DE102005049337A1

DE102005049337A1 - Beleuchtungsapparatur und Endoskop mit Objektbeleuchtung unter Verwendung der Beleuchtungsapparatur

Info

Publication number: DE102005049337A1
Application number: DE102005049337A
Authority: DE
Inventors: Masao Satoh; Takashi Kusuhara
Original assignee: Moritex Corp
Current assignee: Moritex Corp
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2006-04-13
Also published as: US20060087731A1; JP2006109851A; CN1759803A

Abstract

Eine Beleuchtungsapparatur wird zum Beispiel für ein Endoskop verwendet, welches ein Beleuchtungslicht, das mittels einer Lichtführung, die sich durch die Sonde erstreckt, von einer Quelle zu einem Objekt hin abgestrahlt wird, ohne die Größe der Apparatur zu erhöhen, wobei die Apparatur eine feste Blende zum Aussenden eines begrenzten Bündels optischer Strahlen, die von der Lichtquelle in einem bestimmten Winkel diffus abgestrahlt werden, und einen Lichtsteuermechanismus aufweist, der die Lichtmenge, die durch die feste Blende durchgeht, durch sich Nähern der Lichtquelle zu oder Zurückgehen der Lichtquelle von der festen Blende vergrößert oder verkleinert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsapparatur, die eine abzugebende Lichtmenge steuern kann, und ein Endoskop mit einer Objektbeleuchtung unter Verwendung der Beleuchtungsapparatur.
Darlegung des Standes der Technik
Ein Endoskop wird allgemein für industrielle und medizinische Zwecke eingesetzt, in welchem eine röhrenförmige Sonde zur Aufnahme von Bildern von dem Kopfende aus an einen Vorrichtungshauptkörper zur Beobachtung von Bildern eines zu beobachtenden Objektes angebracht ist, und ein Beleuchtungslicht leuchtet mittels einer Lichtführung, die sich durch eine Sonde erstreckt, zu einem zu beobachtenden Objekt hin (nachstehend einfach auf ein Objekt bezogen), so dass selbst ein Abschnitt, der nicht durch äußeres Licht beleuchtet wird, auch beobachtet werden kann.
Ein in 4 gezeigtes Endoskop 41 umfasst eine röhrenförmige Sonde 45, durch die sich eine Bildführung 43 und eine Lichtführung 44 als Einzelelemente erstrecken, wobei jede ein Faserbündel aufweist, und eine Beleuchtungsapparatur 47 zur Eingabe eines Beleuchtungslichtes, das von einer Lichtquelle 46, wie z. B. einer Hochhelligkeit-LED, zu der Lichtführung 44 hin abgestrahlt wird, und zum Leuchten eines Beleuchtungslichtes zu dem Objekt hin, wobei die Sonde 45 und die Beleuchtungsapparatur 47 an einem Hauptkörper 42 als Okular zum Beobachten der Bilder des Objektes angebracht sind, und umfasst ebenfalls eine Kamera 48 zum Fotografieren von Bildern, die durch die Bildführung 43 und eine Anzeigevorrichtung 49 zur Anzeige der Bilder (in Bezug auf JP-A No. 2000-116599) erzeugt sind.
Da die Beleuchtungsapparatur 47 nicht die Menge an Beleuchtungslicht in Übereinstimmung mit der Helligkeit an der Peripherie des Objekten steuern kann, wird jedoch das Licht, abhängig von dem Werkstoff des Objektes oder der zufälligen Situation, manchmal unzureichend oder übermäßig, was es, abhängig von dem Fall, schwierig macht, das Objekt zu beobachten.
In Hinblick auf das Obige ist eine Beleuchtungsapparatur 52 mit einem Lichtsteuermechanismus 53 vorgeschlagen worden, um für ein Endoskop 41 (unter Bezugnahme auf JP-A No. 2003-180631) verwendet zu werden.
In der Beleuchtungsapparatur 52 ist eine variable Blende 54 zwischen einem Lichteinfallende der Lichtführung 44 und einer Lichtquelle 56 vorgesehen, um die Lichtmenge durch Drehung der Blende mittels eines Motors oder dergleichen zu steuern, wo durch sich die Fläche der Apertur ändert.
Weiterhin, als Mittel zur Steuerung der Lichtmenge, ist ebenfalls bekannt, einen Lichtsteuerfilter, in dem eine Vielzahl von ND-Filtern verschiedener Lichtdurchlässigkeit umfänglich angeordnet sind, oder ein Lichtfilter, der mit einem Schlitz mit einem Aperturverhältnis ausgebildet ist, das entlang der umfänglichen Richtung allmählich geändert wird, oder weiterhin einen Lichtsteuerkreis zur Steuerung der Spannung, die die Lichtquelle 46 versorgt, zusätzlich zu dem Einsatz der oben beschriebenen, variablen Blende 54 zu verwenden.
Indem die Aperturfläche durch Ausfahren und Einfahren einer Blendenlamelle verändert wird, um die Lichtmenge durch Verengung der Aperturfläche zu begrenzen oder um die Lichtmenge durch Erweiterung der Apertur zu vergrößern, muss jedoch die Aperturfläche innerhalb eines Bereiches in der variablen Blende 54 gesteuert werden, der geometrisch kleiner als der des Durchmessers ist, da der Durchmesser für das Lichteinfallende der Lichtführung 44 begrenzt ist.
Demgemäß ist der zum Steuern der Lichtmenge geeignete Bereich begrenzt und zusätzlich, weil das Licht nicht in einen Bereich der Lichtführung eingetreten ist, wenn die Lichtmenge begrenzt wird, ergibt sich ein Problem, dass das Licht nicht gleichförmig emittiert werden kann.
Weiterhin, da der Durchmesser des Lichtsteuerfilters größer als der der variablen Blende ist, wächst die Größe zwangsläufig weiter an.
Insbesondere in einem Fall eines einfachen transportablen Typs, wie durch das Endoskop 41 in 4 gezeigt, in welchem von dem Kopfende der Sonde 45 aus gemachte Bilder mit bloßen Augen betrachtet werden, ist gewünscht worden, die Größe der Beleuchtungsapparatur 47 zu reduzieren, da der große Hauptkörper nicht mit einer externen Beleuchtungsapparatur sondern mit einer Beleuchtungsapparatur 47 verbunden ist, die auch als Handgriff verwendet wird und üblicherweise an dem Hauptkörper 42 angebracht ist.
Weiterhin, in einem Fall, in dem die anzulegende Spannung durch Einsatz eines Lichtsteuerkreises verändert wird, führt dies zu einem Problem, dass sich die Farbtemperatur des Beleuchtungslichtes im Falle einer Verwendung einer weißen Hochhelligkeit-LED ändert, und wenn beabsichtigt ist, die Farbtemperatur konstant zu halten, wird nicht nur der Lichtsteuerkreis kompliziert, sondern vergrößert dies auch die Kosten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In Hinblick auf das Obige beabsichtigt die vorliegende Erfindung, eine Lichtsteuerung in einem äußerst einfachen Aufbau ohne Erweiterung der Größe einer Beleuchtungsapparatur zu ermöglichen, um z. B. an einem Endoskop angebracht verwendet zu werden.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Beleuchtungsapparatur zum Aussenden eines von einer Lichtquelle ausgestrahlten Lichtes mit einer festen Blende zum Abstrahlen eines begrenzten Bündels optischer Strahlen, die von der Lichtquelle in einem bestimmten Winkel diffus abgestrahlt werden, und einem Lichtsteuermechanismus bereit, der die durch die feste Blende durchgehende Lichtmenge durch Bewegen der Lichtquelle relativ zu der festen Blende vergrößert oder verkleinert.

