JP6277068B2 - Endoscope light source device and endoscope system - Google Patents
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Description
本発明は、励起光源と蛍光体とを有する内視鏡用光源装置及び内視鏡システムに関する。 The present invention relates to an endoscope light source device and an endoscope system having an excitation light source and a phosphor.
近年の医療においては、内視鏡用光源装置、電子内視鏡、プロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いた診断等が広く行われている。内視鏡用光源装置は、照明光を発生して検体内に照射する。電子内視鏡は、照明光が照射された検体内を、撮像素子により撮像して撮像信号を生成する。プロセッサ装置は、電子内視鏡により生成された撮像信号を画像処理して、モニタに表示するための観察画像を生成する。 In recent medical treatments, diagnosis and the like using an endoscope system including an endoscope light source device, an electronic endoscope, and a processor device are widely performed. The endoscope light source device generates illumination light and irradiates the sample. The electronic endoscope generates an imaging signal by imaging an inside of a specimen irradiated with illumination light with an imaging element. The processor device performs image processing on the imaging signal generated by the electronic endoscope, and generates an observation image to be displayed on the monitor.
従来、内視鏡用光源装置には、照明光として白色光を発するキセノンランプやハロゲンランプ等のランプ光源が使用されていたが、最近では、ランプ光源に代えて、特定の色の光を発するレーザダイオード(LD: Laser Diode)や発光ダイオード(LED: Light Emitting Diode)等の半導体光源が用いられつつある。 Conventionally, in an endoscope light source device, a lamp light source such as a xenon lamp or a halogen lamp that emits white light as illumination light has been used, but recently, a light of a specific color is emitted instead of the lamp light source. Semiconductor light sources such as laser diodes (LDs) and light emitting diodes (LEDs) are being used.
また、照明光の高輝度化を図るために、励起光(青色光)を発する励起光源(青色LD)と、励起光の入射により蛍光(緑色光)を発する蛍光体と、励起光を反射させ蛍光を透過させる光学部材としてダイクロイックミラーとが設けられた内視鏡用光源装置が知られている(特許文献1参照)。この内視鏡用光源装置では、励起光源から射出された励起光がダイクロイックミラーで反射されて蛍光体に照射される。蛍光体は、励起光の照射に応じて、ダイクロイックミラーに向けて緑色光を発する。この蛍光は、ダイクロイックミラーを透過して射出される。 In addition, in order to increase the brightness of illumination light, an excitation light source (blue LD) that emits excitation light (blue light), a phosphor that emits fluorescence (green light) upon incidence of excitation light, and excitation light is reflected. An endoscope light source device is known in which a dichroic mirror is provided as an optical member that transmits fluorescence (see Patent Document 1). In this endoscope light source device, the excitation light emitted from the excitation light source is reflected by the dichroic mirror and applied to the phosphor. The phosphor emits green light toward the dichroic mirror in response to the excitation light irradiation. This fluorescence is emitted through the dichroic mirror.
特許文献1に記載の内視鏡用光源装置では、緑色光の他に、青色光、赤色光、紫色光を発生するために、青色光源(青色LED)、赤色光源(赤色LED)、紫色光源(紫色LED)が設けられている。また、これらの光の光路を、蛍光体からの蛍光(緑色光)の光路と統合するために、各光源に対して1つずつダイクロイックミラーが設けられている。
In the endoscope light source device described in
これらの光のうち紫色光は、生体組織表層のヘモグロビンにより吸収されやすく、かつ血管周辺の生体組織内には殆ど拡散せずに反射される光である。緑色光は、紫色光よりも生体組織内に深く拡散し、かつヘモグロビンによる吸収も大きい光である。このため、生体組織表層の血管を強調するための血管強調観察モードでは、照明光として紫色光及び緑色光のみが用いられている。 Of these lights, violet light is light that is easily absorbed by hemoglobin on the surface layer of the living tissue and is reflected almost without diffusing into the living tissue around the blood vessel. Green light is light that diffuses deeper into the living tissue than violet light, and is more absorbed by hemoglobin. For this reason, in the blood vessel enhancement observation mode for emphasizing the blood vessels on the surface of the living tissue, only purple light and green light are used as illumination light.
しかし、照明光として紫色光及び緑色光のみを用いて得られる血管強調観察画像は、白色光を用いた通常観察画像より暗く、色再現性が低い疑似カラーの画像であることから、照明光として白色光を用い、この白色光から波長帯域が460nm〜500nmの波長帯域の光強度を低減させることにより血管コントラストの高い画像を得ることが知られている(特許文献2参照)。これは、460nm〜500nmの波長帯域の光が、ヘモグロビンには殆ど吸収されずに反射または散乱が生じやすいためである。 However, the blood vessel-enhanced observation image obtained using only purple light and green light as illumination light is a pseudo-color image that is darker than normal observation images using white light and has low color reproducibility. It is known that white light is used and an image with high blood vessel contrast is obtained by reducing the light intensity in the wavelength band of 460 nm to 500 nm from the white light (see Patent Document 2). This is because light in the wavelength band of 460 nm to 500 nm is hardly absorbed by hemoglobin and is likely to be reflected or scattered.
特許文献1に記載の内視鏡用光源装置において、各光源を発光させて白色光を生成し、この白色光から、特許文献2に記載のように460nm〜500nmの波長帯域の光強度を低減させることにより、血管コントラストの高い画像を得ることが考えられる。
In the endoscope light source device described in
しかしながら、特許文献1に記載の内視鏡用光源装置では、緑色光は、蛍光体により生成されるので高輝度であるのに対して、青色光は、LEDにより生成されるので低輝度である。460nm〜500nmの波長帯域は、青色光の長波長側の一部と緑色光の低波長側の一部とを含むので、この波長帯域の光強度を低減すると、青色光の光強度の更なる低下を招き、緑色光とのバランスが取れなくなる。
However, in the endoscope light source device described in
例えば、検体までの撮像距離が大きい遠景観察では、観察画像の明るさが低下するので、照明光の光量を上げることが好ましいが、LEDにより生成される青色光は光量を上げることができず、緑色光とのバランスが取れなくなる。 For example, in distant view observation where the imaging distance to the specimen is large, it is preferable to increase the amount of illumination light because the brightness of the observation image is reduced, but the blue light generated by the LED cannot increase the amount of light, Unbalanced with green light.
本発明は、励起光源と蛍光体とを有する内視鏡用光源装置及び内視鏡システムにおいて、緑色光と青色光との強度のバランスを保ちつつ、460nm以上500nm以下の波長帯域の光強度を低減することを可能とする内視鏡用光源装置及び内視鏡システムを提供することを目的とする。 The present invention relates to an endoscope light source device and an endoscope system having an excitation light source and a phosphor, and has a light intensity in a wavelength band of 460 nm or more and 500 nm or less while maintaining a balance between the intensity of green light and blue light. An object is to provide an endoscope light source device and an endoscope system that can be reduced.
上記目的を達成するために、本発明の内視鏡用光源装置は、励起光を発する励起光源と、励起光の照射により緑色の第1蛍光を発する第1領域と、励起光の照射により青色の第2蛍光を発する第2領域とを有し、回転に伴って第1領域及び第2領域が励起光の照射位置を通過する回転蛍光体と、紫色光を発する紫色光源と、励起光源から第1光路を経て入射する励起光を一方の面で反射させて回転蛍光体に向かう第2光路に射出し、回転蛍光体から第2光路を経て入射する第1蛍光及び第2蛍光を一方の面から透過させて第3光路に射出し、紫色光源から第4光路を経て入射する紫色光を他方の面で反射させて、第3光路に射出する第1ダイクロイックミラーと、第2光路または第3光路上に設けられ、第1蛍光及び第2蛍光から460nm以上500nm以下の波長帯域の光強度を低減させるノッチフィルタと、を備える。また、本発明の内視鏡用光源装置は、励起光を発する励起光源と、励起光の照射により緑色の第1蛍光を発する第1領域と、励起光の照射により青色の第2蛍光を発する第2領域とを有し、回転に伴って第1領域及び第2領域が励起光の照射位置を通過する回転蛍光体と、紫色光を発する紫色光源と、励起光源から第1光路を経て入射する励起光を一方の面から透過させて回転蛍光体に向かう第2光路に射出し、回転蛍光体から第2光路を経て入射する第1蛍光及び第2蛍光を他方の面で反射させて第3光路に射出し、紫色光源から第4光路を経て入射する紫色光を一方の面から透過させて、第3光路に射出する第1ダイクロイックミラーと、第2光路または第3光路上に設けられ、第1蛍光及び第2蛍光から460nm以上500nm以下の波長帯域の光強度を低減させるノッチフィルタと、を備える。
In order to achieve the above object, an endoscope light source device of the present invention includes an excitation light source that emits excitation light, a first region that emits green first fluorescence when irradiated with excitation light, and a blue color when irradiated with excitation light. A second fluorescent region that emits the second fluorescence, and the first region and the second region pass through the excitation light irradiation position with rotation, a purple light source that emits purple light, and an excitation light source The excitation light incident through the first optical path is reflected on one surface and emitted to the second optical path toward the rotating phosphor, and the first fluorescence and the second fluorescence incident from the rotating phosphor through the second optical path are reflected on one side. A first dichroic mirror that is transmitted from the surface and emitted to the third optical path, and the violet light incident from the violet light source through the fourth optical path is reflected by the other surface and emitted to the third optical path; and the second optical path or the second
励起光及び第2蛍光のピーク波長は460nm以下であり、第1蛍光のピーク波長は500nm以上であることが好ましい。 The peak wavelength of the excitation light and the second fluorescence is preferably 460 nm or less, and the peak wavelength of the first fluorescence is preferably 500 nm or more.
