JP3717719B2 - 内視鏡光源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内視鏡光源装置、更に詳しくはライトガイドへ供給する照明光の光分布の制御部分に特徴のある内視鏡光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内視鏡分野における管空状（腸管・血管など）の観察対象では、管の周辺部の反射光が強くＴＶ観察でいわゆる白飛び現象を起こしてしまう。管の周辺部を見るときには出射光量を絞らなければならず、その結果中心部の画像は著しく暗くなってしまう。
【０００３】
そこで、例えば特開平６−３１３８５１号公報では、ライトガイドに入射する光を同心円状に調節する方式が提案されている。また、ＤＥ１９７４１６１６では粘膜の表面に発生する点状の反射輝点を消す方式が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、内視鏡の適用において管状とは違った観察対象があり、例えば関節の半月板部分を観察する場合では、半月部分は凸状となるので、半月部分が画像の中心部にあると、その反射光が強く白飛び現象を起こしてしまうこともあり、半月板部分に合わせて光量を調節すると周囲が暗くなってしまい、観察がし難くなるという問題である。この場合には、中心部の透過特性を可変する必要があるが、先行例の方式ではそれができなかった。
【０００５】
また、ＤＥ１９７４１６１６では、反射輝点が存在するフィールド（反射輝点の周囲部分の意味）を暗くするように作用し、凸状組織の中心以外に反射輝点があった場合には、より中心部を観察しにくくしてしまうことがあった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、管状の観察対象であっても、凸状の観察対象であっても最適な強度分布で照明光を内視鏡に供給できる内視鏡光源装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による内視鏡光源装置は、観察対象に照明光を供給する光源と、体腔内に前記照明光を導入するためのライトガイドと、前記光源と前記ライトガイドの間に配置され、前記光源の光を反射して前記ライトガイドに導入するように配置された、ひとつひとつの反射角度が変更可能な複数の反射鏡を配置して構成されたマルチミラーと、観察対象の形状に対応させて予め定められた複数のパターンの中から前記マルチミラーの複数の反射鏡の角度状態を表す反射面パターンを前記形状を指定して選択可能なパターン選択手段と、前記パターン選択手段による選択に応じ、前記マルチミラーの反射面パターンを変更するマルチミラー駆動手段とを備えたことを特徴とし、前記複数の反射面パターンは、それぞれ前記光源で照射される観察対象の形状が凸状であるか管状であるかに応じて決定されていることを特徴とし、また、前記観察対象の形状が凸状であるか管状であるかを設定する形状設定手段を有し、前記パターン選択手段は、前記形状設定手段により設定された形状に応じた反射面パターンを選択することを特徴とし、そして、前記パターン選択手段により選択された反射面パターンを変更して補正する補正手段を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による内視鏡光源装置は、照明光を供給する光源と、体腔内に前記照明光を導入するためのライトガイドと、前記光源と前記ライトガイドの間に配置され、前記光源の光を反射して前記ライトガイドに導入するように配置された、ひとつひとつの反射角度が変更可能な複数の反射鏡を配置して構成されたマルチミラーと、観察対象に前記光源の照明光を照射して得られた反射光に基づき生成された前記観察対象の画像を反転処理し、得られた反転信号のレベルを明るさレベルに応じたレベルにシフトした、前記画像の反転画像を得る反転画像生成手段と、前記反転画像生成手段により生成された反転画像に基づき、前記マルチミラーの反射面パターンを変更するマルチミラー駆動手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００１０】
図１ないし図１４は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１は内視鏡装置の外観を示す外観図、図２は図１の光源装置に設けられた操作パネルの構成を示す構成図、図３は図１の光源装置の構成を示すブロック図、図４は図３のＤＭＤの反射面パターンの第１のパターンを概念的に示すパターン図、図５は図３のＤＭＤの反射面パターンの第２のパターンを概念的に示すパターン図、図６は図３のＤＭＤの反射面パターンの第３のパターンを概念的に示すパターン図、図７は図３のＤＭＤの反射面パターンの第４のパターンを概念的に示すパターン図、図８は図３のＤＭＤの反射面パターンの第５のパターンを概念的に示すパターン図、図９は図３のＤＭＤの反射面パターンの第６のパターンを概念的に示すパターン図、図１０は図３のＤＭＤの反射面パターンの第７のパターンを概念的に示すパターン図、図１１は図３のＤＭＤの反射面パターンの第８のパターンを概念的に示すパターン図、図１２は観察対象の形状が凸状の場合の図３の光源装置の作用を説明する説明図、図１３は観察対象の形状が管状の場合の図３の光源装置の作用を説明する説明図である。
【００１１】
（構成）
図１に示すように、本実施の形態の内視鏡装置１は、関節の半月板部分を観察するために用いられる硬性鏡からなる内視鏡２と、この内視鏡２に照明光を供給する光源装置３とからなる。
【００１２】
