JP2003325447A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】照明光を調光した際に生じる出射光の色変化を
抑制して、内視鏡観察作業を円滑に進めることができる
ようにする。 【解決手段】光源ランプ１７と集光レンズ２０との間
に、集光レンズ２０により集光される照明光の波長特性
を入射角度により可変可能な光学フィルタ５２を介装
し、又集光レンズ２０と内視鏡２に設けられているライ
トガイド２１の入射面との間に絞り２３を介装し、絞り
２３による調光動作に同期して、光学フィルタ５２の入
射角を可変させることで、出射光の色変化を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、照明光を調光した
際に生じる出射光の色変化を抑制する内視鏡装置に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】細長の挿入部を被検部位に挿入して被検
部位の観察等を行う内視鏡が医療分野、工業分野などで
広く用いられている。 【０００３】この種の内視鏡では、照明光を出射する光
源装置を備え、この光源装置からの照明光を被検部位に
照射し、照明された被検部位の像を観察光学系によって
結像して、これを接眼部より肉眼で観察するか、或いは
撮像手段によって観察画像を得るようにしている。 【０００４】このような光源装置を備えた内視鏡装置で
は、被検体の距離や広狭、被検体の状態などによって、
得られる画像の明るさが異なるために、所望の明るさの
画像が得られず観察に支障をきたす場合がある。 【０００５】そのため、光源装置には、得られた観察画
像の明るさに応じて出射光量を調整することで内視鏡像
の明るさを調整できるようにした技術が知られている。
例えば、特開昭５７−１９２５２９号公報、或いは特開
平１１−５６７７５号公報には、光源と、この光源から
の照明光を受光するライトガイドの入射端面との間の光
路中に、絞り羽根を介装し、この絞り羽根による照明光
の遮断量を変化させることで、調光する技術が開示され
ている。 【０００６】更に、上述した特開平１１−５６７７５号
公報には、別の態様として、光源ランプに供給する電流
値(或いは電圧値)を変化させることで、照明光を調光す
る技術が開示されている。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した各
公報に開示されている技術では、光源ランプから出射さ
れる照明光を集光レンズにより、ライトガイドの入射面
に集光するようにしているが、集光レンズは、その特性
上、色収差を引き起こすため、図８に示すように、集光
レンズからの出射される実際の光線には、波長の違いに
より外側へ移行するに従い、次第に青味を帯びてくる色
むらが生じ易い。 【０００８】この場合、図９に示すように、集光レンズ
と受光面との間の光路上に、絞り羽根７０を配設し、こ
の絞り羽根７０を絞り駆動モータ７１により、矢印で示
すように回動させることで、光量を増減させる調光操作
を行うと、絞り量の変化によって照明光の出射光色に違
いが生じてくる。そして、この絞り羽根７０の侵入量が
増加して、照明光の遮断量が増加するに従い、照明光の
出射光色全体が次第に青味がかってくる。 【０００９】このことは、光源ランプの調光を電流や電
圧調整によって行う場合も同様であり、電流、或いは電
圧が変化することで、光源ランプの発光状態が変化する
ため、出射光色に変化が生じてしまう。 【００１０】その結果、照明光を調光する都度に内視鏡
像の色が変化してしまうため、内視鏡観察作業の円滑な
進行が阻害されてしまう不都合がある。 【００１１】本発明は、上記事情に鑑み、照明光を調光
した際に生じる出射光の色変化を抑制して、内視鏡観察
作業を円滑に進めることの可能な内視鏡装置を提供する
