内視鏡装置及びその製造方法
【課題】内視鏡先端部分での発熱を低減することのできる内視鏡装置を提供する。
【解決手段】被検体に挿入される内視鏡挿入部１９と、内視鏡挿入部１９の先端部３３に設けられる蛍光体を含む発光部５９と、発光部５９に光を供給する光源ＬＤ２及びＬＤ３とを備え、光源ＬＤ２は青色光を出射し、光源ＬＤ３は赤色光を出射し、発光部５９は、青色光を励起光として、主として緑色光を発光する１種類の蛍光体によって形成されており、発光部５９に占める蛍光体の含有量は、発光部５９から発光される緑色光の強度と発光部５９を透過する青色光の強度とが略一致するように決められている。
【解決手段】被検体に挿入される内視鏡挿入部１９と、内視鏡挿入部１９の先端部３３に設けられる蛍光体を含む発光部５９と、発光部５９に光を供給する光源ＬＤ２及びＬＤ３とを備え、光源ＬＤ２は青色光を出射し、光源ＬＤ３は赤色光を出射し、発光部５９は、青色光を励起光として、主として緑色光を発光する１種類の蛍光体によって形成されており、発光部５９に占める蛍光体の含有量は、発光部５９から発光される緑色光の強度と発光部５９を透過する青色光の強度とが略一致するように決められている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明光を照射して体腔内の内視鏡像を得る内視鏡装置として、励起光を出射する光源と、内視鏡先端部に配置され、光源からの励起光を波長変換する蛍光体とを組み合わせて白色光を照射可能としたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の内視鏡装置は、蛍光体を青色光で励起し、この青色光の一部を緑色〜赤色の光に変換し、この緑色〜赤色の光と、蛍光体を透過した青色光とを併せることで、白色光を生成している。
【０００３】
このような方法で白色光を生成するための蛍光体として、特許文献２には種々の蛍光体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９７３１３号公報
【特許文献２】特開２００５−２０５１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、蛍光体は、発光波長が励起光波長から離れるほどストークスロスと呼ばれる原理的な損失により発光効率が低下する。つまり、青色励起光に対して赤色発光の強度が高い蛍光体を用いることは、発光効率を低下させる要因となる。発光効率が低下するということは、蛍光体における発熱が多くなることを意味する。内視鏡装置、特に経鼻内視鏡等のような細い内視鏡では、先端部分での放熱性を確保するのが難しいため、先端部分での発熱をいかに下げられるかが重要となる。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、内視鏡先端部分での発熱を低減することのできる内視鏡装置とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の内視鏡装置は、被検体に挿入される内視鏡挿入部と、前記内視鏡挿入部の先端部に設けられる蛍光体を含む発光部と、前記先端部に光を供給する第一の半導体光源及び第二の半導体光源とを備え、前記第一の半導体光源は、青色光を前記発光部に照射するためのものであり、前記第二の半導体光源は、赤色光を出射するものであり、前記発光部は、前記青色光を励起光として、主として緑色光を発光する１種類の蛍光体によって形成されており、前記発光部に占める前記蛍光体の含有量は、前記発光部から発光される緑色光の強度と前記発光部を透過する前記第一の半導体光源からの青色光の強度とが略一致するように決められているものである。
【０００８】
本発明の内視鏡装置の製造方法は、被検体に挿入される内視鏡挿入部と、前記内視鏡挿入部の先端部に設けられる蛍光体を含む発光部と、前記先端部に光を供給する第一の半導体光源及び第二の半導体光源とを備える内視鏡装置の製造方法であって、前記第一の半導体光源は、前記発光部に青色光を照射するためのものであり、前記第二の半導体光源は、赤色光を出射するものであり、前記発光部を、前記青色光を励起光として、主として緑色光を発光する１種類の蛍光体を用いて形成すると共に、前記発光部に占める前記蛍光体の含有量を、前記発光部から発光される緑色光の強度と前記発光部を透過する前記第一の半導体光源からの青色光の強度とが略一致するように調製するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、内視鏡先端部分での発熱を低減することのできる内視鏡装置とその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態を説明するための内視鏡装置１００の外観図
【図２】図１に示される内視鏡装置１００の内部構成を示す図
【図３】内視鏡に用いる光源と、この光源を用いて白色板に照明光を照射して撮影したときの撮像素子のＲＧＢ出力との関係を示した図
【図４】青色レーザ光の光量に対する発光部５９から発する蛍光光量の比と、発光部５９の発光効率との関係を示した図
【図５】内視鏡装置１００において白色光照明を行うときに発光部５９から出射される光の特性を示した図
【図６】図２に示す内視鏡装置の変形例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態を説明するための内視鏡装置１００の外観図である。
【００１３】
内視鏡装置１００は、内視鏡１１と、制御装置１３と、液晶表示装置等の表示部１５と、制御装置１３に情報を入力するキーボードやマウス等の入力部１７とを備える。
【００１４】
制御装置１３は、光源装置４５と、内視鏡１１から出力される撮像画像信号の信号処理等を行うプロセッサ４７とを備える。
【００１５】
内視鏡１１は、被検体内に挿入される内視鏡挿入部１９と、内視鏡挿入部１９の先端の湾曲操作や観察のための操作を行う操作部２３と、内視鏡１１を制御装置１３に着脱自在に接続するコネクタ部２５，２７とを備える。
【００１６】
内視鏡挿入部１９は、可撓性を持つ軟性部２９と、湾曲部３１と、先端部（以降、内視鏡先端部とも呼称する）３３とから構成される。
【００１７】
なお、図示はしないが、操作部２３及び内視鏡挿入部１９の内部には、組織採取用処置具等を挿入する鉗子チャンネルや、送気・送水用のチャンネル等、各種のチャンネルが設けられる。
【００１８】
図２は、図１に示される内視鏡装置１００の内部構成を示す図である。
【００１９】
内視鏡先端部３３は、被観察領域へ光を照射するための照明窓３５，３７と、照明窓３５，３７の各々に対向配置される発光部５９と、被観察領域からの反射光を受光するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の撮像素子２１と、撮像素子２１の受光面に被観察領域からの反射光を受光させるための観察窓４０と、観察窓４０と撮像素子２１との間に設けられる対物レンズユニット３９とを備える。
【００２０】
湾曲部３１は、軟性部２９と先端部３３との間に設けられ、操作部２３に配置されたアングルノブ４３（図１参照）の回動操作により湾曲自在にされている。
【００２１】
この湾曲部３１は、内視鏡１１が使用される被検体の部位等に応じて、任意の方向、任意の角度に湾曲でき、内視鏡先端部３３の照明窓３５，３７及び観察窓４０を、所望の観察部位に向けることができる。
【００２２】
制御装置１３は、内視鏡先端部３３の照明窓３５，３７に供給する照明光を発生する光源装置４５と、撮像素子２１から出力される赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の撮像画像信号を信号処理するプロセッサ４７とを備える。光源装置４５とプロセッサ４７は、コネクタ部２５，２７を介して内視鏡１１と接続される。
【００２３】
