JP2015029756A - Light source device for endoscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、病変部等の被写体を照明するための照明光を内視鏡に供給する内視鏡用光源装置に関する。 The present invention relates to an endoscope light source device that supplies illumination light for illuminating a subject such as a lesion to an endoscope.
病変部等の被写体を観察するための内視鏡システムが医療現場にて使用されている。内視鏡システムには、自然光の届かない体腔内を電子スコープやファイバスコープ等のライトガイドを通じて照明する光源装置が備えられている。この種の光源装置の具体的構成は、例えば特許文献1に記載されている。
An endoscope system for observing a subject such as a lesion is used in a medical field. The endoscope system includes a light source device that illuminates a body cavity where natural light does not reach through a light guide such as an electronic scope or a fiberscope. A specific configuration of this type of light source device is described in
特許文献1に記載の光源装置は、ランプより射出された照明光を収束レンズを介してライドガイドに入射させる。特許文献1に記載の光源装置は、収束レンズを光軸方向にスライドさせて、広域用照明光学系をなすライトガイドへの入射光量と、中心域用照明光学系をなすライドガイドへの入射光量とのバランスを変えることにより、被写体への実質的な照明範囲(配光)を変化させる。
The light source device described in
しかし、特許文献1に記載の光源装置は、広域用照明光学系及び中心域用照明光学系を備える特殊なスコープにしか対応していない。そこで、本発明においては、汎用的なスコープに対応する内視鏡用光源装置であって、照明範囲(配光)を変化させることが可能なものを提供する。
However, the light source device described in
本発明の実施形態に係る内視鏡用光源装置は、内視鏡のライトガイドと接続されるものであり、照明光を射出するランプと、ランプより射出された照明光の光束径を調節する光束径調節部と、ライトガイドを保持する保持部と、光束径調節部により光束径が調節された照明光を集光し、集光された照明光を保持部に保持されたライトガイドの入射端に入射させる集光レンズとを備える。 An endoscope light source device according to an embodiment of the present invention is connected to an endoscope light guide, and adjusts a lamp that emits illumination light and a light beam diameter of illumination light emitted from the lamp. A light beam diameter adjusting unit, a holding unit that holds the light guide, and the illumination light whose light beam diameter is adjusted by the light beam diameter adjusting unit are collected, and the condensed illumination light is incident on the light guide held in the holding unit. And a condensing lens incident on the end.
光束径調節部より射出される光束径調節後の光束は、例えば平行光である。 The light beam after the light beam diameter adjustment emitted from the light beam diameter adjusting unit is, for example, parallel light.
光束径調節部は、ランプより射出された照明光を平行光に変換し、変換された平行光を集光レンズに入射させるコリメートレンズと、コリメートレンズを光軸方向にスライド可能に保持するスライド部とを有する構成としてもよい。この構成では、スライド部がコリメートレンズを光軸方向にスライドさせることにより、コリメートレンズより射出される平行光の光束径が変化する。 The beam diameter adjusting unit converts the illumination light emitted from the lamp into parallel light, and makes the converted parallel light incident on the condenser lens, and a slide unit that holds the collimate lens slidably in the optical axis direction It is good also as a structure which has. In this configuration, the diameter of the parallel light emitted from the collimating lens changes as the slide portion slides the collimating lens in the optical axis direction.
本発明の実施形態によれば、汎用的なスコープに対応する内視鏡用光源装置であって、照明範囲(配光)を変化させることが可能なものが提供される。 According to the embodiment of the present invention, an endoscope light source device corresponding to a general-purpose scope that can change an illumination range (light distribution) is provided.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下においては、本発明の一実施形態として電子内視鏡システムを例に取り説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, an electronic endoscope system will be described as an example of an embodiment of the present invention.
