JP2005312936A - Electronic endoscope system, lighting device for electronic endoscope system, and light controller for electronic endoscope system - Google Patents
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Description
本発明は、電子内視鏡に関し、とくに複数のロータリーシャッタを用いた電子内視鏡用光源装置及び電子内視鏡用調光装置に関する。 The present invention relates to an electronic endoscope, and more particularly to an electronic endoscope light source device and an electronic endoscope dimmer using a plurality of rotary shutters.
従来の電子内視鏡においては、適切な調光を行うために、例えば特開昭62−69222号公報に開示された内視鏡記録装置が提案されていた。この装置は、内視鏡用光源の照射光軸との軸間距離を変更可能な回転軸を備えるロータリーシャッタを有している。このロータリーシャッタは、回転したときに半径方向各部位において周速差を生じるような、または開口率が変化するような形状となっており、軸間距離を変更することにより、この周速差を利用して調光を行うものである。
上述の特開昭62−69222号公報記載の装置では、調光は可能であるものの、ロータリーシャッタの構成が複雑であり、ロータリーシャッタと内視鏡用光源の照射光軸との軸間距離を変更する機構が必要であって、製造にコスト及び手間がかかる。さらに、この構成を実現するにはロータリーシャッタの外径を入射光の光束の数倍にしなければならず、ロータリーシャッタが大型化せざるを得ない。また、ロータリーシャッタの各部において開口率を変化させるためにその回転軸に関して非対称な形状とすると、回転中心と重心が不一致となって回転中のバランスが崩れてしまい、照明光の出射が所望のものとならないとともに、ロータリーシャッタ及びその周辺に配置された部材の破損を招くおそれがある。 In the apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 62-69222, although dimming is possible, the configuration of the rotary shutter is complicated, and the distance between the rotary shutter and the irradiation optical axis of the endoscope light source is set. A mechanism to change is necessary, and manufacturing is costly and troublesome. Furthermore, to realize this configuration, the outer diameter of the rotary shutter must be several times the luminous flux of incident light, and the rotary shutter must be enlarged. Also, if the shape of the rotary shaft is asymmetric with respect to the rotation axis in order to change the aperture ratio at each part of the rotary shutter, the center of rotation and the center of gravity will not match and the balance during rotation will be lost, and the illumination light will be emitted In addition, the rotary shutter and members disposed around the rotary shutter may be damaged.
上記課題を解決するために、本発明の電子内視鏡用光源装置においては、光源と、回転軸が光源の光軸と平行に配置され、光源から入射した照明光を遮光するまたはライトガイドへ向けて出射するロータリーシャッタ群と、を備え、ロータリーシャッタ群は、一体化して回転可能であって、それぞれが遮光部と開口部を備えた複数のロータリーシャッタを有し、複数のロータリーシャッタを互いに相対回転させてロータリーシャッタ群全体としての開口部の開口角を変更することにより、出射光量を調整することを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, in the light source device for an electronic endoscope of the present invention, the light source and the rotation axis are arranged in parallel with the optical axis of the light source so as to block the illumination light incident from the light source or to the light guide. A rotary shutter group that emits light, and the rotary shutter group is integrally rotatable and includes a plurality of rotary shutters each having a light-shielding portion and an opening, and the plurality of rotary shutters are mutually connected. The amount of emitted light is adjusted by changing the opening angle of the opening of the entire rotary shutter group by relative rotation.
本発明の電子内視鏡用調光装置は、光源の光軸と平行に回転軸が配置され、光源から入射した照明光を遮光するまたはライトガイドへ向けて出射するロータリーシャッタ群を備え、ロータリーシャッタ群は、一体化して回転可能であって、それぞれが遮光部と開口部を備えた複数のロータリーシャッタを有し、複数のロータリーシャッタを互いに相対回転させてロータリーシャッタ群全体としての開口部の開口角を変更することにより出射光量を調整することを特徴としている。 A dimmer for an electronic endoscope according to the present invention includes a rotary shutter group in which a rotation axis is arranged in parallel with an optical axis of a light source, and shields illumination light incident from the light source or emits it toward a light guide. The shutter group is integrally rotatable and has a plurality of rotary shutters each having a light shielding portion and an opening, and the plurality of rotary shutters are rotated relative to each other so that the opening of the rotary shutter group as a whole is rotated. The amount of emitted light is adjusted by changing the opening angle.
