JP4452607B2 - 照明装置、フィルタ装置、画像表示装置 - Google Patents

照明装置、フィルタ装置、画像表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、医療用途等に好適な照明装置、フィルタ装置、画像装置に関し、特に生体組織の識別性を向上させた照明装置、フィルタ装置、画像表示装置に関する。
従来、医療現場などで使用される照明には、灯下に影のできないランプである無影灯やアストラルランプが利用されてきた。このような無影灯としては、太陽光に近い色温度を有するキセノンランプやハロゲンランプ、メタルハライドランプ等の高輝度のランプが利用される（例えば特許文献１）。しかしながら、医療用照明では無影効果のみならず、生体組織同士の識別が容易に行えることが重要となる。すなわち、反射光のスペクトル成分が生体組織のコントラストが高くなるような成分を備えていることが望ましい。例えば手術中に動脈と静脈とを判別できるような十分な色差を得られる光源が医療用として要求される。
一方で近年、白熱球などの金属フィラメントに通電して白熱状態に加熱した熱エネルギーによって発光させる電球と異なり、半導体を利用して電気エネルギーを電磁放射に変換する半導体発光素子や、これに蛍光体を組み合わせて半導体発光素子が発する光を波長変換させる発光素子を利用した照明装置が開発されている。特に窒化ガリウム等の窒化物系半導体を用いた発光素子は、紫外光、青色光、緑色光等の発光が可能であり、高効率で低消費電力である上、小型化が可能で機械的な振動等にも強く、長寿命で信頼性が高い等の利点を有することから、各方面での利用が進んでいる。しかしながら、このような半導体発光素子は一般に電球や太陽光とは反射スペクトル成分が異なるため、医療用途には適しない場合があるという問題があった。例えば、白色ＬＥＤを医療用照明として使用すると動脈と静脈とを見極めるのが難しくなる。
特開２００３−３３９７３８号公報
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、医療用の照明として生体組織の識別性を高める等、物体色間の色弁別を必要とする用途に適した照明装置、フィルタ装置、画像表示装置を提供することにある。
以上の目的を達成するために本発明の第１の側面に係る照明装置は、生体組織の視認性を改善して物体色間の色弁別を可能とするよう、異なるスペクトル成分を相対的に強調可能な医療用の照明装置であって、白色光を出力可能な光源と、神経組織を識別するため、波長５２０〜５９０ｎｍの領域にピークを有し、かつそのスペクトル半値幅が７０ｎｍ以下である緑色光成分の光量を独立して調整可能な光量調整手段と、を備えており、前記光量調整手段は、神経組織以外を識別するため、波長５２５〜５９０ｎｍの領域における光出力を、可視光成分である波長３８０〜７８０ｎｍにおける光出力の１／５以下に調整可能としている。これにより、色差の大きいスペクトル成分を相対的に強め、生体組織の視認性を高めて物体色間の色弁別を必要とする用途に適した照明装置が実現される。特に神経組織のような他の臓器と明度差の異なる生体組織に対してコントラストを強調し、生体組織の視認性を高めて物体色間の色弁別を必要とする用途に適した照明装置が実現される。
また、第２の側面に係る照明装置は、波長５２５〜５９０ｎｍの領域における光出力が、可視光成分である波長３８０〜７８０ｎｍにおける光出力の１／１０以下とできる。これにより、色差の大きいスペクトル成分を相対的に強め、生体組織の視認性を高めて物体色間の色弁別を必要とする用途に適した照明装置が実現される。
さらに、第３の側面に係る照明装置は、出力光に含まれる青又は青緑色光成分のピーク波長が４３０〜５２０ｎｍとできる。これにより、青又は青緑色光成分によって生体組織の色差を強調でき、生体組織の視認性を高めて物体色間の色弁別を必要とする用途に適した照明装置が実現される。
さらにまた、第４の側面に係る照明装置は、出力光に含まれる青又は青緑色光成分のピーク波長が４８０〜５１０ｎｍとできる。これにより、青又は青緑色光成分によって生体組織の色差を強調でき、生体組織の視認性を高めて物体色間の色弁別を必要とする用途に適した照明装置が実現される。
さらにまた、第５の側面に係る照明装置は、出力光に含まれる赤色光成分のピーク波長が６００ｎｍ以上とできる。これにより、赤色光成分によって生体組織の色差を強調でき、生体組織の視認性を高めて物体色間の色弁別を必要とする用途に適した照明装置が実現される。
さらにまた、第６の側面に係る照明装置は、出力光に含まれる赤色光成分のピーク波長が６１０〜６７０ｎｍとできる。これにより、赤色光成分によって生体組織の色差を強調でき、生体組織の視認性を高めて物体色間の色弁別を必要とする用途に適した照明装置が実現される。
さらにまた、第７の側面に係る照明装置は、生体組織の視認性を改善して物体色間の色弁別を可能とするため、異なるスペクトル成分を相対的に強調可能な、白色光を出力可能な医療用の照明装置であって、出力光を出射可能なＬＥＤモジュールと、ＬＥＤを駆動するための電力を供給するためのコードと、前記コードを介して前記ＬＥＤモジュールと接続されたコントローラ部と、を備え、前記ＬＥＤモジュールは、出力光に含まれる青又は青緑色光成分のピーク波長が４３０〜５２０ｎｍの第一ＬＥＤと、出力光に含まれる赤色光成分のピーク波長が６００ｎｍ以上の第二ＬＥＤと、を備え、前記コントローラ部は、神経組織以外を識別する際は、波長５２５〜５９０ｎｍの領域における光出力が、可視光成分である波長３８０〜７８０ｎｍにおける光出力の１／５以下となる出力光を出力するように電流を制御しており、神経組織を識別する際は、波長５２５〜５９０ｎｍの領域における光出力の明度差を用いる。これにより、神経組織のような他の臓器と明度差の異なる生体組織に対してコントラストを強調し、生体組織の視認性を高めて物体色間の色弁別を必要とする用途に適した照明装置が実現される。
さらにまた、照明装置は、出力光に含まれる緑色光成分が波長５２０〜５９０ｎｍの領域にピークを有し、かつそのスペクトル半値幅が７０ｎｍ以下であり、少なくとも緑色光成分の光量を独立して調整可能としている。これにより、神経組織のような他の臓器と明度差の異なる生体組織に対してコントラストを強調し、生体組織の視認性を高めて物体色間の色弁別を必要とする用途に適した照明装置が実現される。
さらにまた、照明装置は、上記緑色光成分のみの光出力を可能に構成できる。これにより、緑色光成分のみの単色光で生体組織のコントラストを強調し、明度によらず生体組織の視認性を高めて物体色間の色弁別を必要とする用途に適した照明装置が実現される。
また、第８の側面に係るフィルタ装置は、生体組織の視認性を改善して物体色間の色弁別を可能とするため、異なるスペクトル成分を相対的に強調可能な医療用のフィルタ装置であって、神経組織以外を識別する際、波長５２５〜５９０ｎｍの領域における透過光量が、可視光成分である波長３８０〜７８０ｎｍにおける透過光量の１／５以下であり、神経組織を識別する際は、波長５２５〜５９０ｎｍの領域における光出力の明度差を用いることができる。これにより、色差の大きいスペクトル成分を相対的に強め、生体組織の視認性を高めて物体色間の色弁別を必要とする用途に適したフィルタ装置が実現される。
