JP3785507B2

JP3785507B2 - 内視鏡装置

Info

Publication number: JP3785507B2
Application number: JP2002092961A
Authority: JP
Inventors: 一則阿部
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2022-03-28
Also published as: JP2003284687A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内視鏡装置、特に光源光をライトガイドによって内視鏡先端部へ導き、この先端部から白色光を出射すると共に、この先端部からの出射光量を制御する内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内視鏡装置としての例えば電子内視鏡は、光源装置(部)内の光源ランプの光をライトガイドによって内視鏡（スコープ）の先端部に導き、この光を照明光として被観察体に照射し、この被観察体を例えば固体撮像素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）で撮像するものである。そして、このＣＣＤで撮像された被観察体はモニタに表示されて観察される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の内視鏡装置では、上述したように光源光をライトガイドによって先端部まで供給することから、このライトガイドの特性や光源光の配光分布によって、最終的に先端部から出射される光が完全な白色光にならないという問題があった。
【０００４】
図５には、従来装置での光源光の伝達状態が示されており、この光源ランプ１の光では、ランプ中心へ向かうほど輝度が高くなる配光分布が存在する。また、光源ランプ１から出力された光はランダムな方向からコンデンサレンズ２に入射すること、更にこのコンデンサレンズ２から出射した光はライトガイド３へ入射するが、このライトガイド３には特有の開口数(ＮＡ)を持っていること等の理由によって、ライトガイド３の出射端には、特定の波長域の光が強く現れることが起こる。即ち、図５に示されるように、上記ライトガイド３の出射端では、例えば赤色波長域、黄色波長域、或いは青の波長域等で光出射方向が異なることから、出射光に特定波長域の光が強く現れ、内視鏡観察に適した良好な白色光が得られない結果となる。
【０００５】
また、内視鏡の光源装置での光量制御は、一般に絞り機構による制御が行われているが、この絞り機構は絞り羽根を機械的な構造によって駆動することから、応答速度に限界があり、また故障等も発生し易いという問題がある。なお、従来において、画像の一部の光量制御を絞り機構によらずマイクロミラーデバイスを用いて行うものとして、特開２００１−２３５６８６号に示されるものがある。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、先端部から内視鏡観察に適した良好な白色光を出射することができ、また機械的構造の絞り機構によらずに応答速度の速い光量制御が可能になる内視鏡装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、偏向角度を変化させるマイクロミラーを有し、上記光源光を反射させて上記ライトガイドへ入射させるためのマイクロミラーデバイスと、このマイクロミラーデバイスを駆動し、上記先端部から出射される光が所望の白色光となるように上記マイクロミラーの偏向角度を所定配列で異なる角度に設定すると共に、この所定配列で設定された異なる偏向角度のマイクロミラーを均等に選択し、これらのマイクロミラーの偏向角度をライトガイド不入射角度へ駆動することにより、光源光の光量制御を実行するマイクロミラーデバイス駆動回路とを設けたことを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、例えばＣＭＯＳ半導体技術によって製作されたマイクロミラーデバイスを用いて、ライトガイドの出射光が所望の白色光となるように、マイクロミラーの偏向角度を所定配列で異なる角度に設定することになり、これによって特定の波長域に傾く状態をなくすことができ、また逆に血液、粘膜など赤色が多い体腔内の観察に適した特定の波長域分布の白色光にすることが可能となる。