（斜線部で示した）ＬＥＤ部Ｌ_１，Ｌ_３，Ｌ_５の一組をＡ組とし、図２（Ｂ）のように、その他の２つの（斜線部で示した）ＬＥＤ部Ｌ_２，Ｌ_４の一組をＢ組とする。そして、図３に示されるように、上記Ａ組のＬＥＤ部Ｌ_１，Ｌ_３，Ｌ_５のそれぞれに対して図（Ａ）の点灯駆動を行い、上記Ｂ組のＬＥＤ部Ｌ_２，Ｌ_４のそれぞれに対して図（Ｂ）の点灯駆動を行うことにより、Ａ組とＢ組が交互に点灯される。

実施例は以上の構成からなり、内視鏡１０では、マイコン３１の制御によってＬＥＤ駆動回路３０からＬＥＤ部Ｌ_１〜Ｌ_５のそれぞれに点灯駆動信号が供給されることにより、複数のＬＥＤ部Ｌ_１〜Ｌ_５は、設定された各組毎に点灯され、実施例では、例えば図３（Ａ），（Ｂ）の点灯駆動信号（オンオフ信号）によって、図２（Ａ），（Ｂ）のようにＡ組のＬＥＤ部Ｌ_１，Ｌ_３，Ｌ_５とＢ組のＬＥＤ部Ｌ_２，Ｌ_４が交互に点灯される。

図４には、実施例でのＬＥＤ光源による内視鏡先端部の温度変化の一例が示されている。このグラフは、図１に示した先端部１０Ａの外周のＦ点において、上記ＬＥＤ部Ｌ_１〜Ｌ_５の全てを点灯させたとき、曲線１０１のように、３分程度で４２℃近傍に達するような条件で測定したものである。即ち、Ａ組のＬＥＤ部Ｌ_１，Ｌ_３，Ｌ_５のみを点灯させた場合、曲線１０２のように、Ｆ点の温度が５〜６分程度で４２℃近傍に近づくことになるのに対し、実施例のようにＡ組とＢ組を切り換えて点灯させた場合は、発熱部の場所が変わって発生熱が分散されるので、Ｆ点の温度が曲線１０３のように、４２℃に達しないようになる。このようにして、実施例では先端部１０Ａの温度を所定の許容温度に抑制することが可能になる。

そして、上記のＬＥＤ部Ｌ_１〜Ｌ_５のＡ組とＢ組の切換えによって照明された被観察体は、対物光学系１５を介してＣＣＤ２２にて撮像され、このＣＣＤ２２の出力がプロセッサ装置１２に供給され、ここで所定の映像処理が施されることにより被観察体の映像がモニタに表示される。

図５には、ＬＥＤ部Ｌ_１〜Ｌ_５の点灯の組合せの他の例が示されており、この例では、対物光学系１５の周りの左回りに３つずつ順番に選択したものである。即ち、図５（Ａ）のＬＥＤ部Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３からなるＣ組、図５（Ｂ）のＬＥＤ部Ｌ_２，Ｌ_３，Ｌ_４からなるＤ組、図５（Ｃ）のＬＥＤ部Ｌ_３，Ｌ_４，Ｌ_５からなるＥ組、図５（Ｄ）のＬＥＤ部Ｌ_４，Ｌ_５，Ｌ_１からなるＦ組、図示していないが、ＬＥＤ部Ｌ_５，Ｌ_１，Ｌ_２からなるＧ組というように、１つずつずらしながら３つのＬＥＤ部を選択し、これらのＡ〜Ｇ組を順番に点灯させるように制御してもよい。

また、実施例のマイコン３１では、図１に示されるように、ＣＣＤ２２、ＣＣＤ基板２３及び電子回路２４含む撮像モジュールＭに近いＬＥＤ部Ｌ_５，Ｌ_１を含み、撮像モジュールＭに与える発熱の影響が大きいＡ組のＬＥＤ部Ｌ_１，Ｌ_３，Ｌ_５を、Ｂ組のＬＥＤ部Ｌ_２，Ｌ_４の点灯時間よりも短い時間だけ点灯するように制御する。これにより、ＬＥＤ部Ｌ_１〜Ｌ_５と撮像モジュールＭの両方の発熱によって相乗効果的に先端部１０Ａが発熱することを抑制することができる。

