JP2001059942A - 内視鏡光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 管状の観察対象であっても、凸状の観察対象
であっても最適な強度分布で照明光を内視鏡に供給す
る。 【解決手段】 光源装置３は、放物面鏡２２により平行
光となった光源ランプ２０が発光した照明光をレンズ２
３を介して反射しライトガイド１０に入射端に集光させ
入射させるＤＭＤ２４と、ＤＭＤ２４の各ミラーを回転
制御するＤＭＤ駆動回路２５と、操作パネル１１のパタ
ーン選択部１３ａでのパターン選択を入力しＤＭＤ２４
の各ミラーの反射面パターンを選択するパターン選択回
路２６と、パターン選択回路２６により選択された反射
面パターンに基づきＤＭＤ駆動回路２５を制御しＤＭＤ
２４の各ミラーを所望の反射面パターンに設定するパタ
ーン設定回路２７とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内視鏡光源装置、更
に詳しくはライトガイドへ供給する照明光の光分布の制
御部分に特徴のある内視鏡光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内視鏡分野における管空状（腸管・血管
など）の観察対象では、管の周辺部の反射光が強くＴＶ
観察でいわゆる白飛び現象を起こしてしまう。管の周辺
部を見るときには出射光量を絞らなければならず、その
結果中心部の画像は著しく暗くなってしまう。

【０００３】そこで、例えば特開平６−３１３８５１号
公報では、ライトガイドに入射する光を同心円状に調節
する方式が提案されている。また、ＤＥ１９７４１６１
６では粘膜の表面に発生する点状の反射輝点を消す方式
が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、内視鏡
の適用において管状とは違った観察対象があり、例えば
関節の半月板部分を観察する場合では、半月部分は凸状
となるので、半月部分が画像の中心部にあると、その反
射光が強く白飛び現象を起こしてしまうこともあり、半
月板部分に合わせて光量を調節すると周囲が暗くなって
しまい、観察がし難くなるという問題である。この場合
には、中心部の透過特性を可変する必要があるが、先行
例の方式ではそれができなかった。

【０００５】また、ＤＥ１９７４１６１６では、反射輝
点が存在するフィールド（反射輝点の周囲部分の意味）
を暗くするように作用し、凸状組織の中心以外に反射輝
点があった場合には、より中心部を観察しにくくしてし
まうことがあった。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、管状の観察対象であっても、凸状の観察対象で
あっても最適な強度分布で照明光を内視鏡に供給できる
内視鏡光源装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の内視鏡光源装置
は、照明光を供給する光源と、体腔内に前記照明光を導
入するためのライトガイドと、前記光源と前記ライトガ
イドの間に配置され、前記光源の光を反射して前記ライ
トガイドに導入するように配置された、ひとつひとつの
反射角度が変更可能な複数の反射鏡を格子状に配置して
構成されたマルチミラーと、前記マルチミラーの任意の
反射鏡の角度が、管状の場合には管状を補正するパター
ン、凸状の場合には凸状を補正するパターンとなる所定
のパターンになるように前記マルチミラーの任意の反射
鏡の角度を変更するマルチミラー駆動手段とを備えて構
成される。

【０００８】本発明の内視鏡光源装置では、前記マルチ
ミラー駆動手段が前記マルチミラーの任意の反射鏡の角
度が、管状の場合には管状を補正するパターン、凸状の
場合には凸状を補正するパターンとなる所定のパターン
になるように前記マルチミラーの任意の反射鏡の角度を
変更することで、管状の観察対象であっても、凸状の観
察対象であっても最適な強度分布で照明光を内視鏡に供
給することを可能とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について述べる。

