JP4520010B2

JP4520010B2 - 電子内視鏡装置

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Publication number: JP4520010B2
Application number: JP2000304680A
Authority: JP
Inventors: 素子川村; 千成田中; 浩佐野; 邦清金子
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2000-10-04
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2020-10-04
Also published as: JP2002102163A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
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装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子内視鏡装置において、電子内視鏡（電子スコープ）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（例えば凹レンズ等の発散光学系）を介して、スコープよりＣＣＤイメージセンサ受光面の前方の被観察体像に照射される。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、出射端を複数に分割しＣＣＤイメージセンサの周囲に配設すると共に、画像信号処理ユニット側、即ち入射端を１本にまとめたライトガイドが配設されている。
【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装置において、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被観察部位の照明光の光量が調節される。光源として例えばキセノンランプやハロゲンランプ等の放電管が用いられる場合、光源とライトガイドの入射端との間に介在させられる絞りを駆動することにより光量が調節される。また、光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）、即ち半導体発光素子が用いられる場合、ＬＥＤの駆動電流を調節することにより光量が調節される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の出射端が分割されたライトガイドは、その入射端が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常時、同一である。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。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、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る。
【０００６】
また、被観察体において輝度レベルの異なる部位が混在する場合も、同様の問題が生じる。即ち、輝度レベルの低い部位にあわせて光源の光量を増量すれば輝度レベルの高い部位はＴＶモニタ上でハレーションを起こし、輝度レベルの高い部位に合わせて光源の光量を減らせば、輝度レベルの低い部位のＴＶモニタにおける再現性が悪くなる。
【０００７】
このような問題に対処するため、複数のライトガイドを設けることが考えられるが、各ライトガイドごとに光量調節をするための機構を設けなければならないため、部品点数が増加し装置全体が大型化すると共に、光量調節の回路系統の制御も複雑化するという問題点がある。
【０００８】
