JP2007275198A - Light source unit and endoscopic system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外部へ光を出射する光源装置及びこれを備えた内視鏡システムに関する。 The present invention relates to a light source device that emits light to the outside and an endoscope system including the same.
一般に、医療用、工業用等の内視鏡装置においては、観察体を撮像するためのイメージガイド（画像伝送部）と、観察体へ光を照射するためのライトガイドと、が備えられている。本体は長尺な筒状に形成されており、イメージガイド及びライトガイドは、本体内をその長手方向へ延びるよう形成される。ライトガイドとしては、数万本の光ファイバ素子を束ねて形成されるものが一般的である（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の内視鏡装置においては、ライトガイドは、内視鏡本体の他端に設けられた光源から入射された光を本体の一端まで案内する。 In general, endoscope apparatuses for medical use, industrial use, and the like are provided with an image guide (image transmission unit) for imaging the observation body and a light guide for irradiating the observation body with light. . The main body is formed in a long cylindrical shape, and the image guide and the light guide are formed so as to extend in the longitudinal direction in the main body. The light guide is generally formed by bundling tens of thousands of optical fiber elements (see, for example, Patent Document 1). In the endoscope apparatus described in Patent Document 1, the light guide guides light incident from a light source provided at the other end of the endoscope main body to one end of the main body.
また、光源を内視鏡本体に備えず、内視鏡本体の外部に光源装置を配した内視鏡システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。これによれば、内視鏡本体内に光源を設ける必要がないので、内視鏡本体の小型化に有利である。 An endoscope system in which a light source is not provided in an endoscope body and a light source device is arranged outside the endoscope body is known (for example, see Patent Document 2). According to this, since it is not necessary to provide a light source in the endoscope body, it is advantageous for downsizing the endoscope body.
そして、この種の光源としては、ハロゲンランプやキセノンランプが用いられることが多い。これらは数１００ワットクラス以上の電力消費量であることから、連続的に発光させると発熱により装置の機能に支障をきたすことから、冷却ファンが設けられる。 A halogen lamp or a xenon lamp is often used as this type of light source. Since these are power consumptions of several hundred watts or more, a cooling fan is provided because the function of the apparatus is hindered by heat generation when light is continuously emitted.
また、照明用の白色の光源装置として、赤色半導体レーザ、緑色半導体レーザ及び青色半導体レーザを備えたものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。この内視鏡システムでは、各半導体レーザから出射された赤色光、緑色光及び青色光が合成されて白色光となる。
しかしながら、特許文献２に記載の内視鏡システムの光源装置では、ファンの設置により大型となる。また、ファン駆動時に騒音が生ずるという問題点がある。この問題点を解決すべく、通常のハロゲンランプやキセノンランプに代えて、比較的小型のハロゲンランプ、ＬＥＤ等を用いることも考えられるが、これでは十分な光量を得ることができない。 However, the endoscope light source device described in Patent Document 2 becomes large due to the installation of a fan. There is also a problem that noise is generated when the fan is driven. In order to solve this problem, it is conceivable to use a relatively small halogen lamp, LED, or the like instead of a normal halogen lamp or xenon lamp. However, this cannot provide a sufficient amount of light.
また、特許文献３に記載の内視鏡システムの光源装置では、白色光を照射するために３つの半導体レーザ素子が必要となるので、光源装置が大型となるという問題点がある。さらに、各半導体レーザ素子から出射された光をそのまま合成しているので、光量を確保するためには半導体レーザ素子自体の出力を上げる他なく、電力消費量の点で改善が望まれている。 In addition, the light source device of the endoscope system described in Patent Document 3 requires three semiconductor laser elements to irradiate white light, and thus has a problem that the light source device becomes large. Furthermore, since the light emitted from each semiconductor laser element is synthesized as it is, in order to secure the light amount, there is a demand for improvement in terms of power consumption, in addition to increasing the output of the semiconductor laser element itself.
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小型化及び部品点数の低減を図りつつ、比較的低電力で十分な光量を確保することのできる光源装置及びこれを備えた内視鏡システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a light source device capable of securing a sufficient amount of light with relatively low power while reducing the size and reducing the number of components, and the light source device. It is providing the endoscope system provided with.
