JP6359998B2 - Endoscope - Google Patents
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Description
本発明は、内視鏡に関する。 The present invention relates to an endoscope.
装置の大型化等を招くことなく、観察光の切り換えを実現できる内視鏡装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の内視鏡装置は、特定の波長の光を発するレーザダイオードを光源として設け、レーザ光の出射端となる内視鏡本体の先端にアダプタを脱着自在に設ける。このアダプタには、光源の光を励起光として別の波長の光を発する蛍光体が設けられる。アダプタが取り付けられない状態では、特定の波長の光源の光がそのまま内視対象物に照射され、アダプタを取り付けられた状態では、蛍光体によって別の波長に変換された光が内視対象物に照射される。 An endoscope apparatus that can realize switching of observation light without causing an increase in the size of the apparatus is known (see, for example, Patent Document 1). In the endoscope apparatus of Patent Document 1, a laser diode that emits light of a specific wavelength is provided as a light source, and an adapter is detachably provided at the distal end of an endoscope main body that is an emission end of laser light. This adapter is provided with a phosphor that emits light of another wavelength using light from a light source as excitation light. In the state where the adapter is not attached, the light of the light source of a specific wavelength is irradiated to the endoscope object as it is, and in the state where the adapter is attached, the light converted to another wavelength by the phosphor is applied to the endoscope object. Irradiated.
また、特許文献1には、回転自在な回転部材を観察光の切換構造に用いた内視鏡装置が開示されている。特許文献1の内視鏡装置は、光源の光路と交差する方向に回転自在な回転部材が設けられ、その回転部材には蛍光体が装着されている窓と装着されていない窓とが設けられている。この場合、回転部材の回転操作によって窓を切り換えることにより、観察光の切換えが容易となる。つまり、特許文献1の内視鏡装置によれば、切換構造による蛍光体の介在操作だけで特定の波長の光とそれ以外の波長の光とを切り換えることができるため、光源数の増加や装置の大型化を招くことなく、観察光の切り換えが容易になる。 Further, Patent Document 1 discloses an endoscope apparatus using a rotatable rotating member for an observation light switching structure. The endoscope apparatus of Patent Document 1 is provided with a rotating member that is rotatable in a direction intersecting the optical path of the light source, and the rotating member is provided with a window on which a phosphor is attached and a window on which the phosphor is not attached. ing. In this case, the observation light can be easily switched by switching the window by rotating the rotating member. In other words, according to the endoscope apparatus of Patent Document 1, it is possible to switch between light of a specific wavelength and light of other wavelengths only by an intervening operation of the phosphor by the switching structure. The observation light can be easily switched without increasing the size.
しかしながら、特許文献1の内視鏡装置は、特定の波長の光とそれ以外の波長の光とを切り換える場合、内視鏡本体の先端に設けた切換構造のアダプタを脱着して交換したり、回転部材の回転操作によって窓を切り換えたりする必要がある。このため、例えば施術中には観察光である照明光の波長(つまり、照明光の色合い)を変えることができない。照明光の色合いを変えるには施術を一旦中断しなければならない不利がある。また、アダプタや回転部材による切換構造で得られる照明光は、断続的な変化であり、連続的な色合いの変化ではなかった。更に、内視鏡本体の先端に、アダプタの脱着構造や回転部材の回転構造を設けることは、内視鏡本体の先端構造を複雑にするため、内視鏡本体を小型化する上での障害となった。 However, in the endoscope apparatus of Patent Document 1, when switching between light of a specific wavelength and light of other wavelengths, the adapter of the switching structure provided at the distal end of the endoscope body is detached and replaced, It is necessary to switch the window by rotating the rotating member. For this reason, for example, during the treatment, the wavelength of the illumination light that is the observation light (that is, the color of the illumination light) cannot be changed. In order to change the color of the illumination light, there is a disadvantage that the treatment must be interrupted. Moreover, the illumination light obtained by the switching structure with an adapter or a rotating member is an intermittent change, not a continuous change in color. Furthermore, providing the adapter attachment / detachment structure or the rotation structure of the rotating member at the distal end of the endoscope body complicates the distal end structure of the endoscope body, which is an obstacle to downsizing the endoscope body. It became.
本発明は、上記従来の状況に鑑みて案出され、内視鏡本体の先端構造を複雑にすることなく、観察対象の部位を観察しながら照明光の色合いを容易かつ連続的に切り替えする内視鏡を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of the above-described conventional situation, and can easily and continuously switch the color of illumination light while observing a site to be observed without complicating the distal end structure of the endoscope body. An object is to provide an endoscope.
