JP6115967B2 - Endoscope system - Google Patents

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本発明は、蛍光体から発せられる蛍光を含む照明光を内視鏡に供給する内視鏡システムに関する。 The present invention relates to an endoscope system that supplies illumination light including fluorescence emitted from a phosphor to an endoscope.

内視鏡における通常観察用の照明光としては、キセノンランプ等の広帯域光の他、励起光によって蛍光体で励起発光させた蛍光を含む白色光も用いられるようになってきている。また、近年では、表層微細血管の強調表示等の特殊光観察を行うために、蛍光を含む白色光の他、特定波長の狭帯域光を混合して体内に同時照射することも行われている。   As illumination light for normal observation in an endoscope, in addition to broadband light such as a xenon lamp, white light including fluorescence excited and emitted by a phosphor with excitation light has been used. In recent years, in order to perform special light observation such as highlighting of superficial microvessels, in addition to white light containing fluorescence, narrow-band light of a specific wavelength is also mixed and simultaneously irradiated into the body. .

このように蛍光体の蛍光を用いた照明の場合には、高輝度化を図ることができるとともに、キセノンランプ等の照明の場合ほど設置スペースを要しないため、装置全体としてコンパクト化を図ることができる。その一方で、キセノンランプ等を用いた場合には無かった新たな課題もいくつか出てきている。例えば、通常観察時に使用する白色光として青色の励起光も含めた場合には、緑色及び赤色の蛍光の光量は、青色の励起光の光量によって決まってしまう。この場合、蛍光の光量は励起光の光量と関係なく独立に制御できないため、白色光の色調を合わせることが難しいことがあった。また、RGB撮像素子を用いる特殊光観察時において、青色の励起光を使用し、その他の特殊観察用の狭帯域光として青色狭帯域光を使用した場合には、それら光の同時照射によって一定の光量を超えてしまうと、RGB撮像素子のB画素が飽和してしまうという問題も生じることがあった。 In this way, in the case of illumination using the fluorescence of the phosphor, it is possible to increase the brightness, and since installation space is not required as in the case of illumination such as a xenon lamp, the entire apparatus can be made compact. it can. On the other hand, some new problems that did not exist when using a xenon lamp or the like have also appeared. For example, when blue excitation light is also included as white light used during normal observation, the amount of green and red fluorescent light is determined by the amount of blue excitation light. In this case, since the amount of fluorescent light cannot be controlled independently regardless of the amount of excitation light, it may be difficult to match the color tone of white light. Further, when special light observation using an RGB imaging device is used, when blue excitation light is used and blue narrowband light is used as other narrowband light for special observation, it is fixed by simultaneous irradiation of these lights. When the light amount thus exceeded, B pixels in the RGB imaging device was sometimes caused a problem that is saturated.

これら問題に対して、特許文献1では、蛍光体の励起光として、紫外域の励起光を用いている。紫外域の励起光は非可視光であるため、仮に、この紫外域の励起光が照明光に含まれたとしても、照明光の色調に影響を与えることはない。また、紫外域の励起光はRGB撮像素子では完全に遮光されるため、B画素などの特殊観察用の画素に、比較的高い光量の特殊観察用の狭帯域光が入射したとしても、飽和するおそれはない。   In order to deal with these problems, Patent Document 1 uses ultraviolet excitation light as phosphor excitation light. Since the excitation light in the ultraviolet region is invisible light, even if the excitation light in the ultraviolet region is included in the illumination light, the color tone of the illumination light is not affected. In addition, since the excitation light in the ultraviolet region is completely shielded by the RGB imaging device, it is saturated even when a narrow band light for special observation with a relatively high light amount enters a special observation pixel such as a B pixel. There is no fear.

特開2009−297311号公報JP 2009-297311 A

記のような問題の他に、特許文献1に示される半導体レーザーや発光ダイオードなどの半導体発光素子を光源として使用する場合には、光量に応じて発光波長が変動することがあるといった問題がある。上記発光波長に変動が生じた場合は、照明光の色調が不安定となることがある。また、蛍光体の発光効率は励起波長に対して依存性があるため、上記半導体発光素子が発する励起光を用いて蛍光体を励起発光させる場合には、上記発光波長に変動に応じて蛍光体の発光効率が変動することがある。このように蛍光体の発光効率が変動した場合においても照明光の色調が不安定となることがある。 Besides the above Symbol of problems, when using the semiconductor light emitting devices such as semiconductor lasers and light emitting diodes disclosed in Patent Document 1 as a light source, a problem is that the emission wavelength is varied depending on the amount of light is there. When the emission wavelength varies, the color tone of the illumination light may become unstable. In addition, since the luminous efficiency of the phosphor depends on the excitation wavelength, when the phosphor is excited to emit light using the excitation light emitted from the semiconductor light emitting element, the phosphor is subjected to the fluctuation in the emission wavelength. The luminous efficiency may vary. Thus, even when the luminous efficiency of the phosphor varies, the color tone of the illumination light may become unstable.

上記のように照明光の色調が不安定である場合には、特殊光観察において、表層微細血管等の表示を安定化させることが困難であった。特に、表層微細血管や中深層の血管を疑似カラー表示させる特殊光観察を行う場合には、表層微細血管と中深層の血管との色調を安定化させることが困難であった。そこで、光源の光量制御を行うことによって、照明光の色調を安定化させることが求められていた。 When the color tone of the illumination light is unstable as described above, it is difficult to stabilize the display of the surface layer fine blood vessels or the like in the special light observation. In particular, in the case of performing special light observation in which pseudo-color display is performed on the superficial fine blood vessels and the mid-depth blood vessels, it is difficult to stabilize the color tone of the superficial fine blood vessels and the mid-depth blood vessels. Therefore, it has been required to stabilize the color tone of the illumination light by controlling the light amount of the light source .

本発明は、光源の光量制御を行うことによって、蛍光体から発せられる蛍光を含む照明光の色調を安定化することができる内視鏡システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an endoscope system capable of stabilizing the color tone of illumination light including fluorescence emitted from a phosphor by performing light amount control of a light source .

上記目的を達成するために、本発明の内視鏡システムは、青色帯域を有する青色光を発する第1の半導体光源と、青色帯域とは異なる波長域を有する励起光を発する第2の半導体光源と、励起光を、緑色帯域を少なくとも含み、かつ青色帯域よりも広帯域とされた広帯域光に波長変換する波長変換部と、青色光を反射させ、かつ、広帯域光のうちの緑色帯域を有する緑色光を透過させることにより、青色光と緑色光とを合波するダイクロイックミラーと、ダイクロイックミラーによって合波された青色光と緑色光とで照明中の被写体内を撮像して撮像信号を出力する撮像手段を有する内視鏡と、撮像信号に基づいて、被写体を疑似カラーで表した疑似カラー画像を生成する画像生成部と、撮像手段による1フレームのうちの電荷蓄積期間にパルス変調制御を行うことによって、電荷蓄積期間内でパルスが立ち上げられた場合に第1の半導体光源及び第2の半導体光源を点灯させる制御と、電荷蓄積期間内でパルスの立ち上がりがない場合に第1の半導体光源及び第2の半導体光源を消灯させる制御とを行う光源制御部とを備える。 In order to achieve the above object, an endoscope system of the present invention includes a first semiconductor light source that emits blue light having a blue band and a second semiconductor light source that emits excitation light having a wavelength range different from the blue band. A wavelength converter that converts the wavelength of the excitation light into broadband light that includes at least the green band and is wider than the blue band; and green that reflects blue light and has a green band of the broadband light Imaging that outputs blue light and green light by transmitting light and images the subject under illumination with blue light and green light combined by the dichroic mirror and outputs an image signal An endoscope having a means, an image generating section for generating a pseudo color image representing a subject in a pseudo color based on an imaging signal, and a charge accumulation period in one frame by the imaging means. By performing the scan modulation control, a control that Ru to light the first semiconductor light source and the second semiconductor light source when the pulse is launched within the charge accumulation period, if there is no rise of the pulse in the charge accumulation period And a light source controller that performs control to turn off the first semiconductor light source and the second semiconductor light source.

青色帯域は、緑色帯域よりも狭帯域であることが好ましい。 The blue band is preferably narrower than the green band .