赤色光を発する赤色光源と、赤色光源から発せられた赤色光の光路を、第3光路に統合する第2光学部材と、を備えることが好ましい。 It is preferable to include a red light source that emits red light and a second optical member that integrates an optical path of red light emitted from the red light source into the third optical path.
紫色光源は、第1領域が励起光の照射位置を通過している第1期間に紫色光を発し、赤色光源は、第2領域が励起光の照射位置を通過している第2期間に赤色光を発することが好ましい。 The violet light source emits violet light during the first period when the first region passes through the excitation light irradiation position, and the red light source emits red light during the second period when the second region passes through the excitation light irradiation position. It is preferable to emit light.
第1領域は、励起光の照射により赤色の第3蛍光を発する蛍光体材料を含み、第1蛍光と第3蛍光とが混合された黄色光を発するものであっても良い。 The first region may include a phosphor material that emits red third fluorescence when irradiated with excitation light, and may emit yellow light in which the first fluorescence and the third fluorescence are mixed.
回転蛍光体は、励起光の照射により赤色の第3蛍光を発する第3領域を有し、回転に伴って第1領域、第2領域、第3領域が励起光の照射位置を通過するものであっても良い。この場合、紫色光源は、第2領域が励起光の照射位置を通過している第2期間に紫色光を発することが好ましい。 The rotating phosphor has a third region that emits red third fluorescence when irradiated with excitation light, and the first region, the second region, and the third region pass through the excitation light irradiation position with rotation. There may be. In this case, it is preferable that the violet light source emits violet light during the second period in which the second region passes through the excitation light irradiation position.
励起光源は、第1領域が励起光の照射位置を通過している第1期間と、第2領域が励起光の照射位置を通過している第2期間とで、励起光の発光強度を変更することが好ましい。 The excitation light source changes the emission intensity of the excitation light between the first period in which the first region passes the excitation light irradiation position and the second period in which the second region passes the excitation light irradiation position. It is preferable to do.
本発明の内視鏡システムは、励起光を発する励起光源と、励起光の照射により緑色の第1蛍光を発する第1領域と、励起光の照射により青色の第2蛍光を発する第2領域とを有し、回転に伴って第1領域及び第2領域が励起光の照射位置を通過する回転蛍光体と、紫色光を発する紫色光源と、励起光源から第1光路を経て入射する励起光を一方の面から透過させて回転蛍光体に向かう第2光路に射出し、回転蛍光体から第2光路を経て入射する第1蛍光及び第2蛍光を一方の面で反射させて第3光路に射出し、紫色光源から第4光路を経て入射する紫色光を他方の面から透過させて、第3光路に射出する第1ダイクロイックミラーと、第2光路または第3光路上に設けられ、第1蛍光及び第2蛍光から460nm以上500nm以下の波長帯域の光強度を低減させるノッチフィルタと、を備える光源装置と、第1蛍光及び第2蛍光の少なくとも一方が照射された観察部位からの反射光を撮像する撮像素子を有する内視鏡と、光源装置及び撮像素子の制御を行う制御部と、を備える。また、本発明の内視鏡システムは、励起光を発する励起光源と、励起光の照射により緑色の第1蛍光を発する第1領域と、励起光の照射により青色の第2蛍光を発する第2領域とを有し、回転に伴って第1領域及び第2領域が励起光の照射位置を通過する回転蛍光体と、紫色光を発する紫色光源と、励起光源から第1光路を経て入射する励起光を一方の面から透過させて回転蛍光体に向かう第2光路に射出し、回転蛍光体から第2光路を経て入射する第1蛍光及び第2蛍光を他方の面で反射させて第3光路に射出し、紫色光源から第4光路を経て入射する紫色光を一方の面から透過させて、第3光路に射出する第1ダイクロイックミラーと、第2光路または第3光路上に設けられ、第1蛍光及び第2蛍光から460nm以上500nm以下の波長帯域の光強度を低減させるノッチフィルタと、を備える光源装置と、第1蛍光及び第2蛍光の少なくとも一方が照射された観察部位からの反射光を撮像する撮像素子を有する内視鏡と、光源装置及び撮像素子の制御を行う制御部と、を備える。
An endoscope system according to the present invention includes an excitation light source that emits excitation light, a first region that emits green first fluorescence when irradiated with excitation light, and a second region that emits blue second fluorescence when irradiated with excitation light. A rotating phosphor in which the first region and the second region pass through the excitation light irradiation position with rotation, a violet light source that emits violet light, and excitation light incident from the excitation light source via the first optical path The light is transmitted from one surface and emitted to the second optical path toward the rotating phosphor, and the first fluorescence and the second fluorescence incident from the rotating phosphor through the second optical path are reflected by one surface and emitted to the third optical path. The first dichroic mirror that transmits the violet light incident from the violet light source via the fourth optical path from the other surface and exits to the third optical path and the second fluorescent path or the third optical path is provided. And a wavelength band from 460 nm to 500 nm from the second fluorescence. A light source device comprising: a notch filter that reduces the light intensity of the light source; an endoscope having an imaging element that captures reflected light from an observation site irradiated with at least one of the first fluorescence and the second fluorescence; and the light source device And a control unit that controls the image sensor. The endoscope system of the present invention also includes an excitation light source that emits excitation light, a first region that emits green first fluorescence when irradiated with excitation light, and a second region that emits blue second fluorescence when irradiated with excitation light. A rotating phosphor in which the first region and the second region pass through the excitation light irradiation position with rotation, a purple light source that emits violet light, and excitation that is incident from the excitation light source via the first optical path Light is transmitted from one surface and emitted to the second optical path toward the rotating phosphor, and the first fluorescence and the second fluorescence incident from the rotating phosphor through the second optical path are reflected by the other surface to form the third optical path. injected into the violet light incident from violet light source through the fourth optical path by transmitting from one side, a first dichroic mirror for emitting the third light path, provided in the second optical path or the third optical path, the 460 nm or more and 500 nm or less from 1 fluorescence and 2nd fluorescence A light source device comprising a notch filter for reducing long-band light intensity, and an endoscope having an imaging device for imaging reflected light from an observation site irradiated with at least one of the first fluorescence and the second fluorescence, A control unit that controls the light source device and the image sensor.
本発明によれば、回転蛍光体が、緑色の第1蛍光を発する第1領域と、青色の第2蛍光を発する第2領域とを有し、回転蛍光体から発せられる第1蛍光及び第2蛍光の光路上に、460nm以上500nm以下の波長帯域の光強度を低減させるノッチフィルタが設けられているので、緑色光と青色光との強度のバランスを保ちつつ、460nm以上500nm以下の波長帯域の光強度を低減することができる。 According to the present invention, the rotating phosphor has a first region emitting green first fluorescence and a second region emitting blue second fluorescence, and the first fluorescence and the second fluorescence emitted from the rotating phosphor. Since a notch filter for reducing the light intensity in the wavelength band of 460 nm to 500 nm is provided on the fluorescent light path, the wavelength band of 460 nm to 500 nm is maintained while maintaining the balance of the intensity of green light and blue light. Light intensity can be reduced.
