JP4390335B2 - 電子内視鏡 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スコープと画像信号処理ユニットから成る電子内視鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子内視鏡において、電子内視鏡のスコープの先端側にはＣＣＤ（charge coupled device ）イメージセンサ等の固体撮像素子が対物レンズと組み合わされた撮像部が設けられている。スコープ内には光ファイバー束から成る照明用のライトガイドが挿通されている。スコープが画像信号処理ユニットに接続されると、ライトガイドは画像信号処理ユニット内に設けられたキセノンランプやハロゲンランプ等の照明用光源と光学的に接続される。照明用光源から射出された光はライトガイドによりスコープの先端に導かれ、ライトガイドの出射端近傍に設けられた配光レンズを介してスコープよりＣＣＤイメージセンサ受光面の前方に照射される。さらに、あるスコープでは、ＣＣＤイメージセンサの前方を一様に照明するために、ライトガイドの出射端を複数に分割してＣＣＤイメージセンサの周囲に配置すると共に、画像信号処理ユニット側、即ち入射端では１本にまとめられている。
【０００３】
スコープの先端部が患者の体腔内に挿入されると、ライトガイドにより照射された観察部位が対物レンズによりＣＣＤイメージセンサの受光面に結像され、画素信号として光電変換される。ＣＣＤイメージセンサにより得られた画素信号は画像信号処理ユニットに送られ、画像信号処理ユニット内で画素信号に基づいてビデオ信号が作成される。ビデオ信号は画像信号処理ユニットからＴＶモニタに出力され、光学的被観察像がＴＶモニタ装置に表示される。
【０００４】
通常、このような電子内視鏡において、被観察部位の照明光の光量はＣＣＤイメージセンサの画素信号から抽出される輝度情報に基づいて光源に組み込まれた絞りを駆動することにより調節される。一方、スコープ先端に設けられる対物レンズは被写界深度の深いものが用いられる。体腔内の病巣等の患部を発見するため、患部を含む広い領域全体を観察する必要があるからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の照明光出射端が分割された電子内視鏡では、ライトガイドの入射端は１本にまとめられているため、複数に分割されたライトガイドの出射端のそれぞれから照射される照明光の光量は同一である。従って、撮像部からの距離が近い部位と遠い部位が混在した視界において、上述のように被写界深度の深い対物レンズにより撮影する際、例えばＣＣＤイメージセンサに近い観察部位に合わせて照明光の光量を調節すると、ＣＣＤイメージセンサから遠い観察部位は光量が十分でないためＴＶモニタ上での再現性が悪く、逆にＣＣＤイメージセンサから遠い観察部位に合わせて光量を調節すると、ＣＣＤイメージセンサに近い観察部位は、ＣＣＤイメージセンサのダイナミックレンジの上限を超えてしまい、ＴＶモニタ上でハレーションを起こしてしまうという問題があった。
【０００６】
また、出射端が複数に分割され入射端では１本にまとめられたライトガイドが例えば入射端において光学的に２分割されているとする。この時、照明用光源から射出され集光レンズ等を介してライトガイドの入射端に導かれる光束の光軸とライトガイドの入射端の分割の境界面とは一般的にずれている。言い換えると、入射端の分割の境界面上に上述の光束の光軸が在るように厳密に調整するのは困難である。従って、光軸は分割された領域のどちらか一方に在ることになる。
【０００７】
一方、上述の射出光は厳密には完全な平行光ではない。従って、ライトガイド入射端から離れた位置においては入射端の分割された領域のうち上述の光軸の存在しない領域には入射するはずがない位置にある光束でも、その一部は入射端直前においては、その光軸の存在しない領域側に浸入し入射してまう（光の漏れ込み）。照明用光源とライトガイド入射端との間には光量調節用絞りが存在するが、この絞りの開度により射出光の拡散の度合いも変化するので、上述の光の漏れ込みの量は非線形に変化する。
【０００８】
上記の要因により、ライトガイド入射端の分割された各領域へ入射する光束を厳密に分けられない。従って、入射端の各領域について 撮像部からの距離が近い部位と遠い部位が混在した視界を被写界深度の深い対物レンズで撮影することから生じる上述の問題に関わる適切な光量調整をすることは困難となる等の問題が生じる。この第２の問題を解決する方法として、照明用光源と入射端、及び絞りと入射端の各距離を小さくすることが考えられるが、機構上限度がある。
【０００９】
