JP3977025B2 - 内視鏡装置用プロセッサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、体腔内を観察し医療処置するための内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、体内を観察するための内視鏡装置は、光源部や画像処理部を備えるプロセッサと、体内に挿入され観察部位を照明すると同時に撮像を行うスコープとから構成される。プロセッサは、撮像される観察部位およびその撮像方法等に最も適した光源を備えるものが選択され使用されていた。
【０００３】
例えば、一つの音を連続発生しているときの声帯のように一定の周期性を持って振動する部位を撮像する場合には、まず常に静止状態にあるような他の部位を観察する場合と同様、観察部位周辺の様子を把握するために常時照明することができる通常光源を備えたプロセッサが必要になる。また、振動中の部位の特定の形状のみを静止画として撮像するために間欠的に発光することができるストロボ光源を備えたプロセッサも必要になる。
【０００４】
このように撮像する観察部位が異なったり、同一の観察部位でも撮像する方法が異なったりするたびにプロセッサを使い分けるのは術者にとって極めて煩わしいという問題がある。さらに、プロセッサを使い分けるたびに最適な明るさの画像が得られるような光で観察部位を照明するように光量調整を行うのは、術者にとって煩に絶えない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は上記の事情に鑑み、術者に煩わしさを感じさせることなく、様々な撮像方法で観察部位を撮像することができ、かつどの撮像方法によっても術者が所望の明るさの画像を観察することができる、内視鏡装置用プロセッサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に記載の内視鏡装置用プロセッサは、少なくとも第一および第二の光源と、全ての光源から照射される光束の光路が交わる所定位置に配設され、各光路と直交する軸を中心に回転自在な調光手段と、調光手段を介した光束をライトガイドに導く導光手段と、上記光源のうちの任意の一つから照射される光束のみを導光手段に導き、さらに該光束の少なくとも一つは所定の光量となるように光量調整して導光手段に導くように調光手段を回転制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００７】
上記のように本発明は、複数の光源に対して調光と光路切り替えを行う共通の調光手段、および該調光手段を統一制御する制御手段を有する。これにより、光源部および制御系が簡素化されたプロセッサであってしかも一つの光源の光束を選択して、所定光量に調整して観察部位を照明させることができるものを提供することができる。従って従来のプロセッサ交換作業やそれに伴う光量調整をなくし、術者の便宜に資すことができ、医療処置に専念させることができる。
【０００８】
また本発明における調光部材は、所定の光源から照射される光束の光量調整をすると同時に他の光源から照射される光束を遮光する遮光板を少なくとも一枚有することが望ましい（請求項２）。これにより、簡単な構成で光路切り替えと光量調整とを同時に行うことができる。
【０００９】
より具体的には、上記調光手段は、該遮光板を二枚有し、各遮光板は、軸を挟み各光源からの光束が通過するに十分な幅を空けて対向した位置に配置される構成にすることが好ましい（請求項３）。該調光手段によれば、回転にともない二枚の遮光板は、光束の両端から中央部に向かって徐々に挿入されることになる。つまり、光束端部から絞ることができ、光量調整後の光の不均一性がおきない。
【００１０】
請求項４に記載の内視鏡装置用プロセッサによれば、導光手段は、調光手段と一体形成することができる。これにより、プロセッサ内をより簡素化および小型化した構成にすることができる。この場合、遮光板における、いずれか一方の光源からの光束が入射する面を、導光手段としての反射面にすることができる（請求項５）。
【００１１】
