JPH11305148A

JPH11305148A - 内視鏡光源装置

Info

Publication number: JPH11305148A
Application number: JP10126632A
Authority: JP
Inventors: Makoto Tomioka; 誠富岡
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-04-22
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 1999-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】細いライトガイドの内視鏡においても十分
な光量が得られ、又太いライトガイドの内視鏡に使用し
た時に発熱の問題が生じないようにする。【解決手段】ライトガイドの入射端面近傍に、入射
光量を制限するための光量カットマスクを配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内視鏡照明装置の
照明用ライトガイドに照明光を供給するための内視鏡光
源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、体腔内に細長い挿入部を挿入させ
て体腔内臓器を観察したり、必要に応じて処置具チャン
ネル内に挿入された処置具を用いて各種治療処置を行な
い得る内視鏡が広く利用されている。

【０００３】この内視鏡は、外部の光源装置から出射さ
れた照明光を挿入部に導き被写体に向けて出射しこれを
照明するライトガイドが設けられている。

【０００４】ここで用いられる光源装置は、光源ランプ
から出射する光を集光してライトガイドの入射端面に導
くための光学系を有している。

【０００５】内視鏡は、様々な太さのものがあり、又、
内視鏡に用いられるライトガイドも内視鏡により異なり
その太さも様々である。一般に、太い内視鏡はライトガ
イドも太く、観察に十分な光量が得られるが、細い内視
鏡の場合、ライトガイドも細く、そのために十分な光量
が得られない。このようにライトガイドが細く十分な光
量が得られない場合、観察光学系のＦナンバーを小にし
て内視鏡システム全体として十分な明るさを得るように
しているが、被写界深度が十分でない欠点を生ずる。

【０００６】又、内視鏡光源装置には、キセノン、メタ
ルハライド、ハロゲン等の光源ランプが用いられるが、
これら光源ランプには寿命がある。そのため、内視鏡に
よる検査等の最中に、内視鏡光源装置に内蔵されている
光源ランプが切れ検査等を打ち切らなければならなくな
るという不都合がおこる。

【０００７】この不都合をなくすために、光源装置に光
源ランプが切れた時に照明装置に照明光を供給し続ける
ことができるように、非常灯ランプを併設した光源装置
が知られている。このような非常灯ランプ内蔵の従来の
内視鏡光源装置は、図５に示すように主光源側２０の光
路中に挿入される反射ミラー２２と非常灯側光源ランプ
２１とより構成され、非常灯側光源ランプにより照明用
光束を反射ミラー２２にて反射させてライトガイドの入
射端面に導くようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】細径のライトガイドを
用いた内視鏡に対する光量の増加のために、高電力の高
輝度ランプを用いることが考えられる。しかし、このよ
うな高輝度ランプを用いた光源装置を太いライトガイド
を用いた内視鏡に対して適用した場合、内視鏡先端から
出射する光量が大になり、内視鏡先端部での発熱が問題
になる。

【０００９】内視鏡システムにて使用される光源装置に
は様々な種類があり、出射光量も各光源装置において異
なっている。そのために内視鏡先端部での発熱の問題を
回避するためには、高輝度のランプを用いた光源装置に
あわせて細いライトガイドを用いればよい。しかし、こ
のような細いライトガイドを用いた内視鏡に低輝度のラ
ンプの光源装置を組み合わせ使用すると照明光量が不足
し暗くなるため使用できず、内視鏡システム全体として
好ましくない。

【００１０】したがって、高輝度のランプを用いた光源
装置と組み合わせて、特に細いライトガイドを用いた細
い内視鏡においても光量不足が生じないようにするだけ
でなく、太いライトガイドを用いた内視鏡と組み合わせ
た場合に、一定量以上の光量の照明光を供給しないよう
にして発熱の問題が生じないようにする必要がある。

【００１１】又、前述のような、非常灯ランプを備えた
光源装置において、図５に示すような主光源の光路中に
反射ミラーを挿入する従来の装置においては、ライトガ
イドに対して十分なＮＡを確保できないという欠点があ
った。

