JP5179961B2 - Light source device and endoscope system using the same - Google Patents

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    • A61B1/06Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0653Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements with wavelength conversion

Description

本発明は、光源装置およびこれを用いる内視鏡システムに関する。   The present invention relates to a light source device and an endoscope system using the same.

内視鏡は、その挿入部が人体等の生体内に挿入されて、臓器の診断や治療、標本の採取等に使用される。内視鏡の挿入部先端には、画像を取得するための撮像素子や、観察部位を照明するための照明光の出射口が設けられている。内視鏡内部には、光ファイバーの束(バンドル)からなるライトガイドが挿通されており、このライトガイドがキセノンランプ等の白色光源に接続されて、光源からの光を挿入部先端まで伝送する。   An endoscope is inserted into a living body such as a human body and used for diagnosis and treatment of an organ, collection of a sample, and the like. At the distal end of the insertion portion of the endoscope, an image sensor for acquiring an image and an illumination light exit for illuminating an observation site are provided. Inside the endoscope, a light guide made of a bundle of optical fibers is inserted, and this light guide is connected to a white light source such as a xenon lamp and transmits light from the light source to the distal end of the insertion portion.

従来より、内視鏡用照明光学系として、種々の提案がなされている。
特許文献1には、内視鏡用照明光学系として、光源として発光ダイオード(LED)、半導体レーザ(例えば、LD)、ランプ等の発光素子を用い、この発光素子を内視鏡先端部(挿入部先端)内に配置することにより、ライトガイド(LG)を排除し、操作性を良くし、観察範囲と照明範囲とのズレをなくし、均一な照明を得ることができることが開示されている。また、特許文献1には、被写体との距離に応じて選択的に発光させるために複数個の発光素子を搭載する例も開示されている。
Conventionally, various proposals have been made as illumination optical systems for endoscopes.
In Patent Document 1, a light emitting diode (LED), a semiconductor laser (for example, LD), or a light emitting element such as a lamp is used as a light source as an endoscope illumination optical system, and this light emitting element is inserted into an endoscope tip (inserted). It is disclosed that the light guide (LG) can be eliminated, the operability can be improved, the deviation between the observation range and the illumination range can be eliminated, and uniform illumination can be obtained. Patent Document 1 also discloses an example in which a plurality of light emitting elements are mounted in order to selectively emit light according to the distance to the subject.

また、特許文献2には、励起光として高発光効率の青色レーザ光をファイバでその先端に導き、先端に塗布された蛍光体を励起し、白色照明とする演色性の高い発色装置およびこれを用いる内視鏡装置が開示されている。このため、特許文献4には、種々の蛍光体が開示され、所定波長のレーザ光と組み合せて、特定の色調の照明、例えば、白色照明はもちろん、緑色照明や、青色照明や、黄色照明などとすることも開示されている。
さらに、特許文献3には、特許文献2に用いられる励起光として、青色波長域とこれより短波長域の青紫波長域との2種の励起光を用い、これらの2種の励起光で励起することにより、紫域の分光を加えて、さらに青色励起により、黄色と赤色の蛍光体からなる波長変換部材における波長変換損失を低減する発光装置が開示されている。このため、特許文献3に開示の発光装置は、青色波長域と青紫波長域との2種の励起光をそれぞれ射出する2種のレーザ素子と、励起光よりも長波長域の光を放出する1種以上の蛍光体を含む波長変換部材と、励起光を波長変換部材へ導出するライトガイドとを有している。
Further, Patent Document 2 discloses a high-color-rendering device and a white color illumination device that guides a blue laser beam having high emission efficiency as excitation light to a tip thereof with a fiber, excites a phosphor applied to the tip, and produces white illumination. An endoscope apparatus to be used is disclosed. For this reason, various phosphors are disclosed in Patent Document 4, and in combination with laser light having a predetermined wavelength, illumination of a specific color tone, for example, white illumination, green illumination, blue illumination, yellow illumination, etc. Is also disclosed.
Furthermore, Patent Document 3 uses two types of excitation light of a blue wavelength region and a blue-violet wavelength region shorter than this as the excitation light used in Patent Document 2, and is excited by these two types of excitation light. Thus, there is disclosed a light emitting device that reduces a wavelength conversion loss in a wavelength conversion member made of phosphors of yellow and red by adding blue spectrum and further exciting with blue. For this reason, the light-emitting device disclosed in Patent Document 3 emits two types of laser elements that respectively emit two types of excitation light in a blue wavelength range and a blue-violet wavelength range, and light in a longer wavelength range than the excitation light. It has the wavelength conversion member containing 1 or more types of fluorescent substance, and the light guide which guide | induces excitation light to a wavelength conversion member.

また、特許文献4には、被観察体に応じて最適な波長領域を選択して、可視波長域内での時系列的な照明で通常のカラー画像(可視情報)を内視鏡先端部に内蔵された固体撮像素子を用いて取得することができ、一般的な可視領域の画像では識別が困難な被観察体の各部位の色調差の検出を容易にするために、可視以外の赤外や紫外の波長域の含む光を時系列的に照明して赤外光や紫外光による画像を取得し、所望の色に割り当てて表示することができる電子内視鏡が開示されている。このため、特許文献4には、狭帯域の波長領域の光による照明を行うための光源として、狭帯域の波長領域で発光するレーザやLED等が上げられ、この他、キセノンランプ、ハロゲンランプ、ストロボランプ等の広帯域な光を発光するランプの出射口に、色素を混入した吸収型のフィルタまたは蒸着型のフィルタを設けて出力波長を限定するものを用いても良いことが開示されている。また、特許文献4には、このような光源を紫外域から赤外域までの波長領域において、多数用いることが開示されている。なお、特許文献4では、光源から射出された照明光は、紫外域から赤外域までの所定波長領域の多種の照明光を導光する必要があるため、従来同様に、内視鏡先端部まで、ライトガイドによって導光されている。   In Patent Document 4, an optimal wavelength region is selected according to the object to be observed, and a normal color image (visible information) is built into the endoscope tip by time-series illumination within the visible wavelength region. In order to facilitate detection of the color difference of each part of the observed object, which is difficult to identify with a general visible region image, An electronic endoscope is disclosed that can illuminate light including an ultraviolet wavelength region in a time series to acquire an image using infrared light or ultraviolet light, and assign and display the image in a desired color. For this reason, Patent Document 4 includes lasers and LEDs that emit light in a narrow-band wavelength region as light sources for illuminating with light in a narrow-band wavelength region. In addition, a xenon lamp, a halogen lamp, It is disclosed that an absorption filter or a vapor deposition filter mixed with a dye may be provided at the exit of a lamp that emits broadband light such as a strobe lamp to limit the output wavelength. Patent Document 4 discloses that a large number of such light sources are used in the wavelength region from the ultraviolet region to the infrared region. In Patent Document 4, the illumination light emitted from the light source needs to guide various kinds of illumination light in a predetermined wavelength region from the ultraviolet region to the infrared region. The light is guided by a light guide.

特開昭60−225820号公報JP-A-60-225820 特開2005−205195号公報JP 2005-205195 A 特開2006−173324号公報JP 2006-173324 A 特許第2641653号公報Japanese Patent No. 2641653

ところで、特許文献1のように、LEDや半導体レーザ等のような発光素子を内視鏡先端部内に搭載する場合、特に複数個の発光素子を配置する場合には、発光素子を極力小型化し、細くすることが要求される。このように、内視鏡の照明に適した白色照明の場合、例えば白色LEDや白色レーザを用いる場合には、特許文献2および3に開示されているように、励起光源となる半導体レーザやLEDと蛍光体とで構成するのが好ましいが、この場合、蛍光体を極力大きくできるほど、効率を上げやすいというトレードオフの関係にある。このため、発光素子を内視鏡先端部内に搭載する場合には、蛍光体の大きさにも限度があり、効率を上げるにも限度があるという問題があった。   By the way, as in Patent Document 1, when mounting a light emitting element such as an LED or a semiconductor laser in the distal end portion of the endoscope, particularly when arranging a plurality of light emitting elements, the light emitting element is miniaturized as much as possible. Thinning is required. As described above, in the case of white illumination suitable for endoscope illumination, for example, when using a white LED or white laser, as disclosed in Patent Documents 2 and 3, a semiconductor laser or LED serving as an excitation light source is used. However, in this case, there is a trade-off relationship that the efficiency can be easily increased as the phosphor can be made as large as possible. For this reason, when the light emitting element is mounted in the distal end portion of the endoscope, there is a problem that there is a limit to the size of the phosphor and there is a limit to increase the efficiency.

一方、特許文献4に開示されている内視鏡のように、可視域以外の赤外光や紫外光も、画像診断、特に医療用画像診断に有用な画像を取得できる。
しかしながら、特許文献4に開示の内視鏡装置は、可視域内の光も、可視域以外の赤外光や紫外光も、狭帯域波長の光を時系列的に切り替えて用い、これらの光を直接ライトガイドに入射し、ライトガイドの先端から直接被写体に照射するもので、可視域の複数の波長成分を含む白色光を照射するものではない。このため、特許文献4には、ライトガイドを用いる電子内視鏡の代わりに、光ファイバを用いるファイバスコープを用いても良いことが記載されているが、特許文献4では、光ファイバは、ライトガイドと同様に、単に、多数の狭帯域波長の光を導光するために用いられるものである。
したがって、特許文献4に開示の内視鏡において、ライトガイドに替えて光ファイバを用いる場合であっても、励起光源となる半導体レーザやLEDから射出ざれた光をライトガイドや光ファイバに入射させ、ライトガイドや光ファイバの先端に蛍光体を塗布して、白色光を得る特許文献2および3に開示の白色LEDや白色レーザを用いることはできないという問題があった。
On the other hand, as in the endoscope disclosed in Patent Document 4, infrared light and ultraviolet light other than the visible range can acquire images useful for image diagnosis, particularly medical image diagnosis.
However, the endoscope device disclosed in Patent Document 4 uses light in the visible range, infrared light and ultraviolet light other than the visible range by switching light in a narrow band wavelength in time series, and using these lights. It directly enters the light guide and irradiates the subject directly from the tip of the light guide, and does not irradiate white light including a plurality of wavelength components in the visible range. For this reason, Patent Document 4 describes that a fiberscope using an optical fiber may be used instead of an electronic endoscope using a light guide. Similar to the guide, it is simply used to guide multiple narrowband wavelengths of light.
Therefore, in the endoscope disclosed in Patent Document 4, even when an optical fiber is used instead of the light guide, light emitted from a semiconductor laser or LED serving as an excitation light source is incident on the light guide or the optical fiber. However, there is a problem that the white LEDs and white lasers disclosed in Patent Documents 2 and 3 that obtain white light by applying a phosphor to the tip of a light guide or an optical fiber cannot be used.

さらに、内視鏡の光源として、特許文献2および3に開示のように、励起光、例えば青色励起光を発光する半導体レーザやLEDと、励起光を導光する光ファイバと、光ファイバの先端に設けられ、励起光によって励起される蛍光体とを備える白色LEDや白色レーザを用いると共に、特許文献4に開示の内視鏡のように、医療分野では有用である、可視域以外の赤外光を発光する赤外発光素子を用いる場合に、従来は、励起光を導光する光ファイバは、励起光を効率よく導光するように構成されているため、赤外光を効率よく導光することができないし、また、従来の白色LEDや白色レーザに用いられている蛍光体では、赤外光が蛍光に波長変換されてしまうという問題があった。   Further, as disclosed in Patent Documents 2 and 3, as a light source of an endoscope, semiconductor lasers or LEDs that emit excitation light, for example, blue excitation light, an optical fiber that guides excitation light, and a tip of the optical fiber In addition to using a white LED or a white laser provided with a phosphor that is excited by excitation light, it is useful in the medical field, such as an endoscope disclosed in Patent Document 4, and has an infrared region other than the visible region. In the case of using an infrared light emitting element that emits light, conventionally, an optical fiber that guides excitation light is configured to efficiently guide excitation light, so that infrared light is efficiently guided. In addition, phosphors used in conventional white LEDs and white lasers have a problem that infrared light is wavelength-converted into fluorescence.

このため、従来の内視鏡用光源装置では、励起光と赤外光とは別々の光ファイバを用いて導光されている。
このような従来の内視鏡用光源装置を用いる内視鏡システムを図8に示す。
同図に示すように、内視鏡システム100は、内視鏡装置102と制御装置104とを有する。内視鏡装置102は、挿入部106、操作部108、ユニバーサルコード部110、およびコネクタ部112から成り、挿入部106は、可撓性を持つ軟性部114、湾曲部116、および先端部118から成る。挿入部106の先端部118には、蛍光体部120と、照明光の照射口122と、対物レンズ(図示せず)およびCCD124とが設けられている。
また、制御装置104は、励起光光源となる青色レーザダイオード(以下、LDという)126および赤外LD128と、青色LD126および赤外LD128とを時系列的に発光させるように制御する光源制御器130と、プロセッサ132とを備えている。
For this reason, in a conventional endoscope light source device, excitation light and infrared light are guided using separate optical fibers.
An endoscope system using such a conventional endoscope light source device is shown in FIG.
As shown in the figure, the endoscope system 100 includes an endoscope apparatus 102 and a control apparatus 104. The endoscope apparatus 102 includes an insertion portion 106, an operation portion 108, a universal cord portion 110, and a connector portion 112. The insertion portion 106 includes a flexible portion 114, a bending portion 116, and a distal end portion 118 having flexibility. Become. A distal end portion 118 of the insertion portion 106 is provided with a phosphor portion 120, an illumination light irradiation port 122, an objective lens (not shown), and a CCD 124.
In addition, the control device 104 controls a blue laser diode (hereinafter referred to as LD) 126 and infrared LD 128 that are excitation light sources, and a light source controller 130 that controls the blue LD 126 and infrared LD 128 to emit light in time series. And a processor 132.

