JP4689190B2 - 内視鏡装置および内視鏡用アダプタ - Google Patents

Description

この発明は、内視鏡装置および内視鏡用アダプタに関するものである。

従来、生体内部や機械の内部を観察するために内視鏡装置が広く利用されている。
内視鏡装置は、一般に、白色光を観察対象物に照射し、その反射光を撮像することにより観察を行う。白色光を照射する方法としては、生体や機械の外部に位置するキセノン光源等の白色光源からの白色光を、生体内部や機械内部に挿入される挿入部に設けられた光ファイバにより伝播し、挿入部先端に配置した照明レンズによって照射する方法や、挿入部の先端に配置した白色発光ダイオードにより白色光を照射する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、特定の波長の励起光を観察対象部位に照射して、観察対象部位において発生する蛍光あるいは観察対象部位に予め塗布した蛍光体から発せられる蛍光を観察する技術もある（例えば、特許文献２参照。）。
特開平１１−４１４９３号公報（第３頁等） 特許第３１９４６６０号公報（第３頁等）

しかしながら、光ファイバにより白色光を伝播する場合には、キセノン光源が熱を発生したり、光ファイバの透過率が低く、白色光を効率よく挿入部の先端まで導くことが困難であるという不都合がある。
また、先端に白色発光ダイオードを配置する方法は、光ファイバ内の伝播効率の問題はないが、白色発光ダイオードの発熱の問題がある。白色発光ダイオードの発熱はキセノン光源等と比較して少ないが、挿入部の先端が微細であるため、冷却装置を付けることもできず、その熱が挿入部先端に溜まってしまうことになる。特に、生体内部を観察する内視鏡装置の場合には、挿入部先端の発熱は問題である。また、発熱を低減するためには出力を抑える必要があり、十分な出力の照明を得ることができないという不都合がある。

一方、工業用内視鏡の場合には、画角の異なるレンズを備えた複数のアダプタを付け替えることが行われるが、ＬＥＤをアダプタに設けるには、挿入部先端との間で電気的な接続を行う必要があり、微細な先端部において確実な接点を構成することが困難である。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、挿入部の先端における発熱を抑制し、観察対象部位に対し、効率的に白色光を照射することができる内視鏡装置および内視鏡用アダプタを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、所定の波長の励起光を発生する光源と、観察対象物の内部に挿入される挿入部と、該挿入部内に配置され、前記光源からの励起光を伝播する光ファイバと、前記挿入部の先端に配置され、励起光を受けて複数波長の蛍光を発する蛍光体を含有する蛍光部材と、該蛍光部材と前記光ファイバの出射端との間に配置され、励起光を透過して蛍光を反射する蛍光反射膜とを備え、前記蛍光部材が、空気よりも屈折率が高く前記光ファイバの出射端側に凸面を有する高屈折率媒体内に粒状の蛍光体を混合してなる内視鏡装置を提供する。

本発明によれば、挿入部を観察対象物の内部に挿入した状態で、光源を作動させると、光源から発せられた所定の波長の励起光が挿入部内の光ファイバを介して挿入部の先端に伝播される。励起光は、単一波長の細いビームとして光ファイバ内を伝播されるので、光ファイバを細径化することができるとともに、光ファイバ内における損失が少なく、効率よく挿入部の先端まで導かれる。挿入部の先端に伝播された励起光は、蛍光反射膜を透過して挿入部の先端に配置された蛍光部材に入射され、これによって蛍光部材が励起されて蛍光が発せられる。蛍光部材は、波長の異なる蛍光を発する複数種の蛍光体を含有しているので、励起光が入射されると、各蛍光体から複数波長の蛍光が発せられ、略白色光として出射されることになる。

この場合において、蛍光部材において発せられた蛍光は、種々の方向に出射されることになるが、蛍光部材と光ファイバのとの間に配置された蛍光反射膜により反射され、蛍光部材の方向に戻されることになる。すなわち、蛍光部材において発生され照射方向とは反対側に向かう蛍光を照射方向に戻すことにより、発生した蛍光を効率的に利用して、高い出力の照明を得ることが可能となる。
また、蛍光体から発せられた蛍光は高屈折率媒体内を伝播して、前方から出射されるが、高屈折率媒体が空気よりも高い屈折率を有するので、全反射条件を満たした一部の蛍光を全反射させて、側面から漏れる蛍光量を抑えることができる。粒状の蛍光体を混合することにより、波長の異なる蛍光を発生する蛍光体を適当に分布させることができ、色むらの少ない略白色光を発生することが可能となる。

また、本発明は、所定の波長の励起光を発生する光源と、観察対象物の内部に挿入される挿入部と、該挿入部内に配置され、前記光源からの励起光を伝播する光ファイバと、前記挿入部の先端に配置され、励起光を受けて複数波長の蛍光を発する蛍光体を含有する蛍光部材と、該蛍光部材の前方に配置され、蛍光を透過して励起光を反射する励起光反射膜とを備え、前記蛍光部材が、空気よりも屈折率が高く前記光ファイバの出射端側に凸面を有する内視鏡装置を提供する。