【００１２】図５に示す従来の非常灯ランプを備えた光
源装置において、非常灯ランプ２１から出射する光束を
ライトガイドの入射端面に集光させるためには、図５の
（Ａ）に示すような楕円面鏡２３を用いるか、（Ｂ）に
示すように集光レンズ２４を用いる必要がある。このよ
うな楕円面鏡２３や集光レンズ２４を用いた場合、いず
れも十分な光路長が必要になり、ライトガイドのＮＡに
対して十分なＮＡを確保できない欠点がある。

【００１３】又、図５に示す光源装置において、非常灯
側において十分なＮＡを確保するためには、非常灯側の
みならず主光源側も大型になり、光源装置そのものが大
型になる欠点を有する。

【００１４】そのため、図５に示す従来例は、主光源側
ランプが点灯しなくなり、非常灯ランプを用いる場合、
観察視野全体が暗くなるだけでなく、ライトガイドのＮ
Ａに対して低いＮＡの光束しか入射しないために、観察
視野周辺が暗くなる。

【００１５】そのため内視鏡での観察等の際に明瞭な像
での観察を行ないにくく不十分な検査結果しか得られな
い等の欠点がある。

【００１６】本発明は、細いライトガイドを備えた内視
鏡に使用したときも十分な光量の供給が可能であり、又
太いライトガイドを備えた内視鏡に使用したときも発熱
の問題の生じない光源装置を提供するものである。

【００１７】又、本発明は、主ランプの点灯不能の際に
用いる非常灯ランプを備えたもので、非常灯を切り換え
た際も照明用ライトガイドに対して十分な光量と十分な
ＮＡの光を供給し得、しかもコンパクトな構成の光源装
置を提供するものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の内視鏡用光源装
置は、光源ランプからライトガイドにその入射面より入
射させ、このライトガイドにより伝送されその出射面よ
り出射させて被写体を照明する内視鏡用照明システムに
おいて、ライトガイドの入射面近傍に入射光量を制限す
るための光量カットマスクを配置することを特徴とす
る。

【００１９】特に入射光量を制限するための光量カット
マスクによりライトガイドへの入射光量が２０００ルー
メン（ｌｕｍｅｎ）を超えないようにしたことを特徴と
する。

【００２０】即ち、本発明の光源装置は、細いライトガ
イドを有する内視鏡用として使用する場合も、十分な光
量が得られるように高輝度なランプを使用すると共に、
細いライトガイドへ入射させる際には光を遮断する作用
を全く有しない開口の面積であって、しかも太いライト
ガイドへ入射させるときには、光源の光の一部を遮断す
ることによって入射光量を十分な明るさを確保しつつ内
視鏡先端部の発熱が問題にならない程度まで入射光量を
制限し得る開口の面積を有する光量カットマスクを用い
たことを特徴とする。

【００２１】本発明は、後に実施の形態にもとづいて詳
細に説明するように、一定の開口の面積（開口の径）の
光量カットマスクを用いて径の異なるライトガイドへの
入射量の測定を行なった結果にもとづきなされたもの
で、この光量カットマスクを用いることにより、ライト
ガイドの径が一定値を超えると入射光量をほぼ一定の値
に制限し得ることを確認したことによる。

【００２２】更に入射光量の増大による内視鏡先端部の
発熱量の変化を測定した結果、入射光量が２０００ルー
メンを超えると発熱量が大になり使用上好ましくないこ
とを見出したもので、したがって、光量カットマスクを
用いて、入射光量がほぼ２０００ルーメンを超えない程
度とすることが最も望ましい。

【００２３】又本発明の内視鏡用光源装置は、光源装置
からの出射光をライトガイドの入射面より入射させて伝
送し、出射させて被写体を照明する内視鏡照明システム
において、光源ランプとライトガイドの間に挿入される
非常灯を備えたもので、この非常灯が光源ランプと集光
光学系とよりなり、集光光学系が光源ランプのバルブの
長手方向よりも長手方向に直角な方向の径を大にしたこ
とを特徴としている。

【００２４】この本発明の光源装置は、非常灯の集光光
学系を光源ランプのバルブの長手方向と直角な方向の径
を大にしたことによりこの直角な方向により集光される
光のライトガイドへ入射する光のＮＡをライトガイドの
ＮＡに対してあまり小にならないようにし、例えば７割
以上になるようにした。