Die Beleuchtungsapparatur gemäß der Erfindung hat eine feste Blende zum Aussenden eines begrenzten Bündels optischer Strahlen, die diffus von der Lichtquelle in dem vorbestimmten Winkel ausgestrahlt werden, und da sich die Lichtmenge, die durch die feste Blende hindurchgeht, im reziproken Verhältnis zu dem Quadrat des Abstandes von der Lichtquelle zu der festen Blende durch Bewegen der Lichtquelle entlang der Richtung der optischen Achse der Blende in der Weise ändert, dass sie durch den Lichtsteuermechanismus sich der Blende nähert oder sich von der Blende entfernt, kann die Lichtmenge leicht gesteuert werden.

Da die Intensitätsverteilung eines Lichtes, das von einer Lichtquelle ausgestrahlt wird, allgemein in dem Zentrum (optische Achse) höher ist und erniedrigt wird, wenn es aus dem Zentrum herausgeht, wird die Intensitätsverteilung des Lichtes, das durch die feste Blende geht, durch Bewegen der optischen Achse der Lichtquelle verändert, um relativ zu der optischen Achse der festen Blende geneigt zu werden, und kann die Lichtmenge ferner leicht gesteuert werden.

Da die Blende fixiert ist, ist ferner kein Präzisionsbetriebsmechanismus zum Zurückfahren der Blendenlamelle erforderlich und es kann ausreichend sein, lediglich einen einfachen Mechanismus zum Bewegen der Lichtquelle vorzusehen, wobei die Beleuchtungsapparatur an sich in der Größe und in dem Gewicht reduziert und in dem Aufbau vereinfacht werden kann.

In bevorzugten Ausbildungen der Erfindung wurde das Ziel, die Lichtsteuerung ohne Erweiterung der Größe der beispielsweise in ein Endoskop zu verwendenden Beleuchtungsapparatur zu ermöglichen, mit einem außerordentlich einfachen Aufbau erreicht.

BESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN
1 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Endoskop gemäß der Erfindung zeigt.
2 ist eine erläuternde Ansicht, die eine andere Ausbildung zeigt.
3 ist eine erläuternde Ansicht, die eine weitere Ausbildung zeigt.
4 ist eine erläuternde Ansicht, die eine vorhandene Apparatur zeigt.
5 ist eine erläuternde Ansicht, die eine vorhandene Apparatur zeigt.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSBILDUNGEN
Ein in 1 gezeigtes Endoskop 1 weist ein Okular (Hauptkörper 2) zum Beobachten von Bildern eines Objektes auf, an welches eine röhrenförmige Sonde 3 zur Aufnahme von Bildern von dem Kopfende aus angebracht ist.
In der Sonde 3 sind eine Bildführung 4 und eine Lichtführung 5 eingesetzt, die jeweils aus einem Bündel von optischen Fasern gebildet sind.
Dann ist eine Objektivlinse 6a zur Aufnahme von Bildern eines Objektes an dem Kopfende 3a der Sonde der Lichtführung 4 und ist eine Okularlinse 6b zur Beobachtung unter Vergrößerung der von der Objektivlinse 6a aufgenommenen Bilder an der Seite des Okulars 2 angeordnet.
Ferner ist eine Lichtführung 5 zur Einstrahlung eines Beleuchtungslichtes auf das Objekt hin ringförmig an dem Umfang der Objektivlinse 6a angeordnet.
Die Beleuchtungsapparatur 7 zum Abstrahlen eines Beleuchtungslichtes mittels der Lichtführung 5 zu dem Objekt hin ist an dem Okular 2 angebracht.
In einem Gehäuse 8, das auch als Griff für das Endoskop 1 verwendet wird, weist die Beleuchtungsapparatur 7 eine diffuses Licht abstrahlende Lichtquelle 9, wie z. B. eine weiße Hochhelligkeit-LED, zum Abstrahlen eines Bündels optischer Strahlen in einem bestimmten Winkel, eine feste Blende 10 zum Aussenden des begrenzten Bündels optischer Strahlen zu dem Okular 2 und einen Lichtsteuermechanismus B₁ zur Steuerung der Menge an Beleuchtungslicht auf, die von der Blende 10 ausgesendet wird, und die Lichtführung 5 ist an ihrem Lichteinfallende an der festen Blende angebracht, wobei sie mit der optischen Achse Y fluchtet.
Der Lichtsteuermechanismus B₁ hat einen Gleiter 11, der mit einer Lichtquelle 9 festigt ist, und einen den Gleiter vor verfahrenden und zurück verfahrenden Betätigungsring 12, der außerhalb an dem Gehäuse 8 angebracht ist, in dem der Gleiter 11 entlang einer Richtung Y der optischen Achse der festen Blende 10 in einer Lage vor verfahren und zurück verfahren wird, in der die optischen Achsen der Lichtquelle 9 und der festen Blende 10 koaxial zueinander angeordnet sind
Ferner ist ein Bolzen 14, der aus einem in Längsrichtung des Gehäuses 8 der Beleuchtungsapparatur ausgebildeten Schlitz 13 hervorragt, an dem Gleiter 11 angebracht und steht der Bolzen 14 in Eingriff mit einer spiralförmigen Nut 15, die in der inneren Oberfläche des Betätigungsringes 12 eingebracht ist.
Wenn der Betätigungsring gedreht wird, wirkt er somit wie eine zylindrische Nocke und ermöglicht der Lichtquelle 9, die an dem Gleiter 11 angebracht ist, entlang der Richtung der optischen Achse Y vor zu verfahren oder zurück zu verfahren.
Da dann innerhalb des Bündels der optischen Strahlen, die diffus in einem bestimmten Winkel abgestrahlt werden, die Lichtmenge, die durch die feste Blende 10 durchgeht, anwächst, wenn sich die Lichtquelle 9 der festen Blende 10 nähert, während die Lichtmenge, die durch die feste Blende 10 durchgeht, sich verringert, wenn die Lichtquelle 9 von der festen Blende 10 zurückgeht, kann die Menge an Beleuchtungslicht, das über die Lichtführung 5 das Objekt anleuchtet, gesteuert werden.
Ein Beispiel des Aufbaus der vorliegenden Erfindung ist oben beschrieben worden und ihre Betätigung ist nun zu erläutern.