本発明は、特定波長光を発光する光源と、前記光源から出射した前記特定波長光を集光させる光学部と、前記光学部により集光される前記特定波長光の波長をそれぞれ異なる波長に変換する複数の層を有する蛍光体と、前記光源から出射した前記特定波長光を、前記蛍光体のいずれかの前記層に集光させる集光位置制御部と、前記蛍光体のいずれかの前記層への集光に応じて前記蛍光体から出射した光を入射し、入射した前記光を観察対象に向けて照射する照明ファイバと、を備える、内視鏡である。 The present invention provides a light source that emits light of a specific wavelength, an optical unit that collects the specific wavelength light emitted from the light source, and converts the wavelength of the specific wavelength light collected by the optical unit to different wavelengths. A phosphor having a plurality of layers, a condensing position control unit for condensing the specific wavelength light emitted from the light source on any of the layers of the phosphor, and any of the layers of the phosphor And an illumination fiber that irradiates the light emitted from the phosphor in response to the light condensing and irradiates the incident light toward the observation target.
本発明によれば、内視鏡本体の先端構造を複雑にすることなく、観察対象の部位を観察しながら照明光の色合いを容易かつ連続的に切り替えできる。 According to the present invention, the color of illumination light can be easily and continuously switched while observing a site to be observed without complicating the distal end structure of the endoscope body.
以下、適宜図面を参照しながら、本発明に係る内視鏡の構成及び作用を具体的に開示した実施形態(以下、「本実施形態」という)を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。 Hereinafter, an embodiment (hereinafter referred to as “the present embodiment”) that specifically discloses the configuration and operation of an endoscope according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of already well-known matters and repeated descriptions for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art. The accompanying drawings and the following description are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the subject matter described in the claims.
図1は、第1の実施形態の内視鏡11の要部構成の一例を示す図である。本実施形態の内視鏡11は、例えば施術等において人体内の患部(例えば血管、リンパ節、上部消化管)の状況を観察するために使用され、少なくとも光源の一例としての発光素子13と、複数のレンズを用いて構成される光学部15と、基板SUB上に形成された複数の層を有する蛍光体(具体的には蛍光体17の層,蛍光体19の層)と、照明ファイバ21と、集光位置制御部23とを含む構成である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a main configuration of the
図1に示す内視鏡11では、光学系に関する構成(例えば、発光素子13から出射した青色の励起光が蛍光体17の層又は蛍光体19の層に集光された結果、励起光の波長から異なる波長に変換された光(以下、「蛍光」という)が照明ファイバ21に入射して照射される構成)について図示されており、内視鏡11の撮像系に関する構成(例えば、患者の体内の様子を示す画像を撮像するための構成)の図示は省略されている。
In the
図2は、各実施形態の内視鏡11の全体構成の一例を示す図である。内視鏡11は、ビデオプロセッサ25と、モニタ27と、撮像ユニット又は内視鏡ユニットとしてのカメラ29とに大別して構成される。カメラ29は、ビデオプロセッサに接続可能なプラグ31と、体内挿入部33と、カメラヘッド35とを有する。体内挿入部33には、ライトガイドとしての役割を有する照明ファイバ21が内挿される。照明ファイバ21は、1本のファイバでもよいし、複数本のファイバが束となったもののうちいずれでもよい。本実施形態では、照明ファイバ21は、一対(つまり、2本)とする。また、体内挿入部33は、照明ファイバ21に加えて伝送ケーブル37(図4参照)が一体となって添わされている。伝送ケーブル37は、例えば複数の配線(信号線、電力線、グランド線等)からなる。なお、本実施形態において、内視鏡11は細径である。細径の内視鏡11において、後述する外装部43の最大外径は約3.0mm以下である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the overall configuration of the