さらに、第９の側面に係るフィルタ装置は、波長５２５〜５９０ｎｍの領域における透過光量が、可視光成分である波長３８０〜７８０ｎｍにおける透過光量の１／１０以下とできる。これにより、色差の大きいスペクトル成分を相対的に強め、生体組織の視認性を高めて物体色間の色弁別を必要とする用途に適したフィルタ装置が実現される。
さらにまた、第１０の側面に係るフィルタ装置は、透過光に含まれる青又は青緑色光成分のピーク波長が４３０〜５２０ｎｍとできる。これにより、青又は青緑色光成分によって生体組織の色差を強調でき、生体組織の視認性を高めて物体色間の色弁別を必要とする用途に適したフィルタ装置が実現される。
さらにまた、第１１の側面に係るフィルタ装置は、透過光に含まれる青又は青緑色光成分のピーク波長が４８０〜５１０ｎｍとできる。これにより、青又は青緑色光成分によって生体組織の色差を強調でき、生体組織の視認性を高めて物体色間の色弁別を必要とする用途に適したフィルタ装置が実現される。
さらにまた、第１２の側面に係るフィルタ装置は、透過光に含まれる赤色光成分のピーク波長が６００ｎｍ以上とできる。これにより、赤色光成分によって生体組織の色差を強調でき、生体組織の視認性を高めて物体色間の色弁別を必要とする用途に適したフィルタ装置が実現される。
さらにまた、第１３の側面に係るフィルタ装置は、透過光に含まれる赤色光成分のピーク波長が６１０〜６７０ｎｍとできる。これにより、赤色光成分によって生体組織の色差を強調でき、生体組織の視認性を高めて物体色間の色弁別を必要とする用途に適したフィルタ装置が実現される。
さらにまた、第１４の側面に係るフィルタ装置は、生体組織の視認性を改善して物体色間の色弁別を可能とするため、異なるスペクトル成分を相対的に強調可能な医療用のフィルタ装置であって、波長５２０〜５９０ｎｍの領域に透過光成分のピークを有し、かつこの領域における透過光量が神経組織を識別する際、可視光成分である波長３８０〜７８０ｎｍの領域における全透過光量の１／２以上となる透過率を有し、神経組織を識別する際は、波長５２０〜５９０ｎｍの領域における光出力の明度差を用いる。これにより、神経組織のような他の臓器と明度差の異なる生体組織に対してコントラストを強調し、生体組織の視認性を高めて物体色間の色弁別を必要とする用途に適したフィルタ装置が実現される。
さらにまた、第１５の側面に係る画像表示装置は、生体組織の視認性を改善して物体色間の色弁別を可能とするため、異なるスペクトル成分を相対的に強調可能なビデオ映像処理を含む医療用の画像表示装置であって、神経組織以外を識別する際の、被写体側分光波長５２５〜５９０ｎｍの領域に対応する映像出力が、被写体側分光波長３８０〜７８０ｎｍの領域に対応する映像出力の１／５以下であり、神経組織を識別する際は、波長５２０〜５９０ｎｍの領域における光出力の明度差を用いる。これにより、色差の大きいスペクトル成分を相対的に強め、生体組織の視認性を高めて物体色間の色弁別を必要とする用途に適したフィルタ装置が実現される。
さらにまた、第１６の側面に係る画像表示装置は、神経組織を識別する際の、被写体側分光波長５２０〜５９０ｎｍの領域に対応する映像出力が、被写体側分光波長３８０〜７８０ｎｍに対応する映像出力の１／２以上とできる。これにより、神経組織のような他の臓器と明度差の異なる生体組織に対してコントラストを強調し、生体組織の視認性を高めて物体色間の色弁別を必要とする用途に適した画像表示装置が実現される。
本発明の照明装置、フィルタ装置、画像表示装置によれば、主な生体組織に対して反射光のスペクトル成分に十分な色差を得ることができ、物体色間の色弁別を必要とする用途に好適に利用できるという優れた特長を実現する。すなわち、色温度の高い光源を使用すれば反射率の高い臓器の色差を明瞭にでき、かつ識別の困難なスペクトル成分を低減することで臓器の区別を容易にできる。また、神経組織のように他の組織とコントラスト差が大きい生体組織については、特定の波長領域のみを調整して生体組織のコントラストを高めることができ、異なる細胞などを容易に判別できるようになる。さらに、同様の原理を利用して光源のみならず、透過光のスペクトル成分を調整し、組織間の識別性を高めたフィルタ装置が実現できる。さらにまた、同様の原理に基づき画像処理等の電気的な処理を加えることで生体組織間の識別性を高めた画像を表示可能な画像表示装置を実現できる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための照明装置、フィルタ装置、画像表示装置を例示するものであって、本発明は照明装置、フィルタ装置、画像表示装置を以下のものに特定しない。
また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
本発明者らは、医療用途等物体色間の色弁別を必要とする用途に適した照明やフィルタ、画像表示装置を得るために、生体組織の反射スペクトルを種々の条件にて測定し、好ましい特性を見出すに至った。ここでは、試料として全身麻酔を施した豚の各種生体組織を生きた状態で反射スペクトルを測定した。このデータを基に各種光源下での各組織間の色差を求め、光源として適切な特性を取得すると共に、同様の特性を有するフィルタ及び画像表示装置を開発した。反射スペクトルの測定には、浜松ホトニクス製の瞬間マルチ分光器ＰＭＡ−１１を用いた。照明光源としては基準となる光源にハロゲンランプを用い、硫酸バリウムの反射スペクトルをリファレンス光とし、生体照射時の反射スペクトルとの差分より各組織の反射スペクトルを求めた。ただ生体組織には血液が含まれているが、血中の酸素濃度により血液の色は変化する。このような血液の色変化が生じないように、本発明者らは各組織を生きた状態で反射光のスペクトルを解析した。このため呼吸や心拍で対象組織が動き、また表面状態もウェットで曲面形状であるため、リファレンスとした硫酸バリウム面とは状態が異なり、測定された値にある程度の誤差が含まれていると考えられる。
ここでは、光源として黒体輻射光、量産白色ＬＥＤ、２波長ＬＥＤ、第２の２波長ＬＥＤ、波長５５５ｎｍ付近にピークを備えるＬＥＤを使用し、静脈、動脈血、肝臓、肺の反射スペクトルをそれぞれ測定した。黒体輻射光は色温度４０００Ｋであり、従来より手術室の無影灯などに使用されている光源に近い特性を有する。量産白色ＬＥＤは、青色ＬＥＤ（ピーク波長４５０ｎｍ近傍）とＹＡＧ蛍光体を組み合わせたものである。この蛍光体は黄色系の光を発光する蛍光体であり、ＬＥＤを封止する封止樹脂中に蛍光体を分散させ、蛍光体がＬＥＤからの青色光の一部を吸収し、波長変換して黄色光を発光する。これら青色光と黄色光との混色により白色系の光を発光させる。２波長ＬＥＤは、青緑色光成分と赤色光成分を組み合わせたものであり、本実施の形態においてはピーク波長４９０ｎｍ近傍の青色ＬＥＤとピーク波長６２５ｎｍ近傍の赤色ＬＥＤとを組み合わせて使用している。また第２の２波長ＬＥＤは、ピーク波長４９０ｎｍ近傍の青色ＬＥＤとピーク波長６５０ｎｍ近傍の赤色ＬＥＤとを組み合わせて使用している。リファレンス光である標準光源Ｃは、標準光源Ａに所定のフィルタを組み合わせて相関色温度を約６７７４Ｋとした人工光源である。測定されたデータの評価方法としては、実際に目で見てどれくらいの違いに見えるかの評価方法として各種計算方法が提案されている。ここでは、最も一般的に用いられているＬ＊ａ＊ｂ＊表色系（ＣＩＥＬＡＢ）による色差計算式を使用して色差を評価した（ＪＩＳＺ８７３０）。表１に許容色差の分類を示す。この評価基準では、絶対量として表１のような色の許容値が規定されており、色差の値が大きいほど見た目の差が大きい。このため、医療用途では色差が大きいほど各組織の弁別が良いということができる。
