JP2006051151A

JP2006051151A - 内視鏡絞り制御機構

Info

Publication number: JP2006051151A
Application number: JP2004234296A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Tashiro; 陽資田代
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2004-08-11
Filing date: 2004-08-11
Publication date: 2006-02-23

Abstract

【課題】接続した内視鏡に応じて絞りの開口率を変更させる。
【解決手段】絞り制御機構１０は絞り１１、認識回路１３、駆動回路１４、およびモータ１５を備える。内視鏡３０をコネクタ１２に接続すると、認識回路１３は内視鏡３０に設けられたＲＯＭ３３と電気的に接続する。認識回路１３はＲＯＭ３３からライトガイド３２の口径に関するライトガイド情報を取得する。取得したライトガイド情報に基づいて、認識回路１３は駆動回路１４に駆動信号を出力する。出力された駆動信号に応じて、駆動回路１４はモータ１５を駆動する。モータ１５を駆動することにより、絞り１１の開口率を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、多様な種類の内視鏡が接続される光源装置の光量を制限する絞りの制御に関する。

電子内視鏡システムでは、光源の出射光をライトガイドを介して被写体に照射し、その反射光をＣＣＤ等の撮像素子により受光している。受光した被写体像が最終的にモニタに表示される。電子内視鏡システムの使用に際して、多様な内視鏡スコープの中から目的に応じたスコープが選択され、光源装置（プロセッサ）に接続される。

単一の光源装置を多様な内視鏡と接続して使用できるように、電子シャッタ機能を有するスコープを接続すると撮像素子の信号電荷が蓄積される期間を制御し、電子シャッタ機能を有さないスコープを接続すると絞りにより光量を制御して、何れの場合でも画像の明るさを調整することができる光源装置を含む電子内視鏡装置が提案されている（特許文献１参照）。

画像の明るさ調整を電子シャッタ機能により行う場合、従来使用されている光源装置において、絞りの開口面積を所定の値に固定していた。一方でスコープによってライトガイドの口径は異なっているため、スコープ先端からの出射光の光量はスコープによって異なっていた。

出射光の光量が大きいと患者体内に熱傷を生じさせる恐れがあり、ライトガイドの口径の大きなスコープを用いた場合でも熱傷を確実に防ぐために絞りにより光量を制限する必要がある。一方で、ライトガイドの口径の小さなスコープを用いた場合に出射光の光量が小さくシャッタ速度を長くする必要があるため静止画像にブレが生じる可能性があった。
特開平７−３９５１４号公報

したがって、本発明では選択したスコープにより内視鏡に供給する照明光の光量を制御可能とする絞り制御機構の提供を目的とする。

本発明の絞り制御機構は、光源から照射された光をライトガイドの入射端に導くための光路に設けられ開口率が変更自在である絞りと、複数の種類の内視鏡と着脱自在に接続するためのコネクタと、コネクタに内視鏡が接続されると内視鏡が有するライトガイドの口径についての情報を含むライトガイド情報を取得して認識する認識手段と、認識手段により認識されたライトガイド情報に基づいて絞りの開口率を変更させる絞り駆動手段とを備えることを特徴としている。

口径が予め定められる切替え設定値より大きい場合に開口率を減少させ、口径が切替え設定値より小さい場合に開口率を増大させることが好ましい。また、切替え設定値が複数定められ、絞り駆動手段が複数の切替え設定値において絞りを段階的に変更させることが好ましい。

また絞りが面に垂直な回動軸の周りに回動可能な板部材であり、回動軸の周りの回転方向に沿って開口面積が変化する孔が複数設けられ、絞りが回動軸を軸に回動して孔のいずれかが光路に位置するように制御されることが好ましい。さらに板部材の外周形状が円であることが好ましい。

また内視鏡が電子シャッタ機能を有する撮像手段と、電子シャッタ機能を制御して画像の明るさの自動調整を行う制御手段とを備えることが好ましい。

また本発明の内視鏡システムは、ライトガイドとライトガイドの口径についての情報を含むライトガイド情報を格納する記憶手段とを有する内視鏡と、光源と、光源から照射された光をライトガイドの入射端に導くための光路に設けられ開口率が変更自在である絞りと、複数の種類の内視鏡と着脱自在に接続するためのコネクタと、コネクタに内視鏡が接続されると記憶手段からライトガイド情報を取得して認識する認識手段と、認識手段により認識されたライトガイド情報に応じて絞りの開口率を変更させる絞り駆動手段とを備えることを特徴としている。