カメラ29は、上記構成に加えて操作部(不図示)を有してもよい。操作部は、カメラヘッド35の湾曲操作や観察のための操作を行う。カメラ29では、操作部とカメラヘッド35との間が体内挿入部33となる。即ち、カメラ29は、これらカメラヘッド35、体内挿入部33が体腔内に挿入され、操作部が体外で操作されることにより、観察等の施術が行われる。
The
ビデオプロセッサ25は、撮像素子39からの画像データを画像処理するプロセッサ(不図示)を備える。ビデオプロセッサ25は、カメラ29の端部に設けられたプラグ31が接続されることで、カメラ29と電気的に接続される。プロセッサは、カメラ29の操作部やキーボードからの指示に基づいて、カメラ29から伝送されてくる、撮像された画像データを画像処理し、モニタ27において表示可能な画像データを生成してモニタ27へ供給する。
The
図3は、各実施形態の内視鏡11におけるカメラ29の構成の一例を示す図である。カメラ29では、ビデオプロセッサ25におけるプラグ31との接続部分として設けられたソケットに、プラグ31が着脱自在に接続される。プラグ31には、ソケットのカードエッジコネクタに接続されるカードエッジ基板41が設けられている。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
プラグ31には、特定の波長を有する光(以下、単に「特定波長光」と略記し、例えば青色の励起光である)を発光する光源の一例としての発光素子13が設けられる。本実施形態において、発光素子13には、例えばレーザダイオード素子(LD)が用いられる。レーザダイオード素子は、InGaN系レーザダイオードが利用でき、また、InGaNAs系レーザダイオードやGaNAs系レーザダイオード等を用いることもできる。なお、上記光源には、発光ダイオード素子(LED)等の半導体発光素子を用いた構成としてもよい。また、光源には、半導体発光素子以外にも、キセノンランプ等の白色光源からの光をカラーフィルタにより波長選択した光等を用いることもできる。発光素子13は、ビデオプロセッサ25の電源回路からプラグ31を介して供給される電力によって光(例えば青色の励起光)を発生して出射する。
The
図4は、図3に示したカメラヘッド35の要部拡大図である。カメラヘッド35は、SUS管等からなる円筒状に形成された硬性の外装部43を有する。体内挿入部33の外装にはPFA(ポリテトラフルオロエチレン)等からなる円筒状に形成された軟性の外装部45が接続される。外装部43には、被観察領域へ照明ファイバ21からの光を照射する一対の照射口47と、被観察領域の画像データを取得するCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ又はCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の撮像素子39が配置されている。撮像素子39は、伝送ケーブル37と接続される。また、撮像素子39の受光面側には対物レンズを含むレンズユニット49等が配置される。
FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the
ところで、図3に示すプラグ31には、発光素子13と照明ファイバ21との間に、発光素子13からの特定波長光(つまり、青色の励起光)の波長を他の波長(例えば照明ファイバ21から出射する光を白色光とするために必要となる黄色の蛍光が得られるための波長)に変換するための波長変換部51が設けられる。波長変換部51は、光学部15と、基板SUB上に形成された蛍光体(つまり、蛍光体17,19の2層)と、集光位置制御部23とを有する(図1参照)。光学部15は、発光素子13からの光を集光させる。光学部15は、発光素子13からの特定波長光を光軸方向に平行な光に屈折させるコリメートレンズ53と、コリメート光を光軸に交わる方向へ屈折させて基板SUB上に形成された蛍光体のいずれかの層に集光させるコンデンサレンズ55とを有する。基板SUBは、例えばサファイア又はガラスを部材として成形され、コリメート光である青色の励起光を透過可能である。
Incidentally, in the
波長変換部51において、基板SUB上に形成された蛍光体は、光学部15から出射した光をそれぞれ異なる波長に変換するための複数の層を有する。例えば、図1に示す蛍光体は、蛍光体17と蛍光体19との2層からなる。即ち、蛍光体は、蛍光体17及び蛍光体19からなる積層体57を構成する。蛍光体17,19は、発光素子13からの特定波長光によって励起されることで、青色の波長が異なる他の波長(例えば黄色の蛍光,赤みが強い蛍光に対応するそれぞれの波長)に変換した光を発光させる。蛍光体17,19は、発光素子13からの特定波長光(例えば青色のレーザ光)の一部を吸収し、例えば緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体物質(例えばYAG系蛍光体、或いはBAM(BaMgAl10O17)等の蛍光体)を含んで構成されてもよい。これにより、青色のレーザ光を励起光とする緑色〜黄色の励起発光光と、蛍光体17,19により吸収されず透過した青色のレーザ光とが合わされて、白色(つまり、疑似白色)の光等(以下、「照明光」という)が生成可能となる。照明ファイバ21には、この照明光が入射する。
In the
照明ファイバ21に入射した照明光は、カメラヘッド35から被検体(例えば患者)の被観察領域に向けて照射される。そして、照明光が照射された被観察領域の様子は、レンズユニット49により被検体像を結像させ、撮像素子39により撮像される。
The illumination light incident on the
なお、撮像素子39から出力される撮像画像の画像データは、伝送ケーブル37を通じてビデオプロセッサ25のA/D変換器に伝送されてデジタル信号に変換され、ビデオプロセッサの画像処理部に入力される。画像処理部は、デジタル信号に変換された撮像素子39からの画像データに対して、ホワイトバランス補正、ガンマ補正、輪郭強調、色補正等の各種処理を施す。画像処理部で処理された画像データは、各種情報と共にモニタ27に表示可能な画像データとしてモニタ27に表示される。また必要に応じて、メモリやストレージ装置からなる記憶部に記憶される。
