JP2012120749A - 内視鏡用フィルタターレット位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタターレットの円盤枠にロータリエンコーダ用の穿孔を設けることなく、その回転位置を検出する。
【解決手段】内視鏡光源部において、主光路を遮るようにフィルタターレット１５を配置する。フィルタターレット１５に分光透過率の異なるフィルタ領域Ｆ１〜Ｆ４を設ける。フィルタターレット１５を挟んで透過型フォトインタラプタ１８の発光部および受光部を配置する。透過型フォトインタラプタ１８の発光部に内視鏡観察で用いられない波長領域の光を用いる。フィルタフィルタ領域Ｆ１の分光透過率をフォトインタラプタの発光部の光を透過するように選択する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内視鏡の光源部に設けられるフィルタターレットの位置を検出する装置に関する。

内視鏡では、通常光源からの光を絞り等の調光装置および集光レンズを通してライトガイドファイバに入射する。また、光源とライトガイドの間にフィルタターレットを配置して分光特性が異なる光を照射する構成も知れている。このような光源装置では、フィルタターレットの回転位置により照射される光の分光特性が異なるため例えばエンコーダ板を用いてその位置が検知される。このようなものとしては、例えばフィルタターレットの円盤枠の周縁部に、フォトインタラプタの光を通すための穿孔を設けたものが知られている（特許文献１）。

特開平９−２０３８６７号公報

本発明は、フィルタターレットの円盤枠にロータリエンコーダ用の穿孔を設けることなく、その回転位置を検出とすることを課題としている。

本発明の内視鏡用フィルタターレット位置検出装置は、分光透過特性が互いに異なる第１のフィルタ領域および第２のフィルタ領域が設けられたフィルタターレットと、回転するフィルタターレットの第１および第２のフィルタ領域に順次検知光を照射可能なフォトインタラプタとを備え、検知光の波長領域が、内視鏡観察に利用される波長領域以外の領域であり、第１のフィルタ領域と第２のフィルタ領域における検知光の透過率が異なり、透過されない検知光は、フィルタに吸収または反射されることを特徴としている。

フィルタターレットは例えば第１および第２のフィルタ領域と分光透過特性が異なる第３のフィルタ領域を更に備え、第１のフィルタ領域と第３のフィルタ領域における検知光の透過率が互いに異なり、透過されない検知光は、フィルタに吸収または反射される。

フォトインタラプタは例えば透過型フォトインタラプタであり、その発光部と受光部がフィルタターレットを挟んで配置される。また、フォトインタラプタは例えば反射型フォトインタラプタである。

本発明の内視鏡装置は、上記内視鏡用フィルタターレット位置検出装置を搭載したことを特徴としている。

本発明によれば、フィルタターレットの円盤枠にロータリエンコーダ用の穿孔を設けることなく、その回転位置を検出することができる。

第１実施形態のフィルタターレット位置検出装置を適用した内視鏡光源部の構成を示すブロック図である。 フィルタターレットの平面図である。 第１実施形態のフィルタ領域Ｆ１の分光透過率を示すグラフである。 第１実施形態のフィルタ領域Ｆ２〜Ｆ４の分光透過率を示すグラフである。 フォトインタラプタの発光部の分光分布を示すグラフである。 第１実施形態においてフィルタターレットを一定の回転速度で回転したときにフォトインタラプタから出力される検出信号の時系列変化を示すグラフである。 フィルタターレット位置検出装置を利用したフィルタ初期位置設定処理のフローチャートである。 第２実施形態のフィルタ領域Ｆ２の分光透過率を示すグラフである。 第２実施形態のフィルタ領域Ｆ３の分光透過率を示すグラフである。 第２実施形態のフィルタ領域Ｆ４の分光透過率を示すグラフである。 第２実施形態においてフィルタターレットを一定の回転速度で回転したときにフォトインタラプタから出力される検出信号の時系列変化を示すグラフである。 第３実施形態のフィルタターレット位置検出装置を適用した内視鏡光源部の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態のフィルタターレット位置検出装置を適用した内視鏡光源部の構成を示すブロック図である。