本発明は、以上の問題を解決するものであり、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、常時、良好な光学的被観察像が得られる電子内視鏡装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電子内視鏡装置は、光学的に独立した複数のファイバーバンドルを有するライトガイドが設けられたスコープと、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、画像信号処理ユニットに設けられる光源ユニットとを備え、光源ユニットは、複数のファイバーバンドルの入射端に対応する複数のグループに分けられる複数の半導体発光素子を有し、複数の半導体発光素子は、出射光が複数のグループに対応する複数のファイバーバンドルの入射端に入射するよう配設されると共に、複数のグループ毎に独立して光量が調節されることを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、光源ユニットは、複数の半導体発光素子を保持するための保持部材を有し、保持部材は、複数のファイバーバンドルのそれぞれの入射端に曲率中心が一致する球面の内壁面の一部である複数の取付面を有し、複数の半導体発光素子は、グループ毎に、複数の取り付け面のそれぞれに配設される。
【００１１】
好ましくは、光源ユニットは、複数の半導体発光素子を保持するための保持部材を備え、保持部材には、直交する直線が複数のファイバーバンドルの入射端に交差するよう形成された傾斜面を有する複数の段部が形成され、複数の半導体発光素子は、グループ毎に、複数の段部の傾斜面に取り付けられる。
【００１２】
好ましくは、光源ユニットは、複数の半導体発光素子を保持するための保持部材を備え、保持部材は所定の曲率中心を有する球面の内壁面の一部である単一の取付面を有し、複数の半導体発光素子は、出射光の集光点が単一の取付面の曲率中心と一致するよう単一の取付面に取り付けられ、保持部材は、取付面の中心軸線がライトガイドの中心を通るよう設けられる。
【００１３】
複数のファイバーバンドルは、例えば、それぞれの出射端において、配光角度の異なる配光光学系を備える。
【００１４】
好ましくは，複数のファイバーバンドルは、入射端において、端面が略真円を呈するよう束ねられる。
【００１５】
複数のファイバーバンドルは入射端において端面が真円を呈するよう束ねられ、好ましくは、集光点からライトガイド端面までの距離と、真円の直径と、取付面において複数の半導体発光素子のうちの中心軸線から最も離れた位置に配設される半導体発光素子の射出光の中心軸と中心軸線の成す狭角とが、以下の関係を満たす。
｜Ｘ｜≧｜Φ／２ｔａｎΘ｜
（ただし、Ｘ：集光点からライトガイド端面までの距離
Φ：真円の直径
Θ：取付面において複数の半導体発光素子のうちの中心軸線から最も離れた位置に配設される半導体発光素子の射出光の中心軸と中心軸線の成す狭角）
【００１６】
好ましくは、スコープの先端部本体に設けられる固体撮像素子と複数のファイバーバンドルとの相対的位置関係に基づいて、固体撮像素子の撮像領域を分割し、複数のライトガイドに対応する分割撮像領域毎の平均輝度値を算出する輝度算出手段と、各分割撮像領域毎の平均輝度値が所定の輝度参照値にそれぞれ実質的に一致するよう、複数のファイバーバンドルに対応する複数のグループに属する複数の半導体発光素子の光量を調節する、光量調節手段とを備える。
【００１７】
本発明によれば、光学的に独立した複数のファイバーバンドルを設け、光源としての複数の半導体発光素子を複数のファイバーバンドルのそれぞれに対応してグループ分けし、各グループ毎に独立して半導体発光素子の光量が調節される。従って、被観察体に輝度レベルの異なる部分が混在していても、画像信号処理ユニットに接続されたＴＶモニタ等に再現される被観察体像において、画面全体に良好な照度が得られる。
【００１８】
保持部材に複数のファイバーバンドルに対応して曲率中心の異なる複数の取付面を形成したり、あるいは、複数の段部を形成することにより、複数の半導体発光素子を単一の保持部材に保持したまま、複数のファイバーバンドルに対応してグループ分けすることができる。従って、部品点数が増加することがなく経済的である。
【００１９】
複数のファイバーバンドルの出射端に、配光角度の異なる配光光学系を配設し、それぞれのファイバーバンドルに対応するグループに属する半導体発光素子の出射光の光量をグループ毎に独立して調節することにより、スコープの先端部近傍において広い範囲を照射する場合にも、細長い体腔内を照射する場合にも、適切な光量で照射することができる。
【００２０】
