JP2001208985A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源装置側で所望の色バランス状態の出射光
に簡単にできる内視鏡装置を提供する。 【解決手段】 光源ランプ３１の光はレンズ３２を経
て、その光路上に２次元的に配置され、それぞれＲ，
Ｇ，Ｂの色フィルタを設けた多数のエレメントで構成し
た光変調デバイス３３に入射され、−１０°に駆動され
たエレメントで反射された光が集光レンズ３４等を経て
硬性内視鏡２のライトガイド２１に照明光が入射され、
硬性内視鏡２に装着したテレビカメラ３のＣＣＤ２７で
撮像された信号は映像信号処理回路４２Ａに入力され、
白い被写体を設置して色バランス設定スイッチ２０を操
作すると、映像信号処理回路４２Ａからの色信号に基づ
き、補正信号が制御信号生成回路５３に入力され、駆動
回路５４を介して光変調デバイス３３の色フィルタを設
けたエレメントの駆動パターンを制御し、簡単に色バラ
ンスした照明光を出射可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、観察対象物を撮像
素子によって撮像し観察を行う医療用または工業用の内
視鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、医療用分野及び工業用分野におい
て、内視鏡を挿入して診断或いは検査する内視鏡装置が
広く用いられるようになった。この場合、体腔内等を直
接観察した場合と同様の色調で観察できることが望まし
い。

【０００３】このため、内視鏡装置においては、ホワイ
トバランス等の色バランスさせる手段が設けられてい
る。例えば特開平６−９０９００号では、光源装置のラ
ンプの種類の変化に応じて映像信号処理回路のマトリッ
クス回路の定数を変化させてホワイトバランス等を保持
することが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例で
は、光源装置に併せて映像信号処理回路の設定を変更し
なければならず、操作が面倒であった。また、メタルハ
ライドランプのように経時変化のあるものでは長時間の
使用などで所望のホワイトバランス状態を得る事が難し
かった。さらに、ランプの発光色を３色に分割して各色
を別々に制御する方法が考えられるが、構造が複雑にな
ってしまい装置が大型化してしまう。

【０００５】また、ＵＳＰ５７２７８６４２のように、
撮像素子の前にカラーフィルタを設け、色バランスを行
う方法が提案されているが、光源装置側で簡単な構造で
色バランスをとる装置は従来技術になかった。

【０００６】（発明の目的）本発明は、上述した点に鑑
みてなされたもので、光源装置側で所望の色バランス状
態の出射光に簡単にできる内視鏡装置を提供することを
目的とする。また、色バランスを良くする事で色再現の
良い内視鏡装置を構成できる面順次および同時式に使用
可能な光源装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】被写体を撮像する撮像素
子と、該被写体に照明光を供給する光源ランプとを有す
る内視鏡装置において、内視鏡先端に照明光を導光する
ライトガイドと、前記光源ランプと前記ライトガイドと
の間の光路上に２次元配列された照明光を制限するエレ
メントを有する光変調デバイスと、前記光変調デバイス
と前記光源ランプとの間の光路上に前記エレメントに対
向して２次元配列された複数の色フィルタからなる色フ
ィルタアレイと、前記色フィルタアレイに応じて制御可
能とする制御手段と、を備えたことにより、制御手段を
介して前記色フィルタアレイに応じて制御することによ
って、前記ライトガイド側に供給される照明光の光量を
色成分比を自由に変更でき、ホワイトバランス等の色バ
ランスが簡単にできるようにしている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （第１の実施の形態）図１ないし図４は本発明の第１の
実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態の内視鏡装
置の外観を示し、図２は図１の具体的な構成を示し、図
３は光変調デバイスの構成を示し、図４光変調デバイス
のＲＧＢフィルタの配列パターンの代表例等を示す。

【０００９】図１に示す本発明の第１の実施の形態の内
視鏡装置１Ａは光学式内視鏡２にＴＶカメラ３を装着し
たＴＶカメラ装着内視鏡４と、光学式内視鏡２に照明光
を供給する光源装置５と、ＴＶカメラ３に内蔵された撮
像素子に対する信号処理を行うカメラコントロールユニ
ット（以下、ＣＣＵと略記）６と、ＣＣＵ６からの映像
信号を表示するモニタ７とから構成される。

【００１０】光学式内視鏡２は例えば硬性内視鏡で構成
され、この硬性内視鏡は硬質で細長の挿入部８と、この
挿入部８の後端に設けられた太径の把持部（操作部）９
と、この把持部９の後端に設けられた接眼部１０とを有
する。この把持部９にその基端が接続されるライトガイ
ドケーブル１１の他端のライトガイドコネクタ１２は光
源装置５のライトガイドコネクタ受け１３に着脱自在で
接続される。

【００１１】また、接眼部１０にはＴＶカメラ３のカメ
ラヘッド１４が装着され、このカメラヘッド１４から延
出されたカメラケーブル１５の端部の信号コネクタ１６
はＣＣＵ６の信号コネクタ受け１７に着脱自在で接続さ
れる。

【００１２】光源装置５にはその前面にはライトガイド
コネクタ受け１３の他に、電源スイッチや操作パネル１
８が設けてあり、この操作パネル１８には光量設定スイ
ッチ１９が設けてある。また、ＣＣＵ６の前面には信号
コネクタ受け１７や色バランス設定スイッチ２０が設け
てある。

【００１３】図２は図１の具体的な構成を示す。光学式
内視鏡２の挿入部８内には照明光を伝送するライトガイ
ド２１が挿通され、このライトガイド２１はさらにライ
トガイドケーブル１１（のライトガイド）を介して光源
装置５から照明光が供給され、この照明光を先端面に伝
送してさらに照明窓に取り付けた投射レンズ（照明レン
ズ）２２を経て前方に出射し、体腔内の患部等の観察部
位側を照明する。

