JP2641445B2 - 電子スコープ用光源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は回転フィルタを用いた面順次方式の電子ス
コープ用光源装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、内視鏡の先端に電荷結合素子（CCD）等の固体
撮像素子を内蔵し、被写体をカラー撮像する電子スコー
プが開発されている。ここで、内視鏡先端という狭い場
所にCCDを内蔵する関係上、全画素を有効に使える面順
次カラー撮像方式が採用されている。面順次カラー撮像
方式では、１画面毎に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の
各色成分画像を撮像し、３画面で１枚のカラー信号を生
成する。このため、３つの開口を有し、それぞれにＲ、
Ｇ、Ｂのフィルタ成分が配設された円盤状の回転フィル
タが光源側、またはCCD側に設けられている。

ここで、このような面順次方式の電子スコープ用の光
源装置の光量調節はランプ電流を調節する方法や、ラン
プ電流は一定にして複数の絞り羽根によって光路幅を調
整する方法がある。前者の従来例として、特開昭60−10
2082号公報に記載のビデオ信号レベル調整装置がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ここで、非常に遠距離の被写体を撮像するため、現状
の最大光量よりもさらに大光量を得ようとした場合、絞
りを開放にするとともに、ランプ電流をより大電流とし
なければならない。この場合は、より多くの電力をラン
プに供給することになる。しかし、電源の電力供給能力
には限界があり、この限界をこえる電力を供給しようと
すると、電源の加熱、部品破壊等が起り、危険である。

この発明は上述した事情に対処すべくなされたもの
で、その目的は供給する電力をそれ程変化させる事なく
光量を増加でき、遠距離の被写体を適切に撮像すること
ができる電子スコープ用光源装置を提供することであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明による電子スコープ用光源装置は、被写体を
照明する照明光を出射するランプと、該ランプから出射
された照明光を開口部と遮光部に順次照射させることに
より前記被写体に面順次光を照射する回転フィルタと、
を有する電子スコープ用光源装置において、前記被写体
の照度を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果
に基づいてランプ電流を増減させ、当該ランプ電流が最
大許容電流以上になると前記回転フィルタの遮光部に照
明光が照射される期間のみ前記ランプ電流を最大許容電
流以下にするランプ電流制御手段と、を具備する。

〔実施例〕

以下図面を参照してこの発明による電子スコープ用光
源装置の一実施例を説明する。第１図は第１実施例のブ
ロック図である。キセノンアークランプ等のアーク放電
ランプ10からの照明光が絞り12,集光レンズ14,回転カラ
ーフィルタ16を介して、電子スコープのライトガイドフ
ァイバ18に入射される。ライトガイドファイバ18を伝達
された光が被写体を照明する。アーク放電ランプ10はラ
ンプ10電流制御回路20からの電流によって発光される。

回転カラーフィルタ16は３つの開口を有し、それぞれ
にR,G,Bのフィルタ成分が配設された円盤からなり、モ
ータ21により回転されることにより、照明光を順次R,G,
Bに着色する機能を有する。回転カラーフィルタ16の各
開口以外の円盤部分は照明光を遮光する。そのため、面
順次カラー撮像においては、照明期間に電子スコープ先
端に内蔵されたCCD等の固体撮像素子（図示せず）に各
色成分の画像情報が蓄積され、その後の遮光期間から各
色成分の画像信号が読出される。

スコープ先端に被写体の照度を検出するフォトダイオ
ード（PD）等の受光素子22が設けられる。受光素子22の
出力はサンプル＆ホールド回路（Ｓ＆Ｈ）23によって回
転フィルタの開口時間の間サンプリングされ、積分器25
によって光量に応じた出力が得られる。積分器25の出力
が比較器24で適正照度と比較される。比較器24は実際の
被写体の照度と適正照度との差に応じた信号を絞り12の
制御信号として絞り制御回路26に供給する。これによ
り、被写体の照度が常に一定になるように、絞り12の絞
り位置が連続的に制御される。