本発明は、以上の問題を解決するものであり、ライトガイドにおいて複数に分割された出射端に対応して複数に分割された入射端の各領域へ入射する光束を厳密に分けて適切な光量調整を可能とすると共に、被観察体の観察可能な範囲において対物レンズからの物体距離が異なる場合でも、良好な光学的被観察像が得られる電子内視鏡を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電子内視鏡は、スコープと、このスコープが着脱自在に接続される画像信号処理ユニットとを備えた電子内視鏡において、スコープは、画像信号処理ユニット内に設けられた光源からの射出光をスコープの先端側に導き、被観察体に照射するための、出射端にて複数に分割されたライトガイドと、ライトガイドを出射端側における複数の分割に対応して分割された入射端側において保持するライトガイド保持部材とを有し、画像信号処理ユニットは、スコープが接続される際、ライトガイド保持部材が挿入される筒状の受部と、受部の端部近傍に配設され、射出光のうちライトガイドへ導かれる光束の光量を調節するための絞りと、受部の端部に設けられ、射出光のうちライトガイドへ導かれる光束を入射端の分割に応じて分離して振り分けて導くための仕切り部材とを有することを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、仕切り部材は、スコープを画像信号処理ユニットに接続すると、その側端部の一部がライトガイド保持部材の端面に押圧されるよう設けられている。
【００１２】
好ましくは、仕切り部材は可撓性を有し、かつ受部内において光路に沿って変位可能に支持されており、ライトガイド保持部材の端面に押圧されるとライトガイド保持部材への付勢力を発生させる。
【００１３】
好ましくは、ライトガイド保持部材の端面には、スコープを画像信号処理ユニットに接続すると仕切り部材の側端部が嵌合する切り込みが形成されている。
【００１４】
ライトガイドは例えば、入射端において２つに分割され、それぞれ入射端の端面が半円に成形され、光学的には互いに独立したまま互いの端面の直線部が当接するよう１つにまとめられており、光源側から見た場合、切り込みは直線部の当接部分の延長上に相当する位置に形成されている。
【００１５】
また、ライトガイドは例えば入射端において２つに分割され、それぞれの入射端の端面が所定の間隔をおいて配置されるようライトガイド保持部材により保持され、スコープを画像信号処理ユニットに接続すると、光源側から見た場合、仕切り部材が２つの端面の間に位置決めされるよう、切り込みは形成されている。
【００１６】
以上のように本発明によれば、画像信号処理ユニット内において、スコープのライトガイド保持部材が挿入される筒状の受部の端部に仕切り部材が設けられており、光源からの射出光のうち、ライトガイドの複数に分割された出射端に対応した入射端のそれぞれの領域の１つに導かれる光束が、他の領域に導かれる光束の光路に浸入することが防止される。即ち、複数のライトガイドのそれぞれの出射端から被観察体へ照射される光の光量が正確に制御される。その結果、対物レンズにより観察可能な範囲において対物レンズからの物体距離が異なる場合でも、良好な光学的被観察像がＴＶモニタ等に映し出される。
【００１７】
仕切り部材をライトガイド保持部材の端面に押圧されるよう配設し、また、仕切り部材を可撓性を有する部材で成型し、かつ受部内において光路に沿って変位可能に支持することにより、スコープを画像信号処理ユニットに接続すると、仕切り部材のライトガイド保持部材に対する付勢力が発生する。従って、仕切り部材の平面性が維持され、複数のライトガイドの近位端へ入射する光束の光路の仕切りの精度が高まる。
【００１８】
ライトガイド保持部材の端面には切り込みが形成されている。従って、スコープを画像信号処理ユニットに接続する際、仕切り部材の側端部が切り込みに嵌合するようスコープの先端部を位置決めすることにより、仕切り部材に対するライトガイド保持部材の複数のライトガイドの端面の位置を正確に定めることが容易である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本願発明に係る実施形態が適用される電子内視鏡のブロック図である。スコープ１０は可撓性導管（可撓管）を有し、画像信号処理ユニット２０に着脱自在に接続される。スコープ１０の先端側には撮像センサ１１が設けられている。スコープ１０を画像信号処理ユニット２０に接続すると撮像センサ１１はＣＣＤドライバ１２を介して画像信号処理ユニット２０に接続される。スコープ１０内には第１のライトガイド１３及び第２のライトガイド１４が挿通されている。第１及び第２のライトガイド１３、１４の出射端は、スコープ１０の先端まで延びている。
【００２０】
画像信号処理ユニット２０のシステムコントローラ２１は電子内視鏡を全体的に制御するマイクロコンピュータである。即ち、システムコントローラ２１は中央処理ユニット（ＣＰＵ）、種々のルーチンを実行するためのプログラム、常数等を格納する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、データ等を一時的に格納する書込み／読出し自在なメモリ（ＲＡＭ）から成る。
【００２１】
スコープ１０を画像信号処理ユニット２０に接続すると、第１及び第２のライトガイド１３、１４の入射端は画像信号処理ユニット２０内に設けられたキセノンランプあるいはハロゲンランプ等の白色光源２２に光学的に接続される。第１及び第２のライトガイド１３、１４の入射端と白色光源２２との間には絞りユニット２３、集光レンズ群２４が設けられている。
