JPH11267099A - 内視鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＬＥＤ等の固体発光素子を用い、従来よりも
照明光量を増大できる照明手段を実現できる内視鏡を提
供する。 【解決手段】 内視鏡１の先端の先端構成部２の観察窓
に隣接して設けた照明窓には照明レンズ３と、３つのＬ
ＥＤ４を実装したセラミック基板５とが取り付けられ、
このセラミック基板５は電気絶縁性を有し、かつ０．０
４ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・Ｃ以上の高い熱伝導率を有
し、ＬＥＤ４に駆動電流を流して発光させた際に伴う熱
を効率良く周囲の先端構成部２側に放熱する構造にする
ことにより、ＬＥＤ４の温度上昇を抑制し、より大きな
駆動電流で発光させることを可能にして照明光量を増大
できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は挿入部の先端に設け
た固体発光素子を発光させて検査部位等を照明する内視
鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内視鏡の照明手段としては外部の
光源装置のランプから供給される照明光をライトガイド
により伝送し、その先端面から照明レンズを介して出射
するものが広く用いられていた。

【０００３】近年、発光ダイオード（ＬＥＤと略記）等
の固体発光素子の発光輝度等の特性が改良され、内視鏡
の照明手段に使用できるような状況になりつつある。Ｌ
ＥＤを内視鏡の照明装置に使用した従来例として、例え
ば特開平７−２７５２００号公報がある。

【０００４】この従来例のように先端部にＬＥＤを配置
して照明手段を形成した場合、ＬＥＤの点灯時に点灯電
流（或いは駆動電流）によってＬＥＤが発熱する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＬＥＤには耐
熱範囲があり、耐熱範囲を超えないように点灯電流を定
格電流の値以内に設定することが一般に行われている。
このため、従来は、ＬＥＤによる照明で光量が不足する
場合にも、定格による制約のためにＬＥＤの点灯電流を
増加させることができなかった。このような場合には、
観察像は暗くなる等の欠点がある。

【０００６】従って、より観察し易い像を得るのに適し
た照明光量を得られる照明を行うことができる照明手段
を実現することが望まれる状況にあった。

【０００７】（発明の目的）本発明は上述した点に鑑み
てなされたもので、ＬＥＤ等の固体発光素子を用い、従
来よりも照明光量を増大できる照明手段を実現できる内
視鏡を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】内視鏡先端部に配置され
る複数の固体発光素子と、前記固体発光素子が取り付け
られ、電気絶縁性を有し、熱伝導率が０．０４ｃａｌ／
ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上である基板とを設けることによ
り、固体発光素子を発光させた際の熱を基板によって効
率よく放熱して固体発光素子の温度上昇を抑制し、従っ
て駆動電流を増大することが可能となり、照明光量を増
大できるようにした。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （第１の実施の形態）図１ないし図３は本発明の第１の
実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態の内視鏡の
先端部の構成を示し、図２はＬＥＤを取り付けたセラミ
ック基板を示し、図３は本実施の形態におけるＬＥＤを
発光させる駆動電流を示す。

【００１０】図１に示すように本発明の第１の実施の形
態の内視鏡１はその挿入部の先端部を構成する先端構成
部２に設けた照明窓に照明レンズ３と、その奥の収納凹
部に複数のＬＥＤ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ（図１ではＬＥＤ４
で代表する）を取り付けたセラミック基板５を配置して
内視鏡照明装置１０を設けている。

【００１１】図２に示すように電気絶縁性を有し、高い
熱伝導率を有する板状のセラミック基板５の一方の面に
は複数のプリント配線パターン６が設けてあり、各プリ
ント配線パターン６には赤、緑、青（それぞれＲ，Ｇ，
Ｂと略記）でそれぞれ発光するＬＥＤ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ
の両電極部分が半田付けで接続固定されている。ＬＥＤ
４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは本実施の形態では、小さなパッケー
ジに封入されたチップタイプのＬＥＤを採用している。

【００１２】また、各プリント配線パターン６はセラミ
ック基板５の側面を経て他方の面まで延出され、各ＬＥ
Ｄ４Ｉ（Ｉ＝Ｒ，Ｇ，Ｂ）を発光（点灯）させる駆動信
号線（点灯信号線）７の一端がそれぞれ接続され、各駆
動信号線７の他端を図示しないＬＥＤ駆動回路に接続す
ることによりＬＥＤ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに駆動信号（点灯
信号）を印加して発光させることができるようにしてい
る。

【００１３】本実施の形態ではこのように小型で矩形板
形状のセラミック基板５に設けたプリント配線パターン
６にＬＥＤ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを取り付けて、ＬＥＤ４
Ｒ，４Ｇ，４Ｂで発生した熱を熱伝導性の高いセラミッ
ク基板５側に放熱できるようにしている。

【００１４】図１に示すようにこのセラミック基板５は
先端構成部２の収納凹部に面接触する接続部８で固定さ
れ、ＬＥＤ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂで発生した熱をセラミック
基板５に効率良く伝え、セラミック基板５に放熱した熱
をさらにこのセラミック基板５に広い面積で接触する接
続部８を介して金属製などの熱伝導性が高い先端構成部
２に伝え、この先端構成部２から放熱できるようにし
て、ＬＥＤ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの温度上昇を抑制する構造
にしている。

