(57)【要約】大径化することなく、発光強度が高い内視鏡用照明ユニットを提供する。照明ユニットを、保護カバー１１、スリーブ、蛍光体１３、フェルール１５、光ファイバ１６から構成する。フェルール１５の先端に蛍光体保持部２２を形成し、蛍光体保持部２２の内周面に金属反射膜１４を形成する。蛍光体１３に光ファイバ１６の先端から青色レーザ光を照射し、青色レーザ光と蛍光体励起光とを合せて疑似白色光を得る。蛍光体１３を略円柱体状に構成し、その射出径をＤ１、保護カバー１１の厚みをｔ１、前記保護カバーの有効径をＤ２としたときに、０．７ｍｍ≦Ｄ１≦０．９ｍｍ、０．４ｍｍ≦ｔ１≦０．５９ｍｍ、１．３ｍｍ≦Ｄ２≦１．５ｍｍにする。射出光効率が低下することなく、照明ユニットをコンパクトに構成するための保護カバー１１の厚みｔ１、及び蛍光体１３の射出径Ｄ１を規定することができる。
2013094569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡の挿入部先端部に取り付けられる照明ユニットであって、
光源からのレーザ光を先端部まで導いて出射する光ファイバと、
前記光ファイバから出射されるレーザ光により励起して蛍光を発する蛍光体と、
前記蛍光体を保持する蛍光体保持部を一端に有し、前記蛍光体保持部に連通し、前記光ファイバが挿通される挿通孔を他端に有するフェルールと、
筒状に構成され、前記筒内に前記フェルールを保持するスリーブと、
前記スリーブ内の前記フェルールに保持された前記蛍光体を覆うように、前記スリーブの一端に取り付けられ、前記蛍光体からの光を透過する保護カバーと、
前記保護カバーと前記スリーブとを封止する第１封止部と、
前記スリーブと前記フェルールの他端側を封止する第２封止部とを有し、
前記蛍光体を略円柱体状に構成し、その射出径をＤ１、前記保護カバーの厚みをｔ１、前記保護カバーの有効径をＤ２としたときに、０．７ｍｍ≦Ｄ１≦０．９ｍｍ、かつ０．４ｍｍ≦ｔ１≦０．５９ｍｍ、かつ１．３≦Ｄ２≦１．５であることを特徴とする内視鏡用照明ユニット。
【請求項２】
前記射出径Ｄ１の範囲内における発光量をＢ１とし、前記有効径Ｄ２の範囲内における発光量をＢ２としたときに、射出光効率（Ｂ２／Ｂ１×１００）が９０％以上である請求項１記載の内視鏡用照明ユニット。
【請求項３】
前記フェルールは、前記蛍光体保持部の内周面に光反射膜を有し、
前記蛍光体保持部は、前記蛍光体の外周面の前記他端側を保持する保持孔と、この保持孔の内壁面に連結し、前記蛍光体の外周面の前記一端側に対し次第に開拡する開拡反射膜とを有し、前記蛍光体の射出径Ｄ１は前記開拡反射膜の最大開口径である請求項１または２記載の内視鏡用照明ユニット。
【請求項４】
請求項１から３いずれか１項記載の内視鏡用照明ユニットを有することを特徴とする内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内視鏡用照明ユニット及び内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体内部の観察や治療等を行うための医療用内視鏡を始めとする内視鏡装置においては、内視鏡挿入部の先端に照明窓と観察窓が設けられ、照明窓から照明光を出射して観察窓を通じて観察画像を取得するようになっている。照明窓には、例えば、キセノンランプ等の光源装置からの光が光ファイババンドル等の導光部材によって導かれ、出射するようになっている。近年、このような光源装置を利用する照明光に代えて、レーザ光源を用い、内視鏡挿入部先端に配置した蛍光体を励起発光させて照明光を生成するものが利用されつつある（例えば、特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０９３７号公報
【特許文献２】特開２０１１−７２４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内視鏡装置は、より高精細な撮影画像の取得や高フレームレートでの撮影の要望が強く、高強度な照明光が望まれている。そのため、特許文献２のように、蛍光体の周囲には、励起発光した光を照明光として有効に利用するため、銀やアルミ等の金属膜からなる高反射率の反射膜を設けている。また、内視鏡挿入部は患者などの負担を軽減するために、できるだけ細径で構成されることが望まれる。しかし、高強度な照明光を得ようとすると、照明ユニットの外径が大きくなってしまい、その分だけ内視鏡挿入部が大径化してしまうという問題がある。【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、内視鏡挿入部の大径化を抑えつつ、高強度な照射光が得られる内視鏡用照明ユニット及び内視鏡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】
【０００６】