広帯域光は、緑色帯域の他に赤色帯域を含み、ダイクロイックミラーは、青色光と、広帯域光のうちの赤色帯域を有する光とを反射させ、かつ、緑色光を透過させる特性を持つことが好ましい。 The broadband light includes a red band in addition to the green band, and the dichroic mirror preferably has characteristics of reflecting blue light and light having the red band of the broadband light and transmitting green light. .

像手段は、青色光を透過するBフィルタが設けられたB画素と、緑色光を透過するGフィルタが設けられたG画素とを少なくとも備えるカラー撮像素子であって、撮像信号として、B画素から青色信号を出力し、G画素から緑色信号を出力し、画像生成部は、疑似カラー画像を生成する際に、青色信号を割り当てるモニタ表示用のチャンネルと、緑色信号を割り当てるモニタ表示用のチャンネルとを互いに異らせることによって、疑似カラー画像において表される被写体の表層血管の色調パターンと中層血管の色調パターンとを互いに異らせることが好ましい。 IMAGING means, and B pixels provided B filter for transmitting blue light, and at least comprises a color image sensor and a G pixel G filter is provided which transmits green light, as an imaging signal, B pixel The blue signal is output from the G pixel, the green signal is output from the G pixel, and the image generation unit, when generating the pseudo color image, the monitor display channel to which the blue signal is assigned and the monitor display channel to which the green signal is assigned. by causing different such et mutually bets, it is preferable to pseudocolor of surface blood vessels of a subject represented in the image tone patterns and the middle of different each other and color pattern of the deep layer blood vessel al.

赤色光を発する第3の半導体光源を更に備え、光源制御部は、電荷蓄積期間内で第1の半導体光源と第2の半導体光源と第3の半導体光源とを点灯させる制御と、電荷蓄積期間内で第1の半導体光源と第2の半導体光源と第3の半導体光源とを消灯させる制御とを行い、ダイクロイックミラーは、青色光と赤色光とを反射させ、緑色光を透過させることによって、青色光と緑色光と赤色光とを合波し、画像生成部は、ダイクロイックミラーにより青色光と緑色光と赤色光とが合波される場合には、疑似カラー画像に代えて、表層血管が強調された表層血管強調用の画像を生成することが好ましい。第1の半導体光源と第3の半導体光源は共通の光源用基板に設けられることが好ましい。   A third semiconductor light source that emits red light, and the light source control unit controls lighting of the first semiconductor light source, the second semiconductor light source, and the third semiconductor light source within the charge accumulation period; The first semiconductor light source, the second semiconductor light source, and the third semiconductor light source are controlled to be turned off, and the dichroic mirror reflects blue light and red light and transmits green light. When the blue light, the green light, and the red light are combined, and the blue light, the green light, and the red light are combined by the dichroic mirror, the image generation unit replaces the pseudo color image with the surface blood vessel. It is preferable to generate an image for emphasizing the superficial blood vessel. The first semiconductor light source and the third semiconductor light source are preferably provided on a common light source substrate.

青色光の光量と緑色光の光量とをそれぞれモニタリングするモニタリング手段を備えることが好ましい。内視鏡には、ダイクロイックミラーを介して青色光の一部及び緑色光の一部が供給され、モニタリング手段には、ダイクロイックミラーを介して青色光の残りの一部及び緑色光の残りの一部が供給され、光源制御部は、モニタリングの結果に基づいて、第1の半導体光源と第2の半導体光源とを制御することが好ましい。
It is preferable to provide monitoring means for monitoring the amount of blue light and the amount of green light. The endoscope is supplied with a part of the blue light and a part of the green light via the dichroic mirror, and the monitoring means is supplied with the remaining part of the blue light and the remaining part of the green light via the dichroic mirror. The light source controller preferably controls the first semiconductor light source and the second semiconductor light source based on the monitoring result.

本発明によれば、電荷蓄積期間にパルス変調制御を行うことによって、半導体レーザーや発光ダイオードなどの半導体発光素子において光量に応じて発光波長が変動したとしても、照明光の色調の変動を最小限に抑制することができる。 According to the present invention, by performing pulse modulation control during the charge accumulation period, even if the emission wavelength varies according to the amount of light in a semiconductor light emitting device such as a semiconductor laser or a light emitting diode, the variation in the color tone of the illumination light is minimized. Can be suppressed.

また、蛍光体の発光効率も励起波長に対して依存性があるが、この発光効率の変動も、上記電荷蓄積期間におけるパルス変調制御で更に抑制することができる。Moreover, although the luminous efficiency of the phosphor is also dependent on the excitation wavelength, the fluctuation of the luminous efficiency can be further suppressed by the pulse modulation control in the charge accumulation period.

また、疑似カラー画像を生成する際には、青色信号に含まれる表層血管の色調と、緑色信号に含まれる中深層血管の色調とを安定化させることができる。Further, when generating the pseudo color image, the color tone of the surface blood vessel included in the blue signal and the color tone of the middle-deep blood vessel included in the green signal can be stabilized.

内視鏡システムの概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of an endoscope system. 光源装置及びプロセッサ装置の内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of a light source device and a processor apparatus. AR膜無しの蛍光体に対して斜めに入射する励起光の入射角を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the incident angle of the excitation light which injects diagonally with respect to the fluorescent substance without an AR film. AR膜有りの蛍光体に対して斜めに入射する励起光の入射角を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the incident angle of the excitation light which injects diagonally with respect to the fluorescent substance with AR film | membrane. 蛍光体に対する励起光の分光透過率を示すグラフである。It is a graph which shows the spectral transmission factor of the excitation light with respect to fluorescent substance. ダイクロイックミラーの分光透過率と第1青色光、第2青色光、緑色蛍光、赤色光の発光強度を示すグラフである。It is a graph which shows the spectral transmittance of a dichroic mirror, and the emitted light intensity of 1st blue light, 2nd blue light, green fluorescence, and red light. 通常光観察モードにおける発光パターン、発光強度を示すグラフである。It is a graph which shows the light emission pattern and light emission intensity in normal light observation mode. 第1特殊光観察モードにおける発光パターン、発光強度を示すグラフである。5 is a graph showing a light emission pattern and light emission intensity in a first special light observation mode. 第2特殊光観察モードにおける発光パターン、発光強度を示すグラフである。It is a graph which shows the light emission pattern and light emission intensity in 2nd special light observation mode. 酸素飽和度観察モードにおける発光パターン、発光強度を示すグラフである。It is a graph which shows the light emission pattern and light emission intensity in oxygen saturation observation mode. PNM、PDM、PWMを説明するための図である。It is a figure for demonstrating PNM, PDM, and PWM. カラー撮像素子の分光透過率を示すグラフである。It is a graph which shows the spectral transmittance of a color image sensor. 通常光画像の生成方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the production | generation method of a normal light image. 第1特殊光画像の生成方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the production | generation method of a 1st special light image. 第2特殊光画像の生成方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the production | generation method of a 2nd special light image. 酸素飽和度画像の生成方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the production | generation method of an oxygen saturation image. 蛍光体の温度特性を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature characteristic of fluorescent substance.

図1に示すように、第1実施形態の内視鏡システム10は、被検体内を撮像する電子内視鏡11と、被検体を照明する光を発生する光源装置12と、電子内視鏡からの撮像信号に基づいて画像を生成するとともに、各種画像処理を行うプロセッサ装置13と、内視鏡画像を表示するモニタ14とを備えている。   As shown in FIG. 1, an endoscope system 10 according to a first embodiment includes an electronic endoscope 11 that images an inside of a subject, a light source device 12 that generates light that illuminates the subject, and an electronic endoscope. The image processing apparatus 13 includes a processor device 13 that generates an image based on an image pickup signal from the image sensor and performs various image processing, and a monitor 14 that displays an endoscopic image.