Die Beschreibung ist beispielsweise am Fall einer Wartung an Maschinenanlangen oder Fahrzeugmotoren durchzuführen, wo ein Bereich, der hinter Spalten von kompliziert aufgebauten Teilen verborgen ist, schwer zu sehen ist oder wo die Innenseite der Rohrleitung beobachtet wird.
In einem Zustand des Aufleuchtens der Lichtquelle 9 der Beleuchtungsapparatur 7, wenn die Sonde 3 in einen zu beobachtenden Abschnitt gebracht worden ist, wird das von der Lichtquelle 9 abgestrahlte Beleuchtungslicht mittels der Lichtführung 5 von dem Kopfende aus zu dem Objekt hin abgestrahlt.
Da das Beleuchtungslicht sogar abgestrahlt wird, wenn die Umgebung des Objektes dunkel ist, können die Bilder folglich von dem Kopfende der Bildführung 4 aus gemacht und durch das Okular 2 beobachtet werden.
Im Übrigen, in einem Fall, in dem das Objekt aus einem Werkstoff gebildet ist, der Licht stark reflektiert, ist die Inten sität eines Reflektionslichtes des Beleuchtungslichtes, das von dem Kopfende 3a der Sonde 3 aus abgestrahlt wurde, außerordentlich hoch und die Bilder verursachen manchmal eine Lichthofbildung, wenn sie durch das Okular 2 beobachtet werden, und sind ziemlich schwer zu sehen.
In solch einem Fall kann die Lichtmenge vermindert werden, indem der Gleiter 11, an dem die Lichtquelle 9 angebracht ist, von der festen Blende 10 durch Drehung des Betätigungsringes 12 der Beleuchtungsapparatur 7 zurück verfahren wird, da die durch die feste Blende 10 durchgehende Lichtmenge in dem Bündel optischer Strahlen, die diffus in einem bestimmten Winkel von der Lichtquelle 9 abgestrahlt werden, vermindert wird.
Ferner in einem Fall, in dem das Objekt aus einem Werkstoff gebildet ist, der Licht gering reflektiert, ist die Intensität des Reflektionslichtes des Beleuchtungslichtes, das von dem Kopfende 3a von der Sonde 3 ausgestrahlt ist, unzureichend und die Bilder sind manchmal schwer zu sehen, wenn sie durch das Okular 2 beobachtet werden.
In solch einem Fall kann die Lichtmenge vermindert werden, indem der Gleiter 11, an dem die Lichtquelle 9 angebracht ist, vorgeschoben wird, um sich der festen Blende 10 durch Drehung des Betätigungsringes 12 der Beleuchtungsapparatur 7 zu nähern, da die durch die feste Blende 10 durchgehende Lichtmenge in dem Lichtstrahl, der diffus von der Lichtquelle 9 in einem bestimmten Winkel abgestrahlt wird, vermindert wird.
Wie oben beschrieben, kann das Beleuchtungslicht gemäß der Erfindung durch Drehung des Betätigungsringes 12 der Beleuchtungsapparatur 7 und unter Beobachtung durch das Okular 2 zu einer angemessenen Lichtmenge ausgesteuert werden.
Das Okular 2 ist nicht auf diese Durchführungsbeobachtung mit bloßem Auge begrenzt, sondern es können solche mit einer Bildaufnahmevorrichtung und Durchführungsbeobachtung durch Anzeigen von Bildern auf einem Monitor einbezogen werden.
Ferner ist die Beleuchtungsapparatur 7 nicht auf jene begrenzt, die zur Beleuchtung des Endoskop 1 mit einer Objektbeleuchtung verwendet werden, sondern ist ebenfalls als eine Allzweckbeleuchtungsapparatur verwendbar.
2 zeigt eine andere Ausbildung, in der die Bereiche, die mit denen in 1 übereinstimmen, identische Bezugszeichen tragen, für die detaillierte Beschreibungen entfallen sollen.
Die Beleuchtungsapparatur 21 dieser Ausbildung weist eine Lichtquelle 9 mit diffusem Beleuchtungslicht, eine feste Blende 10 und einen Lichtsteuermechanismus B₂ in einem Gehäuse 8 auf, das ebenfalls als Handgriff verwendet wird.