本発明によれば、蛍光部材において発せられた蛍光は励起光反射膜を透過して出射され、観察対象部位を略白色光により照明することができる。一方、光ファイバの出射端から出射され蛍光部材に入射された励起光の内、蛍光体に当たることなくすり抜けた励起光は、そのまま蛍光部材を透過することになるが、蛍光部材の前方に備えられた励起光反射膜により反射されて蛍光部材内に戻される。すなわち、再度蛍光体に当たる機会を与えられる。その結果、励起光の利用効率が向上し、より高い出力の照明を得ることが可能となる。

また、本発明は、所定の波長の励起光を発生する光源と、観察対象物の内部に挿入される挿入部と、該挿入部内に配置され、前記光源からの励起光を伝播する光ファイバと、前記挿入部の先端に配置され、励起光を受けて複数波長の蛍光を発する蛍光体を含有する蛍光部材と、該蛍光部材と前記光ファイバの出射端との間に配置され、励起光を透過して蛍光を反射する蛍光反射膜と、前記蛍光部材の前方に配置され、蛍光を透過して励起光を反射する励起光反射膜とを備え、前記蛍光部材が、空気よりも屈折率が高く前記光ファイバの出射端側に凸面を有する高屈折率媒体内に蛍光体を混合してなる内視鏡装置を提供する。

本発明によれば、光ファイバにより伝播されてきた励起光は、蛍光反射膜を透過して蛍光体を励起し、複数波長の蛍光を発生させる一方、蛍光体をすり抜けて蛍光部材を透過した励起光は、励起光反射膜により反射されて再度蛍光部材に入射させられる。これにより、励起光を有効利用して効率的に蛍光を発生させることができる。また、発生した蛍光の内、光ファイバ側に向かう蛍光は蛍光反射膜によって反射されることにより、蛍光部材の前方から出射される。したがって、光ファイバ側に戻る蛍光も照明光として利用することができ、出力を高めることができる。

上記発明においては、前記高屈折率媒体が、前記光ファイバの出射端側に凸面を有する。この場合に、前記凸面が球面、放物面またはテーパ面であることとすればよい。
光ファイバから出射された励起光を凸面に入射させると、凸面により集光されるので、効率よく蛍光体に照射することができる。また、凸面を球面、放物面またはテーパ面により構成することで、発生した蛍光の内の一部を凸面内において全反射させて、前方に向けて効率よく出射させることができる。

また、上記発明の参考例としては、前記蛍光部材が、空気よりも高い屈折率を有する高屈折率媒体内に粒状の蛍光体を混合してなり、前記蛍光反射膜が、前記蛍光部材の前面を除く全面に配置されていることとしてもよい。
蛍光反射膜を透過させて蛍光部材の内部に入射させた励起光によって蛍光部材内部において発生した蛍光を、蛍光反射膜によって、より確実に反射して、前面以外の面から漏れ出ることを防止し、蛍光反射膜のない前面から出射される蛍光量を増加させることができる。

また、上記発明においては、前記蛍光部材の側面に蛍光を反射する反射膜を備えることとしてもよい。
反射膜として蛍光を反射する機能を有する任意の膜、例えば金属膜を蛍光部材の側面に配置して、側面から漏れ出る蛍光を低減することにより照明光として利用される蛍光量を増加させることができる。

また、上記発明においては、前記粒状の蛍光体の粒径が、励起光の波長の１０倍より大きく、２０μｍより小さいことが好ましい。
蛍光体の粒径を波長の１０倍より大きくすることにより、蛍光体における励起光のミー散乱を抑えて、前方散乱を増加させ、より前方に配されている蛍光体に励起光を当てることができ、励起光を効率的に利用することができる。また、２０μｍより小さくすることで、発生した複数波長の蛍光を均一に混合して、色むらを低減することができる。

本発明は、所定の波長の励起光を発生する光源と、観察対象物の内部に挿入される挿入部と、該挿入部内に配置され、前記光源からの励起光を伝播する光ファイバと、前記挿入部の先端に配置され、励起光を受けて複数波長の蛍光を発する蛍光体を空気よりも高い屈折率を有する高屈折率媒体内に混合してなる蛍光部材とを備えるとともに、該蛍光部材が略球状に形成され、該蛍光部材を内包し、前記高屈折率媒体より高い屈折率の略球状の周辺媒体を備え、前記蛍光部材が、前記周辺媒体に対して、前方に偏心している内視鏡装置を提供する。
本発明によれば、励起光が、周辺媒体の後方から入射されると、該周辺媒体の略球面によって集光され、高屈折率媒体に効率よく入射させられる。高屈折率媒体内に入射した励起光は、内部の蛍光体を励起して蛍光を発生させる。発生した蛍光体は高屈折率媒体から種々の方向に出射されるが、高屈折率媒体からなる蛍光部材は、周辺媒体に対して前方に偏心しているので、出射された蛍光は前方から効率的に出射されることになる。

また、上記発明においては、前記蛍光部材と周辺媒体との偏心量が、前記周辺媒体の直径の１／４以上であることが好ましい。偏心量を１／４以上とすることにより、周辺媒体に入射された励起光の集光位置近傍に蛍光部材を配置することができ、上記効果を高めることができる。