【００１０】図１ないし図１４は本発明の第１の実施の
形態に係わり、図１は内視鏡装置の外観を示す外観図、
図２は図１の光源装置に設けられた操作パネルの構成を
示す構成図、図３は図１の光源装置の構成を示すブロッ
ク図、図４は図３のＤＭＤの反射面パターンの第１のパ
ターンを概念的に示すパターン図、図５は図３のＤＭＤ
の反射面パターンの第２のパターンを概念的に示すパタ
ーン図、図６は図３のＤＭＤの反射面パターンの第３の
パターンを概念的に示すパターン図、図７は図３のＤＭ
Ｄの反射面パターンの第４のパターンを概念的に示すパ
ターン図、図８は図３のＤＭＤの反射面パターンの第５
のパターンを概念的に示すパターン図、図９は図３のＤ
ＭＤの反射面パターンの第６のパターンを概念的に示す
パターン図、図１０は図３のＤＭＤの反射面パターンの
第７のパターンを概念的に示すパターン図、図１１は図
３のＤＭＤの反射面パターンの第８のパターンを概念的
に示すパターン図、図１２は観察対象の形状が凸状の場
合の図３の光源装置の作用を説明する説明図、図１３は
観察対象の形状が管状の場合の図３の光源装置の作用を
説明する説明図である。

【００１１】（構成）図１に示すように、本実施の形態
の内視鏡装置１は、関節の半月板部分を観察するために
用いられる硬性鏡からなる内視鏡２と、この内視鏡２に
照明光を供給する光源装置３とからなる。

【００１２】内視鏡２は体腔内に挿入される挿入部４
と、挿入部４の基端側に連設して設けられた把持部５
と、挿入部４内に配設された図示しない像伝送手段（例
えば、イメージガイドファイバあるいはリレーレンズ）
により体内観察部位の像を観察する把持部５に設けられ
た接眼部６と、把持部５より延出し光源装置３のコネク
タ受け７に接続されるライトガイドコネクタ８を先端に
有するライトガイドケーブル９とから構成され、ライト
ガイドコネクタ８を光源装置３のコネクタ受け７に接続
されることにより、ライトガイドケーブル９及び挿入部
５内部に配設されたライトガイド１０に入射端（光源装
置３側）に照明光が供給され、照明光はライトガイド１
０を伝送し挿入部５の先端より観察部位を照明するよう
になっている。

【００１３】また、光源装置３には、上述したコネクタ
受け７の他に、図２に示すような操作パネル１１が設け
られている。この操作パネル１１では、明るさレベル操
作部（ＢＲＧＨＩＴＥＮＥＳＳ）１２と、後述するパタ
ーン選択を行うパターン設定スイッチ１３ａを有する補
正レベル操作部（ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ）１３とか
らなり、この２つの操作部により種々の設定を行い、後
述するような所望の照明光を内視鏡２に供給するように
なっている。

【００１４】光源装置３は、図３に示すように、照明光
を発光する光源ランプ２０と、光源ランプ２０に電力を
供給するランプ電源２１と、光源ランプ２０が発光した
照明光を平行光として出射するための赤外の透過特性を
有する被膜がコーティングされた放物面鏡２２と、放物
面鏡２２からの平行光をレンズ２３を介して反射しライ
トガイド１０に入射端に集光させ入射させるＤＭＤ（Ｄ
ｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃ
ｅ）２４とを備えて構成される。

【００１５】ＤＭＤ２４は、例えば米国テキサス・イン
スツルメント社により供給されているもので、微小な６
４０×４８０のミラーをシリコンチップ上に配置し対角
線を中心に安定した２つの状態間で回転するヨーク上に
保持部材により保持され、水平方向に±１０゜を保ちな
がら回転する素子であり、放物面鏡２２からの平行光は
レンズ２３を介してＤＭＤ２４の６４０×４８０のミラ
ーの反射面に当たりライトガイド１０に集光され入射す
るようになっている。なお、光源ランプ２１には、ショ
ートアークのキセノン、メタルハライドなどのランプが
適している。