上記目的を達成する本発明によれば、外部へ光を出射する光源装置であって、一端から光を出射する光ファイバと、前記光ファイバの他端に励起光を入射する青色半導体レーザ素子と、前記光ファイバの両端側に配されレーザ共振器を構成するミラー部と、を備え、前記光ファイバのコアを、前記青色半導体レーザ素子の励起光で励起されると波長変換光を発するプラセオジムイオンを含有するガラスにより形成したことを特徴とする光源装置が提供される。 According to the present invention that achieves the above object, a light source device that emits light to the outside, an optical fiber that emits light from one end, and a blue semiconductor laser element that makes excitation light incident on the other end of the optical fiber; And a mirror part that constitutes a laser resonator disposed on both ends of the optical fiber, and praseodymium ions that emit wavelength-converted light when the core of the optical fiber is excited by the excitation light of the blue semiconductor laser element There is provided a light source device characterized in that it is formed of glass containing
この光源装置によれば、青色半導体レーザ素子から発した励起光が光ファイバの他端に入射されると、光ファイバの両端側に配されたミラー部によるレーザ共振作用により、青色の波長が例えば緑色、赤色等に波長変換された波長変換光が光ファイバの一端から出射される。コアに含有されているプラセオジムイオンは、青色の波長を緑色、赤色等に変換するのに好適である。そして、光ファイバから出射される光が青色成分、緑色成分及び赤色成分を含むよう構成することにより白色の光を照射することができる。ここで、観察体に応じて、青色成分、緑色成分及び赤色成分の相対比率を適宜変更することが可能である。 According to this light source device, when the excitation light emitted from the blue semiconductor laser element is incident on the other end of the optical fiber, the blue wavelength is, for example, due to the laser resonance action by the mirror portions disposed on both ends of the optical fiber. Wavelength-converted light that has been wavelength-converted to green, red, etc. is emitted from one end of the optical fiber. The praseodymium ion contained in the core is suitable for converting a blue wavelength into green, red, and the like. And it can irradiate white light by comprising so that the light radiate | emitted from an optical fiber may contain a blue component, a green component, and a red component. Here, the relative ratio of the blue component, the green component, and the red component can be appropriately changed according to the observation body.
このように、１つの青色半導体レーザ素子により、例えば白色光のような任意の色の光が照射されることとなる。また、光ファイバにより励起光が増幅された状態で光が出射されるので、ハロゲンランプ、キセノンランプ、ＬＥＤ等を用いたものよりも、装置の出射口の単位面積あたりの光量を格段に増大させることができる。また、装置における照射機構が占める体積を格段に減少させることができる。 In this way, light of an arbitrary color such as white light is irradiated by one blue semiconductor laser element. In addition, since the light is emitted in a state where the excitation light is amplified by the optical fiber, the amount of light per unit area of the emission port of the apparatus is greatly increased as compared with the case using a halogen lamp, a xenon lamp, an LED, or the like. be able to. Further, the volume occupied by the irradiation mechanism in the apparatus can be significantly reduced.
また、上記目的を達成する本発明によれば、上記光源装置と、筒状の内視鏡本体と、前記内視鏡本体の一端側にて撮像された画像情報を前記内視鏡本体の他端側へ伝送する画像伝送部と、前記内視鏡本体内を一端側から他端側へ延び、前記光源装置から出射された光が前記内視鏡本体の他端側にて入射され、前記内視鏡本体の一端から光を出射するライトガイドと、を備えたことを特徴とする内視鏡システムが提供される。 Further, according to the present invention for achieving the above object, the light source device, the cylindrical endoscope body, and image information captured at one end side of the endoscope body are transmitted to the endoscope body. An image transmission unit for transmitting to the end side, the inside of the endoscope body extends from one end side to the other end side, and the light emitted from the light source device is incident on the other end side of the endoscope body, An endoscope system comprising: a light guide that emits light from one end of an endoscope body.
本発明によれば、装置内における照射機構が占める空間を減少させつつ光量を増大させることができ、装置の小型化及び軽量化を図ることができる。また、１つの青色半導体レーザ素子により任意の色の光を照射されるので、部品点数を低減することができ、装置を小型にすることができる。また、励起光が光ファイバー内で増幅されてから出射されるので、半導体レーザ素子に低出力のものを用いても十分な光量が確保され、従来に比して消費電力を格段に小さくすることができる。 According to the present invention, the amount of light can be increased while reducing the space occupied by the irradiation mechanism in the apparatus, and the apparatus can be reduced in size and weight. Moreover, since light of an arbitrary color is irradiated by one blue semiconductor laser element, the number of parts can be reduced and the apparatus can be downsized. In addition, since the excitation light is amplified after being amplified in the optical fiber, a sufficient amount of light can be secured even if a low-power semiconductor laser element is used, and the power consumption can be significantly reduced as compared with the conventional case. it can.
図１から図８は本発明の一実施形態を示すもので、図１は内視鏡本体の入射口に出射口を光学的に接続した状態の光源装置の概略構成図である。 1 to 8 show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a light source device in a state where an exit is optically connected to an entrance of an endoscope body.