また、上記発明においては、前記挿入部の先端に着脱可能なアダプタを備え、該アダプタに前記蛍光部材が固定されていることとしてもよい。着脱式のアダプタに蛍光部材を固定することにより、アダプタを交換することで蛍光部材を交換することができる。蛍光部材のないアダプタを装着すると、励起光をそのまま出射させることができ、また、蛍光体の配合比率の異なる蛍光部材を有するアダプタを装着することにより、出射する略白色光の色を変化させることができる。

また、本発明は、観察対象物の内部に挿入される挿入部の先端に着脱可能に取り付けられる内視鏡用アダプタであって、挿入部の先端に取り付けられた状態で、挿入部内を光ファイバにより伝播されてきた励起光を受けて複数波長の蛍光を発する蛍光体を含有する蛍光部材と、該蛍光部材の光ファイバ側に配置され、励起光を透過して蛍光を反射する蛍光反射膜とを備え、前記蛍光部材が、空気よりも屈折率が高く前記光ファイバの出射端側に凸面を有する高屈折率媒体内に粒状の蛍光体を混合してなる内視鏡用アダプタを提供する。

また、本発明は、観察対象物の内部に挿入される挿入部の先端に着脱可能に取り付けられる内視鏡用アダプタであって、挿入部の先端に取り付けられた状態で、挿入部内を光ファイバにより伝播されてきた励起光を受けて複数波長の蛍光を発する蛍光体を含有する蛍光部材と、該蛍光部材の光ファイバ側に配置され、励起光を透過して蛍光を反射する蛍光反射膜と、前記蛍光部材を挟んで光ファイバとは逆側に配置され、蛍光を透過して励起光を反射する励起光反射膜とを備え、前記蛍光部材が、空気よりも屈折率が高く前記光ファイバの出射端側に凸面を有する高屈折率媒体内に粒状の蛍光体を混合してなる内視鏡用アダプタを提供する。

さらに、本発明は、観察対象物の内部に挿入される挿入部の先端に着脱可能に取り付けられる内視鏡用アダプタであって、挿入部の先端に取り付けられた状態で、挿入部内を光ファイバにより伝播されてきた励起光を受けて複数波長の蛍光を発する蛍光体を含有する蛍光部材と、該蛍光部材の光ファイバ側に配置され、励起光を透過して蛍光を反射する蛍光反射膜と、前記蛍光部材を挟んで光ファイバとは逆側に配置され、蛍光を透過して励起光を反射する励起光反射膜とを備え、前記蛍光部材が、空気よりも屈折率が高く前記光ファイバの出射端側に凸面を有する高屈折率媒体内に粒状の蛍光体を混合してなる内視鏡用アダプタを提供する。

また、本発明は、観察対象物の内部に挿入される挿入部の先端に着脱可能に取り付けられる内視鏡用アダプタであって、挿入部の先端に取り付けられた状態で、挿入部内を光ファイバにより伝播されてきた励起光を受けて複数波長の蛍光を発する蛍光体を空気よりも高い屈折率を有する高屈折率媒体内に蛍光体を混合してなる蛍光部材を備えるとともに、前記蛍光部材が略球状に形成され、該蛍光部材を内包し、前記高屈折率媒体より高い屈折率の略球状の周辺媒体を備え、前記蛍光部材が、前記周辺媒体に対して、前方に偏心している内視鏡用アダプタを提供する。

これらの発明によれば、内視鏡先端に取り付けるだけで、光ファイバにより伝播されてきた励起光から略白色光を効率的に発生させ、また、発生した蛍光を無駄なく利用して、観察対象部位に照射することができる。この場合に、白色発光ダイオードを使用しないので、発熱の問題や、接点の接触の問題等がなく、容易に挿入部の先端に接続でき、しかも、高い出力の照明を得ることができる。

本発明に係る内視鏡装置によれば、挿入部の先端における発熱を抑制し、観察対象部位に対し、効率的に白色光を照射することができるという効果を奏する。
また、本発明に係る内視鏡用アダプタによれば、挿入部の先端に容易に接続でき、しかも、発熱の問題もなく高い出力の照明を得ることができるという効果を奏する。

以下、本発明の第１の参考例としての実施形態に係る内視鏡装置１Ａについて、図１〜図３を参照して説明する。
本実施形態に係る内視鏡装置１Ａは、図１に示されるように、例えば、波長４０５ｎｍのレーザ光（励起光）Ｌ１を発生するレーザダイオード２と、該レーザダイオード２から発せられたレーザ光Ｌ１を光ファイバ３の端面に集光する集光レンズ４とを備える光源装置５と、生体や機械等の観察対象物内部に挿入される挿入部６と、挿入部６内に配置され前記集光レンズ４により集光して入射されたレーザ光Ｌ１を挿入部６の先端まで伝播する光ファイバ３とを備えている。

また、前記挿入部６の先端には、図２に示されるように、前記光ファイバ３により挿入部内を伝播されてきたレーザ光Ｌ１を入射されて蛍光を発する蛍光部材７と、光ファイバ３の出射端３ａと蛍光部材７との間に配置された蛍光反射膜８とを備えている。図中符号９は、透明な保護カバーである。