プロセッサ４７には、前述の表示部１５と入力部１７が接続されている。プロセッサ４７は、内視鏡１１の操作部２３や入力部１７からの指示にしたがい、内視鏡１１から伝送されてくる撮像画像信号を信号処理し、表示用画像データを生成して表示部１５に当該表示用画像データに基づく内視鏡観察画像を表示したり、記憶用画像データを生成して記憶部７１に記憶したりする。
【００２４】
光源装置４５は、光源制御部４９と、中心波長４０５ｎｍの紫色レーザ光源ＬＤ１と、中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光源ＬＤ２と、中心波長６３５ｎｍの赤色レーザ光源ＬＤ３と、コンバイナ５１と、カプラ５３とを備える。
【００２５】
光源ＬＤ１は、狭帯域光観察のための光源である。光源ＬＤ２、ＬＤ３は、通常観察（白色光観察）のための光源である。各光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３から出射されるレーザ光は、光源制御部４９により個別に制御される。光源制御部４９は、紫色レーザ光源ＬＤ１の出射光と、青色レーザ光源ＬＤ２の出射光と、赤色レーザ光源ＬＤ３の出射光との光量比を制御する。
【００２６】
各光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３は、ＬＤ（レーザダイオード）又はＬＥＤ（発光ダイオード）等の半導体光源で構成される。
【００２７】
レーザダイオードとしては、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオード等を利用することができ、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利用することができる。
【００２８】
発光部５９は、蛍光体として１種類の蛍光体のみを含む。この蛍光体は、光源ＬＤ２から供給される青色レーザ光を励起光として、主として緑色の蛍光を発する。この蛍光体は、蛍光の発光ピーク波長が５００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲にあり、波長６００ｎｍ以上における蛍光の発光強度が、ピーク発光強度よりも十分に小さい（例えばピーク発光強度の３０％以下）ものである。また、この蛍光体は、光源ＬＤ３から供給される赤色レーザ光と光源ＬＤ１から供給される紫色レーザ光とについては、そのほとんどを透過する。このように、発光部５９に用いる蛍光体は、光源ＬＤ２から供給される青色レーザ光を照射したときの赤の特殊演色評価数（Ｒ９）が非常に低い（例えば３０以下）ものであればよい。
【００２９】
発光部５９は、上述した１種類の蛍光体（以下、Ｇ蛍光体という）と、樹脂や無機ガラス等の被覆部材とが混合されて形成されている。
【００３０】
Ｇ蛍光体としては、ＹＡＧ系蛍光体、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２、（ＢａＳｒ）２ＳｉＯ４、（Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２、又はβサイアロン等が用いられる。発光部５９の詳しい特性については、後述する。
【００３１】
各光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３から出射されるレーザ光は、集光レンズ（図示略）によりそれぞれ光ファイバに入力され、合波器であるコンバイナ５１と、分波器であるカプラ５３とを介してコネクタ部２５に伝送される。
【００３２】
コネクタ部２５まで伝送されたレーザ光は、光ファイバ５５，５７によって、それぞれ内視鏡１１の先端部３３まで伝搬される。光ファイバ５５，５７を伝搬された青色レーザ光の一部は、内視鏡先端部３３の光ファイバ５５，５７の光出射端に配置された発光部５９に含まれる波長変換部材である蛍光体を励起して蛍光（緑色光）を発光させる。
【００３３】
また、当該青色レーザ光のうちの残りの光は、そのまま発光部５９を透過する。光ファイバ５５，５７を伝搬された赤色レーザ光は、発光部５９に含まれる蛍光体を強く励起させることなく透過する。これにより、青色レーザ光によって発光された緑色の蛍光及び発光部５９により吸収されず透過した青色レーザ光と、発光部５９を透過した赤色レーザ光とが合わされて、白色の照明光となる。
【００３４】
また、光ファイバ５５，５７を伝搬された紫色レーザ光は、発光部５９に含まれる蛍光体を強く励起させることなく透過して、狭帯域波長の照明光となる。
【００３５】
青色レーザ光と赤色レーザ光と発光部５９からの発光光とによる白色光、又は、紫色レーザ光による狭帯域光は、内視鏡１１の先端部３３の照明窓３５，３７から被検体の被観察領域に向けて照射される。照明光が照射された被観察領域からの反射光は、観察窓４０後方に配置された対物レンズユニット３９により撮像素子２１に入射され、当該反射光に応じた撮像画像信号が撮像素子２１から出力される。
【００３６】
撮像素子２１から出力される撮像画像信号は、スコープケーブル６１を通じて内視鏡１１内のＡ／Ｄ変換器６３に伝送されてここでデジタル信号に変換される。更に、撮像画像信号は、コネクタ部２７を介してプロセッサ４７の画像処理部６５に入力される。そして、画像処理部６５は、このデジタル信号を処理して、表示用、記憶用の画像データを生成する。
【００３７】
なお、光源制御部４９は、通常観察時の照明光（上記白色光）と、光源ＬＤ１の狭帯域光とを所定の光量比で同時照射させることも可能である。このようにすることで、粘膜表層の毛細血管や微細模様を、周囲の画像と共により明瞭に表示させることができる。
【００３８】
以上のように、内視鏡装置１００は、発光部５９に含む蛍光体として赤色の蛍光をほとんど発しない（Ｒ蛍光体を含まない）ものを用いている。そして、Ｒ蛍光体を含まない発光部５９を用いたことによる、照明窓３５，３７から出射される赤色光の強度不足を、光源装置４５に設けられた赤色レーザ光源ＬＤ３によって補う構成である。
【００３９】
この構成において、発光部５９に含まれるＧ蛍光体の濃度（発光部５９全体に占めるＧ蛍光体の含有量）が調製されており、これにより、発光部５９を透過する青色光と発光部５９が発光する緑色光の強度とが略一致している。
【００４０】
図３は、内視鏡に用いる光源と、この光源を用いて白色板に照明光を照射して撮影したときの撮像素子のＲＧＢ出力との関係を示したものである。
【００４１】
光源としては、蛍光体を用いずにキセノンランプの光を照明窓から白色光として照射するＸｅ光源と、本実施形態で説明した赤色光源、青色励起光源、及びＧ蛍光体（ここではＹＡＧ蛍光体）を含む発光部によって白色光を生成する（緑蛍光）光源とについて検討した結果を示している。
【００４２】
なお、（緑蛍光）光源については、赤色レーザ光は照射しない状態で白色板を撮影したときのデータを示している。また、（緑蛍光）光源については、発光部に含まれるＧ蛍光体の濃度を変化させており、図３に示した“緑蛍光（濃度１）”から“緑蛍光（濃度４）”に向かうに従って、Ｇ蛍光体の濃度が高くなっていることを示している。具体的には、最も濃度の高い“緑蛍光（濃度４）”においてＧ蛍光体の濃度が約３０％であり、“緑蛍光（濃度３）”において濃度が約２８％、“緑蛍光（濃度２）”において濃度が約２６％、“緑蛍光（濃度１）”において濃度が約２４％である。また、図３では、全ての光源種別で撮像素子のＧ出力強度が１となるようにＲ出力強度、Ｂ出力強度を正規化している。
【００４３】
図３に示すように、内視鏡装置１００においては、発光部５９に含まれるＧ蛍光体の濃度が低いときには、撮像素子のＲＧＢ出力に大きな隔たりがある。そして、この濃度が上昇するにつれて、撮像素子のＲ出力はほとんど変化しないものの、Ｇ出力とＢ出力は近づいていく。“緑蛍光（濃度４）”のときにはＧ出力とＢ出力が略一致し、Ｇ出力とＢ出力に関しては、Ｘｅ光源を用いたときと同等の関係を得ることができる。
