JP2862004B2 - 内視鏡用光源装置の絞り装置 - Google Patents

内視鏡用光源装置の絞り装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は照明光量を可変するのに適した内視鏡用光源
装置の絞り装置に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 近年、内視鏡においても固体撮像素子を用いてブラウ
ン管等の表示装置に被写体の映像を表示可能とするもの
が実現化される状況にある。 上記固体撮像素子を用いた電子式の内視鏡は、イメー
ジガイドフアイバに光学像を結像するものに比べ、映像
を記録することも容易であるし、高集積化技術の進展と
共に、今後ますます小型にできるという利点を有する。 しかしながら上記固体撮像素子を用いた場合、撮像面
の受光素子に入射される光量が大きすぎると、過大な電
荷が周辺に漏れ、再生画面上においてはにじんでブルー
ミング現象が生じ、その部分は像を忠実に再生できなく
なると共に、正規の状態に復帰するまで撮像不能になる
という問題がある。 上記ブルーミング現象が生じないように照明光の強度
を光源装置側で制御するために絞り装置の従来例として
第8図に示すようなものがある。 即ち、光源としての放電ランプ81の光を凹面状の反射
面82で反射して略平行光束にし、この平行光束を集光レ
ンズ83で照明光伝達手段としてのライトガイドフアイバ
84の入射端に照射する光学系において、集光レンズ83と
ライトガイドフアイバ84との間の光路上に第9図に示す
ように円板の中心部を切欠くと共に、該円板の一部を略
扇状に切欠いた形状の絞り85を配設し、この絞り85を
(第9図では下方に)平行移動又は回転移動することに
よつて、その移動量に応じて光束の一部を遮光してライ
トガイドフアイバ84への入射光量を可変し、このライト
ガイドフアイバ84の他端から被写体束に出射される照明
光量を調整するものである。 しかしながら、この従来例は、絞り85で絞りこんでい
くと、光束が周辺部から遮光されるので、ライトガイド
フアイバ84の先端面から被写体(対象物)側に出射され
る照明光の配光角分布が変化するため配光特性が変化
し、視野内の各部分の照明強度が不均一に変えられてし
まうことになる。 又、ライトガイドフアイバ84は通常伝達可能となる最
大入射角が波長に依存する、つまり開口数が波長によつ
て異る。このため、上記従来例のように集光された光が
ライトガイドフアイバ84の入射端に照射される場合にお
けるその途中の光路上に絞り85によつて絞ると、波長依
存性の大きい周辺部側から遮光されるため、ライトガイ
ドフアイバ84の出射端側から被写体側に照射される照明
光の分光特性も(絞り量によつて)変化してしまうとい
う欠点があつた。 又、上記絞り85を平行光束部分に配設しても、配光特
性が変化してしまうという欠点があつた。 〔発明の目的〕 本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、絞
り量によつて被写体側に出射される照明光の配光特性及
び分光特性が変化することのない内視鏡用光源装置の絞
り装置を提供することを目的とする。 〔発明の概要〕 本発明は光源とライトガイドの入射端との光路途中
に、光束全域をカバーし、透過率又は反射率が異る複数
のフイルタ又は長さ方向に沿つてその透過率又は反射率
が異るフイルタを介装できるようにして照明光の配光特
性及び分光特性を変化することなくその光量を可変でき
るようにしてある。 〔発明の実施例〕 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。 第1図ないし第3図は本発明の第1実施例に係り、第
1図は第1実施例の絞り装置の構成を示し、第2図は透
過率の異るNDフイルタを設けた円板を示し、第3図は第
1実施例を用いて自動調光手段を形成した内視鏡を示
す。 第1図に示すように光源装置1は、光源2の光を凹面
状の反射鏡3で反射して平行光束にし、第1実施例の絞
り装置4で光量調節された後、コンデンサレンズ5で集
光されてライトガイド6の入射端面に照射されるように
してある。 上記絞り装置4は、例えば3枚の円板7,8,9を用いて
構成されている。各円板(例えば7)は、第2図に示す
ように、透過率のそれぞれ異るND(ニユートラルデンシ
テイ)フイルタ7A,7B、7C,7Dを例えば4個回転中心軸の