[第1実施形態]
図1において、内視鏡システム10は、検体として生体内の観察部位を撮像する電子内視鏡(以下、単に内視鏡という)11と、撮像により得られた撮像信号に基づいて観察部位の表示画像を生成するプロセッサ装置12と、観察部位を照射する照明光を内視鏡11に供給する内視鏡用光源装置(以下、単に光源装置という)13と、表示画像を表示するモニタ14とを備えている。プロセッサ装置12には、キーボードやマウス等の操作入力部15が接続されている。
[First Embodiment]
In FIG. 1, an
内視鏡11は、生体の消化管内に挿入される挿入部16と、挿入部16の基端部分に設けられた操作部17と、内視鏡11をプロセッサ装置12及び光源装置13に接続するためのユニバーサルコード18とを備えている。挿入部16は、先端部19、湾曲部20、可撓管部21で構成されており、先端側からこの順番に連結されている。
The
先端部19の先端面には、図2に示すように、観察部位に照明光を照射する照明窓22と、観察部位の像を取り込むための観察窓23と、観察窓23を洗浄するために送気・送水を行う送気・送水ノズル24と、鉗子や電気メス等の処置具を突出させて各種処置を行うための鉗子出口25とが設けられている。観察窓23の奥には、撮像素子33(図3参照)が内蔵されている。
As shown in FIG. 2, an
湾曲部20は、連結された複数の湾曲駒で構成されており、操作部17のアングルノブ26の操作に応じて、上下左右方向に湾曲する。湾曲部20を湾曲させることにより、先端部19が所望の方向に向けられる。可撓管部21は、可撓性を有しており、食道や腸等の曲がりくねった管道に挿入可能である。挿入部16には、撮像素子33を駆動するための駆動信号や、撮像素子33が出力する撮像信号を伝達する信号ケーブルや、光源装置13から供給される照明光を照明窓22に導光するライトガイド32(図3参照)が挿通されている。
The bending
操作部17には、アングルノブ26の他、処置具を挿入するための鉗子口27、送気・送水ノズル24から送気・送水を行う際に操作される送気・送水ボタン28、静止画像を撮影するためのフリーズボタン(図示せず)等が設けられている。
In addition to the
ユニバーサルコード18には、挿入部16から延設される通信ケーブルやライトガイド32が挿通されており、プロセッサ装置12及び光源装置13側の一端には、コネクタ29が取り付けられている。コネクタ29は、通信用コネクタ29aと光源用コネクタ29bからなる複合タイプのコネクタである。通信用コネクタ29aと光源用コネクタ29bとはそれぞれ、プロセッサ装置12と光源装置13とに着脱自在に接続される。通信用コネクタ29aには通信ケーブルの一端が配置されている。光源用コネクタ29bにはライトガイド32の入射端32a(図3参照)が配置されている。
A communication cable and a
図3において、光源装置13は、光源部30と、光源制御部31とを有している。光源部30は、光源制御部31の制御に基づき、照明光を出力する。光源部30から出力された照明光は、内視鏡11のライトガイド32の入射端32aに入射する。
In FIG. 3, the
内視鏡11は、ライトガイド32と、撮像素子33と、撮像駆動部34と、アナログ処理回路(AFE: Analog Front End)35と、照射レンズ36と、対物光学系37とを有している。ライトガイド32は、複数本の光ファイバをバンドル化したファイババンドルである。光源用コネクタ29bが光源装置13に接続されたときに、光源用コネクタ29bに配置されたライトガイド32の入射端32aが光源部30の出射端に対向する。先端部19に位置するライトガイド32の出射端は、2つの照明窓22にそれぞれ光が導光されるように、照明窓22の前段で2本に分岐している。
The
照明窓22の奥には、照射レンズ36が配置されている。光源装置13から供給された照明光は、ライトガイド32により照射レンズ36に導光されて照明窓22から観察部位に向けて照射される。照射レンズ36は、凹レンズであり、ライトガイド32から出射する照明光を、観察部位の広い範囲に照射する。
An
観察窓23の奥には、対物光学系37を介して撮像素子33が配置されている。観察部位の像(反射光)は、観察窓23を通して対物光学系37に入射し、対物光学系37によって撮像素子33の撮像面33aに結像される。
An imaging element 33 is disposed behind the
撮像素子33は、単板カラー方式のCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサであり、光電変換により画素信号を生成する複数の画素が撮像面33aに形成されている。撮像面33aには、図4に示すカラーフィルタアレイ38が設けられている。このカラーフィルタアレイ38は、赤色(R)フィルタ38aと、緑色(G)フィルタ38bと、青色(B)フィルタ38cとで構成されている。各フィルタ38a,38b,38cは、1つの画素に対応して、その光入射側に配置されている。カラーフィルタアレイ38の色配列は、ベイヤー配列と呼ばれるものである。さらに、カラーフィルタアレイ38上には、各画素に対応してマイクロレンズ(図示せず)が設けられている。
The imaging device 33 is a single-plate color CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, and a plurality of pixels that generate pixel signals by photoelectric conversion are formed on the imaging surface 33a. Yes. A
Rフィルタ38aが配置された画素は、後述する赤色光LRを受光する。Gフィルタ38bが配置された画素は、後述する緑色光LGを受光する。Bフィルタ38cが配置された画素は、後述する青色光LB及び紫色光LVを受光する。
The pixel in which the
撮像素子33は、撮像駆動部34により駆動され、撮像面33aに結像された像を、カラーフィルタアレイ38を介して複数の画素により撮像して撮像信号を出力する。撮像信号には、画素毎にR,G,Bのうちのいずれかの色信号(R信号、G信号、B信号)が含まれる。
The image pickup device 33 is driven by the image
AFE35は、相関二重サンプリング(CDS: Correlated Double Sampling)回路、自動ゲイン制御(AGC: Automatic Gain Control)回路、アナログ/デジタル(A/D)変換器等で構成されている。CDS回路は、撮像素子33から入力された撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施してノイズを除去する。AGC回路は、CDS回路によりノイズが除去された撮像信号を増幅する。A/D変換器は、AGC回路により増幅された撮像信号を、所定ビット数のデジタル信号に変換してプロセッサ装置12に入力する。
The
プロセッサ装置12は、制御部としてのコントローラ40と、DSP(Digital Signal Processor)41と、フレームメモリ42と、画像処理部43と、表示制御部44とを有している。コントローラ40は、CPU(Central Processing Unit)、制御プログラムや制御に必要な設定データを記憶するROM(Read Only Memory)や、制御プログラムをロードする作業メモリとしてのRAM(Random Access Memory)等を有し、CPUが制御プログラムを実行することにより、プロセッサ装置12の各部と、光源制御部31と、撮像駆動部34とを制御する。
The
DSP41は、通信用コネクタ29aを介してAFE35から入力される撮像信号に対して、画素補間処理、ガンマ補正、ホワイトバランス補正等の信号処理を施す。画素補間処理は、R信号、G信号、B信号の各信号について画素補間処理を行う。DSP41は、信号処理を施した撮像信号を、1フレーム周期毎に画像データとして、フレームメモリ42に記憶させる。
The
画像処理部43は、フレームメモリ42から画像データを読み出して、所定の画像処理を施して観察画像を生成する。表示制御部44は、画像処理部43により生成された画像を、コンポジット信号やコンポーネント信号等のビデオ信号に変換してモニタ14に出力する。
The image processing unit 43 reads the image data from the
図5において、光源部30は、回転蛍光体50と、回転モータ51と、モータ駆動部52と、紫色レーザダイオード(V−LD)53と、LD駆動部54と、第1及び第2ダイクロイックミラー(DM)55a,55bと、第1〜第5レンズ56a〜56eと、紫色LED(V−LED)57aと、赤色LED(R−LED)57bと、LED駆動部58と、ノッチフィルタ59とを有している。V−LD53、V−LED57a、R−LED57bは、それぞれ特許請求の範囲に記載の励起光源、紫色光源、赤色光源に相当する。
In FIG. 5, the
回転蛍光体50は、円盤状のホイール板60と、ホイール板60の一方の面に設けられた蛍光体層61とで構成されている。ホイール板60は、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属で形成されている。
The
蛍光体層61は、図6に示すように、ホイール板60の一方の面に形成された凹部62に埋設されている。この凹部62は、ホイール板60の回転軸63を中心とした円周状に形成されている。また、蛍光体層61は、緑色光LG(第1蛍光)を発する第1領域61aと、青色光LB(第2蛍光)を発する第2領域61bとに分けられる。第1領域61a及び第2領域61bは、それぞれ回転軸63を中心とした円周状の蛍光体層61を半分に分割する領域である。
As shown in FIG. 6, the
第1領域61aは、バインダ(図示せず)に、蛍光体材料として、例えばβ−SiAlON(β−Si6−xAlxOxN8−x)を分散させた領域であり、励起光源としてのV−LD53から射出される励起光LEを受けて緑色光LGを発する。第2領域61bは、バインダ(図示せず)に、蛍光体材料として、例えばBAM(BaMgAl10O17:Eu2+)を分散させた領域であり、励起光LEを受けて青色光LBを発する。緑色光LGは、図7に示すように、波長帯域が約480nm〜600nmであり、ピーク波長が約540nmである。青色光LBは、波長帯域が約410nm〜510nmであり、ピーク波長が約460nmである。
The
青色光LBは、生体組織表層のヘモグロビンでの吸収が大きく、かつ血管周辺の生体組織内には殆ど拡散せずに反射される光である。緑色光LGは、青色光LBよりも生体組織内に深く拡散し、かつヘモグロビンによる吸収も大きい光である。 The blue light LB is light that is largely absorbed by hemoglobin on the surface of the living tissue and is reflected without being diffused into the living tissue around the blood vessel. The green light LG is light that diffuses deeper into the living tissue than the blue light LB, and is much absorbed by hemoglobin.