【００４４】
“緑蛍光（濃度１）”や“緑蛍光（濃度２）”のＧ蛍光体の濃度の条件では、発光部から出射される光の拡がり角が、蛍光光と青色光とでは青色光の方が散乱が少ないため狭くなり、結果面内色むらが生じる。蛍光光の拡がり角は、Ｇ蛍光体の濃度に対応して変わらないが、“緑蛍光（濃度３）”の濃度以上になると、青色光のＧ蛍光体における散乱が多くなり、青色光と蛍光光の拡がり角が近くなる。青色光と蛍光光の拡がり角が等しくなることは、特に、広角で観察する内視鏡では重要である。蛍光光の拡がり角を大きくするためには、蛍光体の粒度も重要であり、本実施形態においては、Ｇ蛍光体として粒径が約０．５〜５μｍのものを用いている。
【００４５】
なお、図３には示していないが、Ｇ蛍光体の濃度を“緑蛍光（濃度４）”のときよりも増やしていくと、今度は、Ｂ出力がＲ出力に近づいていき、Ｂ出力とＧ出力との差が大きくなる。内視鏡装置においては、白色光観察時の演色性を考慮すると、撮像素子のＧ出力とＢ出力とＲ出力は１：１：１が理想的である。このため、発光部５９から出射されるＧ光とＢ光の出力が略一致するように、発光部５９に含まれるＧ蛍光体の濃度を調製して発光部５９を形成することで、良好な演色性を実現することができる。
【００４６】
図４は、青色レーザ光の光量に対する発光部５９から発する蛍光光量の比と、発光部５９の発光効率との関係を示した図である。
【００４７】
青色レーザ光の光量に対する発光部５９から発する蛍光光量の比は、発光部５９に含まれるＧ蛍光体の濃度に対応する。つまり、この比が大きいほど、Ｇ蛍光体の濃度が高いことを示している。また、発光部５９の発光効率とは、発光部５９に入射した青色レーザ光のうちの何％が発光部５９から出射されたかを示す値である。
【００４８】
図４に示すように、Ｇ蛍光体の濃度が低いほど、発光部５９の発光効率は向上する。図３に示した“緑蛍光（濃度４）”の光源における発光効率は約６３％である。これに対し、Ｇ蛍光体と、主として黄色から赤色の光を発する蛍光体（Ｒ蛍光体）との混合によって発光部を形成し、撮像素子のＧ信号とＢ信号が略一致するように蛍光体の濃度を調製したときのデータは図４に示した符号４０ａであり、このときの発光効率は約５８％である。
【００４９】
つまり、本実施形態のようにＧ蛍光体のみで発光部を形成し、Ｇ蛍光体の濃度を調製して発光部を形成した場合は、Ｇ蛍光体とＲ蛍光体の２種類の蛍光体で発光部を形成した場合に対して、演色性を同等にしながら、発光効率を上昇させることができる。このことから、本実施形態における発光部５９は、発光部５９から出射されるＢ光とＧ光の強度が略一致するように、Ｇ蛍光体の濃度が調製されたものとなっている。
【００５０】
なお、本実施形態の内視鏡装置１００は、発光部５９が赤色蛍光をあまり発せず、光源ＬＤ３によって赤色光の光量を補う構成である。このため、光源ＬＤ３の出力を制御することで、白色光観察時における撮像素子２１のＲＧＢ出力比を１：１：１に近づけることが可能である。この結果、Ｒ光の演色性についてもＸｅ光源と同等かそれ以上のものを確保することが可能である。
【００５１】
図５は、内視鏡装置１００において白色光照明を行うときに発光部５９から出射される光の特性を示した図である。図５において横軸は波長を示し、縦軸は光強度を示している。
【００５２】
図５には、Ｂ光強度とＧ光強度とが略一致するようにＧ蛍光体の濃度を調製して形成した発光部５９を用いたときの特性を符号５０Ａで示した。また、発光部５９の代わりに、Ｇ蛍光体とＲ蛍光体の混合によって形成した発光部であって、Ｂ光強度とＧ光強度とが略一致するようにＧ蛍光体とＲ蛍光体の濃度を調製して形成した発光部を用いたときの特性を符号５０Ｂで示した。
【００５３】
なお、符号５０Ａは、光源ＬＤ１，ＬＤ３から光を照射したときの特性を示し、符号５０Ｂは、光源ＬＤ１のみから光を照射したときの特性を示している。
【００５４】
図５から分かるように、内視鏡装置１００によれば、蛍光体としてＧ蛍光体とＲ蛍光体の２種類を用いる場合よりも、波長６００ｎｍ以上の赤色光の強度を低くすることができる。また、赤色レーザ光源ＬＤ３が設けられていることにより、赤色光の強度低下分を波長６３５ｎｍの強度によって十分に補うことができる。また、波長４５５ｎｍ〜６００ｎｍの範囲では、蛍光体としてＧ蛍光体とＲ蛍光体の２種類を用いる場合よりも光の強度が上がっている。このデータからもわかるように、内視鏡装置１００によれば、発光部５９の発光効率を向上させることができ、内視鏡先端部３３での発熱を抑えることが可能になる。Ｒ蛍光体は、長波長側（赤外）の通常の診断には寄与しない無駄な光を発するものがあり、このようなＲ蛍光体を用いると、内視鏡先端部の発熱や診断対象の温度上昇が懸念される。しかし、内視鏡装置１００では、内視鏡先端部の発熱や診断対象の温度上昇を招く長波長の光の強度が低い発光部を用いているため、この点からも、内視鏡先端部の発熱や診断対象の温度上昇を抑えることができる。
【００５５】
以上のように、内視鏡装置１００によれば、発光部５９を構成する蛍光体としてＧ蛍光体だけを用いているため、青色レーザ光に対するストークスロスを減少させることができる。この結果、発光効率を向上させることができ、内視鏡先端部３３での発熱を抑えることができる。また、赤色光を補うための赤色レーザ光の出力は、蛍光体を発光させるよりは低くてすむため、システム全体のエネルギー効率を高めることができる。
【００５６】
また、発光部５９は、発光部５９から出射されるＢ光とＧ光の強度が略一致するように、発光効率を多少犠牲にしてＧ蛍光体の濃度が調製されている。しかし、発光効率を犠牲にしても、内視鏡装置１００によれば、Ｇ蛍光体とＲ蛍光体を用いて発光部を形成したときよりも発光効率を向上させることができる。このため、演色性については、Ｘｅ光源等と同等のものを実現しながら、Ｇ蛍光体とＲ蛍光体を含む発光部を用いるときよりも発光効率の向上を図ることができる。
【００５７】
また、内視鏡装置１００は、赤色レーザ光源ＬＤ３によって赤色光を補助する構成であるが、赤色レーザ光源ＬＤ３から出射される光は直進性が高く拡散しにくい。このため、照明窓３５から照明される照明エリアの不均一性が懸念される。しかし、内視鏡装置１００によれば、発光部５９のＧ蛍光体の濃度が高めに調製されているため、青色励起光と同様にＲの出射光が発光部５９により拡散されやすくなり、照明エリアを均一化することが可能である。発光部に含まれる蛍光体の濃度と、発光部における光の散乱特性とには相関関係があり、蛍光体の濃度が上がるほど、散乱特性が改善される傾向にある。このように、内視鏡装置１００によれば、発光部５９の発光効率の向上と、発光部５９に含まれるＧ蛍光体の濃度が高いことによる照明エリアの均一化と、発光部５９に含まれるＧ蛍光体の濃度が調製されていることによる演色性の向上とを共に達成することができる。
【００５８】
また、内視鏡装置１００によれば、発光部５９のＧ蛍光体の濃度が高くなることによる散乱特性の向上という効果が得られるため、光を散乱させるための光散乱部であるガラスやアルミナのビーズ等からなるフィラーを発光部５９に混在させなくとも、散乱特性を十分に良好なものにすることができる。発光部５９にフィラーを混在させなくてよいことにより、製造コストを削減することができる。
【００５９】
可視域の中で長波長の赤色は、生体内での吸収が少なく、生体内部における散乱の影響でぼやけて見える。特に、照明光の波長によって、生体内部における侵入深さや散乱の程度が変わるために、５８０ｎｍ〜７５０ｎｍ程度の発光幅の広い光では解像度を確保しづらい。このような現象に対し、内視鏡装置１００によれば、発光波長幅の狭い赤色レーザ光を用いているため、良好な解像度を得ることができる。その結果、新生血管が過多となっている領域や反射率の差が大きい領域を、より遠くから発見することができる。