また、色差を求めるのに使用した各光源の発光スペクトルを図１に、その詳細として各光源のｘｙ色度図におけるｘ値、ｙ値、Ｔｃｐ、Ｒａ、Ｒ９の一覧を表２にそれぞれ示す。
以上の光源を、麻酔をかけた豚の各種臓器（ここでは静脈、動脈、肝臓、肺、神経）に生きたまま照射し、その反射光のスペクトルを測定した。各波長における反射スペクトルを図２に、またＣＩＥ色度図上にプロットしたグラフを図３に、それぞれ示す。これらの結果より、神経組織以外は４９０ｎｍ近辺の青緑色領域と６００ｎｍ以上の赤色領域の反射スペクトル比率で区別できることが判明した。
これらの反射スペクトルを持つ各種臓器を上記各種光源で照射したときの、各組織間での色差を計算した結果を以下の表３〜表８に示す。これらの表において表３は標準光源Ｃ、表４は黒体輻射光、表５は量産白色ＬＥＤ、表６は２波長ＬＥＤ、表７は第２の２波長ＬＥＤとして波長４９０ｎｍ、６５０ｎｍの２つのＬＥＤ、表８は５５５ｎｍのＬＥＤについて、静脈、動脈血、肝臓、肺の反射スペクトルの色差をそれぞれ示している。また表９は、各種臓器の色特性として３刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、色座標（ｘ、ｙ）、ＣＩＥ１９７６（Ｌ＊ａ＊ｂ＊）色空間を示す。さらに上記表３〜表８の各々の色差を合計した値を、表１０に示す。
表１０から明らかなように、２波長ＬＥＤは、黒体輻射光に比べて色差量が２割以上改善されており、さらにコントラストのよい像を得ることができる。さらに第２の２波長ＬＥＤは、色差量で約４割改善されている。このように、２波長ＬＥＤを使用すれば従来の無影灯と同程度あるいはこれよりも優れた色差を得ることができ、医療用照明装置の光源として好適に利用できる。
以上の結果から、図２を見ると波長５２５ｎｍ近辺〜５９０ｎｍ付近の区間で、神経を除く組織の反射率が低下していることが判る。この原因は明らかでないが、血中のヘモグロビンやオキシヘモグロビン等の吸光によるものと推測される。このように、波長５２５〜５９０ｎｍの領域は組織間の識別に寄与しないため、この部分の反射スペクトルを低減することで、組織を識別しやすい反射スペクトルを得ることができる。本発明者らが行った実験では、可視光成分である波長３８０〜７８０ｎｍのスペクトルの内、波長５２５〜５９０ｎｍの成分の占める割合を１／５以下、好ましくは１／１０に調整することで、生体組織の識別が容易な光源とすることができた。また、このことは図３に示す色度図上でも確認でき、主波長λｄ＝４９５ｎｍと６１５ｎｍとを結ぶ直線上に各種臓器の反射スペクトルがほぼ並んでいる。したがって、波長４９５ｎｍ近傍に相当する青又は青緑色光と、６１５ｎｍ近傍に相当する赤色光の２色を混色することで、生体組織の識別に適した光源とすることができる。本発明者らが詳細な実験を行った結果、青緑色光成分としてはピーク波長が４３０〜５２０ｎｍ、好ましくは４８０〜５１０ｎｍとすることで、より特性のよい光源を得ることができた。また赤色光成分としては、ピーク波長が６００ｎｍ以上、好ましくは６１０〜６７０ｎｍとすることで、特性のよい光源を得ることができた。したがって、これらの２色の組み合わせによって、医療用途に最適な照明を実現できる。２色の組み合わせにおいては、お互いが補色関係になるように、すなわち混色して白色光となるように調整する。照明としては白色光が最も自然であり医療従事者にも安心感を与えるので好ましいからである。白色光源としては一般に光の３原色であるＲＧＢを混色することが優れていると考えられているが、医療用途においては上述したように青又は青緑色と赤色の２色の混色によって、生体組織の峻別に適した光源を得ることができる。
以上のように、神経以外の生体組織については色温度が高く、波長５２５〜５９０ｎｍの成分を抑えることで色差によって区別できる。一方、神経組織については図２に示すように他の組織と異なり、上記波長領域での顕著な吸収は見られない。表９のＹ値（明るさを表す）を見ると、他の臓器が１０以下であるのに対し、神経は３６．７を示している。このことから、神経組織は色差よりも明度差で識別することが有利である。この方法では色の再現が不要であるため、単色を照射して明るさの差、すなわちコントラストのみで他の組織と区別できる。この場合は、図２から他の組織との差が明確な緑色光成分を使用することが好ましい。具体的には本発明者らの行った実験の結果、波長５２０〜５９０ｎｍの領域にピークを有する光源を利用する。このスペクトル半値幅は７０ｎｍ以下、好ましくは６０ｎｍ以下、さらに好ましくは５０ｎｍ以下とする。スペクトル半値幅を狭くすることによって、緑色光成分のみをシャープに照射し、言い換えるとブロードなスペクトルを排除し他のスペクトル成分を低減することで他の組織との区別を行いやすくできる。このため、緑色光成分のみを調整可能な光源を使用する。例えば、上記スペクトルを備える緑色発光ＬＥＤを使用し、この光出力を独立して調整可能とする。これによって、緑色ＬＥＤのみを使用して光を照射し、黄緑色の照明下で神経組織を明るさの差によって識別できる。
好ましくは、この構成を上述した神経以外の生体組織に適した構成と組み合わせる。すなわち、青緑色光成分としてピーク波長４３０〜５２０ｎｍのＬＥＤ、赤色光成分としてピーク波長が６００ｎｍ以上のＬＥＤ、緑色光成分としてピーク波長５２０〜５９０ｎｍのＬＥＤの３色のＬＥＤを組み合わせた光源とする。この光源で神経組織以外を識別する際は、緑色ＬＥＤをＯＦＦあるいは出力を低減して、赤色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを調整し、色差で臓器を区別する。一方神経組織を識別する際は、赤色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤをＯＦＦ又は出力を低減して、緑色ＬＥＤのみを調整してコントラストで神経組織を区別する。これによって、目的や状況に応じて光源の設定を変更し、最適な識別を行える医療用照明装置が実現される。