また、前記挿入部６先端には、観察対象部位Ａからの反射光を集光する集光レンズ１０と、該集光レンズ１０により集光された反射光Ｌ３を撮像する荷電結合素子（ＣＣＤ）１１とが備えられている。ＣＣＤ１１にはケーブル１２が接続され、該ケーブル１２は挿入部６内を通って観察対象物の外部に配置される画像処理装置１３に接続されている。図中符号１４は、画像処理装置１３により処理された画像情報を表示するモニタである。

前記蛍光部材７は、図３に示されるように、空気よりも屈折率の高い透明な高屈折率媒体１５内に、例えば、透明な樹脂に粒状の蛍光体１６ａ〜１６ｃを分散させたものである。蛍光体１６ａ〜１６ｃは、レーザダイオード２からのレーザ光Ｌ１を受けて青色、赤色および緑色の蛍光Ｌ２を発する３種類の略球体であって、その直径寸法は、約４μｍ以上２０μｍ以下に設定されている。３種類の蛍光体１６ａ〜１６ｃは高屈折率媒体１５内に均一に分散されている。

また、前記蛍光反射膜８は、前記３種類の蛍光体１６ａ〜１６ｃから発せられる蛍光Ｌ２を反射し、前記レーザダイオード２から供給されるレーザ光Ｌ１を透過する性質を有している。これにより、光ファイバ３の出射端３ａから発せられたレーザ光Ｌ１は、蛍光反射膜８を透過して蛍光部材７の内部に入射され、蛍光部材７の内部において蛍光体１６ａ〜１６ｃに照射されることにより、蛍光Ｌ２を発生させるようになっている。また、発生した蛍光Ｌ２は蛍光反射膜８の配されていない側（前面側）から出射される一方、蛍光反射膜８側に出射された蛍光１６ａ〜１６ｃは、蛍光反射膜８において反射されて、前面側に戻されるようになっている。

このように構成された本実施形態に係る内視鏡装置１Ａの作用について以下に説明する。
本実施形態に係る内視鏡装置１Ａによれば、光源装置５の作動により、レーザダイオード２からレーザ光Ｌ１が発せられると、レーザ光Ｌ１は集光レンズ４によって光ファイバ３の端面に集光され、光ファイバ３内に入射される。光ファイバ３内に入射されたレーザ光Ｌ１は、光ファイバ３内を伝播することにより、挿入部６の先端まで導かれる。

挿入部６の先端に導かれたレーザ光Ｌ１は、図３に示されるように、光ファイバ３の出射端３ａよりも前方に配置されている蛍光反射膜８を透過してさらに前方に配されている蛍光部材７に入射される。蛍光部材７には、複数種類の蛍光Ｌ２すなわち、青色、赤色および緑色の蛍光Ｌ２を発する複数種類の球体状の蛍光体１６ａ〜１６ｃが分散されているので、レーザ光Ｌ１はそれらの蛍光体１６ａ〜１６ｃに照射されることにより、蛍光体１６ａ〜１６ｃを構成している蛍光物質を励起して蛍光Ｌ２を発せさせることになる。

球体状の蛍光体１６ａ〜１６ｃから発せられる蛍光Ｌ２は、種々の方向に出射されるが、蛍光部材７よりも前方側に出射された蛍光Ｌ２は、保護カバー９を透過して挿入部６の先端から外部に向けて出射される。このとき、均一に分散された蛍光体１６ａ〜１６ｃから青色、赤色および緑色の蛍光Ｌ２が発せられることにより、外部に出射される蛍光Ｌ２は、これらの蛍光Ｌ２が混合された略白色光となっている。したがって、挿入部６の先端に観察対象部位Ａを配置しておくことにより、挿入部６の先端から出射された略白色光が観察対象部位Ａに照射されることになる。

白色光が照射されることにより照明された観察対象部位Ａにおいては、観察対象部位Ａの表面における反射光Ｌ３が集光レンズ１０を介してＣＣＤ１１に入射され撮像される。ＣＣＤ１１から発せられた電気信号は、ケーブル１２を介して観察対象物外部の画像処理装置１３に戻り、画像情報としてモニタ１４に表示されることになる。

本実施形態に係る内視鏡装置１Ａによれば、単一波長のレーザ光Ｌ１を光ファイバ３により伝播するので、光ファイバ３を細径化することができるとともに、小さい開口数で光ファイバ３に入射させることができるので、光ファイバ３内における損失を少なくして効率的に伝播することができる。また、白色発光ダイオードを挿入部６の先端に配置する場合のように挿入部６の先端に熱が溜まることがなく、熱の影響を受けやすい観察対象物の内部の観察をも行うことができる。

さらに、本実施形態によれば、光ファイバ３の出射端３ａと蛍光部材７との間に蛍光反射膜８が配置されているので、蛍光体１６ａ〜１６ｃから光ファイバ３側に向けて発せられた蛍光Ｌ２を蛍光反射膜８によって前方に向けて反射することができ、照明光として効率的に利用することができるという利点がある。
なお、本実施形態においては、蛍光反射膜８を光ファイバ３の出射端３ａと蛍光部材７との間に配置したが、これに代えて、光源装置５内に配されている光ファイバ３の入射端側に配置しても、光ファイバ３を介して戻る蛍光Ｌ２を反射して、効率的に利用することができる。