【００１４】この照明窓に隣接する観察窓には対物レン
ズ２３が取り付けられており、照明された被写体の光学
像を結ぶ。この像はリレーレンズ系２４により接眼部１
０側に伝送される。そして、接眼部１０から接眼レンズ
２５を介して拡大観察ができると共に、この接眼部１０
にカメラヘッド１４を装着した場合には、さらに結像レ
ンズ２６を介して結像され、この結像位置には撮像素子
として、例えば電荷結合素子（ＣＣＤと略記）２７が配
置され、このＣＣＤ２７によって光電変換される。な
お、このＣＣＤ２７の撮像面にはＲ，Ｇ，Ｂ等の波長成
分を透過するモザイクフィルタ等の色分離フィルタ２８
が配置され、各画素毎に色分離する。

【００１５】上記光源装置５内には、照明光を発生する
光源ランプ３１が配置され、この光源ランプ３１の光は
例えば平行レンズ（コリメータレンズ）３２により平行
な光束にされて反射型の光変調デバイス３３に入射され
る。

【００１６】この光変調デバイス３３により反射され
て、集光レンズ３４に入射された光はこの集光レンズ３
４により集光されてインテグレータ３５の一方の端面に
入射され、入射された光が均一化されて他方の端面から
出射され、さらに集光レンズ３６で集光されてライトガ
イドコネクタ１２の端面に入射される。

【００１７】そして、ライトガイド２１の先端面からさ
らに投射レンズ２２を経て観察部位側を照明し、対物レ
ンズ２３で観察部位の光学像を結像し、リレーレンズ系
２４で伝送して、ＣＣＤ２７に結像する。

【００１８】このＣＣＤ２７はＣＣＵ６内のＣＣＤ駆動
回路４１からのＣＣＤ駆動信号が印加されることによ
り、光電変換されて蓄積された信号電荷が読み出され、
ＣＣＵ６内の映像信号処理回路４２に入力される。

【００１９】この映像信号処理回路４２は入力されるＣ
ＣＤ出力信号を色分離回路で例えば輝度信号と色差信号
とに分離し、さらにマトリクス回路でＲＧＢの色信号に
変換してこのＲＧＢの色信号を標準の映像信号として
（図示しない同期信号と共に）モニタ７に出力する。

【００２０】ＣＣＤ駆動回路４１と、映像信号処理回路
４２とはタイミング発生回路４３からタイミング信号が
入力され、このタイミング信号に同期してＣＣＤ駆動信
号の発生や映像処理を行う。

【００２１】また、映像信号処理回路４２は、映像信号
処理回路４２からのＲＧＢの色信号は検波回路（補正信
号生成回路）４４に入力され、色バランス設定スイッチ
２０が操作されるとＣＰＵ４５の制御により、１フレー
ム期間でのＲＧＢの各色信号をそれぞれ積算して例えば
基準値からのずれ値（或いは各色信号の相対比）を検出
して（色バランスさせる）補正信号を生成する。

【００２２】そして、この補正信号を通信制御を行う通
信制御部４６により伝送用の信号に変換し、さらにイン
タフェース（Ｉ／Ｆと」略記）４７を介して伝送ケーブ
ル４８により、このＣＣＵ６の外部の光源装置５側のＩ
／Ｆ５１に伝送する。

【００２３】光源装置５ではＩ／Ｆ５１に伝送された信
号は通信制御部５２により、伝送前の信号に変換（復
調）され、制御信号生成回路５３に入力される。

【００２４】この制御信号生成回路５３にはタイミイン
グ発生回路４３からのタイミング信号も入力される。そ
して、この制御信号生成回路５３はタイミング信号に同
期して、（光変調デバイス）駆動回路５４を制御して、
この駆動回路５４により光変調デバイス３３を駆動する
ことができるようにしている。

【００２５】図３は光変調デバイス３３を示す。この光
変調デバイス３３は静電界作用により動作される例えば
１５ミクロン角のアルミニウムのマイクロミラー（単に
ミラーと略記）６１が２次元的に規則正しく配置され、
各ミラー６１の反射面には、市松模様状等にＲ，Ｇ，Ｂ
の色フィルタ６２が例えばスクリーン印刷等で形成され
て２次元配列エレメントがそれぞれ形成されている。

【００２６】各ミラー６１は例えば対角線を中心として
２つの状態を安定して取り得るヨーク上にミラー保持ポ
ストで支えられており、水平方向に例えば±１０°程度
を保ちながら回転可能である。

【００２７】そして、本実施の形態では駆動回路５４か
らの駆動信号の印加により、＋１０°或いは−１０°の
状態に設定される。そして、例えば−１０°の状態に設
定した場合には、光源ランプ３１からの光を集光レンズ
３４に入射されるように反射するが、＋１０°の状態に
設定した場合には、光源ランプ３１からの光を集光レン
ズ３４に入射されない方向に反射するようにしている。
このため、本明細書では駆動回路５４により光変調デバ
イス３３のミラー６１を＋１０°にすることを遮光或い
はＯＦＦ、−１０°にすることを非遮光或いはＯＮにす
るとも言う。

【００２８】本実施の形態では、白い被写体を撮像した
場合に、その色信号のレベルが基準値からどれだけずれ
ているかのずれ値を検出してそのずれ値に対応した補正
信号を生成し、その補正信号に応じて、駆動回路５４の
光変調デバイス３３の全ミラーをＯＮ／ＯＦＦさせる駆
動信号パターンを制御することにより、各色信号のレベ
ルが一致する（揃う）ホワイトバランス状態への設定が
光源装置５側で簡単にできるようにしている。

【００２９】図４は光変調デバイス３３を構成する２次
元配列エレメントに設けたＲ，Ｇ，Ｂの色フィルタ６２
の配列パターン例を示す。

【００３０】図４（Ａ）ではモザイク状の場合を示し、
図４（Ｂ）は（縦）ラインにそれぞれＲ，Ｇ，Ｂフィル
タが並ぶように配列させた場合を示し、図４（Ｄ）も図
４（Ｃ）と同様にストライプ状にならないようにランダ
ムに配列させた場合（ベイヤ配列）を示す。