絞り12の絞り位置が位置センサ28により検出される。
位置センサ28の出力が絞り位置比較器30で基準絞り位置
と比較される。比較器30は絞り12の絞り位置が基準絞り
位置と一致すると、切換え信号を電流切換えスイッチ32
に供給する。ここで、絞りが開放される時と絞り込まれ
る時とでは、この基準絞り位置は異なっている。すなわ
ち、ランプ電流が切換わる絞り位置はヒステリシス特性
を有する。電流切換えスイッチ32はランプ電流制御回路
20に接続され、ランプ電流を段階的に切換える。この実
施例ではランプ電流は３段階に切換えられる。ランプ電
流制御回路20には電源34と発振器36も接続される。

次に、第１実施例の動作を説明する。第２図（ａ），
（ｂ）はライトガイドファイバ18の先端から被写体まで
の距離が変化する時の、絞り12の絞り位置の変化と、ラ
ンプ電流制御回路20から出力されるランプ電流の変化を
示す図である。

先ず、被写体が近距離から遠ざかる場合を説明する。
近距離の時は被写体の照度が大きいので、照明光量を少
なくする必要があるので、絞りは閉鎖位置よりも１段開
放側の絞り位置d3まで絞り込まれていて、ランプ電流は
小電流に設定されている。この状態から被写体が遠ざか
り、照度が減少すると、ランプ電流はそのままで、絞り
が照度の変化に比例して連続的に開放されていく。

絞りが開放されていく時は、絞り位置比較器30は絞り
位置が開放になると、切換え信号を電流切換えスイッチ
32に供給する。そのため、絞りが開放になると、（t
1）、ランプ電流が切換えられ、中電流とされる。これ
により、被写体の照度は大きく増加するので、絞りが閉
鎖位置よりも２段開放側の絞り位置d2まで一旦絞り込ま
れる。この後、被写体が遠ざかるにつれて、絞りは再び
開放されていく。

再び、絞りが開放になると（t2）、ランプ電流が切換
えられ、大電流と小電流を交互に繰返すパルス電流とさ
れる。これにより、アーク放電ランプ10はパルス発光と
なる。このフラッシュ発光に対して、ランプ電流が小電
流、または中電流の一定電流の場合には、定常発光であ
る。

回転フィルタ16を用いた面順次方式のカラー撮像を行
なう場合、垂直同期信号（第３図（ａ））に同期して、
第３図（ｂ）に示すような回転フィルタによる開口期間
が得られたとすると、遮光期間には照明光は全く不要で
あるので、第３図（ｃ）に示すように回転フィルタの回
転に同期してランプ電流を大電流と小電流とに切換え
る。これにより、ランプ電流が中電流の一定電流の場合
と比べて、電力をそれ程増加することなく大光量の照明
光を被写体に照射することができる。

ランプの発光が定常発光からパルス発光に変わると、
被写体の照度は大きく増加するので、絞りが絞り位置d2
まで一旦絞り込まれる。この後、被写体が遠ざかるにつ
れて、絞りは再び開放されていく。パルス発光の時に絞
りが開放になっても（t3）、この時はこれ以上ランプ電
流は切換わらない。

このように、この実施例によればランプ電流を３段階
に切換えて、各ランプ電流において照度が低下した時に
は絞りを開放させて照明光量を増加する。そして、大光
量が必要な時は、回転フィルタの回転に同期して開口期
間のみランプ電流を増加させて、遮光期間は小電流と
し、ランプをパルス発光させることにより、トータルな
電力を増加することなく、大光量を得ることができる。
また、大光量が必要でない時は、ランプ電流を一定と
し、ランプを定常発光させることにより、常時パルス発
光させる場合に比べてランプの寿命を延ばすことができ
る。

次に、被写体が遠距離から近付く場合を説明する。遠
距離の時は、ランプはパルス発光されていて、被写体が
近づくにつれて、絞りは絞り込まれる。絞りが絞り込ま
れていく時は、絞り位置比較器30は絞り位置が絞り位置
d3になると、切換え信号を電流切換えスイッチ32に供給
する。そのため、絞りが絞り位置d3まで絞り込まれると
（t5）、ランプ電流が切換えられ、中電流とされる。こ
れにより、被写体の照度は大きく減少するので、絞りも
開放位置より１段階絞り込まれた絞り位置d1まで一旦開
かれる。