そして、画像の明るさを一定にするため等の光量制御では、上記の異なる偏向角度のマイクロミラーが均等に選択されて駆動されるので、良好な白色光を維持した状態で撮影、観察に適した光量が得られるという利点がある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１及び図２には、実施例に係る内視鏡装置の概略構成が示されており、図１において、光源装置(部)に設けられた光源ランプ１０の光をライトガイド（２０）側へ反射させるようにマイクロミラーデバイス１１が設けられ、このマイクロミラーデバイス１１にはマイクロミラーデバイス駆動回路１２が接続される。このマイクロミラーデバイス１１は、デジタルマイクロミラーデバイス(Digital Micromirror Device)であり、ＣＭＯＳ半導体技術により、例えば１．５センチ角のシリコン・メモリー・チップの上に約５０万個のマイクロミラーを敷き詰め、これらのマイクロミラーのそれぞれの偏向角度を制御できるようにしたものである（例えば、特開平６-３０８３９７号公報、特開平６-１３２９０３号公報に示される）。
【００１０】
図２には、上記マイクロミラーデバイス１１の概略構成が示されており、このデバイスは、例えば基板１４に対し支持軸１５を介して十数ミクロン四方（正方形）のマイクロミラー１６が偏向（傾斜）可能に形成され、このマイクロミラー１６の下側に駆動用のトランジスタ（電極）１７Ａ，１７Ｂが形成される。そして、このマイクロミラーデバイス１１は、上記マイクロミラーデバイス駆動回路１２によって駆動されており、このマイクロミラーデバイス駆動回路１２からの駆動信号により例えばトランジスタ１７Ａを動作させれば、鎖線１６Ｍで示されるようにマイクロミラー１６が傾くことになり、このようにして、偏向角度（傾斜角度）を任意に制御することができる。
【００１１】
図１において、上記マイクロミラーデバイス１１の反射光を受光する位置に、コンデンサレンズ１９が設けられ、このコンデンサレンズ１９の集光位置にライトガイド２０（入射端）が配置される。このライトガイド２０は、光源装置からスコープ（内視鏡）先端部まで配設される。一方、スコープ先端部には、固体撮像素子であるＣＣＤ２２が設けられ、このＣＣＤ２２の出力信号は、信号処理回路２３でカラー画像処理等が施され、この信号処理回路２３で形成されたビデオ信号がモニタ２４へ供給される。
【００１２】
更に、当該内視鏡装置の各回路を統括制御し、また白色光を得るための制御及び光量制御をするマイコン２５が設けられており、このマイコン２５では、まず図３で説明する白色光調整の制御を行う。即ち、上記ライトガイド２０から出射される光が所望の白色光となるように、上記マイクロミラー１６の偏向角度を所定配列で異なる角度に設定することになる。例えば、偏向角度が異なる角度θ_１，θ_２，θ_３，θ_４となる４つのグループ（このグループの数は任意である）に分け、これらの偏向角度のマイクロミラー１６が分散するように配列する。
【００１３】
図３には、上記マイクロミラー１６の異なる偏向角度の配列が示されており、図示の１００の範囲毎に見て行けば分かるように、マイクロミラー１６の偏向角度θ_１，θ_２，θ_３，θ_４が分散して配列される。この偏向角度θ_１，θ_２，θ_３，θ_４は、基本的には、上記光源ランプ１０の出力光がランプ中心へ向かうほど輝度が高くなる配光分布を持つこと、上記マイクロミラーデバイス１１で反射する光がランダムにコンデンサレンズ１９に入射すること、また上記ライトガイド２０が特有の開口数(ＮＡ)を持っていること等が原因で、白色光が特定の波長域に偏らないように、調整される。なお、内視鏡においては被観察体が血液、粘膜など赤色が多い体腔内を観察することから、これに適した波長域分布の白色光としてもよい。
【００１４】
図４には、このような偏向角度の配列において光量制御する場合の様子が示されており、例えば全光量（全開）の状態から光量を１／３に減光する場合を考えると、図４の斜線で示した位置のマイクロミラー１６の偏向角度を、ライトガイド２０に光が入射しない不入射角度θｓ（図１）に設定する。即ち、図１に示されるように、白色光形成のために設定された偏向角度θ_１，θ_２，θ_３，θ_４では光源ランプ１０からの光がマイクロミラーデバイス１１で反射されてコンデンサレンズ１９へ入射するが、これら偏向角度θ_１，θ_２，θ_３，θ_４のマイクロミラー１６のそれぞれの中から均等に３分の１のマイクロミラー１６を、マイクロミラーデバイス駆動回路１２によって選択し、これらの偏向角度がθｓ（例えば０度）となるように駆動する。この角度θｓは、光源ランプ１０の反射光がコンデンサレンズ１９へ入射しない角度であり、選択されたマイクロミラー１６からの反射光をなくすことによって減光が達成される。