【００１５】また、照明窓に隣接して設けられた観察窓
には被写体像を結ぶ対物レンズ９を取付け、その結像位
置には固体撮像素子としての電荷結合素子（ＣＣＤと略
記）１１が配置されている。このＣＣＤ１１の裏面のリ
ードには信号線１２が接続され、図示しないＣＣＤ駆動
回路及び信号処理回路に接続される。

【００１６】本実施の形態では図３に示すようにＬＥＤ
４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは矩形波状の駆動信号ＤＲ，ＤＧ，Ｄ
Ｂで順次駆動される面順次の照明を行う面順次照明手段
を採用している。つまり、ＬＥＤ４Ｒは駆動信号ＤＲに
より照明時間ＴＲ駆動され、その照明時間ＴＲだけＬＥ
Ｄ４ＲはＲで発光し、ＬＥＤ４Ｇは照明時間ＴＧの時間
駆動され、その照明時間ＴＧだけＬＥＤ４ＧはＧで発光
し、ＬＥＤ４Ｂは照明時間ＴＢの駆動され、その照明時
間ＴＢだけＬＥＤ４ＢはＢで発光する。

【００１７】つまり、各ＬＥＤ４Ｉの駆動時間は各色の
光の照明期間ＴＩとなる。そして、各色の光による照明
期間ＴＩにおいて、照明された撮像対象物としての被写
体は対物レンズ９によりＣＣＤ１１に結像され、その光
電変換機能により信号電荷として蓄積される。このＣＣ
Ｄ１１も面順次の照明に対応して、各色成分の撮像を行
うモノクロのＣＣＤである。

【００１８】そして、その照明期間ＴＩの後の読み出し
期間にＣＣＤ駆動回路からのＣＣＤ駆動信号の印加によ
り、読み出されて（色成分の）画像信号となり信号処理
回路に入力され、増幅された後、Ａ／Ｄ変換されて一旦
メモリに格納される。

【００１９】メモリに格納された３つの色の光で撮像さ
れた色成分の画像信号は同時に読み出され、Ｄ／Ａ変換
されて３原色信号ＲＧＢとなり、モニタに入力されてそ
の表示面にカラーで被写体像を表示するようにしてい
る。

【００２０】本実施の形態では、ＬＥＤ４Ｒ，４Ｇ，４
Ｂが取り付けられる部材として熱伝導が高いセラミック
基板５を採用することにより、放熱性を非常に高くして
いる。この場合、セラミック基板５は熱伝導率が０．０
４ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ℃以上の熱伝導率を持つことが
望ましく、この場合には高い放熱が期待できる。（社）
プリント回路学会のプリント回路技術便覧−第２版−に
よれば、セラミック基板の熱伝導率は４〜５×１０^-2ｃ
ａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ℃と記載されている。

【００２１】こうして高い放熱性を確保することによ
り、ＬＥＤ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを発光させる駆動電流を従
来よりも増大できるようにして、内視鏡１による撮像対
象を観察に適した明るさにできる照明手段を形成してい
ることが特徴となっている。

【００２２】次に本実施の形態の作用を説明する。上述
したように本実施の形態では、ＣＣＤ１１は面順次のカ
ラー撮像を行うＣＣＤであり、時系列的にＲＧＢの色の
光で照明することによって、カラー撮像が可能になって
いる。

【００２３】図３に示したように、ＬＥＤ４Ｒ，４Ｇ，
４Ｂは間欠的な矩形波状の駆動信号ＤＲ，ＤＧ，ＤＢで
順次駆動され、Ｒ，Ｇ，Ｂで時系列で発光し、撮像対象
を照明する。この場合、ＬＥＤ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに流れ
る駆動電流により光に変換されなかった電力消費分が熱
となり、ＬＥＤ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは発熱する。

【００２４】この熱は熱伝導率が高いセラミック基板５
により効率良く放熱される。従って、この放熱を高める
ことにより、ＬＥＤ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂにはその定格電流
以上の電流を流すことができ、これによって照明光の光
量を従来よりも増大させることができる。

【００２５】また、セラミック基板５の熱はこれに面接
触する接続部８を介して先端構成部２に効率良く放熱さ
れ、ＬＥＤ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを発光させた際の発熱によ
る温度上昇を抑制できる。

【００２６】ＬＥＤ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂへの駆動電流は本
来は平均してその定格電流内にするべきであるが、本実
施の形態ではこのようにして温度上昇を抑制する手段を
形成しているので、平均の定格電流以上に流すことがで
きる。例えば図３に示すように本実施の形態では平均の
駆動電流の値、平均値ＡＶはこのように間欠的に発光さ
せた場合の定格の駆動電流の値、定格値ＭＶより大きな
値にできる。

【００２７】なお、実際には各ＬＥＤ４Ｉの駆動電流Ｄ
Ｉに対してそれぞれの平均値ＡＶと定格値ＭＶとでＡＶ
＞ＭＶとなるの関係を図３では３を合わせた場合のよう
な平均値ＡＶと定格値ＭＶで代表して示している。