【００３１】なお、制御信号生成回路５３は光変調デバ
イス３３を構成する２次元配列エレメントに設けたＲ，
Ｇ，Ｂの色フィルタ６２の配列パターンの情報を内部の
メモリ等で知ることができるようにしている。

【００３２】そして、本実施の形態では色バランス設定
スイッチ２０を操作することで、光源装置５側で簡単に
ホワイトバランス状態を維持した照明光の供給ができる
ようにしていることが特徴となっている。

【００３３】次に本実施の形態の作用を説明する。光学
式内視鏡２にＴＶカメラ３を装着し、内視鏡２のライト
ガイドコネクタ１２を光源装置５に接続し、ＴＶカメラ
３のコネクタ１６をＣＣＵ６に接続し、またＣＣＵ６に
モニタ７を接続した状態に内視鏡装置１Ａをセットし、
手術を行う前に、内視鏡２の先端の前方位置に白紙また
は白ガーゼなどの白色被写体を置いて白い観察像が得ら
れるようにし、色バランス設定スイッチ２０を押して色
バランスの設定動作を行う。

【００３４】この時に、ＣＣＵ６から色の補正信号が光
源装置５に伝送され、光源装置５の光変調デバイス３３
を駆動する駆動信号を制御信号生成回路５３で補正信号
に基づき駆動信号を生成する制御信号を生成し、光変調
デバイス３３を駆動した場合のライトガイド２１に供給
されるＲ，Ｇ，Ｂの光量比を色バランスがとれるように
制御する。

【００３５】例えばＲＧＢの光量比が６：２：４とした
場合に色バランスさせることができるという補正信号が
制御信号生成回路５３に入力されると、図４（Ａ）に示
す配列パターンの場合にはこの図４（Ａ）のＲＧＢ配列
パターンで斜線で示すものをＯＦＦにするような駆動信
号が生成される。

【００３６】図４（Ａ）では、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタ
６２の１ユニットとなる２０個の内、Ｒの色フィルタ６
２を６個ＯＮにし、Ｇの色フィルタ６２は２個ＯＮに
し、Ｂの色フィルタ６２は４個ＯＮにして色バランスを
維持するようにしている。つまり、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝６：
２：４の比率になるように制御され、均一になるようイ
ンテグレータ３５で色混合されて、出射光のＲ：Ｇ：Ｂ
は６：２：４の比率で混合され、内視鏡２の先端より白
色被写体側に照明される。

【００３７】図４（Ｂ）に示されるような配列パターン
の場合にも、上記の補正信号が制御信号生成回路５３に
入力されると、この図４（Ｂ）に示す１ユニットとなる
１５個の内、Ｒの色フィルタ６２を３個ＯＮにし、Ｇの
色フィルタ６２は１個ＯＮにし、Ｂの色フィルタ６２は
２個ＯＮにして色バランスを維持するようにしている。
つまり、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝６：２：４（＝３：１：２）の比
率になるように制御され、均一になるようインテグレー
タ３５で色混合されて、出射光のＲ：Ｇ：Ｂは６：２：
４の比率で混合され、内視鏡２の先端より白色被写体側
に照明されることになる。

【００３８】この場合には、色フィルタ６２がライン毎
に設定されているのでインテグレータ３５による均一化
の機能が十分に発揮し、ＲＧＢの列毎に数の比率がＲ：
Ｇ：Ｂ＝６：２：４（３：１：２）となるように制御し
ても同様の効果が得られることになる。

【００３９】また、ＲＧＢのパターンを図４（Ｃ）に示
すようにストライプ状にならないようにランダムに配置
させたり、図４（Ｄ）に示すようなＲＧＢの配列パター
ンで制御することでインテグレータ３５で色バランスを
均一に合成することなく、光源装置５の照明光を均一に
照射するようにすることもできる。

【００４０】このように、光源装置５側での制御によっ
て適正な色バランスとなる設定がされ、白い被写体はモ
ニタ７に白く表示されるようになり、実際に（内視鏡検
査）を行う準備が完了する。例えば、腹腔内を図示しな
い気腹装置によって気腹し、本内視鏡装置１Ａにより内
視鏡下での外科手術の観察を行う。適正な色バランスに
設定されているので、色再現の良い観察が出来るように
なる。

【００４１】本実施の形態に例えばメタルハライドラン
プを使用すると、このメタルハライドランプは経時変化
により出射光の色バランスが変化する特性をもってお
り、この経時変化で内視鏡像の色再現性を悪くする。し
かし、本実施の形態のように、使用前に色バランスをと
る事によって、経時変化があってもその都度補正される
ので、良好な色再現性を得る事が出来る。

【００４２】また、本実施の形態で光源ランプ３１にキ
セノンランプに変更した光源装置を使用する場合には、
ＲＧＢの出射光の比率をキセノンランプに合わせて設定
する事により、同様に良好な色再現性を得る事が作用出
来る。光源ランプ３１はメタルハライドランプ、キセノ
ンランプに限らず、放電管またはタングステンランプを
採用した場合にも同様の効果が得られる。

【００４３】このように本実施の形態によれば、簡単な
構成の光源装置５でホワイトバランス等がとれた出射光
の状態に簡単にでき、従来例における映像処理手段側で
の色バランス設定回路内のＲ，Ｇ，Ｂ信号に対するゲイ
ンの煩わしい設定作業等が不要になる。

【００４４】なお、本実施の形態では白い被写体を設置
して色バランス設定スイッチ２０を操作した場合に、Ｃ
ＣＵ６側の検波回路４４から通信制御部４６等を経て光
源装置５の制御信号生成回路５３に光変調デバイス３３
を駆動する補正信号が入力され、制御信号生成回路５３
はこの補正信号により自動的に色バランスした照明光を
出射するように光変調デバイス３３を制御するようにし
ている。