本発明は、内視鏡の挿入部先端に取り付けられる照明ユニットであって、光源からのレーザ光を先端部まで導いて出射する光ファイバと、光ファイバから出射されるレーザ光により励起して蛍光を発する蛍光体と、蛍光体を保持する蛍光体保持部を一端に有し、蛍光体保持部に連通し、光ファイバが挿通される挿通孔を他端に有するフェルールと、筒状に構成され、筒内にフェルールを保持するスリーブと、スリーブ内のフェルールに保持された蛍光体を覆うように、スリーブの一端に取り付けられ、蛍光体からの光を透過する保護カバーと、保護カバーとスリーブとを封止する第１封止部と、スリーブとフェルールの他端側を封止する第２封止部とを有し、蛍光体を略円柱体状に構成し、その射出径をＤ１、保護カバーの有効径をＤ２、その厚みをｔ１としたときに、０．７ｍｍ≦Ｄ１≦０．９ｍｍ、かつ０．４ｍｍ≦ｔ１≦０．５９ｍｍ、かつ１．３ｍｍ≦Ｄ２≦１．５ｍｍであることを特徴とする。なお、射出径Ｄ１の範囲内における発光量をＢ１とし、有効径Ｄ２の範囲内における発光量をＢ２としたときに、射出光効率（Ｂ２／Ｂ１）が９０％以上であることが好ましい。また、本発明の内視鏡は、上記照明ユニットを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、蛍光体を略円柱体状に構成し、その射出径をＤ１、保護カバーの有効径をＤ２、その厚みをｔ１としたときに、射出径Ｄ１を０．７ｍｍ≦Ｄ１≦０．９ｍｍの範囲内とし、保護カバーの厚みｔ１を０．４ｍｍ≦ｔ１≦０．５９ｍｍの範囲内、保護カバーの有効径Ｄ２を１．３ｍｍ≦Ｄ２≦１．５ｍｍの範囲内とすることにより、発光量を低下させることなく、保護カバーの厚みを規定することができ、コンパクトで且つ保護強度に優れた照明ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の照明ユニットを示す断面図である。
【図２】照明ユニットの分解斜視図である。
【図３】保護カバー、蛍光体、金属反射膜、フェルールの形状及び寸法を示す断面図である。
【図４】蛍光体の配光分布を示すグラフである。
【図５】蛍光体の配光分布測定のためのセンサ配置例を示す説明図である。
【図６】保護カバーを有する蛍光体の配光分布測定のためのセンサ配置例を示す説明図である。
【図７】保護カバーの有効径Ｄ２を１．３ｍｍとして、保護カバーの厚みｔ１と射出光効率との関係を、蛍光体の射出径Ｄ１をＳ１，Ｓ２，Ｓ３の三段階に変えて示すグラフである。
【図８】保護カバーの厚みｔ１を０．５９ｍｍとして、保護カバーの有効径Ｄ２と射出光効率との関係を蛍光体の射出径Ｄ１をＳ４，Ｓ５，Ｓ６の三段階に変えて示すグラフである。
【図９】蛍光体及び金属反射膜の形状を変えた第２実施形態を示す断面図である。
【図１０】同じく蛍光体及び金属反射膜の形状を変えた第３実施形態を示す断面図である。
【図１１】本発明の電子内視鏡システムの全体外観を示す斜視図である。
【図１２】電子内視鏡の挿入部先端部を示す断面図である。
【図１３】電子内視鏡の挿入部先端の正面図である。
【図１４】電子内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に示すように、本発明の照明ユニット１０は、先端から順に、保護カバー１１、スリーブ１２、蛍光体１３、金属反射膜１４、フェルール１５、光ファイバ１６を有する。保護カバー１１とスリーブ１２の上端（一端）との間に第１封止部１７が形成され、スリーブ１２の下端（他端）とフェルール１５との間に第２封止部１８が形成される。これら封止部１７，１８により、蛍光体１３及び金属反射膜１４がスリーブ１２内に密封された状態となる。
【００１０】
図２に示すように、スリーブ１２は内周面１２ａを有する筒状に構成されており、一端に保護カバー１１の取り付けのためのカバー受け部２１が形成されている。スリーブ１２は、ステンレス鋼、ニッケル、銅、銅−タングステン合金、銅−モリブデン系複合材料、リン青銅等の硬質材料、或いはカーボンなどから構成される。カバー受け部２１は、スリーブ１２の内周面１２ａを段状に切り欠いて形成されており、段部面２１ａと内周面２１ｂとからなる。保護カバー１１は、例えばサファイヤガラスや石英ガラスを用いて円板状に構成されている。保護カバー１１の表裏面には、図示は省略したが、例えば４４５ｎｍ付近の光を透過するためのコート層が設けられる。コート層は、例えば膜厚がλ／４（λ＝４６０ｎｍ）、屈折率は例えば１．４６である。
【００１１】
図１に示すように、カバー受け部２１に保護カバー１１を収納した状態で、保護カバー１１の一部がカバー受け部２１から突出した状態になる。この突出した部分の保護カバー１１の外周面１１ａと、スリーブ１２の先端面１２ｂとの間には封止剤が盛られて、第１封止部１７が構成される。封止剤としては、シロキ酸揮発のない例えばエポキシ系接着剤等が好ましく用いられる。
【００１２】