請求項６に記載の内視鏡装置用プロセッサによれば、調光部材は、第一の光源から照射される第一光束および第二の光源から照射される第二光束を遮光する所定の状態と、第一光束と平行な状態との間で回転制御されることにより第一光束のみを光量調整しつつ導光手段に導くことができる。また調光部材は、所定の状態と、第二光束と平行な状態との間で回転制御されることにより第二光束のみを光量調整しつつ前記導光手段に導くことができる。
【００１２】
請求項７に記載の内視鏡装置用プロセッサによれば、導光手段が一体形成された調光部材は、第一の光源から照射される第一光束および第二の光源から照射される第二光束を遮光する所定の状態と、第一光束と平行な状態との間で回転制御されることにより第一光束のみを光量調整しつつライトガイドに導き、前記所定の状態に保持されることにより第二光束のみを前記ライトガイドに導くことができる。
【００１３】
請求項８に記載の内視鏡装置用プロセッサによれば、所定の状態とは、第一光束の光路と第二光束の光路とによって規定される角度をθとすると、遮光板が角度θを二等分する傾きを有する状態であることが望ましい。これにより、調光部材の制御が容易になる。
【００１４】
さらに請求項１０に記載の内視鏡装置用プロセッサによれば、上記第一の光源と第二の光源とは、いずれか一方が連続光を照射する通常光源であって、他方が短時間に高輝度のストロボ光を発光するストロボ光源である構成にすることができる。
【００１５】
請求項１１に記載の内視鏡装置用プロセッサは、さらに撮像方法選択手段を有し、制御手段は、該選択手段によって選択された撮像方法に対応する光源から照射された光束が導光手段に導かれるように調光手段を制御すること、を特徴とする。これにより、術者が選択した撮像方法に対応した光束を、術者の所望の光量だけ観察部位に照射することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態の内視鏡装置１００の概略構成図である。内視鏡装置１００は、プロセッサ１００ａ、スコープ部１００ｂとから構成される。プロセッサ１００ａは、光源部１０、メイン制御部２０、映像信号処理回路３０、マイク４０、フロントパネルスイッチ５０、モニタ６０とを有する。スコープ部１００ｂは、ＣＣＤ７０、ライトガイド８０とを有する。
【００１７】
内視鏡装置１００を使用すると観察部位である声帯は次のようにして撮像される。まず、予め患者の喉付近に固定されたマイク４０が声帯の動きを検出し、検出信号としてメイン制御部２０に送信する。メイン制御部２０は、波形を整形した検出信号に同期させて、以下に詳述する光源部１０の発光制御をする。
【００１８】
メイン制御部２０の制御に基づいて、光源部１０から発光した光は、ライトガイド８０内を導かれ、スコープ部１００ｂの先端から観察部位に向けて照射される。発光状態にあるとき、該先端に備えられているＣＣＤ７０は、観察部位で反射された照明光を受光することにより受光面に形成された光学像に対応する電荷を蓄積し、映像信号処理回路３０に電圧の変化（画像信号）として出力する。映像信号処理回路３０は、入力される画像信号に基づいて所定の処理を行った後、映像信号をモニタ６０に出力する。モニタ６０は、映像信号に対応する画像を表示する。
【００１９】
なお術者は、フロントパネルスイッチ５０を操作して、ストロボ撮像と通常撮像との切り替えといった撮像方法の設定や撮像時の明るさ設定などを行うことが可能である。
【００２０】
本明細書では、一定の周波数で連続振動中にある観察部位（本実施形態では発声中の声帯）の一形状だけを静止画として撮像したり、高速で振動する該観察部位を術者が見やすい適当な速度の動画として撮像したりする方法をストロボ撮像という。観察部位および観察部位周辺の状況を全体的に観察するために光を連続的に照射しながら行う撮像方法を通常撮像という。通常撮像は、内視鏡のスコープ部１００ｂを安全確実に観察部位近辺に導入、または導出する時に使用される。
【００２１】
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、第一実施形態の光源部１０の概略構成図である。光源部１０は、キセノン光源１、ストロボ光源２、調光部材３、第一ミラー４、第二ミラー５、三角プリズム６、集光レンズ７、調光部材位置検出センサ８、調光制御部９を有する。