【００４５】これに限らず、制御信号生成回路５３にマ
ニュアル操作の信号を入力して、色バランス（ホワイト
バランス）した照明光が出射されるようにしても良い。
例えば、白い被写体を撮像した状態で、モニタ７でその
像が白く表示されるように光源装置５に設けたＲ、Ｇ、
Ｂの光量設定スイッチ１９を操作して、Ｒ、Ｇ、Ｂの光
量設定スイッチの操作で制御信号生成回路５３は対応す
る色のフィルタ６２を設けたマイクロミラー６１をＯＮ
／ＯＦＦする割合を増減する。そして、モニタ７で白く
表示されるようになったら、完了スイッチを押して、そ
の状態のデータを制御信号生成回路５３内部のメモリな
どに格納して、以後はそのデータで光変調デバイス３３
の駆動パターンを決定するようにしても良い。

【００４６】（第２の実施の形態）次に図５及び図６を
参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、
第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付け、
その説明を省略する。図５に示す面順次内視鏡装置１Ｂ
は電子内視鏡４Ｂと、光源装置５と、ＣＣＵ６Ｂと、モ
ニタ（図１参照）７とから構成される。

【００４７】電子内視鏡４Ｂは可撓性を有する細長の挿
入部８と、この挿入部８の後端に設けられた操作部９
と、この操作部９から延出されたユニバーサルケーブル
１１Ｂとを有する。

【００４８】電子内視鏡４Ｂの挿入部８内には照明光を
伝送するライトガイド２１が挿通され、このライトガイ
ド２１はさらにユニバーサルケーブル１１Ｂ内を挿通さ
れ、このユニバーサルケーブル１１Ｂの端部のライトガ
イドコネクタ１２は光源装置５に着脱自在で接続され
る。そして、光源装置５から供給される照明光をライト
ガイド２１で伝送し、その先端面からさらに照明窓に取
り付けた照明レンズ２２を経て観察部位側に出射する。

【００４９】また、照明窓に隣接する観察窓に取り付け
た対物レンズ２３の結像位置にはＣＣＤ２７が配置さ
れ、結像された光学像を光電変換する。なお、この電子
内視鏡４ＢはＣＣＤ２７の撮像面に色分離フィルタ２８
を設けていない、モノクロタイプのＣＣＤ２７を採用し
た面順次撮像用の電子内視鏡である。

【００５０】このＣＣＤ２７に接続された信号線は、ラ
イトガイドコネクタ１２から延出されたスコープケーブ
ル１５Ｂ内を挿通され、その端部の信号コネクタ１６は
ＣＣＵ６Ｂに着脱自在で接続される。

【００５１】このＣＣＵ６Ｂは図２のＣＣＵ６におい
て、同時式の映像信号処理回路４２Ａの代わりに面順次
式の映像信号処理回路４２Ｂが採用されている。また、
ＣＣＤ駆動回路４１は図２の場合と同じ構成であるが、
制御信号生成回路５３がタイミング発生回路４３に基づ
き、各色毎の領域に対して選択的に順次制御し、被写体
に面順次光を照射するので、フレーム毎に各色に対応し
た輝度成分が撮像可能になっている。

【００５２】この面順次式の映像信号処理回路４２Ｂは
ＣＣＤ２７から入力されるＣＣＤ出力信号は映像信号処
理回路４２Ｂ内の図示しないＡ／Ｄ変換回路でデジタル
信号に変換され、さらに３つのフレームメモリに順次格
納され、読み出し時には同時に読み出され、ＲＧＢ色信
号がモニタ７に出力される。

【００５３】また、このＲＧＢ色信号は検波回路４４に
も入力される。そして、色バランス設定スイッチ２０が
操作された場合には、検波回路４４は第１の実施の形態
で説明したように基準値からのずれ値等を検出し、補正
信号を光源装置５側に伝送する。

【００５４】第１の実施の形態では補正信号は光変調デ
バイス２５（ここではＤＭＤ）のＲ，Ｇ，Ｂの各色フィ
ルタ（が設けられた各ミラー）を同時に駆動制御するた
めの信号であったが、本実施の形態ではＲ，Ｇ，Ｂの面
順次照明光に同期して補正信号を順次、光源装置５に出
力する。

【００５５】本実施の形態では光源装置５は第１の実施
の形態と同じ構成であるが、面順次照明を行うように動
作する。そして、カラー面順次方式の撮像タイミングに
合わせて光源装置５からの出射光のレベルまたは時間を
可変する事により、色バランスをとる。

【００５６】次に本実施の形態の動作を説明する。図５
に示すように内視鏡装置１Ｂをセットして電源を投入す
ると、図６（Ａ）のＤＭＤ駆動状態に示すようにＲ，
Ｇ，Ｂの照明光をＲの色フィルタ６２が設けられたミラ
ー、Ｇの色フィルタ６２が設けられたミラー、Ｂの色フ
ィルタ６２が設けられたミラーのみをＯＮ状態（より詳
しくは図６（Ｃ）に示すようにＯＦＦ期間が伴うＰＷＭ
制御でＯＮ／ＯＦＦ状態）に順次設定する駆動信号をし
て、Ｒ，Ｇ，Ｂの面順次照明を行い、その場合、図６
（Ｂ）に示すようにＲ，Ｇ，Ｂの各照明期間の後に遮光
期間が形成されるようにＤＭＤ３３を＋１０°の遮光状
態（ＯＦＦ）にする。

【００５７】そして、例えばＲの出射光を出すＲの照明
期間にＣＣＤ２７で被写体を撮像して電荷蓄積を行い、
このＲの照明期間の後にＣＣＤ２７で蓄積された信号を
読み出す読み出し期間にはＤＭＤ３３の全ミラーをＯＦ
Ｆにし、遮光状態にする。そして、ＣＣＤ２７から読み
出した信号を映像信号処理回路４２Ｂ内のＲ信号用メモ
リに一時格納する。

【００５８】次にＧの出射光を出して、このＧの照明期
間にＣＣＤ２７で電荷蓄積を行い、このＧの照明期間の
後にＣＣＤ２７で蓄積された信号を読み出す読み出し期
間にはＤＭＤ３３の全ミラーをＯＦＦにし、遮光状態に
する。そして、ＣＣＤ２７から読み出した信号を映像信
号処理回路４２Ｂ内のＧ信号用メモリに一時格納する。