保持部材に所定の曲率中心を有する球面を呈する取付面を形成し、複数の半導体発光素子を出射光の集光位置が取付面の曲率中心と一致するよう取付面に配設し、上述の式を満たすよう保持部材とライトガイドを位置決めすることにより、取付面の中心軸線から最も離れた位置に配設される半導体発光素子の出射光が、ファイバーバンドルの入射端面に入射される。従って、複数の半導体発光素子の出射光を効率よくファイバーバンドルの入射端面に入射させることができる。
【００２１】
【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、本発明に係る第１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が設けられる。撮像センサ１１は、対物レンズ１１０、カラーチップフィルタを備えるＣＣＤイメージセンサ１１１、対物レンズ１１０とＣＣＤイメージセンサ１１１との間に介在する絞り１１２を備える。スコープ１０内にはライトガイド１２が挿通されており、その出射端は、スコープ１０の先端まで延びている。
【００２２】
画像信号処理ユニット２０のシステムコントローラ２１は電子内視鏡装置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。
【００２３】
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はスコープ１０内に設けられたＣＣＤ回路（図示せず）を介して映像信号処理回路２２に接続される。また、ライトガイド１２の入射端は画像信号処理ユニット２０内に設けられた光源ユニット２３に光学的に接続される。
【００２４】
画像信号処理ユニット２０にはフロントパネル２４が設けられ、このフロントパネル２４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）２４１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が切替えられ、ランプスイッチ（ＳＷ）２４２により光源ユニット２３の点灯が制御される。
【００２５】
光源ユニット２３はそれぞれ複数の白色ＬＥＤを有する第１のＬＥＤグループ２３Ａと第２のＬＥＤグループ２３Ｂを備える。本明細書では、第１及び第２のＬＥＤグループ２３Ａ、２３Ｂを合わせた、光源としての単一ユニットを「ランプ」と呼ぶ。尚、光源ユニット２３の詳細は後述する。
【００２６】
ランプＳＷ２４２はトグル式のスイッチであり、押されるたびにＯＮ、ＯＦＦがサイクリックに切り替わる。光源ユニット２３のランプが点灯していない状態でランプＳＷ２４２が押されると、光源ＯＮの信号がシステムコントローラ２１に伝達され、システムコントローラ２１は第１のＬＥＤ駆動回路２５、第２のＬＥＤ駆動回路２６に駆動開始を示す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、第１及び第２のＬＥＤ駆動回路２５、２６により光源ユニット２３への給電が開始される。光源ユニット２３への給電が開始されると、後述するように白色光が発光され、ライトガイド１２を介して被観察体に照射される。また、給電開始後、ランプＳＷ２４２が再び押されるまでのシステムコントローラ２１による第１及び第２のＬＥＤ駆動回路２５、２６の制御は、それぞれ独立して行なわれる。
【００２７】
撮像センサ１１から読み出された画像信号はスコープ１０内の伝送用のバッファ（図示せず）を介して映像信号処理回路２２に送られる。映像信号処理回路２２では、プロセス回路ブロック２２１で、サンプリング、クランプ、ブランキング、増幅等の処理が施され、輝度信号（Ｙ）と色差信号（Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）が作成される。輝度信号と色差信号は、それぞれガンマ補正等の所定の画像処理が施され、Ａ／Ｄ変換器２２２でデジタル画像信号に変換され、それぞれ画像メモリ２２４に格納される。
【００２８】
デジタル化された輝度信号、色差信号は、画像メモリ２２４から読み出され、画像信号処理回路２２３で、拡大、縮小、ノイズリダクション等の処理が施された後、Ｄ／Ａ変換器２２５によりアナログ信号に変換される。輝度信号、色差信号のアナログ信号は、ＲＧＢデコーダ２２７により３原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色に応じたＲＧＢビデオ信号にデコードされる一方、エンコーダ２２６により輝度信号（Ｙ）、色信号（Ｃ）にエンコードされてＳビデオ信号（Ｙ／Ｃ）が生成される。これらＲＧＢビデオ信号、Ｓビデオ信号は水平同期信号及び垂直同期信号が付加され、画像信号処理ユニット２０に接続された外部のＴＶモニタ（図示せず）に送られる。ＴＶモニタでは伝送されたＳビデオ信号若しくはＲＧＢ信号に基づいて、画面上に画像が表示される。