また本発明の内視鏡の絞り制御プログラムは、複数の種類の内視鏡と着脱自在に接続するためのコネクタに内視鏡が接続されると内視鏡が有するライトガイドの口径についての情報を含むライトガイド情報を取得して認識する認識手段と、光源から発光された光をライトガイドの入射端に導くための光路に設けられ開口率が変更自在である絞りの開口率を変更させる絞り駆動手段に認識手段により認識されたライトガイド情報に基づいて駆動信号を出力する駆動信号出力手段としてコンピュータを機能させることを特徴としている。

本発明によれば、選択したスコープにより内視鏡に供給する照明光の光量を制御可能であり、大きな口径のライトガイドを有する内視鏡を接続した場合でも熱傷の発生を確実に防ぐ一方で、小さな口径のライトガイドを有する内視鏡を接続した場合でも被写体に十分な光量を照射することが可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態である絞り制御機構を備えた電子内視鏡システムの全体構成図である。電子内視鏡システム５０は、内視鏡３０、プロセッサ２０、モニタ４０により構成される。

内視鏡３０には撮像素子３１、ライトガイド３２、およびＲＯＭ３３が備えられる。撮像素子３１は例えば画像の明るさの自動調整のための電子シャッタ機能を有するＣＣＤである。撮像素子３１は内視鏡３０の挿入部３４の先端に配置される。プロセッサ２０に設けられるコネクタ１２は複数の種類の内視鏡３０のコネクタ３５に着脱自在に接続可能である。コネクタ１２とコネクタ３５とを接続することにより、撮像素子３１はプロセッサ２０内に設けられた信号処理回路２１に電気的に接続される。

ライトガイド３２はプロセッサ２０内に設けられたキセノンランプである光源２２と光学的に接続され、光源２２からの照射光がライトガイド３２の入射端３２ａに導かれる。一方でライトガイド３２の出射端３２ｂは挿入部３４の先端に配置される。

撮像素子３１は、光源２２からライトガイド３２を介して伝送された光が照射される被写体（図示せず）の画像を撮像する。撮像素子３１において撮像された画像は画像信号として信号処理回路２１に送られ、一定の処理が行われる。信号処理回路２１はモニタ４０に接続されており、信号処理回路２１で一定の処理が行われた画像信号はモニタ４０にビデオ信号として出力される。このようにして被写体の画像がモニタ４０に表示される。

また、信号処理回路２１は、撮像素子３１から得られた画像信号に基づいて撮像素子３１の電子シャッタ機能による露出時間を制御して、モニタ４０に表示される被写体の画像の明るさを自動調整する。

内視鏡の絞り制御機構１０はプロセッサ２０の内部に設けられる。絞り制御機構１０は絞り１１、認識回路１３、駆動回路１４、およびモータ１５により構成される。

プロセッサ２０のコネクタ１２に内視鏡３０のコネクタ３５を接続すると、ライトガイド３２と光源２２とが光学的に接続される。光源２２から出射された光をライトガイド３２の入射端３２ａに導くための光路中に絞り１１、赤外カットフィルタ２３、および集光レンズ２４が設けられる。光源２２から照射された略平行な光束の光は絞り１１で光量が制限され、赤外カットフィルタ２３により光中の赤外線成分が除去され、集光レンズ２４で集光されて入射端３２ａに入射される。

図２に示すように、絞り１１は外周形状を円状とする板部材であり、円の中心が所定の位置に軸支され、該円中心から外周の間において回転方向に沿ってそれぞれ異なる開口面積である複数の孔１６ａ〜１６ｃが設けられる。孔１６ａ〜１６ｃの開口面積は光源２２から照射された光束の断面積（符号Ｂ）より小さく形成される。

すなわち、光源２２から照射された光束の断面積（符号Ｂ）に対し孔１６ａの開口率が第１開口率である５０％となるように形成される。同様に孔１６ｂ、１６ｃの開口率がそれぞれ６０、６５％（第２、第３開口率）となるように形成される。

なお、孔１６ａ〜１６ｃの中心は、絞り１１と同心円である単一の円の外周上（符号Ｃ）に乗るように形成される。この円は、絞り１１の中心を軸として回動した時に絞り１１と交錯する光源２２から照射された光束の中心が描く軌跡である。絞り１１を円の中心を軸に段階的に回動させて孔１６ａ〜１６ｃのいずれかが照射光路中に位置することにより、上記の値のように開口率が変更自在である。

