JP2002219101A - 内視鏡装置用光源システム - Google Patents
内視鏡装置用光源システムInfo
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Abstract
を撮影でき、騒音や電磁波等による弊害の発生を回避す
る内視鏡装置用光源システムを提供する。 【解決手段】連続して点灯する第一の光源1と、間欠的
に所定時間だけ発光する第二の光源2と、各光源からの
光束を入射し、入射端の周辺部に入射した光は射出端の
周辺部から観察部位を照明し、入射端の略中央部に入射
した光は射出端の略中央部から観察部位を照明する導光
手段と、各光源から照射される光の光路が交わる、第一
の光源から照射される光束の略中央部で、第二の光源の
光束の光路選択を行う光路選択手段と、通常観察時に
は、第一の光源から照射される光束を全て導光手段の入
射端に導くように、またストロボ観察時には、第一の光
源から照射される光束の略中央部のみを部分的に遮光す
ると共に第二の光源からの光を導光手段の入射端の略中
央部に導くように光路選択手段を駆動制御する制御手段
とを有する。
Description
載される光源システムに関する。
装置は、光源や画像処理回路等を備えるプロセッサ部
と、一部が体内に挿入され体内を照明すると同時に観察
を行うスコープ部とから構成される。プロセッサ部は、
観察/撮影される部位およびその撮影方法等に基づいて
観察部位を撮影するのに最も適した光源を備えるものが
選択され使用されている。
期性を持って振動する部位を撮影する場合には、まず該
部位周辺の様子を連続して撮影するために常時照明する
ことができる通常光源を備えたプロセッサが必要にな
る。また、連続振動中の観察部位の特定の形状のみを静
止画として撮影するために、振動の周期性を電気信号と
して取得し、この周期性電気信号に基づいて間欠的に発
光することができるストロボ放電光源を備えたプロセッ
サも必要になる。本明細書において、前者の撮影方法を
通常撮影(または通常観察)、後者の撮影方法をストロ
ボ撮影(またはストロボ観察)という。
使い分けるのは撮影者にとって極めて煩わしいという問
題がある。また、複数のプロセッサを必要とするため、
設備を充実させようとすると、費用がかかりしかも広い
スペースを確保しなければならない。
と、発光させるごとに高い電流が一気に流れるため、騒
音や電磁波が発生するおそれがある。騒音は、撮影者や
被撮影者にとって耳障りである。電磁波は、他の医療機
器の動作に悪影響を与えかねない。
事情に鑑み、撮影者に煩わしさを感じさせることなく、
様々な撮影方法で所定部位を撮影でき、しかも騒音や電
磁波等による弊害の発生を回避する、内視鏡装置用光源
システムを提供することを目的とする。
載の内視鏡装置用光源システムは、連続して点灯する第
一の光源と、間欠的に所定時間だけ発光する第二の光源
と、各光源からの光束が入射する入射端と入射端に入射
した該光束が射出される射出端とを有し、入射端の略中
央部に入射した光は射出端の略中央部から観察部位を照
明し、入射端の周辺部に入射した光は射出端の周辺部か
ら観察部位を照明する導光手段と、各光源から照射され
る光の光路が交わる位置であって、第一の光源から照射
される光束の略中央部で第二の光源から照射される光の
光路を選択的に切り替えるための光路選択手段と、通常
観察時には、第一の光源から照射される光束を全て導光
手段の入射端に導くように、またストロボ観察時には、
第一の光源から照射される光束の略中央部のみを部分的
に遮光すると共に第二の光源からの光を導光手段の入射
端の略中央部に導くように光路選択手段を駆動制御する
制御手段と、を有することを特徴とする。
テムで通常撮影とストロボ撮影との両方の撮影が可能に
なるため、撮影時の準備にかかる手間や負担を軽減する
ことができる。
として使用することにより、ストロボ光源からの光は、
被写体を集中して照明することが可能になる。よって、
従来のストロボ放電光源よりも輝度が低いストロボ光源
であっても、観察に十分耐えうる明るさで観察部位を撮
影することができる。つまり本発明によれば、安価かつ