【００２８】定格値ＭＶというのは通常の放熱条件で設
定された値であり、本実施の形態のように積極的に放熱
した条件ではＬＥＤ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの温度上昇を大き
く抑制或できるので、その分電流を増大することが可能
となる。

【００２９】このように本実施の形態によれば、熱伝導
率の高いセラミック基板５にＬＥＤ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを
取り付けているので、ＬＥＤ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを発光さ
せた場合の熱上昇を抑制でき、ＬＥＤ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ
を定格以上の駆動電流で発光させることが可能になり、
内視鏡照明に必要な高い照明光量を得ることが可能とな
る。

【００３０】また、セラミック基板５は先端構成部２に
面接触する接続部８で取り付けられ、セラミック基板５
の熱を先端構成部２に効率良く放熱できるので、ＬＥＤ
４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを発光させた際の発熱による温度上昇
を抑制できる。

【００３１】従って、術者は、明るい照明のもとで撮像
され、図示しないモニタの表示面に表示された被写体像
を観察し易い状態で観察することができ、的確な診断等
を行うことができる。つまり、診断等に適した照明を行
うことが可能になる。

【００３２】これに対し、照明光量が不足した従来例の
場合には、観察像が暗くなって不鮮明な像になってしま
ったり、信号処理系でゲインを増大することにより、明
るい像として表示することは可能であるが、Ｓ／Ｎを改
善することはできないので、十分な照明光量の場合より
は観察像の画質は低下する。

【００３３】なお、ＬＥＤ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの温度上限
を超えないようにしなければならないので、セラミック
基板５等に温度センサを設けて、その検出温度により、
平均値ＡＶを制御するようにしても良い。

【００３４】また、接続部８でセラミック基板５を先端
構成部２に広い面積で面接触する状態で固定する場合、
熱伝導性が高い接着剤を使用しても良い。

【００３５】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の
実施の形態を図４ないし図６を参照して説明する。図４
は第２の実施の形態の内視鏡の先端部の構成を示し、図
５はＬＥＤを取り付けたセラミック基板を示し、図６は
本実施の形態におけるＬＥＤを発光させる駆動電流を示
す。本実施の形態は例えば硬性の挿入部を有する硬性内
視鏡の場合で説明する。

【００３６】図４に示すように硬性の挿入部を形成する
外套管１４の先端部には観察用枠体１５を介して対物レ
ンズ１６及びＣＣＤ１７が取り付けられ、このＣＣＤ１
７は信号線１８が接続されている。このＣＣＤ１７の撮
像面にはカラーモザイクフィルタ１９が取り付けてあ
り、白色照明のもとでカラー撮像を行うことができる同
時式のカラー撮像を行うことができるようにしている。

【００３７】また観察用枠体１５に隣接して先端部に配
置したアルミニュウム等の金属製の熱伝導率が高い照明
用枠体２０には照明レンズ２１が取り付けられ、この照
明レンズ２１の奥にＬＥＤ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ２２
（図４では単にＬＥＤ２２で代表している）を取り付け
たセラミック基板２３が面接触する接続部、或いは熱伝
導率が高い接続部材２４を介して或いは取り付けられて
いる（図４では接続部材２４の場合を示しているが、第
１の実施の形態のように面接触する接続部にしても良
い）。このセラミック基板２３は第１の実施の形態で説
明したものと同様に電気的絶縁性を有し、高い熱伝導率
を備えたものである。

【００３８】本実施の形態では、図５に示すように小型
のセラミック基板２３を例えば円弧状に屈曲させて（同
じ収納空間に収納される場合の）面積を広くした形状と
し、このセラミック基板２３に設けたプリント配線パタ
ーン２５にＬＥＤ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを取り付け
て、ＬＥＤ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂからの熱をセラミッ
ク基板２３に放熱できるようにした。なお、図２のよう
に平面状にしたものでも良いし、円板状にしてその外周
面が照明用枠体２０の内周面に面接触する構成にしても
良い。

【００３９】ＬＥＤ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは小さなパ
ッケージに封入されたチップタイプのＬＥＤが採用され
ている。各プリント配線パターン２５は駆動信号線２６
（図４参照）と接続される。次に本実施の形態の作用を
説明する。

【００４０】第１の実施の形態と違うところは、カラー
撮像方式が異なっており、固体撮像素子としてのＣＣＤ
１７はカラーモザイクフィルタ１７を備えたカラー撮像
を行うものである。このために、照明光は白色光（Ｒ、
Ｇ、Ｂの光の同時発光）にしている。

【００４１】照明光はＲ、Ｇ、Ｂの発光強度のバランス
がとれた白色光が必要となり、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれで発
光するＬＥＤ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ２２の各色のバラ
ンスをとって照明できるようになっている。

【００４２】本実施の形態でも第１の実施の形態と同様
に、放熱条件が通常の条件設定より改善されているの
で、発光（点灯）させる駆動電流を増やすことが可能と
なっている。

【００４３】具体的には、図６に示すようにＬＥＤ２２
Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは直流の駆動電流ＤＲ，ＤＧ，ＤＢ
で常時駆動され、その値ＶはＬＥＤ２２Ｒ，２２Ｇ，２
２Ｂを常時（連続的に）発光させた場合の駆動電流の定
格値ＭＲより大きな値であり、定格値ＭＲの場合よりも
大きな強度で発光させることができるようになる。