The image data of the captured image output from the
集光位置制御部23は、光学部15から出射した光を蛍光体のいずれかの層に集光させるように、光学部15と蛍光体17,19を相対移動する。相対移動とは、光学部15と蛍光体のいずれか一方が移動しても、双方が移動してもよい意味である。但し、移動によって双方間の距離が変化することを条件とする。その結果、集光位置制御部23は、蛍光体17,19からなる積層体57の厚み方向の任意の位置に、焦点59を配置することが可能となっている。
The condensing
本実施形態において、集光位置制御部23は、光学部15と蛍光体とを光軸に沿う方向(図中の矢印a方向)に相対移動させることにより、蛍光体のいずれかの層(つまり、蛍光体17又は蛍光体19)に焦点59を切り替える。
In the present embodiment, the condensing
内視鏡11は、微細病変を特殊光観察で捉える内視鏡診断に用いることができる。特殊光観察としては、表層血管の強調表示を行う狭帯域光観察、生体の自家蛍光を観察する蛍光観察、注入した薬剤からの蛍光により深層の血管情報を抽出する赤外光観察等を挙げることができる。通常観察では白色光照明を用いるのに対し、狭帯域光観察、蛍光観察では例えば波長405nmの光を照明光として用い、赤外光観察では例えば波長760nmの光を照明光として用いられる。この他にも光線力学的診断(Photodynamic Diagnosis:PDD)には例えば波長405nmの光が照明光として、光線力学的治療(Photodynamic Therapy:PDT)には例えば波長630nmの光が照明光として用いられる。
The
他には、例えば動脈硬化の原因となるプラーク(血管内壁のコブ)は、正常な大動脈内部組織との光スペクトル反射特性が大きく異なる。例えば580nm(黄色領域)での画像解析を行えば、プラークの多い領域と少ない領域との差異が観察可能である。例えば、反射特性の参照文献としては、「Martin R. P. et al., “Preferential Light Absorption in Atheromas In Vitro” (1986)」が挙げられる。この参照文献では、250〜1300nmにおける「大動脈」と「アステローム」の反射率(remittance)と測定され、グラフデータ読み込み数値化したデータが取得される。大動脈は灰色、アステロームは黄色の反射特性を有し、580nm以降の波長を照明光として使用すれば差異が大きくなり、色差向上が期待できる。 In addition, for example, a plaque (cove on the inner wall of a blood vessel) that causes arteriosclerosis is greatly different in light spectrum reflection characteristics from normal aortic internal tissue. For example, if image analysis is performed at 580 nm (yellow region), it is possible to observe a difference between a region with a large plaque and a region with a small plaque. For example, “Martin R. P. et al.,“ Preferential Light Absorption in Atheromas In Vitro ”(1986)” is cited as a reference for reflection characteristics. In this reference, the reflectance of “aorta” and “atherome” in the range of 250 to 1300 nm is measured, and graph data is read and converted into numerical data. The aorta has a gray reflection characteristic and the asterome has a yellow reflection characteristic. If a wavelength of 580 nm or later is used as illumination light, the difference becomes large, and an improvement in color difference can be expected.
本実施形態の波長変換部51は、プラグ31に設けられる。この他、本実施形態の内視鏡11は、波長変換部51をビデオプロセッサ25に設けることもできる。この場合、ビデオプロセッサ25とカメラ29のプラグ31の接続部には、ビデオプロセッサ25からの照明光をカメラ29の照明ファイバ21へ入射させるフェルール等を設けた光接続機構が用いられる。
The
次に、本実施形態の内視鏡11の作用について、図5(A),(B)を参照して説明する。図5(A)は、焦点59が光源側の蛍光体17に配置された波長変換部51の断面図である。図5(B)は、焦点59が照明ファイバ21側の蛍光体19に配置された波長変換部51の断面図である。
Next, the operation of the
本実施形態の内視鏡11では、光源である発光素子13から出射される特定波長光は、光学部15によって集光される。即ち、光学部15において、光軸と平行に入射した特定波長光の光線は、光軸と焦点59で交わる。集光位置制御部23は、光学部15と蛍光体17,19とを相対移動させる。これにより、焦点59は、集光位置制御部23によって、特定波長光の波長を異なる波長に変換するための複数の層として形成された異なる蛍光体(具体的には、蛍光体17又は蛍光体19)のいずれかの層に移動する。
In the