本発明の電子内視鏡は、操作部と、操作部から延び、観察対象内部に挿入される挿入部と、操作部及び挿入部に内挿され、その先端が挿入部先端まで延びるライトガイドと、ライトガイドに照明光を入射する光源装置と、を有し、光源装置は、光源と、回転軸が光源の光軸と平行に配置され、光源から入射した照明光を遮光するまたはライトガイドへ向けて出射するロータリーシャッタ群と、を備え、ロータリーシャッタ群は、一体化して回転可能であって、それぞれが遮光部と開口部を備えた複数のロータリーシャッタを有し、複数のロータリーシャッタを互いに相対回転させることによって、ロータリーシャッタ群全体としての開口部の開口角を変更することにより出射光量を調整することを特徴としている。 An electronic endoscope according to the present invention includes an operation unit, an insertion unit that extends from the operation unit and is inserted into an observation target, a light guide that is inserted into the operation unit and the insertion unit, and the distal end of which extends to the distal end of the insertion unit. A light source device that makes illumination light incident on the light guide. The light source device has a light source and a rotation axis arranged in parallel with the optical axis of the light source, and shields the illumination light incident from the light source or to the light guide. A rotary shutter group that emits light, and the rotary shutter group is integrally rotatable and includes a plurality of rotary shutters each having a light-shielding portion and an opening, and the plurality of rotary shutters are mutually connected. The amount of emitted light is adjusted by changing the opening angle of the opening of the entire rotary shutter group by relative rotation.
上記ロータリーシャッタ群は、第1モータによって一体として回転し、複数のロータリーシャッタは、モータとは別個の第2モータによってそのうちの1枚のロータリーシャッタが回転することによって、互いに相対回転することが好ましい。 The rotary shutter group is rotated as a unit by a first motor, and the plurality of rotary shutters are preferably rotated relative to each other when one of the rotary shutters is rotated by a second motor separate from the motor. .
上記第1モータはDCモータであって、第2モータは超音波モータであるとよい。 The first motor may be a DC motor, and the second motor may be an ultrasonic motor.
上記開口角は0〜90度の範囲内で変更可能であることが好ましい。 The opening angle is preferably changeable within a range of 0 to 90 degrees.
上記第1モータ及び第2モータの回転軸は同心状に配置されているとよい。 The rotation shafts of the first motor and the second motor may be arranged concentrically.
上記複数のロータリーシャッタはそれぞれ、中央の円形部分と、ロータリーシャッタの回転軸に関して等角度間隔に配置された、複数の回転対称円弧状の遮光部及び複数の回転対称円弧状開口部と、を備えることが好ましい。 Each of the plurality of rotary shutters includes a central circular portion, and a plurality of rotationally symmetric arc-shaped light shielding portions and a plurality of rotationally symmetric arc-shaped openings disposed at equal angular intervals with respect to the rotation axis of the rotary shutter. It is preferable.
本発明によると、軸間距離を変更する機構が不要であって、外径が小さくかつ回転中のバランスがとれたロータリーシャッタにより容易に調光することができる電子内視鏡、電子内視鏡用光源装置及び電子内視鏡用調光装置を提供することができる。 According to the present invention, an electronic endoscope and an electronic endoscope that do not require a mechanism for changing an inter-axis distance, can be easily dimmed by a rotary shutter that has a small outer diameter and is balanced during rotation. Light source device and electronic endoscope light control device can be provided.