【００２２】
画像信号処理ユニット２０には操作パネル２５が設けられ、この操作パネル２５には種々の表示灯や種々のスイッチが設けられる。電源スイッチ（ＳＷ）１０１により画像信号処理ユニット２０の主電源（図示せず）のＯＮ／ＯＦＦを切替えられ、点灯スイッチ（ＳＷ）１０２により白色光源２２の点灯が制御される。
【００２３】
点灯ＳＷ１０２からの信号に基づいてシステムコントローラ２１はランプ電源回路２６に制御信号を出力する。システムコントローラ２１からの制御信号に従い、ランプ電源回路２６により白色光源２２への給電が適宜制御される。尚、ランプ電源回路２６はプラグ（図示せず）を介して商用電源に接続されている。
【００２４】
図２はスコープ１０の先端部と画像信号処理ユニット２０への差込部との対応関係を模式的に示す図である。尚、図の簡略化のため一部の部材は省略されている。スコープ１０の先端側、即ち第１及び第２のライトガイド１３、１４の出射端には、それぞれ第１の配光レンズ３１、第２の配光レンズ４１が配設されている。撮像センサ１１はＣＣＤイメージセンサ１１０と対物レンズ群１１１を備えている。スコープ１０の先端側において、第１のライトガイド１３はＣＣＤイメージセンサ１１０の水平転送部の信号電荷出力端側（図示せず）に配設され、第２のライトガイド１４はＣＣＤイメージセンサ１１０の水平転送部の信号電荷出力端の反対側に配設される。
【００２５】
スコープ１０の画像信号処理ユニット２０への差込部、即ち第１及び第２のライトガイド１３、１４の入射端の端面は、図３に示すようにそれぞれ半円に成形され、光学的には互いに独立したまま互いの端面の直線部１３Ｌ、１４Ｌが当接するよう、口金１５により１つにまとめられている。また、口金１５の端面において、白色光源２２（図１参照）側から見た場合、直線部１３Ｌ、１４Ｌの当接部分の延長上に相当する位置に切り込み１５Ｂ及び１５Ｃが形成されている。
【００２６】
図４は、画像信号処理ユニット２０内において、スコープ１０の入射端が接続されている部分の近傍を示す図であり、一部の部材のみ断面で示されている。
スコープ１０は、口金１５を画像信号処理ユニット２０の側面に設けられた差込口１６から挿入することにより、画像信号処理ユニット２０に接続される。差込口１６はスコープ１０の挿入方向に沿って所定の高さを有する環状の壁部であり、壁部の外周面には全周にわたって所定の深さを有する溝１６Ａが刻設されている。溝１６ＡにはＣリング１７が配設されている。また、画像信号処理ユニット２０内において口金１５を受けるための円筒状の受部１８が、差込口１６から画像信号処理ユニット２０の内部に向かって形成されている。さらに、画像信号処理ユニット２０の側面において差込口１６の近傍には、スコープ１０の差込位置を確定するための位置確定穴２０Ａが形成されている。
【００２７】
スコープ１０において、口金１５の周囲には口金１５の長手方向に沿って所定の高さを有する環状の壁部１９が形成されている。壁部１９の内周面には所定の深さを有する溝１９Ａが形成されている。溝１９Ａは、溝１９Ａにより規定される径がＣリング１７の外径よりもわずかに小さくなるよう形成される。また、壁部１９の端面の一部には突起部１９Ｂが形成されている。
【００２８】
口金１５を差込口１６から挿入し、スコープ１０の壁部１９の端面が画像信号処理ユニット２０の側面に当接するまで口金１５を受部１８に差し込み、図４に示すように、突起部１９Ｂが位置確定穴２０Ａに嵌合するようスコープ１０を画像信号処理ユニット２０に対して位置決めする。突起部１９Ｂと位置確定穴２０が嵌合することにより、口金１５の軸心を中心としたスコープ１０の回転が防止される。また、上述のように、スコープ１０の壁部１９の溝１９Ａは差込口１６に配設されたＣリング１７の外径よりも僅かに小さいため、Ｃリング１７は溝１９Ａに嵌合すると共に、壁部１９を内周面から外周面に向かう方向に付勢する。従って、スコープ１０が画像信号処理ユニット２０から不用意に離脱することが防止される。
【００２９】
受部１８の底部と白色光源２２との間には絞りユニット２３、集光レンズ群２４が配設されている。即ち、白色光源２２から射出され集光レンズ２４群により平行光となった射出光は、絞りユニット２３を介して、受部１８に挿入された口金１５に保持された第１及のライトガイド１３（図示せず）及び第２のライトガイド１４へ導かれる。絞りユニット２３は、絞り３３とアクチュエータ３４を備える。アクチュエータ３４は、本体内に駆動源としてＤＣサーボモータ等を備えており、本体は支持機構（図示せず）により画像信号処理ユニット２０内に固定されている。
【００３０】
図５は絞り３３、第１及び第２のライトガイド１３、１４を白色光源２２の側から示す正面図である。尚、図５においてアクチュエータ３４の本体部分等の一部の部材は図の簡略化のため省略されている。絞り３３は薄板であり、上端部から下端部に向かって次第に広がる略セクタ状に成形されている。上端部は、アクチュエータ３４のモータの出力軸３４Ａに固定されている。従って、モータの正逆回転に伴う出力軸３４Ａの回転に応じて、絞り３３は出力軸３４Ａを中心として時計周りあるいは反時計周りに揺動する。図５は、絞り３３が基準位置にある状態、即ち、時計周り若しくは反時計周りのどちらにも揺動していない状態を示している。