内視鏡光源部１０では、光源１１から照射された白色光が赤外線カットフィルタ１２を介して集光レンズ１３へと導かれ、内視鏡挿入部先端まで配設されるライトガイドファイバ１４の入射端へ集光される。また、赤外線カットフィルタ１２と集光レンズ１３の間には、異なる分光透過特性を有する複数のフィルタ領域を備えるフィルタターレット１５と、例えば絞りを用いた調光装置１６が配置される。

なお、本実施形態の内視鏡は、例えば異なる分光分布を有する照明光を選択的に用いて内視鏡観察を行うもので、フィルタターレット１５は、観察モードの選択（照明光の分光特性の選択）に用いられる。

フィルタターレット１５は、円盤形状を呈し、モータ１７によって円盤の中心を軸として回転される。また、第１実施形態では、透過型フォトインタラプタ１８が、円盤の周縁部を一定の隙間を空けて挟むように配置される。透過型フォトインタラプタ１８からの検出信号は、コントローラ１９に入力される。また、モータ１７、調光装置１６は、コントローラ１９によって制御される。

図２は、フィルタターレット１５と透過型フォトインタラプタ１８の平面的な配置を示す図である。フィルタターレット１５は、例えば遮光性の円盤部材に開口を設け、この開口に光学フィルタを貼付しフィルタ領域としたもので、本実施形態では４つのフィルタ領域Ｆ１〜Ｆ４が形成される。各フィルタ領域Ｆ１〜Ｆ４は、例えば同一の径を有する円形領域として形成され、フィルタターレット１５の軸を中心に例えば回転対称に配置される。なお、透過型フォトインタラプタ１８は、発光部と受光部が、フィルタ領域Ｆ１〜Ｆ４を挟んで対面可能な位置に配置され、フィルタターレット１５が回転されるとき、発光部からの光はフィルタ領域Ｆ１〜Ｆ４の各々に順次照射可能である。

フィルタターレット１５は、図１に示されるように、その面が光源部１０の主光路に直交し、かつフィルタ領域Ｆ１〜Ｆ４の各中心を主光路に一致させられるように配置される。光源１１からの光は、選択的に光路上に配置されるフィルタ領域Ｆ１〜Ｆ４の何れかを透過してライトガイドファイバ１４に入射される。

透過型フォトインタラプタ１８は、例えば、選択された（光路上に配置された）フィルタ領域とは重ならない位置に配置され、図１の例では、フィルタターレット１５の回転軸を挟んで主光路の反対側に配置される。この場合、図２では、フィルタ領域Ｆ４の中心が光源部１０の主光路に一致され、透過型フォトインタラプタ１８の発光部と受光部は、フィルタ領域Ｆ２を挟んで対面する。

図３、図４は、第１実施形態におけるフィルタ領域Ｆ１〜Ｆ４の分光透過率を示すグラフであり、横軸は光の波長、縦軸は透過率を示す。図３は、例えばフィルタ領域Ｆ１の分光透過率を示し、可視域および赤外域を含む領域の光を透過する。すなわち、フィルタ領域Ｆ１は、例えば円盤に形成された単なる開口として構成されてもよい。一方、図４は、フィルタ領域Ｆ２〜Ｆ３の分光透過率を例示し、フィルタ領域Ｆ２〜Ｆ３は、可視域におけるそれぞれ異なる波長域の光を透過する。

図５は、透過型フォトインタラプタ１８で使用される光の分光分布を示す図であり、横軸は波長、縦軸はスペクトルである。図５に示されるように、透過型フォトインタラプタ１８の発光部には、赤外領域など、可視域の外側の光が利用される。

したがって、第１実施形態では、透過型フォトインタラプタ１８がフィルタ領域Ｆ１に位置するときのみ透過型フォトインタラプタ１８の受光部で光が検出され、フィルタターレット１５の回転位置が、それ以外のときには光検出されない。図６に、フィルタターレット１５を一定の回転速度で回転したときに、透過型フォトインタラプタ１８から出力される検出信号の時間変化の一例を示す。