内視鏡２は体腔内に挿入される挿入部４と、挿入部４の基端側に連設して設けられた把持部５と、挿入部４内に配設された図示しない像伝送手段（例えば、イメージガイドファイバあるいはリレーレンズ）により体内観察部位の像を観察する把持部５に設けられた接眼部６と、把持部５より延出し光源装置３のコネクタ受け７に接続されるライトガイドコネクタ８を先端に有するライトガイドケーブル９とから構成され、ライトガイドコネクタ８を光源装置３のコネクタ受け７に接続されることにより、ライトガイドケーブル９及び挿入部５内部に配設されたライトガイド１０に入射端（光源装置３側）に照明光が供給され、照明光はライトガイド１０を伝送し挿入部５の先端より観察部位を照明するようになっている。
【００１３】
また、光源装置３には、上述したコネクタ受け７の他に、図２に示すような操作パネル１１が設けられている。この操作パネル１１では、明るさレベル操作部（ＢＲＧＨＩＴＥＮＥＳＳ）１２と、後述するパターン選択を行うパターン設定スイッチ１３ａを有する補正レベル操作部（ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ）１３とからなり、この２つの操作部により種々の設定を行い、後述するような所望の照明光を内視鏡２に供給するようになっている。
【００１４】
光源装置３は、図３に示すように、照明光を発光する光源ランプ２０と、光源ランプ２０に電力を供給するランプ電源２１と、光源ランプ２０が発光した照明光を平行光として出射するための赤外の透過特性を有する被膜がコーティングされた放物面鏡２２と、放物面鏡２２からの平行光をレンズ２３を介して反射しライトガイド１０に入射端に集光させ入射させるＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）２４とを備えて構成される。
【００１５】
ＤＭＤ２４は、例えば米国テキサス・インスツルメント社により供給されているもので、微小な６４０×４８０のミラーをシリコンチップ上に配置し対角線を中心に安定した２つの状態間で回転するヨーク上に保持部材により保持され、水平方向に±１０゜を保ちながら回転する素子であり、放物面鏡２２からの平行光はレンズ２３を介してＤＭＤ２４の６４０×４８０のミラーの反射面に当たりライトガイド１０に集光され入射するようになっている。なお、光源ランプ２１には、ショートアークのキセノン、メタルハライドなどのランプが適している。
【００１６】
また、光源装置３は、ＤＭＤ２４の各ミラーを回転制御するＤＭＤ駆動回路２５と、操作パネル１１のパターン選択部１３ａでのパターン選択を入力しＤＭＤ２４の各ミラーの反射面パターンを選択するパターン選択回路２６と、パターン選択回路２６により選択された反射面パターンに基づきＤＭＤ駆動回路２５を制御しＤＭＤ２４の各ミラーを所望の反射面パターンに設定するパターン設定回路２７とを備えている。
【００１７】
パターン選択部１３ａにより、ＤＭＤ２４の各ミラーを０゜から一方向＋１０゜傾けることによって反射光はライトガイド１０に入射しなくなり、そのミラーを反射を白、非反射として黒で表すと、そのＤＭＤミラー配列は、概念的な反射面パターンとして示すと、図４（第１のパターン）〜図１１（第８のパターン）に示すような種々の反射面パターンとなる。
【００１８】
詳細には、例えば凸状の観察対象であった場合には、ライトガイド１０に入射する中央部に位置するＤＭＤ２４のミラーからの光を集光しないようにすれば、余計な光は中央部から出力されなくなる。そのために、ＤＭＤ２４のミラーの反射面パターンを図４（第１のパターン）〜図７（第４のパターン）のように変化させ、その条件にあった最適なパターンを選びライトガイド１０に入射させることができるようになる。同様に観察対象が管状の場合は図８（第５のパターン）〜図１１（第８のパターン）のような反射面パターンを使用することで周辺の光量を落としてライトガイドに集光ができる。
【００１９】
これらの反射面パターンは、パターン設定回路２７によって生成される。生成された反射面パターンはＤＭＤ駆動回路２５に出力され、ＤＭＤ駆動回路２５からＤＭＤ２４の個々のミラーの位置が制御される。パターン設定回路２７にはパターン選択回路２６が接続されており、入力する対象像毎にパターン選択部１３ａにより選択され、観察対象が凸状か管状かを設定するようになっている。
【００２０】
また、観察対象によってライトガイド１０に集光する条件を変えないと、管状でも管の太さ・細さによって違っていることに対応できない。そこで、ＤＭＤ２４の反射パターンを変えて対応させる補正レベルの設定も操作パネル１１の補正レベル操作部１３で行うようになっている。
【００２１】
光源ランプ２０からの放物面鏡２２を介した平行光は、ＤＭＤ２４の各々のミラーで反射されるが、その時のＤＭＤ２４の反射面パターンによって反射分布が異なってくる。つまり、ミラーによって反射されない部分がライトガイド１０に入射する光が減少するため、明るさレベル操作部１２及び補正レベル操作部１３での設定により、非反射ミラーの分布をモザイク状にすることでその部分を一部反射させ、中間の光の量を得るようにしている。これにより、ライトガイド１０に入射する光の分布は、凸状態の観察対象の場合は図４（第１のパターン）〜図７（第４のパターン）に応じて図１２に示すように補正され、管状態の観察対象の場合は図８（第５のパターン）〜図１１（第８のパターン）に応じて図１３に示すように補正される。
【００２２】
なお、ライトガイドは、一般に入射端 のファイバ位置と出射端のファイバ位置は１対１に対応していないが、上述したように本実施の形態では、ライトガイドを伝送する平行光の径方向の分布に対してパターン設定及び補正を行うので、必ずしも入射端 のファイバ位置と出射端のファイバ位置が１対１に対応している必要がないが、イメージガイドのような入射端 のファイバ位置と出射端のファイバ位置が１対１に対応しているファイババンドルを用いることもできることは言うまでもない。
【００２３】
（作用）
本実施の形態の内視鏡装置１において、内視鏡２によりひざ関節部の観察を行う場合には、還流液が流れ出る状態で関節部の内腔に内視鏡２を挿入し観察を行う。
【００２４】