【００２９】
尚、Ａ／Ｄ変換器２２２、Ｄ／Ａ変換器２２５における変換のタイミング、水平同期信号、垂直同期信号の生成等はタイミングコントローラ２７により制御される。
【００３０】
図２は、スコープ１０内に配設されるライトガイド１２を示す図である。ライトガイド１２は、複数の光ファイバーが束ねられた第１のファイバーバンドル１２１、第２のファイバーバンドル１２２を有する。第１及び第２のファイバーバンドル１２１、１２２はスコープ１０の先端側において分岐し、ライトガイド１２の中央部分で束ねられ、光源側に至っている。
【００３１】
図３は、スコープ１０の先端部本体の端面を示す正面図である。スコープ１０の操作部（図示せず）の送水ボタン・送気ボタンを操作することにより、送水ノズル１３１及び送気ノズル１３２から洗浄水、圧縮空気がそれぞれ噴出され、対物レンズ１１０を保護する観察窓の曇りの除去や、洗浄が行なわれる。吸引・鉗子チャンネル１３３からは生検鉗子や処置具が突出し、患部の組織片の切り取り等が行なわれる。また、操作部の吸引ボタンを操作することにより吸引・鉗子チャンネル１３３を介して汚物の吸引等が行なわれる。スコープ１０の先端部本体において、第１及び第２のファイバーバンドル１２１、１２２は対物レンズ１１０を挟んで略対称な位置に設けられる。第１及び第２のファイバーバンドル１２１、１２２の出射端には、後述するように配光レンズがそれぞれ設けられる。
【００３２】
一方、光源ユニット２３側における第１及び第２のファイバーバンドル１２１、１２２の端面の形状は、図４に示されるようにそれぞれ半円であり、各々の直線部が近接したまま平行に延びている。換言すれば、ライトガイド１２の光源ユニット２３側において、ファイバーバンドル１２１、１２２の端面は全体として円形を呈する。
【００３３】
図５は、第１実施形態の光源ユニット２３とライトガイド１２の相対的位置関係を模式的に示す図であり、一部が断面で示される。平板状の保持板２３１においてライトガイド１２に対向する側には、それぞれ異なる曲率中心を有する球面部２３１Ａ、２３１Ｂが形成される。球面部２３１Ａは、その曲率中心がファイバーバンドル１２１の入射端側の端面の中心に略一致する球面の内壁面の一部であり、球面部２３１Ｂは、その曲率中心がファイバーバンドル１２２の入射端側の端面の中心に略一致する球面の内壁面の一部である。球面部２３１Ａには第１のＬＥＤグループ２３Ａに属する複数の白色ＬＥＤ２３２（発光素子）が取り付けられ、球面部２３１Ｂには、第２のＬＥＤグループ２３Ｂに属する複数の白色ＬＥＤ２３２が取り付けられる。尚、保持板２３１の構成を明示するため図５において一部の白色ＬＥＤ２３２は省略されているが、実際には各球面部２３１Ａ、２３１Ｂの略全域にわたって取り付けられる。即ち、図５において、球面部２３１Ａ、２３１Ｂの境界線２３１Ｌ（破線で図示）に交差する各球面部の中心に配設された白色ＬＥＤ２３２のみが図示されている。
【００３４】
各白色ＬＥＤ２３２は、例えば半田付けにより保持板２３１への取付られる。白色ＬＥＤ２３２のリード線（図示せず）は保持板２３１を挿通させられ、球面部２３１Ａ、２３１Ｂの反対側の面に設けられる、導体パターンが形成された基板に電気的に接続される。導体パターンは上述の第１及び第２のＬＥＤ駆動回路２５、２６に接続される。従って、上述のように、システムコントローラ２１の制御信号にもとづき、第１及び第２のＬＥＤ駆動回路２５、２６を介して、各白色ＬＥＤ２３２の駆動電流が制御される。
【００３５】
上述のように、球面部２３１Ａ、２３１Ｂの曲率中心はそれぞれファイバーバンドル１２１、１２２の端面の中心に略一致する。従って、球面部２３１Ａに取り付けられる第１のＬＥＤグループ２３Ａの複数の白色ＬＥＤ２３２の射出光は、境界線２３１Ｌから最も遠い周縁部に配設される白色ＬＥＤ２３２Ａと、境界線２３１Ｌの最も近くに配設される白色ＬＥＤ２３２Ｂにより代表的に示されるように、ファイバーバンドル１２１の入射端面に集光する。同様に、球面部２３１Ｂに取り付けられる第２のＬＥＤグループ２３Ｂの複数の白色ＬＥＤ２３２の射出光は、境界線２３１Ｌから最も遠い周縁部に配設される白色ＬＥＤ２３２Ｄと、境界線２３１Ｌの最も近くに配設される白色ＬＥＤ２３２Ｃにより代表的に示されるように、ファイバーバンドル１２２の入射端面に集光する。