[電子内視鏡システム1の全体構成]
図1は、本実施形態の電子内視鏡システム1の外観図である。図1に示されるように、本実施形態の電子内視鏡システム1は、電子スコープ10及びプロセッサ20を備えている。
[Overall configuration of electronic endoscope system 1]
FIG. 1 is an external view of an
図1に示されるように、電子スコープ10は、可撓性を有するシースによって外装された挿入部可撓管11を備えている。挿入部可撓管11の先端部分(屈曲部13)は、挿入部可撓管11の基端に連結された手元操作部14からの遠隔操作に応じて屈曲する。屈曲機構は、一般的な内視鏡に組み込まれている周知の機構であり、手元操作部14の湾曲操作ノブの回転操作に連動した操作ワイヤの牽引によって湾曲部13を屈曲させる。湾曲部13の先端には、硬質性を有する樹脂製筐体によって外装された先端部12の基端が連結している。先端部12の方向が湾曲操作ノブの回転操作による屈曲動作に応じて変わることにより、電子スコープ10による撮影領域が移動する。また、手元操作部14からはユニバーサルケーブル15が延びており、その基端にコネクタ部16が接続されている。
As shown in FIG. 1, the
コネクタ部16は、硬質性を有する合成樹脂で成形されたコネクタケース16aを備えている。コネクタケース16aは、略対称形状を持つ表側ケースと裏側ケースからなり、表側ケースと裏側ケースとを嵌め合わせることによって規定される閉空間内に電子回路基板等の各種部品を収容し保持すると共に外部衝撃から保護している。コネクタケース16aは、電気接続用プラグ16b、光接続用プラグ16cを保持している。
The
プロセッサ20が持つ筐体20aのフロントパネル面には、コネクタ部が設けられている。コネクタ部は、電気接続用ジャック20b及び光接続用ジャック20cを備えている。電気接続用ジャック20bは、プロセッサ20に内蔵されている画像処理装置と電気的に接続されており、光接続用ジャック20cは、プロセッサ20に内蔵されている光源装置と光学的に接続されている。
A connector portion is provided on the front panel surface of the
電気接続用ジャック20bは、電気接続用プラグ16bに対応する接続構造を有しており、光接続用ジャック20cは、光接続用プラグ16cに対応する接続構造を有している。電気接続用プラグ16b、光接続用プラグ16cをそれぞれ、電気接続用ジャック20b、光接続用ジャック20cと接続することにより、電子スコープ10とプロセッサ20とが電気的・光学的に接続される。
The
図2は、本実施形態の電子内視鏡システム1の構成を示すブロック図である。図2に示されるように、電子内視鏡システム1にはモニタ30が接続される。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the
図2に示されるように、プロセッサ20は、システムコントローラ202、タイミングコントローラ204、メモリ206、操作パネル208、画像処理回路210及び光源ユニット220を有している。
As shown in FIG. 2, the
システムコントローラ202は、メモリ206に記憶された各種プログラムを実行することにより、電子内視鏡システム1の全体を統括的に制御する。また、システムコントローラ202は、操作パネル208に入力されるユーザ(術者又は補助者)による指示に応じて電子内視鏡システム1の各種設定を変更する。タイミングコントローラ204は、各部の動作のタイミングを調整するクロックパルスを電子内視鏡システム1内の各回路に出力する。
The
光接続用ジャック20cには、光接続用プラグ16cに設けられた光ファイバ束であるライトガイド(LCB:Light Carrying Bundle)102が保持される。光接続用ジャック20cに保持されたLCB102の入射端には、光源ユニット220より射出された照明光が入射される。
The
入射端よりLCB102内に入射された照明光は、LCB102内を伝播して電子スコープ10の先端部内に配置されたLCB102の射出端より射出され、配光レンズ104を介して被写体に照射される。このように、本実施形態の電子スコープ10は、広域用照明光学系及び中心域用照明光学系等の用途(配光)毎に分けられた複数の照明光学系を持つ特殊なスコープでなく、用途毎に分けられてない共通の一系統の照明光学系を持つ一般的な構成のスコープとなっている。
Illumination light that has entered the
被写体からの反射光は、対物レンズ106を介して固体撮像素子108の受光面上で光学像を結ぶ。固体撮像素子108は、IR(Infra
Red)カットフィルタ108a、ベイヤ配列カラーフィルタ108bの各種フィルタが受光面に配置された単板式カラーCCD(Charge-Coupled Device)イメージセンサであり、受光面上で結像した光学像に応じたR(Red)、G(Green)、B(Blue)の各原色信号を生成する。
The reflected light from the subject forms an optical image on the light receiving surface of the solid-
Red) A single-plate color CCD (Charge-Coupled Device) image sensor in which various filters such as a