回りに設けてあり、常に光路中にはどれか1個のフイル
タが存在するようになつている。これらのフイルタ7A,7
B,7C,7Dの透過率は7A,7B,7C…の順にそれぞれ例えば、1
00,80,64%,…のように1/3絞りに相当する段階に設定
されているものとする。次の円板8にも同様にフイルタ
8A,8B,8C…(図示してないが説明上符号を用いてい
る。)が配置され、8A,8B,8C,…がそれぞれ例えば透過
率100,50,25%,…のように1絞りに相当する段階に設
定されている。又、もう1つの円板9にもフイルタ9A,9
B,9C…(図示せず)があり、それぞれ例えば透過率100,
12.5,1.5%,…のように3絞りに相当する段階に設定さ
れている。このように設定された円板7,8,9を、第1図
の移動可能なギヤ10と選択的に係合出来るようにしてあ
る。この選択的な係合は、例えばギヤ10が途中に取付け
られた棒の一端をコイルばね11で一方向に付勢し、この
棒の他端に鉄心等の強硬性体又は磁石12を取付け、該磁
石12が取付けられた側に棒の軸方向に離間して設けた三
個のソレノイド13a,13b,13cに通電する組合わせを変
え、さらに第3図に示す回転駆動モータ14に取付けたギ
ヤ15とこのギヤ10とを歯合させることにより、透過率10
0%から、例えば上記の記述による場合は約0.1%迄、1/
3絞りの精度で自由に組合せを選ぶことが出来るように
してある。 ところで、上記各円板7,8,9は、モータ14に供給され
るパルス数で、例えば90℃の所定角度づつ回転駆動され
ることにより、4個のフイルタのいずれかが光路上に選
択設定されるようにしてある。又、各円板におけるどの
フイルタが光路上に存在しているかは、例えば各円板の
外周近くで各円板を挾むようにフオトインタラプタを設
け、且つ円板に4個所に透過光量の異る孔を設けておく
ことによつて検出できる(図示略)。 上記絞り装置4は、第3図に示すように光源装置1の
絞り手段として用いることにより自動調光手段を有する
内視鏡21を形成している。 上記内視鏡21は、細長の挿入部22の先端側に対物レン
ズ23を配線してこの対物レンズ23の結像位置に配設した
固体撮像素子24の撮像面に前方の対象物の像を結像でき
るようにしてある。 又、上記挿入部22は、照明手段を形成するライトガイ
ド6が挿通され、該ライトガイド6の先端面(出射端
面)から配光レンズ25を経て対物レンズ23で結像する範
囲の対象物を照明できるようにしてある。 上記固体撮像素子24の撮像面に結像された光学像は光
電変換され、図示しないクロツクパルスで転送され、そ
の出力端からプリアンプ26側に出力されるようにしてあ
る。このプリアンプ26で増幅された映像信号は、ビデオ
プロセス部27に入力され、RGBの色信号に変換され、カ
ラーモニタ28でカラー映像で表示されるようにしてあ
る。 ところで、上記ビデオプロセス部27のRGB色信号は、
以下のように自動調光信号を形成し、絞り装置4を制御
して、ライトガイド6の出射端面から対象物側を照明す
る照明光の強度を撮像又は観察に適したレベルに自動調
光するようにしてある。 即ち、RGB色信号は加算器29で加算されて輝度信号が
形成され、この輝度信号は比較器30で基準レベルVEと比
較され、その差の信号が1フレーム期間程度の積分時定
数の積分器31で積分され、この出力を各1フレーム期間
ごとにサンプリングして保持するサンプルホールド回路
32を経て調光駆動信号出力回路33に入力される。 この調光駆動信号出力回路33は、例えばA/Dコンバー
タとデコーダ及び演算回路等を備え、入力される調光信
号をA/D変換してその入力レベルから円板7,8,9における
どの円板を回転するかのレベル検出を行い、デコーダを
介して対応するソレノイド13a,13b,13c(のいずれか)
に駆動信号を出力してギヤ10を移動して(サンプルホー
ルド回路32の出力レベルが略0の場合には移動しな
い。)対応する円板とモータ14とをギヤ10,15を介して
係合状態に設定し、引き続いてモータ駆動回路34に駆動
信号を出力してモータ14を回転させて、円板を回転し光
路上にあるフイルタを適切な透過率のNDフイルタに交換
する。 例えば、サンプルホールド回路32から出力される調光
信号が正の場合、そのA/D変換レベルが現在光路上にあ
るNDフイルタの組合わせ(この組合わせはNDフイルタの
検出手段により検出される。)に対し、どれだけ透過光
量を減少させれば良いかを演算し、この演算によりどの