【００６０】
内視鏡装置１００は、白色照明を行う際に、発光色の異なる２つの光源ＬＤ２，ＬＤ３を用いる。そこで、白色光の出力を安定にするために、光源ＬＤ２，ＬＤ３から出射させる光の光量比を高精度に制御することが好ましい。
【００６１】
図６は、図２に示す内視鏡装置の変形例を示す図である。図６に示した内視鏡装置２００は、カプラ８１と光検出部８２を光源装置４５に追加した点を除いては、図２と同じ構成である。
【００６２】
カプラ８１は、カプラ５３で分波された２つの光の一方を更に２つに分ける。カプラ８１は、例えば、入射された光のうちの９５％をコネクタ２５に入射し、残りの５％を光検出部８２に入射する。
【００６３】
光検出部８２は、カプラ８１から入射された光の青色成分と赤色成分の光量を検出する。例えば、波長４４５ｎｍに感度を有する光センサと、波長６３５ｎｍに感度を有する光センサとにより、カプラ８１から入射された光の青色成分と赤色成分の光量を検出する。
【００６４】
内視鏡装置２００の制御部６９は、光検出部８２によって検出された青色光量と赤色光量に基づいて、光源ＬＤ２と光源ＬＤ３の各々の発光量が一定になるように制御する。
【００６５】
以上のような構成にすることで、照明窓３５から白色光を安定的に照射することができるようになり、色調変化による診断精度の低下を防ぐことができる。
【００６６】
なお、内視鏡装置１００，２００において、光源ＬＤ１は必須ではなく、省略してもよい。
【００６７】
また、図２、図６では、赤色レーザ光源ＬＤ３の出射光を、発光部５９を通して照明窓３５から出射させるものとしているが、これに限らない。例えば、赤色光専用の照明窓を先端部３３に追加し、この照明窓に赤色レーザ光源ＬＤ３の出射光を導く構成としてもよい。
【００６８】
図２、図６のような構成によれば、白色照明光を構成するＲ光、Ｇ光、Ｂ光が全て発光部５９から出射されることになるため、色むらが生じにくく、特に拡大撮影時にも色むらが生じないという利点がある。
【００６９】
以上説明したように、本明細書には以下の事項が開示されている。
【００７０】
開示された内視鏡装置は、被検体に挿入される内視鏡挿入部と、前記内視鏡挿入部の先端部に設けられる蛍光体を含む発光部と、前記先端部に光を供給する第一の半導体光源及び第二の半導体光源とを備え、前記第一の半導体光源は、青色光を前記発光部に照射するためのものであり、前記第二の半導体光源は、赤色光を出射するものであり、前記発光部は、前記青色光を励起光として、主として緑色光を発光する１種類の蛍光体によって形成されており、前記発光部に占める前記蛍光体の含有量は、前記発光部から発光される緑色光の強度と前記発光部を透過する前記第一の半導体光源からの青色光の強度とが略一致するように決められているものである。
【００７１】
開示された内視鏡装置は、前記発光部が光を散乱させるための光散乱部を含まないものである。
【００７２】
開示された内視鏡装置は、前記第二の半導体光源が前記発光部に前記赤色光を照射するものであるものを含む。
【００７３】
開示された内視鏡装置は、前記第一の半導体光源及び前記第二の半導体光源は、それぞれレーザダイオードであるものを含む。
【００７４】
開示された内視鏡装置は、前記第一の半導体光源及び前記第二の半導体光源は、それぞれ発光ダイオードであるものを含む。
【００７５】
開示された内視鏡装置の製造方法は、被検体に挿入される内視鏡挿入部と、前記内視鏡挿入部の先端部に設けられる蛍光体を含む発光部と、前記先端部に光を供給する第一の半導体光源及び第二の半導体光源とを備える内視鏡装置の製造方法であって、前記第一の半導体光源は、前記発光部に青色光を照射するためのものであり、前記第二の半導体光源は、赤色光を出射するものであり、前記発光部を、前記青色光を励起光として、主として緑色光を発光する１種類の蛍光体を用いて形成すると共に、前記発光部に占める前記蛍光体の含有量を、前記発光部から発光される緑色光の強度と前記発光部を透過する前記第一の半導体光源からの青色光の強度とが略一致するように調製するものである。
【００７６】
開示された内視鏡装置の製造方法は、前記発光部に光を散乱させるための光散乱部を混在させずに前記発光部を形成するものである。
【００７７】
開示された内視鏡装置の製造方法は、前記第二の半導体光源は、前記発光部に前記赤色光を供給するものであるものを含む。
【００７８】
開示された内視鏡装置の製造方法は、前記第一の半導体光源及び前記第二の半導体光源は、それぞれレーザダイオードであるものを含む。
【００７９】
開示された内視鏡装置の製造方法は、前記第一の半導体光源及び前記第二の半導体光源は、それぞれ発光ダイオードであるものを含む。
【符号の説明】
【００８０】
１００ 内視鏡装置
１９ 内視鏡挿入部
３３ 先端部
５９ 蛍光体
ＬＤ２ 青色レーザ光源
ＬＤ３ 赤色レーザ光源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明光を照射して体腔内の内視鏡像を得る内視鏡装置として、励起光を出射する光源と、内視鏡先端部に配置され、光源からの励起光を波長変換する蛍光体とを組み合わせて白色光を照射可能としたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の内視鏡装置は、蛍光体を青色光で励起し、この青色光の一部を緑色〜赤色の光に変換し、この緑色〜赤色の光と、蛍光体を透過した青色光とを併せることで、白色光を生成している。
【０００３】
このような方法で白色光を生成するための蛍光体として、特許文献２には種々の蛍光体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９７３１３号公報
【特許文献２】特開２００５−２０５１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、蛍光体は、発光波長が励起光波長から離れるほどストークスロスと呼ばれる原理的な損失により発光効率が低下する。つまり、青色励起光に対して赤色発光の強度が高い蛍光体を用いることは、発光効率を低下させる要因となる。発光効率が低下するということは、蛍光体における発熱が多くなることを意味する。内視鏡装置、特に経鼻内視鏡等のような細い内視鏡では、先端部分での放熱性を確保するのが難しいため、先端部分での発熱をいかに下げられるかが重要となる。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、内視鏡先端部分での発熱を低減することのできる内視鏡装置とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の内視鏡装置は、被検体に挿入される内視鏡挿入部と、前記内視鏡挿入部の先端部に設けられる蛍光体を含む発光部と、前記先端部に光を供給する第一の半導体光源及び第二の半導体光源とを備え、前記第一の半導体光源は、青色光を前記発光部に照射するためのものであり、前記第二の半導体光源は、赤色光を出射するものであり、前記発光部は、前記青色光を励起光として、主として緑色光を発光する１種類の蛍光体によって形成されており、前記発光部に占める前記蛍光体の含有量は、前記発光部から発光される緑色光の強度と前記発光部を透過する前記第一の半導体光源からの青色光の強度とが略一致するように決められているものである。
【０００８】