電子スコープ10のコネクタ部16内には、ドライバ信号処理回路112が備えられている。ドライバ信号処理回路112は、固体撮像素子108より入力される原色信号に対して色補間、マトリクス演算、Y/C分離等の所定の信号処理を施して画像信号(輝度信号Y、色差信号Cb、Cr)を生成し、生成された画像信号をプロセッサ20の画像処理回路210に出力する。また、ドライバ信号処理回路112は、メモリ114にアクセスして電子スコープ10の固有情報を読み出す。メモリ114に記録される電子スコープ10の固有情報には、例えば固体撮像素子108の画素数や感度、動作可能なフレームレート、型番等が含まれる。ドライバ信号処理回路112は、メモリ114より読み出された固有情報をシステムコントローラ202に出力する。
A driver
システムコントローラ202は、電子スコープ10の固有情報に基づいて各種演算を行い、制御信号を生成する。システムコントローラ202は、生成された制御信号を用いて、プロセッサ20に接続中の電子スコープ10に適した処理がなされるようにプロセッサ20内の各回路の動作やタイミングを制御する。
The
タイミングコントローラ204は、システムコントローラ202によるタイミング制御に従って、ドライバ信号処理回路112及び画像処理回路210にクロックパルスを供給する。ドライバ信号処理回路112は、タイミングコントローラ204から供給されるクロックパルスに従って、固体撮像素子108をプロセッサ20側で処理される映像のフレームレートに同期したタイミングで駆動制御する。
The
画像処理回路210は、システムコントローラ202による制御の下、ドライバ信号処理回路112より入力された画像信号に基づいて内視鏡画像等をモニタ表示するためのビデオ信号を生成し、生成されたビデオ信号をモニタ30に出力する。これにより、術者は、モニタ30の表示画面に表示された内視鏡画像を通じて例えば消化管内の診断等を行うことができる。
The
[光源ユニット220の構成]
次に、光源ユニット220の構成を詳細に説明する。図3は、光源ユニット220の構成を示す図である。図3に示されるように、光源ユニット220は、光学構成として、ランプ222、前群レンズ224、可動レンズ(コリメートレンズ)226及び後群レンズ(集光レンズ)228を有している。
[Configuration of Light Source Unit 220]
Next, the configuration of the
ランプ222は、図示省略されたランプ電源イグナイタによる始動後、白色の照明光を射出する。ランプ222には、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプが適している。ランプ222より射出された照明光は、前群レンズ224により一旦集光され、集光点から発散されて、可動レンズ226に入射される。可動レンズ226に入射された照明光は、可動レンズ226により平行光に変換される。平行光に変換された照明光は、後群レンズ228に入射される。後群レンズ228に入射された照明光(平行光)は、後群レンズ228により集光され、集光点付近に位置するLCB102の入射端に入射される。
The
光源ユニット220は、可動レンズ226を光軸AX方向にスライドさせるスライド機構230を有している。図4に、スライド機構230の断面図を示す。図4に示されるように、スライド機構230は、ベース232、ボールねじ234、保持枠236及びモータ238を有している。
The
ベース232は、ボールねじ234をベアリング232aによって軸線(光軸AX)回りに回転可能に支持している。ボールねじ234の中途には保持枠236の一部(ナット236a)が連結している。また、ボールねじ234の一端にはモータ238が連結している。ボールねじ234は、モータ238の駆動に伴い軸線回りに回転する。ボールねじ234が軸線回りに回転することにより、ボールねじ234と連結したナット236aが光軸AX方向に進退する。ナット236aが光軸AX方向に進退することに伴い、保持枠232に保持された可動レンズ226が光軸AX方向にスライドする。なお、スライド機構230は、ユーザによる操作パネル208の操作量に応じた距離だけ可動レンズ226を光軸AX方向にスライドさせる。
The
図5(a)及び図5(b)は、可動レンズ226を互いに異なる位置にスライドさせたときの光源ユニット220の状態を示す。図5(a)の例において、可動レンズ226は、後群レンズ228と近接する。以下、図5(a)における可動レンズ226の位置を「第一の位置」と記す。図5(b)の例において、可動レンズ226は、後群レンズ228に対して第一の位置より離れている。以下、図5(b)における可動レンズ226の位置を「第二の位置」と記す。
5A and 5B show a state of the
図5(a)に示されるように、可動レンズ226を第一の位置にスライドさせた状態では、照明光は、ランプ222より射出されて前群レンズ224により一旦集光され、集光点から発散されて、可動レンズ226の有効径のほぼ全域に入射される。可動レンズ226は、入射された発散光を可動レンズ226の有効径とほぼ同程度の光束径を持つ平行光に変換し、変換された平行光を後群レンズ228に入射させる。一方、図5(b)に示されるように、可動レンズ226を第二の位置にスライドさせた状態では、照明光は、ランプ222より射出されて前群レンズ224により一旦集光され、集光点から発散されて、可動レンズ226の有効径の半分程度の領域に入射される。可動レンズ226は、入射された発散光を可動レンズ226の有効径の半分程度の光束径を持つ平行光に変換し、変換された平行光を後群レンズ228に入射させる。