【００２５】これによって、非常灯に切り換えた際も比
較的大きなＮＡを保ち、しかも非常灯が大型になること
なくコンパクトで切り換えが容易な構成になし得る。

【００２６】

【発明の実施の形態】次に本発明の光源装置の実施の形
態を図面にもとづき説明する。

【００２７】図１は本発明の第１の実施の形態を示すも
ので、本発明の光源装置のうちの内視鏡に用いられるラ
イトガイドの入射端面付近を示す図で、光源ランプ等の
構成は、通常の光源装置と実質上同じであるため省略し
てある。

【００２８】この図１において、１はライトガイド、２
は光源装置を組み合わせたときにこのライトガイド１の
入射端面付近に位置する光量カットマスクで、この光量
カットマスク２のライトガイド１とは反対側には図示し
ていない光源ランプが位置し、このランプよりの光が光
量カットマスクの開口部３を通ってライトガイド１に入
射する。

【００２９】この実施の形態の光源装置で用いられる光
源ランプは、細いライトガイドの内視鏡に対しても十分
な光量を供給し得るように高輝度１５０Ｗメタルハライ
ドランプが用いられている。

【００３０】このような高輝度のランプ（光量が十分大
であるランプ）を用いることにより細いライトガイドの
内視鏡に用いた場合も十分な量の照明光を供給できる。
又光量カットマスク２を備えることにより径の太いライ
トガイドの内視鏡用として使用した場合も光量カットマ
スク２によりその開口部３を通過してライトガイド１に
入射する光が一定以上の光量にならないようにし得るの
で、内視鏡先端部の発熱の問題は生じない。

【００３１】そしてこの実施の形態の場合、光量カット
マスクの径を３．７ｍｍにすることにより、ライトガイ
ドの径が大になっても２０００ルーメンを超えることが
ないようにすることが可能である。

【００３２】図２は、ライトガイドの径Ｒと光量Ｉとの
関係を示すグラフである。このグラフにおいてａは光量
カットマスクを用いない場合、又ｂは光量カットマスク
を用いた場合を示す。この図のように、光量カットマス
クを用いれば、一定光量以上には増加しないことがわか
る。

【００３３】又、この実施の形態における光量カットマ
スク２は、図１に示すように断面形状が楔状でそのうち
のライトガイド側の径（内径）ｒ₁がライトガイドと反
対側の径（外径）ｒ₂とが異なるようにし、又ｒ₁がｒ₂
より小になるようにし、厚さｄに対する内径と外径の差
によりライトガイド１のＮＡよりも大になるようにして
光量カット機能が内径のみになるようにしてある。

【００３４】この実施の形態の光源装置の実施例として
光量カットマスクの内径ｒ₁等の具体的な値を示すと次
の通りである。ｄ₁＝０．７ｍｍ，ｄ₂＝２．３ｍｍ，ｒ₁＝３．７ｍ
ｍ，ｒ₂＝５．７ｍｍ

【００３５】この実施例の光源装置で、光源ランプとし
て前述の１５０Ｗメタルハライドランプの代りに更に高
輝度なランプを用いた場合、光量カットマスクの内径ｒ
₁を３．７ｍｍより小にする必要がある。

【００３６】上記実施の形態において、ｒ₁、ｒ₂、
ｄ₁、ｄ₂の値を適宜選定することにより十分に入射光量
の光で、ＮＡが大でしかも太い径のライトガイドに対し
ても内視鏡先端の発熱の問題の生じない光源装置になし
得る。

【００３７】又、使用する光源ランプの輝度によって、
前記ｒ₁、ｒ₂、ｄ₁、ｄ₂等の値を適切な値に選定して良
好な光源装置の実現が可能になる。

【００３８】図３は、本発明の硬性鏡用照明装置の他の
第２の実施の形態を示す図で、図３において５は主光源
ランプで例えば１５０Ｗメタルハライドランプ、６は主
光源ランプ５より出射された光束を反射する楕円面ミラ
ーで、この楕円面ミラー６によりライトガイドの入射端
に集光される。７は赤外線カットフィルター、８は出射
光量を調整するための絞り、１０は非常灯ユニットであ
る。この非常灯ユニット１０は、主光源ランプであるメ
タルハライドランプ５が点灯しているときは、光路外に
おかれ、寿命等によりランプ５が点灯しなくなると自動
的に赤外線カットフィルター７と入れ替わって光路中に
挿入される。