以下、本発明に係る実施形態を図面を参照しつつ詳しく説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る電子内視鏡1は、操作者が把持する操作部11、この操作部11から外方に延出する細長で可撓性を有する挿入部12、挿入部12先端から外部に照明光を出射するライトガイド20、接続連結管13を介して操作部11に連結された光源装置30を有する。ライトガイド20は挿入部12、操作部11及び接続連結管13内に挿通されて光源装置30へ接続されている。光源装置30内にはランプ(光源)31が配置されており、この光源装置30が出射した照明光がライトガイド20内を通って挿入部12先端から外部へ出射される。照明光による観察部位からの反射光は、挿入部12先端に配置された対物光学系15から挿入部12内に入射してCCD(固体撮像素子)16(図2参照)に電荷として蓄積される。ここで、対物光学系15とCCD16とで撮像手段が構成され、CCD16は1フレームを奇数フィールドと偶数フィールドの二つに分けて扱うインターレース駆動の撮像素子である。このCCD16の全画素データは、奇数フィールドと偶数フィールドに分けてレジスタ(画像データ蓄積手段)17に転送されて、これに接続された画像処理装置18で1フレームに展開され、表示装置19に映し出される(図2)。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, an electronic endoscope 1 according to the present embodiment includes an operation unit 11 held by an operator, an elongated and
光源装置30は、ランプ31のほか、ランプ31の光軸31aと平行な回転軸40aを備え、ランプ31から出射した照明光の調光及び遮光が可能な調光装置としてのロータリーシャッタ群40と、ランプ31から出射した光を集光してライトガイド20内へ入射する集光レンズ34と、ロータリーシャッタ群40を一体として回転させるモータ(第1モータ)33と、ロータリーシャッタ群40を構成する第2ロータリーシャッタ42を第1ロータリーシャッタ41に対して相対回転させる超音波モータ(第2モータ)36と、を有する。
In addition to the
図3(a)に示すように、ロータリーシャッタ40群は、同一外形形状を備える第1ロータリーシャッタ41と第2ロータリーシャッタ42とを有する。図3(b)に示す第1ロータリーシャッタ41は、成形により形成されるアルミニウム製の半径R41の円板のうち、中央の円形部分41aを残し、回転軸41bに関して対象な(等角度間隔の)二つの中心角90°の円弧部分を切り欠いてなる開口部41c、41dと、この円板の残りの中心角が90°の二つの円弧部分にあたる遮光部41e、41fと、からなる。一方、図3(c)に示す第2ロータリーシャッタ42は、成形により形成されるアルミニウム製の半径R42(R42<R41)の円板のうち、中央の円形部分42aを残し、回転軸42bに関して対象な(等角度間隔の)二つの中心角90°の円弧部分を切り欠いてなる開口部42c、42dと、この円板の残りの中心角が90°の二つの円弧部分にあたる遮光部42e、42fと、からなる。ここで半径R41及びR42は、ランプ31からロータリーシャッタ群40に入射する照明光の光束の直径と同じ又はそれ以上であることが好ましく、この条件を満たせばR41=R42であってもよいし、R41<R42であってもよい。また、図3に示す第1ロータリーシャッタ41及び第2ロータリーシャッタ42では、回転軸41b及び回転軸42bを中心として円板を4等分して中心角90°の開口部及び遮光部を構成したが、90°以外の中心角を備える円弧とすることもできるし、第1ロータリーシャッタ41と第2ロータリーシャッタ42の形状が異なっていてもよい。さらに、3枚以上のロータリーシャッタによりロータリーシャッタ群40としてもよい。
As shown in FIG. 3A, the group of
以上のように構成した第1ロータリーシャッタ41及び第2ロータリーシャッタ42を、図3(a)に示すように、その回転軸41b及び回転軸42bが一致するように、かつ、相対回転可能に互いに装着する。第1ロータリーシャッタ41は、X軸(水平方向)とY軸(鉛直方向)からなる座標平面において、第1象限及び第3象限内に遮光部41e及び遮光部41fが収まるように配置する。これに対して、第2ロータリーシャッタ42を、遮光部42e及び遮光部42fが遮光部41e及び遮光部41fに対して反時計回りに角度α(度)だけずれるように配置すると、開口部41c及び開口部41dの一部が遮光部42e及び遮光部42fによって遮蔽される。これによって、ロータリーシャッタ群40が構成する開口部40c、40dは、その回転軸40bに関して対象であって、中心角(開口角)θが(90−α)度の円弧を切り欠いた同一形状となる。この中心角θは、第1ロータリーシャッタ41と第2ロータリーシャッタ42を相対回転させることにより0〜90度の範囲で設定することができる。なお、θが0度の場合はロータリーシャッタ群40は入射する光をすべて遮光することになる。