【００３６】
一方、ファイバーバンドル１２１、１２２の出射側には、それぞれ配光レンズ２３３、２３４が配設される。即ち、各白色ＬＥＤ２３２から射出され、ファイバーバンドル１２１、１２２を介してスコープ１０の先端に導かれた光束は、配光レンズ２３３、２３４を介して被観察体に照射される。第１実施形態において、配光レンズ２３３の配光角度は配光レンズ２３４の配光角度より小さい。従って、ファイバーバンドル１２２から配光レンズ２３４を介して照射される照明光は、胃壁のようにスコープ１０の先端部近傍において広い範囲を照射するのに適し、ファイバーバンドル１２１から配光レンズ２３３を介して照射される照明光は、食道のように細長い体腔内を照射するのに適する。
【００３７】
ここで、図６〜９を用いて、第１実施形態における光量調節の処理手順について説明する。図６は、画像信号処理ユニット２０に電源が投入されると、開始されるループ処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１００で、以降の処理で用いられる各種変数、フラグ等の初期設定が行なわれると、次いでステップＳ１０２で、パネル２４が操作されたかチェックされ、ステップＳ１０４で、画像信号処理ユニット２０に接続されたキーボードからコマンド投入があったか否かがチェックされ、ステップＳ１０６でランプ関連処理が行なわれる。さらに、ステップＳ１０８で、スコープ１０から送信されるスコープ１０やＣＣＤイメージセンサ１１１の種別等の情報の取り込み、日付、時刻の表示処理、その他の処理が行なわれる。ステップＳ１０２〜Ｓ１０８の処理は、約１ｍｓ（ミリ秒）のサイクルで繰り返し実行される。
【００３８】
図７は、ランプＳＷ２４２の操作に関連して実行される処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ２００でパネル２４に設けられたいずれかのスイッチが押されたか否かがチェックされる。パネル２４のいずれかのスイッチが押されたことが確認された場合、ステップＳ２０２へ進み、その押されたスイッチがランプＳＷ２４２であるか否かがチェックされる。ランプＳＷ２４２が押されたことが確認された場合、ステップＳ２０４へ進み、ランプが消灯中か否かがチェックされる。ランプが消灯中、即ち第１及び第２のＬＥＤグループ２３Ａ、２３Ｂが駆動されていない場合、ステップＳ２０６へ進む。ステップＳ２０６では、ランプの点灯処理が行なわれる。システムコントローラ２１から、第１及び第２のＬＥＤ駆動回路２５、２６に制御信号が送られ、第１及び第２のＬＥＤグループ２３Ａ、２３Ｂに属する白色ＬＥＤ２３２に駆動電流が供給され、各白色ＬＥＤ２３２から白色光が出射される。さらに、ランプが点灯していることを示すフラグＶに「１」がセットされる。
【００３９】
ステップＳ２００でパネル２４のスイッチが押されていないことが確認された場合、図８のステップＳ３００へ進む。また、ステップＳ２０２で、押されたのがランプＳＷ２４２以外のスイッチであることが確認された場合、ステップＳ２０８へ進み、その押されたスイッチに関連する処理を実行し、図８のステップＳ３００へ進む。
【００４０】
ステップＳ２０４でランプが消灯中ではないことが確認された場合、即ち、ランプが点灯している状態でランプＳＷ２４２が押されたことが確認された場合、ステップＳ２１０へ進む。ステップＳ２１０では、システムコントローラ２１から第１及び第２の駆動回路２５、２６へ、白色ＬＥＤ２３２の駆動電流の供給停止の制御信号が送られ、その結果、第１及び第２のＬＥＤグループ２３Ａ、２３Ｂの各白色ＬＥＤ２３２からの白色光の出射が停止される。以上のランプ消灯処理が行なわれた後、フラグＶに「０」がセットされ、図８のステップＳ３００へ進む。
【００４１】
図８は、第１のＬＥＤグループ２３Ａの光量調節の処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ３００で、フラグＶの値がチェックされる。フラグＶに「１」がセットされていない場合とは、画像信号処理ユニット２０に電源投入後、ランプＳＷ２４２がまだ押されていないか、若しくはランプ点灯中にランプＳＷ２４２が押され消灯処理が行なわれた場合である。従って、ステップＳ３０２へ進み、ランプが点灯していない旨の警告をパネル上に表示し、処理を終了する。