小型であって、騒音や電磁波等が発生しない光源で従来
のストロボ放電光源並みの明るさのストロボ撮影をする
ことができる。
して配列される構成にすることも可能である(請求項
2)。LEDは、パルス駆動させることが可能であるた
め、発光タイミングの制御が容易になる。
二、どちらの光源から照射される光も略平行光束である
ことが望ましい。これにより、光を拡散させず、光量損
失を最小限に抑えることができる。
ムによれば、前記光路選択手段は、ストロボ観察時にの
み前記第一の光源から照射される光の略中央部に挿入さ
れる構成にすることが可能である。
によれば、前記導光手段は、複数本の光ファイバケーブ
ルを互いに平行に束ねたライトガイドであることが望ま
しい。
によれば、前記導光手段は、複数本の光ファイバケーブ
ルを互いに捻って束ねたライトガイドであることが望ま
しい。これにより射出光の配光角を広げることができ、
さらに広範囲に照明することが出来る。
ムによれば、観察部位が一定の周期性を持って振動する
部位である場合にも使用することができる。この場合、
該周期性の情報を電気信号として取得する振動周期性情
報取得手段をさらに有することが望ましい。これによ
り、観察部位が一定の周期性を持って振動していても、
ぶれのない静止画像を得ることができる。
ステムを搭載する内視鏡装置100の概略構成図であ
る。内視鏡装置100は、プロセッサ100a、スコー
プ部100bから構成される。プロセッサ100aは、
キセノン光源1、LED光源2、光路選択板3、駆動部
4、第一コリメートレンズ5、絞り6、第二コリメート
レンズ7、集光レンズ8、制御部9を備える光源部10
と映像処理回路20とを有する。スコープ部100b
は、ライトガイド30、CCD40を有する。光源シス
テムは、光源部10とライトガイド30とを含む。
する。LED光源2は、高輝度なLED2aが湾曲状の
反射板2bに沿って複数配設されている。LED2aは
パルス駆動させることにより間欠的に所定時間だけ発光
することが可能である。パルス駆動は、発光タイミング
の制御が容易であるという利点がある。本明細書では、
キセノン光源1から照射される光を連続光といい、LE
D光源2から照射される光をストロボ光という。
ストロボ光が入射する面には全反射ミラー面が施されて
いる。光路選択板3は、両光源1、2から照射される光
の光路が交わる位置に配設される。光路選択板3の中心
軸Pは両光源1、2から照射される光の主光線(図1中
一点鎖線)と垂直な関係にある。光路選択板3は、駆動
部4に接続されている。駆動部4は、制御部9の制御
下、光路選択板3を中心軸Pを中心に矢印r方向に回動
させる。制御部9は、後に詳述するが、撮影方法に対応
した光が観察部位Kを照明するように光路選択板3を駆
動制御する。光路選択板3は回動することにより、各光
源1、2から照射される光を反射させたり遮光したりす
る。
端30bとを有する。入射端30aはプロセッサ100
aのライトガイド差し込み口に挿入され、各光源1、2
からの光束が入射する。射出端30bはスコープ部10
0bの先端側にあり、入射光が観察部位Kに向けて射出
される。ライトガイド30は、複数本の光ファイバケー
ブルから構成される。各光ファイバケーブルは、入射端
30aでの配置と射出端30bでの配置とが略同一にな
るように束ねられている。本実施形態では、図1に示す
ように、ライトガイド30の製造を簡便化するため、各
光ファイバケーブルがライトガイド30内で互いに平行
になるように束ねられる。これにより、ライトガイド3
0の入射端30aの周辺部近傍に入射した光束は、その
まま射出端30bの周辺部近傍から射出される。同様に
ライトガイド30の入射端30aの中央部近傍に入射し
た光束は、そのまま射出端30bの中央部近傍から射出
される。
操作して、制御部9に撮影に関する指示をすることが可
能である。例えば、通常撮影中にストロボ撮影へ切り替
える操作をはじめ様々な設定を行うことができる。
の動作について詳述する。まず、通常撮影中の動作につ
いて説明する。通常撮影中、制御部9は、キセノン光源
1から連続光を照射させる。通常撮影中、制御部9は、
LED光源2をオフ制御する。従って、LED光源2か