また、蛍光部材７に入射されたレーザ光Ｌ１の一部は、略球体状の蛍光体１６ａ〜１６ｃにより散乱させられることになるが、本実施形態に係る内視鏡装置１Ａによれば、蛍光体１６ａ〜１６ｃの大きさが、レーザ光Ｌ１の波長の約１０倍の４μｍ以上に形成されているので、ミー散乱が抑制されて、前方散乱が増大する。したがって、蛍光体１６ａ〜１６ｃを励起して蛍光Ｌ２を発生させたレーザ光Ｌ１以外のエネルギを失っていないレーザ光Ｌ１が前方散乱させられることにより、さらに前方に配されている蛍光体１６ａ〜１６ｃに向かわせられることになり、レーザ光Ｌ１が効率的に利用されることになる。また、蛍光体１６ａ〜１６ｃの大きさが２０μｍより小さく設定されているので、観察対象部位Ａに照射される白色光において色むらが発生することを防止することができる。

次に、本発明の第２の参考例としての実施形態に係る内視鏡装置１Ｂについて、図４を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、第１の参考例としての実施形態に係る内視鏡装置１Ａと構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を簡略化する。

本実施形態に係る内視鏡装置１Ｂは、第１の参考例としての実施形態に係る内視鏡装置１Ａにおける蛍光反射膜８に代えて、図４に示されるように、蛍光部材７の前面側に配置された励起光反射膜２０を備えている点において、第１の参考例としての実施形態に係る内視鏡装置１Ａと相違している。
励起光反射膜２０は、蛍光体１６ａ〜１６ｃから発せられる蛍光Ｌ２は透過して、光ファイバ３の出射端３ａから蛍光部材７内に入射されたレーザ光Ｌ１を反射するように構成されている。

本実施形態に係る内視鏡装置１Ｂによれば、光ファイバ３の出射端３ａから蛍光部材７内に入射され、蛍光体１６ａ〜１６ｃに当たることなく、蛍光体１６ａ〜１６ｃの間をすり抜けて高屈折率媒体１５を透過しようとするレーザ光Ｌ１を励起光反射膜２０によって反射することができる。
その結果、レーザ光Ｌ１の一部が蛍光Ｌ２を発生させるために機能することなく無駄に蛍光部材７を透過してしまうことが防止され、透過しようとするレーザ光Ｌ１を再度蛍光部材７内に戻して蛍光体１６ａ〜１６ｃに当たる機会を増やすことにより、発生する蛍光Ｌ２の量を増大させることができるという利点がある。

次に、本発明の第３の参考例としての実施形態に係る内視鏡装置１Ｃについて、図５を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、第１、第２の参考例としての実施形態に係る内視鏡装置１Ａ，１Ｂと構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を簡略化する。

本実施形態に係る内視鏡装置１Ｃは、第１の参考例としての実施形態の蛍光反射膜８と、第２の参考例としての実施形態の励起光反射膜２０の両方を備えている。
すなわち、蛍光部材７内において蛍光Ｌ２を発生させることなく無駄に通過しようとする励起光Ｌ１を反射して蛍光体１６ａ〜１６ｃに当たる機会を増加させることで、蛍光Ｌ２の量を増大させるとともに、光ファイバ３側から外部に出ようとする蛍光Ｌ２を前面側に反射して戻すことにより、蛍光部材７の前面側から出射される蛍光Ｌ２、すなわち照明光を増加させることができる。

次に、本発明の第１実施形態に係る内視鏡装置１Ｄについて、図６を参照して説明する。
本実施形態の説明において、上記各実施形態に係る内視鏡装置１Ａ〜１Ｃと構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を簡略化する。

本実施形態に係る内視鏡装置１Ｄは、蛍光部材２１を構成する高屈折率媒体２２の形状において上記各実施形態に係る内視鏡装置１Ａと相違している。
本実施形態に係る内視鏡装置１Ｄにおいては、高屈折率媒体２２は、光ファイバ３の出射端３ａに対向する面が光ファイバ３に向かって凸な略球面状に形成され、光ファイバ３の出射端３ａから出射されるレーザ光Ｌ１が高屈折率媒体２２の凸面２２ａに入射されるようになっている。また、高屈折率媒体２２の前面２２ｂは平坦に形成されている。

このように構成された本実施形態に係る内視鏡装置１Ｄによれば、光ファイバ３の出射端３ａから高屈折率媒体２２の凸面２２ａに入射されたレーザ光Ｌ１は、その凸面２２ａによって高屈折率媒体２２内において内側に集められるように屈折させられる。その結果、散乱して捨てられるレーザ光Ｌ１を少なくして、効率よく蛍光Ｌ２を発生させることができる。蛍光体１６ａ〜１６ｃにおいて発生した蛍光Ｌ２は、高屈折率媒体２２の前面２２ａから前方に向かって出射されるようになっている。