【００４２】
ステップＳ３００で、フラグＶに「１」がセットされていることが確認され、ランプが点灯中であることが確認されたら、ステップＳ３０４へ進み、光量データＹ１の入力処理が行なわれる。
【００４３】
光量データとは、スコープ１０の先端におけるＣＣＤイメージセンサ１１１（図１参照）と第１及び第２のファイバーバンドル１２１、１２２の相対的位置関係に応じてＣＣＤイメージセンサ１１１の撮像領域を分割し、分割された各領域毎に画素信号から算出される平均輝度情報であり、０〜２５５のレベルで表される。第１実施形態では、スコープ１０の先端部において第１及び第２のファイバーバンドル１２１、１２２は対物レンズ１１０を挟んで略対称な位置に配設されている（図３参照）。即ち、対物レンズ１１０の後方に配設されるＣＣＤイメージセンサ１１１の左右に第１及び第２のファイバーバンドル１２１、１２２が位置している。従って、第１実施形態では，ＣＣＤイメージセンサ１１１の撮像領域を左右に分割し、それぞれの領域の平均輝度情報が算出される。光量データＹ１には、第１のファイバーバンドル１２１に対応する撮像領域の平均輝度情報が格納される。
【００４４】
次いでステップＳ３０６へ進み、光量データＹ１の許容値判断が行なわれる。即ち、光量データＹ１と参照輝度値Ｙｒｅｆとの差分を算出し、その差分が許容幅の範囲内にあるかが判断される。第１実施形態において、参照輝度値Ｙｒｅｆは上述の輝度レベルの１２８に設定され、許容幅は輝度レベルの４レベル分に設定される。
【００４５】
光量データＹ１と参照輝度値Ｙｒｅｆとの差分が許容幅の範囲内にない場合はステップＳ３０８〜Ｓ３１２において、光量調整のための処理が行なわれる。ステップＳ３０８で光量データＹ１と参照輝度値Ｙｒｅｆとの大小が比較される。光量データＹ１が参照輝度値Ｙｒｅｆよりも大きい場合、ステップＳ３１０で光量データＹ１から参照輝度値Ｙｒｅｆを減算し、その結果に基づいて、第１のＬＥＤグループ２３Ａに属する白色ＬＥＤ２３２の駆動電流値を決定する。即ち、第１のＬＥＤグループ２３Ａの白色ＬＥＤ２３２の駆動電流は減少させられる。従って、第１のＬＥＤグループ２３Ａの白色ＬＥＤ２３２の光量は低減され、参照輝度値Ｙｒｅｆと一致する。光量データＹ１が参照輝度値Ｙｒｅｆよりも小さい場合、ステップＳ３１２で参照輝度値Ｙｒｅｆから光量データＹ１を減算し、その結果に基づいて、第１のＬＥＤグループ２３Ａに属する白色ＬＥＤ２３２の駆動電流値を決定する。即ち、第１のＬＥＤグループ２３Ａの白色ＬＥＤ２３２の駆動電流は増加させられる。従って、第１のＬＥＤグループ２３Ａの白色ＬＥＤ２３２の光量は増加され、参照輝度値Ｙｒｅｆと一致する。ステップＳ３１０若しくはＳ３１２の処理が実行されたら図９のステップＳ４００へ進む。
【００４６】
一方、ステップＳ３０６において、光量データＹ１と参照輝度値Ｙｒｅｆとの差分が許容幅の範囲内にあると確認された場合は、第１のＬＥＤグループ２３Ａの白色ＬＥＤ２３２の光量を調節する必要はないため、駆動電流値の変更処理は行なわず、図９のステップＳ４００へ進む。
【００４７】
図９は、第２のＬＥＤグループ２３Ｂの光量調節の処理手順を示すフローチャートである。処理手順は図８の第１のＬＥＤグループ２３Ａの光量調節の処理手順と同様である。ステップＳ４００で、第２のファイバーバンドル１２２に対応する、ＣＣＤイメージセンサ１１１の撮像領域の平均輝度情報が算出され、光量データＹ２に格納される。
【００４８】
ステップＳ４０２において、図８のステップＳ３０６と同様、許容値判断が行なわれ、光量データＹ２と輝度参照値Ｙｒｅｆとの差分値がチェックされる。差分値が許容幅の範囲内にない場合、ステップＳ４０４へ進み、光量データＹ２と輝度参照値Ｙｒｅｆの大小が比較される。光量データＹ２が輝度参照値Ｙｒｅｆより大きい場合、ステップＳ４０６で光量データＹ２から輝度参照値Ｙｒｅｆを減算し、その値に基づいて第２のＬＥＤグループ２３Ｂに属する白色ＬＥＤ２３２の駆動電流値が決定される。また、光量データＹ２が輝度参照値Ｙｒｅｆより小さい場合、ステップＳ４０８へ進み、輝度参照値Ｙｒｅｆから光量データＹ２を減算し、その値に基づいて第２のＬＥＤグループ２３Ｂに属する白色ＬＥＤ２３２の駆動電流値が決定される。
【００４９】