As shown in FIG. 3A, the first
図4に示すように、第1ロータリーシャッタ41及び第2ロータリーシャッタ42は、互いに相対回転可能とする超音波モータ36に装着されている。具体的には、第1ロータリーシャッタ41は超音波モータ36のステータ37の基部37aに、第2ロータリーシャッタ42は超音波モータ36のロータ38の円形回転部38aにそれぞれ接着固定されている。基部37aは円形部分41aを、円形回転部38aは円形部分42aを、それぞれ同心状に貫通している。ロータ38は、円形回転部38aのほかに、ステータ37の回転軸37c上に延びるように形成された軸部37dの外周に配置され、かつ、外周が円形回転部38aの内周に固定されたリング状外形のベアリング38bを備えている。基部37aにはリング状にされた圧電素子群37bが内挿され、この圧電素子群37bは、円形回転部38aと接触するように配置される。この構成においては、圧電素子群37bに電流を印加するとその電流量に応じて圧電素子群37bが変形し、この変形に伴って円形回転部38aがその回転軸38a1を中心として回転することによって、第1ロータリーシャッタ41と第2ロータリーシャッタ42とが互いに相対的に回転する。一方、圧電素子群37bに電流を印加しない状態では、第1ロータリーシャッタ41を回転させると第2ロータリーシャッタ42もこれと一体となって回転する。
As shown in FIG. 4, the first
ステータ37は、回転軸37c方向に延びるように凹設された軸挿入凹部37eを備えている。この軸挿入凹部37e内に、回転軸33aと回転軸37cとが一致するようにモータ33(例えばDCモータ、ACモータ)の軸部33bを接着固定すると、モータ33の駆動によりステータ37及び第1ロータリーシャッタ41をそれらの回転軸37c及び回転軸41bを中心として回転させることができる。このとき、圧電素子群37bに電流を印加しない場合は、第2ロータリーシャッタ42も第1ロータリーシャッタ41と一体となって回転し、圧電素子群37bに電流を印加した場合は、その印加時間又は印加電流量に応じた量だけ第2ロータリーシャッタ42は第1ロータリーシャッタ41に対して相対回転する。よって、モータ33による第1ロータリーシャッタ41の回転中に、圧電素子群37bに所定時間又は所定量の電流を印加して第2ロータリーシャッタ42を第1ロータリーシャッタ41に対して相対回転させることによって、開口部40c及び開口部40dの開口角度を変更してロータリーシャッタ群40から出射する光量を調整できるため、これにより照明光の調光を行うことができる。なお、圧電素子群37bへの電流の印加は光源装置30内に設けられたコントローラ35の制御のもとで行われる。
The
次に、図5を参照しつつ、観察部位の実際の撮影表示動作について説明する。観察に先立って、挿入部12を観察対象たる患者体内へ挿入し、その先端を観察部位へ向ける。この状態でスタートボタン(不図示)を押すと、ランプ31から照明光が出射され、ライトガイド20を介して観察部位が照明され、観察部位の様子が表示装置に映し出される。このとき、輝度センサ21により観察部位の輝度が検知されており、輝度が低ければ開口部40c及び開口部40dの中心角(開口角)が90度または90度に近い角度となるように、輝度が高ければ開口部40c及び開口部40dの中心角が0度に近い角度となるように、コントローラ35により第2ロータリーシャッタ42を第1ロータリーシャッタ41に対して相対回転させる。
Next, an actual imaging display operation of the observation site will be described with reference to FIG. Prior to the observation, the
図5(a)〜(d)は、観察部位の輝度が一定である場合の観察部位への照射光量、CCD16への蓄積電荷量、レジスタ17への転送電荷量、及び映像出力のタイミングをそれぞれ示しているが、観察部位の輝度が一定でない場合においてもタイミングに違いはない。
FIGS. 5A to 5D show the irradiation light amount to the observation site, the accumulated charge amount to the