LD駆動部54は、光源制御部31の制御に基づいて、V−LD53を駆動するためのLD駆動信号(駆動電流または駆動電圧)を生成し、V−LD53に供給する。V−LD53は、複数のLD素子(図示せず)を2次元アレイ状に配列したものである。V−LD53は、図7に示すように、励起光LEとして、ピーク波長が約405nmの紫色レーザ光を射出する。
The
第1レンズ56aは、V−LD53が射出する励起光LEの光路上に配置されており、励起光LEを集光し、第1DM55aに入射させる。以下、V−LD53から第1DM55aまでの光路を、第1光路R1と言う。第1DM55aは、第1光路R1が、一方の面に対して45°の角度をなすように配置されている。第1DM55aは、図8に示すように、約425nmに閾値λ1を有し、閾値λ1以上の波長の光を透過させ、閾値λ1より小さい波長の光を反射させる。すなわち、第1DM55aは、第1レンズ56aから入射した励起光LEを反射させる。
The
第2レンズ56bは、第1DM55aにより反射された励起光LEの光路上に配置されており、励起光LEを集光し、回転蛍光体50に入射させる。具体的には、励起光LEは、第2レンズ56bにより集光され、回転蛍光体50の蛍光体層61に照射される。以下、第1DM55aから回転蛍光体50までの光路を、第2光路R2と言う。第2光路R2は、第1光路R1とは90°の角度をなしている。
The
回転モータ51は、ホイール板60を、その回転軸63を中心として回転させる。モータ駆動部52は、光源制御部31の制御に基づいて回転駆動信号を生成し、回転モータ51に供給する。回転モータ51は、回転駆動信号に応じてホイール板60を回転させる。励起光LEは、ホイール板60が回転駆動されている状態で、蛍光体層61の一部分に連続的に照射される。したがって、ホイール板60の回転に伴って、第1領域61a及び第2領域61bが励起光LEの照射位置64(図6参照)を通過し、緑色光LGと青色光LBとが交互に発せられる。
The
回転蛍光体50から発せられた緑色光LG及び青色光LBは、それぞれ第2レンズ56bにより集光され、第1DM55aに向けて射出される。緑色光LG及び青色光LBは、第2光路R2を経て第1DM55aに入射する。第1DM55aが前述の光学特性を有することにより、緑色光LG及び青色光LBのほぼ全ての成分は、第1DM55aを透過して、第1DM55aから射出される。以下、第1DM55aから射出される緑色光LG及び青色光LBの光路を、第3光路R3と言う。第3光路R3は、第1光路R1とは90°の角度をなしている。
The green light LG and the blue light LB emitted from the
V−LED57aは、図7に示すように、波長帯域が約395nm〜415nmで、ピーク波長が約405nmの紫色光LVを発する。この紫色光LVは、青色光LBよりも生体組織表層のヘモグロビンに吸収されやすく、かつ血管周辺の生体組織内には拡散せずに反射される光である。R−LED57bは、波長帯域が約580nm〜640nmで、ピーク波長が約620nmの赤色光LRを発する。
As shown in FIG. 7, the V-
LED駆動部58は、光源制御部31の制御に基づいて、V−LED57a及びR−LED57bのそれぞれを駆動するためのLED駆動信号(駆動電流または駆動電圧)を生成し、V−LED57a及びR−LED57bに供給する。
The
第3レンズ56cは、V−LED57aが射出する紫色光LVの光路上に配置されており、紫色光LVを集光する。第3レンズ56cから射出された紫色光LVの光路には、前述の第1DM55aが配置されている。
The
具体的には、第1DM55aは、第3レンズ56cから射出された紫色光LVが、他方の面(励起光LEが入射する面とは反対側の面)に対して45°の角度で入射するように配置されている。第1DM55aは、前述の光学特性を有するので、第3レンズ56cから入射した紫色光LVを反射させる。これにより、紫色光LVの光路が、緑色光LG及び青色光LBが伝播する第3光路R3に統合される。
Specifically, in the
この第3光路R3上には、ノッチフィルタ59が配置されている。ノッチフィルタ59の光学特性は、図9に示すように、460nm〜500nm(460nm以上500nm以下)の波長帯域に対する光透過率がα(例えば、α=30%)であり、それ以外の透過率はほぼ100%である。すなわち、ノッチフィルタ59は、青色光LB及び緑色光LGから、460nm〜500nmの波長帯域の光強度を低減させる。光透過率αは、青色光LBのピーク波長における光強度に対して、460nm〜500nmの波長帯域の光強度を20%〜70%の範囲内とする値であることが好ましい。但し、光透過率αは、これを満たす値には限られず、例えば0%であっても良い。
A
第4レンズ56dは、R−LED57bが射出する赤色光LRの光路上に配置されており、赤色光LRを集光する。第4レンズ56dから射出された赤色光LRの光路には、第2DM55bが配置されている。第2DM55bは、図10に示すように、約580nmに閾値λ2を有し、閾値λ2以上の波長の光を反射させ、閾値λ2より小さい波長の光を透過させる。
The
第2DM55bは、第4レンズ56dから射出された赤色光LRの光路が、一方の面に対して45°の角度をなし、第3光路R3が、他方の面に対して45°の角度をなすように配置されている。ノッチフィルタ59を透過した光のほぼ全ての成分は、第2DM55bを透過し、赤色光LRは、第2DM55bにより反射される。これにより、赤色光LRの光路が、ノッチフィルタ59を透過した光が伝播する第3光路R3に統合される。
In the
第5レンズ56eは、第2DM55bから射出される紫色光LV、青色光LB、緑色光LG、及び赤色光LRが伝播する第3光路R3上に配置されており、これらの光を集光する。また、第5レンズ56eは、光源用コネクタ29bの近傍に配置されており、集光した光をライトガイド32の入射端32aに入射させる。
The
次に、光源部30及び撮像素子33の駆動タイミングについて説明する。コントローラ40により、光源制御部31と撮像駆動部34とが制御されることにより、回転蛍光体50の回転、V−LED57a及びR−LED57bの発光、撮像素子33の撮像は、互いに同期して制御される。
Next, the drive timing of the
コントローラ40は、ホイール板60の回転位置を検出する回転位置検出センサ(図示せず)の検出値に基づいて、V−LED57a及びR−LED57bの発光タイミングと、撮像素子33の撮像タイミングとを制御する。
The
具体的には、コントローラ40は、回転蛍光体50のホイール板60を一定の周期Tで回転させ、V−LD53を駆動して励起光LEを射出させる。この励起光LEの発光強度は一定である。図11に示すように、回転周期Tの前半は、前述の第1領域61aが励起光LEの照射位置64を通過している期間(以下、第1期間P1という)であり、緑色光LGが発せられる。回転周期Tの後半は、第2領域61bが照射位置64を通過している期間(以下、第2期間P2という)であり、青色光LBが発せられる。
Specifically, the
コントローラ40は、第1期間P1にのみV−LED57aを駆動して紫色光LVを発生させ、第2期間P2にのみR−LED57bを駆動して赤色光LRを発生させる。これにより、第1期間P1には、緑色光LGと紫色光LVとが合波された光(以下、第1照明光という)が、光源部30から内視鏡11のライトガイド32に供給される。第2期間P2には、青色光LBと赤色光LRとが合波された光(以下、第2照明光という)が、光源部30から内視鏡11のライトガイド32に供給される。
The
コントローラ40は、撮像素子33に、第1期間P1と第2期間P2とのそれぞれにおいて撮像動作を行わせる。すなわち、撮像素子33は、第1期間P1では、第1照明光により照明された検体を撮像して撮像信号(以下、第1撮像信号S1という)を生成し、第2期間P2では、第2照明光により照明された検体を撮像して撮像信号(以下、第2撮像信号S2という)を生成する。
The
ここで、第1照明光に含まれる緑色光LGと紫色光LVとは、波長帯域が互いに離れているので、撮像素子33により色分離性良く撮像が行われる。同様に、第2照明光に含まれる青色光LBと赤色光LRとは、波長帯域が互いに離れているので、撮像素子33により色分離性良く撮像が行われる。 Here, since the wavelength bands of the green light LG and the violet light LV included in the first illumination light are separated from each other, the imaging element 33 performs imaging with good color separation. Similarly, the blue light LB and the red light LR included in the second illumination light are separated from each other in wavelength, so that the imaging element 33 captures an image with good color separation.
DSP41は、第1撮像信号S1に含まれるG信号及びB信号と、第2撮像信号S2に含まれるB信号及びR信号とに基づいて画像データを生成する。なお、第1撮像信号S1に含まれるB信号は、紫色光LVに基づくものであり、第2撮像信号S2に含まれるB信号は、青色光LBに基づくものである。画像データを生成する際には、第1撮像信号S1に含まれるB信号と第2撮像信号S2に含まれるB信号とを同一の画素毎に加算したものをB信号とする。そして、このB信号と、G信号及びR信号とを用いて前述の信号処理を行うことにより画像データが生成される。
The
DSP41は、図12に示すように、撮像素子33から第1撮像信号S1または第2撮像信号S2が得られるたびに、得られた撮像信号と、その直前に得られた撮像信号とを用いて1フレーム分の画像データを生成する。すなわち、画像データは、回転周期Tの半分の時間(T/2)毎に更新される。この更新される周期(T/2)が前述の1フレーム周期である。
As shown in FIG. 12, the
このように第1及び第2撮像信号S1,S2により得られる画像データに基づく観察画像は、フルカラーの画像である。なお、この観察画像に加えて、第1撮像信号S1のみから観察画像を生成しても良い。第1撮像信号S1は、緑色光LGと紫色光LVとに基づく信号であるので、第1撮像信号S1に基づく観察画像は、表層血管等が強調された擬似カラーの画像である。 Thus, the observation image based on the image data obtained from the first and second imaging signals S1 and S2 is a full-color image. In addition to this observation image, an observation image may be generated only from the first imaging signal S1. Since the first imaging signal S1 is a signal based on the green light LG and the purple light LV, the observation image based on the first imaging signal S1 is a pseudo color image in which the surface blood vessels and the like are emphasized.