【００１６】また、光源装置３は、ＤＭＤ２４の各ミラ
ーを回転制御するＤＭＤ駆動回路２５と、操作パネル１
１のパターン選択部１３ａでのパターン選択を入力しＤ
ＭＤ２４の各ミラーの反射面パターンを選択するパター
ン選択回路２６と、パターン選択回路２６により選択さ
れた反射面パターンに基づきＤＭＤ駆動回路２５を制御
しＤＭＤ２４の各ミラーを所望の反射面パターンに設定
するパターン設定回路２７とを備えている。

【００１７】パターン選択部１３ａにより、ＤＭＤ２４
の各ミラーを０゜から一方向＋１０゜傾けることによっ
て反射光はライトガイド１０に入射しなくなり、そのミ
ラーを反射を白、非反射として黒で表すと、そのＤＭＤ
ミラー配列は、概念的な反射面パターンとして示すと、
図４（第１のパターン）〜図１１（第８のパターン）に
示すような種々の反射面パターンとなる。

【００１８】詳細には、例えば凸状の観察対象であった
場合には、ライトガイド１０に入射する中央部に位置す
るＤＭＤ２４のミラーからの光を集光しないようにすれ
ば、余計な光は中央部から出力されなくなる。そのため
に、ＤＭＤ２４のミラーの反射面パターンを図４（第１
のパターン）〜図７（第４のパターン）のように変化さ
せ、その条件にあった最適なパターンを選びライトガイ
ド１０に入射させることができるようになる。同様に観
察対象が管状の場合は図８（第５のパターン）〜図１１
（第８のパターン）のような反射面パターンを使用する
ことで周辺の光量を落としてライトガイドに集光ができ
る。

【００１９】これらの反射面パターンは、パターン設定
回路２７によって生成される。生成された反射面パター
ンはＤＭＤ駆動回路２５に出力され、ＤＭＤ駆動回路２
５からＤＭＤ２４の個々のミラーの位置が制御される。
パターン設定回路２７にはパターン選択回路２６が接続
されており、入力する対象像毎にパターン選択部１３ａ
により選択され、観察対象が凸状か管状かを設定するよ
うになっている。

【００２０】また、観察対象によってライトガイド１０
に集光する条件を変えないと、管状でも管の太さ・細さ
によって違っていることに対応できない。そこで、ＤＭ
Ｄ２４の反射パターンを変えて対応させる補正レベルの
設定も操作パネル１１の補正レベル操作部１３で行うよ
うになっている。

【００２１】光源ランプ２０からの放物面鏡２２を介し
た平行光は、ＤＭＤ２４の各々のミラーで反射される
が、その時のＤＭＤ２４の反射面パターンによって反射
分布が異なってくる。つまり、ミラーによって反射され
ない部分がライトガイド１０に入射する光が減少するた
め、明るさレベル操作部１２及び補正レベル操作部１３
での設定により、非反射ミラーの分布をモザイク状にす
ることでその部分を一部反射させ、中間の光の量を得る
ようにしている。これにより、ライトガイド１０に入射
する光の分布は、凸状態の観察対象の場合は図４（第１
のパターン）〜図７（第４のパターン）に応じて図１２
に示すように補正され、管状態の観察対象の場合は図８
（第５のパターン）〜図１１（第８のパターン）に応じ
て図１３に示すように補正される。

【００２２】なお、ライトガイドは、一般に入射端 の
ファイバ位置と出射端のファイバ位置は１対１に対応し
ていないが、上述したように本実施の形態では、ライト
ガイドを伝送する平行光の径方向の分布に対してパター
ン設定及び補正を行うので、必ずしも入射端 のファイ
バ位置と出射端のファイバ位置が１対１に対応している
必要がないが、イメージガイドのような入射端 のファ
イバ位置と出射端のファイバ位置が１対１に対応してい
るファイババンドルを用いることもできることは言うま
でもない。

【００２３】（作用）本実施の形態の内視鏡装置１にお
いて、内視鏡２によりひざ関節部の観察を行う場合に
は、還流液が流れ出る状態で関節部の内腔に内視鏡２を
挿入し観察を行う。