【００１５】
実施例は以上の構成からなり、図１の装置の電源が投入されると、マイクロミラーデバイス駆動回路１２によってマイクロミラーデバイス１１のマイクロミラー１６が、図３のように分散配列でθ_１，θ_２，θ_３，θ_４の偏向角度に設定される。そして、図１に示されるように、マイクロミラーデバイス１１からは、偏向角度θ_１，θ_２，θ_３，θ_４に駆動されたそれぞれのマイクロミラー１６によって、光源光が反射され、コンデンサレンズ１９を介してライトガイド２０へ入射される。この結果、ライトガイド２０の先端からは良好な白色光が出射され、この白色光の照明によって被観察体がＣＣＤ２２で撮像されることになり、自然な色合いの被観察体像をモニタ２４で観察することが可能になる。
【００１６】
一方、図１の信号処理回路２３で得られた輝度信号等に基づいてマイコン２５では画像の明るさを良好に保つための光量制御を行っており、このマイコン２５及びマイクロミラーデバイス駆動回路１２の制御によって、マイクロミラーデバイス１１では、図４で説明したように減光割合に応じた数のマイクロミラー１６の偏向角度が不入射角度θｓに駆動される。
【００１７】
即ち、所定配列で設定された偏向角度θ_１，θ_２，θ_３，θ_４のマイクロミラー１６のそれぞれを均等に減らす形で、減光割合に応じた数のマイクロミラー１６が選択され、これらの偏向角度が不入射角度θｓへ駆動されることになり、このようにして光量制御が実行される。これによれば、所望の白色光を保ったままで、光量制御を行うことができ、常に良好な画質の画像を得ることが可能となる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、マイクロミラーデバイスを用いて、内視鏡先端部から出射される光が所望の白色光となるようにマイクロミラーの偏向角度を所定配列で異なる角度に設定すると共に、上記所定配列で設定された異なる偏向角度のマイクロミラーの中から均等に選択したマイクロミラーの偏向角度を、ライトガイド不入射角度へ駆動することにより光量制御を行うようにしたので、先端部から内視鏡観察に適した白色光を出射することにより良好な画質の被観察体像を得ることができる。また、このマイクロミラーデバイスは、機械的構造の絞り機構と比較すると、動作速度が格段に高く、応答速度の速い迅速な光量制御を行うことができ、また故障も少なくなる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】実施例のマイクロミラーデバイスの概略構成を示す図である。
【図３】実施例のマイクロミラーデバイスにて設定される複数の偏向角度の配列状態を示す図である。
【図４】実施例のマイクロミラーデバイスで光量制御の際に選択されるマイクロミラーの位置を示す図である。
【図５】従来の内視鏡装置における光源光の伝達状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１，１０…光源ランプ、
２，１９…コンデンサレンズ、
３，２０…ライトガイド、
１１…マイクロミラーデバイス、
１２…マイクロミラーデバイス駆動回路、
１６…マイクロミラー、２２…ＣＣＤ、
２５…マイコン。

Claims

光源光をライトガイドを介して内視鏡先端部へ導き、この先端部から出射された光によって被観察体を照明する内視鏡装置において、
偏向角度を変化させるマイクロミラーを有し、上記光源光を反射させて上記ライトガイドへ入射させるためのマイクロミラーデバイスと、
このマイクロミラーデバイスを駆動し、上記先端部から出射される光が所望の白色光となるように上記マイクロミラーの偏向角度を所定配列で異なる角度に設定すると共に、この所定配列で設定された異なる偏向角度のマイクロミラーを均等に選択し、これらのマイクロミラーの偏向角度をライトガイド不入射角度へ駆動することにより、光源光の光量制御を実行するマイクロミラーデバイス駆動回路とを設けたことを特徴とする内視鏡装置。