本発明の内視鏡装置の製造方法は、被検体に挿入される内視鏡挿入部と、前記内視鏡挿入部の先端部に設けられる蛍光体を含む発光部と、前記先端部に光を供給する第一の半導体光源及び第二の半導体光源とを備える内視鏡装置の製造方法であって、前記第一の半導体光源は、前記発光部に青色光を照射するためのものであり、前記第二の半導体光源は、赤色光を出射するものであり、前記発光部を、前記青色光を励起光として、主として緑色光を発光する１種類の蛍光体を用いて形成すると共に、前記発光部に占める前記蛍光体の含有量を、前記発光部から発光される緑色光の強度と前記発光部を透過する前記第一の半導体光源からの青色光の強度とが略一致するように調製するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、内視鏡先端部分での発熱を低減することのできる内視鏡装置とその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態を説明するための内視鏡装置１００の外観図
【図２】図１に示される内視鏡装置１００の内部構成を示す図
【図３】内視鏡に用いる光源と、この光源を用いて白色板に照明光を照射して撮影したときの撮像素子のＲＧＢ出力との関係を示した図
【図４】青色レーザ光の光量に対する発光部５９から発する蛍光光量の比と、発光部５９の発光効率との関係を示した図
【図５】内視鏡装置１００において白色光照明を行うときに発光部５９から出射される光の特性を示した図
【図６】図２に示す内視鏡装置の変形例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態を説明するための内視鏡装置１００の外観図である。
【００１３】
内視鏡装置１００は、内視鏡１１と、制御装置１３と、液晶表示装置等の表示部１５と、制御装置１３に情報を入力するキーボードやマウス等の入力部１７とを備える。
【００１４】
制御装置１３は、光源装置４５と、内視鏡１１から出力される撮像画像信号の信号処理等を行うプロセッサ４７とを備える。
【００１５】
内視鏡１１は、被検体内に挿入される内視鏡挿入部１９と、内視鏡挿入部１９の先端の湾曲操作や観察のための操作を行う操作部２３と、内視鏡１１を制御装置１３に着脱自在に接続するコネクタ部２５，２７とを備える。
【００１６】
内視鏡挿入部１９は、可撓性を持つ軟性部２９と、湾曲部３１と、先端部（以降、内視鏡先端部とも呼称する）３３とから構成される。
【００１７】
なお、図示はしないが、操作部２３及び内視鏡挿入部１９の内部には、組織採取用処置具等を挿入する鉗子チャンネルや、送気・送水用のチャンネル等、各種のチャンネルが設けられる。
【００１８】
図２は、図１に示される内視鏡装置１００の内部構成を示す図である。
【００１９】
内視鏡先端部３３は、被観察領域へ光を照射するための照明窓３５，３７と、照明窓３５，３７の各々に対向配置される発光部５９と、被観察領域からの反射光を受光するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の撮像素子２１と、撮像素子２１の受光面に被観察領域からの反射光を受光させるための観察窓４０と、観察窓４０と撮像素子２１との間に設けられる対物レンズユニット３９とを備える。
【００２０】
湾曲部３１は、軟性部２９と先端部３３との間に設けられ、操作部２３に配置されたアングルノブ４３（図１参照）の回動操作により湾曲自在にされている。
【００２１】
この湾曲部３１は、内視鏡１１が使用される被検体の部位等に応じて、任意の方向、任意の角度に湾曲でき、内視鏡先端部３３の照明窓３５，３７及び観察窓４０を、所望の観察部位に向けることができる。
【００２２】
制御装置１３は、内視鏡先端部３３の照明窓３５，３７に供給する照明光を発生する光源装置４５と、撮像素子２１から出力される赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の撮像画像信号を信号処理するプロセッサ４７とを備える。光源装置４５とプロセッサ４７は、コネクタ部２５，２７を介して内視鏡１１と接続される。
【００２３】
プロセッサ４７には、前述の表示部１５と入力部１７が接続されている。プロセッサ４７は、内視鏡１１の操作部２３や入力部１７からの指示にしたがい、内視鏡１１から伝送されてくる撮像画像信号を信号処理し、表示用画像データを生成して表示部１５に当該表示用画像データに基づく内視鏡観察画像を表示したり、記憶用画像データを生成して記憶部７１に記憶したりする。
【００２４】
光源装置４５は、光源制御部４９と、中心波長４０５ｎｍの紫色レーザ光源ＬＤ１と、中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光源ＬＤ２と、中心波長６３５ｎｍの赤色レーザ光源ＬＤ３と、コンバイナ５１と、カプラ５３とを備える。
【００２５】
光源ＬＤ１は、狭帯域光観察のための光源である。光源ＬＤ２、ＬＤ３は、通常観察（白色光観察）のための光源である。各光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３から出射されるレーザ光は、光源制御部４９により個別に制御される。光源制御部４９は、紫色レーザ光源ＬＤ１の出射光と、青色レーザ光源ＬＤ２の出射光と、赤色レーザ光源ＬＤ３の出射光との光量比を制御する。
【００２６】
各光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３は、ＬＤ（レーザダイオード）又はＬＥＤ（発光ダイオード）等の半導体光源で構成される。
【００２７】
レーザダイオードとしては、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオード等を利用することができ、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利用することができる。
【００２８】
発光部５９は、蛍光体として１種類の蛍光体のみを含む。この蛍光体は、光源ＬＤ２から供給される青色レーザ光を励起光として、主として緑色の蛍光を発する。この蛍光体は、蛍光の発光ピーク波長が５００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲にあり、波長６００ｎｍ以上における蛍光の発光強度が、ピーク発光強度よりも十分に小さい（例えばピーク発光強度の３０％以下）ものである。また、この蛍光体は、光源ＬＤ３から供給される赤色レーザ光と光源ＬＤ１から供給される紫色レーザ光とについては、そのほとんどを透過する。このように、発光部５９に用いる蛍光体は、光源ＬＤ２から供給される青色レーザ光を照射したときの赤の特殊演色評価数（Ｒ９）が非常に低い（例えば３０以下）ものであればよい。
【００２９】
発光部５９は、上述した１種類の蛍光体（以下、Ｇ蛍光体という）と、樹脂や無機ガラス等の被覆部材とが混合されて形成されている。
【００３０】
Ｇ蛍光体としては、ＹＡＧ系蛍光体、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２、（ＢａＳｒ）２ＳｉＯ４、（Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２、又はβサイアロン等が用いられる。発光部５９の詳しい特性については、後述する。
【００３１】
各光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３から出射されるレーザ光は、集光レンズ（図示略）によりそれぞれ光ファイバに入力され、合波器であるコンバイナ５１と、分波器であるカプラ５３とを介してコネクタ部２５に伝送される。
【００３２】
コネクタ部２５まで伝送されたレーザ光は、光ファイバ５５，５７によって、それぞれ内視鏡１１の先端部３３まで伝搬される。光ファイバ５５，５７を伝搬された青色レーザ光の一部は、内視鏡先端部３３の光ファイバ５５，５７の光出射端に配置された発光部５９に含まれる波長変換部材である蛍光体を励起して蛍光（緑色光）を発光させる。
【００３３】
また、当該青色レーザ光のうちの残りの光は、そのまま発光部５９を透過する。光ファイバ５５，５７を伝搬された赤色レーザ光は、発光部５９に含まれる蛍光体を強く励起させることなく透過する。これにより、青色レーザ光によって発光された緑色の蛍光及び発光部５９により吸収されず透過した青色レーザ光と、発光部５９を透過した赤色レーザ光とが合わされて、白色の照明光となる。