また、内視鏡装置102の内部には、2本の光ファイバ134および136と、1本のスコープケーブル138が挿通されている。
光ファイバ134および136は、内視鏡装置102内に挿通され、一方でそれぞれ制御装置104の青色LD126および赤外LD128に接続され、他方で内視鏡装置102の先端部118まで延在している。内視鏡装置102の先端部118において、光ファイバ134は、その先端が蛍光体部120の位置まで伸びており、青色LD126からの青色光を蛍光体部120に入射させ、照明光となる白色光(または擬似白色光)として照射口122から出射させ、光ファイバ136は、その先端が照射口122まで伸びており、赤外LD128からの赤外光を照射口122から出射させる。
また、スコープケーブル138は、撮像信号伝送用のケーブルであり、一方の端部が制御装置104のプロセッサ130に接続され、他方の端部がCCD124に接続される。プロセッサ130は、CCD124から送られてきた撮像信号を映像信号に変換して、図示しないモニタ等に供給する。
Further, two optical fibers 134 and 136 and one scope cable 138 are inserted into the endoscope apparatus 102.
The optical fibers 134 and 136 are inserted into the endoscope apparatus 102 and are connected to the blue LD 126 and the infrared LD 128 of the control apparatus 104 on the one hand, respectively, and extend to the distal end 118 of the endoscope apparatus 102 on the other hand. Yes. At the distal end portion 118 of the endoscope apparatus 102, the optical fiber 134 has a distal end extending to the position of the phosphor portion 120, and the blue light from the blue LD 126 is incident on the phosphor portion 120 and becomes white light as illumination light. Light (or pseudo white light) is emitted from the irradiation port 122, and the optical fiber 136 has a tip extending to the irradiation port 122, and emits infrared light from the infrared LD 128 from the irradiation port 122.
The scope cable 138 is an imaging signal transmission cable, and one end is connected to the processor 130 of the control device 104 and the other end is connected to the CCD 124. The processor 130 converts the imaging signal sent from the CCD 124 into a video signal and supplies it to a monitor (not shown).

ここで、青色LD126および赤外LD128と、2本の光ファイバ134および136と、蛍光体部120とは、光源装置140を構成する。
図9に光源装置140の詳細を示す。
同図に示すように、青色LD126と光ファイバ134との間には、コリメータレンズ142が配置され、保持端部144によって保持された光ファイバ134の先端には蛍光体部120が取り付けられた発光部146が設けられる。
また、赤外LD128と光ファイバ136との間には、コリメータレンズ148が配置され、光ファイバ136の先端には、凹レンズ150が設けられる。
このように、従来の光源装置140では、赤外LD128からの赤外光を光ファイバ136で単独で導光するので、赤外光の拡がり角を増すために、光ファイバ先端において凹レンズ150が必要である。
Here, the blue LD 126 and the infrared LD 128, the two optical fibers 134 and 136, and the phosphor part 120 constitute a light source device 140.
FIG. 9 shows details of the light source device 140.
As shown in the figure, a collimator lens 142 is disposed between the blue LD 126 and the optical fiber 134, and the phosphor portion 120 is attached to the tip of the optical fiber 134 held by the holding end 144. A portion 146 is provided.
A collimator lens 148 is disposed between the infrared LD 128 and the optical fiber 136, and a concave lens 150 is provided at the tip of the optical fiber 136.
Thus, in the conventional light source device 140, since the infrared light from the infrared LD 128 is guided solely by the optical fiber 136, the concave lens 150 is required at the tip of the optical fiber in order to increase the spread angle of the infrared light. It is.

この光源装置140のように、青色LD126、光ファイバ134および蛍光体部120からなる白色レーザを観察光源に用いる場合に、医療分野で有用な赤外光による観察を行うために、赤外LD128をも観察光源として用いる場合には、青色LD126からの青色励起光を導光する光ファイバ134とは異なる、赤外光を導光する専用の光ファイバ136を用いる必要があり、装置構成が複雑となり、装置の小型化を実現できないという問題があった。
また、白色光と赤外光の射出位置が同一ではないので、例えば時系列的に白色光による通常画像と、赤外光による画像を取得して、表示する場合に、画像のズレや影の見え方の差が大きく、両画像間の比較が行い難いという問題もあった。
In the case where a white laser comprising a blue LD 126, an optical fiber 134 and a phosphor part 120 is used as an observation light source as in the light source device 140, an infrared LD 128 is used in order to perform observation with infrared light useful in the medical field. In the case of using as an observation light source, it is necessary to use a dedicated optical fiber 136 that guides infrared light, which is different from the optical fiber 134 that guides blue excitation light from the blue LD 126, resulting in a complicated apparatus configuration. There was a problem that the device could not be miniaturized.
In addition, since the emission positions of white light and infrared light are not the same, for example, when acquiring and displaying a normal image using white light and an image using infrared light in time series, image misalignment or shadow There was also a problem that the difference in appearance was large and it was difficult to compare the two images.

また、医療分野で有用な赤外光による観察を行うために赤外LEDとを用いる際に、内視鏡用の光源装置として、青色LEDと蛍光体とからなる白色(または擬似白色)LEDと赤外LEDとを一体として製作する場合であっても、白色LEDと、赤外LEDとは、別々に封止される必要がある。
このような内視鏡用光源装置を図10に示す。
同図に示すように、光源装置160は、分離壁161によって分離された2つの凹部162および163が形成された共通基板164と、凹部162に接着剤166によって固定された青色LED168と、凹部162内の青色LED168を蛍光体が混入された蛍光体入り樹脂によって封止領域に封止した樹脂封止部170と、共通基板164の凹部163に接着剤によって固定された赤外LED172と、凹部163内の赤外LED172を蛍光体が混入されていない赤外光を透過する樹脂によって封止領域に封止した樹脂封止部174とを備える。
ここで、青色LED168と蛍光体入り樹脂からなる樹脂封止部170とは、白色(または擬似白色)LEDを構成し、樹脂封止部170から白色光(または擬似白色光)を出射する。また、赤外LED172は、樹脂封止部174から赤外光を出射する。
In addition, when an infrared LED is used to perform observation using infrared light useful in the medical field, a white (or pseudo white) LED including a blue LED and a phosphor is used as a light source device for an endoscope. Even in the case of manufacturing the infrared LED integrally, the white LED and the infrared LED need to be sealed separately.
FIG. 10 shows such an endoscope light source device.
As shown in the figure, the light source device 160 includes a common substrate 164 in which two concave portions 162 and 163 separated by a separation wall 161 are formed, a blue LED 168 fixed to the concave portion 162 with an adhesive 166, and a concave portion 162. The blue LED 168 is sealed in a sealing region with a phosphor-containing resin mixed with a phosphor, the infrared LED 172 is fixed to the recess 163 of the common substrate 164 with an adhesive, and the recess 163. The infrared LED 172 is provided with a resin sealing portion 174 that is sealed in a sealing region with a resin that transmits infrared light in which no phosphor is mixed.
Here, the blue LED 168 and the resin sealing portion 170 made of a phosphor-containing resin constitute a white (or pseudo white) LED, and emit white light (or pseudo white light) from the resin sealing portion 170. The infrared LED 172 emits infrared light from the resin sealing portion 174.

この光源装置160のように、青色LED168および蛍光体入り樹脂からなる樹脂封止部170を備える白色LEDを観察光源に用いる場合に、医療分野で有用な赤外光による観察を行うために、赤外LED172をも観察光源として用いる場合には、青色LED168を封止する樹脂には、青色LED168からの青色励起光によって励起されて白色光(または擬似白色光)に波長変換する蛍光体を混入する必要があるのに対し、赤外LED172を封止する樹脂には、蛍光体を混入していない樹脂を用いる必要があり、効率の良い白色照明および装置の小型化を実現できないという問題があった。
また、白色光と赤外光の発光源が同一ではないので、例えば時系列的に白色光による通常画像と、赤外光による画像を取得して、表示する場合に、画像のズレや影の見え方の差が大きく、両画像間の比較が行い難いという問題もあった。
In the case where a white LED including a blue LED 168 and a resin sealing portion 170 made of a phosphor-containing resin is used as an observation light source like the light source device 160, red light is used for observation using infrared light useful in the medical field. When the outer LED 172 is also used as an observation light source, the resin that seals the blue LED 168 is mixed with a phosphor that is excited by the blue excitation light from the blue LED 168 and converts the wavelength into white light (or pseudo white light). On the other hand, the resin that seals the infrared LED 172 needs to use a resin not mixed with a phosphor, and there is a problem that efficient white illumination and downsizing of the apparatus cannot be realized. .
In addition, since the emission source of white light and infrared light is not the same, for example, when acquiring and displaying a normal image with white light and an image with infrared light in time series, image misalignment or shadow There was also a problem that the difference in appearance was large and it was difficult to compare the two images.

本発明の第1の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、波長の異なる2つの発光を同軸で導光することができ、小型化でき、細径化でき、低コストで、用途の多い光源装置およびこれを用いる内視鏡システムを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記第1の目的に加え、効率の良い白色照明および装置の小型化を実現することができ、また、白色光と赤外光との発光源をほぼ同一とすることができ、もしくは、白色光と赤外光とを同軸で導光して射出位置をほぼ同一とすることができ、例えば時系列的に白色光による通常画像と、赤外光による画像を取得して、表示する場合であっても、画像のズレや影の見え方の差を小さくして、両画像間の比較が行い易い光源装置およびこれを用いる内視鏡システムを提供することにある。
The first object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and can guide two light emissions having different wavelengths coaxially, which can be reduced in size, reduced in diameter, reduced in cost, An object of the present invention is to provide many light source devices and an endoscope system using the same.
Another object of the present invention is to realize efficient white illumination and downsizing of the apparatus in addition to the first object, and the white light source and the infrared light source are substantially the same. Or the white light and the infrared light can be guided coaxially to make the emission position almost the same. For example, a normal image by white light in time series and an image by infrared light A light source device that can easily compare between both images by reducing the difference between the image shift and the appearance of the shadow even when the image is acquired and displayed, and an endoscope system using the same It is in.

上記目的を達成するために、本発明者は、白色光を用いて観察すると共に、医療分野では有用であり、ヘモグロビンの吸収や酸素飽和度の違いなどを利用し撮像し、診断に用いることができる赤外光(赤外線)を用いて観察するために、効率の良い白色照明および装置の小型化を実現することができ、また、白色光と赤外光との発光源もしくはそれらの射出位置をほぼ同一とすることができる光源装置について鋭意研究を重ねた結果、特許文献2に開示された白色レーザのように、青色光を光ファイバで導光し、光ファイバの先端の蛍光体で白色光に変換する照明の場合にも、赤色光や赤外光などの、使用する蛍光体をほとんど励起せず、蛍光体を透過する波長の発光光を、光ファイバの先端の蛍光体に導光することにより、また、赤色光や赤外光などを出射する赤外LDなどの光源を蛍光体下に搭載することにより、白色光と赤外光との射出位置をほぼ同一とすることができることを知見し、本発明に至ったものである。   In order to achieve the above object, the present inventor observes using white light and is useful in the medical field. The inventor can take an image using the difference in hemoglobin absorption or oxygen saturation and use it for diagnosis. In order to observe using infrared light (infrared light), efficient white illumination and downsizing of the device can be realized, and the emission source of white light and infrared light or the emission position thereof can be determined. As a result of intensive research on light source devices that can be made substantially the same, as in the white laser disclosed in Patent Document 2, blue light is guided by an optical fiber, and white light is emitted by a phosphor at the tip of the optical fiber. Even in the case of illumination to be converted into light, the phosphor used is hardly excited, such as red light or infrared light, and the emitted light having a wavelength that passes through the phosphor is guided to the phosphor at the tip of the optical fiber. And also red light and It was found that the emission position of white light and infrared light can be made substantially the same by mounting a light source such as an infrared LD that emits external light or the like under the phosphor, and the present invention has been achieved. It is.

また、本発明者は、上述した紫外光〜青色光の発光素子、例えばLEDで蛍光体を励起し、励起光と蛍光光から所望の白色を得る光源において、この蛍光体の下に赤外素子を並べて実装することにより、発光源をほぼ同一とすることができ、さらに、白色照明の効率と、その小型化を実現でき、例えば時系列的に白色光による通常画像と、赤外光による画像を取得して、表示する場合に、画像のズレや影の見え方の差が小さく、両画像間の比較が行いやすいことを知見し、本発明に至ったものである。
さらに、本発明者は、特許文献3に開示された白色レーザのように、文献2に開示された白色レーザの励起光として青色光および紫外光を入れるのではなく、逆に蛍光体を励起せずに、かつ光ファイバへの集光効率の良い、例えば赤色光や赤外光を出射する半導体レーザを光ファイバによって、その先端の蛍光体に送り込むことができ、このとき、蛍光部を構成する蛍光体ガラスや骨材、バインダなどを適切に選択することにより、蛍光体が、赤色光や赤外光に対して散乱体として光の拡がり角を拡げる働きを付与することができ、これにより、半導体レーザを用いた場合にその可干渉性により生じるスペックルなど、撮像の障害となる現象を防ぐことができることを知見し、本発明に至ったものである。
In addition, the present inventor uses the above-described ultraviolet to blue light emitting element, for example, a light source that excites a phosphor with an LED and obtains a desired white color from the excitation light and the fluorescent light. , The light emission sources can be made substantially the same, and the efficiency of white illumination and the miniaturization thereof can be realized. For example, a normal image by white light and an image by infrared light in time series When the image is acquired and displayed, the difference between the image shift and the appearance of the shadow is small, and it is easy to compare the two images, and the present invention has been achieved.
Further, the inventor does not use blue light and ultraviolet light as excitation light of the white laser disclosed in Patent Document 2 as in the case of the white laser disclosed in Patent Document 3, but instead excites the phosphor. In addition, a semiconductor laser that emits red light or infrared light, for example, with high light collection efficiency to the optical fiber, can be sent to the phosphor at the tip by the optical fiber. By appropriately selecting phosphor glass, aggregate, binder, etc., the phosphor can impart a function of expanding the light divergence angle as a scatterer for red light or infrared light, The present inventors have found that phenomena such as speckle caused by coherence when a semiconductor laser is used can be used to prevent phenomena that hinder imaging.