NDフイルタを光路上に介装すれば良いかを求め、対応す
る円板を回転駆動して照明光の適正化を行う。このよう
に自動調光手段によつて、照明光の強度が撮像又は観察
に適したレベルに自動的に設定される。尚、適正なレベ
ルに達すると、調光信号は略0レベルとなる。 上記第1実施例においては光束全体にわたつて、該光
束の透過光量を均一に変化させるようにしているので、
ライトガイド6の入射端面への入射光の配光角及び入射
光の入射角に関する相対的強度分布は変化しないので、
ライトガイド6の出射端から出射される照明光の配光特
性及び分光特性も変化しない。つまり絞り量によつて、
視野内のコントラストが部分的に変化することもない
し、色調が変化することもないので、一般に微量な色あ
いの変化で患部の症状を診断する手掛りとする内視鏡に
おける絞り装置に用いた場合、非常に好都合のものとな
る。 第4図は本発明の第2実施例の一部を示す。 第1図の第1実施例では複数枚のNDフイルタが円板7,
8,9にそれぞれ設けられていたが、この第2実施例では
多数の羽根41,42,…に開口を設けてそれぞれNDフイルタ
41A,42Aが1枚ずつ設けられている。これら羽根41,42,
…は外周にギヤが設けられた基部側が例えば上部側とな
る状態で回動自在に支持され、例えば第1実施例のよう
にソレノイドにより移動されるギヤ51と歯合する状態
で、モニタ52を回転駆動することによつて、第4図に示
すようにギヤ51と歯合する羽根(図示では符号42)を回
動して、羽根のNDフイルタを光路上に介装できるように
してある。 多数の羽根41,42,…を幾組かに分け、各組のNDフイル
タごとに透過率のステップ幅を異らせるようにすると共
に、各組ごとにそれぞれギヤ51で光路上に介装可能にす
る(つまり組の数だけギヤ51を設ける)ことによつて、
第1実施例と同様に光量制御を高精度で行い得るように
することができる。 この第2実施例における羽根41,42,…を用いた場合で
も、光束全体にわたつて、各部分での透過光量を等量づ
つ変化できるようにしてあるので、絞り量によつて照明
光の分光特性及び配光特性が変化することがない。 第5図は本発明の第3実施例を示す。 この第3実施例の絞り装置61は、単位体積に関して、
均一な透過率を有する楔形状のNDフイルタ62A,62Bを用
いている。各NDフイルタ62A,62Bを連結して移動できる
ように各NDフイルタ62A,62Bに、例えば楔形の透明部材6
3,63を貼着し、ベルト(又はワイヤ)64,64でループ状
に連結し、各ベルト64,64はそれぞれプーリ65A,65Bに掛
けわたし、その一方のプーリ65Bはモータ66の回転軸に
連結してある。 上記第3実施例を用いて自動調光する場合には、第3
図における符号22ないし符号32までは同一構成で、サン
プルホールド回路32の出力がモータ駆動回路34を経てモ
ータ66を駆動するように構成されている。 第5図に示される状態は開放状態であり、この状態に
おいて、光源2の光は反射鏡3で平行な光束にされた該
光束全体を、各NDフイルタ62A,62Bがカバーし、1対の
該NDフイルタ62A,62Bを通すことによつて光束の各部分
が等しい厚さでNDフイルタを通り、従つて光量を均一に
可変制御できるようにしてある。 しかして、図示の状態で照明光量が大きすぎる場合、
その大きさに応じた角度分モータ66が矢印で示すように
回転駆動される。この場合、NDフイルタ62Aは上部側
に、NDフイルタ62Bは下方に連動して移動し、光束の各
部において両NDフイルタ62A,62Bの厚みの和は等しくな
る。従つて、透過光量を均一に制御でき、コンデンサレ
ンズ5を経てライトガイド6の入射端面には常に等しい
配光角で入射されると共に、入射角に対する相対的な強
度分布は均一に保持される。故に、ライトガイド6の出
射端から対象物側に出射される照明光の配光特性及び分
光特性も絞り量によつて変化することがない。 第6図は上記第3実施例の変形例を示す。この変形例
においては、上記楔形状のNDフイルタ62A,62Bの代りに
長さ方向に沿つて連続的にその透過率が変化する帯状に
形成したNDフイルタ71A,71Bが用いてある。 上記NDフイルタ71A,71Bは、その長さ方向に沿つての
座標(第6図ではNDフイルナ71Aについては上方から下
方への座標、NDフイルタ71Bについては下方から上方へ
の座標)と共にその透過率が第7図のように変化する透