この内視鏡システム10には、白色光で照明された被検体内の通常光画像をモニタ14に表示する通常光観察モード、通常光画像上において表層の微細血管や微細構造が強調表示された第1特殊光画像をモニタ14に表示する第1特殊光観察モード、表層微細血管や中深層の血管が疑似カラーで表された第2特殊光画像をモニタ14に表示する第2特殊光観察モード、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像をモニタ14に表示する酸素飽和度観察モードの4つのモードが設けられている。これらモードは、モード切替SW15によって適宜切り替えられる。   In this endoscope system 10, a normal light observation mode in which a normal light image in a subject illuminated with white light is displayed on the monitor 14, the fine blood vessels and fine structures on the surface layer are highlighted on the normal light image. A first special light observation mode for displaying a first special light image on the monitor 14; a second special light observation mode for displaying a second special light image in which surface microvessels and middle-deep blood vessels are represented in pseudo color on the monitor 14; There are provided four modes of an oxygen saturation observation mode in which an oxygen saturation image obtained by imaging the oxygen saturation of blood hemoglobin is displayed on the monitor 14. These modes are appropriately switched by mode switching SW15.

電子内視鏡11は、体腔内に挿入される可撓性の挿入部16と、挿入部16の基端部分に設けられた操作部17と、操作部17と光源装置12及びプロセッサ装置13との間を連結するユニバーサルコード18とを備えている。挿入部16の先端には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部19が形成されている。湾曲部19は、操作部のアングルノブ21を操作することにより、上下左右方向に湾曲動作する。湾曲部19の先端には、体腔内を撮像するカラー撮像素子20(例えばカラーCCDやカラーCMOS)を内蔵した先端部16aが設けられている。先端部16aは、湾曲部19の湾曲動作によって体腔内の所望の方向に向けられる。   The electronic endoscope 11 includes a flexible insertion portion 16 to be inserted into a body cavity, an operation portion 17 provided at a proximal end portion of the insertion portion 16, an operation portion 17, a light source device 12, and a processor device 13. And a universal cord 18 for connecting the two. A bending portion 19 in which a plurality of bending pieces are connected is formed at the distal end of the insertion portion 16. The bending portion 19 is bent in the vertical and horizontal directions by operating the angle knob 21 of the operation portion. At the distal end of the bending portion 19, a distal end portion 16 a incorporating a color imaging element 20 (for example, a color CCD or a color CMOS) that captures the inside of a body cavity is provided. The distal end portion 16 a is directed in a desired direction within the body cavity by the bending operation of the bending portion 19.

ユニバーサルコード18には、光源装置12及びプロセッサ装置13側にコネクタ24が取り付けられている。コネクタ24は、通信用コネクタと光源用コネクタからなる複合タイプのコネクタであり、電子内視鏡11は、このコネクタ24を介して、光源装置12及びプロセッサ装置13に着脱自在に接続される。   A connector 24 is attached to the universal cord 18 on the light source device 12 and the processor device 13 side. The connector 24 is a composite type connector including a communication connector and a light source connector, and the electronic endoscope 11 is detachably connected to the light source device 12 and the processor device 13 through the connector 24.

電子内視鏡11の内部には、ライトガイド25と、信号ケーブル26とが設けられている。ライトガイド25は波長が異なる複数種類の光を導光可能なバンドル光ファイバであり、光源装置12からの光を先端部16aまで導光する。導光された光は、先端部16aから体腔内に向けて照射される。信号ケーブル26は、カラー撮像素子20からの撮像信号をプロセッサ装置13に送信する。   A light guide 25 and a signal cable 26 are provided inside the electronic endoscope 11. The light guide 25 is a bundle optical fiber capable of guiding a plurality of types of light having different wavelengths, and guides the light from the light source device 12 to the distal end portion 16a. The guided light is emitted from the distal end portion 16a toward the body cavity. The signal cable 26 transmits the image signal from the color image sensor 20 to the processor device 13.

図2に示すように、光源装置12は、紫外域に波長範囲を有する励起光を発する励起光光源30と、励起光光源30からの励起光によって緑色蛍光を発する第1発光部31と、中心波長405nmの第1青色光、中心波長470nmの第2青色光、中心波長625nmの赤色光を発する第2発光部32と、第1発光部31からの緑色蛍光と第2発光部32からの第1青色光、第2青色光又は赤色光とを合波する合波部35と、緑色蛍光、第1青色光、第2青色光、赤色光の発光強度や発光タイミングを制御する光源制御部37と、合波部35で合波された光をライトガイド25の入射面に向けて集光する集光レンズ39とを備えている。   As shown in FIG. 2, the light source device 12 includes an excitation light source 30 that emits excitation light having a wavelength range in the ultraviolet region, a first light emitting unit 31 that emits green fluorescence by excitation light from the excitation light source 30, and a center. A second light emitting unit 32 emitting a first blue light having a wavelength of 405 nm, a second blue light having a center wavelength of 470 nm, and a red light having a center wavelength of 625 nm; the green fluorescence from the first light emitting unit 31; A multiplexing unit 35 that multiplexes one blue light, second blue light, or red light, and a light source control unit 37 that controls the emission intensity and emission timing of green fluorescence, first blue light, second blue light, and red light. And a condensing lens 39 that condenses the light combined by the combining unit 35 toward the incident surface of the light guide 25.

励起光光源30はレーザーダイオード(Laser Diode)や発光ダイオード(Light Emitting Diode)などの半導体光源で構成される。この励起光光源30では、第1発光部31の蛍光体42から緑色蛍光を励起発光させるための励起光を発する。この励起光は、非可視光領域である紫外域の波長範囲内において、365nm、380nm、又は395nmにピーク波長を有している。励起光は、照射レンズ30aを通して、第1発光部31の蛍光体42に向けて照射される。   The excitation light source 30 is composed of a semiconductor light source such as a laser diode or a light emitting diode. In the excitation light source 30, excitation light for exciting and emitting green fluorescence is emitted from the phosphor 42 of the first light emitting unit 31. This excitation light has a peak wavelength at 365 nm, 380 nm, or 395 nm within the wavelength range of the ultraviolet region which is a non-visible light region. The excitation light is irradiated toward the phosphor 42 of the first light emitting unit 31 through the irradiation lens 30a.

第1発光部31は、励起光によって緑色蛍光を励起発光する蛍光体42と、銀やアルミ又はこれらの合金などの高反射性物質で構成される高反射部44と、蛍光体で発せられた熱を放熱する放熱部46とを備えている。蛍光体42は、紫外域の励起光に対して高い光吸収特性を有するとともに、緑色蛍光を高い発光強度及び発光効率で励起発光するものが用いられる。本実施形態では、蛍光体42として、「BaMgAl10O17:Eu,Mn」を用いる。「BaMgAl10O17:Eu,Mn」は、励起光のピーク波長を「378nm」とした場合に、励起光に対する吸収率が「66.8%」であり、また発光効率は「55.8%」である。光吸収率、発光効率に関しては「Li0.6Na0.4W2O8」よりも高く、また、発光強度に関しては「Li0.6Na0.4W2O8」よりも高くなっている。 The first light emitting unit 31 is emitted by a phosphor 42 that excites and emits green fluorescence with excitation light, a high reflection unit 44 that is made of a highly reflective material such as silver, aluminum, or an alloy thereof, and the phosphor. And a heat dissipating part 46 for dissipating heat. As the phosphor 42, a phosphor that has high light absorption characteristics for excitation light in the ultraviolet region and emits green fluorescence with high emission intensity and emission efficiency is used. In the present embodiment, “BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn” is used as the phosphor 42. “BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn” has an absorption rate of “66.8%” for the excitation light when the peak wavelength of the excitation light is “378 nm”, and the luminous efficiency is “55.8%”. Is. The light absorption rate and the light emission efficiency are higher than “Li 0.6 Na 0.4 W 2 O 8 ”, and the light emission intensity is higher than “Li 0.6 Na 0.4 W 2 O 8 ”.

蛍光体42は、ガラス樹脂などとバインダにより固められて形成されており、略直方体形状を有している。蛍光体42の一方の面は、励起光光源からの励起光が入射するとともに緑色蛍光が出射する入射・出射面42aとなっており、他方の面は、励起光及び緑色蛍光を高反射部44で反射させる反射面42bとなっている。また、入射・出射面42aには凸レンズ48が設けられており、この凸レンズ48は、励起光を蛍光体42に集光するとともに、励起発光した緑色蛍光を合波部35に向けて出射させる。したがって、励起光光源40と合波部35は、蛍光体42の入射・出射面42a側に設けられている。   The phosphor 42 is formed by being hardened with a glass resin or the like and a binder, and has a substantially rectangular parallelepiped shape. One surface of the phosphor 42 is an entrance / exit surface 42a through which excitation light from the excitation light source enters and green fluorescence is emitted, and the other surface receives excitation light and green fluorescence at the high reflection portion 44. The reflection surface 42b is reflected on the surface. Further, a convex lens 48 is provided on the incident / exit surface 42 a, and the convex lens 48 condenses the excitation light on the phosphor 42 and emits the excited green fluorescent light toward the multiplexing unit 35. Therefore, the excitation light source 40 and the multiplexing unit 35 are provided on the incident / exit surface 42 a side of the phosphor 42.