すなわち、本発明の第1の態様は、第1の波長で発光して第1の励起光として出射する第1の発光素子と、前記第1の波長と異なる第2の波長で発光して第2の発光光として出射する第2の発光素子と、前記第1の励起光で励起され、前記第1の波長と異なる発光波長で第1の蛍光を発光し、発光された前記第1の蛍光を出射する、又は、前記第1の励起光の一部によって発光された前記第1の蛍光と、透過する前記第1の励起光の残りの一部と、を混合して出射すると共に、前記第2の発光光を通過させる蛍体とを有し、前記第2の発光光が前記蛍光体を通過する際に、前記第2の発光光で励起されて、前記蛍光体から発光する第2の蛍光が、前記第1の励起光で励起されて、前記蛍光体から発光する前記第1の蛍光の1/10以下であり、前記第1の励起光が入射された際には、前記蛍光体から、前記第1の蛍光、または前記第1の蛍光と前記第1の励起光とが混合された光が出射される―方、前記第2の発光光が入射された際には、前記蛍光体から、前記第2の発光光、または前記第2の蛍光が混合された前記第2の発光光が出射されるように、前記第1の発光素子、前記第2の発光素子および前記蛍光体を組み合わせてなることを特徴とする光源装置を提供するものである。 That is, according to the first aspect of the present invention, the first light emitting element that emits light at the first wavelength and emits the first excitation light and the second light emitting element that emits light at the second wavelength different from the first wavelength are used. A second light- emitting element that emits as the second emission light; and the first fluorescence emitted by emitting the first fluorescence at an emission wavelength different from the first wavelength when excited by the first excitation light. Or the first fluorescence emitted by a part of the first excitation light and the remaining part of the transmitted first excitation light are mixed and emitted , and and a fluorescent body passing the second emission light, when said second emission light passes through the phosphor is excited by the second light-emitting light, emitted from the phosphor first 2 fluorescence, the first being excited by the excitation light, der 1/10 of the first fluorescence emitted from the phosphor The when the first excitation light is incident from the phosphor, the first phosphor and the first fluorescence and the first light and the excitation light are mixed, is emitted - On the other hand, when the second emitted light is incident, the second emitted light or the second emitted light mixed with the second fluorescence is emitted from the phosphor. The light source device is characterized by combining the first light emitting element, the second light emitting element, and the phosphor .

ここで、前記第1の励起光が入射された際には、前記蛍光体は、前記第1の蛍光と前記第1の励起光とが混合された光を出射することが好ましい。
さらに、前記第1及び第2の発光素子に接続され、前記第1の発光素子の発光と前記第2の発光素子の発光を制御する光源制御器を有することが好ましく、また、前記光源制御器は、前記第1の発光素子と前記第2の発光素子とを時系列に発光させるように制御することが好ましい。
さらに、前記第1の励起光と、前記第2の発光光と、を導光する同一の1本の光ファイバを有し、前記蛍光体は、前記1本の光ファイバの出射端に配置されることが好ましい。
また、さらに、前記1本の光ファイバの先端部分を保持する保持端部を有し、前記蛍光体は、前記保持端部によって保持された前記1本の光ファイバの先端に取り付けられることが好ましい。
また、さらに、前記第1の励起光の光路と、前記第2の発光光の光路と、を一致させる光路調整部を有し、前記1本の光ファイバの入射端は、前記第1の励起光と、前記第2の発光光と、の一致した光路の延長上に、配置されることが好ましく、また、前記光路調整部は、前記第2の発光光の光路を、前記第1の励起光の光路と一致させるダイクロイックミラーを有することが好ましい。
また、前記第1の発光素子および前記第2の発光素子は、共に、同じ前記蛍光体の下に実装されていることが好ましい。
ここで、前記第2の発光光が前記蛍光体を通過する際に、前記第2の発光光で励起されて発光した前記第2の蛍光前記第1の励起光が前記蛍光体に入射された際に、前記第1の励起光で励起されて発光する前記第1の蛍光の1/100以下であるのが好ましい。
また、前記第2の発光光が前記蛍光体を通過する際に、前記第2の発光光で励起されて発光した前記第2の蛍光前記第1の励起光が前記蛍光体に入射された際に、前記第1の励起光で励起されて発光する前記第1の蛍光の1/10000以下であるのが好ましい。
また、前記第2の発光光が前記蛍光体を通過する際に、前記第2の発光光で励起されて発光した前記第2の蛍光前記第1の励起光が前記蛍光体に入射された際に、前記第1の励起光で励起されて発光する前記第1の蛍光に対して実質的に無視できるのが好ましい。
Here, when the first excitation light is incident, it is preferable that the phosphor emits light in which the first fluorescence and the first excitation light are mixed.
The light source controller preferably includes a light source controller connected to the first and second light emitting elements to control light emission of the first light emitting element and light emission of the second light emitting element. It is preferable to control the first light emitting element and the second light emitting element to emit light in time series.
Furthermore, it has the same one optical fiber which guides said 1st excitation light and said 2nd emitted light, and said fluorescent substance is arrange | positioned at the output end of said one optical fiber It is preferable.
Furthermore, it is preferable that a holding end portion for holding a tip portion of the one optical fiber is provided, and the phosphor is attached to a tip end of the one optical fiber held by the holding end portion. .
In addition, an optical path adjustment unit that matches the optical path of the first excitation light with the optical path of the second emission light, and the incident end of the one optical fiber is the first excitation light It is preferable that the optical path adjustment unit is disposed on an extension of an optical path in which the light and the second emission light coincide with each other, and the optical path adjustment unit changes the optical path of the second emission light to the first excitation light. It is preferable to have a dichroic mirror that matches the optical path of light.
Moreover, it is preferable that both the first light emitting element and the second light emitting element are mounted under the same phosphor.
Here, when the second emission light passes through the phosphor, the second fluorescence emission is excited by the second light-emitting light is incident the first excitation light to the phosphor In this case, it is preferably 1/100 or less of the first fluorescence emitted by being excited by the first excitation light.
Further, when the second emission light passes through the phosphor, the second fluorescence emission is excited by the second light-emitting light, the first excitation light is incident on the phosphor In this case, it is preferably 1 / 10,000 or less of the first fluorescence emitted by being excited by the first excitation light.
Further, when the second emission light passes through the phosphor, the second fluorescence emission is excited by the second light-emitting light, the first excitation light is incident on the phosphor In this case, it is preferable that the first fluorescence emitted by being excited by the first excitation light can be substantially ignored.

た、前記第2の発光光の前記第2の波長は、赤外領域の波長を含むのが好ましい。
また、前記蛍光体は、固化用樹脂によって固化されたものであることが好ましく、前記蛍光体は、さらに、前記第2の発光光に対して散乱体として光の拡がり角を拡げる働きを付与することが好ましい。
また、上記課題を解決するために、本発明の第2の態様は、上記第1の態様の光源装置を搭載することを特徴とする内視鏡システムを提供するものである。
Also, the second wavelength of the second emission light, the wavelengths of the infrared region including Takeno are preferred.
Moreover, it is preferable that the phosphor is solidified by a solidifying resin, and the phosphor further imparts a function of expanding a light divergence angle as a scatterer to the second emitted light. It is preferable.
In order to solve the above problem, a second aspect of the present invention provides an endoscope system including the light source device of the first aspect.

本発明によれば、上記構成により、波長の異なる2つの発光を同軸で導光することができ、小型化でき、細径化でき、低コストで、用途の多い光源装置およびこれを用いる内視鏡システムを提供することができる。
また、本発明によれば、上記構成により、効率の良い白色照明および装置の小型化を実現することができ、また、白色光と赤外光との発光源をほぼ同一とすることができ、もしくは、白色光と赤外光とを同軸で導光して射出位置をほぼ同一とすることができ、例えば時系列的に白色光による通常画像と、赤外光による画像を取得して、表示する場合であっても、画像のズレや影の見え方の差を小さくして、両画像間の比較を行い易くすることができる。
According to the present invention, with the above-described configuration, two light emissions having different wavelengths can be guided coaxially, can be downsized, can be reduced in diameter, can be manufactured at low cost, and can be used for many purposes. A mirror system can be provided.
In addition, according to the present invention, with the above configuration, it is possible to realize efficient white illumination and downsizing of the device, and it is possible to make the light source of white light and infrared light substantially the same, Alternatively, white light and infrared light can be guided coaxially and the emission position can be made substantially the same. For example, a normal image by white light and an image by infrared light are acquired and displayed in time series. Even in this case, it is possible to make the comparison between the two images easy by reducing the difference between the image shift and the appearance of the shadow.

本発明に係る光源装置およびこれを用いる内視鏡システムを、添付の図面に示す好適実施例に基づいて、以下に詳細に説明する。   A light source device and an endoscope system using the same according to the present invention will be described below in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

図1は、本発明の光源装置を用いる本発明の内視鏡システムの一実施例(第1実施形態)を示す模式的断面図である。図2は、図1に示す内視鏡システムに用いられる本発明の光源装置の詳細を示す模式図である。
図1に示す内視鏡システム10は、内視鏡12と制御装置14とを有している。図1では、内視鏡12を模式的な断面図で示し、その内部の光学系の配置および光路を示している。
内視鏡12は、先端に小型テレビカメラ(CCD)を搭載し、取得した画像情報を電気信号として制御装置14へ伝送する、いわゆる電子内視鏡である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example (first embodiment) of an endoscope system of the present invention using the light source device of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing details of the light source device of the present invention used in the endoscope system shown in FIG.
An endoscope system 10 shown in FIG. 1 includes an endoscope 12 and a control device 14. In FIG. 1, the endoscope 12 is shown in a schematic cross-sectional view, and the arrangement and optical path of the optical system inside the endoscope 12 are shown.
The endoscope 12 is a so-called electronic endoscope in which a small television camera (CCD) is mounted at the tip, and acquired image information is transmitted to the control device 14 as an electrical signal.

内視鏡12は、体内に挿入される挿入部16と、挿入部16の先端のアングル操作や、挿入部16の先端からの吸引、送気・送水等の操作を行うための操作部18と、内視鏡12を制御装置14に接続するコネクタ部22と、操作部18とコネクタ部22とをつなぐユニバーサルコード部20とからなる。
なお、構成を分り易く示すために、図1における内視鏡12の寸法比率は実際とは異ならせている。例えば、挿入部16は、実際には、他の部分に比べて大幅に細く、かつ、観察部位に到達するのに十分な長さを有している。また、図示しないが、内視鏡12の内部には、画像光学系以外にも、組織採取用処置具等を挿入する鉗子チャンネルや、送気・送水用のチャンネル等が設けられている。
The endoscope 12 includes an insertion portion 16 to be inserted into the body, an operation portion 18 for performing an angle operation of the distal end of the insertion portion 16, suction from the distal end of the insertion portion 16, air supply / water supply, etc. The connector unit 22 connects the endoscope 12 to the control device 14, and the universal cord unit 20 connects the operation unit 18 and the connector unit 22.
In order to easily show the configuration, the dimensional ratio of the endoscope 12 in FIG. 1 is different from the actual one. For example, the insertion portion 16 is actually much thinner than the other portions and has a length sufficient to reach the observation site. Although not shown in the drawing, in addition to the image optical system, a forceps channel for inserting a tissue collection treatment tool and the like, a channel for air supply / water supply, and the like are provided inside the endoscope 12.

挿入部16は、可撓性を持つ軟性部24と、アングル部26と、先端部28とから構成される。先端部28には、観察部位へ光を照射する照射口30と、観察部位の画像情報を取得する撮像素子(CCD)32および対物レンズ(図示しない。)が設けられている。
アングル部26は、軟性部24と先端部28との間に設けられ、操作部18からのワイヤ操作やアクチュエータの作動操作などにより湾曲可能な構成とされている。アングル部26は、例えば、上方へは0度〜210度、下方へは0度〜90度、左右へはそれぞれ0度〜100度というように、その内視鏡12が使用される部位等に応じて定められた任意の角度に湾曲でき、アングル部26を湾曲させることで、先端部28の照射口30および撮像素子32を目的とする観察部位に向けることができる。アングル部26の最小曲げ半径は、例えばR7.5mmとされている。
The insertion portion 16 includes a flexible soft portion 24, an angle portion 26, and a distal end portion 28. The distal end portion 28 is provided with an irradiation port 30 for irradiating light to the observation site, an imaging device (CCD) 32 for acquiring image information of the observation site, and an objective lens (not shown).
The angle portion 26 is provided between the flexible portion 24 and the distal end portion 28, and is configured to be bent by a wire operation from the operation portion 18 or an operation operation of an actuator. The angle part 26 is, for example, at a part where the endoscope 12 is used, such as 0 degrees to 210 degrees upward, 0 degrees to 90 degrees downward, and 0 degrees to 100 degrees left and right. It can be bent at an arbitrary angle determined accordingly, and by bending the angle portion 26, the irradiation port 30 and the image sensor 32 of the distal end portion 28 can be directed to a target observation site. The minimum bending radius of the angle portion 26 is, for example, R7.5 mm.

制御装置14は、2つの半導体レーザ光源(半導体発光素子)である、励起光光源となる青色レーザダイオード(以下、LDという)(B−LD)34および赤外LD36(IR−LD)と、青色LD34からの青色光と赤外LD36からの赤外光とを、それぞれ後述する1本の光ファイバ40に入射させるための光路調整部38と、青色LD34および赤外LD36とを時系列的に発光させるように制御する光源制御器42と、プロセッサ44とを有する。プロセッサ44は、内視鏡12から伝送された電気信号(撮像信号)をデジタルの画像信号(映像信号)に変換し、画像処理して、図示しないテレビモニタ等の画像出力装置に供給する。   The control device 14 includes two semiconductor laser light sources (semiconductor light-emitting elements), a blue laser diode (hereinafter referred to as LD) (B-LD) 34 and an infrared LD 36 (IR-LD) serving as an excitation light source, and blue The optical path adjustment unit 38 for causing the blue light from the LD 34 and the infrared light from the infrared LD 36 to enter one optical fiber 40 to be described later, and the blue LD 34 and the infrared LD 36 are emitted in time series. A light source controller 42 and a processor 44. The processor 44 converts the electrical signal (imaging signal) transmitted from the endoscope 12 into a digital image signal (video signal), performs image processing, and supplies the image signal to an image output device such as a television monitor (not shown).

内視鏡12の内部には、1本の光ファイバ40と、1本のスコープケーブル46が挿通されており、スコープケーブル46の先端には、撮像素子34が取り付けられている。
光ファイバ40は、内視鏡12の手元側(基端側)のコネクタ部22が制御装置14に接続されることにより、その基端が光路調整部38に接続され、青色LD34からの青色光と赤外LD36からの赤外光とを、それぞれ光路調整部38を介して、内視鏡12の先端へ向けて導光(導波)する。光ファイバ40は、内視鏡12内に挿通され、一方の端部(基端)が制御装置14の光路調整部38に接続され、他方端部(先端)が内視鏡12ののコネクタ部22からユニバーサルコード部20を経て、挿入部16の先端部28まで延在している。
A single optical fiber 40 and a single scope cable 46 are inserted into the endoscope 12, and an image sensor 34 is attached to the distal end of the scope cable 46.
The optical fiber 40 is connected to the control device 14 at the proximal side (base end side) of the endoscope 12, so that the base end thereof is connected to the optical path adjustment unit 38, and the blue light from the blue LD 34. And the infrared light from the infrared LD 36 are guided (guided) toward the distal end of the endoscope 12 through the optical path adjustment unit 38, respectively. The optical fiber 40 is inserted into the endoscope 12, one end (base end) is connected to the optical path adjustment unit 38 of the control device 14, and the other end (tip) is a connector part of the endoscope 12. 22 extends through the universal cord portion 20 to the distal end portion 28 of the insertion portion 16.