上記の例では、光源としてはＬＥＤ（発光ダイオード）を使用した。このようなＬＥＤの一例を図４に示す。この図では、窒化物半導体発光素子であるＬＥＤチップ９を配線基板の一であるサブマウント１０上にフリップチップ実装している。フリップチップは、窒化物半導体層の電極形成面を主光取出し面とするフェイスアップ実装と異なり、電極形成面と対向する基板１１側を主光取出し面とする実装方式であり、フェイスダウン実装等とも呼ばれる。図４のＬＥＤチップ９は、基板１１上にバッファ層１２、ｎ型窒化物半導体層１３、活性層１４、ｐ型窒化物半導体層１５を順にエピタキシャル成長し、さらに透光性導電層１７と金属電極層４０を積層している。結晶成長方法としては、例えば、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：metal-organic chemical vapor deposition）、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）、ハイドライドＣＶＤ法、ＭＢＥ（molecularbeam epitaxy）などの方法が利用できる。また、半導体層の積層構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。また、各層を超格子構造としたり、活性層１４を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。なお、図４においては透光性導電層１７上に設けられる反射層の図示を省略している。また図４においては詳細に図示しないが、活性層１４及びｐ型窒化物半導体層１５の一部を選択的にエッチング除去して、ｎ型窒化物半導体層１５の一部を露出させて、ｎ側パッド電極を形成している。またｎ側電極と同一面側で、ｐ型窒化物半導体層１５にはｐ側パッド電極が形成される。パッド電極の上には、外部電極等と接続させるためのメタライズ層（バンプ２０）を形成する。メタライズ層は、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の材料から成る。これらＬＥＤチップ９の電極形成面側をサブマウント１０上に設けられた正負一対の外部電極と対向させ、バンプ２０にて各々の電極を接合する。さらにサブマウント１０に対してワイヤー２１などが配線される。一方、フェイスダウンで実装されたＬＥＤチップ９の基板１１の主面側を、主光取出し面としている。窒化物半導体としては、一般式がＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）であって、ＢやＰ、Ａｓを混晶してもよい。また、ｎ型窒化物半導体層１３、ｐ型窒化物半導体層１５は、単層、多層を特に限定しない。また、窒化物半導体層にはｎ型不純物、ｐ型不純物を適宜含有させる。ｎ型不純物としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｏ、Ｔｉ、Ｚｒ等のＩＶ族、若しくはＶＩ族元素を用いることができ、好ましくはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎを、最も好ましくはＳｉを用いる。また、ｐ型不純物としては、特に限定されないが、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｃａなどが挙げられ、好ましくはＭｇが用いられる。これにより、各導電型の窒化物半導体を形成することができる。前記窒化物半導体層には活性層１４を有し、該活性層１４は単一（ＳＱＷ）又は多重量子井戸構造（ＭＱＷ）とする。
以上のようなＬＥＤは、組成比やドーパントを調整することで、ピーク波長を調整することができ、本発明に好適に利用できる。特にＬＥＤは優れた単色性のピーク波長を有するため、反射スペクトルの調整に好都合である。さらにＬＥＤに蛍光体等の波長変換部材を組み合わせることで、所望の波長に調整できる。蛍光体は、ＬＥＤを封止する封止樹脂中に分散され、蛍光体がＬＥＤからの発光の一部を吸収して波長変換し、異なる光を発光する。これによってＬＥＤの光と蛍光体で波長変換された光との混色により所望の光を発光する。このような波長変換部材は、結合した蛍光体粒子から構成される。蛍光体粒子を含むバインダをＬＥＤが配置されるパッケージの表面に塗布した後、バインダの有機溶媒を気化させることで、発光素子が配置されるパッケージの表面に形成される。
ただ、本実施の形態においては、ＬＥＤ以外の発光素子も使用できる。本発明の照明装置としては、様々な光源が利用できるが、例えばＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、０≦ｘ＋ｙ＜１）からなる窒化物半導体を積層した半導体層を用いて形成した窒化物半導体素子は低消費電力、長寿命などの優れた特長を有しており好適に使用できる。半導体発光素子としてはＬＥＤのみならず、ＬＤ（レーザダイオード）やＥＬ等が利用できる。特にＬＤは色弁別性に優れるため好ましい。また既存のランプも利用でき、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプを発光体として利用できる。さらにこれらの発光体の発する光の波長を上記の条件に調整するために、波長変換部材を組み合わせることができる。波長変換部材としては、発光体の光を吸収して異なる波長の光に変換する蛍光体やフィルタ等が利用できる。フィルタは色ガラスや特殊ガラス、色素溶液をガラス容器に注入したものなどが利用できる。
このように、医療用の光源として上記特性を備える光源を使用することで、手術室の室内灯や小型の照明、内視鏡用照明、ゴーグルに付加するゴーグルランプなどとして利用できる。またこのことは、光源のみならず、フィルタや画像表示においても適用できる。すなわち、従来の光源や画像表示装置を使用する場合であっても、フィルタをハードウェア的にあるいはソフトウェア的に付加することで上述した波長領域の成分をカットあるいは低減し、より生体組織の区別が容易なスペクトルを得ることができる。例えば、上記波長領域をカットするバンドパスフィルタを画像処理としてソフトウェア的に実装することで、より識別が容易な画像を表示することができ、医療用途として理想的な特性が得られる。同様に、医療従事者が着用するゴーグルにおいても、上記波長領域をカットするフィルタを視野面に付加、あるいは透光性ガラス自体にそのような機能を持たせることにより、ゴーグルを通じて生体組織を識別し易くできる。なおフィルタを使用すると一般に視感度が低下するため、視感度を改善すべく光量を上げるなどの調整を行うことが好ましい。本明細書においてフィルタ装置とは、作業者の目を保護する眼鏡等の保護具を含む意味で使用する。また画像表示装置は、ＣＣＤカメラや内視鏡など、光学受光素子を利用して画像を結像、表示可能な機器を意味する。この装置においては、受光素子の感度を調整したり光学系のフィルタを透過させるといったハードウェア的な方法で色差を調整する方法の他、既存のハードウェアを使って取得された画像に対してＲＧＢのスペクトル成分を処理するソフトウェア的な実現も適用可能であり、いずれも本発明の範囲内として企図する。
具体的な照明装置の一例として、医療用照明灯を図５に示す。図５（ａ），（ｂ）は医療用照明灯の全体を示す斜視図と、ライトヘッド部の斜視図を示している。医療用照明灯は、図５に示すように光源ユニット３及び電源ユニット５が移動式架台２上に直立するポール４を介して上下の位置調整自在に設けられている。光源ユニット３に含まれる光源として、上記の特性を有する光源を使用し、光ファイバを介して必要な位置に導光して光出射部から出射する照射野を重合させて無影効果が得られる照射を行うと共に、生体組織の識別性を向上させることができる。
また医療用画像表示装置の一例として内視鏡システムを図６に示す。この図は組織診断用内視鏡システムの斜視図であり、患者の気道や上下胃腸管、尿路等の内部を検査するための内視鏡１００を備えている。観察光学系１１５は、遠位端１１０で照明を付与するための内視鏡１００内を延びる光ファイバを含む。また観察光学系１１５は、遠位端１１０の画像を近位端１０５で見るための内視鏡１００内を延びる光ファイバも含む。このシステムにおいて、励起光源として上述した光源を利用することができる。あるいは、ＣＣＤなどの受光素子を利用して結像するシステムにおいては、受光素子の受光特性を調整して所望の反射スペクトルを得ることもできる。例えばＲＧＢ各色を受光するＣＣＤの受光特性をＲＧＢ毎に変化させる、あるいはＯＮ／ＯＦＦさせることで、反射スペクトルの緑色成分を増減させて臓器の視認性を向上させる。