【００３１】
絞り３３の下端部近傍には穴１３３が形成されている。穴１３３において第１のライトガイド１３側の縁部１３３Ｒは、絞り３３を時計周りに回転させた場合、白色光源２２（図４参照）の側から見て第１のライトガイド１３の端面の直線部１３Ｌと第２のライトガイド１４の端面の直線部１４Ｌとの当接部分に重なり合うよう、所定の角度をもって形成されている。同様に、穴１３３において第２のライトガイド１４側の縁部１３３Ｌは、絞り３３を反時計周りに回転させた場合、白色光源２２の側から見て直線部１３Ｌと直線部１４Ｌとの当接部分に重なり合うよう、所定の角度をもって形成されている。換言すれば、絞り３３が基準位置にあるとき、直線部１３Ｌと直線部１４Ｌとの当接部分を延長し絞り３３に投影した線と、縁部１３３Ｒ及び１３３Ｌを延長した線は出力軸３４Ａで交わるよう、穴１３３は形成されている。
【００３２】
絞り３３が基準位置に位置決めされている場合、図５から明らかなように、第１及び第２のライトガイド１３、１４への光路は遮断されず、射出光の光量は調節されずそのまま第１及び第２のライトガイド１３、１４へ導かれる。絞り３３が図５に示す基準位置から時計周りに揺動されると、白色光源２２の射出光の第２のライトガイド１４への光路は絞り３３により遮断されず、第１のライトガイド１３への光路のみが絞り３３により遮断される。従って、白色光源２２の射出光の第１のライトガイド１３への光路の範囲が決定され、第１のライトガイド１３へ導かれる光量のみが調節される。一方、絞り３３が図４に示す基準位置から反時計周りに揺動されると、白色光源２２の射出光の第１のライトガイド１３への光路は絞り３３により遮断されず、第２のライトガイド１４への光路のみが絞り３３により遮断される。従って、白色光源２２の射出光の第２のライトガイド１４への光路の範囲が決定され、第２のライトガイド１４へ導かれる光量のみが調節される。
【００３３】
即ち、アクチュエータ３４のモータの回転方向、及び回転量を適宜制御することにより、第１のライトガイド１３への光量、若しくは第２のライトガイド１４への光量が調節される。尚、第１のライトガイド１３への光量を調節する場合、縁部１３３Ｒが第１のライトガイド１３の端面の直線部１３Ｌと第２のライトガイド１４の端面の直線部１４Ｌとの当接部分に重なり合う位置まで絞り３３が反時計方向に揺動されることがないようモータの回転量は制御される。同様に、第２のライトガイド１４への光量を調節する場合、縁部１３３Ｌが直線部１３Ｌと直線部１４Ｌとの当接部分に重なり合う位置まで絞り３３が時計方向に揺動されることがないようモータの回転量は制御される。
【００３４】
受部１８の底部には仕切り板３５が配設されている。ここで図４、６及び７を参照して仕切り板３５と受部１８の底部における仕切り板３５の支持構造について説明する。図６は、口金１５が受部１８に挿入されていない状態を示しており、図４と同様、一部部材のみ断面で示されている。図７は受部１８を絞り３３の側から示す正面図であり、各部の構成を明示するため図４及び図６とは異なる拡大率で示される。
仕切り板３５は例えば樹脂等を成形した可撓性を有する薄板であり、本体３５Ａ、回転部３５Ｂ及び３５Ｃ、本体３５Ａと回転部３５Ｂを連結するアーム３５Ｄ、本体３５Ａと回転部３５Ｃを連結するアーム３５Ｅを有する。回転部３５Ｂ、３５Ｃにはそれぞれネジ穴３６Ｂ、３６Ｃが穿設されている。
【００３５】
底部１８Ｂには白色光源２２の射出光の光束に沿って、図７に示すようにスリット１８０Ｂ、１８０Ｃが刻設されている。受部１８の外周面において、底部１８Ｂのスリット１８０Ｂに対応する位置に切り欠き部３７Ｂが形成され、スリット１８０Ｃに対応する位置に切り欠き部３７Ｃがそれぞれ形成されている。切り欠き部３７Ｂにはネジ３８Ｂが配設されている。ネジ３８Ｂのシャフトはスリット１８０Ｂを貫通し、底部１８Ｂに固定されている。同様に、切り欠き部３７Ｃにはネジ３８Ｃが配設され、ネジ３８Ｃのシャフトはスリット１８０Ｃを貫通し底部１８Ｂに固定されている。
【００３６】
仕切り板３５は、回転部３５Ｂがスリット１８０Ｂ内に配設され、回転部３５Ｃがスリット１８０Ｃ内に配設されるよう、底部１８Ｂ内に設けられる。スリット１８０Ｂ内において、ネジ３８Ｂは回転部３５Ｂのネジ穴３６Ｂを挿通し、スリット１８０Ｃ内において、ネジ３８Ｃは回転部３５Ｃのネジ穴３６Ｃを挿通しており、回転部３５Ｂ、３５Ｃはそれぞれスリット１８０Ｂ、１８０Ｃに沿って回転可能にネジ３８Ｂ、３８Ｃにより支持されている。
【００３７】
図６に示すように、口金１５の先端が底部１８Ｂにまで挿入されていない状態では、仕切り板３５にはいかなる外力も加えられておらず、本体３５Ａの端部の一部はスリット１８０Ｂ、１８０Ｃの底面に当接している。
【００３８】