この状態でひざ半月板の観察ができるが、半月板は骨成分のため通常の組織より反射率が高く、また中央部に存在するため、例えば接眼部６に外付けＴＶカメラを装着し、ＴＶ装置での観察する場合においては、いわゆる白飛び状態となってしまう。
【００２５】
そこで、操作パネル１１の操作により補正を可能とし、凸状に対応するＤＭＤ２４の個々のミラー状態の反射面パターンを選択する。その後、白飛び状態の程度により補正レベルを選択すると、中心部の白飛びを回避し周囲の組織状態が適正なレベルで観察可能となる。
【００２６】
（効果）
従来では、光源装置の出力を絞る方向に制御すると、全体に光量が下がってしまい観察したい周囲の組織は暗くなってしまう観察がうまくできなかったが、本実施の形態の方式では周囲の観察が問題無く行える。また、管状であって凸状と設定が変わるのみで、有効に使用できる。
【００２７】
図１４ないし図１６は本発明の第２の実施の形態に係わり、図１４は光源装置の構成を示すブロック図、図１５は図１４の光源装置の作用を説明する第１の説明図、図１６は図１４の光源装置の作用を説明する第２の説明図である。
【００２８】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００２９】
（構成）
本実施の形態の光源装置３ａでは、図１４に示すように、ライトガイド１０に入射する光を、ＤＭＤ２４の複数のミラーで反射するように、ＤＭＤ２４と光源ランプ２１ａの間に光路を変換しライトガイドに集光させるようにしたミラー３１と赤外線をカットするフィルタ３２からなる光学系が設けられている。
【００３０】
なお、本実施の形態の光源ランプ２１ａはセラミックスに放物面の反射鏡３３を設けたショートアーク放電管で内部にキセノンのガスが封入されるタイプである。
【００３１】
また、本実施の形態では、接眼部６にＴＶカメラ（図示せず）が着脱自在に取り付けられ、このＴＶカメラに設けられた撮像素子３４は内視鏡像を撮影するようになっている。なお、撮像素子３４を挿入部４の先端内部に設けた電子内視鏡を用いてもよい。
【００３２】
撮像素子３４からの撮像信号は、カメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵと記す）３５内の映像信号処理回路３６によってモニタ３７で観察可能なビデオ信号に変換される。
【００３３】
映像信号処理回路３６からのビデオ信号は、本実施の形態の光源装置３ａにも出力されており、光源装置３ａにおいて、ビデオ信号は、ビデオ信号入力回路（バッファ回路）４１を介してビデオ信号反転回路４２に出力される。ビデオ信号反転回路４２ではビデオ信号を反転させ、ＤＭＤ２４への補正信号の基礎信号を生成する。その後に、レベルシフト回路４３によって、ビデオ信号反転回路４２からの反転信号のレベルを明るさ設定回路４５で設定されたレベルによりシフトさせる。
【００３４】
明るさ設定回路４５における設定レベルは、操作パネル１１の明るさレベル操作部１２で設定できるようになっている。これにより、レベルシフト回路４３でのレベルシフトにより、補正レベルを可変するようにし、適切な観察像が得られるように調節する。
【００３５】
レベルシフト回路４３の出力は、ＤＭＤ駆動回路２５に出力され、ＤＭＤ２４には撮像された内視鏡像の反転像が補正信号として入力される。
【００３６】
（作用）
管状の観察対象のビデオ信号のレベルを図１５に、その際の補正信号を図１６に示す。管状の観察対象の場合、図１５に示すように、周辺部がビデオ信号の最大振幅まで達してクリップし「白飛び」の状態になっている。そこで、補正方法として、画面中央を中心として対象の場合には、図１６に示すようなビデオ信号反転回路４２からの反転信号を明るさ設定回路４５で設定されたレベルによりシフトした補正信号を用いてＤＭＤ駆動回路２５を制御し、ＤＭＤ２４を介して照明光をライトガイド１０に供給し観察部位に照明することで、ビデオ信号は周辺でクリップした「白飛び」状態でなくなり、画面中央を中心として対象の場合に最適になり、観察可能な信号レベルの範囲となる。
【００３７】
また、画面中央を中心として対象でない場合にも、ＤＭＤ２４にその反転像が入力されると、ライトガイド１０への入射光はその画像を同軸円で積分したレベルで入射されるので、中心の明るさが強調され周辺の明るさが減少するように光源からの出射光は制御される。凸状でも、管状と反対の現象となり、中心部では明るさが現象し、周辺は暗くしない光源からの出射光となる。
【００３８】
管状、凸状でない観察対象では、ライトガイドへの入射光はその画像を同軸円で積分したレベルで入射されるので、画面の半分が明るく、もう半分が位場合にはそれぞれを平均化したレベル（配光の変化がない）となってライトガイドに入射する。したがって、画面中心を軸対象とした観察対象の場合に、補正が働き、そうでない場合には、補正が結果的にかからず配光が変化することなく使えるようになる。
【００３９】
（効果）
第１の実施の形態では、パネル操作の選択によって補正をかける方法を示したが、いちいちパネル操作を行わなければならず、操作が面倒であったが、本実施の形態では、自動的に補正をかけることができる。つまり、自動的にビデオ信号に基いてライトガイドへの入射光の配光が制御されることになるので、術者はいちいち操作パネルを操作しなくとも、適正な観察がつけられるようになる。
【００４０】
なお、上記各実施の形態においては、内視鏡の適用部位としては、細い管状、例えば気管支、尿管などが考えられる。さらに、工業用内視鏡でのパイプ検査でも有効に使用することが可能である。また、内視鏡は硬性鏡に限らず、軟性鏡にも適用可能である。
【００４１】
さらに、上記各実施の形態においてはＤＭＤを使用しているが、電圧の印加により透光性を制御できる液晶を格子状に配置した液晶シャッタを光源から被写体に至る経路に介在させ、各液晶素子の透光性を制御することによっても実現できる。
【００４２】
［付記］
（付記項１） 照明光を供給する光源ランプと、
内視鏡の先端に前記照明光を伝送するライトガイドと、