この後、被写体が近付くにつれて、絞りは再び絞り込
まれていく。絞りが絞り位置d3まで絞り込まれると（t
6）、ランプ電流が切換えられ、小電流とされる。これ
により、被写体の照度は大きく減少するので、絞りも絞
り位置d1まで一旦開かれる。この後、被写体が近付くに
つれて、絞りは再び絞り込まれていく。

このように第１実施例によれば、ランプ電流を数段階
に切換えて、各ランプ電流において照度が変化した時に
は絞りを制御させて照明光量を変化させる。そして、大
光量が必要な時は、回転フィルタの開口期間のみランプ
電流を大電流とし、遮光期間は小電流とし、ランプをパ
ルス発光させることにより、電力をそれ程増加すること
なく、大光量を得ることができる。また、大光量が必要
でない時は、ランプ電流を一定とし、ランプを定常発光
させることにより、常時パルス発光させる場合に比べて
ランプの寿命を延ばすことができる。さらに、ランプ電
流が切換わる絞り位置を、被写体が遠ざかり光量を増加
する時と、被写体が近づき光量を減少する時とで異なら
せヒステリシス特性を持たせているので、被写体の位置
がこのランプ電流が切換わる位置付近を前後する時のラ
ンプ電流と絞りの発振現象が防止される。なお、ランプ
電流の切換えは３段階に限定されずに、２段階または４
段階以上でもよい。

第４図は第２実施例の主要部のブロック図である。こ
の実施例は受光素子としてフォトダイオード等の素子を
使わずに、電子スコープの固体撮像素子40の出力を兼用
する実施例である。固体撮像素子40の出力する画像信号
がプリアンプ42で増幅さた後、サンプル＆ホールド回路
（Ｓ＆Ｈ）44、ローパスフィルタ（LPF）46で積分され
て、被写体の照度が検出される。LPF46の出力が比較器2
4に供給される。

第２実施例によれば、照度検出のために受光素子を固
体撮像素子とは別個に設ける必要がないので、スコープ
先端の小型化を計ることができる。

第５図は第３実施例の主要部のブロック図である。こ
れは、ランプ電流制御回路20にランプ電流切換えスイッ
チ32以外に、マニュアル切換えスイッチ50を並列に接続
したものである。これにより、ランプ電流をマニュアル
で設定できるので、電子スコープを患者に挿入していな
い時等の照明光が不要な時は、ランプ電流を低くして、
消費電力を押えることができる。

第６図は第４実施例のブロック図である。第１実施例
と同様な部分は同一参照数字を付す。この実施例は絞り
の代わりに光量減衰部材60が設けられている。光量減衰
部材60はランプ電流制御回路20の出力により制御され
る。

この実施例では、比較器24の出力によりランプ電流が
制御される。比較器24の出力は被写体の照度に応じて線
形的に変化し、ランプ電流も第７図に示すように線形的
に変化される。ただし、ランプ電流が最大許容電流max
以上になると、第１実施例と同様に、回転フィルタの開
口期間のみランプ電流を増加させる。あるいは、第８図
に示すように、ランプ電流が最大許容電流max以上にな
ると、回転フィルタの開口期間にランプ電流を増加させ
るとともに、遮光期間にランプ電流を減少させると、さ
らに省電力効果がある。

これとは逆に、ランプ電流が限界最低電流min以下に
なると、光量減衰部材60を照明光の光路中に挿入して、
さらに照度を減少させる。第９図（ａ），（ｂ）はこの
時のランプ電流と光量減衰部材60の位置の変化を示す図
である。ここでは、光量を1/nに減衰するとともに、ラ
ンプ電流を増加したが、ランプ電流を限界最低電流min
に固定して、光量減衰部材60の代わりに通常の絞りを用
いて線形的に光量制御することもできる。

第４実施例のようにランプ電流を線形的に変化するこ
とにより、消費電力は最も少なくすることができる。

第10図は第５実施例のブロック図である。第１実施
例，第２実施例と同様な部分は同一参照数字を付す。こ
の実施例では絞りの位置センサと絞り位置比較器は使用
せず、撮像素子40の出力によって、ランプ電流切換えス
イッチ32が制御される。

次に、第５実施例の動作を説明する。第11図（ａ），
（ｂ），（ｃ）はライトガイドファイバ18の先端から被
写体までの距離が変化する時の、絞り12の絞り位置変化
とランプ電流制御回路20から出力されるランプ電流の変
化とローパスフィルタ46から出力される映像輝度レベル
を示す図である。