As shown in FIG. 5A, in a state where the
図5(a)と図5(b)との比較から判るように、可動レンズ226の位置が後群レンズ228から離れるほど可動レンズ226より射出される照明光(平行光)の光束径が小さくなる。
As can be seen from a comparison between FIG. 5A and FIG. 5B, the beam diameter of illumination light (parallel light) emitted from the
後群レンズ228より射出される照明光が集光する角度は、後群レンズ228に入射される照明光(平行光)の光束径に依存する。具体的には、照明光の光束径が大きいほど上記の角度が大きくなる。図5の例では、図5(a)に示される集光角α1が図5(b)に示される集光角α2よりも大きい。
The angle at which the illumination light emitted from the
図5(a)の例において、照明光は、LCB102に入射角α1で入射され、LCB102内で同じ反射角で繰り返し反射されながら進み、入射角α1と同じ角度α1で射出される。一方、図5(b)の例において、照明光は、LCB102に入射角α2で入射され、LCB102内で同じ反射角で繰り返し反射されながら進み、入射角α2と同じ角度α2で射出される。射出角α1は、射出角α2よりも大きい。そのため、図5(a)の例では、広い範囲の被写体が照明され、図5(b)の例では、狭い範囲の被写体が照明される。
In the example of FIG. 5 (a), the illumination light is incident at an incident angle alpha 1 to LCB102, advances while being repeatedly reflected at the same reflection angle in the LCB102, are emitted at the same angle alpha 1 to the incident angle alpha 1. On the other hand, in the example of FIG. 5B, the illumination light is incident on the
大腸等の管腔臓器を観察するケースを考える。管腔臓器を観察中、先端部12が管腔路に向く状態では、観察視野の中央領域に管腔路が写り、観察視野の周辺領域に管壁が写る。
Consider the case of observing a luminal organ such as the large intestine. While observing a luminal organ, when the
例えば、照明範囲(配光)が広くかつ配光レンズ104と管壁との距離が近い場合、管壁が照度の高い照明光によって照明されることにより、観察視野の周辺領域でハレーションが起きることがある。強いハレーションが起こった場合には、照明光量が自動調光機能によって過剰に低減されることにより露光不足を招き、管腔路を観察するのが却って難しくなることがある。
For example, when the illumination range (light distribution) is wide and the distance between the
上記の問題を解消するには、可動レンズ226を後群レンズ228から離す方向にスライドさせることにより照明光の射出角を小さくし、照明範囲(配光)を狭くする対応が考えられる。これにより、観察視野の中央領域の管腔路に対する露光不足を招くことなく、観察視野の周辺領域の管壁に対する照度を低減させてハレーションを防ぐことができる。
In order to solve the above problem, it is conceivable to reduce the illumination angle (light distribution) by reducing the emission angle of the illumination light by sliding the
また、例えば、照明範囲(配光)が狭くかつ配光レンズ104と管壁との距離が遠い場合、観察視野の周辺領域で露光不足となることがある。この場合は、可動レンズ226を後群レンズ228に近付ける方向にスライドさせることにより照明光の射出角を大きくし、照明範囲(配光)を広くする対応が考えられる。これにより、観察視野の周辺領域の管壁に対する照度を確保して露光不足を解消することができる。
In addition, for example, when the illumination range (light distribution) is narrow and the distance between the
このように、本実施形態によれば、撮影されている被写体の状態に応じて照明範囲(配光)を調節することにより、被写体を観察に適した明るさにすることができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to make the subject suitable for observation by adjusting the illumination range (light distribution) according to the state of the subject being photographed.