過特性を示すものが用いてある。その他の構成は第5図
に示すものと同様である。 この変形例の作用効果は上記第3実施例と略同様のも
のとなるが、よりコンパクトにできるという利点を有す
る。又、NDフイルタ71A,71Bとしてフレキシブルな部材
で形成するとよりコンパクト化できる。 尚、上記変形例を光路の途中に複数組介装して、高精
度の光量制御を行うようにすることもできる。又、上記
各実施例においては透過率がそれぞれ異るNDフイルタ7
A,7B,…;41A,42A,…とか透過率が連続的に異るNDフイル
タ62A,62B,71A,71Bを用いているが、透過率の代りに反
射率が異るフイルタを用いても良い。 上記反射率(又は反射型)フイルタとした場合、フイ
ルタ自身が吸収で発熱することを抑制することができ
る。尚、本発明において絞り装置は必ずしも平行光束の
光路途上に設けなければならないものではない。 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、光源とライトガイ
ドの入射端との光路途中に、透過率又は反射率が異るフ
イルタで、光束の全域をカバーする状態に介装できるよ
うにしてあるので、光束全域の各部で等量づつ可変制御
でき、配光特性及び分光特性が変化することを防止でき
る。 従つて、絞り量によつて、色調が変化したり、コント
ラストが不均一に変化しないので、この絞り装置を内視
鏡用光源装置に用いると、的確な診断を下すことができ
る。
【図面の簡単な説明】 第1図ないし第3図は本発明の第1実施例に係り、第1
図は第1実施例の絞り装置を示す構成図、第2図はフイ
ルタが取付けられた円板を示す正面図、第3図は第1実
施例を用いて自動調光手段が形成された内視鏡を示す構
成図、第4図は本発明の第2実施例の要部を示す正面
図、第5図は本発明の第3実施例を示す構成図、第6図
は本発明の第3実施例の変形例を示す構成図、第7図は
上記変形例のフイルタの長さ方向の座標における透過率
を示す特性図、第8図は従来例を示す構成図、第9図は
従来例における絞りの形状を示す正面図である。 1……光源装置、2……光源、 3……反射鏡、4……絞り装置、 5……コンデンサレンズ、6……ライトガイド、 7,8,9……円板、7A,7B,7C,7D……NDフイルタ、10……ギ
ヤ、 11……コイルばね、13a,13b,13c……ソレノイド、14…
…モータ、 15……ギヤ、21……内視鏡、 23……対物レンズ、24……固体撮像素子、 29……加算器、31……積分器、 32……サンプルホールド回路、 34……モータ駆動回路、41,42……羽根、 41A,42A……NDフイルタ、62A,62B……NDフイルタ、 71A,71B……NDフイルタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 一夫 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 菅原 一健 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 苫米地 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 (56)参考文献 特開 昭61−177418(JP,A) 特開 昭58−62613(JP,A) 特開 昭59−17327(JP,A) 実開 昭55−151306(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 23/00

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.光源から内視鏡を経て対象物側に照射される照明光
    の強度を調節可能とする内視鏡用光源装置の絞り装置に
    おいて、 前記照明光の光路の略垂直断面の全域を覆うように介装
    され、前記光源からの照明光を前記対象物に均一に照射
    させるべく、光の透過率又は反射率が前記照明光の光軸
    を対称にして互いに連続的に変化するように形成された
    一対のフィルタと、 前記一対のフィルタを前記光路上で移動させることによ
    り、前記対象物に照射される照明光の強度を連続的に変
    化させる移動手段と、 を具備したことを特徴とする内視鏡用光源装置の絞り装
    置。
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