蛍光体17,19は、焦点59が移動した近傍で、特定波長光の波長を異なる波長に変換した蛍光を発光させる。また、発光素子13からの特定波長光(つまり、青色の励起光)の一部は、蛍光体17,19において励起せず、そのまま蛍光体17,19を透過する。照明ファイバ21へ入射する光は、これらの異なる波長を有する蛍光と特定波長光との混ざった光(照明光)となる。集光位置制御部23によって焦点59の位置が変えられることで、異なる波長に変換された蛍光がそれぞれ得られる。また、焦点59の位置が変えられることで、全照明光成分における蛍光と特定波長光(つまり、励起光)との割合も連続的に(つまり、断続的でなく)増減可能となる。これにより、図5(A)に示すカラーバランスの照明光が得られて照明ファイバ21に入射し、更に、図5(B)に示すカラーバランスの照明光が得られて照明ファイバ21に入射する。図5(A)に示す焦点59の位置が形成された蛍光体(蛍光体17の層)と図5(B)に示す焦点59の位置が形成された蛍光体(蛍光体19の層)とは異なるので、図5(A)及び図5(B)に示すそれぞれのカラーバランスは異なる。
The
図7は、蛍光体の出力光エネルギーと励起光の入力光エネルギーとの関係の一例を表すグラフである。図7において、蛍光体A層とは、例えば蛍光体17の層を示す(図1参照)。蛍光体B層とは、例えば蛍光体19の層を示す(図1参照)。図7では、図5(A)に示す蛍光体17に焦点59が位置する場合の、蛍光体の入力光エネルギーと出力光エネルギーとが示されている。
FIG. 7 is a graph showing an example of the relationship between the output light energy of the phosphor and the input light energy of the excitation light. In FIG. 7, the phosphor A layer indicates, for example, a layer of the phosphor 17 (see FIG. 1). The phosphor B layer is, for example, a layer of phosphor 19 (see FIG. 1). FIG. 7 shows the input light energy and the output light energy of the phosphor when the
図7では、励起光(つまり、入力光エネルギー)と蛍光(つまり、出力光エネルギー)との関係が直線的となる領域は、蛍光体A層又は蛍光体B層で、入力光エネルギーである励起光の一部を各蛍光体が吸収して蛍光発光するプロセスにおいて、励起光の増加に対する蛍光の増加の割合が線形関係を維持している領域である。 In FIG. 7, the region where the relationship between excitation light (that is, input light energy) and fluorescence (that is, output light energy) is linear is the phosphor A layer or the phosphor B layer, and excitation that is input light energy. In the process in which each phosphor absorbs a part of light and emits fluorescence, this is a region where the ratio of the increase in fluorescence to the increase in excitation light maintains a linear relationship.
また、励起光(つまり、入力光エネルギー)と蛍光(つまり、出力光エネルギー)との関係が曲線的となる領域について、以下に説明する。 A region where the relationship between excitation light (that is, input light energy) and fluorescence (that is, output light energy) is curved will be described below.
発光素子13から出射した特定波長光(つまり、青色の励起光)の入力光エネルギーがXのとき、蛍光体A層では励起光が集光されているため、入力光エネルギー密度が高すぎる状態である。このため、入力光エネルギー密度が高くなりすぎた蛍光体A層では、「励起飽和」及び「温度消光」の影響により、励起光の入力光エネルギーと蛍光の出力光エネルギーとの関係が非線形的となる。言い換えると、蛍光の出射量が少なくなっており蛍光効率が劣化している。 When the input light energy of the specific wavelength light emitted from the light emitting element 13 (that is, blue excitation light) is X, the excitation light is condensed in the phosphor A layer, so that the input light energy density is too high. is there. For this reason, in the phosphor A layer in which the input light energy density becomes too high, the relationship between the excitation light input light energy and the fluorescence output light energy is nonlinear due to the effects of “excitation saturation” and “temperature quenching”. Become. In other words, the amount of emitted fluorescence is reduced and the fluorescence efficiency is degraded.