内視鏡12の挿入部16の先端部28の照射口30の近傍において、1以上の蛍光体によって被覆されたもしくは1以上の蛍光体を含む蛍光体部48が、光ファイバ40の先端に取り付けられて配置されている。
内視鏡12の先端部28において、光ファイバ40は、その先端が蛍光体部48の位置まで伸びており、青色LD34からの青色光を蛍光体部48に入射させ、照明光となる白色光(または擬似白色光)として照射口30から出射させると共に、赤外LD34からの赤外光を蛍光体部48に入射させ、そのまま、好ましくは蛍光体部48に吸収させることなく、また波長変換させることなく通過させ、照射口30から出射させる。
また、スコープケーブル46は、撮像信号伝送用のケーブルであり、内視鏡12のコネクタ部22が制御装置14に接続されることにより、一方の端部(基端)が、プロセッサ44に接続され、他方の端部(先端)が撮像素子34に接続されている。撮像素子34によって取得された画像情報は、スコープケーブル46を介してプロセッサ44に送られ、画像処理された後、所定の表示画像情報に変換され、図示しないテレビモニタ等の画像出力装置に表示される。
In the vicinity of the irradiation port 30 of the distal end portion 28 of the insertion portion 16 of the endoscope 12, a phosphor portion 48 covered with one or more phosphors or including one or more phosphors is attached to the distal end of the optical fiber 40. Has been placed.
At the distal end portion 28 of the endoscope 12, the optical fiber 40 has its distal end extending to the position of the phosphor portion 48, and the blue light from the blue LD 34 is incident on the phosphor portion 48 to generate white light as illumination light. (Or pseudo white light) is emitted from the irradiation port 30 and the infrared light from the infrared LD 34 is incident on the phosphor portion 48 and is converted as it is, preferably without being absorbed by the phosphor portion 48 and also wavelength-converted. And pass through without irradiation.
The scope cable 46 is a cable for imaging signal transmission. When the connector portion 22 of the endoscope 12 is connected to the control device 14, one end portion (base end) is connected to the processor 44. The other end (tip) is connected to the image sensor 34. The image information acquired by the image sensor 34 is sent to the processor 44 via the scope cable 46, subjected to image processing, converted into predetermined display image information, and displayed on an image output device such as a television monitor (not shown). The

本発明においては、青色LD34から出射され、光路調整部38を経て光ファイバ40に入射した青色励起光は、光ファイバ40によって蛍光体部48へ送られ、蛍光体部48を励起する。蛍光体部48は、青色励起光の一部をそれとは異なる波長の蛍光に変換して出射するとともに、残りの励起光を透過させる。蛍光体部48から出射された蛍光と励起光が合わさって、例えば白色の照明光が得られる。この白色照明光は、照射口30から出射され、観察部位を照射する。
一方、赤外LD36から出射され、光路調整部38を経て光ファイバ40に入射した赤外光は、光ファイバ40によって蛍光体部48へ送られて、蛍光体部48を通過し、照射口30から出射され、観察部位を照射する。
In the present invention, the blue excitation light emitted from the blue LD 34 and incident on the optical fiber 40 through the optical path adjustment unit 38 is sent to the phosphor unit 48 by the optical fiber 40 and excites the phosphor unit 48. The phosphor portion 48 converts part of the blue excitation light into fluorescence having a different wavelength and emits it, and transmits the remaining excitation light. For example, white illumination light is obtained by combining the fluorescence emitted from the phosphor portion 48 and the excitation light. The white illumination light is emitted from the irradiation port 30 and irradiates the observation site.
On the other hand, infrared light emitted from the infrared LD 36 and incident on the optical fiber 40 through the optical path adjusting unit 38 is sent to the phosphor unit 48 by the optical fiber 40, passes through the phosphor unit 48, and is irradiated with the irradiation port 30. And irradiates the observation site.

すなわち、青色LD34および赤外LD36からそれぞれ出射された青色励起光および赤外光は、光路調整部38によって一致した光路とされて光ファイバ40に入射され、光ファイバ40によって導波されて、蛍光体部48に導入される。蛍光体部48に導入された青色励起光は、蛍光体部48の蛍光体を励起して、白色(または擬似白色)光に変換され、白色(または擬似白色)光として、照射口30から出射され、蛍光体部48に導入された赤外光は、できるだけそのまま、好ましくは蛍光体部48に吸収されることもなく、また、波長変換されることもなく、蛍光体部48を通過してそのまま赤外光として、照射口30から出射される。
ここで、青色LD34、赤外LD36、光路調整部38、光ファイバ40、光源制御器42および蛍光体部48は、本発明の光源装置50を構成する。
That is, the blue excitation light and the infrared light emitted from the blue LD 34 and the infrared LD 36 are made to coincide with each other by the optical path adjusting unit 38, enter the optical fiber 40, are guided by the optical fiber 40, and are fluorescent. It is introduced into the body part 48. The blue excitation light introduced into the phosphor portion 48 excites the phosphor of the phosphor portion 48 to be converted into white (or pseudo white) light, and is emitted from the irradiation port 30 as white (or pseudo white) light. The infrared light introduced into the phosphor part 48 passes through the phosphor part 48 as much as possible, preferably without being absorbed by the phosphor part 48 and without being wavelength-converted. It is emitted from the irradiation port 30 as infrared light as it is.
Here, the blue LD 34, the infrared LD 36, the optical path adjustment unit 38, the optical fiber 40, the light source controller 42, and the phosphor unit 48 constitute the light source device 50 of the present invention.

ここで、図2に、図1に示す内視鏡システム10に用いられている本発明の光源装置50の詳細を示す。
同図に示すように、光源装置50は、青色励起光を出射する青色LD34と、青色励起光の出射方向に対して直交する方向に赤外光を出射する赤外LD36と、青色LD34からの青色励起光と赤外LD36からの赤外光とが交差する位置に配置され、青色励起光を透過し、赤外光を直交する方向に反射して、赤外光の光路を青色励起光の光路と一致させるダイクロイックミラー52と、青色LD34および赤外LD36とダイクロイックミラー52との間にそれぞれ配置されるコリメータレンズ54aおよび54bと、赤外光および青色励起光の一致した1本の光路の延長上に入射端が配置される光ファイバ40と、ダイクロイックミラー52と光ファイバ40との間に配置される集光レンズ55と、光ファイバ40の先端部分を保持する保持端部56と、保持端部56によって保持された光ファイバ40の先端に取り付けられる蛍光体部48とを有する。ここで、青色LD34、赤外LD36、光路調整部38および光源制御器42は、光源部51を構成する。
Here, FIG. 2 shows details of the light source device 50 of the present invention used in the endoscope system 10 shown in FIG.
As shown in the figure, the light source device 50 includes a blue LD 34 that emits blue excitation light, an infrared LD 36 that emits infrared light in a direction orthogonal to the emission direction of the blue excitation light, and a blue LD 34 The blue excitation light and the infrared light from the infrared LD 36 are arranged at the intersecting positions, transmit the blue excitation light, reflect the infrared light in the orthogonal direction, and pass the infrared light path of the blue excitation light. A dichroic mirror 52 that matches the optical path, collimator lenses 54a and 54b disposed between the blue LD 34 and infrared LD 36, and the dichroic mirror 52, respectively, and an extension of one optical path that matches the infrared light and blue excitation light The optical fiber 40 on which the incident end is disposed, the condensing lens 55 disposed between the dichroic mirror 52 and the optical fiber 40, and the tip portion of the optical fiber 40 are held. It has a Zidane portion 56, and a phosphor unit 48 attached to the tip of the optical fiber 40 held by the holding end 56. Here, the blue LD 34, the infrared LD 36, the optical path adjustment unit 38, and the light source controller 42 constitute a light source unit 51.

ここで、ダイクロイックミラー52と、コリメータレンズ54aおよび54bと、集光レンズ55とは、光路調整部38を構成し、また、光ファイバ40の先端分を保持する保持端部56と、蛍光体部48とは、発光部58を構成する。
また、青色LD34は、本発明の第1の発光素子に相当し、青色励起光は、第1の波長で発光する励起光に相当し、また、赤外LD36は、本発明の第2の発光素子に相当し、赤外光は、青色励起光の第1の波長と異なる第2の波長で発光する光に相当する。
また、発光部58は、第3の発光素子に相当し、白色光または擬似白色光は、青色励起光によって励起された蛍光体部48で波長変換されて、蛍光体部48から出射される第1の波長と異なる発光波長で第1の蛍光に相当する。
Here, the dichroic mirror 52, the collimator lenses 54a and 54b, and the condenser lens 55 constitute an optical path adjusting unit 38, a holding end 56 for holding the tip of the optical fiber 40, and a phosphor part. 48 constitutes the light emitting unit 58.
The blue LD 34 corresponds to the first light emitting element of the present invention, the blue excitation light corresponds to the excitation light emitted at the first wavelength, and the infrared LD 36 corresponds to the second light emission of the present invention. It corresponds to an element, and infrared light corresponds to light emitted at a second wavelength different from the first wavelength of blue excitation light.
The light emitting unit 58 corresponds to a third light emitting element, and white light or pseudo white light is wavelength-converted by the phosphor unit 48 excited by the blue excitation light, and is emitted from the phosphor unit 48. It corresponds to the first fluorescence at an emission wavelength different from the wavelength of 1.

青色LD34としては、例えば、波長445nmの青色の半導体レーザ光源を用いることができ、蛍光体部48の蛍光体としては、例えば、YAG(YAG:Ce)(蛍光波長530〜580nm)系の黄色蛍光体、あるいはα−サイアロン(α−SiAlON)と赤色領域で発光するCaAlSiNを用いることができる。
このような半導体レーザ光源からの青光を励起光として、このような蛍光体部48の蛍光体を励起すると、蛍光体部48からは、蛍光体部48の蛍光体によって変換された黄色から赤色にわたる蛍光あるいは赤から緑にわたる蛍光と蛍光体部48を透過した青色の励起光とが出射される。この2種類の光が合わさることで、照射口30からは、白色の発光を得ることができる。
一方、赤外LD36としては、例えば、波長785nmの半導体レーザ光源を用いることができる。このような半導体レーザ光源からの赤外光は、蛍光体部48の蛍光体をあまり励起せず、蛍光体部48の蛍光体によって変換された蛍光も少なく、その殆どがそのまま蛍光体部48を通過する。
すなわち、本発明で蛍光体として、YAG(YAG:Ce2+)を用いる場合、波長が520nmを超えるとほとんど吸収無くなり、発光しなくなる。さらに、波長が550nmを超える発光スペクトルの長波長側では全く光らなくなる。
As the blue LD 34, for example, a blue semiconductor laser light source having a wavelength of 445 nm can be used. As the phosphor of the phosphor portion 48, for example, YAG (YAG: Ce) (fluorescence wavelength 530 to 580 nm) -based yellow fluorescence is used. Body, or α-sialon (α-SiAlON) and CaAlSiN 3 emitting in the red region can be used.
When blue light from such a semiconductor laser light source is used as excitation light to excite the phosphor of the phosphor part 48, the phosphor part 48 converts from yellow to red converted by the phosphor of the phosphor part 48. Fluorescent light or red to green fluorescent light and blue excitation light transmitted through the fluorescent part 48 are emitted. By combining these two types of light, white light emission can be obtained from the irradiation port 30.
On the other hand, as the infrared LD 36, for example, a semiconductor laser light source having a wavelength of 785 nm can be used. Infrared light from such a semiconductor laser light source does not excite the phosphor of the phosphor part 48 so much, and there is little fluorescence converted by the phosphor of the phosphor part 48, and most of the light passes through the phosphor part 48 as it is. pass.
That is, when YAG (YAG: Ce 2+ ) is used as the phosphor in the present invention, when the wavelength exceeds 520 nm, there is almost no absorption and no light is emitted. Further, no light is emitted at the long wavelength side of the emission spectrum having a wavelength exceeding 550 nm.

本発明においては、青色LD34として、波長400〜550nm、好ましくは、400〜500nmの従来公知の青紫〜青色半導体レーザ光源を用いることができる。
また、本発明においては、赤外LD36として、波長630nm以上、好ましくは、630〜800nm、より好ましくは650〜800nmの従来公知の赤〜赤外半導体レーザ光源を用いることができる。
また、本発明においては、蛍光体部48の蛍光体として、青色光励起緑−黄色蛍光体(Ca,Sr,Ba)SiO:Eu2+(蛍光波長500〜580nm)、SrGa:Eu2+,α−SiAlON:Eu2+,CaScSi12:Ce3+、青色光励起赤色蛍光体(Ca,Sr,Ba)Si:Eu2+、CaAlSiN:Eu2+等を用いることができる。
In the present invention, a conventionally known blue-violet to blue semiconductor laser light source having a wavelength of 400 to 550 nm, preferably 400 to 500 nm can be used as the blue LD 34.
In the present invention, a conventionally known red to infrared semiconductor laser light source having a wavelength of 630 nm or more, preferably 630 to 800 nm, more preferably 650 to 800 nm can be used as the infrared LD 36.
In the present invention, as the phosphor of the phosphor portion 48, blue light-excited green-yellow phosphor (Ca, Sr, Ba) 2 SiO 4 : Eu 2+ (fluorescence wavelength: 500 to 580 nm), SrGa 2 S 4 : Eu 2+ , α-SiAlON: Eu 2+ , Ca 3 Sc 2 Si 3 0 12 : Ce 3+ , blue light excited red phosphor (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 N 8 : Eu 2+ , CaAlSiN 3 : Eu 2+ and the like are used. be able to.