【００３４】
また、光ファイバ５５，５７を伝搬された紫色レーザ光は、発光部５９に含まれる蛍光体を強く励起させることなく透過して、狭帯域波長の照明光となる。
【００３５】
青色レーザ光と赤色レーザ光と発光部５９からの発光光とによる白色光、又は、紫色レーザ光による狭帯域光は、内視鏡１１の先端部３３の照明窓３５，３７から被検体の被観察領域に向けて照射される。照明光が照射された被観察領域からの反射光は、観察窓４０後方に配置された対物レンズユニット３９により撮像素子２１に入射され、当該反射光に応じた撮像画像信号が撮像素子２１から出力される。
【００３６】
撮像素子２１から出力される撮像画像信号は、スコープケーブル６１を通じて内視鏡１１内のＡ／Ｄ変換器６３に伝送されてここでデジタル信号に変換される。更に、撮像画像信号は、コネクタ部２７を介してプロセッサ４７の画像処理部６５に入力される。そして、画像処理部６５は、このデジタル信号を処理して、表示用、記憶用の画像データを生成する。
【００３７】
なお、光源制御部４９は、通常観察時の照明光（上記白色光）と、光源ＬＤ１の狭帯域光とを所定の光量比で同時照射させることも可能である。このようにすることで、粘膜表層の毛細血管や微細模様を、周囲の画像と共により明瞭に表示させることができる。
【００３８】
以上のように、内視鏡装置１００は、発光部５９に含む蛍光体として赤色の蛍光をほとんど発しない（Ｒ蛍光体を含まない）ものを用いている。そして、Ｒ蛍光体を含まない発光部５９を用いたことによる、照明窓３５，３７から出射される赤色光の強度不足を、光源装置４５に設けられた赤色レーザ光源ＬＤ３によって補う構成である。
【００３９】
この構成において、発光部５９に含まれるＧ蛍光体の濃度（発光部５９全体に占めるＧ蛍光体の含有量）が調製されており、これにより、発光部５９を透過する青色光と発光部５９が発光する緑色光の強度とが略一致している。
【００４０】
図３は、内視鏡に用いる光源と、この光源を用いて白色板に照明光を照射して撮影したときの撮像素子のＲＧＢ出力との関係を示したものである。
【００４１】
光源としては、蛍光体を用いずにキセノンランプの光を照明窓から白色光として照射するＸｅ光源と、本実施形態で説明した赤色光源、青色励起光源、及びＧ蛍光体（ここではＹＡＧ蛍光体）を含む発光部によって白色光を生成する（緑蛍光）光源とについて検討した結果を示している。
【００４２】
なお、（緑蛍光）光源については、赤色レーザ光は照射しない状態で白色板を撮影したときのデータを示している。また、（緑蛍光）光源については、発光部に含まれるＧ蛍光体の濃度を変化させており、図３に示した“緑蛍光（濃度１）”から“緑蛍光（濃度４）”に向かうに従って、Ｇ蛍光体の濃度が高くなっていることを示している。具体的には、最も濃度の高い“緑蛍光（濃度４）”においてＧ蛍光体の濃度が約３０％であり、“緑蛍光（濃度３）”において濃度が約２８％、“緑蛍光（濃度２）”において濃度が約２６％、“緑蛍光（濃度１）”において濃度が約２４％である。また、図３では、全ての光源種別で撮像素子のＧ出力強度が１となるようにＲ出力強度、Ｂ出力強度を正規化している。
【００４３】
図３に示すように、内視鏡装置１００においては、発光部５９に含まれるＧ蛍光体の濃度が低いときには、撮像素子のＲＧＢ出力に大きな隔たりがある。そして、この濃度が上昇するにつれて、撮像素子のＲ出力はほとんど変化しないものの、Ｇ出力とＢ出力は近づいていく。“緑蛍光（濃度４）”のときにはＧ出力とＢ出力が略一致し、Ｇ出力とＢ出力に関しては、Ｘｅ光源を用いたときと同等の関係を得ることができる。
【００４４】
“緑蛍光（濃度１）”や“緑蛍光（濃度２）”のＧ蛍光体の濃度の条件では、発光部から出射される光の拡がり角が、蛍光光と青色光とでは青色光の方が散乱が少ないため狭くなり、結果面内色むらが生じる。蛍光光の拡がり角は、Ｇ蛍光体の濃度に対応して変わらないが、“緑蛍光（濃度３）”の濃度以上になると、青色光のＧ蛍光体における散乱が多くなり、青色光と蛍光光の拡がり角が近くなる。青色光と蛍光光の拡がり角が等しくなることは、特に、広角で観察する内視鏡では重要である。蛍光光の拡がり角を大きくするためには、蛍光体の粒度も重要であり、本実施形態においては、Ｇ蛍光体として粒径が約０．５〜５μｍのものを用いている。
【００４５】
なお、図３には示していないが、Ｇ蛍光体の濃度を“緑蛍光（濃度４）”のときよりも増やしていくと、今度は、Ｂ出力がＲ出力に近づいていき、Ｂ出力とＧ出力との差が大きくなる。内視鏡装置においては、白色光観察時の演色性を考慮すると、撮像素子のＧ出力とＢ出力とＲ出力は１：１：１が理想的である。このため、発光部５９から出射されるＧ光とＢ光の出力が略一致するように、発光部５９に含まれるＧ蛍光体の濃度を調製して発光部５９を形成することで、良好な演色性を実現することができる。
【００４６】
図４は、青色レーザ光の光量に対する発光部５９から発する蛍光光量の比と、発光部５９の発光効率との関係を示した図である。
【００４７】
青色レーザ光の光量に対する発光部５９から発する蛍光光量の比は、発光部５９に含まれるＧ蛍光体の濃度に対応する。つまり、この比が大きいほど、Ｇ蛍光体の濃度が高いことを示している。また、発光部５９の発光効率とは、発光部５９に入射した青色レーザ光のうちの何％が発光部５９から出射されたかを示す値である。
【００４８】
図４に示すように、Ｇ蛍光体の濃度が低いほど、発光部５９の発光効率は向上する。図３に示した“緑蛍光（濃度４）”の光源における発光効率は約６３％である。これに対し、Ｇ蛍光体と、主として黄色から赤色の光を発する蛍光体（Ｒ蛍光体）との混合によって発光部を形成し、撮像素子のＧ信号とＢ信号が略一致するように蛍光体の濃度を調製したときのデータは図４に示した符号４０ａであり、このときの発光効率は約５８％である。
【００４９】
つまり、本実施形態のようにＧ蛍光体のみで発光部を形成し、Ｇ蛍光体の濃度を調製して発光部を形成した場合は、Ｇ蛍光体とＲ蛍光体の２種類の蛍光体で発光部を形成した場合に対して、演色性を同等にしながら、発光効率を上昇させることができる。このことから、本実施形態における発光部５９は、発光部５９から出射されるＢ光とＧ光の強度が略一致するように、Ｇ蛍光体の濃度が調製されたものとなっている。
【００５０】
なお、本実施形態の内視鏡装置１００は、発光部５９が赤色蛍光をあまり発せず、光源ＬＤ３によって赤色光の光量を補う構成である。このため、光源ＬＤ３の出力を制御することで、白色光観察時における撮像素子２１のＲＧＢ出力比を１：１：１に近づけることが可能である。この結果、Ｒ光の演色性についてもＸｅ光源と同等かそれ以上のものを確保することが可能である。
【００５１】
図５は、内視鏡装置１００において白色光照明を行うときに発光部５９から出射される光の特性を示した図である。図５において横軸は波長を示し、縦軸は光強度を示している。
【００５２】
図５には、Ｂ光強度とＧ光強度とが略一致するようにＧ蛍光体の濃度を調製して形成した発光部５９を用いたときの特性を符号５０Ａで示した。また、発光部５９の代わりに、Ｇ蛍光体とＲ蛍光体の混合によって形成した発光部であって、Ｂ光強度とＧ光強度とが略一致するようにＧ蛍光体とＲ蛍光体の濃度を調製して形成した発光部を用いたときの特性を符号５０Ｂで示した。
【００５３】
なお、符号５０Ａは、光源ＬＤ１，ＬＤ３から光を照射したときの特性を示し、符号５０Ｂは、光源ＬＤ１のみから光を照射したときの特性を示している。
【００５４】