これに対し、蛍光体B層では、発光素子13から出射した特定波長光(つまり、青色の励起光)の入力光エネルギーがXのとき、蛍光体A層に比べて蛍光体B層に入射する励起光の表面積が大きいために入力光エネルギー密度が低く、「励起飽和」及び「温度消光」の影響を受けず、励起光の入力光エネルギーと蛍光の出力光エネルギーとの関係が線形的となる。このように、蛍光体における波長変換効率は、励起光の入力光エネルギーによって影響を受けやすく、励起光の入力光エネルギー密度が高くなり過ぎると、一定の温度以上になって低下することが分かる。このことから、蛍光体は、冷却部(不図示)等によって温度上昇の抑制が図られることが望ましい。
On the other hand, in the phosphor B layer, when the input light energy of the specific wavelength light (that is, blue excitation light) emitted from the
以上により、本実施形態の内視鏡11は、内視鏡本体(つまり、カメラ29)の先端(つまり、カメラヘッド35)構造を複雑にすることなく、ユーザ(例えば医者)が観察しながら照明光の色合い変更を可能とすることができる。また、内視鏡11は、集光位置制御部23によって焦点59を積層体57の厚み方向に移動させることで、照明ファイバ21へ送る照明光の色合いを連続的に変更することが可能となる。
As described above, the
また、内視鏡11では、集光位置制御部23によって、光学部15と蛍光体とが相対移動する。光学部15と蛍光体は、相対移動によって双方間の距離が変化する。これにより、簡素な機構で所望の蛍光体に焦点59を移動させることが可能となる。例えば、光学部15が光源側のコリメートレンズ53と蛍光体側のコンデンサレンズ55とで構成される場合には、コンデンサレンズ55が光軸に沿って移動されることで焦点59の移動が可能となる。
Further, in the
次に、第1の実施形態の変形例の内視鏡11について、図6(A)〜(C)を参照して説明する。図6(A)は、3層の蛍光体17,19,67が設けられた変形例に係る波長変換部61の断面図である。図6(B)は、蛍光体の膜厚が不均一な波長変換部63の断面図である。図6(C)は、蛍光体の濃度分布が異なる波長変換部65の断面図である。
Next, an
図6(A)に示す内視鏡11の波長変換部61は、3層の蛍光体17,19,67が基板SUB上に形成されている。このように、内視鏡11は、3層以上の蛍光体を設けることができる。この波長変換部61では、2層の蛍光体17,19が設けられた場合に比べて、広範な所望の色合いをより得やすくすることができる。
In the
図6(B)に示す内視鏡11の波長変換部63は、基板SUB上に形成された各層の蛍光体(蛍光体17,19)が、光軸に直交する方向の各位置で厚さが異なる。この場合、内視鏡11は、集光位置制御部23が、光学部15と蛍光体(つまり、蛍光体17,19)とを光軸に交差する方向(図中の矢印b方向)に相対移動させる。相対移動とは、光学部15と蛍光体のいずれか一方が移動しても、双方が移動してもよい意味である。但し、移動することによって積層体の表面における特定波長光の入射位置が変化することを条件とする。
The
この波長変換部63では、複数の蛍光体が光軸に沿う方向に重なり積層体69となる。特定波長光は、積層体69における積層方向の一方の積層体表面から積層体69に入射する。この積層体69は、光軸に直交する積層体表面の異なる位置で、各層の蛍光体17,19の厚みの割合が異なる。即ち、集光位置制御部23は、積層体表面の異なる位置に特定波長光を入射させることで、全照明光成分におけるそれぞれの蛍光の割合が増減可能となる。また、集光位置制御部23は、これと同時に蛍光と特定波長光の割合も増減可能となる。
In the
この内視鏡では、光学部15と蛍光体とが、光軸に交差する方向に相対移動されることで、積層体表面に入射する特定波長光の位置が変えられる。
In this endoscope, the position of the specific wavelength light incident on the surface of the laminated body is changed by relatively moving the
図6(C)に示す内視鏡11の波長変換部65は、膜厚方向に、濃度分布を有した蛍光体71が基板SUB上に形成されている。この波長変換部65では、連続階調を得やすくすることができる。
In the
次に、第2の実施形態の内視鏡11Aについて、図面を参照して説明する。
Next, an
図8は、第2の実施形態の内視鏡11Aの要部構成図である。なお、図1〜図6に示した部材と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の内視鏡11Aは、少なくとも光源の一例としての発光素子13と、光源の一例としての発光素子13の駆動を制御する発光制御部79と、複数のレンズを用いて構成される光学部73と、保持部81上に塗布された複数の蛍光体(具体的には蛍光体17、蛍光体19)と、照明ファイバ21と、蛍光体移動部75とを含む構成である。本実施形態の内視鏡11Aでは、第1の実施形態の内視鏡11と比べて、光学部73と、蛍光体移動部75とが異なる。光学部73及び蛍光体移動部75は、波長変換部77を構成する。
FIG. 8 is a main part configuration diagram of the
発光制御部79は、所定のタイミングで周期的に発光素子13を発光させるように、ビデオプロセッサ25内に設けられた発光駆動回路を制御する。
The light
蛍光体移動部75は、複数の異なる蛍光体のいずれかを光学部73の光路上に配置させる。
The
本実施形態において、蛍光体移動部75は、保持部81と、回転駆動部83とを有する。保持部81は、複数の異なる蛍光体を円周方向に所定間隔で配置され、光透過性を有する円盤形状に形成された筐体である。本実施形態において、保持部81の円周上には、異なる2種類の蛍光体17A及び蛍光体19Aが、16個交互に塗布されて配置される(図9参照)。回転駆動部83は、保持部81の中心を通る中心軸回りに保持部81を回転させる。
In the present embodiment, the
発光制御部79は、ユーザの操作(例えば施術中の医者又はその補助者のスイッチ(不図示)による操作)に応じた操作信号を受けると、保持部81の回転と同期しながら、複数の異なる蛍光体(つまり、蛍光体17A,19A)のうち、ある特定の蛍光体にだけ特定波長光(つまり、青色の励起光)を照射する。また、保持部81は、熱伝導率の高い材料からなる。更に、保持部81は、光透過率の高い材料からなる。
When the light
図9は、異なる蛍光体への励起光の照射をパルス制御することによって得られる色合い例を表す説明図である。
内視鏡11Aでは、発光制御部79は、保持部81を円周方向に回転させ、発光素子13からの特定波長光(つまり、青色の励起光)の照射をパルス制御し、例えば蛍光体17Aにのみ特定波長光(つまり、青色の励起光)を照射する。すると、青色の励起光の一部が蛍光体17Aに吸収されて波長変換した蛍光(つまり、黄色の蛍光)と青色の励起光自体とが混ざった色合いA1の照明光が得られる。
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a color example obtained by pulse-controlling irradiation of excitation light to different phosphors.