ことを目的とする。 【００１２】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による内視鏡装置は、被検体に照明光を照射
する光源手段と、前記光源手段の照明光を調整する調光
手段と、前記光源手段の照明光の波長特性を入射角度に
より可変可能な光学フィルタと、前記光学フィルタを前
記光源手段の光路上で回動自在に支持する支持手段と、
前記調光手段の動作状態に基づいて前記支持手段を駆動
する駆動制御手段とを具備したことを特徴とする。 【００１３】このような構成では、調光手段により光源
手段の照明光を調整すると、これに同期して、駆動制御
手段が光学フィルタを回動自在に支持する支持手段を駆
動させる。すると、光学フィルタへの照明光の入射角が
変化し、照明光の波長特性が可変されて、出射光の色変
化が抑制される。 【００１４】 【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施の形態を説明する。 【００１５】（第１実施の形態）図１〜図５に本発明の
第１実施の形態を示す。ここで、図１は内視鏡装置のシ
ステム構成図、図２は内視鏡装置の回路ブロック図、図
３はフィルタ角度設定テーブルの説明図、図４(ａ)はフ
ィルタユニットの正面図、同図(ｂ)は(ａ)の左側面断面
図、図５は光学フィルタの垂直入射と４５°斜入射との
反射率特性を示す説明図である。 【００１６】図１、図２に示すように、内視鏡装置１
は、例えば体腔内の観察及び処置を行う軟性内視鏡２
と、この軟性内視鏡２に照明光を供給する光源装置３
と、軟性内視鏡２の接眼部に取付けたＣＣＤ等の撮像装
置を内蔵したカメラヘッド３１と、このカメラヘッド３
１に接続されて、このカメラヘッド３１の撮像素子から
の信号に基づき映像信号を生成する処理を行なうテレビ
カメラシステム１２と、このテレビカメラシステム１２
から出力される映像信号を表示するモニタ１３とを備え
ている。 【００１７】軟性内視鏡２は、軟性を有する細長の挿入
部５と、この挿入部５の後端に設けられている太径の操
作部６とを有し、挿入部５の先端側に湾曲部１０を介し
て硬質の先端部９が設けられている。一方、操作部６の
後端には、接眼部７が設けられており、又、操作部６の
一側からライトガイド(以下「ＬＧ」と略称)ケーブル４
が延出され、このＬＧケーブル４の端部にＬＧコネクタ
１６が設けられている。このＬＧケーブル４にはライト
ガイド２１が挿通されており、このライトガイド２１の
基部がＬＧコネクタ１６に保持され、又先端側が、挿入
部５の先端部９に保持されている。 【００１８】図２に示すように、光源装置３には出力コ
ネクタ１５が設けられており、この出力コネクタ１５
に、ＬＧケーブル４の端部に設けられているＬＧコネク
タ１６が接続される。 【００１９】光源装置３内部の、ＬＧコネクタ１６に保
持されているライトガイド２１の入射面に対向する位置
に、光源手段としての光源ランプ１７が配置されてい
る。この光源ランプ１７は、ランプ点灯回路１８から供
給される電力により点灯し、照明光を出射する。この照
明光は集光レンズ２０で、ライトガイド２１の入射面に
集光されて入射される。このライトガイド２１に入射さ
れた照明光は、ライトガイド２１内を伝送されて、軟性
内視鏡２の挿入部５の先端部９に配設されているライト
ガイド２１の出射面から出射されて、腹腔内の患部等の
被検体を照明する。 【００２０】照明光により照明された被検体は観察窓に
取り付けた対物レンズ２７によってイメージガイド２８
の先端面に結像され、このイメージガイド２８にて接眼
部７まで伝送される。 【００２１】接眼部７には、テレビカメラ１１のカメラ
ヘッド３１が装着されている。このカメラヘッド３１内
には、接眼部７に設けられている接眼レンズ２９に対向
する結像レンズ３２が配置され、この結像レンズ３２の
結像位置に固体撮像素子としてのＣＣＤ(電荷結合素子)
３３が配置されている。このＣＣＤ３３に接続された信