【００４４】なお、内視鏡先端部へセラミック基板２３
を取り付ける際には熱伝導性の高い接着剤を使用すると
効果的である。熱伝導は接着面が大きいほど効果が大き
いため、基板形状を接触面に合わせて広くなるように工
夫すればよい。

【００４５】図７は変形例の内視鏡１′の先端側の構成
を示す。この内視鏡１′は図１の内視鏡１が面順次方式
の照明及びカラー撮像を行うものであったのに対し、図
４の内視鏡の場合と同様に白色照明を行うものである。

【００４６】図１においては３つのＬＥＤ４（具体的に
はＲ，Ｇ，Ｂでそれぞれ発光するＬＥＤ４Ｒ，４Ｇ，４
Ｂ）がセラミック基板５に実装されているが、図７に示
すこの内視鏡１′ではそれぞれ白色発光する例えば、複
数の白色ＬＥＤ４′にしている。

【００４７】また、図１のＣＣＤ１１の代わりに、ＣＣ
Ｄ１１とその前面にカラーモザイクフィルタ２８を配置
したカラー撮像ＣＣＤ１１′を採用している。

【００４８】図８は複数の白色ＬＥＤ４′を取り付けた
セラミック基板５を示す。このセラミック基板５は円板
の対向する２個所を切り欠いた形状で、この切り欠いた
２個所にプリント配線パターン６を設け、複数の白色Ｌ
ＥＤ４′を半田付けで接続固定している。そして、この
セラミック基板５は円弧状外周面５ａが先端構成部２の
内周面に面接触する接続部８となって固定される。

【００４９】プリント配線パターン６は電気絶縁性を有
し、かつ高い熱伝導率のセラミック基板５の裏面側で２
本の駆動信号線７に接続される。この駆動信号線７は挿
入部内を挿通され、内視鏡１′の外部のＬＥＤ駆動回路
（この場合には直流電圧を発生する直流電圧発生回路）
等に接続され、このＬＥＤ駆動回路からの駆動信号の印
加で各白色ＬＥＤ４′は白色光で発光する。

【００５０】図９は白色ＬＥＤ４′の概略の構成を示
し、この白色ＬＥＤ４′は高輝度で発光する青色発光Ｌ
ＥＤチップ２９と、この青色発光ＬＥＤチップ２９の発
光面の前に配置された蛍光物質（或いは波長変換物質）
からなる蛍光板３０から構成される。

【００５１】この蛍光板３０は青色発光ＬＥＤチップ２
９で発光された青色の光で励起され、赤、緑等のより波
長が長い光を励起光として出射する。この場合、青色が
励起されないで透過するものもあるので、これらの光が
ランダムに混ざって白色光として出射される。青色の光
は紫外線であっても同様に蛍光板から白色光が励起され
る。

【００５２】また、ＣＣＤ１１′も信号線１２を介して
内視鏡１′の外部のビデオプロセッサに接続され、白色
照明の下で、ＣＣＤ１１′を駆動し、かつ光電変換され
た信号に対する信号処理を行い、図示しないカラーモニ
タで被写体像をカラー表示する。

【００５３】この変形例の場合にも、電気絶縁性を有
し、かつ高い熱伝導率のセラミック基板５に白色ＬＥＤ
４′を取り付けてこのセラミック基板５の側面に形成し
た円弧状外周面５ａが先端構成部２の内周面に面接触す
る接続部８として固定しているので、図６の場合と同様
に白色ＬＥＤ４′の定格値より大きな値の駆動電流で発
光駆動できる。従って、定格値で発光させた場合よりも
大きな照明光量を得ることができる。

【００５４】なお、例えば図８の一方のプリント配線パ
ターン６を先端構成部２の基板取付け用孔の内周面と面
接触する円弧形状にしても良い。例えば、駆動信号のグ
ランド側を先端構成部２と導通させるようにしても良
い。このようにした場合には、プリント配線パターン６
により、白色ＬＥＤ４′の熱をそのプリント配線パター
ン６による高い熱伝導率でこれに面接触する或いは半田
固定された先端構成部２に放熱することができる。

【００５５】この場合にはやはり、白色ＬＥＤ４′は発
光の際に発生する熱を有効に放熱して、その温度上昇を
抑制できるので、その定格値よりも大きな値の駆動電流
で発光駆動でき、照明光量を増大できる。

【００５６】また、その変形例として、例えば先端構成
部２に接続されるプリント配線パターン６が形成される
部分のセラミック基板５を金属板に置換しても良い。つ
まり、固体発光素子が実装される基板を固体発光素子の
一方の電極と接続される部分は電気的に絶縁性を有し、
高い熱伝導率を有するセラミック基板などとし、残りの
部分を高い熱伝導率を有する金属基板としても良い。こ
の場合には、金属基板の熱伝導率は電気的絶縁性を有す
るセラミック基板よりもはるかに大きくできるので、絶
縁する部分の基板としてはセラミック基板に限定されな
い。

【００５７】なお、このような構成にすることを他の実
施の形態（第１或いは第２の実施の形態）等に適用して
も良い。ＬＥＤは、Ｒ，Ｇ，Ｂだけでなく、白色発光Ｌ
ＥＤも使用できる。その他に、半導体レーザのような固
体発光素子全般に適用可能である。