このように、励起光の入射面と緑色蛍光の出射面を同一面にする反射型とすることで、入射・出射面42aの反対側の反射面42bに、蛍光体42での発熱を放熱する放熱手段等を直接的に設けることができる。これに対して、特許文献1のように、励起光の入射面と蛍光の出射面が別々の面である透過型の場合には、蛍光体42に対して放熱手段を直接的に設けるスペースを確保することができない。また、反射型では、励起光を蛍光体42に対して斜めから入射させるために、励起光光源30を蛍光体42に対して空間的に離して設置する設置スペースが別途必要となるが、この点においては、電子内視鏡の先端部16aよりも、光源装置12のほうが、設置スペースを確保しやすい。   In this way, by using a reflection type in which the incident surface of the excitation light and the emission surface of green fluorescence are the same surface, the heat generated by the phosphor 42 is radiated to the reflection surface 42b opposite to the incidence / emission surface 42a. A heat dissipating means or the like can be provided directly. On the other hand, as in Patent Document 1, in the case of a transmission type in which the incident surface for excitation light and the emission surface for fluorescence are separate surfaces, a space for directly dissipating heat dissipation means on the phosphor 42 is provided. It cannot be secured. Further, in the reflection type, in order to make the excitation light incident on the phosphor 42 from an oblique direction, an installation space for installing the excitation light source 30 spatially separated from the phosphor 42 is necessary. In terms of the point, the light source device 12 is easier to secure the installation space than the distal end portion 16a of the electronic endoscope.

また、被検体内を照明する照明光のうち、緑色光として、LEDなどの半導体光源でなく、緑色蛍光を使用するのは以下の理由からである。内視鏡のライドガイド25としては、挿入部の細径化の観点から径が細いものが用いられるため、光入光部が小さい。そのため、ライトガイド25には、高輝度の照明光を入射させる必要がある。即ち、単位面積当たりの出力が大きな光源が必要となる。現時点では、照明光のうち青色光、赤色光については、LED,LDなどの半導体光源によって高輝度で発光できることが知られている。一方、緑色光については、緑色LED、緑色半導体レーザー、緑色蛍光体の発光手段が考えられる。   In addition, among the illumination light that illuminates the inside of the subject, green fluorescence is used as green light instead of a semiconductor light source such as an LED for the following reason. As the ride guide 25 of the endoscope, one having a small diameter is used from the viewpoint of reducing the diameter of the insertion portion, so that the light incident portion is small. Therefore, it is necessary to make illumination light with high luminance enter the light guide 25. That is, a light source having a large output per unit area is required. At present, it is known that blue light and red light of illumination light can be emitted with high brightness by a semiconductor light source such as LED and LD. On the other hand, for green light, green LED, green semiconductor laser, and green phosphor emitting means are conceivable.

緑色LEDについては、現在の窒化ガリウムLEDのような、青色から赤色にかけて急激に発光効率が低下するLED素子しか存在しない。また、仮に、高輝度なLEDを製造できたとしても、半値幅がレーザーダイオードよりも狭くなることが考えられる。したがって、内視鏡の照明として使用した場合には、発光半値幅が狭くなりすぎるため、演色性が劣ることが考えられる。一方、緑色半導体レーザーについては、高輝度光源ではあるものの、発光半値幅が狭すぎる。そのため、照明光として用いた場合には、急峻な光吸収や反射を持つ物体(例えば内視鏡で用いる色素)などの反射信号が得られにくい。また、現状では、緑色半導体レーザーは出力、寿命の点で問題がある。   As for the green LED, there is only an LED element whose luminous efficiency is drastically decreased from blue to red like the current gallium nitride LED. Moreover, even if a high-brightness LED can be manufactured, it is conceivable that the half-value width is narrower than that of the laser diode. Therefore, when it is used as illumination for an endoscope, the light emission half-value width becomes too narrow, so that the color rendering property may be inferior. On the other hand, although the green semiconductor laser is a high-intensity light source, the emission half-value width is too narrow. Therefore, when used as illumination light, it is difficult to obtain a reflection signal such as an object having steep light absorption or reflection (for example, a dye used in an endoscope). At present, the green semiconductor laser has problems in terms of output and life.

これに対して、緑色蛍光体は、上記緑色LED、緑色半導体レーザーのような問題点を有していない。したがって、内視鏡の照明に用いる発光手段としては、緑色蛍光体が一番適している。   On the other hand, the green phosphor does not have a problem like the green LED and the green semiconductor laser. Therefore, green phosphor is most suitable as the light emitting means used for endoscope illumination.

なお、励起光が蛍光体42に入射するときには、励起光が入射・出射面42aで反射しないようにすることが好ましい。仮に、入射・出射面42aで反射した励起光が、合波部35及びライトガイド25を通して、体内に照射された場合には、いくつかの問題が起こりうる。その問題の一つとして、励起光は生体組織の自家蛍光物質に対しても励起光となりうるため、体内から不要な自家蛍光が励起発光するおそれがある。この不要な自家蛍光は、観察画像にとってノイズであるため、励起光は体内に入らないようにすることが好ましい。   When excitation light is incident on the phosphor 42, it is preferable that the excitation light is not reflected by the incident / exit surface 42a. If the excitation light reflected by the incident / exiting surface 42a is irradiated into the body through the multiplexing unit 35 and the light guide 25, several problems may occur. As one of the problems, since the excitation light can also be an excitation light for an autofluorescent substance in a living tissue, unnecessary autofluorescence may be excited and emitted from the body. Since this unnecessary autofluorescence is noise for the observation image, it is preferable that excitation light does not enter the body.

例えば、図3Aに示すように、入射・出射面42aにAR(Anti Reflection)膜を設けない場合には、励起光の偏波面をp偏光にし、励起光の入射角θをブリュースター角である「56°」にすることが好ましい(θ=ArcTan(n2/n1)(n1:空気の屈折率、n2(1.5):蛍光体含有ガラスの屈折率)))。また、図3Bに示すように、入射・出射面42aにAR膜50を設ける場合には、励起光の偏波面をp偏光にし、励起光の入射角θを「50°」にすることが好ましい(θ=ArcTan(n2/n1)(n1:空気の屈折率、n2(1.5):蛍光体含有ガラスの屈折率)))。ここで、AR膜50は、フッ化マグネシウムMgF2(屈折率n3、およそ1.38)の膜50aとアルミナAl23(屈折率n4、およそ2.1〜2.4。成膜条件で変化させた場合は2.3)の膜50bの2層で形成することが好ましい。フッ化マグネシウムMgF2、アルミナAl23ついては、設計波長λを405nmとした場合に、それぞれ1/2λの厚さにすることが好ましい。したがって、屈折率については、n1<n3<n2<n4の関係にすることが好ましい。 For example, as shown in FIG. 3A, when an AR (Anti Reflection) film is not provided on the incident / exit surface 42a, the polarization plane of the excitation light is p-polarized, and the incident angle θ of the excitation light is the Brewster angle. “56 °” is preferable (θ = ArcTan (n2 / n1) (n1: refractive index of air, n2 (1.5): refractive index of phosphor-containing glass))). As shown in FIG. 3B, when the AR film 50 is provided on the incident / exit surface 42a, it is preferable that the polarization plane of the excitation light is p-polarized and the incident angle θ of the excitation light is “50 °”. (Θ = ArcTan (n2 / n1) (n1: refractive index of air, n2 (1.5): refractive index of phosphor-containing glass))). Here, the AR film 50 includes a magnesium fluoride MgF 2 (refractive index n3, approximately 1.38) film 50a and alumina Al 2 O 3 (refractive index n4, approximately 2.1 to 2.4. Under film formation conditions. When changed, it is preferable to form the film 50b of 2.3). With regard to magnesium fluoride MgF 2 and alumina Al 2 O 3 , it is preferable that the thickness is ½λ when the design wavelength λ is 405 nm. Therefore, the refractive index is preferably in the relationship of n1 <n3 <n2 <n4.