本発明においては、赤外光によって励起されて蛍光体部48から発光する蛍光(本発明の第2の蛍光)は、青色励起光によって励起されて蛍光体部48から発光する蛍光(本発明の第1の蛍光)の1/10以下である必要があり、好ましくは1/100以下であるのが良く、より好ましくは、1/10000以下であるのが良く。最も好ましくは、本発明の第2の蛍光は、本発明の第1の蛍光に対して実質的に無視できるのが良い。すなわち、最も好ましくは、蛍光体部48に導入された赤外光は、蛍光体部48の蛍光体に吸収されることもなく、また、波長変換されることもなく、蛍光体部48を通過してそのまま出射されるのが良い。
なお、発光部58の蛍光体部48は、その蛍光体が青色励起光によって励起され、青色励起光を波長変換して蛍光を発光し、白色光または擬似白色光として出射する。この際、波長変換された蛍光と青色励起光とが混合された光が、白色光または擬似白色光であっても良いが、波長変換された蛍光自体が、白色光または擬似白色光であっても良い。
In the present invention, the fluorescence that is excited by infrared light and emits light from the phosphor portion 48 (second fluorescence of the present invention) is the fluorescence that is excited by blue excitation light and emits light from the phosphor portion 48 (of the present invention). 1/10 or less of the first fluorescence), preferably 1/100 or less, and more preferably 1/10000 or less. Most preferably, the second fluorescence of the present invention should be substantially negligible relative to the first fluorescence of the present invention. That is, most preferably, the infrared light introduced into the phosphor part 48 passes through the phosphor part 48 without being absorbed by the phosphor of the phosphor part 48 and without being wavelength-converted. And it is good to emit as it is.
In addition, the phosphor part 48 of the light emitting part 58 is excited by blue excitation light, wavelength-converts the blue excitation light, emits fluorescence, and emits as white light or pseudo white light. At this time, the light in which the wavelength-converted fluorescence and the blue excitation light are mixed may be white light or pseudo-white light, but the wavelength-converted fluorescence itself is white light or pseudo-white light. Also good.

ここで、蛍光体部48は、蛍光体部分を構成する、固定、固化用樹脂との屈折率差を考慮し、蛍光体そのものと充填剤に対する粒径を赤外域に対して吸収が小さく、かつ散乱が大きい材料系で構成することにより、赤や赤外域の光に対して散乱させる効果を追加したものであるのが良い。こうすることにより、図9に示す従来の光源装置140のように、赤外光を導光するための光ファイバ128の先端に必要となる、赤外の拡がり角を増すための凹レンズを不要とすることができる。すなわち、蛍光体部48を構成する蛍光体ガラスや骨材、バインダなどを適切に選択することにより、蛍光体に、赤色光や赤外光に対して散乱体として光の拡がり角を拡げる働きを付与することができる。これにより、半導体レーザ光源を用いた場合に、その可干渉性により生じるスペックルなど、撮像の障害となる現象を防ぐことができる。
なお、本発明の好ましい特徴の1つは、赤外光を通す時に蛍光体部48の蛍光体を散乱体として用いることができるということである。
Here, the phosphor portion 48 takes into account the difference in refractive index between the fixing and solidifying resin constituting the phosphor portion, and the particle size of the phosphor itself and the filler is small in absorption in the infrared region, and It is preferable to add an effect of scattering with respect to light in the red or infrared region by using a material system with large scattering. This eliminates the need for a concave lens for increasing the infrared divergence angle, which is necessary at the tip of the optical fiber 128 for guiding infrared light, as in the conventional light source device 140 shown in FIG. can do. That is, by appropriately selecting the phosphor glass, aggregate, binder, and the like constituting the phosphor portion 48, the phosphor has a function of expanding the light divergence angle as a scatterer with respect to red light or infrared light. Can be granted. As a result, when a semiconductor laser light source is used, it is possible to prevent a phenomenon that hinders imaging such as speckle caused by coherence.
One of the preferable features of the present invention is that the phosphor of the phosphor portion 48 can be used as a scatterer when infrared light is passed.

また、図示例では、本発明の第1の発光素子として青色LD34を用い、本発明の第2の発光素子として赤外LD36を用い、本発明の第3の発光素子として、青色LD34からの青色励起光によって白色光となる蛍光を発する蛍光体部48を用いているが、本発明はこれに限定されず、第1および第2の発光素子として、波長の異なる2つの半導体レーザ光源を用い、また、一方の半導体レーザ光源からの励起光によって励起される蛍光体からなる蛍光体部を備える第3の発光源を用い、第3の発光源から励起光と異なる波長の蛍光を発光させることができ、他方の半導体レーザ光源からの光によって励起される蛍光体から発光する蛍光が第3の発光源からの蛍光の1/10以下であれば、いかなる半導体レーザ光源を用いても良いし、いかなる蛍光体を用いても良い。
第1の発光素子として、例えば蛍光体の励起効率の良い、波長405nmの青紫光の半導体レーザ光源を用いて、光の変換効率を向上させても良い。これにより、蛍光体部48の発熱量を抑えることができ、安定した発光を得ることができる。そのほかにも、半導体レーザ光源の励起光の波長および蛍光体部48の蛍光体の物性を選択することにより、内視鏡12による観察の目的に応じた色の照明光を得るようにしても良い。
In the illustrated example, the blue LD 34 is used as the first light emitting element of the present invention, the infrared LD 36 is used as the second light emitting element of the present invention, and the blue light from the blue LD 34 is used as the third light emitting element of the present invention. Although the phosphor part 48 that emits fluorescence that becomes white light by the excitation light is used, the present invention is not limited thereto, and two semiconductor laser light sources having different wavelengths are used as the first and second light emitting elements, In addition, a third light emission source including a phosphor portion made of a phosphor excited by excitation light from one semiconductor laser light source may be used to emit fluorescence having a wavelength different from that of the excitation light from the third light emission source. Any semiconductor laser light source may be used as long as the fluorescence emitted from the phosphor excited by the light from the other semiconductor laser light source is 1/10 or less of the fluorescence from the third light source. Fluorescent body formed may be used.
As the first light-emitting element, for example, a blue-violet semiconductor laser light source having a wavelength of 405 nm with good phosphor excitation efficiency may be used to improve the light conversion efficiency. Thereby, the emitted-heat amount of the fluorescent substance part 48 can be suppressed, and stable light emission can be obtained. In addition, by selecting the wavelength of the excitation light of the semiconductor laser light source and the physical properties of the phosphor of the phosphor part 48, illumination light of a color according to the purpose of observation by the endoscope 12 may be obtained. .

上述したように、蛍光体として、YAG(YAG:Ce2+)を用いる場合、波長が520nmを超えるとほとんど吸収無くなり、発光しなくなる。さらに、波長が550nmを超える発光スペクトルの長波長側では全く光らなくなる。
また、緑のSHGレーザを光ファイバ40で導波させて、先端に蛍光体48がある場合と無い場合とを比較すると、後者では、ほとんどスペックル干渉が見られない。この理由は、蛍光体と蛍光体を固めるときの樹脂やガラスとの屈折率差により、屈折、反射、散乱等により、スペックルが発生しなくなるからである。この時の緑レーザの透過率は、50〜60%を超え、十分使用可能である。もちろん、発光スペクトルより長波長では、蛍光体の吸収はなく、固めるための樹脂、例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂、ガラスでは赤外の波長程度(〜1500nm)までは吸収無く問題ないといえる。
As described above, when YAG (YAG: Ce 2+ ) is used as the phosphor, when the wavelength exceeds 520 nm, there is almost no absorption and no light is emitted. Further, no light is emitted at the long wavelength side of the emission spectrum having a wavelength exceeding 550 nm.
Further, when a green SHG laser is guided by the optical fiber 40 and the case where the phosphor 48 is present at the tip is compared with the case where the phosphor 48 is not present, almost no speckle interference is observed in the latter. This is because speckles are not generated due to refraction, reflection, scattering, etc. due to the difference in refractive index between the phosphor and the resin or glass when the phosphor is hardened. At this time, the transmittance of the green laser exceeds 50 to 60% and can be used sufficiently. Of course, at wavelengths longer than the emission spectrum, there is no absorption of the phosphor, and it can be said that there is no problem in absorption up to the infrared wavelength (˜1500 nm) in resins for hardening, for example, epoxy resins, silicone resins, and glass.

また、上記実施例では、蛍光体部48の蛍光体によって、光源からの入力光(励起光)の一部を波長変換しているが、蛍光体を選択することにより、入力光の全部を波長変換して、観察に適した所望の色の出力光を得るようにしてもよい。すなわち、上記の例では、上述したように、蛍光体を青色光で励起し、青色光の一部を黄緑色と赤色の光へ変換し、残りの青色光(透過光)を併せて白色化しているが、さらに演色性を高めるためには、2種以上の蛍光体を用い、例えば紫色光から紫外線(400nm以下、例えば380nmや365nm)で、RGB3色の蛍光体を励起するのが望ましい。また、RGBにさらにオレンジを加えるなど、蛍光体をさらに増やすと、より一層演色性の高い望ましい出力光を得ることができる。   Moreover, in the said Example, although the wavelength of the part of the input light (excitation light) from a light source is wavelength-converted with the fluorescent substance of the fluorescent substance part 48, all the input lights are wavelength-converted by selecting a fluorescent substance. Conversion may be performed to obtain output light of a desired color suitable for observation. That is, in the above example, as described above, the phosphor is excited with blue light, part of the blue light is converted into yellow-green and red light, and the remaining blue light (transmitted light) is combined and whitened. However, in order to further improve the color rendering properties, it is desirable to use two or more kinds of phosphors and excite the RGB three-color phosphors with, for example, violet light to ultraviolet light (400 nm or less, for example, 380 nm or 365 nm). Further, if the number of phosphors is further increased, such as by adding orange to RGB, it is possible to obtain desirable output light with higher color rendering properties.

光ファイバ40は、青色励起光と赤外光を共に効率よく導光できる物であるのが好ましく、また、単一コアを持つ同様の構成の光ファイバであるのが好ましい。
図3に光ファイバ40の一実施例の断面構成を示す。光ファイバ40は、中心部から順に、コア40a、クラッド40b、ハードクラッド40c、ポリイミドの補強材40d、およびテフロン(登録商標)被覆40eを有している。例えば、コア40aを直径200μmとし、クラッド40bの厚さを35μm、ハードクラッド40cを約5μm、ポリイミドの補強材40dを5〜10μm、テフロン(登録商標)被覆40eを約100μmとすると、光ファイバ40の直径は、およそ0.3〜0.5mmとなる。これは、従来のライトガイドの直径の半分以下に相当する。
光ファイバ40として単一コアの光ファイバを用いることで、従来のバンドルの光ファイバを用いたライトガイドのように、光ファイバ間での摩擦を生じることがなく、実質的に強度を増すことができる。また、繰り返し使用に伴う光ファイバの破損による経時的な光出力の低下という問題を防ぐことができる。さらに、内視鏡12の挿入部28の細径化を大幅に促進することや、曲げ半径を小さくすることも可能となる。
The optical fiber 40 is preferably a material that can efficiently guide both blue excitation light and infrared light, and is preferably an optical fiber having a similar structure with a single core.
FIG. 3 shows a cross-sectional configuration of an embodiment of the optical fiber 40. The optical fiber 40 includes, in order from the center, a core 40a, a clad 40b, a hard clad 40c, a polyimide reinforcing material 40d, and a Teflon (registered trademark) coating 40e. For example, if the core 40a has a diameter of 200 μm, the thickness of the clad 40b is 35 μm, the hard clad 40c is about 5 μm, the polyimide reinforcing material 40d is 5 to 10 μm, and the Teflon (registered trademark) coating 40e is about 100 μm. The diameter is approximately 0.3 to 0.5 mm. This corresponds to less than half the diameter of the conventional light guide.
By using an optical fiber having a single core as the optical fiber 40, friction between the optical fibers does not occur unlike a light guide using an optical fiber of a conventional bundle, and the strength is substantially increased. it can. In addition, it is possible to prevent the problem of a decrease in light output over time due to optical fiber breakage due to repeated use. Furthermore, it is possible to greatly promote the reduction in the diameter of the insertion portion 28 of the endoscope 12 and to reduce the bending radius.

ところで、図9に示す従来の光源装置140に用いられている、先端の蛍光体部120まで青色励起光を導光する光ファイバ126は、青色励起光専用であるため、青色励起光を効率よく、例えば、90%以上の効率で導光することができるが、赤外光を通すことができない。
これに対し、図3に示す光ファイバ40は、青色励起光および赤外光の両方を導光する必要があるため、そのコア40aに赤外光を通すための添加剤として、例えば、酸化マグネシウムが混入されているものである。この光ファイバ40は、酸化マグネシウムが混入されているため、青色励起光は85〜86%の効率でしか導光できなくなるので、多少効率は落ちるが、赤外光も同様に、また同等に導光することができる。
By the way, the optical fiber 126 used for the conventional light source device 140 shown in FIG. 9 and guiding the blue excitation light to the phosphor portion 120 at the tip is dedicated to the blue excitation light. For example, light can be guided with an efficiency of 90% or more, but infrared light cannot be transmitted.
On the other hand, since the optical fiber 40 shown in FIG. 3 needs to guide both blue excitation light and infrared light, an additive for passing infrared light through the core 40a is, for example, magnesium oxide. Is mixed. Since this optical fiber 40 is mixed with magnesium oxide, the blue excitation light can only be guided with an efficiency of 85 to 86%, so the efficiency is somewhat reduced, but the infrared light is also guided in the same way. Can be light.

なお、本発明に用いられる光ファイバ40は、青色励起光および赤外光の両方を導光できれば、どのようなものでも良い。
また、赤外光を通すために光ファイバ40のコア40aに混入する添加剤も、光ファイバ40に、青色励起光および赤外光の両方を導光できる機能を付与できれば、どのようなものでも良い。
The optical fiber 40 used in the present invention may be anything as long as it can guide both blue excitation light and infrared light.
Further, any additive mixed in the core 40a of the optical fiber 40 to allow infrared light to pass can be used as long as it can impart a function capable of guiding both blue excitation light and infrared light to the optical fiber 40. good.

次に、ダイクロイックミラー52は、光路調整部38を構成するもので、青色LD34から出射された青色励起光を透過し、赤外LD36から出射された赤外光を直交する方向に反射して、赤外光の光路を青色励起光の光路と一致させる半透過半反射鏡であり、図示例では、青色LD34からの青色励起光の出射光路上であって、青色LD34からの青色励起光と赤外LD36からの赤外光とが交差する位置に配置される。なお、このダイクロイックミラー52は、図示例のものに限定されず、青色LD34から出射された青色励起光を反射し、赤外LD36から出射された赤外光を透過して、赤外光の光路を青色励起光の光路と一致させるものであっても良い。
コリメータレンズ54aおよび54bは、光路調整部38を構成するもので、青色LD34からの青色励起光と赤外LD36からの赤外光とをそれぞれダイクロイックミラー52の入射面に集光させるもので、凸レンズからなるものである。
また、集光レンズ55も、光路調整部38を構成するもので、ダイクロイックミラー52から出射される青色励起光と赤外光とを光ファイバ40の入射面に集光させるもので、凸レンズからなるものである。
Next, the dichroic mirror 52 constitutes the optical path adjustment unit 38, transmits the blue excitation light emitted from the blue LD 34, reflects the infrared light emitted from the infrared LD 36 in the orthogonal direction, This is a semi-transmissive semi-reflecting mirror that matches the optical path of the infrared light with the optical path of the blue excitation light. In the illustrated example, it is on the outgoing optical path of the blue excitation light from the blue LD 34, and the blue excitation light and the red light from the blue LD 34 It arrange | positions in the position which the infrared light from outer LD36 cross | intersects. The dichroic mirror 52 is not limited to the illustrated example, and reflects the blue excitation light emitted from the blue LD 34, transmits the infrared light emitted from the infrared LD 36, and transmits the infrared light path. May be made to coincide with the optical path of the blue excitation light.
The collimator lenses 54a and 54b constitute the optical path adjustment unit 38, and condense the blue excitation light from the blue LD 34 and the infrared light from the infrared LD 36 onto the incident surface of the dichroic mirror 52, respectively. It consists of
The condensing lens 55 also constitutes the optical path adjusting unit 38 and condenses blue excitation light and infrared light emitted from the dichroic mirror 52 on the incident surface of the optical fiber 40 and is composed of a convex lens. Is.