Der Lichtsteuermechanismus B₂ weist ein verschwenkendes Bauteil 22, an dem die Lichtquelle 9 angebracht ist, und ein Betätigungsbauteil 23 auf, um das Bauteil 22 verschwenken zu lassen, und die optische Achse Z der Lichtquelle 9 kann relativ zu der optischen Achse Y der festen Blende 10 durch Drehung des Betätigungsbauteiles 23 geneigt werden.
Da die Intensitätsverteilung des Lichtes, das von der Lichtquelle 9 abgestrahlt wird, in dem Zentrum höher ist (Richtung der optischen Achse Z), und abgedunkelt wird, wenn sie von der optischen Achse zurückgeht, und sich die Intensitätsverteilung des Lichtes, das durch die feste Blende 10 durchgeleitet wird, durch Bewegen der optischen Achse Z der Lichtquelle 9 ändert, um sie relativ zur optischen Achse Y der festen Blende 10 zu neigen, kann die Lichtmenge leicht gesteuert werden.
3 zeigt eine weitere Ausbildung, in der die Bereiche, die mit denen in 1 übereinstimmen, identische Bezugszeichen tragen, für die detaillierte Beschreibungen entfallen sollen.
Die Beleuchtungsapparatur 31 weist eine Lichtquelle 9 mit diffusem Beleuchtungslicht, eine feste Blende 10 und einen Lichtsteuermechanismus B₃ in einem Gehäuse 8 auf, das ebenfalls als Handgriff verwendet wird und in dem die Lichtquelle 9 und die feste Blende 10 mit ihren zueinander parallelen optischen Achsen Z und Y angeordnet sind.
Der Lichtsteuermechanismus B₃ hat einen Gleiter 32, der in umfänglicher Richtung zu der optischen Achse Y der festen Blende 10 vor verfährt oder zurück verfährt, und einen Betätigungsring 33 zum Vorverfahren und Zurückverfahren des Gleiters, der außen an dem Gehäuse 8 angebracht ist, in dem die Lichtquelle 9 an dem Gleiter 32 angebracht und so angeordnet ist, dass sie relativ zu der optischen Achse Y der festen Blende 10 versetzt werden kann.
Ferner sind eine feste Scheibe 34 und eine Drehscheibe 35, in einer Ebene senkrecht zu der optischen Achse Y in dem Gehäuse der Beleuchtungsapparatur 7 aufgestapelt angeordnet, ist ein Bolzen 37, der einen in radiale Richtung der festen Blende ausgebildeten Schlitz 36 durchläuft, an dem Gleiter 32 angebracht und steht der Bolzen 37 in Eingriff mit einem spiralförmigen Schlitz 38, der in der Drehscheibe 35 gebildet ist.
Dann ist die Drehscheibe 35 an dem Betätigungsring 33 angebracht, wird die Lichtquelle 9 durch Drehung des Betätigungsringes 33 in der Richtung senkrecht zu der optischen Achse Y der festen Blende 10 vor verfahren oder zurück verfahren und die optische Achse Z der Lichtquelle 9 wird relativ zu der optischen Achse Y der festen Blende 10 versetzt.
Ebenfalls wird in dieser Ausbildung die Intensitätsverteilung des Lichtes, das von der Lichtquelle 9 abgestrahlt wird, genutzt und wird das Beleuchtungslicht am hellsten, wenn die optische Achse Z der Lichtquelle 9 sich in einer koaxialen Position relativ zu der optischen Achse Y der festen Blende 10 befindet, und wird das Beleuchtungslicht dunkler, wenn die optische Achse Z der Lichtquelle 9 von der optischen Achse Y der festen Blende 10 zurückgeht.
Wie oben beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung als Beleuchtungsapparatur zum Beispiel auf den Gebieten einer allgemeinen Industrie oder von medizinischen Bereichen anwendbar, um im Falle einer Beobachtung eines schwierig zu sehenden Bereiches einzusetzen, der hinter Spalten von Teilen innerhalb der Rohrleitung oder eines Gehäuseabschnittes verborgen ist, indem sie die Beleuchtungslichtmenge in Bezug auf den Werkstoff des Objektes und die Lage der Beobachtungsposition steuert.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Gegenstand, der in der japanischen Prioritäts-Patentanmeldung No. 2004-297,051, eingereicht am 12. Oktober 2004, enthalten ist, deren Inhalte ausdrücklich unter Bezug auf sie vollständig hier eingeschlossen werden.