図3A及び図3Bのいずれの場合においても、図4に示す透過分布T(p)に示すように、励起光のピーク波長である「365nm、380nm、又は395nm」あたりで蛍光体への透過率が「99.98%」近くになる。したがって、励起光は、入射・出射面42aで反射することなく、確実に蛍光体42へと入射する。なお、励起光の偏波面がs偏光である場合には、透過分布T(s)に示すように、「365nm、380nm、又は395nm」あたりでの透過率が「90%」となるため、入射する励起光のうち「10%」程度が入射・出射面42aで反射することとなる。   In either case of FIG. 3A and FIG. 3B, as shown in the transmission distribution T (p) shown in FIG. 4, the transmittance to the phosphor around the peak wavelength of “365 nm, 380 nm, or 395 nm” of the excitation light. Is close to “99.98%”. Therefore, the excitation light reliably enters the phosphor 42 without being reflected by the incident / exit surface 42a. When the polarization plane of the excitation light is s-polarized light, the transmittance around “365 nm, 380 nm, or 395 nm” is “90%” as shown in the transmission distribution T (s). About 10% of the excitation light to be reflected is reflected by the entrance / exit surface 42a.

図2に示すように、放熱部46には、蛍光体42側から順に、ペルチェ素子52と、ヒートシンク54と、ファン56とが設けられている。ペルチェ素子52は、蛍光体42及び高反射部44側に設けられた冷却板52aと、ヒートシンク54側に設けられた放熱板52bを有している。素子駆動部(図示省略)によってペルチェ素子52を駆動することによって、蛍光体42での発熱は、冷却板52aを介して、放熱板52b側に移動する。ヒートシンク54には、放熱板52bから発せられる熱が拡散しやすいように、金属製の四角柱が複数設けられている。このヒートシンク54に対して、ファン56からの風が吹きつけられる。これにより、ヒートシンク54に蓄積された熱は、光源装置12の外部へと放熱される。   As shown in FIG. 2, the heat dissipation part 46 is provided with a Peltier element 52, a heat sink 54, and a fan 56 in order from the phosphor 42 side. The Peltier element 52 includes a cooling plate 52a provided on the phosphor 42 and the high reflection portion 44 side, and a heat radiating plate 52b provided on the heat sink 54 side. By driving the Peltier element 52 by an element driving unit (not shown), the heat generated in the phosphor 42 moves to the heat radiating plate 52b via the cooling plate 52a. The heat sink 54 is provided with a plurality of metal square pillars so that heat generated from the heat radiating plate 52b is easily diffused. Wind from the fan 56 is blown against the heat sink 54. Thereby, the heat accumulated in the heat sink 54 is dissipated to the outside of the light source device 12.

第2発光部32は、中心波長405nmの第1青色光を発する第1青色光源60と、中心波長470nmの第2青色光を発する第2青色光源61と、中心波長625nmの赤色光を発する赤色光源62と、これら光源60〜62が設けられた光源用基板65と、各光源60〜62で発せられた熱を放熱する放熱部67とを備えている。第1青色光源60、第2青色光源61、赤色光源62は、励起光光源30と同様、レーザーダイオード(Laser Diode)や発光ダイオード(Light Emitting Diode)などの半導体光源で構成される。これら光源60〜62は、共通の光源用基板65を介して、光源制御部37により発光タイミングや光量が制御される。各光源60〜62から発せられる第1青色光、第2青色光、赤色光は、照射レンズ69を通して、合波部35に向けて照射される。   The second light emitting unit 32 includes a first blue light source 60 that emits first blue light having a center wavelength of 405 nm, a second blue light source 61 that emits second blue light having a center wavelength of 470 nm, and red that emits red light having a center wavelength of 625 nm. A light source 62, a light source substrate 65 provided with these light sources 60 to 62, and a heat radiating portion 67 that radiates heat generated by each of the light sources 60 to 62 are provided. Similar to the excitation light source 30, the first blue light source 60, the second blue light source 61, and the red light source 62 are constituted by semiconductor light sources such as a laser diode and a light emitting diode. The light sources 60 to 62 are controlled in light emission timing and light quantity by the light source control unit 37 via a common light source substrate 65. The first blue light, the second blue light, and the red light emitted from each of the light sources 60 to 62 are irradiated toward the multiplexing unit 35 through the irradiation lens 69.

放熱部67は、上記放熱部46と同様のペルチェ素子52、ヒートシンク54、ファン56を備えている。なお、ペルチェ素子52の冷却板52aと光源用基板65とは、熱抵抗が低いシリコングリース70等で接着されている。それ以外については、上記放熱部46と同様であるので説明を省略する。   The heat dissipating part 67 includes the same Peltier element 52 as the heat dissipating part 46, a heat sink 54, and a fan 56. The cooling plate 52a of the Peltier element 52 and the light source substrate 65 are bonded to each other with a silicon grease 70 having a low thermal resistance. Since other than that is the same as the said heat radiating part 46, description is abbreviate | omitted.

合波部35は、第1発光部からの緑色蛍光と第2発光部からの第1青色光、第2青色光、赤色光を合波するダイクロックミラー72と、第1青色光用PD(Photo Detector)74a、第2青色光用PD74b、緑色蛍光用PD74c、赤色光用PD74dの4つのフォトセンサとを備えている。   The combining unit 35 includes a dichroic mirror 72 that combines the green fluorescence from the first light emitting unit and the first blue light, the second blue light, and the red light from the second light emitting unit, and a first blue light PD ( Photo Detector) 74a, a second blue light PD 74b, a green fluorescence PD 74c, and a red light PD 74d.

ダイクロックミラー72は、図5に示すような透過分布Taを有している。したがって、緑色蛍光がダイクロックミラーに入射したときには、入射する緑色蛍光のうちのほとんどが透過し、わずかな光だけが反射する。透過した光は集光レンズ39に入射する一方、反射した光は緑色蛍光用PD74cで検出される。一方、第1青色光、第2青色光、赤色光がダイクロックミラー72に入射したときには、それら光のほとんどが反射し、わずかな光だけが透過する。反射した光は集光レンズ39に入射する一方、透過した光は第1青色光用PD74a、第2青色光用PD74b、赤色光用PD74dで検出される。   The dichroic mirror 72 has a transmission distribution Ta as shown in FIG. Therefore, when green fluorescence is incident on the dichroic mirror, most of the incident green fluorescence is transmitted and only a small amount of light is reflected. The transmitted light is incident on the condenser lens 39, while the reflected light is detected by the green fluorescent PD 74c. On the other hand, when the first blue light, the second blue light, and the red light are incident on the dichroic mirror 72, most of the light is reflected and only a small amount of light is transmitted. The reflected light enters the condenser lens 39, while the transmitted light is detected by the first blue light PD 74a, the second blue light PD 74b, and the red light PD 74d.

第1青色光用PD74a、第2青色光用PD74b、緑色蛍光用PD74c、赤色光用PD74dは、第1青色光、第2青色光、緑色蛍光、赤色光の光量を常時モニタリングし、そのモニタリング結果を光源制御部37に送信する。   The first blue light PD 74a, the second blue light PD 74b, the green fluorescence PD 74c, and the red light PD 74d constantly monitor the light amounts of the first blue light, the second blue light, the green fluorescence, and the red light, and the monitoring results. Is transmitted to the light source control unit 37.