口金１５の先端が底部１８Ｂまで挿入されると、口金１５の端面の切り込み１５Ｂ、１５Ｃ（図３参照）に仕切り板３５の本体３５Ａの端部が嵌合し、かつ絞り３３側へ押圧される。上述のように、仕切り板３５は可撓性を有し、かつ回転部３５Ｂ、３５Ｃはスリット１８０Ｂ、１８０Ｃに沿って回転可能に支持されている。従って、図４に示すように、仕切り板３５の回転部３５Ｂはねじ穴３６Ｂを回転中心として反時計周りに回転し、回転部３５Ｃはねじ穴３６Ｃを回転中心として時計周りに回転し、同時に、アーム３５Ｄ及び３５Ｅはそれぞれ本体３５Ａに近づく方向へ変位し、本体３５Ａは絞り３３側へ変位し、かつ受部１８を底部１８Ｂから差込口１６へ向かう方向へ付勢する。
【００３９】
尚、上述のスコープ１０の壁部１９の突起部１９Ｂと口金１５の切り込み１５Ｂ、１５Ｃ、及び画像信号処理ユニット２０の位置確定穴２０Ａと仕切り板３５は、突起部１９Ｂを位置確定穴２０Ａを嵌合させると、切り込み１５Ｂ、１５Ｃに仕切り板３５の端面が嵌合するよう、それぞれ相対的位置関係を有している。
【００４０】
第１及び第２のライトガイド１３、１４の入射端と絞り３３との間に上述のような仕切り板３５を設けることにより、第１のライトガイド１３の入射端へ導かれる光束が第２のライトガイド１４の入射端へ導かれる光束の光路へ浸入することが防止され、また第２のライトガイド１４の入射端へ導かれる光束が第１のライトガイド１３の入射端へ導かれる光束の光路へ浸入することが防止される。即ち、第１及び第２のライトガイド１３、１４の入射端へ導かれる光束の光量は、絞り３３により規定される光量となる。
【００４１】
図１を参照すると、画像信号処理ユニット２０において、白色光源２２の光射出側には回転式三原色カラーフィルタとして回転式ＲＧＢカラーフィルタ２７が介在させられる。回転式ＲＧＢカラーフィルタ２７は図８に示すように円板要素からなり、それぞれセクタ状の赤色フィルタ２７Ｒ、緑色フィルタ２７Ｇ、青色フィルタ２７Ｂが設けられている。赤色フィルタ２７Ｒ、緑色フィルタ２７Ｇ、青色フィルタ２７Ｂはそれぞれの半径方向の中心が１２０°の角度間隔となるよう、円板要素の円周方向に沿って配置されており、互いに隣接するフィルタ間の領域は遮光領域である。
【００４２】
回転式ＲＧＢカラーフィルタ２７は、サーボモータあるいはステッピングモータ等の駆動モータ２８により回転させられる。回転式ＲＧＢカラーフィルタ２７の回転周波数は電子内視鏡で採用されるＴＶ映像再現方式に応じて決められる。例えば、ＰＡＬ方式が採用されている場合には、回転式ＲＧＢカラーフィルタ２７の回転周波数は25Hzであり、ＮＴＳＣ方式が採用されている場合には、その回転周波数は30Hzとなる。
【００４３】
例えば、回転式ＲＧＢカラーフィルタ２７が回転周波数30Hzで回転させられるとすると（ＮＴＳＣ方式）、その１回転に要する時間は約33.3msec（1/30sec ）となり、各色フィルタによる照明時間はほぼ33.3/6msecとなる。ライトガイドの出射端の端面から赤色光、緑色光及び青色光が毎33.3msec間にほぼ33.3/6msecだけ順次射出させられて、被観察体は赤色光、緑色光及び青色光により順次照明され、その各色の光学的被観察体像が撮像センサ１１の対物レンズ群１１１によってＣＣＤイメージセンサ１１０の受光面に順次結像させられる。撮像センサ１１はそのＣＣＤイメージセンサ１１０の受光面に結像された各色の光学的被観察体像を１フレーム分のアナログ画素信号に光電変換し、その各色の１フレーム分のアナログ画素信号は各色の照明時間（33.3/6msec）に続く次の遮光時間（33.3/6msec）にわたって撮像センサ１１から順次読み出される。このような撮像センサ１１からのアナログ画素信号の読み出しはスコープ１０内に設けられたＣＣＤドライバ１２によって行なわれる。
【００４４】
尚、厳密に言うと、カラーフィルタ２７Ｒ、２７Ｇ及び２７Ｂからのそれぞれの色の出力パワー及びＣＣＤイメージセンサ１１０の分光感度特性が異なるために、赤色光、緑色光及び青色光による照明時間はそれぞれ多少異なったものとされるが、ＣＣＤイメージセンサ１１０からのそれぞれの色の１フレーム分のアナログ画素信号の読み出しは同じ態様で遮光時間内で行なわれる。
【００４５】
図１に示すように、スコープ１０が画像信号処理ユニット２０に接続されるとＣＣＤドライバ１２は映像信号処理回路２９に接続される。撮像センサ１１から読み出された画素信号はＣＣＤドライバ１２を介して映像信号処理回路２９に送られる。映像信号処理回路２９において、送られてきた画素信号からＲＧＢのカラーアナログビデオ信号が生成され、ＴＶモニタ５０に送られる。
【００４６】
さらに、上述の操作パネル２５は輝度調整ユニット１０３を備える。輝度調整ユニット１０３は、具体的にはＴＶモニタ５０の映像再現画面全体の照明による輝度を増大させるＵＰボタンスイッチと、輝度を減少させるＤＯＷＮボタンスイッチと、輝度レベル表示器とから構成される。ＵＰボタンスイッチを押すことにより輝度増大パルス信号がシステムコントローラ２１に対して出力され、ＤＯＷＮボタンスイッチを押すことにより輝度減少パルス信号がシステムコントローラ２１に対して出力される。輝度増大パルス信号の出力の度毎に後述する輝度参照値が所定量だけ段階的に増大させられ、輝度減少パルス信号の出力の度毎に輝度参照値が所定量だけ段階的に減少させられる。ＤＯＷＮボタンスイッチ、ＵＰボタンスイッチの操作により指定された輝度レベルが輝度レベル表示器に段階的に表示され、電子内視鏡の操作者に認識される。