図１に示すように、中心と外周の間において絞り１１が光源２２から照射される光束の光路と交わり回動自在な構成となるように、絞り１１が配置される。絞り１１はモータ１５により段階的に駆動され、モータ１５の駆動により絞り１１の開口率が調節される。モータ１５は駆動回路１４に接続され、その動作が制御される。駆動回路１４は認識回路１３と電気的に接続される。駆動回路１４は、認識回路１３から出力される駆動信号に基づいてモータ１５の動作を制御する。

プロセッサ２０のコネクタ１２に内視鏡３０のコネクタ３５を接続すると、コネクタ３５内に設けられたＲＯＭ３３と認識回路１３が電気的に接続される。ＲＯＭ３３にはライトガイド３２の口径に関する情報を含むライトガイド情報が格納されている。ライトガイド情報は例えばライトガイド３２を構成するファイバの本数やファイバの径等である。但し、本実施形態では、プロセッサ２０に接続される各内視鏡のライトガイド３２に用いられるファイバの径は同一とし、ライトガイド情報はライトガイド３２を構成するファイバの本数のみとする。

認識回路１３はＲＯＭ３３に接続されることにより、認識回路１３にライトガイド情報が取得され認識される。認識回路１３は駆動回路１４と電気的に接続される。認識回路１３に認識されたライトガイド情報に基づいて、絞り１１を駆動するための駆動信号が駆動回路１４に出力される。

絞り１１の開口率を第１開口率に変更するための第１駆動信号、第２開口率に変更するための第２駆動信号、第３開口率に変更するための第３駆動信号の何れかが認識回路１３から出力される。

ライトガイド情報により認識されるファイバの本数が予め定められる第１切替え設定値であるＣ₁未満である場合、第３駆動信号が出力される。ファイバの本数がＣ₁本以上で予め定められる第２切替え設定値であるＣ₂本未満である場合、第２駆動信号が出力される。Ｃ₂本以上である場合、第１駆動信号が出力される。

駆動回路１４に第１駆動信号、第２駆動信号、あるいは第３駆動信号の何れかが出力されると、駆動回路１４はモータ１５を駆動して、絞り１１の開口率が第１開口率、第２開口率、あるいは第３開口率に変更させられる。すなわち、接続されたライトガイド３２の口径が切替え設定値Ｃ₁より大きい場合に開口率は減少され、小さい場合に増大させる。

図３のフローチャートを参照して、内視鏡システム５０において機能するプログラムによる絞り制御の処理について説明する。ステップＳ１００においてコネクタ１２に内視鏡３０のコネクタ３５が接続されているか否か確認する。接続されていない場合は、接続されるまでステップＳ１００を繰返す。

ステップＳ１００において接続されている場合は、ステップＳ１０１に進みＲＯＭ３３に格納されたライトガイド情報を取得する。次にステップＳ１０２において、ライトガイド情報におけるファイバの本数がＣ₁本未満であるか否かを判断する。Ｃ₁本未満である場合はステップＳ１０３で絞り１１の開口率を６５％に変更させるための第３駆動信号を出力する。第３駆動信号を出力して、絞り１１の開口率を６５％に変更させた後、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０２においてファイバの本数がＣ₁本以上である場合は、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、ライトガイド情報におけるファイバの本数がＣ₁本以上Ｃ₂本未満であるか否かを判断する。Ｃ₁本以上Ｃ₂本未満である場合はステップＳ１０５で絞り１１の開口率を６０％に変更させるための第２駆動信号を出力する。第２駆動信号を出力して、絞り１１の開口率を６０％に変更させた後、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０４においてファイバの本数がＣ₂本以上である場合は、ステップＳ１０６に進み、絞り１１の開口率を５０％に変更させるための第１駆動信号を出力する。第１駆動信号を出力して、絞り１１の開口率を５０％に変更させた後、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７において内視鏡３０が交換されたか否かを確認する。内視鏡３０が交換される場合は、ステップＳ１０１に戻り、再びステップＳ１０１〜ステップＳ１０７の処理を実行する。ステップＳ１０７において内視鏡が交換されない場合に本プログラムは終了する。

以上のように本実施形態によれば、接続する内視鏡に設けられるライトガイドによって絞りの開口率を変更するので、患者への熱傷を確実に防ぐ一方で被写体を照明するために十分な光量の光を照射することが可能となる。

なお、本実施形態においてライトガイド情報はライトガイドを構成するファイバの本数であったが、ライトガイドの口径そのものであってもよいし、所定の口径の範囲を定めた大口径、中口径、小口径等のどの範囲に属するかについての情報であってもよい。