フェルール１５はスリーブ１２の内周面１２ａに嵌合し、スリーブ１２内に配置される。図２に示すように、フェルール１５の先端には、蛍光体保持部２２が形成されている。蛍光体保持部２２は、蛍光体１３を収納する穴から構成されており、底面２２ａと内周面２２ｂと開拡内周面２２ｃとを有する。
【００１３】
蛍光体保持部２２の底面２２ａ及び内周面２２ｂ，２２ｃには、金属反射膜１４が形成されている。金属反射膜１４は、メッキ、蒸着、スパッタ等により形成され、銀やアルミニウムが用いられる。特に銀は反射率が高いことから好ましく用いられる。銀を用いる場合には、銀の表面に有機系硫化防止層を形成したり、銀にビスマスを添加して反射性、耐食性を向上させたりしてもよい。また、十分な厚みが確保可能であれば、金属反射膜１４に代えてアルミナ反射膜を用いてもよい。このように蛍光体保持部２２の各面２２ａ，２２ｂ，２２ｃに金属反射膜１４を形成しているので、蛍光体１３からの発光光を、金属反射膜１４により繰り返し反射させて、高い光利用効率で保護カバー１１側へ射出させることができる。なお、底面２２ａ、内周面２２ｂ、開拡内周面２２ｃに対応させて、これら各面２２ａ〜２２ｃの反射膜には、符号１４ａ，１４ｂ，１４ｃが付してある。
【００１４】
蛍光体１３は、先端部に円錐面１３ａを有する略円柱状に形成されている。蛍光体１３は、青色レーザ光の一部を吸収して緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体（例えばＹＡＧ系蛍光体、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17）等の蛍光体）を構成する蛍光物質と、充填剤となる固定・固化用樹脂とを含んで構成される。これにより、青色レーザ光を励起光とする緑色〜黄色の励起光と、蛍光体１３により吸収されず透過した青色レーザ光とが合わされて、白色（疑似白色）の照明光となる。このように、半導体発光素子を励起光源として用いれば、高い発光効率で高強度の白色光が得られ、白色光の強度を容易に調整できる上に、白色光の色温度、色度の変化を小さく抑えることができる。
【００１５】
フェルール１５には、フェルール１５の中心線に沿って、光ファイバ１６が挿通される挿通穴２３が形成されている。この挿通穴２３は蛍光体保持部２２の底面２２ａに開口している。この開口から光ファイバ１６の先端が露出するように挿通する。光ファイバ１６の他端は後に説明するように、光源装置５２（図１４参照）に接続されており、光源装置５２からのレーザ光が蛍光体保持部２２内の蛍光体１３に向けて照射される。フェルール１５も、スリーブ１２と同じような金属や樹脂などが用いられる。スリーブ１２及びフェルール１５を上記金属のような高熱伝導率材料で形成することにより、蛍光体１３付近で生じる熱をいち早く拡散させることができ、局所的な加熱が防止される。
【００１６】
図１に示すように、スリーブ１２内にフェルール１５が入れられた状態で、スリーブ１２の下端部の内周面１２ａ内には封止剤が充填され、第２封止部１８が構成される。第２封止部１８は、スリーブ１２とフェルール１５及び光ファイバ１６との間の隙間に充填され、フェルール１５をスリーブ１２内に密封する。これにより、フェルール１５に保持される蛍光体１３や、金属反射膜１４が外部と遮断される。
【００１７】
スリーブ１２の後端には保護チューブ２５が被せられる。この保護チューブ２５は、内蔵する光ファイバ１６を保護する。光ファイバ１６は、シングルモードまたはマルチモードのファイバ本体１６ａと、外皮となる保護層１６ｂとを有する。
【００１８】
次に、図３〜図８を参照して、保護カバー１１と蛍光体１３との関係に基づき、射出光効率を上げる構成について説明する。
【００１９】
図３は、スリーブ１２（図１参照）内にフェルール１５を入れた状態での、保護カバー１１と蛍光体１３との位置関係を示している。図４は発光面の直径（射出径Ｄ１）が０．８ｍｍの蛍光体１３に対して１００ｍｍ離れた位置での配光分布を示しており、図５に示すような状態で測定した結果を示している。蛍光体１３の射出径Ｄ１は、金属反射膜１４を周囲に有する場合には、金属反射膜１４の最大直径をいう。
【００２０】
図５及び図６に示すように、蛍光体配光分布は、測定対象光源である保護カバー１１や蛍光体１３に対して、センサフレーム２７を有する照度測定装置２８を用いて測定する。センサフレーム２７は、測定対象光源を中心点Ｃ１とする円の円周上で、距離Ｌ１が１００ｍｍとなるように受光器２６を円周方向に例えば５°間隔で配置して構成されている。センサフレーム２７の各受光器２６からの信号は照度測定装置２８で照度に変換され、そのディスプレイに図４に示すような蛍光体配光分布として表示される。図４に示される蛍光体配光分布は、横軸に配光角度（°）を、縦軸に照度をプロットして得たものである。なお、照度は、配光角度０°における照度を最大照度「１」として、これを基準にして求めたものを用いている。