号線はカメラヘッド３１から延出されたケーブル３４に
挿通され、コネクタ３５によりテレビカメラシステム１
２に接続される。そして、テレビカメラシステム１２内
のＣＣＤドライバ３６からのＣＣＤドライブ信号が印加
されることにより、ＣＣＤ３３で光電変換された撮像信
号がテレビカメラシステム１２内の映像信号処理回路３
７に入力される。 【００２２】映像信号処理回路３７では、撮像信号に基
づく映像信号が生成され、この映像信号が映像出力コネ
クタ３９を介してモニタ１３に入力され、モニタ１３の
表示面に被検体像が表示される。又、この映像信号処理
回路３７により生成される輝度信号は調光信号出力回路
３８に入力され、ＣＣＤ３３からの撮像信号により被検
体の明るさに対応した、例えばパルス幅変調された調光
信号が生成され、調光信号出力コネクタ４０と光源装置
３の調光信号入力コネクタ４２との間を接続する調光ケ
ーブル４１を介して、光源装置３に設けられている調光
回路４３へ出力入力される。 【００２３】尚、光源装置３には、ビデオ信号入力コネ
クタ４５が設けられており、このビデオ信号入力コネク
タ４５と映像出力コネクタ３９とを、調光ケーブル４１
を介して接続した場合は、ビデオ信号入力コネクタ４５
に入力されたビデオ信号が調光回路４３に入力される。 【００２４】そして、この調光回路４３に対し、調光信
号出力回路３８から調光信号が入力されると、この調光
信号を内部の積分回路で積分して平均化された（直流に
近い）低周波の調光信号を、調光手段としての絞り調光
ユニット２２へ出力する。 【００２５】絞り調光ユニット２２は、集光レンズ２０
とライトガイド２１の入射面との間の光路中に介装され
た絞り２３を有する。この絞り２３は、図９に示す従来
の絞り羽根７０と同様の形状をしており、その回動中心
に絞り駆動モータ２４が連設されている。この絞り駆動
モータ２４は、調光回路４３からの調光信号に基づき、
絞り２３を所定角度に回動させることで、光源ランプ１
７から出力される照明光の遮断量を変化させる。この絞
り２３で照明光の遮断量を変化させることで、ライトガ
イド２１の出斜面から被検体に照射される照明光を観察
に適した光量に調整する。 【００２６】一方、光源装置３には、フィルタユニット
５１が配設されている。図４にフィルタユニット５１の
構成を示す。 【００２７】フィルタユニット５１は、集光レンズ２０
により集光される照明光の波長特性を入射角度により可
変可能な光学フィルタ５２を有し、この光学フィルタ５
２が支持手段としてのフィルタ固定枠５３に装着されて
固定リング５４により固定されている。このフィルタ固
定枠５３の背面には、支持フレーム５５が所定間隔を開
けて対設されており、このフィルタ固定枠５３の一辺
(図４(a)の右側面)が、支持フレーム５５に対しヒンジ
５６を介して回動自在に片持ち支持されている。 【００２８】光学フィルタ５２は、光源ランプ１７と集
光レンズ２０との間の光路上に配設されており、支持フ
レーム５５の光路上には透過窓５５ａが開口されてい
る。更に、この支持フレーム５５に、フィルタ固定枠５
３の背面に掛止して、このフィルタ固定枠５３の初期位
置(光路に対して直交する位置)を規制するボス５７が突
設されている。又、フィルタ固定枠５３と支持フレーム
５５との間に、フィルタ固定枠５３の背面をボス５７に
当接させる方向へ常時付勢する引張りばね５８が配設さ
れている。 【００２９】又、支持フレーム５５には、ラック５９が
光路に沿う方向へ進退自在に挿通されており、このラッ
ク５９の先端がフィルタ固定枠５３の自由端側の背面に
当接されている。更に、このラック５９にピニオンギヤ
６０が噛合されており、このピニオンギヤ６０が、ステ
ッピングモータ６１のスピンドルに軸着されている。 【００３０】ステッピングモータ６１は、駆動制御手段
としてのフィルタ駆動回路６２から出力されるフィルタ
駆動信号に基づき回転動作されるもので、ステッピング
モータ６１の回転により光学フィルタ５２の、ヒンジ５