Claims

Beleuchtungsapparatur zum Aussenden eines von einer Lichtquelle abgestrahlten Lichtes mit einer festen Blende zum Abstrahlen eines begrenzten Bündels optischer Strahlen, die von der Lichtquelle in einem bestimmten Winkel diffus abgestrahlt werden, und einem Lichtsteuermechanismus, der die durch die feste Blende durchgehende Lichtmenge durch Bewegen der Lichtquelle relativ zu der festen Blende vergrößert oder verkleinert.
Beleuchtungsapparatur nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle und die feste Blende mit ihren optischen Achsen koaxial zueinander angeordnet sind und die Lichtquelle so angeordnet ist, dass sie sich in dem Lichtsteuermechanismus der festen Blende nähern oder von der festen Blende zurückgehen kann.
Beleuchtungsapparatur nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle so angeordnet ist, dass ihre optische Achse relativ zu der festen Blende in dem Lichtsteuermechanismus geneigt werden kann.
Beleuchtungsapparatur nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle und die feste Blende mit ihren optischen Achsen parallel zueinander gehalten angeordnet sind und die Lichtquelle so angeordnet ist, dass sie relativ zu der optischen Achse der festen Blende versetzt werden kann.
Endoskop mit einer Objektbeleuchtung, in welchem eine röhrenförmige Sonde, die von dem Kopfende aus Bilder macht, und einer Beleuchtungsapparatur zum Abstrahlen eines Beleuchtungslichtes zu einem zu beobachteten Objekt hin mittels einer Lichtführung, die sich durch die Sonde erstreckt, wobei die Objektbeleuchtung und die Beleuchtungsapparatur an einem Hauptkörper zum Beobachten der Bilder des Objektes angebracht sind und die Beleuchtungsvorrichtung eine feste Blende zur Abgabe eines begrenzten Bündels optischer Strahlen, die von der Lichtquelle in einem bestimmten Winkel diffus abgestrahlt werden, und einen Lichtsteuermechanismus aufweist, der die Lichtmenge, die durch die feste Blende durchgeht, durch Bewegen der Lichtquelle relativ zu der festen Blende vergrößert oder verkleinert.