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。 The above is the description of the exemplary embodiments of the present invention. Embodiments of the present invention are not limited to those described above, and various modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. For example, the embodiment of the present application also includes an embodiment that is exemplarily specified in the specification or a combination of obvious embodiments and the like as appropriate.
1 電子内視鏡システム
10 電子スコープ
20 プロセッサ
220 光源ユニット
222 ランプ
224 前群レンズ
226 可動レンズ
228 後群レンズ
230 スライド機構
DESCRIPTION OF
Claims (3)
照明光を射出するランプと、
前記ランプより射出された照明光の光束径を調節する光束径調節部と、
前記ライトガイドを保持する保持部と、
前記光束径調節部により光束径が調節された照明光を集光し、集光された照明光を前記保持部に保持されたライトガイドの入射端に入射させる集光レンズと、
を備える、
内視鏡用光源装置。 In an endoscope light source device connected to an endoscope light guide,
A lamp that emits illumination light;
A light beam diameter adjusting unit that adjusts a light beam diameter of illumination light emitted from the lamp;
A holding unit for holding the light guide;
A condensing lens that condenses the illumination light whose light beam diameter is adjusted by the light beam diameter adjusting unit, and makes the collected illumination light enter an incident end of a light guide held by the holding unit;
Comprising
Endoscope light source device.
請求項1に記載の内視鏡用光源装置。 The light beam after the light beam diameter adjustment emitted from the light beam diameter adjustment unit is parallel light,
The endoscope light source device according to claim 1.
前記ランプより射出された照明光を平行光に変換し、変換された平行光を前記集光レンズに入射させるコリメートレンズと、
前記コリメートレンズを光軸方向にスライド可能に保持するスライド部と、
を有し、
前記スライド部が前記コリメートレンズを前記光軸方向にスライドさせることにより、該コリメートレンズより射出される平行光の光束径が変化する、
請求項2に記載の内視鏡用光源装置。 The luminous flux diameter adjusting unit is
A collimating lens that converts the illumination light emitted from the lamp into parallel light, and enters the converted parallel light into the condenser lens;
A slide part for holding the collimating lens slidably in the optical axis direction;
Have
When the slide portion slides the collimating lens in the optical axis direction, the beam diameter of parallel light emitted from the collimating lens changes.
The endoscope light source device according to claim 2.
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