次に図７のフローチャートを参照して、第１実施形態のフィルタターレット位置検出装置を利用したフィルタ初期位置設定について説明する。なお、本処理は、例えば図１のコントローラ１９において実行される。

例えば内視鏡の電源投入時や、観察モードの設定、切替えなどが行われると、ステップＳ１００において、透過型フォトインタラプタ１８の信号確認要求が検出され、ステップＳ１０２において透過型フォトインタラプタ１８からの検出信号の判定が行われる。検出信号がＬｏ（受光部で光が検出されない）と判定されると、ステップＳ１０４において、フィルタターレット１５（モータ１７）が所定角度回転された後、ステップＳ１０２の判定が繰り返される。

ステップＳ１０２において検出信号がＨｉｇｈ（受光部で光が検出された）と判定されると、ステップＳ１０６において、デフォルトモードや選択されたモードに対応するオフセット角度分、フィルタターレット１５（モータ１７）が回転され、この処理は終了する。

以上のように、本実施形態によれば、フィルタターレットにエンコーダ用の穿孔を設けることなく、フィルタターレットの位置を検出し、それに基づいてフィルタターレットの回転位置を調整することができる。

次に、図８〜図１１を参照して本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態のフィルタターレット位置検出装置は、第１実施形態と略同様の構成を備えるが、フィルタの分光透過特性と、フォトインタラプタの構成が第１実施形態と異なる。以下の説明では、第１実施形態と同様の構成についてはその説明を省略する。

図８〜１０は、図２のフィルタ領域Ｆ２〜Ｆ４の分光透過率を示すグラフであり、横軸は波長である。なお、フィルタ領域Ｆ１に関しては、第１実施形態（図３）と同様である。図８〜１０に示されるように、第２実施形態のフィルタ領域Ｆ２〜Ｆ４の分光透過率は、例えば第１実施形態と同様に、可視域においてそれぞれ異なる分光透過率を示すが、第２実施形態のフィルタ領域Ｆ２〜Ｆ４は、透過型フォトインタラプタ１８で使用される赤外領域にもそれぞれ透過帯域を有する。

フィルタ領域Ｆ２〜Ｆ４の赤外領域の透過率は、それぞれの領域で異なる値に設定され、図８〜図１０の例では、フィルタ領域Ｆ２〜Ｆ４の順で赤外線透過率が高い。また、第２実施形態では、透過型フォトインタラプタ１８にアナログのフォトインタラプタが使用される。以上の構成から、図６のときと同様に、フィルタターレット１５を一定の回転速度で回転し、透過型フォトインタラプタ１８からの検出信号の時間変化を例示すると、図１１のようになる。

すなわち、フィルタ領域Ｆ１〜Ｆ４は、透過型フォトインタラプタ１８の発光部からの光（図５に対応）を受光部で異なる強度で受光し、その検出信号も各フィルタ領域Ｆ１〜Ｆ４における赤外線透過率に対応して異なる。フィルタ領域Ｆ１〜Ｆ４が、図３、図８〜図１０に例示される分光透過率を有するときには、図１１に示されるように、フィルタ領域Ｆ１〜Ｆ４の順に信号強度が低くなり、フィルタ領域の間の遮光領域では検出信号は０となる。

以上のように、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、より細かい位置検出が可能となる。

次に、図１２を参照して本発明の第３実施形態のフィルタターレット位置検出装置について説明する。なお、図１２は、第３実施形態のフィルタターレット位置検出装置を適用した内視鏡光源部の構成を示すブロック図である。

第１、第２実施形態では、透過型フォトインタラプタを用いたが、第３実施形態では、反射型フォトインタラプタ（フォトリフレクタ）を用いる。このためフィルタ領域Ｆ１〜Ｆ４のフィルタの反射に関する特性が異なるものの、その他の構成は、第１、第２実施形態と同様である。したがって、同一の構成については同一参照符号を用い、その説明を省略する。