【００４７】
図９は、画像信号処理ユニット２０の映像信号処理回路２９の要部を示す図である。スコープ１０のＣＣＤドライバ１２によって撮像センサ１１から読み出された各色の１フレーム分のアナログ画素信号は前段信号回路２０１に入力される。前段信号回路２０１にはプリアンプ、帯域制限用ビデオフィルタ、ガンマ回路等が設けられており、ＣＣＤドライバ１２から出力されたアナログ画素信号の増幅、ガンマ補正等の所定の画像処理が行なわれる。
【００４８】
前段信号回路２０１で処理された各色の１フレーム分のアナログ画素信号は順次アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器２０２に送られ、デジタル画素信号に変換され、次いで各色の１フレーム分のデジタル画素信号はそれぞれＲ画像メモリ２０３Ｒ、Ｇ画像メモリ２０３Ｇ、Ｂ画像メモリ２０３Ｂに格納される。それぞれの画像メモリに格納された各色のデジタル画素信号は同時に読み出され、各色の読み出しデジタル画素信号には水平同期信号及び垂直同期信号等が付加される。即ち、１フレーム分の三原色のデジタル画素信号はＲ画像メモリ２０３Ｒ、Ｇ画像メモリ２０３Ｇ、Ｂ画像メモリ２０３Ｂからカラーデジタルビデオ信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）として出力されデジタルプロセス回路２０４に送られる。尚、Ａ／Ｄ変換器２０２における変換のタイミング、各画像メモリへの画素信号の取り込み、同期信号の生成等はタイミングコントローラ３０により制御される。
【００４９】
デジタルプロセス回路２０４では、各色のカラーデジタルビデオ信号に拡大、縮小、ノイズリダクション等の処理が施され、それぞれデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器２０５Ｒ、２０５Ｇ、２０５Ｂに入力される。各色の１フレーム分のカラーデジタルビデオ信号はＤ／Ａ変換器２０５Ｒ、２０５Ｇ、２０５Ｂで１フレーム分のカラーアナログビデオ信号に変換され、後段信号処理回路２０６に入力される。各色の１フレーム分のカラーアナログビデオ信号は後段信号処理回路２０６においてローパスフィルタを経た後に適宜出力レベルを調整されＴＶモニタ５０に送られ、そこで光学的被観察体像がカラー画像として再現される。
【００５０】
また、後段信号処理回路２０６ではカラーアナログビデオ信号から輝度信号が生成され、第１の画像エリア分解回路２０７、第２の画像エリア分解回路２０８に送られる。第１及び第２の画像エリア分解回路２０７、２０８では、第１及び第２のライトガイド１３、１４による各照明エリアとＣＣＤイメージセンサ１１０との相対的な位置関係に基づいてＣＣＤイメージセンサ１１０の撮像領域を分割し、それぞれの撮像領域に相当する輝度信号が抽出される。第１のライトガイド１３の照明エリアに相当する撮像領域の輝度信号は第１の画像エリア分解回路２０７により抽出され、第２のライトガイド１４の照明エリアに相当する撮像領域の輝度信号は第２の画像エリア分解回路２０８により抽出される。
【００５１】
上述のように、本実施形態では、ＣＣＤイメージセンサ１１０の略中央の垂直転送部から見て、第１のライトガイド１３はＣＣＤイメージセンサ１１０の水平転送部の信号電荷出力端側に配設され、第２のライトガイド１４は水平転送部の信号電荷出力端とは反対側に配設されている。従って、第１及び第２の画像エリア分離回路２０７、２０８により、ＣＣＤイメージセンサ１１０の撮像領域を垂直転送部に沿って略中央で２分割した各領域の輝度信号が抽出される。
【００５２】
第１の画像エリア分解回路２０７により抽出された輝度信号は測光回路２０９に送られ、第２の画像エリア分解回路２０８により抽出された輝度信号は測光回路２１０に送られる。測光回路２０９、２１０は積分回路であり、入力された輝度信号に積分処理が施される。その結果、第１のライトガイド１３に相当する撮像領域、及び第２のライトガイド１４に相当する撮像領域の平均輝度信号がそれぞれ生成される。
【００５３】
即ち、ＣＣＤイメージセンサ１１０の分割された撮像領域のうち水平転送部の信号電荷出力端側の撮像領域、即ちＴＶモニタ５０の左側の領域に相当する撮像領域の平均輝度信号が測光回路２０９で生成され、ＣＣＤイメージセンサ１１０の分割された撮像領域のうち水平転送部の信号電荷出力端側と反対側の撮像領域、即ちＴＶモニタ５０の右側の領域に相当する撮像領域の平均輝度信号は、測光回路２１０で生成される。
【００５４】
測光回路２０９、２１０で生成された平均輝度信号は加算回路２１１により比較されその差分が制御信号としてモータドライバ２１２に出力される。モータドライバ２１２では制御信号に基づいてアクチュエータ３４のモータの回転方向及び回転駆動量が演算され、駆動信号としてアクチュエータ３４のモータに送られる。モータの駆動に応じて絞り３３が上述のように揺動し、第１若しくは第２のライトガイド１３、１４の入射端に導かれる光量が制御される。