ら間欠光は照射されない。また制御部9は、光路選択板
3によって連続光の光束の略全体が遮光されないように
するため、光路選択板3を所定の状態になるまで回動さ
せる。本実施形態では、通常撮影中、光路選択板3は、
図1中実線で示すように、ミラー面が第一コリメートレ
ンズ5の光軸と略平行になる状態で固定される。なお厳
密には、光路選択板3を上記状態で固定すると、光路選
択板3の厚さによって連続光の光束の一部は遮られるこ
とになる。しかし、光路選択板3の厚さは十分に薄いた
め遮られる光はごくわずかであり、また光の回折効果も
発生するため射出光の配光分布に影響が出る事はない。
第一コリメートレンズ5によって平行光束になる。平行
光束となった連続光は、絞り6を透過することにより所
定の光量に調整される。絞り6を透過した連続光は、光
路選択板3で遮光されることなく、集光レンズ8に入射
する。集光レンズ8は、ライトガイド30の入射端30
a全域に入射する程度に連続光を収束する。入射端30
aに入射した連続光は、ライトガイド30の射出端30
bに導かれる。射出端30b全域から照射される光束
は、スコープ部100bが挿入されている体内を常時照
明する。
0bの先端に備えられているCCD40は、入射する光
により受光面に形成された光学像に対応する電荷を蓄積
し、定期的に送られてくる電荷読み出しパルスに対応し
て映像信号処理回路20に所定の信号を出力する。映像
信号処理回路20は、入力される信号に基づいて所定の
処理を行った後、映像信号をモニタ(不図示)に出力す
る。モニタは、映像信号に対応する画像を表示する。以
上が通常撮影中の内視鏡装置100の動作である。
動作を説明する。一般的に内視鏡観察を行うときは観察
の注目点を画面の中央部にくるようにアングル操作を行
い、被写体(ここでは観察部位K)を撮影領域の中心付
近に位置させる。そのため内視鏡装置100では、発声
により振動する声帯の観察などの振動する観察部位にお
けるストロボ撮影時、撮影領域の中心付近は高輝度なL
ED光源2からのストロボ光を集中的に照明する。これ
により他のストロボ放電ランプからの光よりも比較的光
量が少ないLED光を用いても、十分に明るいストロボ
観察が可能になる。さらに本発明では、ストロボ光を撮
影領域中央付近に集中させたことで撮影領域の周縁付近
の配光が不足して暗くなるのを回避すべく、ストロボ撮
影時であってもキセノン光源1から連続光を照射させて
撮影領域周縁部を照明する補助光として用いる。以下、
詳説する。
と、駆動部4を介して光路選択板3を回動させる。具体
的には、光路選択板3は、キセノン光源1からの連続光
の光束の中央部を部分的に遮光しつつLED光源2から
のストロボ光を反射して集光レンズ8に導くような状態
になるまで回動される。図1では、ストロボ撮影時の光
路選択板3の状態を破線で示す。
Dドライバ回路2cを介してLED光源2をパルス駆動
してストロボ発光させる。LED光源2からのストロボ
光は、第二コリメートレンズ7で平行光束とされた後、
光路選択板3で反射する。また制御部9は、キセノン光
源1も発光させる。つまり、キセノン光源1は、撮影方
法の如何を問わず常時連続光を照射している。キセノン
光源1からの連続光の光束は、第一コリメートレンズ
5、絞り6,光路選択板3を介して集光レンズ8に入射
する。なお、ストロボ撮影時の観察部位が例えば発声に
より振動する声帯であれば、ストロボ発光のためのパル
ス駆動は、マイク(不図示)等にて捉えた音声電気信号
に基づいて行われる。
方、連続光の光束の略中央部を部分的に遮光する。従っ
て、集光レンズ8に入射する光束における、入射方向に
垂直な面での断面形状は図2に示すようになる。図2に
示すように、入射光束は、ストロボ光の光束が中央部を
構成し、ドーナッツ形状を有する連続光の光束が該スト
ロボ光の光束の周囲、つまり光束の周辺部を構成する。
通常撮影中同様、集光レンズ8に入射した光束は収束さ
れて、ライトガイド30の入射端30aに入射する。
出端30bから射出され、体内を照明する。ここで、ラ
イトガイド30は上述したような特徴を有するため、光
束は、図2に示す状態のまま射出端30bから射出され