６を中心とする傾斜角度が設定される。 【００３１】フィルタ駆動回路６２は、絞り調光ユニッ
ト２２に設けられている絞り駆動モータ２４から出力さ
れる絞り位置信号を読込み、この絞り位置信号に基づい
て絞り角度を設定し、この絞り角度に基づき、角度設定
テーブルを参照して、光学フィルタ５２の目標角度を設
定し、対応するフィルタ駆動信号を出力する。 【００３２】図３に示すように、角度設定テーブルに
は、例えば、絞り２３の角度が最小の状態（光の遮断量
が最小の状態）では光学フィルタ５２の目標角度を光路
に対して最大の傾斜角度（４５°）に設定し、絞り２３
の角度（光の遮断量）が増加するに従い光学フィルタ５
２の目標角度を減少（光学フィルタ５２を光路に直交す
る方向へ移動）させ、絞り２３の角度が最大(３０°)の
とき、光学フィルタ５２の目標角度を最小、すなわち、
光路に対して光学フィルタ５２を垂直（０°）に設定す
る値が格納されている。 【００３３】すなわち、一般に、光学フィルタ５２は薄
膜が用いられている場合が多い。この薄膜は入射角依存
性があるため、この光学フィルタ５２に対し、照明光が
垂直入射するか、斜入射するかによって光学特性が変化
する。図５に、垂直入射と４５°斜入射との反射率（透
過率）特性を示す。同図に示すように、光学フィルタ５
２に対する入射角が大きくなるに従い透過率（反射率）
特性が短波長側（青側）へシフトすることが解る。 【００３４】従って、絞り２３による光の遮断量（絞り
２３の侵入角度）が増加するに従い、青領域の光の割合
が増加し、ライトガイド２１の入射面ヘ入射する光が青
味がかってくる場合には、光学フィルタ５２の目標角度
を光路に対して垂直方向(０°)へ設定することで、光学
フィルタ５２の透過率（反射率）特性を長波長側(赤側)
へシフトさせて、出射光の色変化を抑制する。 【００３５】一方、光の遮断量が少ない（絞り２３の侵
入角度が小さい）状態では、出射光が赤味掛っているた
め、光学フィルタ５２の目標角度を光路に対して傾斜方
向（最大４５°）へ設定することで、光学フィルタ５２
の透過率（反射率）特性を短波長側(青側)へシフトさせ
て、出射光の色変化を抑制する。 【００３６】又、ステッピングモータ６１には、フィル
タ角度検出用ポテンショメータ６３が併設されている。
このポテンショメータ６３はステッピングモータ６１と
同軸上に配置されており、ステッピングモータ６１の回
転角度に伴い変化する抵抗値(電圧)により、ステッピン
グモータの回転角度、つまり光学フィルタ５２のヒンジ
５６を中心とする傾斜角度を検出する。 【００３７】フィルタ角度検出用ポテンショメータ６３
で検出した光学フィルタ５２の実際の傾斜角度がフィル
タ駆動回路６２へ出力され、このフィルタ駆動回路６２
にて、光学フィルタ５２の傾斜角度が目標角度に一致す
るようにフィードバック制御される。 【００３８】又、光源装置３のコントロールパネル４４
には、各種操作スイッチが配設されており、この各スイ
ッチがＣＰＵ４６に接続されている。ＣＰＵ４６は、記
憶部４６ａに記憶されているブログラム、及び各種デー
タに基づき、操作されたスイッチに対応した制御信号を
調光回路４３等へ出力する。 【００３９】尚、符号５０は、出力コネクタ１５に設け
られている内視鏡識別検知手段であり、ＣＰＵ４６で
は、内視鏡識別検知手段５０からの検知信号に基づき、
接続された内視鏡２の種類を識別し、識別した内視鏡２
に応じて、光源装置３からライトガイド２１へ供給する
光量を調整する。 【００４０】次に、このような構成による内視鏡装置１
の動作について説明する。調光回路４３からの調光信号
により、絞り調光ユニット２２の絞り駆動モータ２４が
絞り２３の角度を変化させて、この絞り２３を調光動作
させる。 【００４１】又、絞り駆動モータ２４からフィルタ駆動
回路６２へ絞り位置信号を出力する。フィルタ駆動回路
６２では、入力された絞り位置信号に基づいて絞り２３