本実施形態では、ロータリーシャッタ群40は1/30秒で1回転し、1回転のうち開口部40c及び開口部40dの開口角に応じた時間だけ観察部位の照明が行われる(発光期間)。例えば、開口部40c及び開口部40dの開口角が90度であった場合は、それぞれ1/120秒間ずつ発光が行われる。開口部40c及び開口部40dによる発光期間以外の間は照明光が遮光される。例えば、開口部40c及び開口部40dの開口角が90度であった場合は、ロータリーシャッタ群40が1回転する間に、1/120秒間の遮光期間と、1/120秒間の発光期間とが交互に2回ずつ現れる。(図5(a))。このように、本実施形態のロータリーシャッタ群40では、1回転の間に発光期間と遮光期間が2度ずつあるため、通常の動画レートの1/2の速度で駆動すれば所望の画像を得ることができる。発光による観察部位からの反射光は、発光タイミングに合わせて、1/30秒ごとに奇数フィールド(本実施形態ではシアン、イエローのデータに対応)及び偶数フィールド(マゼンタ、グリーンのデータに対応)に分けて、かつ両フレームを連続してCCD16に電荷として蓄積される(図5(b))。このように奇数フィールド及び偶数フィールドを連続して蓄積するため後にフレームに合成したときに画像にブレが生じるおそれが少なくなる。
In this embodiment, the
開口部40c又は開口部40dからの発光に続く遮光期間では、奇数フィールドの画素データがCCD16からレジスタ17に転送される(図5(c))。このデータ転送は、ランプ31からの照明光が遮光されたことが輝度センサ21により検知され、これに基づいてコントローラ35からレジスタ17へ転送開始を指示する信号が出力されることにより開始する。
In the light shielding period following the light emission from the
さらに、奇数フィールドのデータ転送が終了すると、偶数フィールドの画素データがCCD16からレジスタ17へ転送される。一方、遮光期間が終了すると再び発光期間が開始される。この発光期間と偶数フィールドのデータ転送は同時に開始するが、発光によるCCD16への蓄積は奇数フィールド、偶数フィールドの順で行われ、さらに、偶数フィールドのデータの蓄積及び転送は垂直方向上から下へ順次行われるため、偶数フィールドの画素データの新たな蓄積は、前回の偶数フィールドのデータを転送した後に行われることになる。
When the odd field data transfer is completed, the even field pixel data is transferred from the
以上のような奇数フィールド及び偶数フィールドのデータのCCD16への蓄積、レジスタ17への転送は、発光期間又は遮光期間において、順次繰り返される。1回の発光で得られた奇数フィールド及び偶数フィールドの全画素データのレジスタ17への転送が終了すると、このデータはただちに画像処理装置18に読み出されて1フレームに展開され、表示装置19に表示される(図5(d))。このような画素データの読み出しは遮光期間の開始に合わせて行われ、次の蓄積データの転送によって重ね書きされることはない。また、次の遮光期間開始までの間、同一画像が表示され続け、遮光期間の開始とともに次の画像に更新される。このように全画素データを用いて1フレームを合成するため高画質の画像を表示することができる。
The accumulation of the odd-numbered field and even-numbered field data in the
本実施形態の電子内視鏡1では、その使用者が画像処理装置18に接続されたキャプチャボタン22(図2参照)を操作すると(図5(e))、遅延なしに、画像処理装置18は表示装置19への表示画像信号の出力を停止し、表示装置19に表示される画像は現在表示されている画像に維持(フリーズ)される(図5(f))。なお、キャプチャボタン22が操作された後もレジスタ17のデータは画像処理装置18に読み出され続けており、再びキャプチャボタン22が操作されると、画像処理装置18は表示装置19への表示画像信号の出力を再開し最新の画像が表示装置19に表示される。
In the electronic endoscope 1 of the present embodiment, when the user operates the capture button 22 (see FIG. 2) connected to the image processing apparatus 18 (FIG. 5 (e)), the
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
Although the present invention has been described with reference to the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be improved or changed within the scope of the purpose of the improvement or the idea of the present invention.