る。つまりストロボ光は射出端30bの中央近傍から射
出され、撮影領域の中心付近を集中的に照明する。連続
光は射出端30bの周辺近傍から射出され、撮影領域の
周縁部をまんべんなく照明する。図3に照明された体内
の状態を示す。
撮影処理は、通常撮影中と同様であるため、ここでの説
明は省略する。
3に示す体内の照明状態に対応した画像となる。つまり
観察部位Kが配置される撮影領域中央部はストロボ光が
集中して照明するため、明るく撮影される。また、観察
部位Kが振動していてもストロボ光によって撮影される
ため、ストロボ光の周期に応じて観察部位の動きが緩や
かになったように観察することが出来る。また、観察す
るのに適した観察部位Kの静止画を得ることができる。
撮影領域周縁部は連続光によって照明されるため、スト
ロボ光だけの場合よりも、観察部位Kの周囲の状態を把
握するには十分な明るさの画像になっている。但し、撮
影領域周縁部は、連続光によって常時照明されるためC
CD40の電荷蓄積時間が長くなってしまう。そのた
め、もし観察部位Kの周囲が振動していた場合、若干ぶ
れが残ることになってしまうが、観察関心点は撮影中央
部にあり撮影領域周縁部はあくまで観察部位Kの周囲の
状況を把握できればよい領域である。しかも、観察対象
である観察部位Kは上記の通りぶれのない観察に適した
画像となっているため特に問題にはならない。
て、ストロボ光は観察部位Kの撮影領域中央部に集中し
て照明する構成にするため、LED光のようにストロボ
光としては比較的光量の少ないものであっても、観察に
耐えうる程度に十分な明るさの画像を撮影することが可
能になる。なお、ストロボ撮影終了後、制御部9は、再
び通常撮影に切り替える。以上がストロボ撮影時の内視
鏡装置100の動作である。
上記実施形態に限定されるものではなく趣旨を逸脱しな
い範囲で様々な変形が可能である。
時連続光の光束中に配設される構成であるが、通常撮影
中は連続光をライトガイド30に導き、ストロボ撮影時
は図2に示すような光束をライトガイド30に導くこと
ができるのであれば、上記構成に限定されるものではな
い。図4は、光路選択板3の変形例を示す。図4に示す
光路選択板3は、通常撮影中、駆動部4によって連続光
の光路中から退避して連続光の光路を確保する。そして
ストロボ撮影時、光路選択板3は所定位置に挿入され、
連続光を一部遮光すると同時にストロボ光をライトガイ
ド30へ偏向する。
は、製造を簡便化するため、各光ファイバケーブルがラ
イトガイド30内で互いに平行になるように束ねて構成
したが、入射端30aの周辺近傍に入射した光は射出端
30bの周辺近傍から射出され、入射端30aの中央近
傍に入射した光は射出端30bの中央近傍から射出され
るのであれば、ライトガイド30は上記構成には限定さ
れない。例えば、周辺近傍の光ファイバケーブルと中央
近傍の光ファイバケーブル同士の位置関係を保った状態
でひねりつつ束ねれば、照明範囲が広がりより広範囲な
撮影が可能になる。
光源としてLED光源2を使用している。これは、駆動
回路を簡素化できる点や、安価でかつ他の光源よりも省
スペースである点等の幾つかの利点があるからである。
しかし本発明のストロボ発光用の光源は、これに限定さ
れるものではなく、ストロボ放電ランプよりも光量の低
い光を照射する他の様々な光源を使用することができ
る。例えば連続光を射出するランプの光路を高速で回転
するスリット板やチョッパ等を用いて断続的に遮光する
構成の光源を使用することも可能である。
プ部100bは、先端にCCD40を備える電子スコー
プを想定しているが、本発明は、該電子スコープのみな
らずファイバースコープに対しても適用することができ
る。
ステムは、通常撮影用とストロボ撮影用との二種類の光
源を備えることにより、一台のプロセッサで、撮影者が
必要とする通常光連続撮影やスロー撮影、静止画撮影と
いった様々な撮影方法にも対応することができる。これ
により、撮影前の適切なプロセッサ選びといった準備等
の手間を省き、撮影者の便宜に資することができる。
ボ撮影時に補助光として用いることにより、比較的光量
が少ないストロボ光であっても、観察に十分耐えうる静
止画やスローモーション撮影をすることができる。ひい