さらに光源や受光素子の構成を変更することなく、電気的処理によってスペクトル成分を調整して、最終的に表示される画像において生体組織の識別性を向上させるようにすることもできる。例えば、上述した波長域のみを通過、あるいは除去する帯域フィルタ回路を付加する。あるいは、そのようなフィルタ機能を実現するフィルタ関数を用いて、電気的に信号処理して画像を処理する。
さらに医療用フィルタ装置の一例として、医療用プロテクトゴーグルを図７に示す。このゴーグル２００の視野面２０１にフィルタ２０１を付加している。また、ゴーグルに付加するライトやライト付ゴーグルとして、これらのゴーグル用ライトに上述した光源を利用することも可能であることはいうまでもない。
（開創器３００）
さらにまた、照明装置の他の例として、図８に示すような開創器に利用することもできる。図８（ａ）は開創器３００を斜め下方から見た斜視図を、図８（ｂ）は開創器３００の平面図を、それぞれ示している。開創器は、外科手術の際に切開部を開放・保持するために用いられ、手術部位や目的に応じて様々な形態のものが用いられる。図８は開創器の一例として胸部外科手術用の開創器３００を示している。この胸部外科手術用開創器は、一辺に歯３１１の刻まれたベースバー３１２と、ベースバー３１２に対して垂直に設けられた第１アーム部３１３及び第２アーム部３１４を備えている。第１アーム部３１３はベースバー３１２に固定されており、第２アーム部３１４はその基部にベースバー３１２が挿通されることにより、ベースバー３１２に沿って摺動可能に取り付けられている。さらに各アーム部の、ベースバー３１２と反対側の端部には、各アーム部と垂直にブレード１５、１６が設けられている。第２アーム部３１４の基部にはハンドル３１７及び歯車（図示せず）が設けられており、該歯車はベースバー３１２に刻まれた歯３１１と噛合している。ハンドル３１７を回転させると歯車が回転し、それに伴って第２アーム部３１４がベースバー３１２に沿って摺動する。手術の際には、胸部の切開箇所に上記一対のブレード１５、１６を閉じた状態で挿入し、その後ハンドル３１７を回転させてブレード１５、１６の間隔をほぼ水平に維持したまま広げることにより肋骨を押し開く。またブレード１５、１６の間隔は一定に保持することができるため、切開箇所を開放した状態に保持したまま、手術を行うことができる。
一般に外科手術の際には、患者の外傷を最小限に止め、術後の回復を早めるために開口はできるだけ小さくすることが望ましい。しかしながら開創部分を狭くすると、内部の奥まで確認しづらくなり、また天井などに設置された照明では体腔内の手術領域に十分な照明が届かなくなる。このため、内視鏡等を体内に挿入して開創部分の側方から撮像して内部を確認しながら手術することが行われている。しかしながら、内視鏡先端に設けられた光ファイバ等で照明すると、手術用メスなどで影が生じて見難くなるという問題があった。このような弊害を防止するため、本発明者らは図９に示すように、開創器のブレードの先端部にＬＥＤによる照明手段を付加することで、両側から照明し影の発生を抑止可能な開創器を先に開発した（特願２００３−２９１９７５号）。図９に示す開創器３００Ａは、ＬＥＤがコード３２３によってバッテリ３２４や調光器３２５と接続される。
このような開創器において、さらに照明手段として上記実施の形態で説明した照明装置を利用することで、色判別が容易で視認性に優れた医療用照明を得ることができる。図８に示す開創器３００は、切開部に挿入されるブレードの先端部にＬＥＤによる照明装置３２０を設けている。開創器３００の先端にＬＥＤを設けることにより、体腔内の手術領域を照明することができると共に、別途光源部を設ける必要がないので構成を簡略・小型化でき、手術の作業性を向上させることができる。また、熱伝導性の高い基板を用いたＬＥＤモジュール３２１を使用した場合、大光量且つ広範囲な照明が行えると共に、ＬＥＤによって発生する熱を効率よく開創器３００本体に放散させることができる。
特に開創器は体腔内へのブレードの挿入が大変であるため、開創器に付加する照明装置も作業の妨げとならないように薄くする必要がある。この点においても上記の照明装置は、ＬＥＤを使用することで薄型化が容易で、開創器に付加する照明装置として理想的である。さらに開創器で例えば心臓手術を行う場合、心臓には血管と神経が集中しているため、これらを誤って傷付けないように両者の峻別が望まれている。特に小児の心臓手術では、将来ペースメーカに頼らなくとも済むよう、正確な手術が求められている。このような臓器と神経の峻別が求められる手術現場において、開創器に色峻別の可能な照明装置を付加することで、極めて好適な照明環境が提供でき、その有用性は高い。
（ブレード）
胸部外科手術用開創器等に適用する場合、従来の開創器ではブレードの先端は直角に折り曲げられているが、本実施の形態ではこの折り曲げ角を小さくし、両ブレードの内側に向かって傾斜させる（カントを設ける）ことが望ましい。ＬＥＤからの照射光は指向性が高いため、先端を直角にした状態では、アーム部の間隔を広くしたときに中央に光が当たらない恐れがあるが、このように先端部にカントを設けることによって照射光を中央に集めることができる。
なお図８の例では一対のブレードに各々照明装置３２０を配置しているが、片側のブレードのみに照明装置を装着したり、３以上の照明装置をブレードに装着する構成も採用できる。
（ＬＥＤモジュール３２１）
ブレードの先端に設けるＬＥＤは、ＬＥＤチップを基板上に集積させたＬＥＤモジュール３２１を用いることが望ましい。これにより、個々のＬＥＤチップを透明樹脂やガラスのパッケージで覆ったＬＥＤユニットを用いる場合に比べ、小さなスペースに多くのＬＥＤチップを配置することができ、大光量を得ることができる。ＬＥＤモジュール３２１のサイズや、基板に敷き詰めるＬＥＤチップの数を変化させることにより、様々な発光強度のＬＥＤモジュール３２１を作ることができるので、目的に応じたＬＥＤモジュール３２１を用いることができる。また、取り付け部位の面積や形状に応じ、適切なサイズや数のＬＥＤモジュール３２１を用いることができる。なお、ＬＥＤモジュール３２１の半田ターミナル部は、シリコン樹脂によりコートすることが望ましい。これにより、ＬＥＤリフロー接合部から、微小ハンダボールが脱落し、患者の体内に落ちる可能性を排除することができる。また医療用途に使用するために、安全性の観点からＰｂフリー半田を使用することが望ましい。