前記光源ランプと前記ライトガイドとの間に格子状に配列した複数の反射鏡と、
前記光源ランプから前記複数の反射鏡を介して前記ライトガイドに光を集光させる光学系と、
前記複数の反射鏡の反射角度を可変することにより前記ライトガイドに入射する光を調節する調整手段と
を備えたことを特徴とする内視鏡光源装置。
【００４３】
（付記項２） 前記複数の反射鏡はＤＭＤ素子である
ことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡光源装置。
【００４４】
（付記項３） 照明光を供給する光源ランプと、
内視鏡の先端に前記照明光を伝送するライトガイドと、
前記光源ランプと前記ライトガイドとの間に格子状に配列した複数の反射鏡と、
前記内視鏡により得られた観察像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像信号を処理しビデオ信号を出力する映像信号処理手段と、
前記ビデオ信号により前記照明光の配光分布を補正する補正信号発生手段と、
前記光源ランプから前記複数の反射鏡を介して前記ライトガイドに光を集光させる光学系と、
前記複数の反射鏡の反射角度を可変することで前記補正信号発生手段の出力により前記ライトガイドに入射する光の配光分布を調節する調整手段と
を備えたことを特徴とする内視鏡光源装置。
【００４５】
（付記項４） 前記ライトガイドは、非整列の光学ファイバ束からなる
ことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡光源装置。
【００４６】
（付記項５） 照明光を供給する光源ランプと、
内視鏡の先端に前記照明光を伝送するライトガイドと、
前記光源ランプと前記ライトガイドとの間に格子状に配列した複数の液晶素子と、
前記光源ランプから前記複数の液晶素子を介して前記ライトガイドに光を集光させる光学系と、
前記複数の液晶素子の透光性を可変することにより前記ライトガイドに入射する光を調節する調整手段と
を備えたことを特徴とする内視鏡光源装置。
【００４７】
（付記項６） 照明光を供給する光源ランプと、
内視鏡の先端に前記照明光を伝送するライトガイドと、
前記光源ランプと前記ライトガイドの出射面に到る光学経路内に設けた格子状に配列した複数の液晶素子と、
前記光源ランプから前記ライトガイドに光を集光させる光学系と、
前記複数の液晶素子の透光性を可変することにより前記ライトガイドから出射する光を調節する調整手段と
を備えたことを特徴とする内視鏡光源装置。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の内視鏡光源装置によれば、マルチミラー駆動手段がマルチミラーの任意の反射鏡の角度が、管状の場合には管状を補正するパターン、凸状の場合には凸状を補正するパターンとなる所定のパターンになるように前記マルチミラーの任意の反射鏡の角度を変更するので、管状の観察対象であっても、凸状の観察対象であっても最適な強度分布で照明光を内視鏡に供給することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡装置の外観を示す外観図
【図２】図１の光源装置に設けられた操作パネルの構成を示す構成図
【図３】図１の光源装置の構成を示すブロック図
【図４】図３のＤＭＤの反射面パターンの第１のパターンを概念的に示すパターン図
【図５】図３のＤＭＤの反射面パターンの第２のパターンを概念的に示すパターン図
【図６】図３のＤＭＤの反射面パターンの第３のパターンを概念的に示すパターン図
【図７】図３のＤＭＤの反射面パターンの第４のパターンを概念的に示すパターン図
【図８】図３のＤＭＤの反射面パターンの第５のパターンを概念的に示すパターン図
【図９】図３のＤＭＤの反射面パターンの第６のパターンを概念的に示すパターン図
【図１０】図３のＤＭＤの反射面パターンの第７のパターンを概念的に示すパターン図
【図１１】図３のＤＭＤの反射面パターンの第８のパターンを概念的に示すパターン図
【図１２】観察対象の形状が凸状の場合の図３の光源装置の作用を説明する説明図
【図１３】観察対象の形状が管状の場合の図３の光源装置の作用を説明する説明図
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る光源装置の構成を示すブロック図
【図１５】図１４の光源装置の作用を説明する第１の説明図
【図１６】図１４の光源装置の作用を説明する第２の説明図
【符号の説明】
１…内視鏡装置
２…内視鏡
３…光源装置
１１…操作パネル
１２…明るさレベル操作部
１３…補正レベル操作部
１３ａ…パターン設定スイッチ
２０…光源ランプ
２１…ランプ電源
２２…放物面鏡
２３…レンズ
２４…ＤＭＤ
２５…ＤＭＤ駆動回路
２６…パターン選択回路
２７…パターン設定回路
【発明の属する技術分野】
本発明は内視鏡光源装置、更に詳しくはライトガイドへ供給する照明光の光分布の制御部分に特徴のある内視鏡光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内視鏡分野における管空状（腸管・血管など）の観察対象では、管の周辺部の反射光が強くＴＶ観察でいわゆる白飛び現象を起こしてしまう。管の周辺部を見るときには出射光量を絞らなければならず、その結果中心部の画像は著しく暗くなってしまう。
【０００３】
そこで、例えば特開平６−３１３８５１号公報では、ライトガイドに入射する光を同心円状に調節する方式が提案されている。また、ＤＥ１９７４１６１６では粘膜の表面に発生する点状の反射輝点を消す方式が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、内視鏡の適用において管状とは違った観察対象があり、例えば関節の半月板部分を観察する場合では、半月部分は凸状となるので、半月部分が画像の中心部にあると、その反射光が強く白飛び現象を起こしてしまうこともあり、半月板部分に合わせて光量を調節すると周囲が暗くなってしまい、観察がし難くなるという問題である。この場合には、中心部の透過特性を可変する必要があるが、先行例の方式ではそれができなかった。