【００３９】図４は、非常灯ユニット１０が光路中に挿
入された時の状態を示す図である。この非常灯ユニット
１０はハロゲンランプ１１の非常灯ランプと楕円面ミラ
ー１２とよりなる。又非常灯ランプ１１は、発光管の長
手方向が光軸に対して垂直になるように配置され、この
ように発光管が縦向きにおかれることにより光路長を短
縮でき、又楕円面ミラー１２を用いることにより、非常
灯挿入のための光路長が十分にとれない場合に有効であ
る。そのため、非常灯のみならず、主光源側も大型化せ
ず、光源装置全体を小型化し得る。

【００４０】また、非常灯用光学系として非常灯ランプ
１１の発光管を包むように横長の楕円面ミラー１２が用
いられている。この楕円面ミラー１２は、横方向の径が
３５ｍｍで、楕円面ミラー１２による反射光のＮＡは、
ライトガイドのＮＡ０．６６に対し約８０％近くを満足
し、内視鏡先端から出射される光束により照明した際、
観察視野の周辺配光が暗くなることはない。

【００４１】また、楕円面ミラーを用いることにより非
常灯ランプ１１の発光部からの出射光束は、効率よくラ
イトガイドの入射端面に集光される。

【００４２】以上のように、この実施例の内視鏡照明用
光源は、非常灯ユニットをコンパクトにでき、かつ十分
な光量で十分なＮＡの光をライトガイドに供給し得る。
又、この実施例は、非常灯ユニットが挿入するスペース
が十分取れない楕円面ミラーを主光源側で使用でき光源
全体を小型化できる。

【００４３】又、本発明の光源装置における主光源側
は、非常灯ユニットが光路中に装入可能であり、かつラ
イトガイドのＮＡに対しても十分なＮＡを確保できるよ
うに楕円面ミラーの形状が設定されている。

【００４４】この実施例で用いられている楕円面ミラー
は、ガラス成形された図示する断面形状のガラス基板の
楕円面に対して干渉膜を施して反射機能を持たせたもの
である。また、この干渉膜は、可視領域の光を反射し、
赤外領域の光をある程度透過させることによって赤外領
域の光の反射を防止している。つまり赤外カット機能も
持たせている。しかし、干渉膜は膜に入射する光線の入
射角によって透過および反射する光の波長領域がシフト
するため、ライトガイドへ入射する光線のＮＡの違いに
よって楕円面ミラー６による反射光の分光特性が大きく
変化する。

【００４５】この実施例で用いる楕円面ミラー６に施し
た干渉膜は、その膜厚が楕円面ミラーの周辺部へ向けて
徐々に厚くなっており、これによって楕円面の中心部と
周辺部とでの分光反射特性の差をなくし、楕円面全体で
反射光の分光特性がほぼ一定になるようにしている。

【００４６】又、この実施例では、透明なガラス基板に
干渉膜を施した赤外線カットフィルター７を配置し、こ
の赤外線カットフィルター７と楕円面ミラー６に施した
干渉膜による赤外線カット作用とを合わせつまり２枚の
干渉タイプの赤外線カットフィルターを用いて十分な赤
外線カットが行なわれる用にしている。

【００４７】即ち、楕円面ミラー６にて除ききれない赤
外線は、赤外線カットフィルター７にて反射されて楕円
面ミラー６に戻り、この楕円面ミラー６を透過して光路
外に除去される。又赤外線が光路中で多重反射を繰り返
すことなく、したがって熱の発生も防止し得る。

【００４８】前述のように、この実施例も高輝度１５０
Ｗメタルハライドランプを用いており、細いライトガイ
ドの内視鏡に適用した場合も、被照射物体に対し十分な
光量の供給が可能である。

【００４９】また、この実施例においても、ライトガイ
ド１の近傍に光量カットマスク２が設けてある。したが
って、太いライトガイドの内視鏡に用いた場合、輝度の
高い光源を用いてもこの光量カットマスクにより光量が
大になって内視鏡先端部の発熱が問題になることはな
い。