ＬＥＤはエネルギー変換効率が高く発熱量が少ないことが特長であるが、上記のように多数のチップを集積させたものでは必然的にその発熱量は大きくなる。さらに本実施の形態では、ＬＥＤモジュール３２１を開創器３００の先端に取り付けて患者の体内で使用するため、その発熱が無視できない問題になる。そこで、本実施の形態では、ＬＥＤモジュール３２１には熱伝導性のよい基板を用い、該基板と開創器３００の表面が密着するように取り付ける。これによりＬＥＤチップで生じた熱を、基板を介して効率よく開創器３００本体へと放散させることができる。このような熱伝導性の高い基板としては、例えば、本発明の出願者が特開２００２−３２９８９６号公報において提案した、ダイヤモンド基板の他、アルミナ基板、アルミナイトライドセラミックス基板、アルミニウム基板等を使用することができる。一方、開創器３００本体はアルミニウム等熱伝導率の高い材質で構成することで、熱容量を大きくでき、これによってＬＥＤチップから生じた熱を十分に吸収、発散することができる。このように開創器３００自体を放熱部材に兼用して効率よく放熱することができ、照明装置３２０による発熱で低温火傷など術部への影響が生じることを阻止できる。また、ＬＥＤモジュール３２１を熱伝導性のよいプレート３２２に取り付け、そのプレート３２２を開創器に取り付けるようにしてもよい。これにより、複数のＬＥＤモジュールを取り付ける場合でも、容易に取り付けを行うことができる。
さらに、手術中にＬＥＤやプレート３２２の高温部が患者の体内組織に直接触れて火傷を引き起こすのを防ぐため、ＬＥＤ取付部全体を、透明なガラスあるいは耐熱プラスチックからなるカプセル等で覆うことが望ましい。この構成は、上記のように放熱性を高める構成と逆に、発熱をＬＥＤチップ内に封じ込める構成として採用することもできる。特に、医療用途で感染症防止などのため使い捨て式とする場合は、素子の劣化や寿命を考慮する必要がないため、断熱構造としてＬＥＤの発熱が外部に漏れないようにすることもできる。この目的では、断熱性に優れた基板を使用することが好ましく、例えばガラスエポキシ基板などが利用できる。この場合は、多層基板が利用できるので、アルミニウム基板を使用する場合と比較してＬＥＤチップの配置の自由度が増す。例えば、ＲＧＢのＬＥＤチップを分散するように交互に配置させ、混色性を高めることができる。また、ＲＧＢのＬＥＤチップが１パッケージに組み込まれた多色発光可能なＬＥＤパッケージを使用することもできる。この構成では同一パッケージ内にＲＧＢチップが隣接しているため混色性に優れ、例えばＲＧＢの各ＬＥＤチップを離間させた際に一のチップのみが影になって混色が悪くなるといった事態を回避でき、色再現性に優れた高品質な照明が得られる。
（レンズ３６０）
照明装置３２０に配置されたＬＥＤチップの表面には、好ましくは図１０〜図１３に示すようにレンズ３６０を形成する。これによってＬＥＤチップからの出射光を集光し、輝度を高めることができ、このことは使用するＬＥＤチップの個数低減による省電力化、発熱量の低減に寄与できる。レンズ３６０は、図１０に示すように各ＬＥＤチップ毎に個別にドーム状３６０Ａに形成する他、図１１に示すように複数のＬＥＤチップに連なるシリンドリカルレンズ状３６０Ｂとしたり、図１２に示すように三角柱状３６０Ｃに形成することもできる。さらにレンズ３６０の形状を各ＬＥＤチップ毎に同一とせず、場所に応じてパターンを変化させてもよい。例えばＬＥＤの光を集光するために、図１３に示すように三角柱状のレンズ３６０Ｄの傾斜角度を、中央部を緩やかに形成して端部に近付く程鋭角に形成してもよい。またこの例ではＬＥＤモジュールの長さ方向にのみレンズの傾斜角を形成しているが、ＬＥＤモジュールの幅方向に変化させることもでき、そのパターンもドット状などＬＥＤチップ毎に個別に成形することも可能である。
図１４は、開創器３００を使用して体腔内Ｔを照明する状態を示す断面図である。この図に示すように、開創器３００は患者の術部を切開した状態で、ブレード３１５、３１６を挿入してハンドル３１７を操作し、外側をコ字状に開口した一対のブレード３１５、３１６間を開放するように移動されて、術部を開創する。この状態で、ブレード３１５、３１６の先端に固定された照明装置３２０は体内を照明する。この照明装置３２０は上述の通り、神経や臓器といった細胞毎に視認に適した条件に調整、切り替えが可能であり、これによって手術用途に最適な照明が得られる。
またプレート３２２はブレード３１５、３１６に固定式とする他、メンテナンスや交換の容易な脱着式とすることもできる。特に、照明装置３２０を構成するＬＥＤチップなどの電子部品は、殺菌のため熱アルコールなどを使用することが困難であるため、手術ごとに使い捨て式とできるよう着脱式とすることが医療用途として好ましい。
（カバー３５０）
照明装置３２０の開創器３００への装着は、例えば図１４の断面図に示すように、照明装置３２０をブレード３１５、３１６にセットした状態でブレード３１５、３１６の表面を覆うようにカバー３５０で被覆する。これによってネジなどの小さな部材を使用せずとも固定でき、体内にネジのような異物が取り込まれる事態を回避できる。カバー３５０は、例えばシリコーン樹脂等、殺菌などの耐性に優れた樹脂により一体形成で形成される。またプレート３２２と、ブレード３１５、３１６の載置部分とは、ピンと穴などの位置決め部材を設けることが好ましい。カバー３５０は、図１４に示すようにコ字状開口部側を覆うように構成され、これによって開創器３００の開口部分を広く確保できる。さらにカバー３５０も使い捨て式とすることで感染症などを防止し、安全性を高めることができる。このようにカバー３５０は、照明装置の固定と表面保護を実現できる。ただ、カバーを使用することなく、フックなどの係止部材を用いて照明装置を直接ブレードに装着する構成としても良い。
さらにまた、カバーや照明装置を使い捨て式とする場合は、誤って再使用することがないような工夫を付加しても良い。例えば、ＬＥＤチップを被覆するカバーの全体もしくは一部の表面にシボ加工を施すことで、血などの汚れが付着しやすくなり、汚れやすくすることで再使用を未然に防止できる。
（電源供給）
次に、開創器３００の照明装置３２０に電力を供給する接続の一例を図１５に示す。この照明装置３２０は、コード３２３でコントローラ部３３０と接続され、コントローラ部３３０から電力供給を受けてＬＥＤチップなどの発光素子を駆動する。なおコード３２３は、図８に示すように各々ブレード３１５、３１６のコ字状開口部側に引き出され、コントローラ部３３０側に延長される。コード３２３は、中間にコネクタ３４０を備えることで、コネクタ３４０の部分で照明装置３２０をコントローラ部３３０と分離して、照明装置３２０側を使い捨て式とする一方で、コントローラ部３３０を共通利用できる。
（コントローラ部３３０）
コントローラ部３３０は、商用電源や電池などから電力を受け、照明装置３２０を駆動するための電流、電圧等に変換するための電源回路を備えている。図１５の例では開創器３００の一対のブレード３１５、３１６に各々装着された２つの電源装置を駆動するために２つの電源回路を備えている。電源回路は、照明装置３２０を駆動する電力を調整する。ここではＬＥＤの出力を調整するために、駆動電流の電流値を可変とするＰＡＭ方式を採用している。電流パルスのデューティ比を調整するＰＷＭ方式や、固定幅のパルスの数を可変とする方式なども採用できるが、医療現場で使用する場合はノイズの発生を考慮する必要から、ＰＡＭ方式がより望ましい。
電源回路は、商用電源を利用する場合は交流電源を直流電源に変換してＬＥＤに供給する。する。また、一次電池又は二次電池等の携帯型のバッテリを電源として使用することもできる。バッテリは術者のベルトに装着したり、首からぶら下げることができる。また、短時間の使用の場合や、将来的によりコンパクトなバッテリが開発された場合には、バッテリを開創器のアーム部の外側に調光手段と共に設置することも可能であり、さらにコンパクト化を図ることができる。