【００５８】（第３の実施の形態）次に図１０〜図１５
を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。図１
０は内視鏡システムを示し、図１１は内視鏡先端部の断
面を示し、図１２はＬＥＤユニットの詳細を示し、図１
３はＬＥＤ点灯回路の構成を示し、図１４は同心円状の
ＬＥＤユニットを有する内視鏡先端部を示し、図１５は
同心円状のＬＥＤユニットを示す。

【００５９】図１０に示すように内視鏡システム３１は
内視鏡３２と、この内視鏡３２の細長の挿入部３３の後
端に設けた操作部３４に着脱自在に取り付けたカメラコ
ントロールユニット（ＣＣＵと略記）３５と、この内視
鏡３２を使用する術者３６に装着可能なヘッドマウント
ディスプレイ３７と、例えばＣＣＵ３５に装着されるバ
ッテリ３８とを有する。

【００６０】挿入部３３は硬質の先端部４１と、この先
端部４１の後端に隣接して設けられた湾曲自在の湾曲部
４２と、この湾曲部４２の後端から操作部３４の前端ま
で延びる長尺の可撓管部４３とからなり、操作部３４に
設けた湾曲ノブ４４を操作することにより、湾曲部４２
を湾曲することができる。

【００６１】図１１に示すように先端部４１を構成する
先端部本体４５には観察物体を照明するＬＥＤユニット
４６と、観察物体からの戻り光を撮像する撮像ユニット
４７とが設けられている。

【００６２】撮像ユニット４７は枠体４８に対物レンズ
４９を取付け、その結像位置にＣＣＤ５１を取り付けて
いる。このＣＣＤ５１はその裏面に設けたフレキシブル
基板５２を介してケーブル５３の一端と接続され、この
ケーブル５３の他端は図１０のＣＣＵ３５と接続され、
このＣＣＵ３５内の映像信号或いはＴＶ信号生成回路に
よりＴＶ信号へ変換される。

【００６３】このＴＶ信号は、該術者３６のヘッドに着
脱自在で装着されるヘッドマウントディスプレイ３７に
入力され、術者３６は眼前のディスプレイに表示される
観察物体像を観察することができる。

【００６４】また、ＬＥＤユニット４６は先端構成部４
５に設けた照明用開口部５５の内周面５６に取付けられ
る。このＬＥＤユニット４６に接続されたケーブル５７
は操作部３４内或いはＣＣＵ３５内に設けたＬＥＤ点灯
回路５８（図１３参照）に接続される。

【００６５】また、図１０に示すように操作部３４には
光量調整用ノブ５９が設けてあり、この光量調整用ノブ
５９を操作することにより、ＬＥＤ点灯回路５８を介し
てＬＥＤチップ６２Ｉ（Ｉ＝Ｒ，Ｇ，Ｂ）の発光強度を
任意に可変できる。

【００６６】図１２に示すようにＬＥＤユニット４６は
熱伝導率が高い金属またはセラミックス等で構成された
基板６１の上には、Ｒ、Ｇ、Ｂの色でそれぞれ発光する
ＬＥＤチップ６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂが設けられ、ＬＥ
Ｄチップ６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂの一方の電極からはボ
ンディングワイヤ６３で基板６１のリード挿通孔を通し
たリード６４へ結線されている。

【００６７】前記基板６１は各ＬＥＤチップ６２Ｉの直
方体の１つの面が基板の面に接触するようにして固定さ
れ、その上方の発光面側をカバーガラス６５で覆い、３
つのＬＥＤチップ６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂを封入してい
る。

【００６８】前記ＬＥＤユニット４６は図１１に示すよ
うに照明用開口部５５の内周面５６に基板６１の外周面
６１ａが面接触するように固定されている。固定方法は
ネジ、接着、圧入等を用いる。また、接触面にはシリコ
ングリス等の伝熱部材を介してもよい。

【００６９】また、前記基板６１には温度検出用のセン
サとして例えばサーミスタ６６が取り付けられている。
なお、基板６１のリード挿通孔を通したリード６４は樹
脂６７により気密を保持するように固定されている。

【００７０】図１３に示すようにＬＥＤチップ６２Ｉへ
の電源はトランジスタ７１を介して行われる。トランジ
スタ７１のコレクタはバッテリ３７のプラス電極に接続
され、エミッタに接続された電流調整用抵抗７２Ｒ、７
２Ｇ、７２Ｂを経て、Ｒ（赤）で発光するＬＥＤ６２
Ｒ、Ｇ（緑）で発光するＬＥＤ６２Ｇ、Ｂ（青）で発光
するＬＥＤ６２Ｂの各アノードへ接続される。

【００７１】各ＬＥＤチップのカソードは１つにまとめ
られてバッテリ３７のマイナス電極へ接続される。前記
トランジスタ７１のベースにはアンプ７３からバイアス
電圧が加えられる。このアンプ７３の入力端には前記サ
ーミスタ６６が接続され、その抵抗値に応じて入力端の
電位が変化する。