保持端部56は、発光部58を構成するもので、光ファイバ40の先端部を支持し、この先端部に蛍光体部48を取り付けるためのものである。
発光部58は、光ファイバ40の先端部、蛍光体部48および保持端部56からなり、蛍光体部48で白色光を発光させて出射させ、かつ赤外光も出射させるものである。
なお、光源制御器42は、青色LD34および赤外LD36とを時系列的に発光させるように制御するものである。
本発明の光源装置50においては、青色LD34をONすると、ダイクロイックミラー52と光ファイバ40の入射面に集光させるコリメーターレンズ54aおよび54bならびに集光レンズ55を通って、光ファイバ40の先端の蛍光体部48に達する。この時、青色励起光と蛍光体部48内の蛍光体からの黄色〜赤色の光により、白色光となる。必要に応じて赤外LD36を点灯させて赤外光を出射させる。
The holding end portion 56 constitutes the light emitting portion 58 and supports the tip portion of the optical fiber 40 and is used for attaching the phosphor portion 48 to the tip portion.
The light emitting portion 58 includes a tip portion of the optical fiber 40, a phosphor portion 48, and a holding end portion 56. The phosphor portion 48 emits white light and emits it, and also emits infrared light.
The light source controller 42 controls the blue LD 34 and the infrared LD 36 to emit light in time series.
In the light source device 50 of the present invention, when the blue LD 34 is turned on, the collimator lenses 54a and 54b that collect light on the incident surface of the dichroic mirror 52 and the optical fiber 40 and the condensing lens 55 are passed through the tip of the optical fiber 40. The phosphor part 48 is reached. At this time, white light is generated by the blue excitation light and the yellow to red light from the phosphor in the phosphor portion 48. If necessary, the infrared LD 36 is turned on to emit infrared light.

次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図4は、本発明の光源装置を用いる本発明の内視鏡システムの他の実施例(第2実施形態)を示す模式的断面図である。図5は、図4に示す内視鏡システムに用いられる本発明の光源装置の詳細を示す模式図である。図6および図7は、それぞれ図5に示す光源装置に用いられる青色発光ダイオード(以下、LEDという)および赤外LEDの一実施例の模式的断面図である。
図4に示す内視鏡システム10aは、図1に示す内視鏡システム10と、制御装置の光源部の構成が異なる点および内視鏡の先端部に蛍光体部を備えていない点を除いて、同様な構成を有するものであるので、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略し、主に相違する点について説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing another example (second embodiment) of the endoscope system of the present invention using the light source device of the present invention. FIG. 5 is a schematic diagram showing details of the light source device of the present invention used in the endoscope system shown in FIG. 6 and 7 are schematic cross-sectional views of one embodiment of a blue light-emitting diode (hereinafter referred to as LED) and an infrared LED used in the light source device shown in FIG. 5, respectively.
The endoscope system 10a shown in FIG. 4 is different from the endoscope system 10 shown in FIG. 1 in that the configuration of the light source unit of the control device is different and the phosphor part is not provided at the distal end of the endoscope. Since they have the same configuration, the same components are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and differences will be mainly described.

図4に示す内視鏡システム10aは、内視鏡12aと制御装置14aとを有している。
内視鏡12aの挿入部16の先端部28において、光ファイバ40の先端に蛍光体部を備えておらず、光ファイバ40の先端部は、直接内視鏡12aの先端部28の先端の照射口30に繋がっている。
制御装置14aは、白色光と赤外光とを射出する光源ユニット62および光源ユニット62から時系列的に白色光と赤外光とを出射させるように制御する光源制御器64を備える光源部61と、プロセッサ44とを有する。
なお、光源ユニット62および光源制御器64を備える光源部61と、光ファイバ40とは、本発明の光源装置60を構成する。
An endoscope system 10a shown in FIG. 4 includes an endoscope 12a and a control device 14a.
In the distal end portion 28 of the insertion portion 16 of the endoscope 12a, the distal end portion of the optical fiber 40 is not provided with a phosphor portion, and the distal end portion of the optical fiber 40 is directly irradiated to the distal end portion of the distal end portion 28 of the endoscope 12a. It is connected to the mouth 30.
The control device 14a includes a light source unit 62 that emits white light and infrared light, and a light source unit 61 that includes a light source controller 64 that controls the light source unit 62 to emit white light and infrared light in a time series. And a processor 44.
The light source unit 61 including the light source unit 62 and the light source controller 64 and the optical fiber 40 constitute the light source device 60 of the present invention.

図5に具体的に示すように、光源ユニット62は、凹部65が形成された共通基板66と、凹部65にそれぞれ接着剤68によって固定された青色LED70および赤外LED72と、凹部65内の青色LED70および赤外LED72を、蛍光体が混入された蛍光体入り樹脂によって封止領域に封止した樹脂封止部74とを備える。
ここで、赤外LED72の裏面側は金層69が形成されており、金層69が接着剤68によって共通基板66の凹部65に固定される。
共通基板66の凹部65の両側上面には、絶縁膜75を介して下部電極となる銅箔層76、銅箔層76に対して開口するようにその上に絶縁層となるレジスト層77、その上に銅箔層78が形成されている。
青色LED70の下部電極となるn側電極84は銅箔層76に、上部電極となるP側電極90は銅箔層78に、金ワイヤー79によってボンディングされている。
また、赤外LED72の下部電極となるP側電極91は銅箔層76に、上部電極となるP側電極98は銅箔層78に、金ワイヤー79によってボンディングされている。
As specifically shown in FIG. 5, the light source unit 62 includes a common substrate 66 in which a recess 65 is formed, a blue LED 70 and an infrared LED 72 fixed to the recess 65 by an adhesive 68, and a blue color in the recess 65. The resin sealing part 74 which sealed LED70 and infrared LED72 in the sealing area | region with the fluorescent substance containing resin in which the fluorescent substance was mixed is provided.
Here, a gold layer 69 is formed on the back side of the infrared LED 72, and the gold layer 69 is fixed to the recess 65 of the common substrate 66 by the adhesive 68.
A copper foil layer 76 serving as a lower electrode is formed on the upper surfaces of both sides of the recess 65 of the common substrate 66 via an insulating film 75, a resist layer 77 serving as an insulating layer thereon so as to open to the copper foil layer 76, A copper foil layer 78 is formed thereon.
The n-side electrode 84 serving as the lower electrode of the blue LED 70 is bonded to the copper foil layer 76, and the P-side electrode 90 serving as the upper electrode is bonded to the copper foil layer 78 by the gold wire 79.
The P-side electrode 91 serving as the lower electrode of the infrared LED 72 is bonded to the copper foil layer 76, and the P-side electrode 98 serving as the upper electrode is bonded to the copper foil layer 78 by the gold wire 79.

本実施形態においては、複数のLEDチップ、図示例では、青色LED70および赤外LED72を共通基板66の同一箇所(凹部65)に同一に実装し、蛍光体を含む同じ樹脂で封止することにより、実装面積を小さくできる。
図10に示す従来の従来の素子(光源装置160)では、蛍光体入り樹脂を使用する青色LED168と、蛍光体を励起しない赤外LED172とを別々に実装封止していたため、実装面積が大きくなっていたが、本実施形態のように、青色LED70と赤外LED72とを同一に実装した場合には、従来の素子に比較して実装面積を小さくできる。
なお、光源制御器64は、第1実施形態の光源制御器42と同様に、青色LED70および赤外LED72とを時系列的に発光させるように制御する。
In the present embodiment, a plurality of LED chips, in the illustrated example, the blue LED 70 and the infrared LED 72 are mounted in the same location (recess 65) of the common substrate 66 and sealed with the same resin including the phosphor. The mounting area can be reduced.
In the conventional conventional element (light source device 160) shown in FIG. 10, since the blue LED 168 using the resin containing the phosphor and the infrared LED 172 that does not excite the phosphor are separately mounted and sealed, the mounting area is large. However, when the blue LED 70 and the infrared LED 72 are mounted in the same manner as in this embodiment, the mounting area can be reduced as compared with a conventional element.
Note that the light source controller 64 controls the blue LED 70 and the infrared LED 72 to emit light in a time-series manner, similarly to the light source controller 42 of the first embodiment.

青色LED70は、励起光光源となるLED光源(半導体発光素子)であり、青色励起光を射出する。また、青色LED70は、本発明の第1の発光素子に相当し、青色励起光は、第1の波長で発光する励起光に相当する。
青色LED70としては、例えば、波長440〜460nmの青色LED光源を用いることができ、樹脂封止部74の樹脂に混入された蛍光体としては、例えば、YAG(YAG:Ce)(蛍光波長530〜580nm)系の黄色蛍光体を用いることができる。
このような青色LED光源からの青光を励起光として、このような樹脂封止部74の蛍光体を励起すると、樹脂封止部74からは、樹脂封止部74の蛍光体によって変換された黄色または黄色から赤色にわたる蛍光と樹脂封止部74を透過した青色の励起光とが出射される。この2種類の光が合わさることで、照射口30からは、白色の発光を得ることができる。したがって、青色LED70と蛍光体が混入された樹脂封止部74とは、青色光励起白色LEDを構成する。
The blue LED 70 is an LED light source (semiconductor light emitting element) serving as an excitation light source, and emits blue excitation light. The blue LED 70 corresponds to the first light emitting element of the present invention, and the blue excitation light corresponds to excitation light that emits light at the first wavelength.
As the blue LED 70, for example, a blue LED light source having a wavelength of 440 to 460 nm can be used. As the phosphor mixed in the resin of the resin sealing portion 74, for example, YAG (YAG: Ce) (fluorescence wavelength 530 to 530) 580 nm) -based yellow phosphor can be used.
When the phosphor of the resin sealing portion 74 is excited by using blue light from such a blue LED light source as excitation light, the resin sealing portion 74 is converted by the phosphor of the resin sealing portion 74. Fluorescence ranging from yellow or yellow to red and blue excitation light transmitted through the resin sealing portion 74 are emitted. By combining these two types of light, white light emission can be obtained from the irradiation port 30. Therefore, the blue LED 70 and the resin sealing portion 74 mixed with the phosphor constitute a blue light excited white LED.

一方、赤外LED72は、励起光光源となるLED光源(半導体発光素子)であり、赤外光を射出する。また、また、赤外LED72は、本発明の第2の発光素子に相当し、赤外光は、青色励起光の第1の波長と異なる第2の波長で発光する光に相当する。
赤外LED72としては、例えば、波長780nmの赤外LED光源を用いることができる。この赤外LED光源から射出された赤外光は、樹脂封止部74内の蛍光体をあまり励起せず、樹脂封止部74内の蛍光体によって変換される蛍光も少なく、その殆どがそのまま樹脂封止部74を通過する。
On the other hand, the infrared LED 72 is an LED light source (semiconductor light emitting element) serving as an excitation light source, and emits infrared light. The infrared LED 72 corresponds to the second light emitting element of the present invention, and the infrared light corresponds to light emitted at a second wavelength different from the first wavelength of the blue excitation light.
As the infrared LED 72, for example, an infrared LED light source having a wavelength of 780 nm can be used. Infrared light emitted from this infrared LED light source does not excite the phosphor in the resin sealing portion 74 so much, and there is little fluorescence converted by the phosphor in the resin sealing portion 74, most of which remains as it is. It passes through the resin sealing portion 74.

また、青色LED70からの青色励起光が励起する蛍光体が混入された樹脂封止部74は、第3の発光素子に相当し、白色光または擬似白色光は、青色励起光によって励起された樹脂封止部74で波長変換されて、樹脂封止部74から出射される第1の波長と異なる発光波長で第1の蛍光に相当する。
すなわち、青色LED70と蛍光体入り樹脂からなる樹脂封止部74とは、白色(または擬似白色)LEDを構成し、樹脂封止部74から白色光(または擬似白色光)を出射する。また、赤外LED72は、赤外光を出射し、樹脂封止部74をそのまま通過させ、赤外光を外部に出射する。
Further, the resin sealing portion 74 mixed with the phosphor excited by the blue excitation light from the blue LED 70 corresponds to a third light emitting element, and the white light or the pseudo white light is a resin excited by the blue excitation light. The wavelength is converted by the sealing portion 74 and corresponds to the first fluorescence at an emission wavelength different from the first wavelength emitted from the resin sealing portion 74.
That is, the blue LED 70 and the resin sealing portion 74 made of a phosphor-containing resin constitute a white (or pseudo white) LED and emit white light (or pseudo white light) from the resin sealing portion 74. The infrared LED 72 emits infrared light, passes through the resin sealing portion 74 as it is, and emits infrared light to the outside.

本実施形態においては、青色LED70として、上述した青色LED34と同様に、波長400〜550nm、好ましくは400〜500nmの従来公知の青紫〜青色LED光源を用いることができる。
また、本実施形態においては、赤外LED72として、上述した赤外LED36と同様に、波長630nm以上、好ましくは630〜800nm、より好ましくは650〜800nmの従来公知の赤〜赤外LED光源を用いることができる。
また、本実施形態においては、樹脂封止部74に混入させる蛍光体として、蛍光体部48内の蛍光体と同様に、青色光励起緑−黄色蛍光体(Ca,Sr,Ba)SiO:Eu2+(蛍光波長500〜580nm)、SrGa:Eu2+,α−SiAlON:Eu2+,CaScSi12:Ce3+、青色光励起赤色蛍光体(Ca,Sr,Ba)Si:Eu2+、CaAlSiN:Eu2+等を用いることができる。
In the present embodiment, as the blue LED 70, similarly to the blue LED 34 described above, a conventionally known blue-violet to blue LED light source having a wavelength of 400 to 550 nm, preferably 400 to 500 nm can be used.
In the present embodiment, as the infrared LED 72, a conventionally known red to infrared LED light source having a wavelength of 630 nm or more, preferably 630 to 800 nm, more preferably 650 to 800 nm is used as in the infrared LED 36 described above. be able to.
In the present embodiment, as a phosphor mixed in the resin sealing portion 74, similarly to the phosphor of the phosphor portion 48, a blue light excitation green - yellow phosphor (Ca, Sr, Ba) 2 SiO 4: Eu 2+ (fluorescence wavelength: 500 to 580 nm), SrGa 2 S 4 : Eu 2+ , α-SiAlON: Eu 2+ , Ca 3 Sc 2 Si 3 0 12 : Ce 3+ , blue light excited red phosphor (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 N 8 : Eu 2+ , CaAlSiN 3 : Eu 2+, or the like can be used.