の角度を設定し、この絞り２３の角度に基づき、図３に
示すフィルタ角度設定テーブルを参照して、光学フィル
タ５２の目標角度を設定し、目標角度に対応するフィル
タ駆動信号をフィルタユニット５１へ送信する。 【００４２】フィルタユニット５１では、入力されたフ
ィルタ駆動信号に基づきステッピングモータ６１を回転
させ、ステッピングモータ６１のスピンドルに軸着され
ているピニオンギヤ６０を介してラック５９を進退動作
させる。 【００４３】光学フィルタ５２が固定されているフィル
タ固定枠５３は、引張りばね５８により、初期位置方向
へ常時付勢されており、従って、このフィルタ固定枠５
３が初期位置にある状態（図４(b)の状態）から、ラッ
ク５９が突出動作すると、その先端面にてフィルタ固定
枠５３の自由端側の背面が押圧され、フィルタ固定枠５
３は、引張りばね５８の付勢力に抗してヒンジ５６を中
心に回動される。 【００４４】絞り２３の角度が小さい状態では、光の遮
断量が少ないため、ラック５９の突出量を大きくして、
フィルタ固定枠５３を大きく回動させ、このフィルタ固
定枠５３に固定されている光学フィルタ５２を、光路に
対して大きく傾斜させることで、光を斜入射状態とす
る。一方、絞り２３の角度が大きい場合は、青領域の光
の割合が増加するため、ラック５９の突出量を小さくし
て、フィルタ固定枠５３に固定されている光学フィルタ
５２の光路に対する傾斜角度を小さくすることで、光学
フィルタ５２を透過する光を赤側へ変化させ、光学フィ
ルタ５２からの出射光の色変化を抑制する。 【００４５】又、フィルタ駆動回路６２には、ポテンシ
ョメータ６３で検出した実際の光学フィルタ５２の傾斜
角度データが入力されており、光学フィルタ５２が目標
角度の傾斜角度に設定されるようにフィードバック制御
される。 【００４６】このように、本実施の形態によれば、光源
装置３の調光動作に同期させて光学フィルタ５２の傾斜
角度を調整することで、光学フィルタ５２からの出射光
の色変化を抑制することができる。 【００４７】（第２実施の形態）図６、図７に本発明の
第２実施の形態を示す。ここで、図６は内視鏡装置の回
路ブロック図、図７はフィルタ角度設定テーブルの説明
図である。尚、第１実施の形態と同一の構成部分につい
ては同一の符号を付して説明を省略する。 【００４８】上述した第１実施の形態では、絞り２３の
角度を変化させることで照明光の明るさを調整するよう
にしているが、本実施の形態では、光源ランプ１７への
供給電圧を増減することで、光源ランプ１７の明るさを
自体を調整するようにしている。尚、本実施の形態では
ランプとしてハロゲンランプを採用しており、以下、本
実施の形態では、光源ランプ１７をハロゲン光源ランプ
１７と読み換えて説明する。 【００４９】調光回路４３は、テレビカメラシステム１
２からの調光信号に基づき設定した電圧値情報をランプ
点灯回路１８、及びフィルタ駆動回路６２へ送信する。 【００５０】ランプ点灯回路１８では、受信した電圧値
情報に基づき、ハロゲン光源ランプ１７へ供給する電圧
値を設定し、ハロゲン光源ランプ１７の明るさを調整す
る。 【００５１】フィルタ駆動回路６２では、受信した電圧
値情報に基づき設定したランプ電圧を設定し、このラン
プ電圧に基づいて、図７に示すフィルタ角度設定テーブ
ルを参照して、光学フィルタ５２の目標角度を設定す
る。 【００５２】図７に示すように、フィルタ角度設定テー
ブルには、例えば、ランプ電圧が最大の状態(２４Ｖ)で
は光学フィルタ５２の目標角度を光路に対して最小の傾
斜角度、すなわち、光路に対して光学フィルタ５２を垂
直（０°）に設定し、ランプ電圧（光量）が減少するに
従い光学フィルタ５２の目標角度を増加（光学フィルタ
５２を光路に対して傾斜方向へ移動）させ、ランプ電圧
が最小(１０Ｖ)のとき、光学フィルタ５２の目標角度を
最大(３０°)に設定する値が格納されている。 【００５３】すなわち、ハロゲン光源ランプ１７は、電