In the
内視鏡11Aでは、発光制御部79は、保持部81を円周方向に回転させ、発光素子13からの特定波長光(つまり、青色の励起光)の照射をパルス制御し、例えば蛍光体19Aにのみ特定波長光(つまり、青色の励起光)を照射する。すると、青色の励起光の一部が蛍光体19Aに吸収されて波長変換した蛍光(つまり、赤みが強い蛍光)と青色の励起光自体とが混ざった色合いB1の照明光が得られる。
In the
内視鏡11Aでは、発光制御部79は、保持部81を円周方向に回転させ、発光素子13からの特定波長光(つまり、青色の励起光)の照射をパルス制御し、例えば蛍光体17A,19Aの両方に特定波長光(つまり、青色の励起光)を照射する。すると、青色の励起光の一部が蛍光体17Aに吸収されて波長変換した蛍光(つまり、黄色の蛍光)と、青色の励起光の一部が蛍光体19Aに吸収されて波長変換した蛍光(つまり、赤みが強い蛍光)と青色の励起光自体とが混ざった色合いC1の照明光が得られる。
In the
図10は、撮像画像の1フレームに対応する励起光のパルス発光数の一例を表す説明図である。内視鏡11Aは、撮像素子39による撮像フレームと同期しながら、発光素子13から特定波長光である青色の励起光を、保持部81の蛍光体17A若しくは蛍光体19A、又は蛍光体17A及び蛍光体19Aに対して周期的に照射する。色合いA1,B1,C1については図9を参照して説明したので、説明を省略する。
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of the number of excitation light pulses corresponding to one frame of a captured image. The
この場合、内視鏡11Aにおける撮像のフレームレートが60fpsとすると、1フレームの読取時間(撮像期間)が0.017sec(=17msec)となる。例えば蛍光体17A,19Aが保持部81の円周上に60個配置された場合、保持部81が1000rpmで回転したら、60×1000個/minとなり、1フレームでは17個の蛍光体17A,19Aに励起光が照射される。従って、内視鏡11Aは、波長変換部77において、1フレーム中に、17個の蛍光体に対して青色の励起光をパルス発光できる。言い換えると、内視鏡11Aは、1フレームにおいて青色の励起光と黄色の蛍光とが混ざった照明光(つまり、疑似白色)を17回分照射でき、若しくは、1フレームにおいて青色の励起光と赤みが強い蛍光とが混ざった照明光を17回分照射でき、又は、1フレームにおいて青色の励起光と黄色の蛍光と赤みが強い蛍光とが混ざった照明光を17回分照射できる。
In this case, when the imaging frame rate of the
図11(A)は、複数の蛍光体が円周方向に不規則に配置された変形例に係る保持部85の正面図である。図11(B)は、円周方向を複数の円弧状に分割して蛍光体が設けられた保持部87の正面図である。なお、内視鏡11Aは、蛍光が上記の2種類以上の例えば図11(A)に示す保持部85のように蛍光体17A、蛍光体19A及び蛍光体67が所定の配列パターンで配列されるものであってもよい。また、蛍光は、図11(B)に示す保持部87のように、2種類以上の蛍光体17A、蛍光体19A及び蛍光体C67が、円周方向を複数の円弧状に分割して塗布されて設けられてもよい。
FIG. 11A is a front view of a holding
以上により、本実施形態の内視鏡11Aは、蛍光体移動部75が、異なる波長変換を行う複数の異なる蛍光体17A,19Aのうちいずれかを、選択的に光路上に配置する。この際、所望の蛍光体が光路上に配置された時のみ、発光制御部79によって特定波長光を蛍光体に入射させることが可能となる。従って、単位時間内に、異なる波長の蛍光を混ぜることが可能となる。即ち、全照明光成分における複数の蛍光と特定波長光(つまり、青色の励起光)との割合が連続的に増減可能となる。これにより、内視鏡11Aは、照明ファイバ21へ送る照明光の色合いが連続的に変更可能となる。
As described above, in the
また、内視鏡11Aでは、保持部81に、複数の異なる蛍光体が同心円上で配置される。光学部73は、特定波長光を同心円上の1箇所に入射させる。保持部81が回転駆動部83によって回転されることで、特定波長光の入射箇所には、異なる蛍光体が順次配置される。この際、所望の蛍光体が入射箇所に配置されたとき、特定波長光が入射される。発光制御部79によって所望の蛍光体に特定波長光を入射させることで、単位時間内に、異なる波長の蛍光を混ぜることが可能となる。即ち、全照明光成分における蛍光と特定波長光の割合が連続的に増減可能となる。これにより、内視鏡11Aは、照明ファイバ21へ送る照明光の色合いが連続的に変更可能となる。
In the
また、内視鏡11Aでは、特定の蛍光体による蛍光成分を増加させて、その色合いの強調が容易となる。
Further, in the
また、内視鏡11Aでは、特定波長光が照射されることによる保持部81の温度上昇が抑制される。これにより、内視鏡11Aは、蛍光体が高温となることが抑制され、励起飽和や温度消光等の影響によって、蛍光体の波長変換効率の低下が抑制可能となる。
Further, in the
また、内視鏡11Aでは、保持部81の光透過率が高くなることで、特定波長光が保持部81を透過して蛍光体に入射するまで(蛍光体が保持部81の光源側に設けられた場合)、或いは、特定波長光に励起された蛍光が保持部81を透過するまで(蛍光体が保持部81の照明ファイバ側に設けられた場合)の光利用効率が高まり、光強度の高い照明光が得られる。
Further, in the