図５から分かるように、内視鏡装置１００によれば、蛍光体としてＧ蛍光体とＲ蛍光体の２種類を用いる場合よりも、波長６００ｎｍ以上の赤色光の強度を低くすることができる。また、赤色レーザ光源ＬＤ３が設けられていることにより、赤色光の強度低下分を波長６３５ｎｍの強度によって十分に補うことができる。また、波長４５５ｎｍ〜６００ｎｍの範囲では、蛍光体としてＧ蛍光体とＲ蛍光体の２種類を用いる場合よりも光の強度が上がっている。このデータからもわかるように、内視鏡装置１００によれば、発光部５９の発光効率を向上させることができ、内視鏡先端部３３での発熱を抑えることが可能になる。Ｒ蛍光体は、長波長側（赤外）の通常の診断には寄与しない無駄な光を発するものがあり、このようなＲ蛍光体を用いると、内視鏡先端部の発熱や診断対象の温度上昇が懸念される。しかし、内視鏡装置１００では、内視鏡先端部の発熱や診断対象の温度上昇を招く長波長の光の強度が低い発光部を用いているため、この点からも、内視鏡先端部の発熱や診断対象の温度上昇を抑えることができる。
【００５５】
以上のように、内視鏡装置１００によれば、発光部５９を構成する蛍光体としてＧ蛍光体だけを用いているため、青色レーザ光に対するストークスロスを減少させることができる。この結果、発光効率を向上させることができ、内視鏡先端部３３での発熱を抑えることができる。また、赤色光を補うための赤色レーザ光の出力は、蛍光体を発光させるよりは低くてすむため、システム全体のエネルギー効率を高めることができる。
【００５６】
また、発光部５９は、発光部５９から出射されるＢ光とＧ光の強度が略一致するように、発光効率を多少犠牲にしてＧ蛍光体の濃度が調製されている。しかし、発光効率を犠牲にしても、内視鏡装置１００によれば、Ｇ蛍光体とＲ蛍光体を用いて発光部を形成したときよりも発光効率を向上させることができる。このため、演色性については、Ｘｅ光源等と同等のものを実現しながら、Ｇ蛍光体とＲ蛍光体を含む発光部を用いるときよりも発光効率の向上を図ることができる。
【００５７】
また、内視鏡装置１００は、赤色レーザ光源ＬＤ３によって赤色光を補助する構成であるが、赤色レーザ光源ＬＤ３から出射される光は直進性が高く拡散しにくい。このため、照明窓３５から照明される照明エリアの不均一性が懸念される。しかし、内視鏡装置１００によれば、発光部５９のＧ蛍光体の濃度が高めに調製されているため、青色励起光と同様にＲの出射光が発光部５９により拡散されやすくなり、照明エリアを均一化することが可能である。発光部に含まれる蛍光体の濃度と、発光部における光の散乱特性とには相関関係があり、蛍光体の濃度が上がるほど、散乱特性が改善される傾向にある。このように、内視鏡装置１００によれば、発光部５９の発光効率の向上と、発光部５９に含まれるＧ蛍光体の濃度が高いことによる照明エリアの均一化と、発光部５９に含まれるＧ蛍光体の濃度が調製されていることによる演色性の向上とを共に達成することができる。
【００５８】
また、内視鏡装置１００によれば、発光部５９のＧ蛍光体の濃度が高くなることによる散乱特性の向上という効果が得られるため、光を散乱させるための光散乱部であるガラスやアルミナのビーズ等からなるフィラーを発光部５９に混在させなくとも、散乱特性を十分に良好なものにすることができる。発光部５９にフィラーを混在させなくてよいことにより、製造コストを削減することができる。
【００５９】
可視域の中で長波長の赤色は、生体内での吸収が少なく、生体内部における散乱の影響でぼやけて見える。特に、照明光の波長によって、生体内部における侵入深さや散乱の程度が変わるために、５８０ｎｍ〜７５０ｎｍ程度の発光幅の広い光では解像度を確保しづらい。このような現象に対し、内視鏡装置１００によれば、発光波長幅の狭い赤色レーザ光を用いているため、良好な解像度を得ることができる。その結果、新生血管が過多となっている領域や反射率の差が大きい領域を、より遠くから発見することができる。
【００６０】
内視鏡装置１００は、白色照明を行う際に、発光色の異なる２つの光源ＬＤ２，ＬＤ３を用いる。そこで、白色光の出力を安定にするために、光源ＬＤ２，ＬＤ３から出射させる光の光量比を高精度に制御することが好ましい。
【００６１】
図６は、図２に示す内視鏡装置の変形例を示す図である。図６に示した内視鏡装置２００は、カプラ８１と光検出部８２を光源装置４５に追加した点を除いては、図２と同じ構成である。
【００６２】
カプラ８１は、カプラ５３で分波された２つの光の一方を更に２つに分ける。カプラ８１は、例えば、入射された光のうちの９５％をコネクタ２５に入射し、残りの５％を光検出部８２に入射する。
【００６３】
光検出部８２は、カプラ８１から入射された光の青色成分と赤色成分の光量を検出する。例えば、波長４４５ｎｍに感度を有する光センサと、波長６３５ｎｍに感度を有する光センサとにより、カプラ８１から入射された光の青色成分と赤色成分の光量を検出する。
【００６４】
内視鏡装置２００の制御部６９は、光検出部８２によって検出された青色光量と赤色光量に基づいて、光源ＬＤ２と光源ＬＤ３の各々の発光量が一定になるように制御する。
【００６５】
以上のような構成にすることで、照明窓３５から白色光を安定的に照射することができるようになり、色調変化による診断精度の低下を防ぐことができる。
【００６６】
なお、内視鏡装置１００，２００において、光源ＬＤ１は必須ではなく、省略してもよい。
【００６７】
また、図２、図６では、赤色レーザ光源ＬＤ３の出射光を、発光部５９を通して照明窓３５から出射させるものとしているが、これに限らない。例えば、赤色光専用の照明窓を先端部３３に追加し、この照明窓に赤色レーザ光源ＬＤ３の出射光を導く構成としてもよい。
【００６８】
図２、図６のような構成によれば、白色照明光を構成するＲ光、Ｇ光、Ｂ光が全て発光部５９から出射されることになるため、色むらが生じにくく、特に拡大撮影時にも色むらが生じないという利点がある。
【００６９】
以上説明したように、本明細書には以下の事項が開示されている。
【００７０】
開示された内視鏡装置は、被検体に挿入される内視鏡挿入部と、前記内視鏡挿入部の先端部に設けられる蛍光体を含む発光部と、前記先端部に光を供給する第一の半導体光源及び第二の半導体光源とを備え、前記第一の半導体光源は、青色光を前記発光部に照射するためのものであり、前記第二の半導体光源は、赤色光を出射するものであり、前記発光部は、前記青色光を励起光として、主として緑色光を発光する１種類の蛍光体によって形成されており、前記発光部に占める前記蛍光体の含有量は、前記発光部から発光される緑色光の強度と前記発光部を透過する前記第一の半導体光源からの青色光の強度とが略一致するように決められているものである。
【００７１】
開示された内視鏡装置は、前記発光部が光を散乱させるための光散乱部を含まないものである。
【００７２】
開示された内視鏡装置は、前記第二の半導体光源が前記発光部に前記赤色光を照射するものであるものを含む。
【００７３】
開示された内視鏡装置は、前記第一の半導体光源及び前記第二の半導体光源は、それぞれレーザダイオードであるものを含む。
【００７４】
開示された内視鏡装置は、前記第一の半導体光源及び前記第二の半導体光源は、それぞれ発光ダイオードであるものを含む。
【００７５】
開示された内視鏡装置の製造方法は、被検体に挿入される内視鏡挿入部と、前記内視鏡挿入部の先端部に設けられる蛍光体を含む発光部と、前記先端部に光を供給する第一の半導体光源及び第二の半導体光源とを備える内視鏡装置の製造方法であって、前記第一の半導体光源は、前記発光部に青色光を照射するためのものであり、前記第二の半導体光源は、赤色光を出射するものであり、前記発光部を、前記青色光を励起光として、主として緑色光を発光する１種類の蛍光体を用いて形成すると共に、前記発光部に占める前記蛍光体の含有量を、前記発光部から発光される緑色光の強度と前記発光部を透過する前記第一の半導体光源からの青色光の強度とが略一致するように調製するものである。
【００７６】
開示された内視鏡装置の製造方法は、前記発光部に光を散乱させるための光散乱部を混在させずに前記発光部を形成するものである。
【００７７】