【００２１】
図３の発光面Ｍ１における照度（蛍光体１３による照度）Ｂ１と、図３の発光面Ｍ２における照度（保護カバー１１を透過したときの照度）Ｂ２とをセンサフレーム２７及び照度測定装置２８を用いてそれぞれ測定し、Ｂ２／Ｂ１を射出光効率として求める。この射出光効率（Ｂ２／Ｂ１）は、保護カバー１１の厚みｔ１を０．４〜０．５９ｍｍの間で厚み毎に求められる。
【００２２】
図７は射出光効率（Ｂ２／Ｂ１）と保護カバー１１の厚みｔ１との関係を、保護カバー１１の有効径Ｄ２を１．３ｍｍとして、蛍光体１３の射出径Ｄ１を０．９ｍｍ、０．８ｍｍ、０．７ｍｍの三段階に変化させて求めたグラフである。なお、有効径Ｄ２とは保護カバー１１が円形である場合にはその直径から面取り部を除いた円の直径をいう。Ｓ１は射出径Ｄ１が０．９ｍｍのときの特性曲線を示し、Ｓ２は射出径Ｄ１が０．８ｍｍのとき、Ｓ３は射出径Ｄ１が０．７ｍｍのときの特性曲線を示している。これら特性曲線Ｓ１〜Ｓ３からも明らかなように、蛍光体１３の射出径Ｄ１が小さくなるとその分だけ射出光効率Ｂ２／Ｂ１が高くなることが判る。また、保護カバー１１の厚みｔ１が増すと、その分だけ射出光効率Ｂ２／Ｂ１が低下することが判る。さらに、保護カバー１１の厚みｔ１を薄くしていっても、０．４ｍｍ以上０．５５ｍｍ以下では射出光効率がほとんど変化しないことも判る。以上を総合すると、保護カバー１１の厚みｔ１は０．４ｍｍ以上０．５９ｍｍ以下の範囲であると、射出径が０．７ｍｍ以上０．９ｍｍ以下の場合には、０．９０以上の高い射出光効率が維持可能なことが判る。したがって、保護カバー１１の厚みｔ１を０．４ｍｍ以上０．５９ｍｍ以下とすることにより、射出光効率の低下を抑えることができる。
【００２３】
次に、蛍光体１３の射出径Ｄ１に対して、発光効率が良くなる保護カバー１１の有効径Ｄ２の範囲を求める。図８は射出光効率（Ｂ２／Ｂ１）と保護カバー１１の有効径Ｄ２との関係を、保護カバー１１の厚みｔ１を０．５９ｍｍとし、射出径Ｄ１を０．９ｍｍ、０．８ｍｍ、０．７ｍｍの三段階に変化させて求めたグラフである。Ｓ４は射出径Ｄ１が０．９ｍｍのときの特性曲線を示し、Ｓ５は射出径Ｄ１が０．８ｍｍのとき、Ｓ６は射出径Ｄ１が０．７ｍｍのときの特性曲線を示している。これら特性曲線Ｓ４〜Ｓ６からも明らかなように、保護カバー有効径Ｄ２が小さくなるとその分だけ射出光効率Ｂ２／Ｂ１が低下することが判る。また、保護カバー有効径Ｄ２が１．５ｍｍに近づくと、射出光効率がほとんど変化しなくなることが判る。また、射出径Ｄ１が０．９ｍｍの場合には、保護カバー有効径Ｄ２が１．３未満になると射出光効率が０．９近くまで低下してしまうことが判る。
【００２４】
以上を総合すると、保護カバー１１の厚みｔ１が０．５９ｍｍ以下であると、保護カバー有効径Ｄ２が、１．３ｍｍ≦Ｄ２≦１．５ｍｍの範囲で、どの厚さｔ１でも９０％以上の射出光効率が得られることが判る。また、保護カバー１１の厚みｔ１が増えると図７からも明らかなように射出光効率が低下するため、厚みｔ１が０．５９ｍｍを超えると、図７の関係から、蛍光体の射出径Ｄ１が０．９ｍｍの場合には射出光効率が０．９近くまで低下してしまい好ましくない。さらに、保護カバー１１の厚みｔ１が０．５９ｍｍ未満の場合には、保護カバー１１が薄くなる方向であるため、射出光効率は高い方に行くので、厚みｔ１を０．５９ｍｍ以上の範囲で上記保護カバー有効径Ｄ２の範囲を求めても、特に問題はない。
【００２５】
上記測定で用いた保護カバー１１は、屈折率：ｎｄ＝１．８８３（ｄ線に対する屈折率）、ｎｅ＝１．８８８１３（ｅ線に対する屈折率）、分散：νｄ＝４０．８（ｄ線に対する分散）、νｅ＝４０．６（e線に対する分散）であり、射出径Ｄ１とカバー１１の厚みｔ１を変えて、実測することにより、上記測定データを得ている。なお、図５及び図６に示すような測定機器を用いた実測データを用いる代わりに、シミュレーションにより求めたデータを用いてもよい。この場合には、シミュレーションアプリケーションとして、Synopsys社製のLightTools（登録商標）を用い、例えば、シミュレーション上の光源定義として、例えばｃｏｓ１．３７乗散乱面を用いて、測定データを再現し、シミュレーション計算を行ってもよい。保護カバー１１は射出光効率を上げるためにコート層を施されており、例えば膜厚がλ／４（λ＝４６０ｎｍ）、屈折率は例えば１．４６である。
【００２６】
射出光効率の向上の観点のみからは、保護カバー１１の有効径Ｄ２は１．５ｍｍを上限に限定するものではないが、保護カバー１１の有効径Ｄ２を１．５ｍｍを超えた値にすることは、照明ユニット１０が大径化してしまい、これに伴い、内視鏡挿入部も大径化してしまうので好ましくない。また、１．３ｍｍ未満にすると、図８からも判るように、特に射出径Ｄ１が０．９ｍｍの場合に射出光効率が０．９以下となってしまうことや、蛍光体１３の有効径Ｄ２の小径化にともない発光量も低下してしまうことになり、好ましくない。