次に、内視鏡システム10の作用を説明する。内視鏡診断を行う場合には、内視鏡11をプロセッサ装置12及び光源装置13に接続し、プロセッサ装置12及び光源装置13の電源を投入する。そして、内視鏡11の挿入部16を被検者の消化管内に挿入して、消化管内の観察を開始する。観察の開始指示は、操作入力部15により行われる。
Next, the operation of the
観察が開始すると、回転蛍光体50のホイール板60が回転周期Tで回転されるとともに、V−LD53が駆動されて励起光LEが射出される。この励起光LEは、第1光路R1を経て第1DM55aに入射し、第1DM55aにより反射される。第1DM55aにより反射された励起光LEは、第1光路R1とは異なる第2光路R2を経て、ホイール板60の蛍光体層61に照射される。ホイール板60の回転に伴って、第1領域61a及び第2領域61bが励起光LEの照射位置64を交互に通過する。第1領域61aが照射位置64を通過する第1期間P1には緑色光LGが発せられ、第2領域61bが照射位置64を通過する第2期間P2には青色光LBが発せられる。
When the observation is started, the
第1期間P1には、回転蛍光体50から第1DM55aに向けて緑色光LGが発せられ、この緑色光LGは、第2光路R2を経て第1DM55aに入射し、第1DM55aを透過して、第1光路R1とは異なる第3光路R3に射出される。また、第1期間P1には、V−LED57aが駆動されて紫色光LVが発せられ、第1DM55aにより反射される。これにより、緑色光LG及び紫色光LVが合波されてノッチフィルタ59に入射し、ノッチフィルタ59により、緑色光LGから、460nm〜500nmの波長帯域の光強度が低減される。ノッチフィルタ59を透過した緑色光LG及び紫色光LVは、第2DM55bを透過し、第1照明光としてライトガイド32に供給される。
In the first period P1, green light LG is emitted from the
第2期間P2には、回転蛍光体50から第1DM55aに向けて青色光LBが発せられ、この青色光LBは、第2光路R2を経て第1DM55aに入射し、第1DM55aを透過して第3光路R3に射出される。第3光路R3に射出された青色光LBは、ノッチフィルタ59に入射し、ノッチフィルタ59により、460nm〜500nmの波長帯域の光強度が低減される。ノッチフィルタ59を透過した青色光LBは、第2DM55bを透過する。第2期間P2には、R−LED57bが駆動されて赤色光LRが発せられ、第2DM55bにより反射される。これにより、青色光LB及び赤色光LRが合波され、第2照明光としてライトガイド32に供給される。
In the second period P2, blue light LB is emitted from the
内視鏡11では、第1照明光及び第2照明光が交互にライトガイド32を介して照明窓22に導光され、照明窓22から観察部位に照射される。観察部位からの反射光は、観察窓23から対物光学系37を介して撮像素子33に入射する。撮像素子33は、1フレーム周期(回転周期Tの半分)毎に入射光を撮像(光電変換)して撮像信号を生成する。具体的には、第1期間P1における撮像によって第1撮像信号S1を生成し、第2期間P2における撮像によって第2撮像信号S2を生成する。第1及び第2撮像信号S1,S2はそれぞれ、AFE35により、CDS、AGC、A/D変換等の処理が施され、デジタル信号としてプロセッサ装置12のDSP41に入力される。
In the
DSP41では、内視鏡11から入力された第1及び第2撮像信号S1,S2に対して、画素補間処理、ガンマ補正、ホワイトバランス補正等の信号処理が施され、画像データとしてフレームメモリ42に記憶される。このとき、画像データは、第1撮像信号S1に含まれるG信号及びB信号と、第2撮像信号S2に含まれるB信号及びR信号とに基づいて生成される。この画像データの生成は、図12に示すように、第1及び第2撮像信号S1,S2のいずれか一方が入力されるたびに行われる。
In the
フレームメモリ42に記憶された画像データは、画像処理部43により所定の画像処理が施されて観察画像となり、表示制御部44を介してモニタ14に表示される。モニタ14に表示される観察画像は、1フレーム周期毎に更新される。
The image data stored in the
この観察画像は、紫色光LV、青色光LB、緑色光LG、及び赤色光LRからなる白色の照明光から、血中ヘモグロビンには殆ど吸収されずに反射または散乱される460nm〜500nmの波長帯域の光強度を低減させた照明光を用いて検体を撮像した画像に相当するので、色再現性が高く、明るく、血管コントラストが高い画像である。 This observation image is a wavelength band of 460 nm to 500 nm that is reflected or scattered from white illumination light consisting of violet light LV, blue light LB, green light LG, and red light LR with almost no absorption by blood hemoglobin. Since this corresponds to an image obtained by imaging a specimen using illumination light with reduced light intensity, the image has high color reproducibility, is bright, and has high blood vessel contrast.
また、緑色光LG及び青色光LBは、蛍光体により生成されたものであり、共に高輝度であるので、460nm〜500nmの波長帯域の光強度を低減させることによる青色光の光強度の低下による影響は少なく、緑色光LGと青色光LBとの強度のバランスが保たれる。 Further, since the green light LG and the blue light LB are generated by the phosphor and both have high luminance, the light intensity of the blue light is reduced by reducing the light intensity in the wavelength band of 460 nm to 500 nm. The influence is small, and the balance of the intensity of the green light LG and the blue light LB is maintained.
なお、上記実施形態では、ノッチフィルタ59を第1DM55aと第2DM55bとの間の第3光路R3上に配置しているが、緑色光LG及び青色光LBの光路上であれば、いずれの位置に配置しても良い。例えば、第2DM55bの射出側(第1DM55aとは反対側)の第3光路R3上に配置しても良いし、ノッチフィルタ59を、回転蛍光体50と第1DM55aとの間の第2光路R2上に配置しても良い。
In the above-described embodiment, the
ノッチフィルタ59を第2DM55bの射出側に設ける場合には、図13に示すように、460nm〜500nmの波長帯域の光強度を低減させる第1のノッチ特性に加えて、560nm〜590nm(560nm以上590nm以下)の波長帯域の光強度を低減させる第2のノッチ特性をノッチフィルタ59に持たせることが好ましい。この第2のノッチ特性により、緑色光LG及び赤色光LRがそれぞれ部分的に減光され、緑色光LG及び赤色光LRの波長帯域が、従来のキセノン光源と波長選択フィルタとにより得られる波長帯域に近づき、従来の機器との親和性の点で好ましい。第2のノッチ特性の減光率は、第1のノッチ特性の減光率(光透過率α)と異なっていても良い。また、第2のノッチ特性の波長帯域は、560nm〜590nmに限られず、より広く、550nm〜600nmとしても良い。
When the
さらに、図9に示すノッチ特性を、第1DM55aまたは第2DM55bに持たせ、ノッチフィルタ59を省略することも可能である。これにより、光源部30が小型化するという利点がある。図14は、第1DM55aに、460nm〜500nmの波長帯域の光強度を低減させるノッチ特性を持たせた場合の光学特性を示す。図15は、第2DM55bに、460nm〜500nmの波長帯域の光強度を低減させるノッチ特性を持たせた場合の光学特性を示す。
Further, the
上記実施形態では、第1DM55aを、閾値λ1以上の波長の光を透過させ、閾値λ1より小さい波長の光を反射させているが、これとは逆に、閾値λ1以上の波長の光を反射させ、閾値λ1より小さい波長の光を透過させるものとしても良い。この場合には、回転蛍光体50、V−LD53、V−LED57aは、第1DM55aに対して図16に示すように配置され、第1DM55aにより、第1DM55aを透過する紫色光LVの光路が、第1DM55aにより反射された緑色光LG及び青色光LBの光路(第3光路R3)に統合される。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、第2DM55bを、閾値λ2以上の波長の光を反射させ、閾値λ2より小さい波長の光を透過させているが、これとは逆に、閾値λ2以上の波長の光を透過させ、閾値λ2より小さい波長の光を反射させるものとしても良い。この場合、第2DM55bにより、第2DM55bを透過した赤色光LRの光路が、第2DM55bにより反射された緑色光LG、青色光LB、及び紫色光LVの光路(第3光路R3)に統合される。
In the above embodiment, the
したがって、第1DM55a及び第2DM55bは、それぞれ閾値以上の波長の光に対して反射及び透過のうちの一方を生じさせ、閾値より小さい波長の光に対して反射及び透過のうちの他方を生じさせれば良いので、表1に示すように、第1DM55a及び第2DM55bの光学特性(反射又は透過)の組み合わせは、上記実施形態を含めて4通りのパターンが可能である。図5に示す構成は第1のパターンに対応しており、図16に示す構成は第2のパターンに対応している。
Therefore, each of the
上記実施形態では、図11に示すように、撮像素子33の撮像周期を回転周期Tの半分とし、第1期間P1と第2期間P2とでそれぞれ個別に撮像動作を行っているが、撮像素子33の撮像周期を回転周期Tと一致させ、1回転周期Tで1回の撮像動作を行っても良い。この場合には、第1照明光で照明された検体像と第2照明光で照明された検体像とが混合されて撮像されるため、上記実施形態に比べて撮像の色分離性は低下するが、DSP41による画像データを生成するための信号処理が簡便化される。
In the above embodiment, as shown in FIG. 11, the imaging cycle of the imaging device 33 is half of the rotation cycle T, and the imaging operation is performed individually in the first period P1 and the second period P2. The imaging cycle of 33 may coincide with the rotation cycle T, and one imaging operation may be performed at one rotation cycle T. In this case, since the sample image illuminated with the first illumination light and the sample image illuminated with the second illumination light are mixed and imaged, the color separation of imaging is reduced as compared with the above embodiment. However, signal processing for generating image data by the
また、この場合には、V−LED57a及びR−LED57bを常時駆動して、紫色光LV及び赤色光LRを常時点灯させても良い。また、撮像素子33の撮像周期を回転周期Tの整数倍に一致させても良い。さらに、回転周期Tが撮像周期に対して十分に小さい場合には、撮像周期を回転周期Tの整数倍に一致させず、撮像素子33の撮像と回転蛍光体50の回転とを非同期としても良い。
In this case, the V-
上記実施形態では、V−LD53による励起光LEの発光強度を一定としているが、第1期間P1と第2期間P2とで励起光LEの発光強度を変更することも好ましい。励起光LEの発光強度に応じて、緑色光LGと青色光LBとの発光強度がそれぞれ変化するので、第1期間P1と第2期間P2とで励起光LEの発光強度を変更することにより、緑色光LGと青色光LBとの光量比を変更することができる。
In the above embodiment, the emission intensity of the excitation light LE by the V-
緑色光LGと青色光LBとの光量比は、遠景観察時と近景観察時とで変更することが好ましい。遠景観察とは、内視鏡11の先端部19を検体から離した位置で観察することであり、表層血管及び中深層血管の位置関係を含む被観察部位の全体の状態を観察することを主目的とするものである。これに対して、近景観察とは、内視鏡11の先端部19を検体に近接させた位置で観察することであり、早期癌などによる病変が現れやすい表層血管を集中的に観察することを主目的とするものである。
The light quantity ratio between the green light LG and the blue light LB is preferably changed between the distant view observation and the near view observation. The distant view observation is to observe the
遠景観察時には、近景観察時よりも観察画像の明るさが低下するので、青色光LBの光量に対する緑色光LGの光量比RG/Bを大きくすることが好ましい。これは、緑色光LGは、青色光LBに比べて、ヘモグロビンの吸収係数や生体組織内での散乱係数が低いため、生体組織内をより深くかつ広く拡散し、粘膜等を効率よく照明することによる。 At the time of distant view observation, since the brightness of the observation image is lower than that at the time of close view observation, it is preferable to increase the light amount ratio RG / B of the green light LG to the light amount of the blue light LB. This is because green light LG has a lower hemoglobin absorption coefficient and scattering coefficient in living tissue than blue light LB, so that it diffuses deeper and wider in living tissue and efficiently illuminates mucous membranes and the like. by.