図１に示すように、光源装置１は、筐体２の出射口部３から、外部へ向かって光を出射するものである。一端から光を出射する光ファイバ４と、光ファイバ４の他端に励起光を入射する青色半導体レーザ素子５と、光ファイバ４の両端側に配されレーザ共振器を構成するミラー部としてのダイクロイックミラー６，７と、を備えている。また、光源装置１は青色半導体レーザ素子５を駆動するレーザ駆動部を有し、このレーザ駆動部は、レーザ駆動回路８ａ、電源としての電池８ｂ等から構成される。 As shown in FIG. 1, the light source device 1 emits light outward from an emission port portion 3 of the housing 2. An optical fiber 4 that emits light from one end, a blue semiconductor laser element 5 that emits excitation light to the other end of the optical fiber 4, and a dichroic as a mirror portion that is disposed on both ends of the optical fiber 4 and constitutes a laser resonator Mirrors 6 and 7 are provided. The light source device 1 has a laser driving unit that drives the blue semiconductor laser element 5, and this laser driving unit includes a laser driving circuit 8a, a battery 8b as a power source, and the like.
図２は光源装置における照明に関する部品を示す説明図である。
図２に示すように、光ファイバ４は、青色半導体レーザ素子５に光学レンズ９を介して光学的に接続されている。そして、青色半導体レーザ素子５から放射された励起光（青色光）Ａ及びこの励起光Ａで波長変換された波長変換光を誘導放出によって増幅するよう構成されている。ここで、この励起光Ａとしては、４４０ｎｍ〜４６０ｎｍの波長が好ましい。この光学レンズ９は、両面が凸状に形成され、青色半導体レーザ素子５及び光ファイバ４の間に配置される。これにより、光ファイバ４のコア４ａの光入射側端面に青色半導体レーザ素子５から照射される励起光Ａを集光するよう構成されている。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing components related to illumination in the light source device.
As shown in FIG. 2, the optical fiber 4 is optically connected to the blue semiconductor laser element 5 via an optical lens 9. The pumping light (blue light) A emitted from the blue semiconductor laser element 5 and the wavelength-converted light wavelength-converted with the pumping light A are amplified by stimulated emission. Here, the excitation light A preferably has a wavelength of 440 nm to 460 nm. The optical lens 9 is convexly formed on both sides and is disposed between the blue semiconductor laser element 5 and the optical fiber 4. Thereby, the pumping light A irradiated from the blue semiconductor laser element 5 is condensed on the light incident side end face of the core 4 a of the optical fiber 4.
図３は光ファイバの断面図である。
図３に示すように、光ファイバ４は、コア４ａ及びクラッド４ｂを有し、青色半導体レーザ素子５からの青色光が他端側端面（入射面）に入射される。尚、コア４ａは外径が３μｍ程度に形成され、クラッド４ｂは外径が２００μｍ程度に形成されている。光ファイバ４は、青色光の一部をコア４ａ内で波長変換して例えば緑色、赤色等の波長変換光を一端側端面（出射面）から出射するとともに、青色光の一部を波長変換することなくそのまま一端側端面から出射する。
FIG. 3 is a cross-sectional view of an optical fiber.
As shown in FIG. 3, the optical fiber 4 has a core 4a and a clad 4b, and blue light from the blue semiconductor laser element 5 is incident on the other end surface (incident surface). The core 4a has an outer diameter of about 3 μm, and the cladding 4b has an outer diameter of about 200 μm. The optical fiber 4 converts the wavelength of a part of blue light in the core 4a and emits wavelength-converted light such as green and red from one end face (outgoing surface), and converts the wavelength of part of the blue light. The light is emitted as it is from the end face on one end side.
すなわち、光ファイバ４の長手方向寸法は、青色半導体レーザ５からの励起光Ａを全て吸収することなく、レーザ発振によって緑色光及び赤色光を発するのに適した寸法となっている。本実施形態においては、図２に示すように、光ファイバ４は、光源装置１の筐体２内に湾曲した状態で収納されており、長手方向寸法は約２５０ｍｍとなっている。 That is, the longitudinal dimension of the optical fiber 4 is suitable for emitting green light and red light by laser oscillation without absorbing all the excitation light A from the blue semiconductor laser 5. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the optical fiber 4 is housed in a curved state in the housing 2 of the light source device 1 and has a longitudinal dimension of about 250 mm.