【００２４】この状態でひざ半月板の観察ができるが、
半月板は骨成分のため通常の組織より反射率が高く、ま
た中央部に存在するため、例えば接眼部６に外付けＴＶ
カメラを装着し、ＴＶ装置での観察する場合において
は、いわゆる白飛び状態となってしまう。

【００２５】そこで、操作パネル１１の操作により補正
を可能とし、凸状に対応するＤＭＤ２４の個々のミラー
状態の反射面パターンを選択する。その後、白飛び状態
の程度により補正レベルを選択すると、中心部の白飛び
を回避し周囲の組織状態が適正なレベルで観察可能とな
る。

【００２６】（効果）従来では、光源装置の出力を絞る
方向に制御すると、全体に光量が下がってしまい観察し
たい周囲の組織は暗くなってしまう観察がうまくできな
かったが、本実施の形態の方式では周囲の観察が問題無
く行える。また、管状であって凸状と設定が変わるのみ
で、有効に使用できる。

【００２７】図１４ないし図１６は本発明の第２の実施
の形態に係わり、図１４は光源装置の構成を示すブロッ
ク図、図１５は図１４の光源装置の作用を説明する第１
の説明図、図１６は図１４の光源装置の作用を説明する
第２の説明図である。

【００２８】第２の実施の形態は、第１の実施の形態と
ほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の
構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

【００２９】（構成）本実施の形態の光源装置３ａで
は、図１４に示すように、ライトガイド１０に入射する
光を、ＤＭＤ２４の複数のミラーで反射するように、Ｄ
ＭＤ２４と光源ランプ２１ａの間に光路を変換しライト
ガイドに集光させるようにしたミラー３１と赤外線をカ
ットするフィルタ３２からなる光学系が設けられてい
る。

【００３０】なお、本実施の形態の光源ランプ２１ａは
セラミックスに放物面の反射鏡３３を設けたショートア
ーク放電管で内部にキセノンのガスが封入されるタイプ
である。

【００３１】また、本実施の形態では、接眼部６にＴＶ
カメラ（図示せず）が着脱自在に取り付けられ、このＴ
Ｖカメラに設けられた撮像素子３４は内視鏡像を撮影す
るようになっている。なお、撮像素子３４を挿入部４の
先端内部に設けた電子内視鏡を用いてもよい。

【００３２】撮像素子３４からの撮像信号は、カメラコ
ントロールユニット（以下、ＣＣＵと記す）３５内の映
像信号処理回路３６によってモニタ３７で観察可能なビ
デオ信号に変換される。

【００３３】映像信号処理回路３６からのビデオ信号
は、本実施の形態の光源装置３ａにも出力されており、
光源装置３ａにおいて、ビデオ信号は、ビデオ信号入力
回路（バッファ回路）４１を介してビデオ信号反転回路
４２に出力される。ビデオ信号反転回路４２ではビデオ
信号を反転させ、ＤＭＤ２４への補正信号の基礎信号を
生成する。その後に、レベルシフト回路４３によって、
ビデオ信号反転回路４２からの反転信号のレベルを明る
さ設定回路４５で設定されたレベルによりシフトさせ
る。

【００３４】明るさ設定回路４５における設定レベル
は、操作パネル１１の明るさレベル操作部１２で設定で
きるようになっている。これにより、レベルシフト回路
４３でのレベルシフトにより、補正レベルを可変するよ
うにし、適切な観察像が得られるように調節する。

【００３５】レベルシフト回路４３の出力は、ＤＭＤ駆
動回路２５に出力され、ＤＭＤ２４には撮像された内視
鏡像の反転像が補正信号として入力される。

【００３６】（作用）管状の観察対象のビデオ信号のレ
ベルを図１５に、その際の補正信号を図１６に示す。管
状の観察対象の場合、図１５に示すように、周辺部がビ
デオ信号の最大振幅まで達してクリップし「白飛び」の
状態になっている。そこで、補正方法として、画面中央
を中心として対象の場合には、図１６に示すようなビデ
オ信号反転回路４２からの反転信号を明るさ設定回路４
５で設定されたレベルによりシフトした補正信号を用い
てＤＭＤ駆動回路２５を制御し、ＤＭＤ２４を介して照
明光をライトガイド１０に供給し観察部位に照明するこ
とで、ビデオ信号は周辺でクリップした「白飛び」状態
でなくなり、画面中央を中心として対象の場合に最適に
なり、観察可能な信号レベルの範囲となる。