この光量比RG/Bの変更は、例えば、操作入力部15からの入力信号に基づいて行えば良い。具体的には、操作入力部15により、遠景観察モードと近景観察モードとを設定可能とし、遠景観察モードが設定された場合には、近景観察モードの場合より光量比RG/Bを大きくする。これに代えて、撮像素子33により取得される撮像信号に基づいて露光量を求め、この露光量に基づいて光量比RG/Bを制御しても良い。具体的には、露光量が一定値以下の場合には遠景観察状態にあると判定し、露光量が一定値より大きい場合には近景観察状態にあると判定すれば良い。
The change of the light amount ratio RG / B may be performed based on an input signal from the
また、上記実施形態では、紫色光LV、青色光LB、緑色光LG、及び赤色光LRからなる白色の照明光を用いて観察画像(以下、通常観察画像という)を生成しているが、赤色光LRを除いた、紫色光LV、青色光LB、緑色光LGからなる照明光(特殊光)を用いて観察画像(以下、特殊観察画像という)を生成しても良い。 In the above embodiment, an observation image (hereinafter referred to as a normal observation image) is generated using white illumination light composed of purple light LV, blue light LB, green light LG, and red light LR. An observation image (hereinafter, referred to as a special observation image) may be generated using illumination light (special light) composed of purple light LV, blue light LB, and green light LG excluding the light LR.
通常観察モードと特殊観察モードとを設け、特殊観察モード時には、R−LED57bを駆動せず、赤色光LRを非発光とすれば良い。また、特殊観察モード時には、B信号及びG信号のみで特殊観察画像を生成する。特殊観察画像のモニタ14への表示は、例えば、B信号をモニタ14のBチャンネル及びGチャンネルに割り当て、G信号をモニタ14のRチャンネルに割り当てることにより行う。
A normal observation mode and a special observation mode are provided, and in the special observation mode, the R-
上記実施形態では、撮像素子33として、単板カラー方式のイメージセンサ(以下、カラーセンサという)を用いているが、カラーフィルタアレイを有していないモノクロのイメージセンサ(以下、モノクロセンサという)を用いることも可能である。 In the above embodiment, a single-plate color image sensor (hereinafter referred to as a color sensor) is used as the image sensor 33, but a monochrome image sensor (hereinafter referred to as a monochrome sensor) having no color filter array is used. It is also possible to use it.
通常観察モードにおいて、第1期間P1及び第2期間P2に対する紫色光LV及び赤色光LRの発光タイミングは、表2に示す3つのパターンが考えられる。第1のパターンは、第1期間P1に紫色光LVを発光させ、第2期間P2に赤色光LRを発光させる駆動方式であり、上記実施形態と同一である。第2のパターンは、第1のパターンとは逆に、第1期間P1に赤色光LRを発光させ、第2期間P2に紫色光LVを発光させる駆動方式である。第3のパターンは、第1期間P1及び第2期間P2の両方の期間に紫色光LV及び赤色光LRを発光させる駆動方式である。 In the normal observation mode, the emission timing of the purple light LV and the red light LR with respect to the first period P1 and the second period P2 can have three patterns shown in Table 2. The first pattern is a driving method in which the purple light LV is emitted in the first period P1 and the red light LR is emitted in the second period P2, and is the same as in the above embodiment. In contrast to the first pattern, the second pattern is a driving method in which red light LR is emitted in the first period P1, and purple light LV is emitted in the second period P2. The third pattern is a driving method in which violet light LV and red light LR are emitted during both the first period P1 and the second period P2.
この通常観察モードでは、カラーセンサは、第1〜第3のパターンにおいて使用可能である。しかし、第1〜第3のパターンのいずれにおいても、各期間において異なる波長帯の光が混合されるため、モノクロセンサを使用することはできない。 In this normal observation mode, the color sensor can be used in the first to third patterns. However, in any of the first to third patterns, a monochrome sensor cannot be used because light of different wavelength bands is mixed in each period.
特殊観察モードにおいて、第1期間P1及び第2期間P2に対する紫色光LV及び赤色光LRの発光タイミングは、表3に示す3つのパターンが考えられる。第1のパターンは、第1期間P1に紫色光LVを発光させる駆動方式である。第2のパターンは、第1のパターンとは逆に、第2期間P2に紫色光LVを発光させる駆動方式である。第3のパターンは、第1期間P1及び第2期間P2の両方の期間に紫色光LVを発光させる駆動方式である。 In the special observation mode, three patterns shown in Table 3 can be considered as the emission timings of the purple light LV and the red light LR for the first period P1 and the second period P2. The first pattern is a driving method in which purple light LV is emitted in the first period P1. In contrast to the first pattern, the second pattern is a driving method in which purple light LV is emitted in the second period P2. The third pattern is a driving method in which purple light LV is emitted during both the first period P1 and the second period P2.
この特殊観察モードでは、カラーセンサは、第1〜第3のパターンにおいて使用可能である。第1〜第3のパターンのうち、第2のパターンでは、第1期間P1に緑色光LGが発せられ、第2期間P2には青色光LBと紫色光LVとが発せられる。青色光LB及び紫色光LVは、共に観察画像中のB信号に関わる光であるため、モノクロセンサで色分離せずに撮像しても問題はない。このため、モノクロセンサは、第2のパターンのみで使用可能である。 In this special observation mode, the color sensor can be used in the first to third patterns. Among the first to third patterns, in the second pattern, green light LG is emitted in the first period P1, and blue light LB and violet light LV are emitted in the second period P2. Since both the blue light LB and the purple light LV are light related to the B signal in the observation image, there is no problem even if an image is taken without color separation by the monochrome sensor. For this reason, the monochrome sensor can be used only in the second pattern.
また、上記実施形態では、赤色光LRをR−LED57bにより生成しているが、赤色光LRの生成には、その他の構成が考えられる。以下に、赤色光LRを生成に関するその他の実施形態を示す。 Moreover, in the said embodiment, although red light LR is produced | generated by R-LED57b, another structure can be considered for production | generation of red light LR. In the following, other embodiments relating to the generation of the red light LR are shown.