コア４ａは、青色半導体レーザ素子５の励起光Ａで励起されると波長変換光を発するプラセオジムイオン（Ｐｒ3＋）を含有するガラスにより形成されている。本実施形態においては、コア４ａは、低フォノンガラスであるフッ化物ガラスにより形成される。具体的に、このフッ化物ガラスは、ＺｒＦ４、ＨｆＦ４及びＴｈＦ４を含有せずにＡｌＦ３を主成分としており、可視域から赤外域まで透明である。そして、化学的耐久性が比較的良好であり、機械的強度が比較的大きいものとなっている。この種のガラスはフォノンエネルギーが小さいというフッ化物ガラスの本質的な利点を有する。ここで、低フォノンガラスとしては、このような赤外線を透過するフッ化物ガラスの他に重金属酸化ガラスが用いられる。 The core 4 a is formed of glass containing praseodymium ions (Pr 3+ ) that emits wavelength-converted light when excited by the excitation light A of the blue semiconductor laser element 5. In the present embodiment, the core 4a is formed of fluoride glass that is low-phonon glass. Specifically, this fluoride glass does not contain ZrF 4 , HfF 4, and ThF 4 and contains AlF 3 as a main component, and is transparent from the visible region to the infrared region. The chemical durability is relatively good and the mechanical strength is relatively large. This type of glass has the essential advantage of fluoride glass that low phonon energy. Here, as the low phonon glass, heavy metal oxide glass is used in addition to the fluoride glass that transmits infrared rays.
ここで、コア４ａにおけるプラセオジムイオンの含有量は任意であるが、１００ｐｐｍ以上１００００ｐｐｍ以下が好ましい。本実施形態においては、プラセオジムイオンが青色半導体レーザ素子５からの励起光Ａの一部で励起されることにより緑色及び赤色の波長変換光を発するように構成されている。また、コア４ａは、例えばテルビウムイオンを添加することにより緑色の色調整が可能であるし、例えばエルビウムイオンまたはホルミウムイオンを添加することにより緑・赤色調整が可能である。要は、コア４ａに少なくともプラセオジムイオンが含まれていればよい。 Here, the content of praseodymium ions in the core 4a is arbitrary, but is preferably 100 ppm or more and 10,000 ppm or less. In the present embodiment, praseodymium ions are excited by a part of the excitation light A from the blue semiconductor laser element 5 to emit green and red wavelength converted light. The core 4a can be adjusted in green color by adding, for example, terbium ions, and can be adjusted in green and red by adding, for example, erbium ions or holmium ions. In short, it is sufficient that the core 4a contains at least praseodymium ions.
図３に示すように、クラッド４ｂは、コア４ａを包囲し、例えばガラス、透明性樹脂等により形成されている。クラッド４ｂの屈折率は、コア４ａの屈折率より小さく設定されている。クラッド４ｂの外周は樹脂からなるカバー部材４ｃにより被覆されている。このカバー部材４ｃは、光透過性樹脂であっても光非透過性樹脂であってもよい。 As shown in FIG. 3, the clad 4b surrounds the core 4a and is made of, for example, glass, transparent resin, or the like. The refractive index of the clad 4b is set smaller than the refractive index of the core 4a. The outer periphery of the clad 4b is covered with a cover member 4c made of resin. The cover member 4c may be a light transmissive resin or a light non-transmissive resin.
光ファイバ４の両端側に配される各ダイクロイックミラー６，７は、二酸化珪素（ＳｉＯ2）及び二酸化チタン（ＴｉＯ2）を交互に積層して形成される。尚、各ダイクロイックミラー６，７は、ＳｉＯ2及びＴｉＯ2以外の膜でも形成できる。各ダイクロイックミラー６，７は、例えば、光ファイバ４の端面に反射膜を蒸着することにより形成される。光ファイバ４の入射側に配されるダイクロイックミラー６はレーザ発振における入力ミラーとして、出射側に配されるダイクロイックミラー７はレーザ発振における出力ミラーとして機能するよう構成されている。 The dichroic mirrors 6 and 7 disposed on both ends of the optical fiber 4 are formed by alternately laminating silicon dioxide (SiO 2 ) and titanium dioxide (TiO 2 ). The dichroic mirrors 6 and 7 can be formed of a film other than SiO 2 and TiO 2 . Each dichroic mirror 6, 7 is formed, for example, by depositing a reflective film on the end face of the optical fiber 4. The dichroic mirror 6 disposed on the incident side of the optical fiber 4 is configured to function as an input mirror in laser oscillation, and the dichroic mirror 7 disposed on the output side is configured to function as an output mirror in laser oscillation.