【００３７】また、画面中央を中心として対象でない場
合にも、ＤＭＤ２４にその反転像が入力されると、ライ
トガイド１０への入射光はその画像を同軸円で積分した
レベルで入射されるので、中心の明るさが強調され周辺
の明るさが減少するように光源からの出射光は制御され
る。凸状でも、管状と反対の現象となり、中心部では明
るさが現象し、周辺は暗くしない光源からの出射光とな
る。

【００３８】管状、凸状でない観察対象では、ライトガ
イドへの入射光はその画像を同軸円で積分したレベルで
入射されるので、画面の半分が明るく、もう半分が位場
合にはそれぞれを平均化したレベル（配光の変化がな
い）となってライトガイドに入射する。したがって、画
面中心を軸対象とした観察対象の場合に、補正が働き、
そうでない場合には、補正が結果的にかからず配光が変
化することなく使えるようになる。

【００３９】（効果）第１の実施の形態では、パネル操
作の選択によって補正をかける方法を示したが、いちい
ちパネル操作を行わなければならず、操作が面倒であっ
たが、本実施の形態では、自動的に補正をかけることが
できる。つまり、自動的にビデオ信号に基いてライトガ
イドへの入射光の配光が制御されることになるので、術
者はいちいち操作パネルを操作しなくとも、適正な観察
がつけられるようになる。

【００４０】なお、上記各実施の形態においては、内視
鏡の適用部位としては、細い管状、例えば気管支、尿管
などが考えられる。さらに、工業用内視鏡でのパイプ検
査でも有効に使用することが可能である。また、内視鏡
は硬性鏡に限らず、軟性鏡にも適用可能である。

【００４１】さらに、上記各実施の形態においてはＤＭ
Ｄを使用しているが、電圧の印加により透光性を制御で
きる液晶を格子状に配置した液晶シャッタを光源から被
写体に至る経路に介在させ、各液晶素子の透光性を制御
することによっても実現できる。

【００４２】［付記］ （付記項１） 照明光を供給する光源ランプと、内視鏡
の先端に前記照明光を伝送するライトガイドと、前記光
源ランプと前記ライトガイドとの間に格子状に配列した
複数の反射鏡と、前記光源ランプから前記複数の反射鏡
を介して前記ライトガイドに光を集光させる光学系と、
前記複数の反射鏡の反射角度を可変することにより前記
ライトガイドに入射する光を調節する調整手段とを備え
たことを特徴とする内視鏡光源装置。

【００４３】（付記項２） 前記複数の反射鏡はＤＭＤ
素子であることを特徴とする付記項１に記載の内視鏡光
源装置。

【００４４】（付記項３） 照明光を供給する光源ラン
プと、内視鏡の先端に前記照明光を伝送するライトガイ
ドと、前記光源ランプと前記ライトガイドとの間に格子
状に配列した複数の反射鏡と、前記内視鏡により得られ
た観察像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の撮像信
号を処理しビデオ信号を出力する映像信号処理手段と、
前記ビデオ信号により前記照明光の配光分布を補正する
補正信号発生手段と、前記光源ランプから前記複数の反
射鏡を介して前記ライトガイドに光を集光させる光学系
と、前記複数の反射鏡の反射角度を可変することで前記
補正信号発生手段の出力により前記ライトガイドに入射
する光の配光分布を調節する調整手段とを備えたことを
特徴とする内視鏡光源装置。