【００５９】次にＢの出射光を出して、このＢの照明期
間にＣＣＤ２７で電荷蓄積を行い、このＢの照明期間の
後にＣＣＤ２７で蓄積された信号を読み出す読み出し期
間にはＤＭＤ３３の全ミラーをＯＦＦにし、遮光状態に
する。そして、ＣＣＤ２７から読み出した信号を映像信
号処理回路４２Ｂ内のＢ信号用メモリに一時格納する。

【００６０】そして、映像信号処理回路４２Ｂ内のＲ，
Ｇ，Ｂ信号用メモリに一時格納されたＲ，Ｇ，Ｂの色信
号は同時に読み出され、モニタ７に出力され、被写体像
をカラー表示する。

【００６１】この場合に、被写体として白色の被写体が
セットされて色バランス設定スイッチ２０が操作される
と、カラー１フレーム期間でのＲ，Ｇ，Ｂの色信号が検
波回路４４に入力されて、この検波回路４４で色バラン
スさせる補正信号が生成されて光源装置５の制御信号生
成回路５３に入力される。

【００６２】補正前（つまり補正信号が入力されない状
態）では、制御信号生成回路５３は以前に設定した時の
補正信号を格納した内部メモリからのデータによりＲ，
Ｇ，Ｂの出射光をＰＷＭ制御して出射するように駆動回
路５４を制御するが、補正信号が入力されると、内部メ
モリを新たに入力される補正信号で更新し、この補正信
号によりＰＷＭ制御を行う制御信号を駆動回路５４に出
力する。

【００６３】例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの光量比が７：６：４
とするとバランスするいう補正信号が生成された場合、
制御信号生成回路５３は駆動回路５４を制御して図６
（Ｃ）に示すようなＰＷＭ制御のＤＭＤ出射光が出力さ
れるように制御する。そして、Ｒ、Ｇ、Ｂの照明期間に
はそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの出射光の比が７：６：４となり
ホワイトバランスした面順次照明光が出力されることに
なる。

【００６４】その後の内視鏡検査の場合にはメモリに格
納したデータを用いて駆動回路５４を制御してＤＭＤ２
５によるＲ、Ｇ、Ｂの出射光の光量比を７：６：４に保
持する。これにより、通常の内視鏡検査の場合には、ホ
ワイトバランスした状態での面順次照明を行う状態を維
持する。

【００６５】本実施の形態によれば、第１の実施の形態
と同様に手術等の内視鏡検査を行う前に色バランス設定
スイッチ２０を押す事により、光源装置５側で簡単に色
バランスした状態での面順次照明光を出射できるように
設定できる。

【００６６】本実施の形態では、図６（Ａに示す配列パ
ターンを採用して図６（Ｃ）に示すＰＷＭ制御での出射
光の制御を行うことで色バランスさせる例で説明した
が、図６（Ｄ）に示すような配列パターンで出射光の制
御を行うことで色バランスさせることもできる。

【００６７】なお、図６（Ｄ）は図６（Ａ）において、
Ｒ，Ｇ，Ｂの各照明期間にＲ，Ｇ，Ｂの色フィルタを設
けたミラーをそれぞれＰＷＭ制御する代わりに、Ｒ，
Ｇ，Ｂの各照明期間にＲ，Ｇ，Ｂの色フィルタを設けた
ミラーの例えば１０個の内の７個、６個、４個の割合で
それぞれＯＮさせるようにして同様に色バランスした面
順次光を出射できるようにしたものである。つまり、
Ｒ，Ｇ，Ｂの照明期間に合わせて各色の出射強度を２次
元配列エレメントの出射側に制御される数により出射強
度が制御されるように出来る。

【００６８】具体的には、図６（Ｄ）に示すようなＲ，
Ｇ，Ｂ毎に異なった２次元配列エレメントのパターンを
用い、Ｒ，Ｇ，Ｂの各２次元配列エレメントの数をＲ：
Ｇ：Ｂ＝７：６：４の比率を保持するようにＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御して色バランスした照明光を出射することが可能
となる。また、本実施の形態によれば、遮光手段を新た
に設けることなく、光変調デバイス３３を用いて遮光の
効果を得る事が出来る。

【００６９】（第３の実施の形態）次に図７及び図８を
参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。なお、
第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付け、
その説明を省略する。図７に示す本発明の第３の実施の
形態の内視鏡装置１Ｃでは第１の実施の形態において、
一部が異なる光変調デバイス３３Ｃを採用した光源装置
５Ｃを採用している。

【００７０】第１の実施の形態においては、マイクロミ
ラー６１にＲ，Ｇ，Ｂの色フィルタ６２をスクリーン印
刷などで設けていたが、本実施の形態では、マイクロミ
ラー６１の直前に市松模様のＲ，Ｇ，Ｂフィルタ６５を
設けた光変調デバイス３３Ｃを採用している。

【００７１】図８はこの光変調デバイス３３Ｃの概略の
構成とその作用の説明図を示す。図８に示すように光変
調デバイス３３Ｃはマイクロミラー６１を有する光変調
デバイス本体部３３′と、この光変調デバイス本体部３
３′の前に設けた市松模様状のＲＧＢフィルタ６５とか
らなる（なお、第１の実施の形態における光変調デバイ
ス３３は光変調デバイス本体部３３′におけるマイクロ
ミラー６１に直接ＲＧＢフィルタ６２を設けたものであ
る）。

【００７２】図８に示すようにマイクロミラー６１を−
１０°、０°（フラット）、＋１０°にそれぞれ設定し
たものを６１ａ、６１ｂ、６１ｃとすると、コリメータ
レンズ３２を通して光変調デバイス３３Ｃに入射され、
反射される光は、−１０°の場合には集光レンズ３４に
入射され、＋１０°の場合には集光レンズ３４に入射さ
れる方向から完全に外れる遮光状態と同様の状態に設定
され、０°（フラット）の場合にはそれらの中間の状態
となる。