【００５５】
例えば、患者の体腔内の観察部位の第１の配光レンズ３１（図２参照）に対する物体距離が、第２の配光レンズ４１（図２参照）に対する物体距離より近い場合、測光回路２０９から出力される平均輝度信号は測光回路２１０から出力される平均輝度信号より高い。従って、加算回路２１１及びドライバ２１２の処理により、第１のライトガイド１３の入射端へ導かれる光量が減少するよう、絞り３３は図５において反時計周りに所定量、揺動され停止される。
【００５６】
観察部位の第１の配光レンズ３１に対する物体距離と第２の配光レンズ４１に対する物体距離が略等しく、測光回路２０９から出力される平均輝度信号と測光回路２１０から出力される平均輝度信号が等しい場合は、第１及び第２のライトガイド１３、１４に導かれる光量が同一となるよう、ドライバ２１２の制御により絞り３３は図５に示す基準位置に位置決めされる。
【００５７】
さらに、後段信号処理回路２０６で生成された輝度信号は測光回路２１３に送られる。即ち、測光回路２１３には全撮像領域の輝度信号が送られる。測光回路２１３は測光回路２０９及び２１０と同様の積分回路であり、測光回路２１３の積分処理により全撮像領域の平均輝度信号が生成される。
【００５８】
一方、上述のフロントパネル２５の光量調節ユニット１０３のＵＰボタンスイッチ、ＤＯＷＮボタンスイッチの操作により決定された参照輝度値はシステムコントローラ２１を介してＤ／Ａ変換器２１４へ送られ、アナログ参照輝度値に変換される。
【００５９】
加算回路２１５において、測光回路２１３から出力された全撮像領域の平均輝度信号と、Ｄ／Ａ変換器２１４から出力されるアナログ参照輝度値が比較され、その差分電圧が制御信号としてランプ電源回路２６に送られる。ランプ電源回路２６では入力された差分電圧が電力増幅され、白色光源２２へ送られ、白色光源２２の射出光の光量の増減が調節される。
【００６０】
以上のようにして、ＴＶモニタ装置５０の画像表示領域５１の全体的な輝度が輝度調整ユニット１０３（図１参照）のＤＯＷＮボタン、ＵＰボタンにより指定された輝度レベルに一致するよう調整されると共に、画像表示領域５１の左領域５１Ｌ、右領域５１Ｒの輝度が均一となるよう調整される。
【００６１】
本実施形態によれば、第１及び第２のライトガイド１３、１４の入射端へそれぞれ導かれる光束の、他方の入射端への光束の光路への浸入が仕切り板３５により防止される。従って、上述の測光回路２０９、２１０及び加算回路２１１の処理による演算上の第１及び第２のライトガイド１３、１４の入射端への光量よりも、実際にそれぞれの入射端へ入射する光束の光量が増加することはない。即ち、絞り３３と第１及び第２のライトガイド１３、１４の入射端との間に仕切り板３５を設けることにより、画像表示領域５１の左領域５１Ｌ、右領域５１Ｒの輝度が正確に制御される。
【００６２】
尚、本実施形態の変形例として、第１及び第２のライトガイド１３、１４を入射端において、図１０に示すようにそれぞれの入射端の端面が所定の近接間隔をおいて配置されるよう口金１５により保持してもよい。この場合、仕切り板３５は、図１１に示すように第１及び第２のライトガイド１３、１４の入射端の端面の間に位置決めされるよう設けられる。
【００６３】
また、本実施形態において、画像表示領域５１の中央を縦に分割した左右の領域に表示される観察部位が第１及び第２のライトガイド１３、１４により照射されるよう、第１及び第２のライトガイド１３、１４とＣＣＤイメージセンサ１１０との相対的位置関係は定められているが、これに限るものではない。例えば、画像表示領域５１の中央を水平走査線に沿うよう横に分割した上下の領域に表示される観察部位が第１及び第２のライトガイド１３、１４により照射されるよう、第１及び第２のライトガイド１３、１４とＣＣＤイメージセンサ１１０との相対的位置関係を定めてもよい。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ライトガイドにおいて複数に分割された出射端に対応して複数に分割された入射端の各領域へ入射する光束を厳密に分けて適切な光量調整を可能とすると共に、対物レンズにより観察可能な範囲において対物レンズからの物体距離が異なる場合でも、良好な光学的被観察像がＴＶモニタ等に映し出される電子内視鏡が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態が適用される電子内視鏡のブロック図である。
【図２】ライトガイドの出射端及び入射端近傍の構成を模式的に示す図である。
【図３】ライトガイドの入射端の正面図である。
【図４】スコープを接続した状態の画像信号処理ユニットの受部近傍を示す図である。
【図５】絞りユニットの正面図である。
【図６】スコープを接続していない状態の画像信号処理ユニットの受部近傍を示す図である。
【図７】受部を絞りの側から示す正面図である。
【図８】ＲＧＢ回転式カラーフィルタの正面図である。