【００７２】そして、サーミスタ６６の温度が高くなる
と、その抵抗値が小さくなり、アンプ７３を通したトラ
ンジスタ７１のベースのバイアス電圧を下げ、ＬＥＤチ
ップ６２Ｉへ流れる点灯電流の値を下げるようにしてい
る。つまり、ＬＥＤチップ６２Ｉへ流れる点灯電流を環
境温度に応じて自動的に制限して、ＬＥＤチップ６２Ｉ
が破壊、或いは劣化する上限温度以上になるのを防止し
ている。

【００７３】また、アンプ７３のゲイン制御端子には光
量調整用ノブ５９の操作でその抵抗値が変化する光量調
整用可変抵抗７４が接続され、光量調整用可変抵抗７４
の設定値により前記バイアス電圧を調整できるようにし
ている。この光量調整用可変抵抗７４の値は操作部３４
に設けた光量調整用ノブ５９の操作により任意に設定で
きる。

【００７４】図１４は本実施の形態の変形例の先端部４
１′を示し、この変形例では中央に配置した撮像ユニッ
ト４７の周囲に同心で円筒状のＬＥＤユニット４６′を
設けている。図１５に示す様に、このＬＥＤユニット４
６′は円筒状をなすセラミックス基板７７で構成され
る。このセラミックス基板７７の前面は透明樹脂７８で
封止される。なお、ＬＥＤチップの固定方法は図１２と
同様である。

【００７５】次に本実施の形態（及びその変形例）の作
用を説明する。ＬＥＤユニット４６（或いは４６′）か
ら照射された光は観察物体を照らし出す。観察物体で反
射された戻り光は撮像ユニット４７へ入り、ＣＣＤ５１
に結像する。ＣＣＤ５１で光電変換された信号はＣＣＵ
３５に入力され、該ＣＣＵ３５によりＴＶ信号に変換さ
れ、このＴＶ信号はヘッドマウントディスプレイ３７に
入力され観察物体の像が映し出される。

【００７６】また、図１０に示す光量調整用ノブ５９の
操作でＬＥＤユニット４６（或いは４６′）の照明光量
を可変できる。この光量調整用ノブ５９で設定される図
１３に示す光量調整用可変抵抗７４の設定値によってア
ンプ７３はバイアス電圧を発生させる。トランジスタ７
３は前記バイアス電圧に応じた電流を各ＬＥＤチップ６
２Ｉへ流し出す。トランジスタ７３とＬＥＤチップ６２
Ｉの間には各ＬＥＤチップ６２Ｉの特性の違いに応じた
抵抗７２Ｒ，７２Ｇ，７２Ｂが設けられ、各ＬＥＤチッ
プ６２Ｉへの電流値を制限する。

【００７７】また、前記アンプ７３には前記ＬＥＤユニ
ット４６に設けたサーミスタ６６が接続され、前記ＬＥ
Ｄユニット４６の温度に応じてトランジスタ７１のバイ
アス電圧を制御する。

【００７８】内視鏡３２を使用している環境温度に応じ
てＬＥＤユニット４６の温度が変動する。環境温度が高
いとＬＥＤユニット４６の温度も高くなり、ＬＥＤユニ
ット４６の温度を検知したサーミスタ６６の抵抗値がア
ンプ７３を介してトランジスタ７１のバイアス電圧を低
く押さえる働きをする。これにより、内視鏡３２を使用
している環境温度に応じて、ＬＥＤチップ６２Ｒ、６２
Ｇ、６２Ｂの駆動電流をＬＥＤチップ６２Ｒ、６２Ｇ、
６２Ｂの特性劣化、破壊等を防止する温度以上に駆動電
流が流れないように制限する。

【００７９】一方、図１４或いは図１５に示すように円
筒状のＬＥＤユニット４６′にして、その円筒の内部に
撮像ユニット４７を設けるようにすると、この場合には
ＬＥＤユニット４６′を先端構成部４５に固定する場合
の接触面の面積を大きくでき、ＬＥＤユニット４６′で
発生あいた熱をより効率良く先端構成部４５側に放熱す
ることができる。

【００８０】本実施の形態は以下の効果を有する。従来
のプラスチックＬＥＤパッケージに封入されたＬＥＤに
比較してセラミックスや金属の基板６１にＬＥＤチップ
６２Ｉを面で接触するように取り付けているので、放熱
特性を向上できる。よって、従来よりもＬＥＤチップ６
２Ｉに流せる電流が多くなり、より明るい照明が可能に
なる。

【００８１】また、ＬＥＤユニット４６をセラミックス
や金属の基板６１で作成し、前記基板６１を内視鏡３２
の先端部４１の金属で形成した先端部本体４５に面接触
させたため、放熱特性が向上した。よって、従来よりも
ＬＥＤチップ６２Ｉに流せる電流が多くなり、より明る
い照明が可能になる。

【００８２】ＬＥＤユニット４６の温度を検知してＬＥ
Ｄチップ６２Ｉへ流す電流値を制御したため、環境温度
に応じた最適なＬＥＤチップ６２Ｉの駆動ができるよう
になった。これによりＬＥＤチップ６２Ｉの特性の劣化
等を防止でき、寿命を延ばす等が可能となる。