さらに、蛍光部材２１が空気よりも高屈折率の高屈折率媒体２２により構成されているので、蛍光体１６ａ〜１６ｃから前面２２ｂ側以外の方向に発せられた蛍光Ｌ２であっても、所定の全反射条件を満たす蛍光Ｌ２ａは、図中に破線で示すように、高屈折率媒体２２の内部において界面で全反射し、前面２２ｂ側に効率よく出射されることになる。したがって、観察対象部位Ａに照射する白色光の光量を増大させ、明るい照明を得ることができるという効果がある。

なお、本実施形態に係る内視鏡装置１Ｄにおいては、図７に示されるように、蛍光部材２１の前面２２ｂ側に励起光反射膜２０を設けたり、図８に示されるように、蛍光部材２１の側面および凸面２２ａに蛍光反射膜８を設けたり、あるいは、図９に示されるように、蛍光反射膜８および励起光反射膜２０の両方を設けることとしてもよい。このようにすることで、上述した第１〜第３の参考例としての実施形態に係る内視鏡装置１Ａ〜１Ｃと同様に、レーザ光Ｌ１および／または蛍光Ｌ２の無駄を少なくして、効率よく明るい白色光照明を得ることができる。
また、図１０に示されるように、蛍光反射膜８に代えて、例えば、アルミニウム等の金属皮膜からなる反射膜２３を高屈折率媒体２２の側面全周に設けることにしてもよい。

また、高屈折率媒体２２の形状は、略球体状に限られず、放物面状であってもよく、また、図１１に示されるように略円錐台状に形成してもよい。円錐台を構成するテーパ面２２ｃも蛍光Ｌ２ａを全反射させて前方に戻す役割を果たすので、照明光として利用される白色光を増大させることができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る内視鏡装置１Ｅについて、図１２および図１３を参照して説明する。
本実施形態の説明において、上記各実施形態に係る内視鏡装置１Ａ〜１Ｄと構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を簡略化する。
本実施形態に係る内視鏡装置１Ｅは、蛍光部材２４の構造において、上記各実施形態と相違している。

本実施形態においては、図１２に示されるように、略球体状の蛍光体（図示略）を均一に分散させた高屈折率媒体からなる蛍光部材２４が略球体状に形成され、その外側に、第２の高屈折率媒体からなる略球体状の周辺媒体２５が前記蛍光部材２４を包含して設けられ、さらにその外側には、周辺媒体２５よりも屈折率の低い低屈折率媒体２６が配置されている。

略球体状の蛍光部材２４と略球体状の周辺媒体２５とは、図１３に示されるように、その中心位置を偏心させた状態に形成されている。偏心方向は、蛍光部材２４を周辺媒体２５の中心に対して前方にずらした方向である。偏心量は、周辺媒体２５の直径をＤとしてＤ／４以上である。
また、略球体状の周辺媒体２５は、光ファイバ３の光軸に対して直交する平面内に縦横に複数配列されるとともに、光軸に沿う方向に複数段重ねて配列されている。

このような蛍光部材２４を偏心して内包する周辺媒体２５は、例えば、蛍光部材２４を構成する高屈折率媒体を周辺媒体２５の内部に、それぞれ流動状態にあるときに配置し、それぞれの比重差によって偏心させた状態で硬化させることにより製造される。また、複数段に配列された周辺媒体２５は、１段ずつ製造した後に重ね合わせて一体化することにより製造すればよい。

このように構成された本実施形態に係る内視鏡装置１Ｅによれば、光ファイバ３の出射端３ａから発せられたレーザ光Ｌ１は、周囲の低屈折率媒体２６に入射させられた後に、球体状の周辺媒体２５に入射させられる。各周辺媒体２５の球面状の界面を通過せられる際に、レーザ光Ｌ１は集光させられる。周辺媒体３６の中心から前方に偏心した位置に球体状の蛍光部材２４が配置されているので、集光されたレーザ光Ｌ１は、蛍光部材２４に向けて集められるようにして効率的に入射させられる。そして、蛍光部材２４から発せられた蛍光Ｌ２の内、前方に向けて発せられる蛍光Ｌ２が、蛍光部材２４および周辺媒体２５の界面に対して略垂直に入射させられるので、全反射されることなく周辺媒体２５の外部に出射されることになる。

すなわち、本実施形態によれば、入射させたレーザ光Ｌ１の集光位置に蛍光部材２４を配置することにより効率的に蛍光を発生させるとともに、周辺媒体２５の前側から所定の照射範囲に指向性のある白色光を照射することができる。

次に、本発明の一実施形態に係る内視鏡用アダプタ３０について図１４を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上記各実施形態に係る内視鏡装置１Ａ〜１Ｅと構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を簡略化する。

本実施形態に係る内視鏡用アダプタ３０は、図１４に示されるように、内視鏡装置の挿入部６先端に着脱可能に取り付けられる装置であって、挿入部６先端に設けた雄ネジ３１に締結される雌ネジ３２を備え、挿入部６の先端全面を覆うようなキャップ状に形成されている。