圧値が低くなるに従い色温度が低下して赤味がかった色
となることから、電圧値が高いときには光学フィルタ５
２を光路に対して垂直（垂直入射）に設定し、電圧値が
低下するに従い、光学フィルタ５２の角度を増加させる
（光学フィルタ５２に光線が斜入射する）方向に設定す
る。 【００５４】そして、このフィルタ駆動回路６２からフ
ィルタユニット５１へ目標角度に対応するフィルタ駆動
信号を送信する。フィルタユニット５１では、入力され
たフィルタ駆動信号に基づきステッピングモータ６１を
回転させ、ステッピングモータ６１のスピンドルに軸着
されているピニオンギヤ６０を介してラック５９を進退
動作させて、光学フィルタ５２を固定するフィルタ固定
枠５３の角度設定を、上述した第１実施の形態と同様に
行なう。 【００５５】このように、本実施の形態によれば、ハロ
ゲン光源ランプ１７に供給する電圧の変化に同期させて
光学フィルタ５２の傾斜角度を調整するようにしたの
で、出射光の色変化を抑制することができる。 【００５６】［付記］以上、説明したように、本発明に
よれば、以下の如き構成を得ることができる。 【００５７】（１）被検体に照明光を照射する照射する
光源手段と、前記光源手段の照明光を調整する調光手段
と、前記光源手段の照明光の波長特性を入射角度により
可変可能な光学フィルタと、前記調光手段の動作状態に
基づいて前記光学フィルタの保持角度を変化させる手段
と、を具備したことを特徴とする内視鏡光源装置。 【００５８】（２）被検体に照明光を照射する光源手段
と、前記光源手段で照明光が照射された被検体の明るさ
を検出する明るさ検出手段と、前記明るさ検出手段で検
出された明るさ情報に基づいて前記光源手段の照明光を
調整する調光手段と、前記光源手段の照明光の波長特性
を入射角度により可変可能な光学フィルタと、前記調光
手段の動作状態に基づいて前記光学フィルタの保持角度
を変化させる手段と、を具備したことを特徴とする内視
鏡光源装置。 【００５９】（３）（１）、（２）において、調光手段
が光線の遮蔽手段であることを特徴とする。 【００６０】（４）（１）、（２）において、調光手段
がランプへの電力供給制御手段であることを特徴とす
る。 【００６１】 【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
照明光を調光する際に生じる出射光の色変化を抑制し
て、内視鏡観察作業を円滑に進めることができる等、優
れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】 【図１】第１実施の形態による内視鏡装置のシステム構
成図 【図２】同、内視鏡装置の回路ブロック図 【図３】同、フィルタ角度設定テーブルの説明図 【図４】同、（ａ）はフィルタユニットの正面図、
（ｂ）は（ａ）の左側面断面図 【図５】同、光学フィルタの垂直入射と４５°斜入射と
の反射率特性を示す説明図 【図６】第２実施の形態による内視鏡装置の回路ブロッ
ク図 【図７】同、フィルタ角度設定テーブルの説明図 【図８】従来の集光レンズから出射される照明光の説明
図 【図９】従来の絞りによる調光動作の説明図 【符号の説明】 １ 内視鏡装置 ３ 光源装置 １７ 光源ランプ(光源手段) ２２ 絞り調光ユニット(調光手段) ５２ 光学フィルタ ５３ フィルタ固定枠（支持手段） ６２ フィルタ駆動回路（駆動制御手段）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】被検体に照明光を照射する光源手段と、 前記光源手段の照明光を調整する調光手段と、 前記光源手段の照明光の波長特性を入射角度により可変
   可能な光学フィルタと、 前記光学フィルタを前記光源手段の光路上で回動自在に
   支持する支持手段と、 前記調光手段の動作状態に基づいて前記支持手段を駆動
   する駆動制御手段と、を具備したことを特徴とする内視
   鏡装置。