ここで、光源装置１の出射口部３は、内視鏡本体１１の入射口部１２に接続されている。内視鏡本体１１は、略円筒状に形成され、内部には一端側から他端側へ延びるイメージガイド１３及びライトガイド１４が配されている。画像伝送部としてのイメージガイド１３は、内視鏡本体１１の一端側にて撮像された画像情報を内視鏡本体１１の他端側へ伝送する。また、ライトガイド１４は、内視鏡本体１１の入射口部１２から内視鏡本体１１の一端まで延在しており、入射口部１２から入射した光を内視鏡本体１１の一端まで案内する。光源装置１、内視鏡本体１１、イメージガイド１３及びライトガイド１４により、内視鏡システムを構成している。 Here, the exit port 3 of the light source device 1 is connected to the entrance port 12 of the endoscope body 11. The endoscope main body 11 is formed in a substantially cylindrical shape, and an image guide 13 and a light guide 14 extending from one end side to the other end side are arranged inside. The image guide 13 serving as an image transmission unit transmits image information captured on one end side of the endoscope body 11 to the other end side of the endoscope body 11. The light guide 14 extends from the entrance port 12 of the endoscope body 11 to one end of the endoscope body 11, and guides light incident from the entrance port 12 to one end of the endoscope body 11. To do. The light source device 1, the endoscope main body 11, the image guide 13, and the light guide 14 constitute an endoscope system.
以上のように構成された光源装置１では、レーザ駆動部により青色半導体レーザ素子５が駆動されると、青色半導体レーザ素子５から光学レンズ９へ向かって青色光Ａが放射される。そして、青色光Ａが光学レンズ９に入射すると、光学レンズ９により青色光Ａは光ファイバ４の他端側のダイクロイックミラー６へ集光される。 In the light source device 1 configured as described above, when the blue semiconductor laser element 5 is driven by the laser driving unit, the blue light A is emitted from the blue semiconductor laser element 5 toward the optical lens 9. When the blue light A enters the optical lens 9, the blue light A is collected by the optical lens 9 onto the dichroic mirror 6 on the other end side of the optical fiber 4.
この後、青色光Ａはダイクロイックミラー６を透過して光ファイバ４のコア４ａへ進入し、コア４ａの外周面で全反射しながら一端側のダイクロイックミラー７へ到達する。次いで、このダイクロイックミラー７で反射されてコア４ａ内を逆進して他端側のダイクロイックミラー６へ到達する。このように、コア４ａ内で励起光が各ダイクロイックミラー６，７での反射を繰り返す。このとき、励起光がプラセオジムイオンを励起することにより緑色及び赤色の波長変換光が発せられる。そして、出射側のダイクロイックミラー７から青色光及び波長変換光が透過して、ダイクロイックミラー７から多波長の出力光Ｂが出射されることとなる。 Thereafter, the blue light A passes through the dichroic mirror 6 and enters the core 4a of the optical fiber 4, and reaches the dichroic mirror 7 on one end side while being totally reflected by the outer peripheral surface of the core 4a. Next, the light is reflected by the dichroic mirror 7 and travels backward in the core 4 a to reach the dichroic mirror 6 on the other end side. Thus, the excitation light repeats reflection at the dichroic mirrors 6 and 7 in the core 4a. At this time, the excitation light excites praseodymium ions to emit green and red wavelength converted light. Then, the blue light and the wavelength-converted light are transmitted from the emission side dichroic mirror 7, and the multi-wavelength output light B is emitted from the dichroic mirror 7.
本実施形態においては、この出力光Ｂは、青色成分、緑色成分及び赤色成分が含まれているので白色光となっている。また、出力光Ｂは、光ファイバ４の誘導放出により増幅された状態であるので、光ファイバ４への入射時よりも光量が格段に増している。出力光Ｂは、光源装置１の出射口部３から出射し、内視鏡本体１１の入射口部１２へ入射する。この後、ライトガイド１４により内視鏡本体１１の一端まで案内されて、観察体へ向けて照射される。 In the present embodiment, the output light B is white light because it includes a blue component, a green component, and a red component. Further, since the output light B is amplified by the stimulated emission of the optical fiber 4, the amount of light is significantly increased as compared to when the light is incident on the optical fiber 4. The output light B exits from the exit port 3 of the light source device 1 and enters the entrance port 12 of the endoscope body 11. Thereafter, the light guide 14 guides one end of the endoscope body 11 and irradiates the observation body.