【００２７】
また、図１及び図２に示すように、金属反射膜１４に外側に向けて次第に開拡する開拡反射膜１４ｃを設けることにより、この開拡反射膜１４ｃによる反射光の増加によって、照明光量を増やすことができ、好ましい。なお、蛍光体１３は開拡反射膜１４ｃに合せて、この開拡反射膜１４ｃに対面する蛍光体１３の外周面部分を円錐上にカットした円錐面１３ａに形成してもよく、このような構成によっても、照明光として利用できる発光面積を増やすことができ、全体的な照明光量が増加する場合がある。開拡反射膜１４ｃの保持孔内周面１４ｂに対する開拡角度θ１は１５°以上６０°以下が好ましくは、この場合には蛍光体１３の円錐面１３ａや外周面からの発光光も照明光として有効に利用することができ、効率が向上する。
【００２８】
上記実施形態では、開拡反射膜１４ｃに合せて、蛍光体１３の外周面の一部を円錐面１３ａに形成したが、これに代えて、図９に示すように、蛍光体３０は円柱体状であってもよい。この場合に、フェルール３３に開拡反射膜１４ｃを形成することなく、蛍光体保持部３１の底面３１ａ及び外周面３１ｂを金属反射膜３２としただけでもよい。または、図１に示すような蛍光体保持部２２及び金属反射膜１４に対し、図９に示すような円柱体状の蛍光体３０を用いてもよい。さらには、図１０に示すように、図９に示す蛍光体保持部３１を有するフェルール３３に対して、図１に示すような先端に円錐面１３ａを持つ蛍光体１３を用いてもよい。なお、各実施形態において、同一部材には同一符号を付して重複した説明を省略している。
【００２９】
第１封止部１７は、図１及び図９に示すように、保護カバー１１の外周面の１１ａの一部とスリーブ１２の先端面１２ｂの一部とに盛った封止剤から構成したが、これに代えて、図９に示すように、スリーブ１２の先端面に、段部面３５ａと内周面３５ｂとからなる封止剤受け段部３５を設け、この封止剤受け段部３５に封止剤を盛って、第１封止部３６を構成してもよい。この場合には、保護カバー１１の先端角部が外部に突出することがなくスリーブ３７の先端部で保護される。
【００３０】
また、上記実施形態では、図１に示すように、第２封止部１８により、スリーブ１２とフェルール１５の間、及びフェルール１５と光ファイバ１６との間を一括して封止しているが、この第２封止部１８に代えて、フェルール１５と光ファイバ１６との間、及びフェルール１５の外周面とスリーブ１２の内周面との間をそれぞれ個別に封止剤を封止することにより、第２封止部１８を構成してもよい。
【００３１】
図１１〜図１４に示すように、本発明の照明ユニット１０は、電子内視鏡５０の挿入部先端部５６ａに内蔵されて使用される。電子内視鏡５０はプロセッサ装置５１及び光源装置５２に接続されて、これら電子内視鏡５０、プロセッサ装置５１、光源装置５２により電子内視鏡システム５３が構成される。電子内視鏡５０は、患者の体腔内に挿入される可撓性の挿入部５６と、挿入部５６の基端部分に連接された操作部５７と、プロセッサ装置５１及び光源装置５２に接続されるコネクタ５８と、操作部５７とコネクタ５８との間を繋ぐユニバーサルコード５９とを有する。
【００３２】
挿入部５６は、先端から順に、先端部５６ａ、湾曲部５６ｂ、可撓管部５６ｃを有する。先端部５６ａ内には、撮像ユニットや本発明の照明ユニット１０が内蔵される。湾曲部５６ｂは、ワイヤ操作によって湾曲自在に構成されている。可撓管部５６ｃは可撓性を有し、湾曲部５６ｂと操作部５７とを連結する。
【００３３】
操作部５７には、湾曲部５６ｂを上下左右に湾曲させるためのアングルノブ６１や先端部５６ａからエアー，水を噴出させるための送気／送水ボタン６２といった操作部材が設けられている。また、操作部５７には、鉗子チャンネル（図示せず）に電気メス等の処置具を挿入するための鉗子口６３が設けられている。
【００３４】
プロセッサ装置５１は、光源装置５２と電気的に接続され、電子内視鏡システム５３の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置５１は、ユニバーサルコード５９や挿入部５６内に挿通された伝送ケーブルを介して電子内視鏡５０に給電を行い、撮像ユニット６４を駆動する。また、プロセッサ装置５１は、伝送ケーブルを介して撮像ユニット６４から出力された撮像信号を取得し、各種画像処理を施して画像データを生成する。プロセッサ装置５１で生成された画像データはモニタ６５に観察画像として表示される。
【００３５】
図１２に示すように、先端部５６ａは、先端硬性部６６と、この先端硬性部６６の先端側に装着される先端保護キャップ６７とを備える。先端硬性部６６は、例えばステンレス製であり、長手方向に沿って複数の貫通孔が形成されている。この先端硬性部６６の各貫通孔に２個の照明ユニット１０、撮像ユニット６４、鉗子チャンネル、送気／送水チャンネル（図示せず）等の各種部品が取り付けられている。先端硬性部６６の後端は、湾曲部５６ｂを構成する先端の湾曲駒６８に連結されている。また、先端硬性部６６の外周には、外皮チューブ６９が被覆される。