【００７３】そして、駆動回路５４からの駆動信号によ
り、−１０°或いは＋１０°に設定することにより、光
源ランプ３１からの照明光を反射して、照明に利用した
り利用しない遮光状態に設定して第１の実施の形態と実
質的に同様の作用効果をえることができる。

【００７４】（第４の実施の形態）次に図９、図１０及
び図１３を参照して本発明の第４の実施の形態を説明す
る。なお、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符
号を付け、その説明を省略する。図９に示す本発明の第
４の実施の形態の内視鏡装置１Ｄは第１の実施の形態に
おける光変調デバイス３３とは異なる反射型液晶パネル
を採用した光変調デバイス３３Ｄを採用した光源装置５
Ｄを採用している。

【００７５】本実施の形態では反射型液晶パネルを用い
ることにより、透過型の場合より開口率を向上させるこ
とができる。ただし、本実施の形態における光変調デバ
イス（反射型液晶パネル）３３Ｄは、光波長分割手段
（ホログラムカラーフィルタ）と一体化した例で示して
いる。

【００７６】図９に示すように光源ランプ３１からの照
明光は平行レンズ３２を経て光変調デバイス（反射型液
晶パネル）３３Ｄに入射し、後述するホログラムフィル
タにより照明光がＲＧＢの３色に分光され、光変調デバ
イス３３Ｄの２次元配列エレメント毎にＲＧＢの光を入
射させ、それぞれの光に対して液晶７４により出射光の
制御をすることで、色バランスの制御を行う構成となっ
ている。

【００７７】図１０は光変調デバイス（反射型液晶パネ
ル）３３Ｄの詳細な構成を示す。光変調デバイス３３Ｄ
は、Ｓｉウェハ７０と、このＳｉウェハ７０に形成され
たトランジスタ７１と、このトランジスタ７１により電
圧の印加が制御されるアルミニウム反射電極７２と透明
電極７３と、アルミニウム反射電極７２と透明電極７３
の間に配置され、印加される電圧により照明光の透過率
が変化する液晶７４と、透明電極７３の前に配置された
ガラス板７５と、光源ランプ３１からの照明光をＲＧＢ
の３色に分光し、アルミニウム反射電極７２毎に集光さ
せるマイクロレンズ入りホログラムカラーフィルタ７６
と、アルミニウム電極７２によって反射されてきた光の
位相差を調整する位相差板７７と、偏光板７８とガラス
板７９で構成される。

【００７８】光源ランプ３１からの照明光が平行レンズ
３２を経て光変調デバイス３３Ｄに入射され、偏向板７
８により縦波または横波だけの光が通過する。マイクロ
レンズ入りホログラムフィルタ７６によって光波長分解
されＲＧＢの３色に分光される。マイクロレンズによっ
てＲＧＢの各々の光がアルミニウム反射電極７２の３ピ
クセルにＲＧＢそれぞれ入射され、アルミニウム反射電
極７２によりそれぞれ反射される。

【００７９】この時、トランジスタ７１のスイッチング
により、アルミニウム反射電極７２と、透明電極７３の
間の液晶７４の液晶分子にかかる電圧が調整され、液晶
７４の液晶分子７４ａの配列が自在に変化し、ＲＧＢ各
光の旋回のレベルを調整できる。位相差板７７と液晶７
４の電圧調整と偏光板７８の関係により偏光板７８を通
過及び遮光の制御と、その間の階調を制御することがで
き色バランスの制御ができるようにしている。

【００８０】つまり、液晶分子７４ａの配列を変化させ
ていくことで、完全なＯＮ状態から、偏光板７８を透過
する光量を減衰させてゆき、遮光状態まで段階的に制御
することができる。例えば、図１３に示すように、ＣＣ
Ｄ駆動パルス（Ａ）に応じて（Ｂ）に示すように、Ｒ、
Ｇ、Ｂの出射光のレベルを変化させ、色バランスを制御
する。

【００８１】次に本実施の形態の作用を説明する。第１
の実施の形態と同様に、上記構成により２次元配列エレ
メント毎のＯＮ／ＯＦＦ制御によって図４と同様のパタ
ーン方式により色バランスがとれる。

【００８２】また、上記構成により液晶７４の液晶分子
７４ａにかかる電圧の中間調電圧にすることで、液晶分
子の複屈折率を変え、２次元配列エレメント毎に偏向板
７８を透過する光量を制御をすることで光の透過率を変
化させる電圧可変透過率による方式を用い、２次元配列
エレメントのＲＧＢ毎の透過率制御で色バランスをとる
ことができる。

【００８３】また、本実施の形態では、液晶分子の複屈
折率を変化させる反射型液晶で説明したが、例えば二色
性色素を用いた光吸収によるＧＨ方式、高分子を用いた
光散乱型のＰＤＬＣ方式等の反射型液晶であれば同様の
効果を得ることができる。

【００８４】（第５の実施の形態）次に図１１及び図１
２を参照して本発明の第５の実施の形態を説明する。な
お、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付
け、その説明を省略する。図１１に示す本発明の第５の
実施の形態の内視鏡装置１Ｅは、例えば第１の実施の形
態において、ＣＣＵ６にさらに調光用信号生成部８１を
設け、この調光用信号生成部８１は映像信号処理回路４
２Ａから出力される色信号を適宜のフレーム期間積分し
て平均の明るさ信号を生成し、基準の明るさに対応する
基準レベルの信号を出力する基準値設定回路８２からの
信号からのずれ信号を調光用信号として通信制御部４６
に出力するＣＣＵ６Ｅにしている。通信制御部４６はＩ
／Ｆ４７を介して光源装置５ＥのＩ／Ｆ５１側に調光用
信号を伝送し、通信制御部５２で復調し、制御信号生成
回路５３に出力する。