【００２２】
キセノン光源１は連続的な光（以下連続光という）を照射し、ストロボ光源２は間欠的な光（以下、ストロボ光という）を発光する。各光源１、２は、各々照射する光束の光路が成す角度θが９０°になるように配置されており、各光束の光路が交わる場所に調光部材３が設置される。なお以下の説明では、便宜上、各光源１、２から照射される光束は平行光である。
【００２３】
図３は、第一実施形態の調光部材３の拡大図である。図３に示すように調光部材３は、二枚の遮光板３ａを有する。遮光板３ａは、どちらの光源１、２から照射される光束も完全に遮光する程度に十分な面積を有する面を備える。また二枚の遮光板３ａは、互いに平行かつ対向した状態で基台３ｂに接合されている。接合された二枚の遮光板３ａ間の幅ｘは、いずれの光源から照射される光束の幅よりも大きく構成される。本実施形態の調光部材３は、製造を容易にしかつ小型化を図るため、遮光板３ａと基台３ｂとによって略立方体の上面と一対の側面を取り除いたコの字形状を形成している。基台３ｂは、その略中心において、軸３ｃにより矢印ｐ方向に回転自在に支持される。軸３ｃは、各光束の光路に対して直角な方向に延出しており、調光制御部９によって回転駆動される。つまり、調光部材３は、回転駆動することにより、二枚の遮光板３ａを通常光源１とストロボ光源２とから照射される光束に対して傾きを変更し、各光源１、２からの光束のいずれか一方を光量調整しつつ透過させる。
【００２４】
図２に示す第一ミラー４、第二ミラー５、三角プリズム６は、調光部材３を通過したストロボ光源２からのストロボ光をライトガイド口金８０ａに導く導光手段である。集光レンズ７は、ライトガイド口金８０ａに入射させるため入射光束を収束する。ライトガイド口金８０ａは、ライトガイド８０の入射端に設けられている。ライトガイド８０に入射する光束はスコープ１００ｂ先端に配設されるライトガイド８０射出端（不図示）から観察部位を照明する。
【００２５】
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、調光部材３の回転の度合いに対応した光束の通過状態をそれぞれ表している。図２（Ａ）は、遮光板３ａが連続光の光路と略平行である状態、つまり通常光源１からの連続光が光量を絞られることなく、二枚の遮光板３ａ間を通過する状態を表す。図２（Ａ）では、ストロボ光源２からのストロボ光は、完全に遮光されている。図２（Ｂ）は、各光源１、２からの光束がともに二枚の遮光板３ａによって完全に遮光される状態を表す。図２（Ｃ）は、遮光板３ａがストロボ光の光路と略平行である状態、つまりストロボ光源２からのストロボ光が光量を絞られることなく、二枚の遮光板３ａ間を通過する状態を表す。図２（Ｃ）では、通常光源１からの連続光は、完全に遮光されている。
【００２６】
なお本明細書では、遮光板３ａの傾きに関し、図２（Ａ）の状態を傾き０°と説明し、図２（Ｃ）の状態を傾き９０°と説明する。従って、図２（Ｂ）の状態は、傾き４５°である。また、説明の便宜上、遮光板３ａの厚みについては考慮しないものとする。
【００２７】
図２（Ａ）に示す状態から、調光部材３を回転させて遮光板３ａの傾きを大きくしていくと、遮光板３ａが連続光の光束端部から徐々に該光束の光路内に挿入されていく。これにより、連続光の光量が徐々に絞られる。連続光は、遮光板３ａの傾きが４５°の状態（図２（Ｂ））よりも大きくなると、完全に遮光される。つまり、遮光板３ａの傾きを０°以上であって４５°よりも小さい範囲で変化させると、光量調整しつつ連続光をライトガイド８０に導くことができる。
【００２８】
図２（Ｃ）に示す状態から、調光部材３を回転させて遮光板３ａの傾きを小さくしていくと、遮光板３ａがストロボ光の光束端部から徐々に該光束の光路内に挿入されていく。これにより、ストロボ光の光量が徐々に絞られる。ストロボ光は、遮光板３ａの傾きが４５°の状態（図２（Ｂ））よりも小さくなると、完全に遮光される。つまり、遮光板３ａの傾きを４５°よりも大きく９０°以下の範囲で変化させると、光量調整しつつ連続光をライトガイド８０に導くことができる。