【００８３】（第４の実施の形態）次に本発明の第４の
実施の形態を図１６ないし図１９を参照して説明する。
図１６は本発明の第４の実施の形態を備えた内視鏡装置
の全体構成を示し、図１７は先端部の概略の構成を示
し、図１８は先端部の先端面の一部を拡大して示し、図
１９は変形例における先端面の一部を示す。

【００８４】図１６に示すように内視鏡装置８１は第４
の実施の形態の電子内視鏡８２と、この電子内視鏡８２
と接続されるビデオプロセッサ８３と、このビデオプロ
セッサ８３に接続されるモニタ８４及び画像ファイリン
グ装置８５とからなる。

【００８５】電子内視鏡８２は、細長で可撓性の挿入部
８６を有し、その後端には操作部８７が設けられてい
る。操作部８７から基端が延出されたユニバーサルコー
ド８８の先端にはコネクタ８９が設けられており、信号
処理回路を内蔵したビデオプロセッサ８５に接続される
ようになっている。この挿入部８６の先端部９０には撮
像手段が内蔵されている。

【００８６】図１７は、電子内視鏡８２の挿入部８６の
先端側を示す概略図である。挿入部８６の先端に設けら
れた先端部９０の先端面には観察窓９１が形成され、こ
の観察窓９１の内部には、結像光学系９２、固体撮像素
子９３が配設されている。この固体撮像素子９３は、信
号線９４によって、前記ビデオプロセッサ８３に内蔵さ
れた信号処理回路と接続され、この信号処理回路により
信号処理され、ビデオプロセッサ８３に接続されたモニ
タ８４によって、体腔内の画像が表示されるようになっ
ている。

【００８７】前記挿入部８６の先端面には、発光素子と
して発光ダイオード９５Ｒ，９５Ｇ，９５Ｂが配置され
ている。発光ダイオード９５ＲはＲの波長領域、９５Ｇ
はＧの波長領域、９５ＢはＢの波長領域を発光するよう
になっており、発光ダイオード駆動回路９６によって、
所定のタイミングで発光ダイオード９５Ｒ，９５Ｇ，９
５Ｂが発光させられるようになっている。

【００８８】図１８は、発光ダイオード周辺を内視鏡挿
入部先端の正面から見た図である。発光ダイオード及び
送気、送水チャンネル以外の構成は省略してある。ま
た、この図１８では発光ダイオード９５Ｒ周辺の構造に
ついて説明する。その他の発光ダイオード周辺の構造も
これに準ずるものとする。発光ダイオード９５Ｒの周囲
には、送気及び送水を行うためのチャンネル９７が発光
ダイオード９５Ｒに接するように取り囲んで配設され、
送気、送水ノズル９８へ連通している。

【００８９】以上の構成の内視鏡装置によれば、通常の
送気、送水動作により、発光ダイオードを囲むように配
設されたチャンネル１６を通って、送気、送水が行われ
るため、発光ダイオードの放熱が促進される。尚、送
気、送水動作は、通常、内視鏡検査において、絶えず行
われているため、放熱のために特別に送風を行う手段を
設ける必要がない。

【００９０】図１９は、第４の実施の形態の変形例を示
し、図１８と同様に発光ダイオード周辺を内視鏡挿入部
先端の正面から見た図である。送気、送水を行うチャン
ネル１６と発光ダイオード１２〜１４の間に放熱用部材
１８を設けたものである。放熱用部材１８は、アルミな
ど、放熱を促進させる素材であればどの様なものでも良
い。この構成の内視鏡装置によれば、第４の実施の形態
の場合よりもさらに放熱効果を促進させる事が可能であ
る。

【００９１】第４の実施の形態及びその変形例では、面
順次式の内視鏡装置について述べたが、これに限ったも
のではなく、送気、送水チャンネルが発光ダイオードを
取り囲むような構造になっていれば良い。また、ファイ
バースコープ、同時式の内視鏡装置に適用しても良い。

【００９２】本実施の形態及び変形例は以下の効果を有
する。本実施の形態及び変形例によれば、発光ダイオー
ドの周囲に設けられた送気、送水チャンネルを通って送
気、送水が行われるため、発光ダイオードの放熱のため
に特別な手段を設ける必要がなく、発光ダイオードの放
熱が促進され、発光ダイオードの光量をあげるために、
発光ダイオードに大電流を流す事が可能である。

【００９３】［付記］ １．内視鏡先端部に配置される複数の固体発光素子と、
前記固体発光素子が取り付けられ、電気絶縁性を有し、
熱伝導率が０．０４ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上であ
る基板とを有することを特徴とする内視鏡。

【００９４】２．前記基板を内視鏡先端部に取り付け、
該基板からの熱を内視鏡先端部に放熱するようにした付
記１記載の内視鏡。 ３．固体発光素子チップを固定した基板が金属ないしセ
ラミックスであって、前記基板が直接内視鏡先端部の主
となる金属部材に少なくとも面で接していることを特徴
とする内視鏡。

【００９５】（付記３に対する従来技術）特開平７−２
９９０２５に内視鏡先端にＬＥＤを用いた照明手段が示
されている。特開昭６０−５５９２４に内視鏡の照明に
ＬＥＤを用いた調光手段が示されている。