本実施形態においては、赤外光によって励起されて蛍光体入り樹脂からなる樹脂封止部74から発光する蛍光(本発明の第2の蛍光)は、青色励起光によって励起されて樹脂封止部74から発光する蛍光(本発明の第1の蛍光)の1/10以下である必要があり、好ましくは1/100以下であるのが良く、より好ましくは、1/10000以下であるのが良く。最も好ましくは、本発明の第2の蛍光は、本発明の第1の蛍光に対して実質的に無視できるのが良い。すなわち、最も好ましくは、樹脂封止部74を通過する赤外光は、樹脂封止部74内の蛍光体に吸収されることもなく、また、波長変換されることもなく、樹脂封止部74を通過してそのまま出射されるのが良い。
なお、樹脂封止部74は、その蛍光体が青色励起光によって励起され、青色励起光を波長変換して蛍光を発光し、白色光または擬似白色光として出射する。この際、波長変換された蛍光と青色励起光とが混合された光が、白色光または擬似白色光であっても良いが、波長変換された蛍光自体が、白色光または擬似白色光であっても良い。
In this embodiment, the fluorescence (second fluorescence of the present invention) that is excited by infrared light and emitted from the resin sealing portion 74 made of a phosphor-containing resin is excited by blue excitation light and is resin-sealed. It is necessary to be 1/10 or less of the fluorescence emitted from 74 (the first fluorescence of the present invention), preferably 1/100 or less, more preferably 1 / 10,000 or less. . Most preferably, the second fluorescence of the present invention should be substantially negligible relative to the first fluorescence of the present invention. That is, most preferably, infrared light that passes through the resin sealing portion 74 is not absorbed by the phosphor in the resin sealing portion 74, and is not wavelength-converted. It is preferable that the light passes through 74 and is emitted as it is.
In the resin sealing portion 74, the phosphor is excited by blue excitation light, the blue excitation light is wavelength-converted to emit fluorescence, and is emitted as white light or pseudo white light. At this time, the light in which the wavelength-converted fluorescence and the blue excitation light are mixed may be white light or pseudo-white light, but the wavelength-converted fluorescence itself is white light or pseudo-white light. Also good.

ここで、樹脂封止部74は、蛍光体入り樹脂を構成する、固定、固化用樹脂との屈折率差を考慮し、蛍光体そのものと充填剤に対する粒径を赤外域に対して吸収が小さく、かつ散乱が大きい材料系で構成することにより、赤や赤外域の光に対して散乱させる効果を追加したものであるのが良い。こうすることにより、図10に示す従来の光源装置160のように、赤外光を出射する赤外LED172を、青色励起光を出射する青色LED168とは分離して蛍光体が入らない樹脂で封止する必要性を無くすことができる。すなわち、樹脂封止部74の蛍光体入り樹脂を構成する蛍光体ガラスや骨材、バインダなどを適切に選択することにより、蛍光体に、赤色光や赤外光に対して散乱体として光の拡がり角を拡げる働きを付与することができる。これにより、LED光源を用いた場合に、その可干渉性により生じるスペックルなど、撮像の障害となる現象を防ぐことができる。
なお、本実施形態の好ましい特徴の1つは、赤外光を通す時に樹脂封止部74内の蛍光体を散乱体として用いることができるということである。
Here, the resin sealing portion 74 takes into account the difference in refractive index between the fixing and solidifying resin constituting the phosphor-containing resin, and the particle size for the phosphor itself and the filler is less absorbed in the infrared region. In addition, it is preferable to add an effect of scattering with respect to light in the red or infrared region by using a material system with large scattering. In this way, like the conventional light source device 160 shown in FIG. 10, the infrared LED 172 that emits infrared light is separated from the blue LED 168 that emits blue excitation light and sealed with a resin that does not contain phosphor. The need to stop can be eliminated. That is, by appropriately selecting the phosphor glass, aggregate, binder, etc. constituting the phosphor-containing resin of the resin sealing portion 74, the phosphor can transmit light as a scatterer with respect to red light or infrared light. A function to widen the divergence angle can be given. As a result, when an LED light source is used, it is possible to prevent a phenomenon that hinders imaging such as speckle caused by coherence.
Note that one of the preferable features of the present embodiment is that the phosphor in the resin sealing portion 74 can be used as a scatterer when passing infrared light.

また、図示例では、本発明の第1の発光素子として青色LED70を用い、本発明の第2の発光素子として赤外LED72を用い、本発明の第3の発光素子として、青色LED70からの青色励起光によって白色光となる蛍光を発する蛍光体入り樹脂で封止された樹脂封止部74を用いているが、本発明はこれに限定されず、第1および第2の発光素子として、波長の異なる2つのLED光源を用い、また、一方のLED光源からの励起光によって励起される蛍光体入り樹脂で封止された樹脂封止部を備える第3の発光源を用い、第3の発光源から励起光と異なる波長の蛍光を発光させることができ、他方のLED光源からの光によって励起される蛍光体入り樹脂で封止された樹脂封止部から発光する蛍光が第3の発光源からの蛍光の1/10以下であれば、いかなるLED光源を用いても良いし、いかなる蛍光体入り樹脂を用いても良い。
なお、本実施形態における青色LED70、赤外LED72および樹脂封止部74に混入させる蛍光体は、上述した第1実施形態における青色LED34、赤外LED36および蛍光体部48内の蛍光体と同様に機能を有し、同様な効果を奏するものを用いることができる。
In the illustrated example, the blue LED 70 is used as the first light emitting element of the present invention, the infrared LED 72 is used as the second light emitting element of the present invention, and the blue light from the blue LED 70 is used as the third light emitting element of the present invention. The resin sealing portion 74 sealed with a phosphor-containing resin that emits white light by excitation light is used. However, the present invention is not limited to this, and the first and second light emitting elements have wavelengths. And a third light emission source including a resin sealing portion sealed with a resin containing a phosphor excited by excitation light from one of the LED light sources. Fluorescence emitted from a resin sealing portion sealed with a phosphor-containing resin that can emit fluorescence having a wavelength different from that of excitation light from the light source and excited by light from the other LED light source is the third light emission source. 1/1 of the fluorescence from If less, may be used any LED light sources, it may be used any resin containing fluorescent material.
In addition, the phosphor mixed in the blue LED 70, the infrared LED 72, and the resin sealing portion 74 in the present embodiment is the same as the phosphor in the blue LED 34, the infrared LED 36, and the phosphor portion 48 in the first embodiment described above. Those having functions and having similar effects can be used.

次に、図6および図7を参照して、青色LED70および赤外LED72の一実施例の構成について説明する。
図6に示すように、青色LED70は、サファイア基板80と、その上に形成された窒化アルミニウム(以下、AlNとする)バッファ層81と、その上に形成されたノンドープ窒化ガリウム(以下、GaNとする)層82と、その上に形成されたSiドープn型GaN層83と、その上の一部に形成された下部電極となるn側電極84と、Siドープn型GaN層83の残りの上部に形成されたSiとMgとを適当量ドープしたGaN量子井戸バリヤ層、発光層であるインジュウムガリウムナイトライド(以下、InGaNとする)層を積層して形成した単一量子井戸層(GaN/InGaN発光層/GaNキャリア閉じ込め層)85と、その上に形成されたMgドープp型AlGaNキャリヤブロック層86と、その上に形成されたMgを高濃度にドープしたp−GaN層88と、その上に形成されたp側ITO電極膜89と、その上に形成された上部電極となるP側電極90とを備える層構造を有する。
Next, with reference to FIG. 6 and FIG. 7, the structure of one Example of blue LED70 and infrared LED72 is demonstrated.
As shown in FIG. 6, the blue LED 70 includes a sapphire substrate 80, an aluminum nitride (hereinafter referred to as AlN) buffer layer 81 formed thereon, and a non-doped gallium nitride (hereinafter referred to as GaN) formed thereon. A layer 82 formed thereon, an Si-doped n-type GaN layer 83 formed thereon, an n-side electrode 84 serving as a lower electrode formed thereon, and the remaining portion of the Si-doped n-type GaN layer 83 A single quantum well layer (GaN) formed by laminating a GaN quantum well barrier layer doped with an appropriate amount of Si and Mg formed thereon and an indium gallium nitride (hereinafter referred to as InGaN) layer as a light emitting layer. / InGaN light emitting layer / GaN carrier confinement layer) 85, Mg-doped p-type AlGaN carrier block layer 86 formed thereon, and Mg formed thereon Having a p-GaN layer 88 doped at a high concentration, a p-side ITO electrode layer 89 formed thereon, a layer structure and a P-side electrode 90 serving as an upper electrode formed thereon.

このような青色(または緑色)LED70は、以下の作製方法によって作製することができる。
まず、サファイア基板を準備し、準備したサファイア基板を前処理し、有機金属気相成長法(MOCVD)により、AlNバッファ層、次に、Siドープn−GaN)層、さらに次に、SiとMgとを適当量ドープしたGaN量子井戸バリヤ層と、発光層であるInGaN層を積層し、単一量子井戸層を形成する。
次に、Mgドープp型AlGaNキャリヤブロック層とMgを高濃度にドープしたp−GaN層を成長させ、LEDウエハを作製することができる。この後、p型キャリヤの活性化処理を行い、フォトリソグラフィと電極形成のためのITO膜やワイヤーボンディング用金属電極蒸着工程、エッチング工程を繰り返し、通常のLEDウエハが作製される。
その後、チップ分離のために各々のチップ間にダイヤモンドスクライブにより傷入れを行い、ブレーキング装置により壁開を行い、素子分離が完了する。
こうして、青色(または緑色)LED70を作製することができる。
Such a blue (or green) LED 70 can be manufactured by the following manufacturing method.
First, a sapphire substrate is prepared, the prepared sapphire substrate is pretreated, and an AlN buffer layer, then a Si-doped n-GaN layer is further formed by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). And a suitable GaN quantum well barrier layer and an InGaN layer as a light emitting layer are stacked to form a single quantum well layer.
Next, a Mg-doped p-type AlGaN carrier block layer and a p-GaN layer doped with Mg at a high concentration can be grown to produce an LED wafer. Thereafter, activation of the p-type carrier is performed, and an ordinary LED wafer is manufactured by repeating the photolithography and the ITO film for electrode formation, the metal electrode deposition process for wire bonding, and the etching process.
Thereafter, for chip separation, each chip is scratched by diamond scribe, and a wall is opened by a braking device, thereby completing element isolation.
Thus, the blue (or green) LED 70 can be manufactured.

図7に示すように、赤外LED72は、下部電極となるP側電極91と、その上に形成されたp型GaP基板92と、その上に接着層93を介して接着されたZnドープp型AlGaAsキャリヤブロックかつ電極コンタクト層(p−AlxGa1−xAs層)94と、その上に形成されたMgを適当量ドープしたAlGaAs発光層(p−AlyGa1−yAs発光層)95と(x>yアルミニウム組成)、Siドープn型AlGaAs層(n−AlxGa1−xAs層)96と、その上に形成されたp側ITO電極膜97と、その上に形成された上部電極となるP側電極98とを備える層構造を有する。   As shown in FIG. 7, the infrared LED 72 includes a P-side electrode 91 serving as a lower electrode, a p-type GaP substrate 92 formed thereon, and a Zn-doped p bonded onto the p-type GaP substrate 92 via an adhesive layer 93. Type AlGaAs carrier block and electrode contact layer (p-AlxGa1-xAs layer) 94, and an AlGaAs light-emitting layer (p-AlyGa1-yAs light-emitting layer) 95 doped thereon with an appropriate amount of Mg (x> y aluminum) Composition), a Si-doped n-type AlGaAs layer (n-AlxGa1-xAs layer) 96, a p-side ITO electrode film 97 formed thereon, and a P-side electrode 98 serving as an upper electrode formed thereon. It has a layer structure.

このような赤外LED72は、以下のようにして作製することができる。
まず、GaAs基板を準備し、準備したGaAs基板を上に有機金属気相成長法(MOCVD)により、Siドープn−GaAsバッファ層、次に、Siドープn型AlGaAs層(n−AlxGa1−xAs層)、次に、Mgを適当量ドープしたAlGaAs発光層(p−AlyGa1−yAs発光層)を積層して形成する。
次に、Znドープp型AlGaAsキャリヤブロックかつ電極コンタクト層(p−AlxGa1−xAs層)を成長させる。その後、p側AlGaAs層(p−AlxGa1−xAs層)とp型GaP基板を接着し、p−AlxGa1−xAs層の成長に使用したGaAs基板を取り去る。
青色(または緑色)LED70の場合と同様に、フォトリソグラフィ工程とITO膜形成工程、金属電極蒸着工程、エッチング工程を繰り返し、通常のLEDウエハが作製される。
その後、チップ分離のために各々のチップ間にダイヤモンドスクライブにより傷入れを行い、ブレーキング装置により劈開を行い、素子分離が完了する。
こうして、赤外LED72を作製することができる。
Such an infrared LED 72 can be manufactured as follows.
First, a GaAs substrate is prepared, and a Si-doped n-GaAs buffer layer and then a Si-doped n-type AlGaAs layer (n-AlxGa1-xAs layer) are formed on the prepared GaAs substrate by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). Next, an AlGaAs light emitting layer doped with an appropriate amount of Mg (p-AlyGa1-yAs light emitting layer) is laminated and formed.
Next, a Zn-doped p-type AlGaAs carrier block and an electrode contact layer (p-AlxGa1-xAs layer) are grown. Thereafter, the p-side AlGaAs layer (p-AlxGa1-xAs layer) and the p-type GaP substrate are bonded, and the GaAs substrate used for the growth of the p-AlxGa1-xAs layer is removed.
Similar to the case of the blue (or green) LED 70, a photolithography process, an ITO film forming process, a metal electrode deposition process, and an etching process are repeated to produce a normal LED wafer.
After that, for chip separation, each chip is scratched by diamond scribe and cleaved by a braking device to complete element separation.
In this way, the infrared LED 72 can be manufactured.