[第2実施形態]
第2実施形態では、蛍光体層61中の第1領域61aに、励起光LEを受けて緑色光LG(第1蛍光)を発する蛍光体材料(β−SiAlON等)に加えて、励起光LEを受けて赤色光LR(第3蛍光)を発する蛍光体材料(例えば、CASN(CaAlSiN3:Eu2+))を含有させ、図5に示す光源部30の構成から、R−LED57b、第4レンズ56d、及び第2DM55bを削除する。
[Second Embodiment]
In the second embodiment, excitation light LE is added to the
本実施形態では、第1領域61aから、緑色光LGと赤色光LRとが混合された黄色光が発せられる。その他の構成は、上記実施形態と同様であるが、本実施形態では、緑色光LGと赤色光LRとが混合されるので、撮像素子33として、モノクロセンサを用いることはできない。
In the present embodiment, yellow light in which green light LG and red light LR are mixed is emitted from the
[第3実施形態]
第3実施形態では、図17に示すように、ホイール板60の凹部62に、第1実施形態の蛍光体層61に代えて、蛍光体層70を設ける。この蛍光体層70は、緑色光LG(第1蛍光)を発する第1領域70aと、青色光LB(第2蛍光)を発する第2領域70bと、赤色光LR(第3蛍光)を発する第3領域70cとを有する。第3領域70cは、バインダ(図示せず)に、蛍光体材料として、例えばCASN(CaAlSiN3:Eu2+)を分散させた領域である。本実施形態では、図5に示す光源部30の構成から、R−LED57b、第4レンズ56d、及び第2DM55bを削除する。
[Third Embodiment]
In the third embodiment, as shown in FIG. 17, a
本実施形態では、ホイール板60の回転に伴って、第1領域70a、第2領域70b、第3領域70cが励起光LEの照射位置64を順に通過し、緑色光LG、青色光LB、赤色光LRが順に発せられる。
In the present embodiment, as the
本実施形態では、撮像素子33として、カラーセンサと、モノクロセンサとのいずれを用いることも可能である。撮像素子33としてモノクロセンサを用いる場合には、緑色光LG、青色光LB、赤色光LRの各発光期間に合わせて撮像を行えば良い。この場合には、青色光LBの発光期間(第2期間P2)に、V−LED57aを駆動して紫色光LVを発光させることが好ましい。その他の構成は、上記実施形態と同様である。
In the present embodiment, either a color sensor or a monochrome sensor can be used as the image sensor 33. When a monochrome sensor is used as the imaging element 33, imaging may be performed in accordance with each light emission period of the green light LG, the blue light LB, and the red light LR. In this case, it is preferable to drive the V-
[第4実施形態]
第4実施形態では、図18に示すように、ホイール板60の凹部62に、第1実施形態の蛍光体層61に代えて、蛍光体層80を設ける。この蛍光体層80は、緑色光LG(第1蛍光)を発する第1蛍光体材料80aと、青色光LB(第2蛍光)を発する第2蛍光体材料80bと、赤色光LR(第3蛍光)を発する第3蛍光体材料80cと、第1〜第3蛍光体材料80a〜80cが分散されたバインダ80dとで構成されている。本実施形態では、図5に示す光源部30の構成から、R−LED57b、第4レンズ56d、及び第2DM55bを削除する
[Fourth Embodiment]
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 18, a
本実施形態では、蛍光体層80への励起光LEの照射により、蛍光体層80から、緑色光LG、青色光LB、及び赤色光LRが混合された光(白色光)が発せられる。このため、撮像素子33としては、カラーセンサを用い、モノクロセンサを用いることはできない。本実施形態では、ホイール板60の回転中、V−LED57aを駆動して紫色光LVを常時発光させる。その他の構成は、上記実施形態と同様である。
In the present embodiment, the
上記各実施形態では、紫色光LVを発生させるためにV−LED57aを設けているが、本発明には紫色光LVは必須でなく、図5に示す光源部30の構成から、V−LED57a及び第3レンズ56cを削除しても良い。
In each of the above embodiments, the V-
上記各実施形態では、青色光LBのピーク波長を約460nm、緑色光LGのピーク波長を約540nmとしているが、青色光LBのピーク波長は460nm以下であれば良く、緑色光LGのピーク波長は500nm以上であれば良い。 In each of the above embodiments, the peak wavelength of the blue light LB is about 460 nm and the peak wavelength of the green light LG is about 540 nm. However, the peak wavelength of the blue light LB may be 460 nm or less, and the peak wavelength of the green light LG is What is necessary is just 500 nm or more.
上記各実施形態では、カラーセンサに、原色型のカラーフィルタアレイ38を設けているが、これに代えて、補色型のカラーフィルタアレイを設けても良い。
In each of the embodiments described above, the color sensor is provided with the primary
上記各実施形態では、光源装置とプロセッサ装置とを別体構成としているが、光源装置とプロセッサ装置と1つの装置で構成しても良い。 In each of the above-described embodiments, the light source device and the processor device are configured separately, but may be configured by one device including the light source device and the processor device.
特許請求の範囲に記載の第1光学部材及び第2光学部材は、それぞれ上記各実施形態中の第1DM55a及び第2DM55bに対応する。
The first optical member and the second optical member described in the claims correspond to the
特許請求の範囲の請求項1に記載の構成は、第1光学部材(第1DM55a)が、励起光を反射させて、第1蛍光及び第2蛍光(緑色光及び青色光)を透過させる第1の構成(図5参照)と、励起光を透過させて、第1蛍光及び第2蛍光を反射させる第2の構成(図16参照)とを含むものである。以下に、第1及び第2の構成をそれぞれ付記項1、2として記載する。
In the configuration according to
[付記項1]
励起光を発する励起光源と、
前記励起光の照射により緑色の第1蛍光を発する第1領域と、前記励起光の照射により青色の第2蛍光を発する第2領域とを有し、回転に伴って前記第1領域及び前記第2領域が前記励起光の照射位置を通過する回転蛍光体と、
前記励起光源から発せられた前記励起光を反射させて前記回転蛍光体に照射させ、前記回転蛍光体から発せられた前記第1蛍光及び前記第2蛍光を透過させて射出する第1ダイクロイックミラーと、
前記第1蛍光及び前記第2蛍光の光路上に設けられ、前記第1蛍光及び前記第2蛍光から、460nm以上500nm以下の波長帯域の光強度を低減させるノッチフィルタと、
を備えることを特徴とする内視鏡用光源装置。
[Additional Item 1]
An excitation light source that emits excitation light;
A first region that emits green first fluorescence when irradiated with the excitation light; and a second region that emits blue second fluorescence when irradiated with the excitation light. A rotating phosphor in which two regions pass through the irradiation position of the excitation light;
A first dichroic mirror that reflects the excitation light emitted from the excitation light source, irradiates the rotating phosphor, and transmits the first fluorescence and the second fluorescence emitted from the rotating phosphor and emits them; ,
A notch filter that is provided on the optical path of the first fluorescence and the second fluorescence, and reduces the light intensity in the wavelength band of 460 nm or more and 500 nm or less from the first fluorescence and the second fluorescence;
An endoscope light source device comprising:
[付記項2]
励起光を発する励起光源と、
前記励起光の照射により緑色の第1蛍光を発する第1領域と、前記励起光の照射により青色の第2蛍光を発する第2領域とを有し、回転に伴って前記第1領域及び前記第2領域が前記励起光の照射位置を通過する回転蛍光体と、
前記励起光源から発せられた前記励起光を透過させて前記回転蛍光体に照射させ、前記回転蛍光体から発せられた前記第1蛍光及び前記第2蛍光を反射させて射出する第1ダイクロイックミラーと、
前記第1蛍光及び前記第2蛍光の光路上に設けられ、前記第1蛍光及び前記第2蛍光から、460nm以上500nm以下の波長帯域の光強度を低減させるノッチフィルタと、
を備えることを特徴とする内視鏡用光源装置。
[Additional Item 2]
An excitation light source that emits excitation light;
A first region that emits green first fluorescence when irradiated with the excitation light; and a second region that emits blue second fluorescence when irradiated with the excitation light. A rotating phosphor in which two regions pass through the irradiation position of the excitation light;
A first dichroic mirror that transmits the excitation light emitted from the excitation light source, irradiates the rotating phosphor, and reflects and emits the first fluorescence and the second fluorescence emitted from the rotating phosphor; ,
A notch filter that is provided on the optical path of the first fluorescence and the second fluorescence, and reduces the light intensity in the wavelength band of 460 nm or more and 500 nm or less from the first fluorescence and the second fluorescence;
An endoscope light source device comprising:
さらに、以下に、上記第4実施形態の構成を付記項3として記載する。 Furthermore, the structure of the said 4th Embodiment is described as additional item 3 below.