光源制御部37は、第1青色光、第2青色光、緑色蛍光、赤色光間の光量比が一定となるように、励起光光源、第1青色光源、第2青色光源、赤色光源を制御する。図2に示すように、励起光光源30の光量制御は励起光制御部37aが行い、第1青色光源60の光量制御は第1青色光制御部37bが行い、第2青色光源61の光量制御は第2青色光制御部37cが行い、赤色光源62の光量制御は赤色光制御部37dが行う。これら各制御部37a〜37dによって、第1青色光、第2青色光、緑色蛍光、赤色光の光量独立制御が可能となる。また、各光が発光している間は、各PD74a〜74dでのモニタリング結果に基づく光量フィードバック制御によって、光量を一定に保持する。   The light source control unit 37 controls the excitation light source, the first blue light source, the second blue light source, and the red light source so that the light quantity ratio among the first blue light, the second blue light, the green fluorescence, and the red light is constant. To do. As shown in FIG. 2, the light amount control of the excitation light source 30 is performed by the excitation light control unit 37a, the light amount control of the first blue light source 60 is performed by the first blue light control unit 37b, and the light amount control of the second blue light source 61 is performed. Is performed by the second blue light control unit 37c, and the light amount control of the red light source 62 is performed by the red light control unit 37d. These control units 37a to 37d enable independent light quantity control of the first blue light, the second blue light, the green fluorescence, and the red light. Further, while each light is emitted, the light amount is kept constant by the light amount feedback control based on the monitoring results of the PDs 74a to 74d.

第1青色光、第2青色光、緑色蛍光、赤色光の発光タイミングと光量比は、モード毎に予め定められている。通常光観察モードに設定されている場合には、図6Aに示すように、第1青色光、緑色蛍光、赤色光が発光される。このとき、互いのピーク強度が同一となるように発光される。したがって、体内には、第1青色光、緑色蛍光、赤色光が混色した白色光として照射される。   The light emission timing and the light amount ratio of the first blue light, the second blue light, the green fluorescence, and the red light are predetermined for each mode. When the normal light observation mode is set, as shown in FIG. 6A, first blue light, green fluorescence, and red light are emitted. At this time, light is emitted so that the peak intensities are the same. Therefore, the inside of the body is irradiated as white light in which the first blue light, green fluorescence, and red light are mixed.

ここで、第1青色光、緑色蛍光、赤色光は、それぞれ光量を独立制御することが可能であるため、それらの光量比を一定に保つことが可能である。また、励起光は可視光領域以外にあるため、仮に励起光が体内に入ったとしても、白色光の色味に影響を与えることない。以上から、体内に照射された白色光の色味は変化することなく一定に保持される。   Here, since the first blue light, green fluorescence, and red light can be independently controlled in light quantity, their light quantity ratios can be kept constant. In addition, since the excitation light is outside the visible light region, even if the excitation light enters the body, the color of white light is not affected. From the above, the color of the white light irradiated into the body is kept constant without changing.

また、第1特殊光観察モードに設定されている場合には、図6Bに示すように、第1青色光、緑色蛍光、赤色光が発光される。このとき、第1青色光のピーク強度は、他の緑色蛍光、赤色光のピーク強度よりも大きくなるように発光されるとともに、体内の血管と粘膜のコントラスト比が「1.6」以上となる第1光量比(第1青色光、緑色蛍光、赤色光の光量比)で発光される。上記したように、第1青色光、緑色蛍光、赤色光は光量を独立に制御することが可能であるため、第1光量比を一定に保つことが可能である。   When the first special light observation mode is set, as shown in FIG. 6B, first blue light, green fluorescence, and red light are emitted. At this time, the first blue light is emitted so that the peak intensity of the first blue light is higher than the peak intensity of the other green fluorescence and red light, and the contrast ratio between the blood vessel and the mucous membrane in the body becomes “1.6” or more. Light is emitted at a first light quantity ratio (light quantity ratio of first blue light, green fluorescence, and red light). As described above, the first blue light, the green fluorescence, and the red light can be independently controlled in light quantity, so that the first light quantity ratio can be kept constant.

また、第2特殊光観察モードに設定されている場合には、図6Cに示すように、第1青色光、緑色蛍光が発光される。このとき、体内の血管と粘膜のコントラスト比が「1.6」以上となる第2光量比(第1青色光、緑色蛍光の光量比)で発光される。上記したように、第1青色光、緑色蛍光は光量を独立に制御することが可能であるため、第2光量比を一定に保つことが可能である。   When the second special light observation mode is set, as shown in FIG. 6C, first blue light and green fluorescence are emitted. At this time, light is emitted with a second light amount ratio (first blue light and green fluorescent light amount ratio) in which the contrast ratio between the blood vessel and the mucous membrane in the body is “1.6” or more. As described above, since the first blue light and the green fluorescence can be controlled independently, the second light quantity ratio can be kept constant.

酸素飽和度観察モードに設定されている場合には、図6Dに示すように、第2青色光のみの発光と緑色蛍光及び赤色光の発光とを、1フレーム毎に交互に繰り返す。このとき、第2青色光、緑色蛍光、赤色光の第3光量比は一定になるように発光される。上記したように、第2青色光、緑色蛍光、赤色光は光量を独立に制御することが可能であるため、第3光量比を一定に保つことが可能である。   When the oxygen saturation observation mode is set, as shown in FIG. 6D, the emission of only the second blue light and the emission of green fluorescence and red light are alternately repeated every frame. At this time, light is emitted so that the third light quantity ratio of the second blue light, green fluorescence, and red light is constant. As described above, the amount of light of the second blue light, green fluorescence, and red light can be controlled independently, so that the third light amount ratio can be kept constant.

なお、光源制御部37による光量制御は、各光源30,60〜62の発光量を予め定めた駆動パルスに基づくパルス変調制御により行うことが好ましい。パルス変調制御は、パルス数制御(PNM:Pulse Number Modulation)及びパルス密度制御(PDM:Pulse Density Modulation)と、パルス幅制御(PWM:Pulse Width Modulation)により行われる。   The light amount control by the light source control unit 37 is preferably performed by pulse modulation control based on a predetermined driving pulse for the light emission amounts of the light sources 30 and 60 to 62. The pulse modulation control is performed by pulse number control (PNM), pulse density control (PDM: Pulse Density Modulation), and pulse width control (PWM: Pulse Width Modulation).

具体的には、図7に示すように、1フレームのうちカラー撮像素子20の電荷蓄積期間において、PNM,PDM,PWMのいずれかのパルス変調を行うことにより、光量制御を行う。ここで、図7においては、パルスが立ち上がった時に各光源30,60〜62が点灯し、それ以外のときには各光源30,60〜62は消灯する。なお、1フレーム期間は33ms、シャッタ速度は1/60sとする。また、最大光量時においては、駆動パルス[1]に示すように、カラー撮像素子の電荷蓄積期間内に2000個のパルスが含まれているものする(周波数は120kHz)。   Specifically, as shown in FIG. 7, the light amount control is performed by performing pulse modulation of any one of PNM, PDM, and PWM during the charge accumulation period of the color image sensor 20 in one frame. Here, in FIG. 7, the light sources 30, 60 to 62 are turned on when the pulse rises, and the light sources 30, 60 to 62 are turned off at other times. Note that one frame period is 33 ms and the shutter speed is 1/60 s. At the maximum light amount, as shown in the drive pulse [1], it is assumed that 2000 pulses are included in the charge accumulation period of the color imaging device (frequency is 120 kHz).

最大光量から最小光量の間で光量を減少させる場合、まず、PNM制御でパルス数を減少させ、次に、PDM制御でパルスを間引くことによってパルス密度を減少させ、最後に、PWM制御でパルス幅を狭めることによって、光量を徐々に減少させる。   When reducing the light amount between the maximum light amount and the minimum light amount, first the number of pulses is reduced by PNM control, then the pulse density is reduced by thinning out the pulses by PDM control, and finally the pulse width by PWM control. The amount of light is gradually reduced by narrowing.

PNM制御においては、駆動パルス[2]に示すように、電荷蓄積期間内でパルス数を減少させ、点灯期間を短縮する。パルス数の減少に従って、光量も減少する。そして、駆動パルス[3]に示すように、PNM制御により所定の点灯期間Wminまで短縮した後は、PDM制御により駆動パルスを間引く処理を行う。このPDM制御においては、所定の点灯期間Wminまで短縮された点灯期間に対し、所定間隔で駆動パルスを間引くことで点灯期間内のパルス密度を減少させる。   In the PNM control, as shown in the drive pulse [2], the number of pulses is decreased within the charge accumulation period to shorten the lighting period. As the number of pulses decreases, the amount of light also decreases. Then, as shown in drive pulse [3], after shortening to a predetermined lighting period Wmin by PNM control, a process of thinning drive pulses by PDM control is performed. In this PDM control, the pulse density in the lighting period is reduced by thinning out drive pulses at predetermined intervals with respect to the lighting period shortened to the predetermined lighting period Wmin.