【０００５】
また、ＤＥ１９７４１６１６では、反射輝点が存在するフィールド（反射輝点の周囲部分の意味）を暗くするように作用し、凸状組織の中心以外に反射輝点があった場合には、より中心部を観察しにくくしてしまうことがあった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、管状の観察対象であっても、凸状の観察対象であっても最適な強度分布で照明光を内視鏡に供給できる内視鏡光源装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による内視鏡光源装置は、観察対象に照明光を供給する光源と、体腔内に前記照明光を導入するためのライトガイドと、前記光源と前記ライトガイドの間に配置され、前記光源の光を反射して前記ライトガイドに導入するように配置された、ひとつひとつの反射角度が変更可能な複数の反射鏡を配置して構成されたマルチミラーと、観察対象の形状に対応させて予め定められた複数のパターンの中から前記マルチミラーの複数の反射鏡の角度状態を表す反射面パターンを前記形状を指定して選択可能なパターン選択手段と、前記パターン選択手段による選択に応じ、前記マルチミラーの反射面パターンを変更するマルチミラー駆動手段とを備えたことを特徴とし、前記複数の反射面パターンは、それぞれ前記光源で照射される観察対象の形状が凸状であるか管状であるかに応じて決定されていることを特徴とし、また、前記観察対象の形状が凸状であるか管状であるかを設定する形状設定手段を有し、前記パターン選択手段は、前記形状設定手段により設定された形状に応じた反射面パターンを選択することを特徴とし、そして、前記パターン選択手段により選択された反射面パターンを変更して補正する補正手段を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による内視鏡光源装置は、照明光を供給する光源と、体腔内に前記照明光を導入するためのライトガイドと、前記光源と前記ライトガイドの間に配置され、前記光源の光を反射して前記ライトガイドに導入するように配置された、ひとつひとつの反射角度が変更可能な複数の反射鏡を配置して構成されたマルチミラーと、観察対象に前記光源の照明光を照射して得られた反射光に基づき生成された前記観察対象の画像を反転処理し、得られた反転信号のレベルを明るさレベルに応じたレベルにシフトした、前記画像の反転画像を得る反転画像生成手段と、前記反転画像生成手段により生成された反転画像に基づき、前記マルチミラーの反射面パターンを変更するマルチミラー駆動手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００１０】
図１ないし図１４は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１は内視鏡装置の外観を示す外観図、図２は図１の光源装置に設けられた操作パネルの構成を示す構成図、図３は図１の光源装置の構成を示すブロック図、図４は図３のＤＭＤの反射面パターンの第１のパターンを概念的に示すパターン図、図５は図３のＤＭＤの反射面パターンの第２のパターンを概念的に示すパターン図、図６は図３のＤＭＤの反射面パターンの第３のパターンを概念的に示すパターン図、図７は図３のＤＭＤの反射面パターンの第４のパターンを概念的に示すパターン図、図８は図３のＤＭＤの反射面パターンの第５のパターンを概念的に示すパターン図、図９は図３のＤＭＤの反射面パターンの第６のパターンを概念的に示すパターン図、図１０は図３のＤＭＤの反射面パターンの第７のパターンを概念的に示すパターン図、図１１は図３のＤＭＤの反射面パターンの第８のパターンを概念的に示すパターン図、図１２は観察対象の形状が凸状の場合の図３の光源装置の作用を説明する説明図、図１３は観察対象の形状が管状の場合の図３の光源装置の作用を説明する説明図である。
【００１１】
（構成）
図１に示すように、本実施の形態の内視鏡装置１は、関節の半月板部分を観察するために用いられる硬性鏡からなる内視鏡２と、この内視鏡２に照明光を供給する光源装置３とからなる。
【００１２】
内視鏡２は体腔内に挿入される挿入部４と、挿入部４の基端側に連設して設けられた把持部５と、挿入部４内に配設された図示しない像伝送手段（例えば、イメージガイドファイバあるいはリレーレンズ）により体内観察部位の像を観察する把持部５に設けられた接眼部６と、把持部５より延出し光源装置３のコネクタ受け７に接続されるライトガイドコネクタ８を先端に有するライトガイドケーブル９とから構成され、ライトガイドコネクタ８を光源装置３のコネクタ受け７に接続されることにより、ライトガイドケーブル９及び挿入部５内部に配設されたライトガイド１０に入射端（光源装置３側）に照明光が供給され、照明光はライトガイド１０を伝送し挿入部５の先端より観察部位を照明するようになっている。
【００１３】
また、光源装置３には、上述したコネクタ受け７の他に、図２に示すような操作パネル１１が設けられている。この操作パネル１１では、明るさレベル操作部（ＢＲＧＨＩＴＥＮＥＳＳ）１２と、後述するパターン選択を行うパターン設定スイッチ１３ａを有する補正レベル操作部（ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ）１３とからなり、この２つの操作部により種々の設定を行い、後述するような所望の照明光を内視鏡２に供給するようになっている。
【００１４】