また、本実施形態では開口率が５０％、６０％、６５％に設定されているが、使用する光源の出射可能な光量、あるいは材質等のライトガイドが有する特性等により、これらの設定は定められる。また開口率を３段階で変更させているが、何段階であってもよい。

また、光源としてキセノンランプを使用しているが、ハロゲンランプ等の放電管や他の従来公知のいずれの光源も適用可能である。

なお本実施形態において、それぞれ異なる開口面積を有する複数の孔が形成された円板状の絞りを用いたが、絞りの変形例として、図４に示すように、円板状の絞り１１１において、絞り１１１をその中心を軸に回動した時に絞り１１１と光源２２から照射された光束と交錯する領域を含む円弧部分に、回転方向に沿って連続的に略リニアに開口面積（開口率）が変化するよう複数の小孔１１６を設ける構造にしてもよい。絞り１１１を用いれば、多様なライトガイド３２の口径に対して開口率を細かく変更することが可能である。

また、絞り１１、１１１は円板状であるが、面に垂直な回動軸の周りに回動可能な板部材且つ該回動軸周りに回転対称な形状の板部材であってもよい。更に、従来公知の他の形態の開口率調節可能な絞りを用いても本発明の絞り制御を行うことも可能である。

本発明の一実施形態を適用した絞り制御機構を備えた内視鏡システムの全体構成を概略的に示す図である。絞りの正面図である。本発明を適用した電子内視鏡システムを機能させるプログラムによる絞り制御の処理手順を示すフローチャートである。絞りの変形例を示す図である。

符号の説明

１０絞り制御機構
１１絞り
１２コネクタ
１３認識回路
１４駆動回路
１５モータ
２０プロセッサ
２１信号処理回路
２２光源
３０内視鏡
３１撮像素子
３２ライトガイド
３２ａ入射端
３３ＲＯＭ
３５コネクタ
５０内視鏡システム

Claims

光源から照射された光をライトガイドの入射端に導くための光路に設けられ、開口率が変更自在である絞りと、
複数の種類の内視鏡と着脱自在に接続するためのコネクタと、
前記コネクタに前記内視鏡が接続されると、前記内視鏡が有する前記ライトガイドの口径についての情報を含むライトガイド情報を取得して認識する認識手段と、
前記認識手段により認識された前記ライトガイド情報に基づいて前記絞りの開口率を変更させる絞り駆動手段と
を備えることを特徴とする内視鏡の絞り制御機構。
前記口径が予め定められる切替え設定値より大きい場合に前記開口率を減少させ、前記口径が前記切替え設定値より小さい場合に前記開口率を増大させることを特徴とする請求項１に記載した絞り制御機構。
前記切替え設定値が複数定められ、
前記絞り駆動手段が、前記複数の切替え設定値において前記絞りを段階的に変更させることを特徴とする請求項２に記載した絞り制御機構。
前記絞りが、面に垂直な回動軸の周りに回動可能な板部材であり、
前記回動軸の周りの回転方向に沿って開口面積が変化する孔が複数設けられ、
前記絞りが前記回動軸を軸に回動して前記孔のいずれかが前記光路に位置するように制御される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の絞り制御機構。
前記板部材の外周形状が円であることを特徴とする請求項４に記載の絞り制御機構。
前記内視鏡が電子シャッタ機能を有する撮像手段を備え、前記電子シャッタ機能を制御して画像の明るさの自動調整を行う制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の絞り制御機構。
ライトガイドと、前記ライトガイドの口径についての情報を含むライトガイド情報を格納する記憶手段とを有する内視鏡と、
光源と、
前記光源から照射された光を前記ライトガイドの入射端に導くための光路に設けられ開口率が変更自在である絞りと、
複数の種類の内視鏡と着脱自在に接続するためのコネクタと、
前記コネクタに前記内視鏡が接続されると、前記記憶手段からライトガイド情報を取得して認識する認識手段と、
前記認識手段により認識された前記ライトガイド情報に応じて前記絞りの開口率を変更させる絞り駆動手段と
を備えることを特徴とする内視鏡システム。
複数の種類の内視鏡と着脱自在に接続するためのコネクタに前記内視鏡が接続されると、前記内視鏡が有するライトガイドの口径についての情報を含むライトガイド情報を取得して認識する認識手段と、
光源から照射された光を前記ライトガイドの入射端に導くための光路に設けられ開口率が変更自在である絞りの開口率を変更させる絞り駆動手段に、前記認識手段により認識された前記ライトガイド情報に基づいて駆動信号を出力する駆動信号出力手段としてコンピュータを機能させる
ことを特徴とする内視鏡の絞り制御プログラム。