【００３６】
先端保護キャップ６７は、ゴムまたは樹脂製のエラストマーから構成されており、先端硬性部６６に保持された各種部品に対応した位置に貫通孔が形成されている。図１３に示すように、先端保護キャップ６７は、各貫通孔から観察窓７０、２個（１対）の照明ユニット１０、鉗子出口７１、送気・送水ノズル７２等を露呈させている。１対の照明ユニット１０は、観察窓７０を挟んで対称な位置に配されている。
【００３７】
図１４に示すように、電子内視鏡５０は、先端部５６ａに撮像ユニット６４、２個の照明ユニット１０が設けられ、操作部５７にＡＦＥ（アナログ信号処理回路）７３及び撮像制御部７４が設けられている。
【００３８】
撮像ユニット６４は、観察窓７０の奥に配置され、レンズ群及びプリズムからなる撮像光学系７６と、撮像光学系７６によって体腔内の像が撮像面に結像されるＣＣＤ７７とを有する。ＣＣＤ７７は、撮像面に結像された被検体内の像を光電変換して信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を撮像信号として出力する。出力された撮像信号はＡＦＥ７３に送られる。ＡＦＥ７３は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路、自動ゲイン調節（ＡＧＣ）回路、Ａ／Ｄ変換器など（いずれも図示は省略）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤ７７が出力する撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ７７を駆動することによって生じるノイズを除去する。ＡＧＣは、ＣＤＳによってノイズが除去された撮像信号を増幅する。
【００３９】
撮像制御部７４は、電子内視鏡５０とプロセッサ装置５１とが接続されたとき、プロセッサ装置５１内のコントローラ８５に接続され、コントローラ８５から指示がなされたときにＣＣＤ７７に対して駆動信号を送る。ＣＣＤ７７は、撮像制御部７４からの駆動信号に基づいて、所定のフレームレートで撮像信号をＡＦＥ７３に出力する。
【００４０】
照明ユニット１０の光ファイバ１６は、光源装置５２から供給される青色レーザ光を導光し、出射端側に設けられた蛍光体１３へ出射する。蛍光体１３は、光ファイバ１６から出射される青色レーザ光の一部を吸収して緑色〜黄色に励起発光する。このため、照明ユニット１０では、蛍光体１３中を拡散しながら透過する青色の光と、蛍光体１３から励起発光される緑色〜黄色の蛍光とが合わされて白色（擬似白色）の照明光が形成される。照明光の照射範囲は、電子内視鏡５０による撮影範囲と同程度か、これよりも大きく、照明光は観察画像の全面にほぼ均一に照射される。
【００４１】
プロセッサ装置５１は、デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）８１、デジタル画像処理回路（ＤＩＰ）８２、表示制御回路８３、ＶＲＡＭ８４、コントローラ８５、操作部８６等を備える。
【００４２】
コントローラ８５は、プロセッサ装置５１全体の動作を統括的に制御する。ＤＳＰ８１は、電子内視鏡５０のＡＦＥ７３から出力された撮像信号に対し、色分離、色補間、ゲイン補正、ホワイトバランス調整、ガンマ補正等の各種信号処理を施し、画像データを生成する。ＤＳＰ８１で生成された画像データは、ＤＩＰ８２の作業メモリに入力される。また、ＤＳＰ８１は、例えば生成した画像データの各画素の輝度を平均した平均輝度値等、照明光量の自動制御（ＡＬＣ制御）に必要なＡＬＣ制御用データを生成し、コントローラ８５に入力する。
【００４３】
ＤＩＰ８２は、ＤＳＰ８１で生成された画像データに対して、電子変倍、色強調処理、エッジ強調処理等の各種画像処理を施す。ＤＩＰ８２で各種画像処理が施された画像データは、観察画像としてＶＲＡＭ８４に一時的に記憶された後、表示制御回路８３に入力される。表示制御回路８３は、ＶＲＡＭ８４から観察画像を選択して取得し、モニタ６５上に表示する。
【００４４】
操作部８６は、プロセッサ装置５１の筐体に設けられる操作パネル、マウスやキーボード等の周知の入力デバイスからなる。コントローラ８５は、操作部８６や電子内視鏡５０の操作部５７からの操作信号に応じて、電子内視鏡システム５３の各部を動作させる。
【００４５】