光源装置３は、図３に示すように、照明光を発光する光源ランプ２０と、光源ランプ２０に電力を供給するランプ電源２１と、光源ランプ２０が発光した照明光を平行光として出射するための赤外の透過特性を有する被膜がコーティングされた放物面鏡２２と、放物面鏡２２からの平行光をレンズ２３を介して反射しライトガイド１０に入射端に集光させ入射させるＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）２４とを備えて構成される。
【００１５】
ＤＭＤ２４は、例えば米国テキサス・インスツルメント社により供給されているもので、微小な６４０×４８０のミラーをシリコンチップ上に配置し対角線を中心に安定した２つの状態間で回転するヨーク上に保持部材により保持され、水平方向に±１０゜を保ちながら回転する素子であり、放物面鏡２２からの平行光はレンズ２３を介してＤＭＤ２４の６４０×４８０のミラーの反射面に当たりライトガイド１０に集光され入射するようになっている。なお、光源ランプ２１には、ショートアークのキセノン、メタルハライドなどのランプが適している。
【００１６】
また、光源装置３は、ＤＭＤ２４の各ミラーを回転制御するＤＭＤ駆動回路２５と、操作パネル１１のパターン選択部１３ａでのパターン選択を入力しＤＭＤ２４の各ミラーの反射面パターンを選択するパターン選択回路２６と、パターン選択回路２６により選択された反射面パターンに基づきＤＭＤ駆動回路２５を制御しＤＭＤ２４の各ミラーを所望の反射面パターンに設定するパターン設定回路２７とを備えている。
【００１７】
パターン選択部１３ａにより、ＤＭＤ２４の各ミラーを０゜から一方向＋１０゜傾けることによって反射光はライトガイド１０に入射しなくなり、そのミラーを反射を白、非反射として黒で表すと、そのＤＭＤミラー配列は、概念的な反射面パターンとして示すと、図４（第１のパターン）〜図１１（第８のパターン）に示すような種々の反射面パターンとなる。
【００１８】
詳細には、例えば凸状の観察対象であった場合には、ライトガイド１０に入射する中央部に位置するＤＭＤ２４のミラーからの光を集光しないようにすれば、余計な光は中央部から出力されなくなる。そのために、ＤＭＤ２４のミラーの反射面パターンを図４（第１のパターン）〜図７（第４のパターン）のように変化させ、その条件にあった最適なパターンを選びライトガイド１０に入射させることができるようになる。同様に観察対象が管状の場合は図８（第５のパターン）〜図１１（第８のパターン）のような反射面パターンを使用することで周辺の光量を落としてライトガイドに集光ができる。
【００１９】
これらの反射面パターンは、パターン設定回路２７によって生成される。生成された反射面パターンはＤＭＤ駆動回路２５に出力され、ＤＭＤ駆動回路２５からＤＭＤ２４の個々のミラーの位置が制御される。パターン設定回路２７にはパターン選択回路２６が接続されており、入力する対象像毎にパターン選択部１３ａにより選択され、観察対象が凸状か管状かを設定するようになっている。
【００２０】
また、観察対象によってライトガイド１０に集光する条件を変えないと、管状でも管の太さ・細さによって違っていることに対応できない。そこで、ＤＭＤ２４の反射パターンを変えて対応させる補正レベルの設定も操作パネル１１の補正レベル操作部１３で行うようになっている。
【００２１】
光源ランプ２０からの放物面鏡２２を介した平行光は、ＤＭＤ２４の各々のミラーで反射されるが、その時のＤＭＤ２４の反射面パターンによって反射分布が異なってくる。つまり、ミラーによって反射されない部分がライトガイド１０に入射する光が減少するため、明るさレベル操作部１２及び補正レベル操作部１３での設定により、非反射ミラーの分布をモザイク状にすることでその部分を一部反射させ、中間の光の量を得るようにしている。これにより、ライトガイド１０に入射する光の分布は、凸状態の観察対象の場合は図４（第１のパターン）〜図７（第４のパターン）に応じて図１２に示すように補正され、管状態の観察対象の場合は図８（第５のパターン）〜図１１（第８のパターン）に応じて図１３に示すように補正される。
【００２２】
なお、ライトガイドは、一般に入射端 のファイバ位置と出射端のファイバ位置は１対１に対応していないが、上述したように本実施の形態では、ライトガイドを伝送する平行光の径方向の分布に対してパターン設定及び補正を行うので、必ずしも入射端 のファイバ位置と出射端のファイバ位置が１対１に対応している必要がないが、イメージガイドのような入射端 のファイバ位置と出射端のファイバ位置が１対１に対応しているファイババンドルを用いることもできることは言うまでもない。
【００２３】
（作用）
本実施の形態の内視鏡装置１において、内視鏡２によりひざ関節部の観察を行う場合には、還流液が流れ出る状態で関節部の内腔に内視鏡２を挿入し観察を行う。
【００２４】
この状態でひざ半月板の観察ができるが、半月板は骨成分のため通常の組織より反射率が高く、また中央部に存在するため、例えば接眼部６に外付けＴＶカメラを装着し、ＴＶ装置での観察する場合においては、いわゆる白飛び状態となってしまう。
【００２５】
そこで、操作パネル１１の操作により補正を可能とし、凸状に対応するＤＭＤ２４の個々のミラー状態の反射面パターンを選択する。その後、白飛び状態の程度により補正レベルを選択すると、中心部の白飛びを回避し周囲の組織状態が適正なレベルで観察可能となる。
【００２６】
（効果）
従来では、光源装置の出力を絞る方向に制御すると、全体に光量が下がってしまい観察したい周囲の組織は暗くなってしまう観察がうまくできなかったが、本実施の形態の方式では周囲の観察が問題無く行える。また、管状であって凸状と設定が変わるのみで、有効に使用できる。
【００２７】
図１４ないし図１６は本発明の第２の実施の形態に係わり、図１４は光源装置の構成を示すブロック図、図１５は図１４の光源装置の作用を説明する第１の説明図、図１６は図１４の光源装置の作用を説明する第２の説明図である。
【００２８】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００２９】
（構成）