【００２９】
以上に説明した遮光板３ａの傾きと調光部材３を通過する光量との関係をまとめたグラフが図４である。図４に示すように、遮光板３ａの傾きを変化させることにより、連続光とストロボ光との光路を切り替えるだけでなく、光量調整も行えることがわかる。
【００３０】
以下、プロセッサ１００ａにおける発光制御について説明する。
メイン制御部２０は、術者が操作することによりフロントパネルスイッチ５０から送信される設定信号を受信すると、撮像方法を判別する判別信号、および設定された明るさに対応する信号（以下、基準信号という）とを調光制御部９に送信する。また、映像信号処理回路３０は、ＣＣＤ７０から送信される画像信号から画像の明るさを示す輝度信号を生成し、調光制御部９に送信する。
【００３１】
調光制御部９は、上記判別信号に基づいて、遮光部３の傾き変化の範囲を決定する。具体的には、判別信号が通常撮像を示すのであれば、傾き変化の範囲を０°以上で４５°より小さい範囲（図４中、ｆ１）に決定する。また該判別信号がストロボ撮像を示すのであれば、４５°よりも大きく９０°以下の範囲（図４中、ｆ２）に決定する。そして、基準信号と輝度信号とを比較し、輝度信号が基準信号と一致するように、換言すれば術者が所望する明るさに対応するような光量の光（連続光もしくはストロボ光）が観察部位を照明するように、調光部材３を回転制御する。
【００３２】
調光制御部９は、図３に示す調光部材３用のドライバ３ｄを介して、調光部材３を回転制御する。なお調光制御部９は、制御の際、センサ８を用いて現在の調光部材３の回転度合い（遮光板３ａの傾き）を検出し、これに基づいて必要な回転量をドライバ３ｄに与える。
【００３３】
以上の第一実施形態の構成によれば、二つの光源１、２の光束の光路切り替えおよび光量調整を一つの調光部材３によって行うことができる。従って、各光源１、２から照射される光束に対する調光制御部９も一つに統一されることになり、光源部１０の構成を簡素化させることができるほか、制御系も簡素化させることができる。
【００３４】
次に本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態は、配置される光源の一つが既に所定の光量を照射する構成になっている場合に特に有効である。図５は、第二実施形態における調光部材３の回転の度合いに対応した光束の通過状態をそれぞれ表している。図５では、ストロボ光源２が所定の光量を照射する光源であるとして描かれている。図５に示す光源部１０において、調光部材３は、ストロボ光源２からのストロボ光が入射する内壁側の面３ｓにミラーが蒸着されている。その他の部材は、上述した第一実施形態と同一符号を付し、説明を省略する。
【００３５】
また図６は、第二実施形態における遮光板３ａの傾きと調光部材３を通過する光量との関係をまとめたグラフを示す。
【００３６】
図５に示す第二実施形態の場合、通常撮像時は、遮光板３ａが連続光の光路と略平行である状態（図５（Ａ））と連続光が完全に遮光される状態（図５（Ｂ））との間で調光部材は回転制御される。つまり調光制御部９は、通常撮像時における遮光板３ａの傾きを、第一実施形態同様、０°以上であって４５°より小さい範囲（図６中、ｆ１）で変化させる。
【００３７】
上記の通り、ストロボ光源２から照射されるストロボ光は既に所定の光量になっているため、調光の必要はない。そこで第二実施形態のストロボ撮像時、調光制御部９は、遮光板３ａの傾きを４５°に保持する（図６参照）。遮光板３ａに入射するストロボ光は、ミラー面３ｓで反射し、光量を損失することなくそのまま集光レンズ７を介してライトガイド口金８０ａに導かれる（図５（Ｂ））。
【００３８】
調光制御部９が行う調光部材３の回転制御は上記第一実施形態と略同一であるのでここでは説明を省略する。
【００３９】
以上の第二実施形態のように、本発明は、光量調整が必要な光源と光量調整が不要な光源とを備える光源部にも適用することができる。つまり二つの光源１、２から照射される光束の光路切り替えおよびいずれか一方の光源の光量調整を一つの調光部材３によって行うことができる。従って、各光源１、２から照射される光束に対する調光制御部９も一つに統一されることになり、光源部１０の構成を簡素化させることができるほか、制御系も簡素化させることができる。なお、上記説明では、ストロボ光源２が所定の光量のストロボ光を照射するものとして説明したが、キセノン光源１のほうが所定の光量の連続光を照射できるものである場合には、図５中、連続光を反射面３ｓに入射する構成にすればよい。