ここで、本実施形態に示す光ファイバ４から出射される多波長の出力光Ｂを観察した実験結果について、図４を参照して説明する。本実験は、青色光を透過しかつ入力鏡として緑色光・赤色光を９９％反射するダイクロイックミラー６と、出力鏡として緑色光を９５％反射し赤色光を１０％反射するダイクロイックミラー７を用意し、青色半導体レーザ素子５（１００ｍＷ）から青色光（波長４４２ｎｍ）を光ファイバ４に入射して実施した。この実験により、励起光Ａとしての４４２ｎｍの青色光と共に、波長変換光としての５２２ｎｍの緑色光及び６３５ｎｍの赤色光が確認された。そして、緑色・赤色の発光時の出射光を測定すると、図４に示すように、励起光の青色光と波長変換光の緑色光・赤色光の鋭い発光波長ピークをもつ発光スペクトルが観測された。 Here, the experimental results of observing the multi-wavelength output light B emitted from the optical fiber 4 shown in the present embodiment will be described with reference to FIG. In this experiment, a dichroic mirror 6 that transmits blue light and reflects 99% of green light and red light as an input mirror and a dichroic mirror 7 that reflects 95% of green light and reflects 10% of red light as an output mirror are prepared. Then, blue light (wavelength 442 nm) was incident on the optical fiber 4 from the blue semiconductor laser element 5 (100 mW). In this experiment, 442 nm green light and 635 nm red light as wavelength converted light were confirmed together with 442 nm blue light as excitation light A. Then, when the emitted light at the time of green / red light emission was measured, as shown in FIG. 4, an emission spectrum having sharp emission wavelength peaks of blue light of excitation light and green light / red light of wavelength converted light was observed. .
このように、本実施形態の光源装置１によれば、１つの青色半導体レーザ素子５により、例えば白色光のような任意の色の光が出射されることとなる。また、光ファイバ４により励起光が増幅された状態で光が出射されるので、ハロゲンランプ、キセノンランプ、ＬＥＤ等を用いたものよりも、装置の出射口部３の単位面積あたりの光量を格段に増大させることができ、装置における照射機構が占める体積を格段に減少させることができる。 Thus, according to the light source device 1 of the present embodiment, light of an arbitrary color such as white light is emitted from one blue semiconductor laser element 5. Further, since the light is emitted in a state where the excitation light is amplified by the optical fiber 4, the amount of light per unit area of the emission port 3 of the apparatus is markedly higher than that using a halogen lamp, xenon lamp, LED, or the like. The volume occupied by the irradiation mechanism in the apparatus can be greatly reduced.
従って、光源装置１内における照射機構が占める空間を減少させつつ光量を増大させることができ、光源装置１の小型化及び軽量化を図ることができる。また、１つの青色半導体レーザ素子５により任意の色の光を照射されるので、部品点数を低減することができ、これによっても光源装置１を小型にすることができる。また、励起光が光ファイバー４内で増幅されてから出射されるので、半導体レーザ素子５を低出力のものとするとともに十分な光量が確保され、従来に比して消費電力を格段に小さくすることができる。 Therefore, the light amount can be increased while reducing the space occupied by the irradiation mechanism in the light source device 1, and the light source device 1 can be reduced in size and weight. Further, since light of an arbitrary color is irradiated by one blue semiconductor laser element 5, the number of parts can be reduced, and the light source device 1 can also be reduced in size. In addition, since the pump light is amplified after being amplified in the optical fiber 4, the semiconductor laser element 5 has a low output and a sufficient amount of light is secured, and the power consumption is significantly reduced as compared with the conventional case. Can do.
尚、前記実施形態においては、出射用の光ファイバ４を１本設けたものを示したが、例えば、図５に示すように、出射用の光ファイバ１０４を複数設けてもよいことは勿論である。図５はマルチ光ファイバの概略説明図であり、（ａ）はマルチ光ファイバの正面図、（ｂ）はマルチ光ファイバの側面図である。マルチ光ファイバ１１４は、光ファイバ１０４を複数本束ねて円筒パイプ１１４ａの内部に組み込むことにより構成されている。 In the above-described embodiment, one output optical fiber 4 is provided. However, for example, as shown in FIG. 5, a plurality of output optical fibers 104 may be provided. is there. FIG. 5 is a schematic explanatory view of a multi-optical fiber, (a) is a front view of the multi-optical fiber, and (b) is a side view of the multi-optical fiber. The multi optical fiber 114 is configured by bundling a plurality of optical fibers 104 and incorporating them into the cylindrical pipe 114a.