（調光手段）
さらにコントローラ部３３０に、ＬＥＤモジュール３２１に供給される電流を調節してＬＥＤの発光強度を調節可能とする調光機能を持たせることもできる。あるいは、コントローラ部と別部材として、発光装置に調光手段を備えてもよい。このような調光機能により、手術領域を任意の照度で照射することができる。また、紫外線ＬＥＤなどを含む異なる色のＬＥＤを備える場合には、各色毎に強度を調節できるようにしておくことが望ましい。例えば上記Ｒ、Ｇ、Ｂ３色のＬＥＤを用いる場合は、各色の発光強度を個別に制御する調光手段を備えることにより、使用時に発光色を任意に調整することができるようになり、照度や照明光の色合いを、体内組織、器官等照射対象に応じて容易に変更調整することができることになる。また、手術時に発光色を変化させることにより、色差の小さい２つの部位の色差を拡大し、両者を明瞭に識別できるようにすることも可能となる。
（コード３２３）
ＬＥＤはコード３２３によって調光手段や電源と接続される。コード３２３はリード線を含む電気信号線が利用できる。従来の光ファイバによる照明に用いられるケーブルは一般に太く、また折曲角度が制限され取り回しに不便であり、さらにコネクタ部分にゴミの付着などに対する配慮が必要といった問題があった。これに対して本実施の形態で利用する電気信号のコードは光ファイバに比較して細く、柔軟性に富む上延長も容易であり取り回しが容易で手術の邪魔になり難いという利点を有する。またコード３２３は絡んだり、引っ掛かったりすることの無いよう、ブレードに固定することが望ましい。図８の例では、コード３２３はブレード１５、１６の内側に固定されている。または開創器の表面に絶縁層を介してパターニング配線を形成し、それによりＬＥＤに電力を供給する構成とするとより望ましい。上記パターニング配線上には、さらに、絶縁体からなる保護層を設ける。なおコード３２３又はパターニング配線は、開創器のブレード表面の、患者の体内組織に直接触れない側に固定、あるいは形成する。
（コネクタ３４０）
図１５に示す例では、コントローラ部３３０はコネクタ３４０を介して照明装置３２０のコード３２３と接続される。コネクタ３４０で着脱可能とすることにより、コネクタ３４０部分で照明装置３２０をコントローラ部３３０と分離して使い捨て式とできる。これによってコネクタ３４０と照明装置３２０を接続するコード部分も使い捨て式として、より安全性が高められる。図１５の例では一台のコントローラ部３３０に一対の照明装置３２０を接続しているが、各照明装置毎にコントローラ部を個別に設けることも可能であることは言うまでもない。また図１５の例ではコード３２３を照明装置３２０毎に配線しているが、一のコネクタに複数の照明装置を統合することも可能である。
さらに、一のコントローラ部に異なるタイプの照明装置を接続可能とすることもできる。この構成において、照明装置に載置されるＬＥＤチップの駆動電流が異なるなど、駆動電力が照明装置に応じて変化する場合は、そのまま接続すると駆動電力の違いから照度が異なるおそれがある。そこで、照明装置側に制御回路を設け、一方コントローラ部側には通信回路を設けてこれらの間で通信可能とする。制御回路が、使用するＬＥＤチップのタイプや個数、接続形態等に応じた駆動電力を、通信回路に送信することにより、コントローラ部の電源回路から適切な電力供給を受けることが可能となり、これによって接続される照明装置の種別によらず一定の照度に維持できる。制御回路は、ＩＣなどで構成され、例えば照明装置の駆動電力を記憶したＲＯＭなどの記憶素子を備える。この際、照明装置に使用されるＬＥＤチップの素子毎のばらつきについても考慮した上で駆動電力を設定することで、さらに正確な色調整が可能となる。なお制御回路は、回路の発熱が術部に熱伝導することを防止するために、プレートとは別の部位に設ける。例えば、コネクタ部分や、コードの途中に配置できる。またコントローラ部側の出力電力を、照明装置に応じて手動で連続的に可変式あるいは切り替え式としたり、照明装置毎に専用のコントローラ部を用意することも可能であることは言うまでもない。
本発明の実施の形態によれば、個人差に応じた発光色の調整も可能となる。例えば、医師や看護婦などの医療従事者が高齢になると、一般に視力の低下が進行し色弁別能力も低下する。したがって、このような年齢による識別力の低下も考慮し、使用者に応じた最適な波長、輝度に調整することで、より色弁別の容易な照明を得ることができる。
さらに年齢に限られず、例えば黄色人種と白色人種では視覚が異なることが知られており、このような人種差をも考慮して、最適な色弁別が行える色温度に調整することもできる。以上のように使用者の特性に応じた最適な状態に設定することが可能となる。
このような調整された設定を保存して、呼び出して使用可能とすることで再調整の手間を省いて使い勝手の良い照明装置とできる。さらにまた、照明条件を切り替えて照明することもできる。照明条件の切り替えは、手動の他自動で行うこともできる。自動で行う場合は、例えば色温度の低い条件、神経の色弁別に適した条件、臓器の色弁別に適した条件を、所定の時間間隔で交互に切り替えていく。これにより、例えば手術中などに各条件に一々切り替えることなく、各部位を容易に峻別することが可能となる。また手動で行う場合は、フットスイッチでトグル式に切り替えることもでき、これによって特に手術用など医療用途での利便性が増す。
照明装置３２０は、開創器３００で開創された開創部分を照明できるような位置及び角度に配置、固定される。図の例では開創器３００に照明装置３２０を固定したが、開創部分を照明できる部位であればブレードと別の部位に装着することも可能であることは言うまでもない。また開創器も、図８の例では胸部外科手術用の開創器に適用して説明したが、ヤンゼン開創器、名大式開創器など種々のタイプが利用でき、また胸部外科手術用の開創器に限らず、その他の様々な部位で用いられる開創器にも適用できる。さらに開創器に限られず開胸器にも上記照明装置を適用できる。なお照明装置とは、開創器等に付加する照明回路及びこのような照明回路を付加した開創器等を含む意味で使用する。
本発明の照明装置やフィルタ装置は、例えば無影灯として使用可能な照明用光源、あるいは光源に組み合わせるフィルタとして好適に利用できる。また、前記光源に被せて使用するフィルタや医療従事者が着用するゴーグルやライト付のゴーグル、あるいはゴーグルライト、開創器等に適用できる。さらに画像表示装置は、内視鏡などの医療画像を取得、表示可能な装置において、画像に表示される生体組織の峻別が可能なようにコントラストを改善するエンハンサや画像フィルタ回路等として利用できる。