そして、駆動パルス[4]に示すように、駆動パルスのパルス間隔が間引き限界に達するまで、即ち、駆動パルスが所定の最小パルス密度となるまでPDM制御を行う。次に、駆動パルス[5]に示すように、駆動パルスが所定の最小パルス数となった後は、PWM制御により駆動パルスのパルス幅を減少させる。そして、駆動パルス[6]に示すように、駆動パルスのパルス幅が一定の限界幅(PWM制御限界)に達するまでPWM制御を行う。   Then, as shown in the drive pulse [4], PDM control is performed until the pulse interval of the drive pulse reaches the thinning limit, that is, until the drive pulse reaches a predetermined minimum pulse density. Next, as shown in drive pulse [5], after the drive pulse reaches a predetermined minimum number of pulses, the pulse width of the drive pulse is reduced by PWM control. Then, as shown in drive pulse [6], PWM control is performed until the pulse width of the drive pulse reaches a certain limit width (PWM control limit).

上記パルス変調方式を用いることで、半導体レーザーや発光ダイオードなどの半導体発光素子において光量に応じて発光波長が変動したとしても、照明光の色調の変動を最小限に抑制することができる。また、蛍光体42の発光効率も励起波長に対して依存性があるが、この発光効率の変動も上記パルス変調で更に抑制することができる。   By using the pulse modulation method, even if the light emission wavelength varies in accordance with the amount of light in a semiconductor light emitting device such as a semiconductor laser or a light emitting diode, the variation in the color tone of the illumination light can be minimized. Moreover, although the luminous efficiency of the phosphor 42 is also dependent on the excitation wavelength, fluctuations in the luminous efficiency can be further suppressed by the pulse modulation.

図2に示すように、プロセッサ装置13は、電子内視鏡11からの撮像信号を受信する受信部80と、受信部80で受信した撮像信号に基づいて、被検体内の観察画像を生成する画像生成部81と、これら受信部80及び画像生成部81の他、光源装置12内の光源制御部37、電子内視鏡11のモード切替SW15、モニタ14等と電気的に接続され、プロセッサ装置13全体を統括的に制御するコントローラー82とを備えている。   As illustrated in FIG. 2, the processor device 13 generates an observation image in the subject based on the reception unit 80 that receives the imaging signal from the electronic endoscope 11 and the imaging signal received by the reception unit 80. In addition to the image generating unit 81, the receiving unit 80 and the image generating unit 81, the light source control unit 37 in the light source device 12, the mode switching SW 15 of the electronic endoscope 11, the monitor 14 and the like are electrically connected to the processor device. 13 is provided with a controller 82 that controls the entire system 13.

受信部80では、電子内視鏡11のカラー撮像素子20から出力された撮像信号を受信する。このカラー撮像素子20は、図8に示すような分光透過率を有するBフィルタ、Gフィルタ、Rフィルタが設けられたB画素、G画素、R画素を多数備えている。したがって、カラー撮像素子が被検体内を撮像することにより、1フレーム毎に、B画素から青色信号が、G画素から緑色信号が、R画素から赤色信号が出力される。   The receiving unit 80 receives an imaging signal output from the color imaging element 20 of the electronic endoscope 11. The color image pickup device 20 includes a large number of B pixels, G pixels, and R pixels provided with B filters, G filters, and R filters having spectral transmittances as shown in FIG. Therefore, when the color imaging device images the inside of the subject, a blue signal is output from the B pixel, a green signal is output from the G pixel, and a red signal is output from the R pixel for each frame.

画像生成部81は、設定されたモードに応じた観察画像を生成する。通常光観察モードに設定されている場合には、図9Aに示すように、受信部からの青色信号Bc、緑色信号Gc、赤色信号Rcに基づいて、通常光画像を生成する。通常光観察モード時には、各色(青、緑、赤)のピーク強度が略同一である白色光が体内に照射されるため、各信号Bc、Gc、Rcは、互いに略同じ信号値を有している。したがって、モニタ14には、全体的に明るい通常光画像が表示される。   The image generation unit 81 generates an observation image corresponding to the set mode. When the normal light observation mode is set, as shown in FIG. 9A, a normal light image is generated based on the blue signal Bc, the green signal Gc, and the red signal Rc from the reception unit. In the normal light observation mode, white light having substantially the same peak intensity of each color (blue, green, red) is irradiated into the body, so that each signal Bc, Gc, Rc has substantially the same signal value. Yes. Accordingly, a bright normal light image is displayed on the monitor 14 as a whole.

また、第1特殊光観察モードに設定されている場合には、図9Bに示すように、受信部からの青色信号Bm、緑色信号Gm、赤色信号Rmに基づいて、第1特殊光画像を生成する。第1特殊光観察モード時には、青色のピーク強度が他の色(緑、赤)よりも高い白色光が体内に照射されるため、青色信号Bmは緑色信号Gm、赤色信号Rmよりも高い信号値を有している。即ち、青色信号Bmには、表層の微細血管や微細構造などの青色成分の情報量が多く含まれている。したがって、モニタ14には、全体的に明るい通常光画像上に、表層の微細血管や微細構造が明瞭に表示された第1特殊光画像が表示される。   When the first special light observation mode is set, as shown in FIG. 9B, the first special light image is generated based on the blue signal Bm, the green signal Gm, and the red signal Rm from the receiving unit. To do. In the first special light observation mode, white light whose blue peak intensity is higher than other colors (green, red) is irradiated into the body, so that the blue signal Bm has a higher signal value than the green signal Gm and the red signal Rm. have. That is, the blue signal Bm contains a large amount of information of blue components such as microvessels and microstructures on the surface layer. Therefore, the monitor 14 displays the first special light image in which the fine blood vessels and the fine structure of the surface layer are clearly displayed on the normal light image that is bright overall.

また、第2特殊光観察モードに設定されている場合には、図9Cに示すように、受信部からの青色信号Be、緑色信号Geに基づいて、第2特殊光画像を生成する。この第2特殊光画像を生成する際には、青色信号Beをモニタ表示用のB、Gチャンネルに割り当て、緑色信号Geをモニタ表示用のRチャンネルに割り当てる。したがって、モニタ14には、青色信号Beに含まれる表層血管の情報が茶色調パターンで、緑色信号Geに含まれる中深層血管の情報がシアン系の色調パターンで表された第2特殊光画像が表示される。   When the second special light observation mode is set, as shown in FIG. 9C, a second special light image is generated based on the blue signal Be and the green signal Ge from the reception unit. When generating the second special light image, the blue signal Be is assigned to the B and G channels for monitor display, and the green signal Ge is assigned to the R channel for monitor display. Therefore, the monitor 14 has a second special light image in which the information on the surface blood vessels included in the blue signal Be is a brown tone pattern and the information on the middle and deep blood vessels included in the green signal Ge is expressed in a cyan tone pattern. Is displayed.

また、酸素飽和度観察モードに設定されている場合には、図9Dに示すように、第2青色光の発光時に得られる青色信号B1、緑色蛍光及び赤色光の発光時に得られる緑色信号G2、赤色信号R2に基づいて、酸素飽和度画像を生成する。第2青色光の中心波長470nmは、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数が大きく異なっているため、青色信号B1には酸素飽和度に関する情報が多く含まれている。したがって、モニタ14上に表示される酸素飽和度画像から、酸素飽和度の変化を視覚的に把握することができる。   When the oxygen saturation observation mode is set, as shown in FIG. 9D, a blue signal B1 obtained when the second blue light is emitted, a green signal G2 obtained when the green fluorescence and the red light are emitted, An oxygen saturation image is generated based on the red signal R2. At the center wavelength 470 nm of the second blue light, the absorption coefficients of oxyhemoglobin and reduced hemoglobin are greatly different, so the blue signal B1 contains a lot of information on the oxygen saturation. Therefore, it is possible to visually grasp the change in oxygen saturation from the oxygen saturation image displayed on the monitor 14.

なお、上記実施形態では、半導体光源から青色光(第1、第2青色光)及び赤色光を発光させ、蛍光体から緑色蛍光を励起発光させているが、これに代えて、半導体光源から青色光及び緑色光を発光させ、赤色用の蛍光体から赤色蛍光を励起発光してもよい。   In the above embodiment, blue light (first and second blue light) and red light are emitted from the semiconductor light source, and green fluorescence is excited and emitted from the phosphor. Instead, blue light is emitted from the semiconductor light source. Light and green light may be emitted, and red fluorescence may be excited and emitted from a red phosphor.