【００５０】又、光量カットマスクの開口部の面積や配
置位置等により、ライトガイド入射端面に照射される光
の量が２０００ルーメン以下にすることが望ましい。例
えば前記実施例１のようにカットマスクの内径ｒ₁を
３．７ｍｍとすることにより、ライトガイド入射端面に
照射される光量は、ほぼ２０００ルーメンになる。

【００５１】本発明の内視鏡光源装置は、以上述べた通
りで、特許請求の範囲に記載するもののほか下記の各項
に記載する光源装置も本発明の目的を達成し得る。

【００５２】（１）特許請求の範囲の請求項１又は２
に記載する装置で、光量カットマスクの内径が接続する
ライトガイドの径よりも小さいことを特徴とする内視鏡
光源装置。

【００５３】（２）特許請求の範囲の請求項１又は２
に記載する装置で、光量カットマスクの内径が４ｍｍ以
下であることを特徴とする内視鏡光源装置。

【００５４】（３）特許請求の範囲の請求項１又は２
に記載する装置で、光量カットマスクの断面形状が内方
に鋭角な楔状でその内径（ライトガイド側の径）が外径
よりも小であることを特徴とする内視鏡光源装置。

【００５５】（４）特許請求の範囲の請求項３に記載
する装置で、集光光学系が楕円面ミラーである内視鏡光
源装置。

【００５６】（５）前記（４）の項に記載する装置
で、楕円面ミラーが楕円面に反射機能を持たせた干渉膜
を設けた構成で、干渉膜の膜厚を光軸から周辺部にいく
につれて厚くなるようにしたことを特徴とする内視鏡光
源装置。

【００５７】（６）特許請求の範囲の請求項２あるい
は前記の（４）又は（５）に記載する装置で、非常灯用
ランプがハロゲンランプであることを特徴とする内視鏡
光源装置。

【００５８】（７）前記の（６）の項に記載する装置
で、非常灯用のハロゲンランプが発光管の長手方向が光
軸に対して垂直になるように配置されていることを特徴
とする内視鏡光源装置。

【００５９】

【発明の効果】本発明の内視鏡光源装置は、ライトガイ
ドの入射端面近傍に光量カットマスクを設けることによ
り、高輝度のランプを用いて、細径のライトガイドを用
いた内視鏡に対して十分な明るい照明が可能であると共
に太いライトガイドを用いた内視鏡に対しても先端部の
発熱の問題が生じない。又本発明の非常灯を備えた光源
装置は、非常灯ランプを用いた際にも十分な光量とＮＡ
の光を供給し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示す図

【図２】第１の実施の形態におけるライトガイド径と
光量との関係を示すグラフ

【図３】本発明の第２の実施の形態の構成を示す図

【図４】本発明の第２の実施の形態にて用いる非常灯
の構成を示す図

【図５】従来の内視鏡光源装置の構成を示す図

【符号の説明】

１ライトガイド２光量カットマスク５主光源ランプ６楕円面ミラー７赤外線カットフィルター１０非常灯ユニット１１非常灯ランプ１２楕円面ミラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源ランプからの出射光をライトガイ
ドを介して被写体に出射、照明する内視鏡光源装置にお
いて、前記ライトガイドの入射端面近傍にライトガイド
への入射光量を制限するための光量カットマスクを前記
ライトガイドの入射端直前に配置したことを特徴とする
内視鏡光源装置。
【請求項２】前記光量カットマスクを前記ライトガ
イドへの入射光量が２０００ルーメン以下になるような
構成にしたことを特徴とする請求項１の内視鏡光源装
置。
【請求項３】光源ランプからの出射光をライトガイ
ドを介して被写体に出射、照明する内視鏡照明システム
において、前記光源ランプとライトガイドとの間に挿入
される他の第２の光源ランプと集光光学系とよりなる非
常灯を備え、前記第２の光源ランプの発光管の長手方向
よりも長手方向に垂直な方向の径が大であり、長手方向
より垂直な方向より集光されるライトガイドへの入射Ｎ
ＡがライトガイドのＮＡの７割以上であることを特徴と
する内視鏡光源装置。