また、本実施形態に係る内視鏡用アダプタ３０は、挿入部６先端の雄ネジ３１に雌ネジ３２を締結して挿入部６先端に装着した状態で、挿入部６の先端面に露出する光ファイバ３の出射端３ａに対向配置させられる蛍光部材７と、ＣＣＤ１１および集光レンズ１０に対向配置される窓部３３とを備えている。
蛍光部材７は、例えば、図５に示した内視鏡装置１Ｃの場合と同様に、該蛍光部材７に隣接して光ファイバ３側に蛍光反射膜８、前面側に励起光反射膜２０を備えている。また、蛍光反射膜８および励起光反射膜２０のさらに外側にはこれらの反射膜８，２０を保護する透明な材質からなる保護カバー３４が設けられている。

このように構成された内視鏡用アダプタ３０によれば、光ファイバ３内を伝播されてきた単一波長のレーザ光Ｌ１を蛍光部材７に入射させることにより、レーザ光Ｌ１および発生された蛍光Ｌ２を無駄なく利用して、明るい白色光照明を得ることができる。このとき、白色発光ダイオードを使用しないので、挿入部６先端に熱が溜まることがない。また、白色発光ダイオードを備えたアダプタを着脱可能とする際に必要となる電気的な接点も不要であり、接点の不安定性に関する問題も発生しない。

また、内視鏡用アダプタ３０を挿入部６先端から簡単に取り外して、他の内視鏡用アダプタ３０を装着することができる。
例えば、上述した窓部３３に代えて、倍率を有するレンズを備えた内視鏡用アダプタ３０と交換することで、画角の異なる画像を容易に取得することができるという利点がある。

また、蛍光部材７に含有されている粒状の蛍光体１６ａ〜１６ｃの配合比率の異なる内視鏡用アダプタ３０を取り付けることにより、照明光の色を変化させることができる。また、蛍光部材７を有しない内視鏡用アダプタ３０を取り付け、観察対象部位Ａに蛍光物質を塗布しておくことにより、光ファイバ３内を伝播されてきたレーザ光Ｌ１を直接観察対象部位Ａに照射して、発生した蛍光を観察することもできる。すなわち、着脱可能な内視鏡用アダプタ３０によれば、バリエーションに富んだ観察を簡易に行うことができるという利点がある。

なお、本実施形態に係る内視鏡用アダプタ３０は、図５に示されるような蛍光反射膜８と励起光反射膜２０の両方を備えた場合を例に挙げて説明したが、これに代えて、既に上述した図３〜図１３に示されるいずれかの蛍光部材７，２１，２４を備えることにしてもよい。

本発明の第１の参考例としての実施形態に係る内視鏡装置を示す全体構成図である。 図１の内視鏡装置の挿入部先端の構造を模式的に示す図である。 図２の挿入部先端に配される蛍光部材とその近傍の構造を模式的に示す図である。 本発明の第２の参考例としての実施形態に係る内視鏡装置の挿入部先端に配される蛍光部材とその近傍の構造を模式的に示す図である。 本発明の第３の参考例としての実施形態に係る内視鏡装置の挿入部先端に配される蛍光部材とその近傍の構造を模式的に示す図である。 本発明の第１実施形態に係る内視鏡装置の挿入部先端に配される蛍光部材とその近傍の構造を模式的に示す図である。 図６の内視鏡装置の第１の変形例を示す図である。 図６の内視鏡装置の第２の変形例を示す図である。 図６の内視鏡装置の第３の変形例を示す図である。 図６の内視鏡装置の第４の変形例を示す図である。 図６の内視鏡装置の第５の変形例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る内視鏡装置の挿入部先端に配される蛍光部材とその近傍の構造を模式的に示す図である。 図１２の蛍光部材とそれを包含する周辺媒体とを模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る内視鏡用アダプタを模式的に示す図である。

１Ａ〜１Ｅ 内視鏡装置
Ｌ１ レーザ光（励起光）
Ｌ２，Ｌ２ａ 蛍光
２ 光源
３ 光ファイバ
３ａ 出射端
６ 挿入部
７，２１，２４ 蛍光部材
８ 蛍光反射膜
１５，２２ 高屈折率媒体
１６ａ〜１６ｃ 蛍光体
２０ 励起光反射膜
２２ａ 凸面
２３ 反射膜
２５ 周辺媒体
３０ 内視鏡用アダプタ（アダプタ）

Claims (13)