【００４５】（付記項４） 前記ライトガイドは、非整
列の光学ファイバ束からなることを特徴とする付記項１
に記載の内視鏡光源装置。

【００４６】（付記項５） 照明光を供給する光源ラン
プと、内視鏡の先端に前記照明光を伝送するライトガイ
ドと、前記光源ランプと前記ライトガイドとの間に格子
状に配列した複数の液晶素子と、前記光源ランプから前
記複数の液晶素子を介して前記ライトガイドに光を集光
させる光学系と、前記複数の液晶素子の透光性を可変す
ることにより前記ライトガイドに入射する光を調節する
調整手段とを備えたことを特徴とする内視鏡光源装置。

【００４７】（付記項６） 照明光を供給する光源ラン
プと、内視鏡の先端に前記照明光を伝送するライトガイ
ドと、前記光源ランプと前記ライトガイドの出射面に到
る光学経路内に設けた格子状に配列した複数の液晶素子
と、前記光源ランプから前記ライトガイドに光を集光さ
せる光学系と、前記複数の液晶素子の透光性を可変する
ことにより前記ライトガイドから出射する光を調節する
調整手段とを備えたことを特徴とする内視鏡光源装置。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の内視鏡光源
装置によれば、マルチミラー駆動手段がマルチミラーの
任意の反射鏡の角度が、管状の場合には管状を補正する
パターン、凸状の場合には凸状を補正するパターンとな
る所定のパターンになるように前記マルチミラーの任意
の反射鏡の角度を変更するので、管状の観察対象であっ
ても、凸状の観察対象であっても最適な強度分布で照明
光を内視鏡に供給することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡装置の
外観を示す外観図

【図２】図１の光源装置に設けられた操作パネルの構成
を示す構成図

【図３】図１の光源装置の構成を示すブロック図

【図４】図３のＤＭＤの反射面パターンの第１のパター
ンを概念的に示すパターン図

【図５】図３のＤＭＤの反射面パターンの第２のパター
ンを概念的に示すパターン図

【図６】図３のＤＭＤの反射面パターンの第３のパター
ンを概念的に示すパターン図

【図７】図３のＤＭＤの反射面パターンの第４のパター
ンを概念的に示すパターン図

【図８】図３のＤＭＤの反射面パターンの第５のパター
ンを概念的に示すパターン図

【図９】図３のＤＭＤの反射面パターンの第６のパター
ンを概念的に示すパターン図

【図１０】図３のＤＭＤの反射面パターンの第７のパタ
ーンを概念的に示すパターン図

【図１１】図３のＤＭＤの反射面パターンの第８のパタ
ーンを概念的に示すパターン図

【図１２】観察対象の形状が凸状の場合の図３の光源装
置の作用を説明する説明図

【図１３】観察対象の形状が管状の場合の図３の光源装
置の作用を説明する説明図

【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る光源装置の
構成を示すブロック図

【図１５】図１４の光源装置の作用を説明する第１の説
明図

【図１６】図１４の光源装置の作用を説明する第２の説
明図

【符号の説明】

１…内視鏡装置 ２…内視鏡 ３…光源装置 １１…操作パネル １２…明るさレベル操作部 １３…補正レベル操作部 １３ａ…パターン設定スイッチ ２０…光源ランプ ２１…ランプ電源 ２２…放物面鏡 ２３…レンズ ２４…ＤＭＤ ２５…ＤＭＤ駆動回路 ２６…パターン選択回路 ２７…パターン設定回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明光を供給する光源と、体腔内に前記
   照明光を導入するためのライトガイドと、 前記光源と前記ライトガイドの間に配置され、前記光源
   の光を反射して前記ライトガイドに導入するように配置
   された、ひとつひとつの反射角度が変更可能な複数の反
   射鏡を格子状に配置して構成されたマルチミラーと、 前記マルチミラーの任意の反射鏡の角度が所定のパター
   ンになるように、前記マルチミラーの任意の反射鏡の角
   度を変更するマルチミラー駆動手段とを備えたことを特
   徴とする内視鏡光源装置。