【００８５】この制御信号生成回路５３は自動調光スイ
ッチ８３がＯＮされると、調光用信号に応じて、駆動回
路５４を制御して、ホワイトバランス状態を保持して照
明光量を増加或いは減少させ、平均の明るさ信号が基準
レベルに一致するように制御する。なお、基準値設定回
路８２の基準レベルの値は設定スイッチ８４で可変設定
できるようにしている。その他は第１の実施の形態と同
様の構成である。

【００８６】次に本実施の形態の作用を説明する。電源
を投入して、色バランス設定スイッチ２０を操作した場
合の動作は第１の実施の形態と同様であり、ホワイトバ
ランスした状態での照明光を出射する状態となる。

【００８７】この場合、第１の実施の形態の作用で説明
したようにホワイトバランス状態を保持した場合には、
照明に使用されるＲ，Ｇ，Ｂの色フィルタの割合がａ：
ｂ：ｃである場合において、観察部位を観察した場合に
その時の照明状態における明るさ信号が例えばｄパーセ
ントだけ、照明光量を増大させるような調光用信号が生
成された場合には、その時のＯＮしたＲ，Ｇ，Ｂの色フ
ィルタの数からさらにＲ，Ｇ，Ｂフィルタをａ／（ａ＋
ｂ＋ｃ）×ｄ／１００，ｂ／（ａ＋ｂ＋ｃ）×ｄ／１０
０，ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ）×ｄ／１００の割合だけＯＮさ
せる。

【００８８】この場合ａ：ｂ：ｃが３：２：１の場合と
し、例えば図１２（Ａ）に示す状態からさらに５０パー
セント増大させる調光用信号が生成された場合には図１
２（Ｂ）のようになる。

【００８９】つまり、図１２（Ａ）の状態（縦ラインに
Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列され、Ｒの色フィルタは
９個の内の６個がＯＮ、Ｇの色フィルタは９個の内の４
個がＯＮ、Ｂの色フィルタは９個の内の２個がＯＮする
ように駆動される状態）で、５０パーセント増大させる
調光用信号が生成された場合には図１２（Ｂ）に示すよ
うにＲの色フィルタは９個の内の９個がＯＮ、Ｇの色フ
ィルタは９個の内の６個がＯＮ、Ｂの色フィルタは９個
の内の３個がＯＮするように駆動される状態に設定され
る。

【００９０】この変更で、ＯＮしたＲ，Ｇ，Ｂの色フィ
ルタの割合は変更前と同じとなり（つまり、６：４：２
→９：６：３）、ホワイトバランス状態が維持され、か
つ照明光量は１２／２７から１８／２７、つまり５０パ
ーセント増大する。

【００９１】このように本実施の形態によれば、ホワイ
トバランスを維持した状態での自動調光を簡単に行うこ
とができる。なお、本実施の形態では、同時式の場合で
説明したが、面順次照明の場合にも同様に適用できる。

【００９２】また、上述した図２及び図５から分かるよ
うに本発明における光源装置５は同時式及び面順次式の
光源装置として使用できる。また、簡単な構造、つまり
光変調デバイス３３等を単板で使用できるようにするこ
とで実現でき、かつ単板であっても、面順次式、同時式
ともに内視鏡装置の光源装置に使用できる。なお、上述
した各実施の形態等を部分的等で組み合わせて構成され
る実施の形態等も本発明に属する。

【００９３】［付記］ １．被写体を撮像する撮像素子と、該被写体に照明光を
供給する光源ランプとを有する内視鏡装置において、内
視鏡先端に照明光を導光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の光路上に２次元配列
された照明光を制限するエレメントを有する光変調デバ
イスと、前記光変調デバイスと前記光源ランプとの間の
光路上に前記エレメントに対向して２次元配列された複
数の色フィルタからなる色フィルタアレイと、前記色フ
ィルタアレイに応じて制御可能とする制御手段とを備え
たことを特徴とする内視鏡装置。

【００９４】２．前記制御手段は、前記光変調デバイス
が前記色フィルタアレイによって複数分割された光束を
色成分毎に独立して制限する時間を制御することを特徴
とする付記１記載の内視鏡装置。 ３．前記制御手段は、前記光変調デバイスが前記色フィ
ルタアレイによって複数分割された光束を色成分毎に独
立して制限する領域を制御することを特徴とする付記１
記載の内視鏡装置。 ４．前記制御手段は、前記色フィルタアレイによって複
数分割された照明光を色成分毎に順次照明するように前
記光変調デバイスを順次制御することを特徴とする付記
１乃至３記載の内視鏡装置。

【００９５】５．被写体を撮像する撮像素子と、該被写
体に照明光を供給する光源ランプとを有する内視鏡装置
において、内視鏡先端に照明光を導光するライトガイド
と、前記光源ランプと前記ライトガイドとの間の光路上
に設けられ、照明光を制限する２次元配列されたエレメ
ントを有する光変調デバイスと、前記光変調デバイスと
前記光源ランプとの間の光路上に設けられ、照明光を複
数の色成分に分離し、分離した光束を前記光変調デバイ
スの所定のエレメントに集光させるホログラムフィルタ
アレイと、前記光変調デバイスを制御する制御手段とを
備えたことを特徴とする内視鏡装置。

【００９６】６．照明光を供給する光源ランプと、前記
光源ランプの光路に設けられ、照明光を制限する２次元
配列されたエレメントを有する光変調デバイスと、前記
光変調デバイスのエレメントに複数の色フィルタが配列
された色フィルタアレイを備えたことを特徴とする光源
装置。 ７．前記光変調デバイスがデジタルミラーデバイスであ
る付記１乃至５記載の内視鏡装置及び光源装置。 ８．前記色フィルタがＲＧＢフィルタである付記１乃至
４記載の内視鏡装置及び光源装置。

【００９７】９．撮像素子によって撮像された色情報に
基づき、前記制御手段により前記光変調デバイスを経て
ライトガイド側への照明光を色成分毎に制限することを
特徴とする付記１及び４記載の内視鏡装置。 １０．撮像素子によって撮像された色情報に基づき、前
記制御手段により前記光変調デバイスを制御することを
特徴とする付記２及び３記載の内視鏡装置。 １１．撮像素子によって撮像された色情報に基づき、前
記制御手段が遮光時間もしくは遮光領域を制御すること
を特徴とする付記２及び３記載の内視鏡装置。