図１２に示されるように、第３実施形態では、反射型フォトインタラプタ２０の発光部２１、受光部２２が並んで、フィルタターレット１５の同じ側に配置される。反射型フォトインタラプタ２０は、フィルタターレット１５が回転する際、フィルタ領域Ｆ１〜Ｆ４の各々に発光部２１から光を順次照射可能な位置に配置される。

第３実施形態において、反射型フォトインタラプタ２０の発光部２１から照射される光の波長域、フィルタ領域Ｆ１〜Ｆ４の分光透過率は、それぞれ第１、第２実施形態のときと同様である。しかし、第３実施形態のフィルタ領域Ｆ２〜Ｆ４では、反射型フォトインタラプタ２０の光源部２１からの光は各フィルタにおいて反射される（第１、第２実施形態では、吸収、反射の何れでもよい）。

第１実施形態に対応する第３実施形態では、例えばフィルタ領域Ｆ２〜Ｆ４は、図４に示される透過帯域以外の波長の光を略全て反射する。また第２実施形態に対応する第３実施形態では、フィルタ領域Ｆ２〜Ｆ４は、赤外領域の光の一部を反射し、図８〜図１０に示される分光透過率で赤外線を透過する。なお、このとき、他の領域の光は全て反射してもよい。

以上のように、第３実施形態においても、第１、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態では、可視域を内視鏡観察で利用し、赤外線領域をフォトインタラプタで用いたが、内視鏡観察で利用される帯域とフォトインタラプタで利用される帯域を分ければ、本発明は適用できる。また、本発明は、異なるフィルタ領域に対してフォトインタラプタの検知結果を異ならせれば、フィルタターレットの回転位置を把握できるので、フィルタの数は複数であればよく本実施形態よりも多くとも少なくともよい。またフィルタにおけるフォトインタラプタの光の透過率または反射率は、少なくとも１つのフィルタ領域が他と異なっていればよく、第１実施形態においてフィルタ領域Ｆ１の透過率が１００％よりも低く、フィルタ領域Ｆ２〜Ｆ４の透過率が０％よりも大きい同じ値であってもよい。また、第２実施形態において、一部のフィルタ領域の透過率が等しくともよい。なお、第３実施形態の反射率に関しても同様のことが言える。

１０ 内視鏡光源部
１１ 光源
１２ 赤外線カットフィルタ
１３ 集光レンズ
１４ ライトガイドファイバ
１５ フィルタターレット
１６ モータ
１８ 透過型フォトインタラプタ
１９ コントローラ
２０ 反射型フォトインタラプタ
２１ 発光部
２２ 受光部
Ｆ１〜Ｆ４ フィルタ領域

Claims (5)

1. 分光透過特性が互いに異なる第１のフィルタ領域および第２のフィルタ領域が設けられたフィルタターレットと、
   回転する前記フィルタターレットの前記第１および第２のフィルタ領域に順次検知光を照射可能なフォトインタラプタとを備え、
   前記検知光の波長領域が、内視鏡観察に利用される波長領域以外の領域であり、前記第１のフィルタ領域と前記第２のフィルタ領域における前記検知光の透過率が異なり、透過されない前記検知光は、フィルタに吸収または反射される
   ことを特徴とする内視鏡用フィルタターレット位置検出装置。
2. 前記フィルタターレットが、前記第１および第２のフィルタ領域と分光透過特性が異なる第３のフィルタ領域を備え、前記第１のフィルタ領域と前記第３のフィルタ領域における前記検知光の透過率が互いに異なり、透過されない前記検知光は、フィルタに吸収または反射されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用フィルタターレット位置検出装置。
3. 前記フォトインタラプタが透過型フォトインタラプタであり、その発光部と受光部が前記フィルタターレットを挟んで配置されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用フィルタターレット位置検出装置。
4. 前記フォトインタラプタが反射型フォトインタラプタであることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用フィルタターレット位置検出装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の内視鏡用フィルタターレット位置検出装置を搭載した内視鏡装置。

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