本発明の一実施の形態で使用した各光源の発光スペクトルを示すグラフである。 本発明の一実施の形態で使用した生体組織の反射スペクトル毎の反射率を示すグラフである。 図２の生体組織の、ＣＩＥ色度図上における色度座標を示すグラフである。 本発明の一実施の形態に係る照明装置の発光素子を示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係る医療用照明装置を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る医療用画像表示装置を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る医療用フィルタ装置を示す斜視図である。 本発明の他の実施の形態に係る照明装置を示す斜視図である。 本発明者らが先に開発した開創器を示す斜視図である。 ＬＥＤチップの表面にレンズを形成した照明装置の一例を示す斜視図である。 ＬＥＤチップの表面にレンズを形成した照明装置の他の例を示す斜視図である。 ＬＥＤチップの表面にレンズを形成した照明装置の他の例を示す斜視図である。 ＬＥＤチップの表面にレンズを形成した照明装置の他の例を示す斜視図である。 図８の開創器の使用例を示す断面図である。 図８の開創器の配線の一例を示すブロック図である。
２…移動式架台；３…光源ユニット；４…ポール；５…電源ユニット
９…ＬＥＤチップ
１０…サブマウント
１１…基板
１２…バッファ層
１３…ｎ型窒化物半導体層
１４…活性層
１５…ｐ型窒化物半導体層
１７…透光性導電層
２０…バンプ
２１…ワイヤー
４０…金属電極層
１００…内視鏡；１０５…近位端；１１０…遠位端；１１５…観察光学系
２００…ゴーグル；２０１…視野面；２０２…フィルタ
３００、３００Ａ…開創器
３１１…歯；３１２…ベースバー；３１３…第１アーム部；３１４…第２アーム部
３１５、３１６…ブレード；３１７…ハンドル
３２０…照明装置；３２１…ＬＥＤモジュール；３２２…プレート
３２３…コード；３２４…バッテリ；３２５…調光器
３３０…コントローラ部；３４０…コネクタ；３５０…カバー；３６０…レンズ
３６０Ａ…ドーム状レンズ；３６０Ｂ…シリンドリカルレンズ状レンズ
３６０Ｃ…三角柱状レンズ；３６０Ｄ…三角柱状レンズ
Ｔ…体腔内

Claims (16)

  1. 生体組織の視認性を改善して物体色間の色弁別を可能とするよう、異なるスペクトル成分を相対的に強調可能な医療用の照明装置であって、
    白色光を出力可能な光源と、
    神経組織を識別するため、波長５２０〜５９０ｎｍの領域にピークを有し、かつそのスペクトル半値幅が７０ｎｍ以下である緑色光成分の光量を独立して調整可能な光量調整手段と、
    を備えており、
    前記光量調整手段は、神経組織以外を識別するため、波長５２５〜５９０ｎｍの領域における光出力を、可視光成分である波長３８０〜７８０ｎｍにおける光出力の１／５以下に調整可能としてなることを特徴とする照明装置。
  2. 請求項１に記載の照明装置であって、
    波長５２５〜５９０ｎｍの領域における光出力が、可視光成分である波長３８０〜７８０ｎｍにおける光出力の１／１０以下であることを特徴とする照明装置。
  3. 請求項１又は２に記載の照明装置であって、
    出力光に含まれる青又は青緑色光成分のピーク波長が４３０〜５２０ｎｍであることを特徴とする照明装置。
  4. 請求項１又は２に記載の照明装置であって、
    出力光に含まれる青又は青緑色光成分のピーク波長が４８０〜５１０ｎｍであることを特徴とする照明装置。
  5. 請求項１から４のいずれか一に記載の照明装置であって、
    出力光に含まれる赤色光成分のピーク波長が６００ｎｍ以上であることを特徴とする照明装置。
  6. 請求項１から４のいずれか一に記載の照明装置であって、
    出力光に含まれる赤色光成分のピーク波長が６１０〜６７０ｎｍであることを特徴とする照明装置。
  7. 生体組織の視認性を改善して物体色間の色弁別を可能とするため、異なるスペクトル成分を相対的に強調可能な、白色光を出力可能な医療用の照明装置であって、
    出力光を出射可能なＬＥＤモジュールと、
    ＬＥＤを駆動するための電力を供給するためのコードと、
    前記コードを介して前記ＬＥＤモジュールと接続されたコントローラ部と、
    を備え、
    前記ＬＥＤモジュールは、
    出力光に含まれる青又は青緑色光成分のピーク波長が４３０〜５２０ｎｍの第一ＬＥＤと、
    出力光に含まれる赤色光成分のピーク波長が６００ｎｍ以上の第二ＬＥＤと、
    を備え、
    前記コントローラ部は、神経組織以外を識別する際は、波長５２５〜５９０ｎｍの領域における光出力が、可視光成分である波長３８０〜７８０ｎｍにおける光出力の１／５以下となる出力光を出力するように電流を制御してなり、神経組織を識別する際は、波長５２５〜５９０ｎｍの領域における光出力の明度差を用いることを特徴とする照明装置。
  8. 生体組織の視認性を改善して物体色間の色弁別を可能とするため、異なるスペクトル成分を相対的に強調可能な医療用のフィルタ装置であって、
    神経組織以外を識別する際、波長５２５〜５９０ｎｍの領域における透過光量が、可視光成分である波長３８０〜７８０ｎｍにおける透過光量の１／５以下であり、神経組織を識別する際は、波長５２５〜５９０ｎｍの領域における光出力の明度差を用いることを特徴とするフィルタ装置。
  9. 請求項８に記載のフィルタ装置であって、
    波長５２５〜５９０ｎｍの領域における透過光量が、可視光成分である波長３８０〜７８０ｎｍにおける透過光量の１／１０以下であることを特徴とするフィルタ装置。
  10. 請求項８又は９に記載のフィルタ装置であって、
    透過光に含まれる青又は青緑色光成分のピーク波長が４３０〜５２０ｎｍであることを特徴とするフィルタ装置。
  11. 請求項８又は９に記載のフィルタ装置であって、
    透過光に含まれる青又は青緑色光成分のピーク波長が４８０〜５１０ｎｍであることを特徴とするフィルタ装置。
  12. 請求項８から１１のいずれか一に記載のフィルタ装置であって、
    透過光に含まれる赤色光成分のピーク波長が６００ｎｍ以上であることを特徴とするフィルタ装置。
  13. 請求項８から１１のいずれか一に記載のフィルタ装置であって、
    透過光に含まれる赤色光成分のピーク波長が６１０〜６７０ｎｍであることを特徴とするフィルタ装置。
  14. 生体組織の視認性を改善して物体色間の色弁別を可能とするため、異なるスペクトル成分を相対的に強調可能な医療用のフィルタ装置であって、
    波長５２０〜５９０ｎｍの領域に透過光成分のピークを有し、かつこの領域における透過光量が神経組織を識別する際、可視光成分である波長３８０〜７８０ｎｍの領域における全透過光量の１／２以上となる透過率を有し、神経組織を識別する際は、波長５２０〜５９０ｎｍの領域における光出力の明度差を用いることを特徴とするフィルタ装置。
  15. 生体組織の視認性を改善して物体色間の色弁別を可能とするため、異なるスペクトル成分を相対的に強調可能なビデオ映像処理を含む医療用の画像表示装置であって、
    神経組織以外を識別する際の、被写体側分光波長５２５〜５９０ｎｍの領域に対応する映像出力が、被写体側分光波長３８０〜７８０ｎｍの領域に対応する映像出力の１／５以下とし、神経組織を識別する際は、波長５２０〜５９０ｎｍの領域における光出力の明度差を用いることを特徴とする画像表示装置。
  16. 請求項１５に記載の画像表示装置であって、神経組織を識別する際の、被写体側分光波長５２０〜５９０ｎｍの領域に対応する映像出力が、被写体側分光波長３８０〜７８０ｎｍに対応する映像出力の１／２以上であることを特徴とする画像表示装置。
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