先ず、被写体が近距離から遠ざかる場合を説明する。
近距離の時は、被写体の照度が大きいので、照明光量を
少なくする必要があるため、絞りは閉鎖位置よりも１段
開放側の絞り位置d1まで絞り込まれていて、ランプ電流
は小電流に設定されている。この状態から被写体が遠ざ
かり、照度が減少すると、ランプ電流はそのままで、絞
りが照度の変化に比例して連続的に開放されていく。

絞りが開放になってさらに被写体が遠ざかると、映像
輝度レベルはＶ（ｂ）よりも下がっていき、Ｖ（ｃ）を
下まわったところで２閾値比較器48よりランプ電流切換
えスイッチに切換え信号が供給される。これによりラン
プ電流は中電流となり、絞りはd1まで絞られる。この
後、被写体が遠ざかるにつれて絞りは再び開放されてい
く。

再び絞りが開放となり、映像輝度レベルがＶ（ｃ）よ
り下がるとランプ電流が切換えられ、大電流と小電流を
交互に繰返すパルス電流とされる。

次に、被写体が遠距離から近づく場合を説明する。遠
距離の時はランプはパルス発光されていて、被写体が近
づくにつれて、絞りは絞り込まれる。絞り位置はd1より
絞られないようになっており、それよりさらに被写体が
近づくと映像輝度レベルはＶ（ｂ）よりも上がってい
く。映像輝度レベルがＶ（ａ）を上まわったところで、
２閾値比較器48よりランプ電流切換えスイッチに切換え
信号が供給される。これによりランプ電流は中電流にな
り絞りは開放される。この後被写体が近づくにつれて絞
りは再び絞られていく。絞りがd1まで絞られさらに被写
体が近づくと、ランプ電流が切換えられ小電流とされ
る。この時絞りは開放される。

このように第５実施例によれば、絞り位置を検出する
事なく第１実施例と同様の効果が得られる。

この発明は上述した実施例に限定されずに種々変更可
能である。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、ランプ電流を
最大許容電流以上にしなければならないほど照明光量が
必要になっても、電源の加熱及び部品破裂等を防止する
ことによりランプの寿命を短くせずにすみ、また、省電
力効果も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による電子スコープ用光源装置の第１
実施例のブロック図，第２図（ａ），（ｂ）は第１実施
例における絞り位置とランプ電流の変化を示す図、第３
図（ａ）〜（ｃ）は第１実施例における回転フィルタの
回転とランプ電流の変化を示す図、第４図はこの発明の
第２実施例の主要部のブロック図、第５図はこの発明の
第３実施例の主要部のブロック図、第６図はこの発明の
第４実施例のブロック図、第７図は第４実施例のランプ
電流の変化の一例を示す図、第８図は第４実施例のラン
プ電流の変化の他の例を示す図、第９図（ａ），（ｂ）
は第４実施例におけるランプ電流と光量減衰部材の位置
の変化を示す図、第10図はこの発明の第５実施例のブロ
ック図、第11図（ａ），（ｂ），（ｃ）は第５実施例に
おける絞り位置，ランプ電流，映像輝度レベルの変化を
示す図である。 10……アーク放電ランプ 12……絞り 16……回転カラーフィルタ 20……ランプ電流制御回路 22……受光素子 24……比較器 26……絞り制御回路 28……位置センサ 30……絞り位置比較器 32……ランプ電流切換えスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永住 英夫 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 野口 利昭 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 審査官 平井 聡子 (56)参考文献 特開 昭56−131276（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−3219（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−61689（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体を照明する照明光を出射するランプ
   と、該ランプから出射された照明光を開口部と遮光部に
   順次照射させることにより前記被写体に面順次光を照射
   する回転フィルタと、を有する電子スコープ用光源装置
   において、 前記被写体の照度を検出する検出手段と、 前記検出手段の検出結果に基づいてランプ電流を増減さ
   せ、当該ランプ電流が最大許容電流以上になると前記回
   転フィルタの遮光部に照明光が照射される期間のみ前記
   ランプ電流を最大許容電流以下にするランプ電流制御手
   段と、 を具備することを特徴とする電子スコープ用光源装置。