1 電子内視鏡
15 対物光学系(撮像手段)
16 CCD(撮像手段)
17 レジスタ(画像データ蓄積手段)
18 画像処理装置
19 表示装置
20 ライトガイド
30 光源装置
31 光源
31a 光軸
33 モータ(第1モータ)
36 超音波モータ(第2モータ)
40 ロータリーシャッタ群
40a 回転軸
41 第1ロータリーシャッタ
42 第2ロータリーシャッタ
1
16 CCD (imaging means)
17 register (image data storage means)
18
36 Ultrasonic motor (second motor)
40 Rotary shutter group
Claims (12)
回転軸が前記光源の光軸と平行に配置され、前記光源から入射した照明光を遮光するまたはライトガイドへ向けて出射するロータリーシャッタ群と、
を備え、
前記ロータリーシャッタ群は、一体化して回転可能であって、それぞれが遮光部と開口部を備えた複数のロータリーシャッタを有し、
前記複数のロータリーシャッタを互いに相対回転させて前記ロータリーシャッタ群全体としての開口部の開口角を変更することにより、出射光量を調整することを特徴とする電子内視鏡用光源装置。 A light source;
A rotary shutter group in which a rotation axis is arranged in parallel with the optical axis of the light source, and shields illumination light incident from the light source or emits it toward a light guide;
With
The rotary shutter group is integrally rotatable and has a plurality of rotary shutters each having a light shielding portion and an opening,
A light source device for an electronic endoscope that adjusts the amount of emitted light by rotating the plurality of rotary shutters relative to each other to change the opening angle of the opening as the entire rotary shutter group.
前記ロータリーシャッタ群は、一体化して回転可能であって、それぞれが遮光部と開口部を備えた複数のロータリーシャッタを有し、
前記複数のロータリーシャッタを互いに相対回転させて前記ロータリーシャッタ群全体としての開口部の開口角を変更することにより出射光量を調整することを特徴とする電子内視鏡用調光装置。 A rotary shaft is arranged in parallel with the optical axis of the light source, and includes a rotary shutter group that blocks the illumination light incident from the light source or emits it toward the light guide,
The rotary shutter group is integrally rotatable and has a plurality of rotary shutters each having a light shielding portion and an opening,
A dimming device for an electronic endoscope, wherein the emitted light quantity is adjusted by rotating the plurality of rotary shutters relative to each other to change the opening angle of the opening as the entire rotary shutter group.
前記操作部から延び、観察対象内部に挿入される挿入部と、
前記操作部及び前記挿入部に内挿され、その先端が前記挿入部先端まで延びるライトガイドと、
前記ライトガイドに照明光を入射する光源装置と、
を有し、
前記光源装置は、光源と、回転軸が前記光源の光軸と平行に配置され、前記光源から入射した照明光を遮光するまたはライトガイドへ向けて出射するロータリーシャッタ群と、を備え、前記ロータリーシャッタ群は、一体化して回転可能であって、それぞれが遮光部と開口部を備えた複数のロータリーシャッタを有し、前記複数のロータリーシャッタを互いに相対回転させることによって、前記ロータリーシャッタ群全体としての開口部の開口角を変更することにより出射光量を調整することを特徴とする電子内視鏡。 An operation unit;
An insertion portion extending from the operation portion and inserted into the observation target;
A light guide that is inserted into the operation portion and the insertion portion, and whose tip extends to the tip of the insertion portion;
A light source device that makes illumination light incident on the light guide;
Have
The light source device includes a light source, and a rotary shutter group whose rotation axis is arranged in parallel with the optical axis of the light source and shields illumination light incident from the light source or emits it toward a light guide. The shutter group is integrally rotatable and has a plurality of rotary shutters each having a light-shielding portion and an opening. By rotating the plurality of rotary shutters relative to each other, the rotary shutter group as a whole An electronic endoscope characterized in that the amount of emitted light is adjusted by changing the opening angle of the opening.
中央の円形部分と、
前記ロータリーシャッタの回転軸に関して等角度間隔に配置された、複数の回転対称円弧状の遮光部及び複数の回転対称円弧状開口部と、を備える請求項1記載の電子内視鏡用光源装置。 Each of the plurality of rotary shutters is
A central circular part,
2. The light source device for an electronic endoscope according to claim 1, further comprising: a plurality of rotationally symmetric arc-shaped light shielding portions and a plurality of rotationally symmetric arc-shaped openings disposed at equal angular intervals with respect to the rotation axis of the rotary shutter.
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