なお、上記実施形態においては、紫外域の励起光が被検体内に入ることを避けるために、蛍光体から電子内視鏡の先端部までの間の光路上に、励起光をカット又は減光する励起光カットフィルタを設けることが好ましい。また、ライトガイドとして、紫外域における透過特性が極めて低いものを使用することによって、ライドガイドで励起光をカット又は減光するようにしてもよい。   In the above embodiment, in order to prevent excitation light in the ultraviolet region from entering the subject, the excitation light is cut or dimmed on the optical path from the phosphor to the tip of the electronic endoscope. It is preferable to provide an excitation light cut filter. Further, by using a light guide having extremely low transmission characteristics in the ultraviolet region, the excitation light may be cut or dimmed by the ride guide.

12 光源装置
30 励起光光源
37 光源制御部
42 蛍光体
44 高反射部
46 放熱部
50 AR膜
60 第1青色光源
61 第2青色光源
62 赤色光源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Light source device 30 Excitation light source 37 Light source control part 42 Phosphor 44 High reflection part 46 Heat radiation part 50 AR film 60 1st blue light source 61 2nd blue light source 62 Red light source

Claims (8)

青色帯域を有する青色光を発する第1の半導体光源と、
前記青色帯域とは異なる波長域を有する励起光を発する第2の半導体光源と、
前記励起光を、緑色帯域を少なくとも含み、かつ前記青色帯域よりも広帯域とされた広帯域光に波長変換する波長変換部と、
前記青色光を反射させ、かつ、前記広帯域光のうちの前記緑色帯域を有する緑色光を透過させることにより、前記青色光と前記緑色光とを合波するダイクロイックミラーと、
前記ダイクロイックミラーによって合波された前記青色光と前記緑色光とで照明中の被写体内を撮像して撮像信号を出力する撮像手段を有する内視鏡と、
前記撮像信号に基づいて、前記被写体を疑似カラーで表した疑似カラー画像を生成する画像生成部と、
記撮像手段による1フレームのうちの電荷蓄積期間にパルス変調制御を行うことによって、前記電荷蓄積期間内でパルスが立ち上げられた場合に前記第1の半導体光源及び前記第2の半導体光源を点灯させる制御と、前記電荷蓄積期間内で前記パルスの立ち上がりがない場合に前記第1の半導体光源及び前記第2の半導体光源を消灯させる制御とを行う光源制御部とを備える内視鏡システム。
A first semiconductor light source emitting blue light having a blue band ;
A second semiconductor light source that emits excitation light having a wavelength range different from the blue band ;
A wavelength converter that converts the wavelength of the excitation light into broadband light that includes at least a green band and is wider than the blue band ;
A dichroic mirror that combines the blue light and the green light by reflecting the blue light and transmitting the green light having the green band of the broadband light ;
An endoscope having imaging means for imaging an object under illumination with the blue light and the green light combined by the dichroic mirror and outputting an imaging signal;
An image generation unit that generates a pseudo color image representing the subject in a pseudo color based on the imaging signal;
By performing pulse modulation control in the charge accumulation period of the one frame according to previous SL imaging means, said first semiconductor light source and the second semiconductor light source when the pulse is launched in the charge accumulation period the endoscope system comprising a control Ru is lit, a light source control unit that performs a control to turn off the first semiconductor light source and the second semiconductor light source in the absence rise of the pulse in the charge accumulation period .
前記青色帯域は、前記緑色帯域よりも狭帯域である請求項1に記載の内視鏡システム。The endoscope system according to claim 1, wherein the blue band is narrower than the green band. 前記広帯域光は、前記緑色帯域の他に赤色帯域を含み、The broadband light includes a red band in addition to the green band,
前記ダイクロイックミラーは、前記青色光と、前記広帯域光のうちの前記赤色帯域を有する光とを反射させ、かつ、前記緑色光を透過させる特性を持つ請求項1または2に記載の内視鏡システム。The endoscope system according to claim 1, wherein the dichroic mirror reflects the blue light and the light having the red band out of the broadband light and transmits the green light. .
記撮像手段は、前記青色光を透過するBフィルタが設けられたB画素と、前記緑色光を透過するGフィルタが設けられたG画素とを少なくとも備えるカラー撮像素子であって、
前記撮像信号として、前記B画素から青色信号を出力し、前記G画素から緑色信号を出力し、
前記画像生成部は、前記疑似カラー画像を生成する際に、前記青色信号を割り当てるモニタ表示用のチャンネルと、前記緑色信号を割り当てるモニタ表示用のチャンネルとを互いに異らせることによって、前記疑似カラー画像において表される前記被写体の表層血管の色調パターンと中層血管の色調パターンとを互いに異らせる請求項1〜のいずれか1項に記載の内視鏡システム。
Before SL imaging means, and B pixels B filter transmitting the blue light is provided, and at least comprises a color image sensor and a G pixel G filter is provided which transmits the green light,
As the imaging signal, a blue signal is output from the B pixel, a green signal is output from the G pixel,
The image generating unit, when generating the pseudo color image, a channel for monitor display to assign the blue signal, by causing the channel and the mutually different for al for monitor display to assign the green signal, the pseudo the endoscope system according to any one of claims 1 to 3 to mutually different as al and color pattern of the color patterns and the middle depth layer vessels of surface blood vessels of the subject represented in the color image.
赤色光を発する第3の半導体光源を更に備え、
前記光源制御部は、前記電荷蓄積期間内で前記第1の半導体光源と前記第2の半導体光源と前記第3の半導体光源とを点灯させる制御と、前記電荷蓄積期間内で前記第1の半導体光源と前記第2の半導体光源と前記第3の半導体光源とを消灯させる制御とを行い、
前記ダイクロイックミラーは、前記青色光と前記赤色光とを反射させ、前記緑色光を透過させることによって、前記青色光と前記緑色光と前記赤色光とを合波し、
前記画像生成部は、前記ダイクロイックミラーにより前記青色光と前記緑色光と前記赤色光とが合波される場合には、前記疑似カラー画像に代えて、前記表層血管が強調された表層血管強調用の画像を生成する請求項に記載の内視鏡システム。
A third semiconductor light source that emits red light;
The light source control unit controls lighting of the first semiconductor light source, the second semiconductor light source, and the third semiconductor light source within the charge accumulation period, and the first semiconductor within the charge accumulation period. Performing a control to turn off the light source, the second semiconductor light source, and the third semiconductor light source,
The dichroic mirror combines the blue light, the green light, and the red light by reflecting the blue light and the red light and transmitting the green light,
When the blue light, the green light, and the red light are combined by the dichroic mirror, the image generating unit replaces the pseudo color image and emphasizes the surface blood vessels. The endoscope system according to claim 4 , wherein the image is generated.
前記第1の半導体光源と前記第3の半導体光源は共通の光源用基板に設けられる請求項に記載の内視鏡システム。 The endoscope system according to claim 5 , wherein the first semiconductor light source and the third semiconductor light source are provided on a common light source substrate. 前記青色光の光量と前記緑色光の光量とをそれぞれモニタリングするモニタリング手段を備える請求項1〜のいずれか1項に記載の内視鏡システム。 The endoscope system according to any one of claims 1 to 6 , further comprising a monitoring unit that monitors the amount of blue light and the amount of green light. 前記内視鏡には、前記ダイクロイックミラーを介して前記青色光の一部及び前記緑色光の一部が供給され、
前記モニタリング手段には、前記ダイクロイックミラーを介して前記青色光の残りの一部及び前記緑色光の残りの一部が供給され、
前記光源制御部は、前記モニタリングの結果に基づいて、前記第1の半導体光源と前記第2の半導体光源とを制御する請求項に記載の内視鏡システム。
The endoscope is supplied with a part of the blue light and a part of the green light through the dichroic mirror,
The monitoring means is supplied with the remaining part of the blue light and the remaining part of the green light via the dichroic mirror,
The endoscope system according to claim 7 , wherein the light source control unit controls the first semiconductor light source and the second semiconductor light source based on the monitoring result.
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