ては、高い電流を必要とし、電磁波や騒音を生じるおそ
れのある従来のストロボ放電光源を使用しなくてもよ
い。
を搭載する内視鏡装置の概略構成図である。
射方向に垂直な面での断面形状を表す。
明状態を示す。
を搭載する内視鏡装置の変形例を示す。
17)
期性を持って振動する部位を撮影する場合には、まず該
部位周辺の様子を連続して撮影するために常時照明する
ことができる通常光源を備えたプロセッサが必要にな
る。また、連続振動中の観察部位の特定の形状のみを静
止画として撮影するために、振動の周期性を電気信号と
して取得し、この周期性電気信号に基づいて間欠的に発
光することができるストロボ放電光源を備えたプロセッ
サも必要になる。本明細書において、前者の撮影方法を
通常撮影(または通常観察)、後者の撮影方法をストロ
ボ撮影(またはストロボ観察)という。
Claims (7)
- 【請求項1】 連続して点灯する第一の光源と、 間欠的に所定時間だけ発光する第二の光源と、 各光源から照射される光束が入射する入射端と、入射端
に入射した前記光束が射出される射出端とを有し、前記
入射端の略中央部に入射した光は前記射出端の略中央部
から観察部位を照明し、前記入射端の周辺部に入射した
光は前記射出端の周辺部から観察部位を照明する導光手
段と、 各光源から照射される光の光路が交わる位置であって、
前記第一の光源から照射される光束の略中央部で前記第
二の光源から照射される光の光路を切り替える光路選択
手段と、 通常観察時には、前記第一の光源から照射される光束を
全て前記導光手段の前記入射端に導くように、またスト
ロボ観察時には、前記第一の光源から照射される光束の
略中央部のみを部分的に遮光すると共に前記第二の光源
からの光を前記導光手段の前記入射端の略中央部に導く
ように前記光路選択手段を駆動制御する制御手段と、を
有することを特徴とする内視鏡装置用光源システム。 - 【請求項2】 請求項1に記載の内視鏡装置用光源シス
テムにおいて、 前記第二の光源は、複数のLEDが密集して配列された
形状で構成されることを特徴とする内視鏡装置用光源シ
ステム。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の内視鏡
装置用光源システムは、 どちらの前記光源から照射される光も略平行光束である
ことを特徴とする内視鏡装置用光源システム。 - 【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれかに記載
の内視鏡装置用光源システムにおいて、 前記光路選択手段は、ストロボ観察時にのみ前記第一の
光源から照射される光の略中央部に挿入されることを特
徴とする内視鏡装置用光源システム。 - 【請求項5】 請求項1から請求項4のいずれかに記載
の内視鏡装置用光源システムにおいて、 前記導光手段は、複数本の光ファイバケーブルを互いに
平行に束ねたライトガイドであることを特徴とする内視
鏡装置用光源システム。 - 【請求項6】 請求項1から請求項4のいずれかに記載
の内視鏡装置用光源システムにおいて、 前記導光手段は、複数本の光ファイバケーブルを互いに
束ねたライトガイドであり、前記ライトガイドの入射端
の略中央部に配置された前記光ファイバケーブルの射出
端側の端部は前記ライトガイドの射出端の略中央部に配
置され、前記ライトガイドの入射端の略周辺部に配置さ
れた前記光ファイバケーブルの射出端側の端部は前記ラ
イトガイドの射出端の略周辺部に配置した、ことを特徴
とする内視鏡装置用光源システム。 - 【請求項7】 請求項1から請求項5のいずれかに記載
の内視鏡装置用光源システムにおいて、 前記観察部位は、一定の周期性を持って振動する部位で
あり、該周期性の情報を電気信号として取得する振動周
期性情報取得手段をさらに有することを特徴とする内視
鏡装置用光源システム。
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JP (1) | JP4694002B2 (ja) |
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