JP3717675B2

JP3717675B2 - 内視鏡用光源装置

Info

Publication number: JP3717675B2
Application number: JP23545798A
Authority: JP
Inventors: 征二松本
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1998-08-21
Filing date: 1998-08-21
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2018-08-21
Also published as: JP2000066116A; US6318887B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内視鏡用光源装置、特に電池電源による駆動が可能となる光源装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、内視鏡において被観察体内を照明するための光源装置が用いられており、この光源装置では例えばハロゲンランプやキセノンランプが取り付けられる。これらのランプの光は、ライトガイドを介してスコープ（電子内視鏡）先端まで導かれ、この先端部の照射窓から光が出射されることになり、これにより被観察体内の撮像が可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の光源装置では、使用されているハロゲンランプやキセノンランプ等の光源がある程度の電力を必要とすることから、商用電源で点灯駆動されている。しかし、消費電力の低減、あるいは携帯が容易となる小型軽量化という観点から考えると、電池駆動が可能であることが好ましい。上記の電子スコープや信号処理プロセッサ装置では、電子回路の小型化、低消費電力化が進められている一方で、光源装置においては、ある程度の光量が確保できるハロゲンランプやキセノンランプを使用することから、消費電力の低減、小型軽量化を図ることが困難であった。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池駆動が可能となり、低消費電力化及び小型軽量化を図ることができる内視鏡用光源装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る内視鏡用光源装置は、光を透過させる基板であって、その裏面の外周に沿って電力供給用の配線プリントパターンが形成された透明基板と、この透明基板の裏側に近接配置され、かつこの透明基板裏面外周の上記配線プリントパターンに対し透明のリード線で接続された複数個の発光素子ベアチップと、上記透明基板領域内の大きさで、上記複数個の発光素子ベアチップを覆うように配置され、これら発光素子ベアチップから発する光を上記透明基板側へ反射させる球面状凹面鏡と、上記透明基板の表側に設けられた集光レンズと、を含み、上記発光素子ベアチップから前側へ向かう光と後側に向かう光の両方を集光レンズの前側へ導くようにしたことを特徴とする。
【０００６】
上記の構成によれば、発光素子として発光ダイオードのベアチップが用いられるが、この発光素子から発した光のうち、前側（照射方向）に向かう光はそのまま透明基板を通過し、後側（照射方向と逆方向）へ向かう光は凹面鏡によって前側に反射される。従って、ベアチップから発せられた全ての光を透明基板を通過させて前側へ効率よく導くことができる。そして、透明基板を通過した光は、集光レンズ等で集光されてライトガイドの光入射端に供給され、このライトガイドを介して内視鏡の先端部まで導かれる。
【０００７】
また、上記の発光素子に電力を供給するためのリード線を透明としたので、光の損失をなくすことができ、更に複数の発光ダイオードを配列することにより、大きな光量が得られることになる。このような発光素子は、電池で点灯制御することになり、光源装置を電池駆動の構成とすることが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１には、実施形態の第１例に係る内視鏡用光源装置が示され、図２には実施形態の光源装置を適用した電子内視鏡装置の全体構成が示されており、まず装置の全体構成から説明する。図２において、電子スコープ側の先端部には、対物光学系１を介して固体撮像素子であるＣＣＤ２が取り付けられ、このＣＣＤ２には画像（映像）信号を抽出して増幅する等の処理をする第１信号処理回路３が接続される。また、先端部の照射窓４にライトガイド５の先端が配置され、このライトガイド５はプロセッサ装置まで配設される。
【０００９】
一方、プロセッサ装置側には、上記第１信号処理回路３の出力画像信号を入力してガンマ処理等の必要な処理を施す第２信号処理回路７、エンコーダ８が設けられ、このエンコーダ８を介して画像信号はディスプレイ９に供給される。また、上記第２信号処理回路７の出力画像信号から画像の明るさ（輝度）を検出する画像信号検出回路１０が設けられる。
【００１０】
そして、光源装置には、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を配置した光源部１２（Ａ〜Ｃ）が配置され、この光源部１２に光出力（光量）を調整するめたのＬＥＤ電流制御回路１３が接続されると共に、この光源装置を駆動するための電池電源１４が設けられる。なお、この電池電源１４は光源装置専用の電源としてもよいし、上記の電子スコープ又はプロセッサ装置を含めたブロック又は全体を駆動する電源として配置してもよい。
【００１１】
図１には、第１例に係る光源部１２（１２Ａ）の詳細な構成が示されており、この光源部１２Ａでは前側に透明基板１６が配置される。図１（Ａ）は、この透明基板１６の裏面を示しており、この裏面の上下に電力を供給するためのプリント線１７Ａ（正側），１７Ｂ（負側）がプリント形成される。そして、この透明基板１６の裏側中心部に発光ダイオードのベアチップ（以下ＬＥＤチップとする）１８を取り付け、このＬＥＤチップ１８をリード線１９Ａ，１９Ｂにて上記プリント線１７Ａ，１７Ｂに接続する。