以上、本発明の光源装置およびこれを用いる内視鏡について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
例えば、本発明の光源装置は、例えば、以下のような内視鏡および内視鏡以外の用途にも適用することができる。
1.内視鏡、血管観察、血流測定、赤外蛍光
2.脳神経外科、整形外科、耳鼻咽喉科、サージカルナビゲーション(例えば、メドトロニックソファモアダネック社の製品のようなサージカルナビゲーション)
3.術中の赤外による血管観察(例えば、NOVADQ社SPYシステムのような術中の赤外による血管観察システム)
4.指の血管、血流量観察システムの光源
5.動物の薬物動態観察システム(赤外蛍光)
6.歯科、矯正歯科の咬筋酸素動態の測定、義歯プラスチックの判別
As described above, the light source device of the present invention and the endoscope using the same have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various improvements and modifications are made without departing from the gist of the present invention. Of course, you may.
For example, the light source device of the present invention can be applied to uses other than the following endoscopes and endoscopes, for example.
1. 1. Endoscope, blood vessel observation, blood flow measurement, infrared fluorescence Neurosurgery, Orthopedics, Otolaryngology, Surgical navigation (for example, Surgical navigation such as Medtronic Sofa Moda Neck products)
3. Intravascular blood vessel observation during surgery (for example, intraoperative infrared blood vessel observation system such as NOVADQ SPY system)
4). 4. Light source of finger blood vessels and blood flow observation system Animal pharmacokinetic observation system (infrared fluorescence)
6). Measurement of masseter oxygen dynamics in dental and orthodontic dentistry, discrimination of denture plastic

本発明の光源装置を用いる本発明の内視鏡システムの一実施例(第1実施例)を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows one Example (1st Example) of the endoscope system of this invention using the light source device of this invention. 図1に示す内視鏡システムに用いられる本発明の光源装置の一実施例の詳細を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the detail of one Example of the light source device of this invention used for the endoscope system shown in FIG. 図2に示す光源装置に用いられる光ファイバの一実施例を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows one Example of the optical fiber used for the light source device shown in FIG. 本発明の光源装置を用いる本発明の内視鏡システムの他の実施例(第2実施例)を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the other Example (2nd Example) of the endoscope system of this invention using the light source device of this invention. 図4に示す内視鏡システムに用いられる本発明の光源装置の他の実施例の詳細を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the detail of the other Example of the light source device of this invention used for the endoscope system shown in FIG. 図5に示す光源装置に用いられる青色発光ダイオード(LED)の一実施例の模式的断面図である。It is typical sectional drawing of one Example of the blue light emitting diode (LED) used for the light source device shown in FIG. 図5に示す光源装置に用いられる赤外発光ダイオード(LED)の一実施例の模式的断面図である。It is typical sectional drawing of one Example of the infrared light emitting diode (LED) used for the light source device shown in FIG. 従来の内視鏡システムを示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the conventional endoscope system. 図8に示す内視鏡システムに用いられる従来の光源装置の詳細を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the detail of the conventional light source device used for the endoscope system shown in FIG. 従来の光源装置の他の例を詳細を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the detail of the other example of the conventional light source device.

符号の説明Explanation of symbols

10、10a、100 内視鏡システム
12、12a、102 内視鏡
14、14a、104 制御装置
16、106 挿入部
18、108 操作部
20、110 ユニバーサルコード部
22、112 コネクタ部
24、114 軟性部
26、116 アングル部(湾曲部)
28、118 先端部
30、122 照射口
32、124 撮像素子(CCD)
34、126 青色レーザダイオード(LD)
36、128 赤外レーザダイオード(LD)
38 光路調整部
40、134,136 光ファイバ
40a コア
40b クラッド
40c ハードクラッド
40d 補強材
40e テフロン(登録商標)被覆
42、64、130 光源制御部
44,132 プロセッサ
46、138 スコープケーブル
48、120 蛍光体部
50、60、140、160 光源装置
51、61 光源部
52 ダイクロイックミラー
54a、54b、142、148 コリメータレンズ
55 集光レンズ
56、144 保持端部
58、146 発光部
62 光源ユニット
65、162,163 凹部
66、164 共通基板
68、166 接着剤
69 金層
70、168 青色発光ダイオード(LED)
72、172 赤外LED
74、170、174 樹脂封止部
75 絶縁膜
76、78 銅箔層
77 レジスト層
79 金ワイヤ
80 サファイア基板
81 窒化アルミニウム(AlN)バッファ層
82 ノンドープ窒化ガリウム(GaN)層
83 Siドープn型GaN層
84 n側電極
85 単一量子井戸層(GaN/InGaN発光層/GaNキャリア閉じ込め層)
86 Mgドープp型AlGaNキャリヤブロック層
88 p−GaN層
89、97 p側ITO電極膜
90、91、98 P側電極
92 p型GaP基板92
93 接着層
94 p−AlxGa1−xAs層
95 AlGaAs発光層(p−AlyGa1−yAs発光層)
96 Siドープn型AlGaAs層(n−AlxGa1−xAs層)
150 凹レンズ
10, 10a, 100 Endoscope system 12, 12a, 102 Endoscope 14, 14a, 104 Control device 16, 106 Insertion unit 18, 108 Operation unit 20, 110 Universal cord unit 22, 112 Connector unit 24, 114 Flexible unit 26, 116 Angle part (curved part)
28, 118 Tip portion 30, 122 Irradiation port 32, 124 Image sensor (CCD)
34, 126 Blue laser diode (LD)
36, 128 Infrared laser diode (LD)
38 Optical path adjustment unit 40, 134, 136 Optical fiber 40a Core 40b Clad 40c Hard clad 40d Reinforcing material 40e Teflon (registered trademark) coating 42, 64, 130 Light source control unit 44, 132 Processor 46, 138 Scope cable 48, 120 Phosphor Unit 50, 60, 140, 160 light source device 51, 61 light source unit 52 dichroic mirror 54a, 54b, 142, 148 collimator lens 55 condenser lens 56, 144 holding end 58, 146 light emitting unit 62 light source unit 65, 162, 163 Recess 66, 164 Common substrate 68, 166 Adhesive 69 Gold layer 70, 168 Blue light emitting diode (LED)
72,172 Infrared LED
74, 170, 174 Resin sealing portion 75 Insulating film 76, 78 Copper foil layer 77 Resist layer 79 Gold wire 80 Sapphire substrate 81 Aluminum nitride (AlN) buffer layer 82 Non-doped gallium nitride (GaN) layer 83 Si-doped n-type GaN layer 84 n-side electrode 85 Single quantum well layer (GaN / InGaN emission layer / GaN carrier confinement layer)
86 Mg-doped p-type AlGaN carrier block layer 88 p-GaN layer 89, 97 p-side ITO electrode film 90, 91, 98 P-side electrode 92 p-type GaP substrate 92
93 Adhesive layer 94 p-AlxGa1-xAs layer 95 AlGaAs light emitting layer (p-AlyGa1-yAs light emitting layer)
96 Si-doped n-type AlGaAs layer (n-AlxGa1-xAs layer)
150 concave lens

Claims (16)

第1の波長で発光して第1の励起光として出射する第1の発光素子と、
前記第1の波長と異なる第2の波長で発光して第2の発光光として出射する第2の発光素子と、
前記第1の励起光で励起され、前記第1の波長と異なる発光波長で第1の蛍光を発光し、発光された前記第1の蛍光を出射する、又は、前記第1の励起光の一部によって発光された前記第1の蛍光と、透過する前記第1の励起光の残りの一部と、を混合して出射すると共に、前記第2の発光光を通過させる蛍体とを有し、
前記第2の発光光が前記蛍光体を通過する際に、前記第2の発光光で励起されて、前記蛍光体から発光する第2の蛍光が、前記第1の励起光で励起されて、前記蛍光体から発光する前記第1の蛍光の1/10以下であり、
前記第1の励起光が入射された際には、前記蛍光体から、前記第1の蛍光、または前記第1の蛍光と前記第1の励起光とが混合された光が出射される―方、前記第2の発光光が入射された際には、前記蛍光体から、前記第2の発光光、または前記第2の蛍光が混合された前記第2の発光光が出射されるように、前記第1の発光素子、前記第2の発光素子および前記蛍光体を組み合わせてなることを特徴とする光源装置。
A first light emitting element that emits light at a first wavelength and emits as first excitation light ;
A second light emitting element that emits light at a second wavelength different from the first wavelength and emits the second emitted light ;
Excited by the first excitation light, emits first fluorescence at an emission wavelength different from the first wavelength, and emits the emitted first fluorescence, or one of the first excitation lights Yes said first fluorescence emitted by the section, and a part of the rest of the first excitation light transmission, as well as to mix the emitted and a fluorescent body passing the second emission light And
When the second emission light passes through the phosphor, the second fluorescence emitted from the phosphor is excited by the second emission light , and the second fluorescence emitted from the phosphor is excited by the first excitation light. wherein is the first fluorescence 1/10 of emission from the phosphor,
When the first excitation light is incident, the phosphor emits the first fluorescence or light in which the first fluorescence and the first excitation light are mixed. When the second emitted light is incident, the second emitted light or the second emitted light mixed with the second fluorescence is emitted from the phosphor. A light source device comprising a combination of the first light emitting element, the second light emitting element, and the phosphor .
前記第1の励起光が入射された際には、前記蛍光体は、前記第1の蛍光と前記第1の励起光とが混合された光を出射する請求項1に記載の光源装置。The light source device according to claim 1, wherein when the first excitation light is incident, the phosphor emits light in which the first fluorescence and the first excitation light are mixed. さらに、前記第1及び第2の発光素子に接続され、前記第1の発光素子の発光と前記第2の発光素子の発光を制御する光源制御器を有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。  3. A light source controller connected to the first and second light emitting elements and controlling light emission of the first light emitting element and light emission of the second light emitting element. The light source device according to 1. 前記光源制御器は、前記第1の発光素子と前記第2の発光素子とを時系列に発光させるように制御することを特徴とする請求項3に記載の光源装置。  The light source device according to claim 3, wherein the light source controller controls the first light emitting element and the second light emitting element to emit light in time series. さらに、前記第1の励起光と、前記第2の発光光と、を導光する同一の1本の光ファイバを有し、
記蛍光体は、前記1本の光ファイバの出射端に配置され請求項1〜のいずれかに記載の光源装置。
Further comprising a first pump light, and the second emission light, the same one optical fiber for guiding,
Before Kihotaru light body, a light source device according to any one of claims 1-4 that will be placed on the exit end of said one optical fiber.
さらに、前記1本の光ファイバの先端部分を保持する保持端部を有し、  Furthermore, it has a holding end for holding the tip portion of the one optical fiber,
前記蛍光体は、前記保持端部によって保持された前記1本の光ファイバの先端に取り付けられることを特徴とする請求項5に記載の光源装置。  The light source device according to claim 5, wherein the phosphor is attached to a tip of the one optical fiber held by the holding end.
さらに、前記第1の励起光の光路と、前記第2の発光光の光路と、を一致させる光路調整部を有し、And an optical path adjustment unit that matches the optical path of the first excitation light with the optical path of the second emission light,
前記1本の光ファイバの入射端は、前記第1の励起光と、前記第2の発光光と、の一致した光路の延長上に、配置される請求項5または6に記載の光源装置。7. The light source device according to claim 5, wherein an incident end of the one optical fiber is disposed on an extension of an optical path in which the first excitation light and the second emission light coincide with each other.
前記光路調整部は、前記第2の発光光の光路を、前記第1の励起光の光路と一致させるダイクロイックミラーを有する請求項7に記載の光源装置。The light source device according to claim 7, wherein the optical path adjustment unit includes a dichroic mirror that matches an optical path of the second emitted light with an optical path of the first excitation light. 前記第1の発光素子および前記第2の発光素子は、共に、同じ前記蛍光体の下に実装されている請求項のいずれかに記載の光源装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 4 , wherein both the first light emitting element and the second light emitting element are mounted under the same phosphor. 前記第2の発光光が前記蛍光体を通過する際に、前記第2の発光光で励起されて発光した前記第2の蛍光前記第1の励起光が前記蛍光体に入射された際に、前記第1の励起光で励起されて発光する前記第1の蛍光の1/100以下である請求項1〜9のいずれかに記載の光源装置。 When the second emission light passes through the phosphor, the second of said second fluorescence emission is excited by emitted light, when the first excitation light is incident on the phosphor a light source device according to any one of claims 1-9 wherein the first excitation light 1/100 or less of the first fluorescence emitted when excited by. 前記第2の発光光が前記蛍光体を通過する際に、前記第2の発光光で励起されて発光した前記第2の蛍光前記第1の励起光が前記蛍光体に入射された際に、前記第1の励起光で励起されて発光する前記第1の蛍光の1/10000以下である請求項1〜10のいずれかに記載の光源装置。 When the second emission light passes through the phosphor, the second of said second fluorescence emission is excited by emitted light, when the first excitation light is incident on the phosphor a light source device according to any one of the first of the first claim 1-10 is 1/10000 or less of the fluorescence emits light when excited by the excitation light. 前記第2の発光光が前記蛍光体を通過する際に、前記第2の発光光で励起されて発光した前記第2の蛍光前記第1の励起光が前記蛍光体に入射された際に、前記第1の励起光で励起されて発光する前記第1の蛍光に対して実質的に無視できる請求項1〜11のいずれかに記載の光源装置。 When the second emission light passes through the phosphor, the second of said second fluorescence emission is excited by emitted light, when the first excitation light is incident on the phosphor a light source device according to any one of claims 1 to 11, substantially negligible with respect to the first fluorescence emitted when excited by the first excitation light. 前記第2の発光光の前記第2の波長は、赤外領域の波長を含む請求項1〜12のいずれかに記載の光源装置。 It said second of said second wavelength of the emitted light, the light source device according to any one of claims 1 to 12 including a wavelength in the infrared region. 前記蛍光体は、固化用樹脂によって固化されたものである請求項1〜13のいずれかに記載の光源装置。  The light source device according to claim 1, wherein the phosphor is solidified by a solidifying resin. 前記蛍光体は、さらに、前記第2の発光光に対して散乱体として光の拡がり角を拡げる働きを付与する請求項14に記載の光源装置。The light source device according to claim 14, wherein the phosphor further imparts a function of expanding a light divergence angle as a scatterer to the second emitted light. 請求項1〜15のいずれかに記載の光源装置を搭載することを特徴とする内視鏡システム。 An endoscope system comprising the light source device according to any one of claims 1 to 15 .
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