1. 所定の波長の励起光を発生する光源と、
   観察対象物の内部に挿入される挿入部と、
   該挿入部内に配置され、前記光源からの励起光を伝播する光ファイバと、
   前記挿入部の先端に配置され、励起光を受けて複数波長の蛍光を発する蛍光体を含有する蛍光部材と、
   該蛍光部材と前記光ファイバの出射端との間に配置され、励起光を透過して蛍光を反射する蛍光反射膜とを備え、
   前記蛍光部材が、空気よりも屈折率が高く前記光ファイバの出射端側に凸面を有する高屈折率媒体内に粒状の蛍光体を混合してなる内視鏡装置。
2. 所定の波長の励起光を発生する光源と、
   観察対象物の内部に挿入される挿入部と、
   該挿入部内に配置され、前記光源からの励起光を伝播する光ファイバと、
   前記挿入部の先端に配置され、励起光を受けて複数波長の蛍光を発する蛍光体を含有する蛍光部材と、
   該蛍光部材の前方に配置され、蛍光を透過して励起光を反射する励起光反射膜とを備え、
   前記蛍光部材が、空気よりも屈折率が高く前記光ファイバの出射端側に凸面を有する高屈折率媒体内に蛍光体を混合してなる内視鏡装置。
3. 所定の波長の励起光を発生する光源と、
   観察対象物の内部に挿入される挿入部と、
   該挿入部内に配置され、前記光源からの励起光を伝播する光ファイバと、
   前記挿入部の先端に配置され、励起光を受けて複数波長の蛍光を発する蛍光体を含有する蛍光部材と、
   該蛍光部材と前記光ファイバの出射端との間に配置され、励起光を透過して蛍光を反射する蛍光反射膜と、
   前記蛍光部材の前方に配置され、蛍光を透過して励起光を反射する励起光反射膜とを備え、
   前記蛍光部材が、空気よりも屈折率が高く前記光ファイバの出射端側に凸面を有する高屈折率媒体内に蛍光体を混合してなる内視鏡装置。
4. 前記凸面が球面、放物面またはテーパ面である請求項１から請求項３のいずれかに記載の内視鏡装置。
5. 前記蛍光部材の側面に蛍光を反射する反射膜を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の内視鏡装置。
6. 前記粒状の蛍光体の粒径が、励起光の波長の１０倍より大きく、２０μｍより小さい請求項１から請求項５のいずれかに記載の内視鏡装置。
7. 所定の波長の励起光を発生する光源と、
   観察対象物の内部に挿入される挿入部と、
   該挿入部内に配置され、前記光源からの励起光を伝播する光ファイバと、
   前記挿入部の先端に配置され、励起光を受けて複数波長の蛍光を発する蛍光体を空気よりも高い屈折率を有する高屈折率媒体内に混合してなる蛍光部材とを備えるとともに、
   該蛍光部材が略球状に形成され、
   該蛍光部材を内包し、前記高屈折率媒体より高い屈折率の略球状の周辺媒体を備え、
   前記蛍光部材が、前記周辺媒体に対して、前方に偏心している内視鏡装置。
8. 前記蛍光部材と周辺媒体との偏心量が、前記周辺媒体の直径の１／４以上である請求項７に記載の内視鏡装置。
9. 前記挿入部の先端に着脱可能なアダプタを備え、
   該アダプタに前記蛍光部材が固定されている請求項１から請求項８のいずれかに記載の内視鏡装置。
10. 観察対象物の内部に挿入される挿入部の先端に着脱可能に取り付けられる内視鏡用アダプタであって、
    挿入部の先端に取り付けられた状態で、挿入部内を光ファイバにより伝播されてきた励起光を受けて複数波長の蛍光を発する蛍光体を含有する蛍光部材と、
    該蛍光部材の光ファイバ側に配置され、励起光を透過して蛍光を反射する蛍光反射膜とを備え、
    前記蛍光部材が、空気よりも屈折率が高く前記光ファイバの出射端側に凸面を有する高屈折率媒体内に粒状の蛍光体を混合してなる内視鏡用アダプタ。
11. 観察対象物の内部に挿入される挿入部の先端に着脱可能に取り付けられる内視鏡用アダプタであって、
    挿入部の先端に取り付けられた状態で、挿入部内を光ファイバにより伝播されてきた励起光を受けて複数波長の蛍光を発する蛍光体を含有する蛍光部材と、
    該蛍光部材を挟んで光ファイバとは逆側に配置され、蛍光を透過して励起光を反射する励起光反射膜とを備え、
    前記蛍光部材が、空気よりも屈折率が高く前記光ファイバの出射端側に凸面を有する高屈折率媒体内に粒状の蛍光体を混合してなる内視鏡用アダプタ。
12. 観察対象物の内部に挿入される挿入部の先端に着脱可能に取り付けられる内視鏡用アダプタであって、
    挿入部の先端に取り付けられた状態で、挿入部内を光ファイバにより伝播されてきた励起光を受けて複数波長の蛍光を発する蛍光体を含有する蛍光部材と、
    該蛍光部材の光ファイバ側に配置され、励起光を透過して蛍光を反射する蛍光反射膜と、
    前記蛍光部材を挟んで光ファイバとは逆側に配置され、蛍光を透過して励起光を反射する励起光反射膜とを備え、
    前記蛍光部材が、空気よりも屈折率が高く前記光ファイバの出射端側に凸面を有する高屈折率媒体内に粒状の蛍光体を混合してなる内視鏡用アダプタ。
13. 観察対象物の内部に挿入される挿入部の先端に着脱可能に取り付けられる内視鏡用アダプタであって、
    挿入部の先端に取り付けられた状態で、挿入部内を光ファイバにより伝播されてきた励起光を受けて複数波長の蛍光を発する蛍光体を空気よりも高い屈折率を有する高屈折率媒体内に蛍光体を混合してなる蛍光部材を備えるとともに、
    該蛍光部材が略球状に形成され、
    該蛍光部材を内包し、前記高屈折率媒体より高い屈折率の略球状の周辺媒体を備え、
    前記蛍光部材が、前記周辺媒体に対して、前方に偏心している内視鏡用アダプタ。

Images