図６はマルチ光ファイバが組み込まれた光源装置の概略構成図であり、図７はこの光源装置を用いた内視鏡システムの概略構成図である。この光源装置１０１においては、レーザ駆動部はＡＣ−ＤＣ変換部１０８ａを有し、家庭用のコンセント（図示せず）がＡＣ−ＤＣ変換部１０８ａと電気的に接続されている。そして、一般家庭用のＡＣ１００Ｖにより、青色半導体レーザ素子１０５が駆動されるようになっている。この内視鏡システムでは、図７に示すように、筐体１０２の出射口部１０３と内視鏡本体１１の入射口部１２が直接接続されておらず、可撓性を有する補助ライトガイド２００を介して出射口部１０３と入射口部１２が光学的に接続されている。このように、光源装置１，１０１と内視鏡本体１１とは、光学的に接続されていれば離隔していてもよい。 FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a light source device incorporating a multi-optical fiber, and FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an endoscope system using the light source device. In the light source device 101, the laser drive unit includes an AC-DC conversion unit 108a, and a household outlet (not shown) is electrically connected to the AC-DC conversion unit 108a. The blue semiconductor laser element 105 is driven by a general household AC100V. In this endoscope system, as shown in FIG. 7, the exit port portion 103 of the housing 102 and the entrance port portion 12 of the endoscope body 11 are not directly connected, and the flexible auxiliary light guide 200 is flexible. The exit port portion 103 and the entrance port portion 12 are optically connected via each other. Thus, the light source devices 1 and 101 and the endoscope body 11 may be separated as long as they are optically connected.
また、光学レンズ１０９は青色半導体レーザ素子１０５及びマルチ光ファイバ１１４の間に配置され、青色半導体レーザ素子１０５から出射された励起光が各光ファイバ１０４に入射するよう構成されている。図６の光学装置１０１では、光学レンズ１０９に向かって拡散した励起光を、各光ファイバ１０４に対して略平行となるよう屈折させ、全ての光ファイバ１０４に励起光が入射されるようになっている。 The optical lens 109 is arranged between the blue semiconductor laser element 105 and the multi-optical fiber 114 so that the excitation light emitted from the blue semiconductor laser element 105 enters each optical fiber 104. In the optical device 101 of FIG. 6, the excitation light diffused toward the optical lens 109 is refracted so as to be substantially parallel to each optical fiber 104 so that the excitation light is incident on all the optical fibers 104. ing.
この光学装置１０１によれば、レーザ発振する光ファイバ１０４を複数設けたので、光量をさらに増大させることができる。また、光源は１つの青色半導体レーザ素子１０５であるため、消費電力を抑制することができ、実用に際して極めて有利である。尚、例えば図８に示すように、青色半導体レーザ素子１０５を複数設け、複数の光ファイバ１０４に別個に励起光を入射させてもよいことは勿論である。 According to the optical device 101, since a plurality of optical fibers 104 that oscillate lasers are provided, the amount of light can be further increased. Further, since the light source is one blue semiconductor laser element 105, power consumption can be suppressed, which is extremely advantageous in practical use. Of course, as shown in FIG. 8, for example, a plurality of blue semiconductor laser elements 105 may be provided, and pumping light may be incident on the plurality of optical fibers 104 separately.
また、前記実施形態においては、１本の光ファイバ４が長手方向にわたって全体的にレーザ発振するものを示したが、必ずしも全体でレーザ発振をする必要はなく、一部の区間でレーザ発振するようにしてもよい。さらに、レーザ発振をする光ファイバ４に、レーザ発振機能のない通常の光ファイバを接続してもよく、光伝送系の構成は任意である。 Further, in the above-described embodiment, the one optical fiber 4 oscillates entirely in the longitudinal direction is shown. However, it is not always necessary to oscillate the entire laser, and the laser oscillates in some sections. It may be. Furthermore, a normal optical fiber having no laser oscillation function may be connected to the optical fiber 4 that performs laser oscillation, and the configuration of the optical transmission system is arbitrary.
また、前記実施形態においては、光源装置１が内視鏡本体１１に接続されて全体として内視鏡システムをなすものを示したが、光源装置は、例えば、画像処理装置に接続されるものであったり、各種製品の色彩検査工程等に用いられるものであってもよく、光源装置の用途は任意である。 In the embodiment, the light source device 1 is connected to the endoscope main body 11 to form an endoscope system as a whole. However, the light source device is connected to, for example, an image processing device. Or may be used in a color inspection process for various products, and the use of the light source device is arbitrary.
また、前記実施形態においては、白色光が光ファイバ４から出射されるように設定されたものを示したが、ダイクロイックミラー６，７の仕様、設置位置等や光ファイバ４に含有される稀土類イオンの量により、出力光Ｂの色を任意に設定することができる。ダイクロイックミラー６，７の仕様の変更は、例えば、ダイクロイックミラー６，７の二酸化珪素又は二酸化チタンの層の厚さを変えるなどして、反射する光の色を変更したり、透過する光の色を変更することが考えられる。 Moreover, in the said embodiment, although what was set so that white light was radiate | emitted from the optical fiber 4 was shown, the rare earths contained in the specification, installation position, etc. of the dichroic mirrors 6 and 7 and the optical fiber 4 The color of the output light B can be arbitrarily set depending on the amount of ions. The specification of the dichroic mirrors 6 and 7 can be changed, for example, by changing the thickness of the silicon dioxide or titanium dioxide layer of the dichroic mirrors 6 and 7 to change the color of reflected light or the color of transmitted light. Can be considered.