本実施の形態の光源装置３ａでは、図１４に示すように、ライトガイド１０に入射する光を、ＤＭＤ２４の複数のミラーで反射するように、ＤＭＤ２４と光源ランプ２１ａの間に光路を変換しライトガイドに集光させるようにしたミラー３１と赤外線をカットするフィルタ３２からなる光学系が設けられている。
【００３０】
なお、本実施の形態の光源ランプ２１ａはセラミックスに放物面の反射鏡３３を設けたショートアーク放電管で内部にキセノンのガスが封入されるタイプである。
【００３１】
また、本実施の形態では、接眼部６にＴＶカメラ（図示せず）が着脱自在に取り付けられ、このＴＶカメラに設けられた撮像素子３４は内視鏡像を撮影するようになっている。なお、撮像素子３４を挿入部４の先端内部に設けた電子内視鏡を用いてもよい。
【００３２】
撮像素子３４からの撮像信号は、カメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵと記す）３５内の映像信号処理回路３６によってモニタ３７で観察可能なビデオ信号に変換される。
【００３３】
映像信号処理回路３６からのビデオ信号は、本実施の形態の光源装置３ａにも出力されており、光源装置３ａにおいて、ビデオ信号は、ビデオ信号入力回路（バッファ回路）４１を介してビデオ信号反転回路４２に出力される。ビデオ信号反転回路４２ではビデオ信号を反転させ、ＤＭＤ２４への補正信号の基礎信号を生成する。その後に、レベルシフト回路４３によって、ビデオ信号反転回路４２からの反転信号のレベルを明るさ設定回路４５で設定されたレベルによりシフトさせる。
【００３４】
明るさ設定回路４５における設定レベルは、操作パネル１１の明るさレベル操作部１２で設定できるようになっている。これにより、レベルシフト回路４３でのレベルシフトにより、補正レベルを可変するようにし、適切な観察像が得られるように調節する。
【００３５】
レベルシフト回路４３の出力は、ＤＭＤ駆動回路２５に出力され、ＤＭＤ２４には撮像された内視鏡像の反転像が補正信号として入力される。
【００３６】
（作用）
管状の観察対象のビデオ信号のレベルを図１５に、その際の補正信号を図１６に示す。管状の観察対象の場合、図１５に示すように、周辺部がビデオ信号の最大振幅まで達してクリップし「白飛び」の状態になっている。そこで、補正方法として、画面中央を中心として対象の場合には、図１６に示すようなビデオ信号反転回路４２からの反転信号を明るさ設定回路４５で設定されたレベルによりシフトした補正信号を用いてＤＭＤ駆動回路２５を制御し、ＤＭＤ２４を介して照明光をライトガイド１０に供給し観察部位に照明することで、ビデオ信号は周辺でクリップした「白飛び」状態でなくなり、画面中央を中心として対象の場合に最適になり、観察可能な信号レベルの範囲となる。
【００３７】
また、画面中央を中心として対象でない場合にも、ＤＭＤ２４にその反転像が入力されると、ライトガイド１０への入射光はその画像を同軸円で積分したレベルで入射されるので、中心の明るさが強調され周辺の明るさが減少するように光源からの出射光は制御される。凸状でも、管状と反対の現象となり、中心部では明るさが現象し、周辺は暗くしない光源からの出射光となる。
【００３８】
管状、凸状でない観察対象では、ライトガイドへの入射光はその画像を同軸円で積分したレベルで入射されるので、画面の半分が明るく、もう半分が位場合にはそれぞれを平均化したレベル（配光の変化がない）となってライトガイドに入射する。したがって、画面中心を軸対象とした観察対象の場合に、補正が働き、そうでない場合には、補正が結果的にかからず配光が変化することなく使えるようになる。
【００３９】
（効果）
第１の実施の形態では、パネル操作の選択によって補正をかける方法を示したが、いちいちパネル操作を行わなければならず、操作が面倒であったが、本実施の形態では、自動的に補正をかけることができる。つまり、自動的にビデオ信号に基いてライトガイドへの入射光の配光が制御されることになるので、術者はいちいち操作パネルを操作しなくとも、適正な観察がつけられるようになる。
【００４０】
なお、上記各実施の形態においては、内視鏡の適用部位としては、細い管状、例えば気管支、尿管などが考えられる。さらに、工業用内視鏡でのパイプ検査でも有効に使用することが可能である。また、内視鏡は硬性鏡に限らず、軟性鏡にも適用可能である。
【００４１】
さらに、上記各実施の形態においてはＤＭＤを使用しているが、電圧の印加により透光性を制御できる液晶を格子状に配置した液晶シャッタを光源から被写体に至る経路に介在させ、各液晶素子の透光性を制御することによっても実現できる。
【００４２】
［付記］
（付記項１） 照明光を供給する光源ランプと、
内視鏡の先端に前記照明光を伝送するライトガイドと、
前記光源ランプと前記ライトガイドとの間に格子状に配列した複数の反射鏡と、
前記光源ランプから前記複数の反射鏡を介して前記ライトガイドに光を集光させる光学系と、
前記複数の反射鏡の反射角度を可変することにより前記ライトガイドに入射する光を調節する調整手段と
を備えたことを特徴とする内視鏡光源装置。
【００４３】
（付記項２） 前記複数の反射鏡はＤＭＤ素子である
ことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡光源装置。
【００４４】
（付記項３） 照明光を供給する光源ランプと、
内視鏡の先端に前記照明光を伝送するライトガイドと、
前記光源ランプと前記ライトガイドとの間に格子状に配列した複数の反射鏡と、
前記内視鏡により得られた観察像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像信号を処理しビデオ信号を出力する映像信号処理手段と、
前記ビデオ信号により前記照明光の配光分布を補正する補正信号発生手段と、
前記光源ランプから前記複数の反射鏡を介して前記ライトガイドに光を集光させる光学系と、