以上、図面を参照して本発明に係る内視鏡の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。 As described above, the embodiments of the endoscope according to the present invention have been described with reference to the drawings, but the present disclosure is not limited to such examples. It is obvious for those skilled in the art that various changes, modifications, substitutions, additions, deletions, and equivalents can be conceived within the scope of the claims. Of course, it is understood that it belongs to the technical scope of the present disclosure.
11、11A 内視鏡
13 発光素子
15 光学部
17 蛍光体
19 蛍光体
21 照明ファイバ
23 集光位置制御部
25 ビデオプロセッサ
27 モニタ
53 コリメートレンズ
55 コンデンサレンズ
57 積層体
59 焦点
75 蛍光体移動部
79 発光制御部
81 保持部
83 回転駆動部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記光源から出射した前記特定波長光を集光させる光学部と、
前記光学部により集光される前記特定波長光の波長をそれぞれ異なる波長に変換する複数の層を有する蛍光体と、
前記光源から出射した前記特定波長光を、前記蛍光体のいずれかの前記層に集光させる集光位置制御部と、
前記蛍光体のいずれかの前記層への集光に応じて前記蛍光体から出射した光を入射し、入射した前記光を観察対象に向けて照射する照明ファイバと、を備える、
内視鏡。 A light source that emits light of a specific wavelength;
An optical unit for condensing the specific wavelength light emitted from the light source;
A phosphor having a plurality of layers that convert the wavelengths of the specific wavelength light collected by the optical unit into different wavelengths, and
A condensing position control unit that condenses the specific wavelength light emitted from the light source on any of the layers of the phosphor;
An illumination fiber that enters the light emitted from the phosphor in response to light collection on any one of the layers of the phosphor, and irradiates the incident light toward the observation target; and
Endoscope.
前記集光位置制御部は、前記光学部と前記蛍光体とを光軸に沿って相対移動させることにより、前記光源から出射した前記特定波長光を、前記蛍光体のいずれかの前記層に集光させる、
内視鏡。 The endoscope according to claim 1, wherein
The condensing position control unit collects the specific wavelength light emitted from the light source in one of the layers of the phosphor by relatively moving the optical unit and the phosphor along the optical axis. Light,
Endoscope.
前記蛍光体の各々の前記層は、光軸に直交する方向の各位置で厚さが異なる、
内視鏡。 The endoscope according to claim 1, wherein
Each of the layers of the phosphors has a different thickness at each position in a direction perpendicular to the optical axis.
Endoscope.
前記集光位置制御部は、前記光学部に対し、前記光軸に交差する方向に前記蛍光体を相対移動させる、
内視鏡。
The endoscope according to claim 3, wherein
The condensing position control unit moves the phosphor relative to the optical unit in a direction intersecting the optical axis;
Endoscope.
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