【００４０】
なお、第一、第二実施形態共に、一方の光源からの光が光量調整されつつライトガイド８０に導かれるときは、他方の光源からの光は調光部材３によってライトガイドには導かれない構成になっている。従って本発明は、撮像に使用されない光源もアイドリング発光させておき、撮像方法が切り替わったときにすぐに発光できるようにすることが可能である。
【００４１】
以上が本発明の実施形態である。本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００４２】
上記各実施形態ではキセノン光源１とストロボ光源２との二種類の発光する光にかかわる仕様の異なる光源を備えたプロセッサ１０を説明した。しかし、プロセッサ１０に備えられる光源は、二つに限定されるものではなく、二以上の複数の光源を備えることも可能である。
【００４３】
上記各実施形態の光源部１０の配置構成は、あくまで一例であって、上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、第一実施形態において図２や図５に示すキセノン光源１とストロボ光源２との配置を入れ替えても実施可能である。また、二つの光源１、２から照射される光束の光路が交わる角度も必ずしも直角でなくても良い。
【００４４】
また上記実施形態では、調光時に端部から光束を絞るようにして光の強度の不均一性を無くすために二枚の遮光板３ａを用いている。しかし、より安価な構成にするのであれば、各光源から照射される光束を遮光するだけの大きさの面を備える一枚の遮光板を回転させることによっても本発明の目的を達成することができる。
【００４５】
上記実施形態では、光源部１０の構成をより簡素化し、光量調整を行いやすくし、かつ容易に製造できるという観点から、各光源から照射される光束の光路が成す角度θを９０°とし、調光部材３は略立方体の上面と一対の側面を取り除いたコの字形状のもの（図３参照）を用いた。しかし、調光部材３の形状は、外形上に限定されるものではない。各光源の配設位置、つまり角度θに対応して、一の光源からの光束をライトガイド８０に導いている（光量調整している）ときは、他の光源からの光束はライトガイドに導かないような形状の調光部材を使用することができる。また、調光部材３の大きさは、配設される光源から照射される光束の幅によって変える必要がある。さらに図４や図６に示したような調光時の光源ごとの回転範囲も角度θや調光部材３の形状によって変化する。つまり調光部材は、本発明に係るプロセッサの構成に最も相応のものを使用することが望ましい。
【００４６】
【発明の効果】
このように本発明の内視鏡装置用プロセッサは、複数の光源から照射される光束の光路が交わる場所に各光源に共通の調光部材を回転自在な状態で配設することにより、設定される撮像方法に対応する光束のみを所定の光量に調整しつつスコープへ導くことができる。つまり一台のプロセッサで、様々な観察部位の撮像を可能とすると共に、術者が必要とする様々な撮像方法にも対応することができる。これにより、撮像前の適切なプロセッサ選びといった準備等の手間を省き、術者の便宜に資することができる。
【００４７】
また、上記調光手段を備えることにより、一つの調光手段で複数の光源の切り替えおよび光量調整が可能になる。つまり、光源部および光量制御系を簡素な構成にしたプロセッサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の内視鏡装置用プロセッサを搭載する内視鏡装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第一実施形態の光源部を表す。
【図３】本発明の第一実施形態の調光部材を表す。
【図４】本発明の第一実施形態の遮光板の傾きと調光部材を通過する光量との関係をまとめたグラフである。