光源装置５２は、レーザ光源としてのレーザダイオード（ＬＤ）９１と、光源制御部９２とを備えている。ＬＤ９１は、中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光を発する光源であり、図示しない集光レンズ等を介して光ファイバ９３に導光される。光ファイバ９３は、分岐カプラ９４を介して２つの光ファイバ９５ａ，９５ｂに接続される。光ファイバ９５ａ，９５ｂは、コネクタ５８を介して電子内視鏡５０の光ファイバ１６に接続される。このため、ＬＤ９１からの青色レーザ光は、照明ユニット１０を構成する蛍光体１３に入射する。そして、青色レーザ光が入射されることにより蛍光体１３が励起発光する緑色〜黄色の蛍光と青色レーザ光とが合わさり、白色の照明光として観察部位に照射される。
【００４６】
光源制御部９２は、プロセッサ装置５１のコントローラ８５から入力される調節信号や同期信号にしたがってＬＤ９１の点灯／消灯のタイミングを調節する。さらに、光源制御部９２は、コントローラ８５と通信し、ＬＤ９１の発光量を調節することにより、観察部位に照射する照明光の光量を調節する。光源制御部９２による照明光量の制御は、撮影された観察画像の明るさ等に応じて自動的に照明光量を調節するＡＬＣ（Auto Light Control）制御であり、ＤＳＰ８１で生成されたＡＬＣ制御用データに基づいて行われる。
【００４７】
以上のように本発明の照明ユニット１０を用いることにより、観察部位を高強度の照明光で照明することができ、その分だけ、撮像ユニットにより、高精細な撮影画像の取得や高フレームレートでの撮影が可能になる。
【００４８】
上記実施形態では、撮像素子を用いて観察部位の状態を撮像した画像を観察する電子内視鏡を例に上げて説明しているが、本発明はこれに限るものではなく、光学的イメージガイドを採用して観察する内視鏡にも適用することができる。また、上記実施形態では、２つの照明光学系ユニットを備えた内視鏡を例に上げて説明しているが、本発明はこれに限らず、１つの照明光学系ユニットを備えた内視鏡、あるいは３つ以上の照明光学系ユニットを備えた内視鏡にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０  照明ユニット
１１  保護カバー
１２  スリーブ
１３  蛍光体
１４  金属反射膜
１５  フェルール
１６  光ファイバ
１７  第１係止部
１８  第２係止部
２１  カバー受け部
２２  蛍光体保持部
５０  電子内視鏡
５１  プロセッサ装置
５２  光源装置
５３  電子内視鏡システム
５６  挿入部
５６ａ  先端部
【図１】
2013094569.tif 000003
【図２】
2013094569.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年9月18日(2014.9.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡の挿入部先端部に取り付けられる照明ユニットであって、
光源からのレーザ光を先端部まで導いて出射する光ファイバと、
前記光ファイバから出射されるレーザ光により励起して蛍光を発する蛍光体と、
前記蛍光体を保持する蛍光体保持部を一端に有し、前記蛍光体保持部に連通し、前記光ファイバが挿通される挿通孔を他端に有するフェルールと、
筒状に構成され、前記筒内に前記フェルールを保持するスリーブと、
前記スリーブ内の前記フェルールに保持された前記蛍光体を覆うように前記蛍光体に近接して配され、前記スリーブの一端に取り付けられ、前記蛍光体からの光を透過する保護カバーと、
前記保護カバーと前記スリーブとを封止する第１封止部と、
前記スリーブと前記フェルールの他端側を封止する第２封止部とを有し、
前記蛍光体を略円柱体状に構成し、その射出径をＤ１、前記保護カバーの厚みをｔ１、前記保護カバーの有効径をＤ２としたときに、０．７ｍｍ≦Ｄ１≦０．９ｍｍ、かつ０．４ｍｍ≦ｔ１≦０．５９ｍｍ、かつ１．３ｍｍ≦Ｄ２≦１．５ｍｍであることを特徴とする内視鏡用照明ユニット。
【請求項２】
前記保護カバーを外し前記レーザ光の励起により前記蛍光体を発光させた状態で前記蛍光体から１００ｍｍ離れた位置で測定した照度Ｂ１と、前記レーザ光の励起により前記蛍光体を発光させた状態で前記保護カバーから１００ｍｍ離れた位置で測定した照度Ｂ２との比からなる射出光効率（Ｂ２／Ｂ１）が、０．９以上である請求項１記載の内視鏡用照明ユニット。
【請求項３】
前記フェルールは、前記蛍光体保持部の内周面に光反射膜を有し、
前記蛍光体保持部は、前記蛍光体の外周面の前記他端側を保持する保持孔と、この保持孔の内壁面に連結し、前記蛍光体の外周面の前記一端側に対し次第に開拡する開拡反射膜とを有し、前記蛍光体の射出径Ｄ１は前記開拡反射膜の最大開口径である請求項１または２記載の内視鏡用照明ユニット。
【請求項４】