【００９８】１２．照明光を供給する光源ランプと、前
記光源ランプの光路に、２次元配列されたエレメントを
有し、駆動信号の印加により反射特性等の変化により、
出射する照明光を２次元的に制限可能とする光変調デバ
イスと、前記光変調デバイスと前記光源ランプとの間の
光路上に前記エレメントに対向して２次元配列された複
数の色フィルタからなる色フィルタアレイと、前記光変
調デバイスに駆動信号を印加する駆動回路と、前記駆動
回路を前記色フィルタアレイに応じて制御可能とする制
御手段とを備えたことを特徴とする光源装置。

【００９９】１３．さらに前記撮像素子に対する信号処
理を行い、標準的な映像信号を生成する映像信号処理手
段と、前記映像信号が入力されることにより、被写体像
をカラー表示するモニタとを有する付記１記載の内視鏡
装置。 １４．白い被写体を撮像した状態での前記撮像素子の出
力信号に基づいて、前記モニタに白く表示するように前
記制御手段は前記駆動回路を前記色フィルタアレイに応
じて制御する付記１３記載の内視鏡装置。

【０１００】１５．さらに、前記制御手段は前記撮像素
子の出力信号に基づいて、前記モニタに表示される被写
体像の明るさが適正なレベルになるように自動調光の制
御を行う付記１記載の内視鏡装置。 １６．前記制御手段は前記撮像素子の出力信号に基づい
て、自動調光の制御を行う場合に、出射される色成分の
光量比を保持した状態で行う付記１５記載の内視鏡装
置。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
写体を撮像する撮像素子と、該被写体に照明光を供給す
る光源ランプとを有する内視鏡装置において、内視鏡先
端に照明光を導光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の光路上に２次元配列された
照明光を制限するエレメントを有する光変調デバイス
と、前記光変調デバイスと前記光源ランプとの間の光路
上に前記エレメントに対向して２次元配列された複数の
色フィルタからなる色フィルタアレイと、前記色フィル
タアレイに応じて制御可能とする制御手段と、を備えて
おいるので、制御手段を介して前記色フィルタアレイに
応じて制御することにより、前記ライトガイド側に供給
される照明光の光量を色成分比を自由に変更でき、ホワ
イトバランス等の色バランスが簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の内視鏡装置の外観
図。

【図２】図１の具体的な構成を示すブロック図。

【図３】光変調デバイスの一部を切り欠いてその構造を
示す斜視図。

【図４】作用等の説明図。

【図５】本発明の第２の実施の形態の内視鏡装置の構成
を示すブロック図。

【図６】作用の説明図。

【図７】本発明の第３の実施の形態の内視鏡装置の構成
を示すブロック図。

【図８】光変調デバイスの構造と共に、入射光に対する
作用の説明図。

【図９】本発明の第４の実施の形態の内視鏡装置の構成
を示すブロック図。

【図１０】光変調デバイスの構造等を示す図。

【図１１】本発明の第５の実施の形態の内視鏡装置の構
成を示すブロック図。

【図１２】自動調光する作用の説明図。

【図１３】ＣＣＤ駆動パルスに応じてＲ、Ｇ、Ｂの出射
光のレベルを変化させる作用説明図。

【符号の説明】

１Ａ…内視鏡装置 ２…光学式内視鏡 ３…ＴＶカメラ ４…ＴＶカメラ装着内視鏡 ５…光源装置 ６…ＣＣＵ ７…モニタ ８…挿入部 ９…把持部 １１…ライトガイドケーブル １２…ライトガイドコネクタ １４…カメラヘッド １５…カメラケーブル １６…信号コネクタ １８…操作パネル １９…光量設定スイッチ ２０…色バランス設定スイッチ ２１…ライトガイド ２２…投射レンズ ２３…対物レンズ ２４…リレーレンズ系 ２６…結像レンズ ２７…ＣＣＤ ３１…光源ランプ ３２…コリメータレンズ ３３…光変調デバイス ３５…インテグレータ ３６…集光レンズ ４１…ＣＣＤ駆動回路 ４２Ａ…映像信号処理回路 ４３…タイミング発生回路 ４４…検波回路 ４５…ＣＰＵ ４６，５２…通信制御部 ４７，５１…Ｉ／Ｆ ５３…制御信号生成回路 ５４…駆動回路 ６１…マイクロミラー ６２…ＲＧＢフィルタ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H040 BA11 CA06 CA09 CA11 CA12 CA23 CA28 CA30 DA02 GA01 GA05 GA06 4C061 AA00 BB01 CC06 DD00 LL01 MM02 NN01 QQ02 RR04 RR14 TT03 5C054 CA04 CC05 CC07 EA01 ED03 EJ01 FB04 HA12

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体を撮像する撮像素子と、該被写体
   に照明光を供給する光源ランプとを有する内視鏡装置に
   おいて、 内視鏡先端に照明光を導光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の光路上に２
   次元配列された照明光を制限するエレメントを有する光
   変調デバイスと、 前記光変調デバイスと前記光源ランプとの間の光路上に
   前記エレメントに対向して２次元配列された複数の色フ
   ィルタからなる色フィルタアレイと、 前記色フィルタアレイに応じて制御可能とする制御手段
   とを備えたことを特徴とする内視鏡装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記光変調デバイスが
   前記色フィルタアレイによって複数分割された光束を色
   成分毎に独立して制限する時間を制御することを特徴と
   する請求項１記載の内視鏡装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記光変調デバイスが
   前記色フィルタアレイによって複数分割された光束を色
   成分毎に独立して制限する領域を制御することを特徴と
   する請求項１記載の内視鏡装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記光変調デバイスが
   前記色フィルタアレイによって複数分割された光束を色
   成分毎に独立して光量の制限を制御することを特徴とす
   る請求項１記載の内視鏡装置。