開示された内視鏡装置の製造方法は、前記第二の半導体光源は、前記発光部に前記赤色光を供給するものであるものを含む。
【００７８】
開示された内視鏡装置の製造方法は、前記第一の半導体光源及び前記第二の半導体光源は、それぞれレーザダイオードであるものを含む。
【００７９】
開示された内視鏡装置の製造方法は、前記第一の半導体光源及び前記第二の半導体光源は、それぞれ発光ダイオードであるものを含む。
【符号の説明】
【００８０】
１００ 内視鏡装置
１９ 内視鏡挿入部
３３ 先端部
５９ 蛍光体
ＬＤ２ 青色レーザ光源
ＬＤ３ 赤色レーザ光源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に挿入される内視鏡挿入部と、
前記内視鏡挿入部の先端部に設けられる蛍光体を含む発光部と、
前記先端部に光を供給する第一の半導体光源及び第二の半導体光源とを備え、
前記第一の半導体光源は、青色光を前記発光部に照射するためのものであり、
前記第二の半導体光源は、赤色光を出射するものであり、
前記発光部は、前記青色光を励起光として、主として緑色光を発光する１種類の蛍光体によって形成されており、
前記発光部に占める前記蛍光体の含有量は、前記発光部から発光される緑色光の強度と前記発光部を透過する前記第一の半導体光源からの青色光の強度とが略一致するように決められている内視鏡装置。
【請求項２】
請求項１記載の内視鏡装置であって、
前記発光部は、光を散乱させるための光散乱部を含まない内視鏡装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の内視鏡装置であって、
前記第二の半導体光源は、前記発光部に前記赤色光を照射するものである内視鏡装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の内視鏡装置であって、
前記第一の半導体光源及び前記第二の半導体光源は、それぞれレーザダイオードである内視鏡装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項記載の内視鏡装置であって、
前記第一の半導体光源及び前記第二の半導体光源は、それぞれ発光ダイオードである内視鏡装置。
【請求項６】
被検体に挿入される内視鏡挿入部と、前記内視鏡挿入部の先端部に設けられる蛍光体を含む発光部と、前記先端部に光を供給する第一の半導体光源及び第二の半導体光源とを備える内視鏡装置の製造方法であって、
前記第一の半導体光源は、前記発光部に青色光を照射するためのものであり、
前記第二の半導体光源は、赤色光を出射するものであり、
前記発光部を、前記青色光を励起光として、主として緑色光を発光する１種類の蛍光体を用いて形成すると共に、前記発光部に占める前記蛍光体の含有量を、前記発光部から発光される緑色光の強度と前記発光部を透過する前記第一の半導体光源からの青色光の強度とが略一致するように調製する内視鏡装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の内視鏡装置の製造方法であって、
前記発光部に光を散乱させるための光散乱部を混在させずに前記発光部を形成する内視鏡装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７記載の内視鏡装置の製造方法であって、
前記第二の半導体光源は、前記発光部に前記赤色光を供給するものである内視鏡装置の製造方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項記載の内視鏡装置の製造方法であって、
前記第一の半導体光源及び前記第二の半導体光源は、それぞれレーザダイオードである内視鏡装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項６〜８のいずれか１項記載の内視鏡装置の製造方法であって、
前記第一の半導体光源及び前記第二の半導体光源は、それぞれ発光ダイオードである内視鏡装置の製造方法。
【請求項１】
被検体に挿入される内視鏡挿入部と、
前記内視鏡挿入部の先端部に設けられる蛍光体を含む発光部と、
前記先端部に光を供給する第一の半導体光源及び第二の半導体光源とを備え、
前記第一の半導体光源は、青色光を前記発光部に照射するためのものであり、
前記第二の半導体光源は、赤色光を出射するものであり、
前記発光部は、前記青色光を励起光として、主として緑色光を発光する１種類の蛍光体によって形成されており、
前記発光部に占める前記蛍光体の含有量は、前記発光部から発光される緑色光の強度と前記発光部を透過する前記第一の半導体光源からの青色光の強度とが略一致するように決められている内視鏡装置。
【請求項２】
請求項１記載の内視鏡装置であって、
前記発光部は、光を散乱させるための光散乱部を含まない内視鏡装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の内視鏡装置であって、
前記第二の半導体光源は、前記発光部に前記赤色光を照射するものである内視鏡装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の内視鏡装置であって、
前記第一の半導体光源及び前記第二の半導体光源は、それぞれレーザダイオードである内視鏡装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項記載の内視鏡装置であって、
前記第一の半導体光源及び前記第二の半導体光源は、それぞれ発光ダイオードである内視鏡装置。
【請求項６】
被検体に挿入される内視鏡挿入部と、前記内視鏡挿入部の先端部に設けられる蛍光体を含む発光部と、前記先端部に光を供給する第一の半導体光源及び第二の半導体光源とを備える内視鏡装置の製造方法であって、
前記第一の半導体光源は、前記発光部に青色光を照射するためのものであり、
前記第二の半導体光源は、赤色光を出射するものであり、
前記発光部を、前記青色光を励起光として、主として緑色光を発光する１種類の蛍光体を用いて形成すると共に、前記発光部に占める前記蛍光体の含有量を、前記発光部から発光される緑色光の強度と前記発光部を透過する前記第一の半導体光源からの青色光の強度とが略一致するように調製する内視鏡装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の内視鏡装置の製造方法であって、
前記発光部に光を散乱させるための光散乱部を混在させずに前記発光部を形成する内視鏡装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７記載の内視鏡装置の製造方法であって、
前記第二の半導体光源は、前記発光部に前記赤色光を供給するものである内視鏡装置の製造方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項記載の内視鏡装置の製造方法であって、
前記第一の半導体光源及び前記第二の半導体光源は、それぞれレーザダイオードである内視鏡装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項６〜８のいずれか１項記載の内視鏡装置の製造方法であって、
前記第一の半導体光源及び前記第二の半導体光源は、それぞれ発光ダイオードである内視鏡装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−２７４３２（Ｐ２０１３−２７４３２Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３６８４（Ｐ２０１１−１６３６８４）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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