【００９６】（付記３に対する従来技術の問題点）特開
平７−２９９０２５、特開昭６０−５５９２４にはＬＥ
Ｄの放熱手段について何ら考慮されていない。一般に、
物体を照明するには高輝度ＬＥＤが必要になるが、高輝
度ＬＥＤは発熱も多く、放熱を考慮しなければ最大輝度
を得られないばかりかＬＥＤの寿命を著しく低下させる
ことになる。 （目的）内視鏡先端でのＬＥＤの放熱性を向上させ、強
いては、ＬＥＤの性能を１００％発揮させ且つ寿命の長
い内視鏡を提供する。

【００９７】（問題点を解決する手段および作用）内視
鏡先端部に配置するＬＥＤチップを金属あるいはセラミ
ックスの基板上に設け、前記基板を内視鏡先端部の金属
部材に接着等で固定する。ＬＥＤチップを樹脂パッケー
ジでなく金属あるいはセラミックスの基板上に設けたこ
とにより放熱性が格段に向上する。さらに、前記基板を
内視鏡先端部の金属部材に面で接触するように固定した
ことにより放熱面積を広くできる。

【００９８】４．被写体に向けて発光する発光素子を内
視鏡挿入部の先端に設けた照明手段を備えた内視鏡にお
いて、送気、または、送水を行うための管を発光素子の
周囲に配置した事を特徴とする内視鏡。

【００９９】（付記４の技術分野）挿入部先端に発光素
子を組み込んで被写体を照明する内視鏡に関する。 （付記４に対する従来の技術）内視鏡において、体腔内
を照明する手段として、内視鏡挿入部の先端に発光ダイ
オードを設け、この発光ダイオードからの光を照明光と
して利用するようにしたものがある。これら発光ダイオ
ードを照明光とした場合には、体腔内を明るく照明する
ために、発光ダイオードに大電流を加える必要が生じ
る。

【０１００】（解決しようとする課題及び目的）しかし
ながら、発光ダイオードに大電流を流すと、発熱量が増
大するため、放熱を効率良く行う必要が生ずる。このた
め、内視鏡挿入部先端に照明装置として、発光ダイオー
ドを配置した内視鏡において、特別な放熱手段を設ける
事無く、発光ダイオードの発熱量を抑制する事が可能な
内視鏡を提供する事を目的とする。

【０１０１】（課題を解決するための手段および作用）
上記目的を達成するために、内視鏡挿入部先端に発光素
子として、発光ダイオードを配置した内視鏡において、
送気または、送水を行うチャンネルを発光素子の周囲に
配置した事を特徴とする。この構成により、特別な放熱
手段を設ける事無く、通常の送気、送水動作によって、
発光素子の放熱を促進させる事が可能である。

【０１０２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、内
視鏡先端部に配置される複数の固体発光素子と、前記固
体発光素子が取り付けられ、電気絶縁性を有し、熱伝導
率が０．０４ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上である基板
とを設けているので、固体発光素子を発光させた際の熱
を基板によって効率よく放熱して固体発光素子の温度上
昇を抑制でき、従って駆動電流を増大することが可能と
なり、照明光量を増大できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の内視鏡の先端部の
構成を示す断面図。

【図２】ＬＥＤを取り付けたセラミック基板を示す斜視
図。

【図３】本実施の形態におけるＬＥＤを発光させる駆動
電流を示す動作説明図。

【図４】本発明の第２の実施の形態の内視鏡の先端部の
構成を示す断面図。

【図５】ＬＥＤを取り付けたセラミック基板を示す斜視
図。

【図６】本実施の形態におけるＬＥＤを発光させる駆動
電流を示す動作説明図。

【図７】第２の実施の形態の変形例の内視鏡の先端部の
構成を示す断面図。

【図８】白色発光ＬＥＤを取り付けたセラミック基板を
示す斜視図。

【図９】白色発光ＬＥＤの概略の構成図。

【図１０】本発明の第３の実施の形態を備えた内視鏡シ
ステムの全体構成図。

【図１１】内視鏡先端部の構成を示す断面図。

【図１２】ＬＥＤユニットの詳細を示す図。

【図１３】ＬＥＤの点灯回路を示す回路図。

【図１４】同心円状のＬＥＤユニットを有する内視鏡先
端部を示す斜視図。

【図１５】同心円状のＬＥＤユニットを示す斜視図。

【図１６】本発明の第４の実施の形態を備えた内視鏡装
置の全体構成図。

【図１７】内視鏡の先端部の概略の構成図。

【図１８】先端部の先端面の一部を拡大して示す正面
図。

【図１９】変形例における先端面の一部を示す正面図。

【符号の説明】

１…内視鏡 ２…先端構成部 ３…照明レンズ ４…ＬＥＤ ５…セラミック基板 ６…プリント配線パターン ７…駆動信号線 ８…接続部 ９…対物レンズ １０…内視鏡照明装置 １１…ＣＣＤ １２…信号線 ＡＶ…平均値 ＭＶ…定格値 ＤＲ，ＤＧ，ＤＢ…駆動電流 ＴＲ，ＴＧ，ＴＢ…照明期間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内視鏡先端部に配置される複数の固体発
   光素子と、 前記固体発光素子が取り付けられ、電気絶縁性を有し、
   熱伝導率が０．０４ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上であ
   る基板とを有することを特徴とする内視鏡。