【図９】映像信号処理回路の要部を示すブロック図である。
【図１０】本発明に係る実施形態の変形例におけるライトガイドの入射端の正面図である。
【図１１】実施形態の変形例における受部を絞りの側から示す正面図である。
【符号の説明】
１０ スコープ
１１ 撮像センサ
１３ 第１のライトガイド
１４ 第２のライトガイド
１５ 口金
１８ 受部
２０ 画像信号処理ユニット
２１ システムコントローラ
２２ 白色光源
２３ 絞りユニット
２５ 操作パネル
２６ ランプ電源回路
２７ 回転式ＲＧＢカラーフィルタ
２９ 映像信号処理回路
３０ タイミングコントローラ
３３ 絞り
３５ 仕切り板
５０ ＴＶモニタ装置
１０１ 電源ＳＷ
１０２ 点灯ＳＷ
１０３ 輝度調節ユニット
２０７、２０８ 画像エリア分離回路

Claims (6)

1. スコープと、このスコープが着脱自在に接続される画像信号処理ユニットとを備えた電子内視鏡において、
   前記スコープは、前記画像信号処理ユニット内に設けられた光源からの射出光を前記スコープの先端側に導き、被観察体に照射するための、出射端にて複数に分割されたライトガイドと、
   前記ライトガイドの入射端側において前記ライトガイドを保持するライトガイド保持部材とを有し、
   前記入射端は、前記出射端側における前記複数の分割に対応して分割され、それぞれの入射端の端面が、光学的には互いに独立したまま１つにまとめられ、
   前記画像信号処理ユニットは、前記スコープが接続される際、前記ライトガイド保持部材が挿入される筒状の受部と、
   前記受部の端部近傍に配設され、前記射出光のうち前記ライトガイドへ導かれる光束の光量を調節するための絞りと、
   前記受部の端部に設けられ、前記射出光のうち前記ライトガイドへ導かれる光束を前記入射端の分割に応じて分離して振り分けて導くための仕切り部材とを有することを特徴とする電子内視鏡。
2. 前記仕切り部材は、前記スコープを前記画像信号処理ユニットに接続すると、その側端部の一部が前記ライトガイド保持部材の端面に押圧されるよう設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。
3. 前記仕切り部材は可撓性を有し、かつ前記受部内において前記光路に沿って変位可能に支持されており、前記ライトガイド保持部材の端面に押圧されると前記ライトガイド保持部材への付勢力を発生させることを特徴とする請求項２に記載の電子内視鏡。
4. 前記ライトガイド保持部材の端面には、前記スコープを前記画像信号処理ユニットに接続すると前記仕切り部材の側端部が嵌合する切り込みが形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電子内視鏡。
5. スコープと、このスコープが着脱自在に接続される画像信号処理ユニットとを備えた電子内視鏡において、
   前記スコープは、前記画像信号処理ユニット内に設けられた光源からの射出光を前記スコープの先端側に導き、被観察体に照射するための、出射端にて複数に分割されたライトガイドと、
   前記出射端側における前記複数の分割に対応して分割された入射端側において前記ライトガイドを保持するライトガイド保持部材とを有し、
   前記画像信号処理ユニットは、前記スコープが接続される際、前記ライトガイド保持部材が挿入される筒状の受部と、
   前記受部の端部近傍に配設され、前記射出光のうち前記ライトガイドへ導かれる光束の光量を調節するための絞りと、
   前記受部の端部に設けられ、前記射出光のうち前記ライトガイドへ導かれる光束を前記入射端の分割に応じて分離して振り分けて導くための仕切り部材とを有し、
   前記仕切り部材は、前記スコープを前記画像信号処理ユニットに接続すると、その側端部の一部が前記ライトガイド保持部材の端面に押圧されるよう設けられ、
   前記仕切り部材は可撓性を有し、かつ前記受部内において前記光路に沿って変位可能に支持されており、前記ライトガイド保持部材の端面に押圧されると前記ライトガイド保持部材への付勢力を発生させ、
   前記ライトガイド保持部材の端面には、前記スコープを前記画像信号処理ユニットに接続すると前記仕切り部材の側端部が嵌合する切り込みが形成され、
   前記ライトガイドは前記入射端において２つに分割され、それぞれ入射端の端面が半円に成形され、光学的には互いに独立したまま互いの前記端面の直線部が当接するよう１つにまとめられており、
   前記光源側から見た場合、前記切り込みは前記直線部の当接部分の延長上に相当する位置に形成されていることを特徴とする電子内視鏡。
6. 前記ライトガイドは前記入射端において２つに分割され、それぞれの入射端の端面が所定の間隔をおいて配置されるよう前記ライトガイド保持部材により保持され、
   前記スコープを前記画像信号処理ユニットに接続すると、前記光源側から見た場合、前記仕切り部材が前記２つの端面の間に位置決めされるよう、前記切り込みは形成されていることを特徴とする請求項４に記載の電子内視鏡。

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