【００１２】
このリード線１９Ａ，１９Ｂは、通常の導電線でもよいが、当該実施形態例では透明の導電線としている。即ち、この透明の導電線は、例えば酸化スズ（ＳｎＯ₂）膜或いは酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）膜で比抵抗の小さなものを選んでパターニングすることにより形成される。
【００１３】
また、上記ＬＥＤチップ１８の裏側では、図１（Ｂ）に示されるように、放物面等の球面状の凹面鏡２０が透明基板１６に取り付けられており、この凹面鏡２０によって上記ＬＥＤチップ１８から裏側へ向かう光を前側に反射させることができる。そして、上記透明基板１６の前側に集光レンズ２２が配置される。
【００１４】
第１例は以上の構成からなり、上記図１の光源部１２Ａは、図２の電池電源１４でＬＥＤチップ１８が点灯され、このＬＥＤチップ１８から発せられる光のうち、前側へ向かう光はそのまま透明基板１６を通って出射され、一方後側へ向かう光は凹面鏡２０で反射して前側に出射される。これらの出射光は、集光レンズ２２で集光された後、ライトガイド５の入射端に供給される。そうして、図２に示されるように、上記ライトガイド５で伝送された光は、照射窓４を介して被観察体内へ照射され、これによってＣＣＤ２では対物レンズ系１を介して撮像することが可能となる。
【００１５】
このＣＣＤ２で得られた画像信号は、第１信号処理回路３及び第２信号処理回路７で周知の信号処理が施され、この信号がエンコーダ８を介してディスプレイ９へ供給されることにより、被観察体内の画像がディスプレイ９上に表示される。一方、上記の第２信号処理回路７からの出力画像信号を入力した画像信号検出回路１０では、画像の明るさの情報を抽出しこれをＬＥＤ電流制御回路１３へ供給する。
【００１６】
そして、このＬＥＤ電流制御回路１３は、例えば画像が設定値よりも暗い場合はランプ電圧を上げるように、反対に画像が設定値よりも明るい場合はランプ電圧を下げるように制御して光源部１２Ａからの出力光量を制御しており、これによって最適な明るさが得られるようになっている。また、上記ＬＥＤ１６の発光期間を可変制御して固体撮像素子の電荷蓄積時間を変化させ、映像の明るさを制御することもできる。
このような構成によれば、上記光源部１２Ａが小電力駆動のＬＥＤチップ１８から構成されるので、電池電源１４で駆動することができ、低消費電力化や軽量化が促進されることになる。
【００１７】
図３には、実施形態の第２例の光源部が示されており、この第２例は複数のＬＥＤチップを配置したものである。図３に示されるように、この光源部１２Ｂでは、透明基板２４の外周に二重に電力供給用のプリント線２５Ａ（＋側），２５Ｂ（−側）がプリントされ、この透明基板２４の裏側中心付近に４個（この数は任意）のＬＥＤチップ（発光ダイオードベアチップ）１８が配置される。そして、これらのＬＥＤチップ１８はそれぞれの透明のリード線１９Ａ，１９Ｂで上記プリント線２５Ａ，２５Ｂに接続される。
【００１８】
また、図３（Ｂ）に示されるように、上記第１例と同様に透明基板２４の裏側に、凹面鏡２６が取り付けられる。更に、この透明基板２４の表側に集光レンズ２７を設けてもよい。
【００１９】
このような第２例の光源部１２Ｂによれば、４個のＬＥＤチップ１８から発した光が凹面鏡２６によって効率よく前側へ導かれ、第１例と比較すると大きな光量を得ることができるという利点がある。この光源部１２Ｂから出力された光は、図２の集光レンズ２２と同様の機能を果たす集光レンズ２７で集束され、ライトガイド５の入射端へ出射される。
なお、上記の複数のＬＥＤチップ１８を横方向に並べるようにしてもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光を透過させる透明基板の裏側に発光素子ベアチップを近接配置し、この発光素子ベアチップの後側に凹面鏡を設けたので、ベアチップから後側へ向かう光が前側へ導かれ、発光素子から発する光を効率よく利用することができる。そして、このような光源装置は電池で駆動することができ、低消費電力化及び小型軽量化を図ることが可能となる。
【００２１】
また、上記透明基板に形成されたプリント線と上記発光素子ベアチップとを透明のリード線で接続したので、光の出力効率を高めることができるという利点がある。
更に、上記発光素子ベアチップを複数個配置したので、内視鏡で必要となる大きな光量を電池駆動により容易に得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の第１例に係る内視鏡用光源装置の光源部の構成を示し、図（Ａ）は透明基板部を裏側から見た図、図（Ｂ）は側面断面図である。
【図２】実施形態例の光源装置を適用した電子内視鏡全体の概略構成を示す図である。
【図３】実施形態の第２例の光源部の構成を示し、図（Ａ）は透明基板部を裏側から見た図、図（Ｂ）は側面断面図である。
【符号の説明】
１２（Ａ〜Ｃ） … 光源部、
１３ … ＬＥＤ電流制御回路、
１４ … 電池電源、
１６，２４ … 透明基板、
１７（Ａ，Ｂ），２５（Ａ，Ｂ） … プリント電源線、
１８ … ＬＥＤチップ（ベアチップ）、
１９（Ａ，Ｂ） … リード線、
２０，２６ … 凹面鏡。

Claims

光を透過させる基板であって、その裏面の外周に沿って電力供給用の配線プリントパターンが形成された透明基板と、
この透明基板の裏側に近接配置され、かつこの透明基板裏面外周の上記配線プリントパターンに対し透明のリード線で接続された複数個の発光素子ベアチップと、
上記透明基板領域内の大きさで、上記複数個の発光素子ベアチップを覆うように配置され、これら発光素子ベアチップから発する光を上記透明基板側へ反射させる球面状凹面鏡と、
上記透明基板の表側に設けられた集光レンズと、を含み、
上記発光素子ベアチップから前側へ向かう光と後側に向かう光の両方を集光レンズの前側へ導くようにした内視鏡用光源装置。