[付記項3]
励起光を発する励起光源と、
前記励起光の照射により緑色の第1蛍光を発する第1蛍光体材料と、前記励起光の照射により青色の第2蛍光を発する第2蛍光体材料と、前記励起光の照射により赤色の第3蛍光を発する第3蛍光体材料とが分散された蛍光体層を有する回転蛍光体と、
前記励起光源から第1光路を経て入射する前記励起光を、前記回転蛍光体に向けて、前記第1光路と異なる第2光路に射出し、前記回転蛍光体から前記第2光路を経て入射する前記第1〜第3蛍光を、前記第1光路と異なる第3光路に射出する第1光学部材と、
前記第2光路または前記第3光路上に設けられ、前記第1〜第3蛍光から、460nm以上500nm以下の波長帯域の光強度を低減させるノッチフィルタと、
を備えることを特徴とする内視鏡用光源装置。
[Additional Item 3]
An excitation light source that emits excitation light;
A first phosphor material that emits green first fluorescence upon irradiation with the excitation light, a second phosphor material that emits blue second fluorescence upon irradiation with the excitation light, and a red third material upon irradiation with the excitation light. A rotating phosphor having a phosphor layer in which a third phosphor material emitting fluorescence is dispersed;
The excitation light incident from the excitation light source via the first optical path is emitted toward the rotating phosphor toward a second optical path different from the first optical path, and is incident from the rotating phosphor via the second optical path. A first optical member that emits the first to third fluorescence into a third optical path different from the first optical path;
A notch filter provided on the second optical path or the third optical path, for reducing light intensity in a wavelength band of 460 nm or more and 500 nm or less from the first to third fluorescence;
An endoscope light source device comprising:
10 内視鏡システム
11 内視鏡
12 プロセッサ装置
13 光源装置
30 光源部
31 光源制御部
32 ライトガイド
32a 入射端
33 撮像素子
38 カラーフィルタアレイ
50 回転蛍光体
55a 第1DM
55b 第2DM
59 ノッチフィルタ
60 ホイール板
61 蛍光体層
61a,61b 第1及び第2領域
64 照射位置
70 蛍光体層
70a〜70c 第1〜第3領域
80 蛍光体層
80a〜80c 第1〜第3蛍光体材料
80d バインダ
DESCRIPTION OF
55b 2nd DM
59
Claims (11)
前記励起光の照射により緑色の第1蛍光を発する第1領域と、前記励起光の照射により青色の第2蛍光を発する第2領域とを有し、回転に伴って前記第1領域及び前記第2領域が前記励起光の照射位置を通過する回転蛍光体と、
紫色光を発する紫色光源と、
前記励起光源から第1光路を経て入射する前記励起光を一方の面で反射させて前記回転蛍光体に向かう第2光路に射出し、前記回転蛍光体から前記第2光路を経て入射する前記第1蛍光及び前記第2蛍光を前記一方の面から透過させて第3光路に射出し、前記紫色光源から第4光路を経て入射する前記紫色光を他方の面で反射させて、前記第3光路に射出する第1ダイクロイックミラーと、
前記第2光路または前記第3光路上に設けられ、前記第1蛍光及び前記第2蛍光から460nm以上500nm以下の波長帯域の光強度を低減させるノッチフィルタと、
を備えることを特徴とする内視鏡用光源装置。 An excitation light source that emits excitation light;
A first region that emits green first fluorescence when irradiated with the excitation light; and a second region that emits blue second fluorescence when irradiated with the excitation light. A rotating phosphor in which two regions pass through the irradiation position of the excitation light;
A purple light source that emits purple light;
The excitation light incident from the excitation light source via the first optical path is reflected on one surface and emitted to the second optical path toward the rotating phosphor, and is incident from the rotating phosphor via the second optical path. 1 fluorescence and the 2nd fluorescence are permeate | transmitted from said one surface, and inject | emitted on the 3rd optical path, The said violet light which injects via the 4th optical path from the said violet light source is reflected by the other surface, and said 3rd optical path A first dichroic mirror ejected on
A notch filter provided on the second optical path or the third optical path, for reducing light intensity in a wavelength band from 460 nm to 500 nm from the first fluorescence and the second fluorescence;
An endoscope light source device comprising:
前記励起光の照射により緑色の第1蛍光を発する第1領域と、前記励起光の照射により青色の第2蛍光を発する第2領域とを有し、回転に伴って前記第1領域及び前記第2領域が前記励起光の照射位置を通過する回転蛍光体と、
紫色光を発する紫色光源と、
前記励起光源から第1光路を経て入射する前記励起光を一方の面から透過させて前記回転蛍光体に向かう第2光路に射出し、前記回転蛍光体から前記第2光路を経て入射する前記第1蛍光及び前記第2蛍光を他方の面で反射させて第3光路に射出し、前記紫色光源から第4光路を経て入射する前記紫色光を前記一方の面から透過させて、前記第3光路に射出する第1ダイクロイックミラーと、
前記第2光路または前記第3光路上に設けられ、前記第1蛍光及び前記第2蛍光から460nm以上500nm以下の波長帯域の光強度を低減させるノッチフィルタと、
を備えることを特徴とする内視鏡用光源装置。 An excitation light source that emits excitation light;
A first region that emits green first fluorescence when irradiated with the excitation light; and a second region that emits blue second fluorescence when irradiated with the excitation light. A rotating phosphor in which two regions pass through the irradiation position of the excitation light;
A purple light source that emits purple light;
The excitation light incident from the excitation light source via the first optical path is transmitted from one surface, is emitted to the second optical path toward the rotating phosphor, and is incident from the rotating phosphor via the second optical path. The first fluorescent light and the second fluorescent light are reflected by the other surface and emitted to the third optical path, and the violet light incident through the fourth optical path from the violet light source is transmitted from the one surface, and the third optical path is transmitted. A first dichroic mirror ejected on
A notch filter provided on the second optical path or the third optical path, for reducing light intensity in a wavelength band from 460 nm to 500 nm from the first fluorescence and the second fluorescence;
An endoscope light source device comprising:
前記赤色光源から発せられた赤色光の光路を、前記第3光路に統合する第2ダイクロイックミラーと、を備えることを特徴とする請求項1から3いずれか1項に記載の内視鏡用光源装置。 A red light source that emits red light;
The light source for endoscopes according to any one of claims 1 to 3 , further comprising: a second dichroic mirror that integrates an optical path of red light emitted from the red light source into the third optical path. apparatus.
回転に伴って前記第1領域、前記第2領域、前記第3領域が前記励起光の照射位置を通過することを特徴とする請求項1または2に記載の内視鏡用光源装置。 The rotating phosphor has a third region that emits red third fluorescence when irradiated with the excitation light,
Wherein with the rotation first region, the second region, an endoscope light source device according to claim 1 or 2, wherein the third region is characterized by passing the irradiation position of the excitation light.
前記励起光の照射により緑色の第1蛍光を発する第1領域と、前記励起光の照射により青色の第2蛍光を発する第2領域とを有し、回転に伴って前記第1領域及び前記第2領域が前記励起光の照射位置を通過する回転蛍光体と、
紫色光を発する紫色光源と、
前記励起光源から第1光路を経て入射する前記励起光を一方の面で反射させて前記回転蛍光体に向かう第2光路に射出し、前記回転蛍光体から前記第2光路を経て入射する前記第1蛍光及び前記第2蛍光を前記一方の面から透過させて第3光路に射出し、前記紫色光源から第4光路を経て入射する前記紫色光を他方の面で反射させて、前記第3光路に射出する第1ダイクロイックミラーと、
前記第2光路または前記第3光路上に設けられ、前記第1蛍光及び前記第2蛍光から460nm以上500nm以下の波長帯域の光強度を低減させるノッチフィルタと、を備える光源装置と、
前記第1蛍光及び前記第2蛍光の少なくとも一方が照射された観察部位からの反射光を撮像する撮像素子を有する内視鏡と、
前記光源装置及び前記撮像素子の制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とする内視鏡システム。 An excitation light source that emits excitation light;
A first region that emits green first fluorescence when irradiated with the excitation light; and a second region that emits blue second fluorescence when irradiated with the excitation light. A rotating phosphor in which two regions pass through the irradiation position of the excitation light;
A purple light source that emits purple light;
The excitation light incident from the excitation light source via the first optical path is reflected on one surface and emitted to the second optical path toward the rotating phosphor, and is incident from the rotating phosphor via the second optical path. 1 fluorescence and the 2nd fluorescence are permeate | transmitted from the said one surface, and inject | emitted to the 3rd optical path, The said violet light incident through the 4th optical path from the said violet light source is reflected by the other surface, and the said 3rd optical path A first dichroic mirror ejected on
A light source device comprising: a notch filter provided on the second optical path or the third optical path for reducing light intensity in a wavelength band of 460 nm to 500 nm from the first fluorescence and the second fluorescence;
An endoscope having an image sensor that images reflected light from an observation site irradiated with at least one of the first fluorescence and the second fluorescence;
A control unit for controlling the light source device and the imaging element;
An endoscope system comprising:
前記励起光の照射により緑色の第1蛍光を発する第1領域と、前記励起光の照射により青色の第2蛍光を発する第2領域とを有し、回転に伴って前記第1領域及び前記第2領域が前記励起光の照射位置を通過する回転蛍光体と、
紫色光を発する紫色光源と、
前記励起光源から第1光路を経て入射する前記励起光を一方の面から透過させて前記回転蛍光体に向かう第2光路に射出し、前記回転蛍光体から前記第2光路を経て入射する前記第1蛍光及び前記第2蛍光を他方の面で反射させて第3光路に射出し、前記紫色光源から第4光路を経て入射する前記紫色光を前記一方の面から透過させて、前記第3光路に射出する第1ダイクロイックミラーと、
前記第2光路または前記第3光路上に設けられ、前記第1蛍光及び前記第2蛍光から460nm以上500nm以下の波長帯域の光強度を低減させるノッチフィルタと、を備える光源装置と、
前記第1蛍光及び前記第2蛍光の少なくとも一方が照射された観察部位からの反射光を撮像する撮像素子を有する内視鏡と、
前記光源装置及び前記撮像素子の制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とする内視鏡システム。 An excitation light source that emits excitation light;
A first region that emits green first fluorescence when irradiated with the excitation light; and a second region that emits blue second fluorescence when irradiated with the excitation light. A rotating phosphor in which two regions pass through the irradiation position of the excitation light;
A purple light source that emits purple light;
The excitation light incident from the excitation light source via the first optical path is transmitted from one surface, is emitted to the second optical path toward the rotating phosphor, and is incident from the rotating phosphor via the second optical path. The first fluorescent light and the second fluorescent light are reflected by the other surface and emitted to the third optical path, and the violet light incident through the fourth optical path from the violet light source is transmitted from the one surface, and the third optical path is transmitted. A first dichroic mirror ejected on
A light source device comprising: a notch filter provided on the second optical path or the third optical path for reducing light intensity in a wavelength band of 460 nm to 500 nm from the first fluorescence and the second fluorescence;
An endoscope having an image sensor that images reflected light from an observation site irradiated with at least one of the first fluorescence and the second fluorescence;
A control unit for controlling the light source device and the imaging element;
An endoscope system comprising:
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