更に、上記実施例では、図１のように、ＬＥＤ部Ｌ_１〜Ｌ_５の各組中の数がＡ組で３つ、Ｂ組で２つとなり、その数が異なるため、ＬＥＤ駆動回路３０による駆動電圧等の調整によって、Ｂ組のＬＥＤ部Ｌ_２，Ｌ_４のそれぞれの発光出力強度をＡ組のＬＥＤ部Ｌ_１，Ｌ_３，Ｌ_５の発光出力強度よりも小さくなるように制御し、各組毎の総発光量を均一（同一）にすることができる。

図６には、各組毎の発光量を均一にするためのＬＥＤ部の他の構成例が示されており、この例では、数の少ないＢ組のＬＥＤ部Ｌ_２１及びＬ_４１として、Ａ組のＬＥＤ部Ｌ_１，Ｌ_３，Ｌ_５よりも発光出力（定格）の高いＬＥＤを採用する。即ち、ＬＥＤ部Ｌ_２１及びＬ_４１は、他のＬＥＤ部Ｌ_１，Ｌ_３，Ｌ_５よりも内部のＬＥＤ素子の数が多く、発光面積も広くなっている。このような構成によって、各組毎のＬＥＤ部群の全体の発光量を均一にすることができる。

上記実施例では、５つのＬＥＤ部Ｌ_１〜Ｌ_５を取り付ける場合を説明したが、このＬＥＤ部の数は、２つ以上で任意に設定することができる。また、これらＬＥＤ部Ｌ_１〜Ｌ_５は、その一部を先端部１０Ａの外周面（側面）に配置してもよい。

本発明の実施例に係る内視鏡装置の構成を示し、図（Ａ）は内視鏡先端部の先端面の図、図（Ｂ）は図（Ａ）のＩ−Ｉ線切断面とその他の構成を示す図である。 実施例の複数のＬＥＤ部の配置及びＬＥＤ部の点灯の組合せの一例を示し、図（Ａ）はＡ組（斜線部）、図（Ｂ）はＢ組（斜線部）の図である。 実施例の複数のＬＥＤ部のＡ組点灯とＢ組点灯の駆動信号を示す図である。 実施例のＬＥＤ部を点灯させたときの先端部の温度変化を示す図である。 実施例の複数のＬＥＤ部の点灯の組合せの他の例を示す図である。 実施例において各組毎の発光量を均一にするためのＬＥＤ部の他の構成例を示す図である。

符号の説明

１０…内視鏡、 １０Ａ…先端部、
１２…プロセッサ装置、 １５…対物光学系、
１５ａ…観察窓、 １６ａ…カバーガラス、
１６ｂ…ＬＥＤ本体、 ２２…ＣＣＤ、
２３…ＣＣＤ基板、 ２４…電子回路、
３０…ＬＥＤ駆動回路、 ３１…マイコン、
Ｌ_１〜Ｌ_５…ＬＥＤ（発光ダイオード）部。

Claims (3)

1. 内視鏡先端部から照明光を出力するために配置され、被観察体の照明に必要な最大光量を超える光量が全体で出力可能となる複数の発光ダイオードと、
   上記先端部の温度上昇を抑制するために、上記複数の発光ダイオードを複数の組に分け、これら複数の組の発光ダイオードを組毎に切り換えながら点灯制御する制御回路と、を設けてなる内視鏡装置。
2. 上記制御回路は、撮像素子及びその駆動回路を含む撮像モジュールに対し発熱の影響が大きい組の発光ダイオードを、上記撮像モジュールに対し発熱の影響が小さい組の発光ダイオードよりも短い時間だけ点灯するように制御することを特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
3. 上記複数組の発光ダイオードの各組の数が異なる場合、数の少ない組の発光ダイオードは、数の多い組の発光ダイオードより高い光量を出力する構成としたことを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ照明内視鏡装置。

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