【図５】本発明の第二実施形態の光源部を表す。
【図６】本発明の第二実施形態の遮光板の傾きと調光部材を通過する光量との関係をまとめたグラフである。
【符号の説明】
１ キセノン光源
２ ストロボ光源
３ 調光部材
３ａ 遮光板
３ｓ ミラー面
９ 調光制御部
１０ 光源部
２０ メイン制御部
１００ 内視鏡装置

Claims (11)

1. 少なくとも第一および第二の光源と、
   全ての前記光源から照射される光束の光路が交わる所定位置に配設され、各光路と直交する軸を中心に回転自在な調光手段と、
   前記調光手段を介した光束をライトガイドに導く導光手段と、
   前記光源のうちの任意の一つから照射される光束のみを前記導光手段に導き、さらに該光束の少なくとも一つは所定の光量となるように光量調整して前記導光手段に導くように前記調光手段を回転制御する制御手段と、を有することを特徴とする内視鏡装置用プロセッサ。
2. 請求項１に記載の内視鏡装置用プロセッサにおいて、
   前記調光手段は、所定の光源から照射される光束の光量調整をすると同時に他の光源から照射される光束を遮光する遮光板を少なくとも一枚有することを特徴とする内視鏡装置用プロセッサ。
3. 請求項２に記載の内視鏡装置用プロセッサにおいて、
   前記調光手段は、前記遮光板を二枚有し、各遮光板は、前記軸を挟み各光源からの光束が通過するに十分な幅を空けて対向した位置に配置されることを特徴とする内視鏡装置用プロセッサ。
4. 請求項２または請求項３に記載の内視鏡装置用プロセッサにおいて、
   前記導光手段は、前記調光部材に一体形成されていることを特徴とする内視鏡装置用プロセッサ。
5. 請求項４に記載の内視鏡装置用プロセッサにおいて、
   前記導光手段は、前記遮光板の、いずれか一方の前記光源からの光束が入射する面に施された反射面であること、を特徴とする内視鏡装置用プロセッサ。
6. 請求項２または請求項３に記載の内視鏡装置用プロセッサにおいて
   前記調光部材は、前記第一の光源から照射される第一光束および前記第二の光源から照射される第二光束を遮光する所定の状態と、前記第一光束と平行な状態との間で回転制御されることにより前記第一光束のみを光量調整しつつ前記導光手段に導き、前記所定の状態と、前記第二光束と平行な状態との間で回転制御されることにより前記第二光束のみを光量調整しつつ前記導光手段に導くこと、を特徴とする内視鏡装置用プロセッサ。
7. 請求項４または請求項５に記載の内視鏡装置用プロセッサにおいて、
   前記調光部材は、前記第一の光源から照射される第一光束および前記第二の光源から照射される第二光束を遮光する所定の状態と、前記第一光束と平行な状態との間で回転制御されることにより前記第一光束のみを光量調整しつつ前記ライトガイドに導き、前記所定の状態に保持されることにより前記第二光束のみを前記ライトガイドに導くこと、を特徴とする内視鏡装置用プロセッサ。
8. 請求項６または請求項７に記載の内視鏡装置用プロセッサにおいて、
   前記所定の状態とは、前記第一光束の光路と前記第二光束の光路とによって規定される角度をθとすると、前記遮光板が前記角度θを二等分する傾きを有する状態であること、を特徴とする内視鏡装置用プロセッサ。
9. 請求項６から請求項８のいずれかに記載の内視鏡装置用プロセッサにおいて、
   前記角度θは、９０°であること、を特徴とする内視鏡装置用プロセッサ。
10. 請求項１から請求項９のいずれかに記載の内視鏡装置用プロセッサにおいて、
    前記第一および第二の光源のいずれか一方は、連続光を照射する通常光源であり、他方は、間欠的に所定時間だけ発光するストロボ光源であること、を特徴とする内視鏡装置用プロセッサ。
11. 請求項１または請求項１０に記載の内視鏡装置用プロセッサは、さらに、
    撮像方法選択手段を有し、
    前記制御手段は、前記選択手段によって選択された撮像方法に対応する光源から照射された光束が前記導光手段に導かれるように前記調光手段を制御すること、を特徴とする内視鏡装置用プロセッサ。

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