また、前記実施形態における光ファイバ４の他端側のダイクロイックミラー６を筐体２に対して着脱自在に構成することにより、簡単容易に出力光Ｂの色を変化させることができる。この場合、異なる仕様のダイクロイックミラー６を予め用意しておくことにより、観察体の表面に応じて照射する光の波長を調整することができ、実用に際して極めて有利である。 In addition, by configuring the dichroic mirror 6 on the other end side of the optical fiber 4 in the embodiment to be detachable from the housing 2, the color of the output light B can be easily and easily changed. In this case, by preparing dichroic mirrors 6 having different specifications in advance, the wavelength of light to be irradiated can be adjusted according to the surface of the observation body, which is extremely advantageous in practical use.
また、光ファイバ４のクラッド４ｂが２重に構成されていてもよい。その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。 The clad 4b of the optical fiber 4 may be doubled. In addition, it is needless to say that specific detailed structures and the like can be appropriately changed.
１ 光源装置
２ 筐体
３ 出射口部
４ 光ファイバ
４ａ コア
４ｂ クラッド
４ｃ カバー部材
５ 青色半導体レーザ素子
６ ダイクロイックミラー
７ ダイクロイックミラー
８ａ レーザ駆動回路
８ｂ 電池
９ 光学レンズ
１１ 内視鏡本体
１２ 入射口部
１３ イメージガイド
１４ ライトガイド
１０１ 光源装置
１０２ 筐体
１０３ 出射口部
１０４ 光ファイバ
１０５ 青色半導体レーザ素子
１０８ａ ＡＣ−ＤＣ変換部
１１４ マルチ光ファイバ
１１４ａ 円筒パイプ
２００ 補助ライトガイド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source device 2 Case 3 Outlet port 4 Optical fiber 4a Core 4b Cladding 4c Cover member 5 Blue semiconductor laser element 6 Dichroic mirror 7 Dichroic mirror 8a Laser drive circuit 8b Battery 9 Optical lens 11 Endoscope body 12 Entrance port 13 Image guide 14 Light guide 101 Light source device 102 Case 103 Output port 104 Optical fiber 105 Blue semiconductor laser element 108a AC-DC converter 114 Multi-optical fiber 114a Cylindrical pipe 200 Auxiliary light guide
Claims (4)
一端から光を出射する光ファイバと、
前記光ファイバの他端に励起光を入射する青色半導体レーザ素子と、
前記光ファイバの両端側に配されレーザ共振器を構成するミラー部と、を備え、
前記光ファイバのコアを、前記青色半導体レーザ素子の励起光で励起されると波長変換光を発するプラセオジムイオンを含有するガラスにより形成したことを特徴とする光源装置。 A light source device for emitting light to the outside,
An optical fiber that emits light from one end;
A blue semiconductor laser element that makes excitation light incident on the other end of the optical fiber;
A mirror part disposed on both ends of the optical fiber to constitute a laser resonator,
A light source device, wherein the core of the optical fiber is formed of glass containing praseodymium ions that emit wavelength-converted light when excited by excitation light of the blue semiconductor laser element.
前記光ファイバは一端から白色の光を出射することを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。 The core of the optical fiber emits wavelength-converted light of green and red when excited by the excitation light of the blue semiconductor laser element,
The light source device according to claim 1, wherein the optical fiber emits white light from one end.
筒状の内視鏡本体と、
前記内視鏡本体の一端側にて撮像された画像情報を前記内視鏡本体の他端側へ伝送する画像伝送部と、
前記内視鏡本体内を一端側から他端側へ延び、前記光源装置から出射された光が前記内視鏡本体の他端側にて入射され、前記内視鏡本体の一端から光を出射するライトガイドと、を備えたことを特徴とする内視鏡システム。 The light source device according to any one of claims 1 to 3,
A cylindrical endoscope body,
An image transmission unit that transmits image information captured on one end side of the endoscope body to the other end side of the endoscope body;
The endoscope body extends from one end side to the other end side, and the light emitted from the light source device is incident on the other end side of the endoscope body and emits light from one end of the endoscope body. An endoscope system comprising: a light guide that performs the operation.
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