請求項１から３いずれか１項記載の内視鏡用照明ユニットを有することを特徴とする内視鏡。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は、内視鏡の挿入部先端に取り付けられる照明ユニットであって、光源からのレーザ光を先端部まで導いて出射する光ファイバと、光ファイバから出射されるレーザ光で励起して蛍光を発する蛍光体と、蛍光体を保持する蛍光体保持部を一端に有し、他端に蛍光体保持部に連通し、光ファイバが挿通される挿通孔を有するフェルールと、筒状に構成され、筒内にフェルールを保持するスリーブと、スリーブ内のフェルールの蛍光体を覆うように蛍光体に近接して配され、スリーブの一端に取り付けられ、蛍光体からの光を透過する保護カバーと、保護カバーとスリーブとを封止する第１封止部と、スリーブとフェルールの他端側を封止する第２封止部とを有し、蛍光体を略円柱体状に構成し、その射出径をＤ１、保護カバーの有効径をＤ２、その厚みをｔ１としたときに、０．７ｍｍ≦Ｄ１≦０．９ｍｍ、０．４ｍｍ≦ｔ１≦０．５９ｍｍ、１．３ｍｍ≦Ｄ２≦１．５ｍｍであることを特徴とする。なお、保護カバーを外しレーザ光の励起により蛍光体を発光させた状態で蛍光体から１００ｍｍ離れた位置で測定した照度Ｂ１と、レーザ光の励起により蛍光体を発光させた状態で保護カバーから１００ｍｍ離れた位置で測定した照度Ｂ２との比からなる射出光効率（Ｂ２／Ｂ１）が、０．９以上であることが好ましい。また、フェルールは、蛍光体保持部の内周面に光反射膜を有し、蛍光体保持部は、蛍光体の外周面の他端側を保持する保持孔と、この保持孔の内壁面に連結し、蛍光体の外周面の一端側に対し次第に開拡する開拡反射膜とを有し、蛍光体の射出径Ｄ１は開拡反射膜の最大開口径であることが好ましい。本発明の内視鏡は、上記照明ユニットを備えることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明によれば、蛍光体を略円柱体状に構成し、その射出径をＤ１、保護カバーの有効径をＤ２、その厚みをｔ１としたときに、射出径Ｄ１を０．７ｍｍ≦Ｄ１≦０．９ｍｍの範囲内とし、保護カバーの厚みｔ１を０．４ｍｍ≦ｔ１≦０．５９ｍｍの範囲内、保護カバーの有効径Ｄ２を１．３ｍｍ≦Ｄ２≦１．５ｍｍの範囲内とすることにより、照度を低下させることなく、保護カバーの厚みを規定することができ、コンパクトで且つ保護強度に優れた照明ユニットを提供することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
次に、蛍光体１３の射出径Ｄ１に対して、射出光効率が良くなる保護カバー１１の有効径Ｄ２の範囲を求める。図８は射出光効率（Ｂ２／Ｂ１）と保護カバー１１の有効径Ｄ２との関係を、保護カバー１１の厚みｔ１を０．５９ｍｍとし、射出径Ｄ１を０．９ｍｍ、０．８ｍｍ、０．７ｍｍの三段階に変化させて求めたグラフである。Ｓ４は射出径Ｄ１が０．９ｍｍのときの特性曲線を示し、Ｓ５は射出径Ｄ１が０．８ｍｍのとき、Ｓ６は射出径Ｄ１が０．７ｍｍのときの特性曲線を示している。これら特性曲線Ｓ４〜Ｓ６からも明らかなように、保護カバー有効径Ｄ２が小さくなるとその分だけ射出光効率Ｂ２／Ｂ１が低下することが判る。また、保護カバー有効径Ｄ２が１．５ｍｍに近づくと、射出光効率がほとんど変化しなくなることが判る。また、射出径Ｄ１が０．９ｍｍの場合には、保護カバー有効径Ｄ２が１．３未満になると射出光効率が０．９近くまで低下してしまうことが判る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
以上を総合すると、保護カバー１１の厚みｔ１が０．５９ｍｍ以下であると、保護カバー有効径Ｄ２が、１．３≦Ｄ２≦１．５の範囲で、どの厚さｔ１でも０．９以上の射出光効率が得られることが判る。また、保護カバー１１の厚みｔ１が増えると図７からも明らかなように射出光効率が低下するため、厚みｔ１が０．５９ｍｍを超えると、図７の関係から、蛍光体の射出径Ｄ１が０．９ｍｍの場合には射出光効率が０．９近くまで低下してしまい好ましくない。さらに、保護カバー１１の厚みｔ１が０．５９未満の場合には、保護カバー１１が薄くなる方向であるため、射出光効率は高い方に行くので、厚みｔ１を０．５９ｍｍ以上の範囲で上記保護カバー有効径Ｄ２の範囲を求めても、特に問題はない。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
射出光効率の向上の観点のみからは、保護カバー１１の有効径Ｄ２は１．５ｍｍを上限に限定するものではないが、保護カバー１１の有効径Ｄ２を１．５ｍｍを超えた値にすることは、照明ユニット１０が大径化してしまい、これに伴い、内視鏡挿入部も大径化してしまうので好ましくない。また、１．３ｍｍ未満にすると、図８からも判るように、特に射出径Ｄ１が０．９ｍｍの場合に射出光効率が０．９以下となってしまうことや、蛍光体１３の有効径Ｄ２の小径化にともない照度も低下してしまうことになり、好ましくない。
【国際調査報告】
2013094569.tif 000017
2013094569.tif 000018
2013094569.tif 000019