前記複数の反射鏡の反射角度を可変することで前記補正信号発生手段の出力により前記ライトガイドに入射する光の配光分布を調節する調整手段と
を備えたことを特徴とする内視鏡光源装置。
【００４５】
（付記項４） 前記ライトガイドは、非整列の光学ファイバ束からなる
ことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡光源装置。
【００４６】
（付記項５） 照明光を供給する光源ランプと、
内視鏡の先端に前記照明光を伝送するライトガイドと、
前記光源ランプと前記ライトガイドとの間に格子状に配列した複数の液晶素子と、
前記光源ランプから前記複数の液晶素子を介して前記ライトガイドに光を集光させる光学系と、
前記複数の液晶素子の透光性を可変することにより前記ライトガイドに入射する光を調節する調整手段と
を備えたことを特徴とする内視鏡光源装置。
【００４７】
（付記項６） 照明光を供給する光源ランプと、
内視鏡の先端に前記照明光を伝送するライトガイドと、
前記光源ランプと前記ライトガイドの出射面に到る光学経路内に設けた格子状に配列した複数の液晶素子と、
前記光源ランプから前記ライトガイドに光を集光させる光学系と、
前記複数の液晶素子の透光性を可変することにより前記ライトガイドから出射する光を調節する調整手段と
を備えたことを特徴とする内視鏡光源装置。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の内視鏡光源装置によれば、マルチミラー駆動手段がマルチミラーの任意の反射鏡の角度が、管状の場合には管状を補正するパターン、凸状の場合には凸状を補正するパターンとなる所定のパターンになるように前記マルチミラーの任意の反射鏡の角度を変更するので、管状の観察対象であっても、凸状の観察対象であっても最適な強度分布で照明光を内視鏡に供給することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡装置の外観を示す外観図
【図２】図１の光源装置に設けられた操作パネルの構成を示す構成図
【図３】図１の光源装置の構成を示すブロック図
【図４】図３のＤＭＤの反射面パターンの第１のパターンを概念的に示すパターン図
【図５】図３のＤＭＤの反射面パターンの第２のパターンを概念的に示すパターン図
【図６】図３のＤＭＤの反射面パターンの第３のパターンを概念的に示すパターン図
【図７】図３のＤＭＤの反射面パターンの第４のパターンを概念的に示すパターン図
【図８】図３のＤＭＤの反射面パターンの第５のパターンを概念的に示すパターン図
【図９】図３のＤＭＤの反射面パターンの第６のパターンを概念的に示すパターン図
【図１０】図３のＤＭＤの反射面パターンの第７のパターンを概念的に示すパターン図
【図１１】図３のＤＭＤの反射面パターンの第８のパターンを概念的に示すパターン図
【図１２】観察対象の形状が凸状の場合の図３の光源装置の作用を説明する説明図
【図１３】観察対象の形状が管状の場合の図３の光源装置の作用を説明する説明図
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る光源装置の構成を示すブロック図
【図１５】図１４の光源装置の作用を説明する第１の説明図
【図１６】図１４の光源装置の作用を説明する第２の説明図
【符号の説明】
１…内視鏡装置
２…内視鏡
３…光源装置
１１…操作パネル
１２…明るさレベル操作部
１３…補正レベル操作部
１３ａ…パターン設定スイッチ
２０…光源ランプ
２１…ランプ電源
２２…放物面鏡
２３…レンズ
２４…ＤＭＤ
２５…ＤＭＤ駆動回路
２６…パターン選択回路
２７…パターン設定回路
Claims (5)
- 観察対象に照明光を供給する光源と、
体腔内に前記照明光を導入するためのライトガイドと、
前記光源と前記ライトガイドの間に配置され、前記光源の光を反射して前記ライトガイドに導入するように配置された、ひとつひとつの反射角度が変更可能な複数の反射鏡を配置して構成されたマルチミラーと、
観察対象の形状に対応させて予め定められた複数のパターンの中から前記マルチミラーの複数の反射鏡の角度状態を表す反射面パターンを前記形状を指定して選択可能なパターン選択手段と、
前記パターン選択手段による選択に応じ、前記マルチミラーの反射面パターンを変更するマルチミラー駆動手段と、
を備えたことを特徴とする内視鏡光源装置。 - 前記複数の反射面パターンは、それぞれ前記光源で照射される観察対象の形状が凸状であるか管状であるかに応じて決定されていることを特徴とする請求項１記載の内視鏡光源装置。
- 前記観察対象の形状が凸状であるか管状であるかを設定する形状設定手段を有し、前記パターン選択手段は、前記形状設定手段により設定された形状に応じた反射面パターンを選択することを特徴とする請求項１または２に記載の内視鏡光源装置。
- 前記パターン選択手段により選択された反射面パターンを変更して補正する補正手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内視鏡光源装置。
- 照明光を供給する光源と、
体腔内に前記照明光を導入するためのライトガイドと、
前記光源と前記ライトガイドの間に配置され、前記光源の光を反射して前記ライトガイドに導入するように配置された、ひとつひとつの反射角度が変更可能な複数の反射鏡を配置して構成されたマルチミラーと、
観察対象に前記光源の照明光を照射して得られた反射光に基づき生成された前記観察対象の画像を反転処理し、得られた反転信号のレベルを明るさレベルに応じたレベルにシフトした、前記画像の反転画像を得る反転画像生成手段と、
前記反転画像生成手段により生成された反転画像に基づき、前記マルチミラーの反射面パターンを変更するマルチミラー駆動手段と、
を備えたことを特徴とする内視鏡光源装置。
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