ステップＳ４０２において、上述の差分値が許容幅の範囲内にあると確認されたら、第２のＬＥＤグループ２３Ｂの白色ＬＥＤ２３２の光量調節を行なう必要はないため、駆動電流値の変更は行なわず、本ルーチンは終了する。
【００５０】
以上のようにして、第１及び第２のＬＥＤグループ２３Ａ、２３Ｂの白色ＬＥＤ２３２の駆動電流が各グループ単位で独立して制御され、その結果、第１及び第２のファイバーバンドル１２１、１２２に入射する光量が調節される。
【００５１】
図１０に第１実施形態の変形例を示す。図５と同様、図１０には光源ユニット３００とライトガイド１２の相対的位置関係が拡大して示される。この変形例において、光源ユニット３００の保持板３０１のライトガイド１２に対向する側は、第１のファイバーバンドル１２１に対応する第１のＬＥＤグループ３００Ａに属する複数の白色ＬＥＤ２３２が取り付けられる取付部３０１Ａと、第２のファイバーバンドル１２２に対応する第２のＬＥＤグループ３００Ｂに属する複数の白色ＬＥＤ２３２が取り付けられる取付部３０１Ｂを有する。
【００５２】
取付部３０１Ａ、３０１Ｂにはそれぞれ複数の段部が形成される。取付部３０１Ａの各段部は、ライトガイド１２に対向する傾斜面の全域にわたって、直交する直線が第１のファイバーバンドル１２１の入射端面に交差するよう設けられる。さらに、各段部は正面からみた場合、略円弧状に形成される。従って、取付部３０１Ａの各段部に取り付けられる白色ＬＥＤ２３２の出射光は、第１のファイバーバンドル１２１の入射端面に入射する。同様に、取付部３０１Ｂの各段部は、ライトガイド１２に対向する傾斜面の全域にわたって、直交する直線が第２のファイバーバンドル１２２の入射端面に交差するよう設けられ、各段部は正面からみた場合、略円弧状に形成される。従って、取付部３０１Ｂの各段部に取り付けられる白色ＬＥＤ２３２の出射光は、第２のファイバーバンドル１２２の入射端面に入射する。尚、保持板３０１の構成を明示するため、図１０では各段部の断面の後方に現れる線部は省略される。また、同様の理由から一部の白色ＬＥＤ２３２も省略されているが、実際には各段部の上述の傾斜面の略全域にわたって取り付けられる。
【００５３】
取付部３０１Ａに取り付けられる複数の白色ＬＥＤ２３２は、第１のＬＥＤ駆動回路２５を介して駆動電流が制御され、取付部３０１Ｂに取り付けられる複数の白色ＬＥＤ２３２は、第２のＬＥＤ駆動回路２６を介して駆動電流が制御される。従って、第１及び第２のファイバーバンドル１２１、１２２の出射光の光量が独立して制御される。
【００５４】
図１１は、本願発明に係る第２実施形態が適用される電子内視鏡の光源ユニット４００を示す図である。保持板４０１においてライトガイド４１０に対向する側には、所定の曲率中心を有する球面の内壁面である取付部４０１Ａが形成される。取付部４０１Ａには、第１実施形態と同様の白色ＬＥＤ２３２が略全域にわたって配設される。各白色ＬＥＤ２３２は、その射出光の中心軸が、それぞれの取付位置における取付部４０１Ａの接線と直交するよう取り付けられる。従って、各白色ＬＥＤ２３２の出射光は、図１１に示すように、取付部４０１Ａの曲率中心４０１Ｃに集光する。尚、図の複雑化を避けるため、図１１において一部の白色ＬＥＤ２３２は省略されている。
【００５５】
ライトガイド４１０は、第１のファイバーバンドル４１１と第２のファイバーバンドル４１２を有し、第１実施形態のライトガイド１２と同様、スコープ１０に配設される。第１及び第２のファイバーバンドル４１１、４１２の入射側の端面は、第１実施形態と同様、それぞれ半円形であり、それぞれの直線部が接するよう設けられ、全体として真円を形成する。
【００５６】
また、ライトガイド４１０の出射端側は、図１１において省略されているが、第１実施形態と同様、分岐している。図１３は、第２実施形態におけるスコープ１０の先端部本体の端面を正面から示す図であり、図３と同一の部材には同一の符号が付されている。図１３に示すように、スコープ１０の先端部において、第１及び第２のファイバーバンドル４１１、４１２は、対物レンズ１１０を挟んで略対称な位置に設けられる。第２実施形態において、送気ノズル１３２は送水ノズル１３１の近傍に配置され、吸引・鉗子チャンネル１３３は、第２のファイバーバンドル４１２の近傍に配置される。尚、光源ユニット４００及びライトガイド４１０以外の構成は第１実施形態と同様である。
【００５７】
再び図１１を参照すると、光源ユニット４０１とライトガイド４１０は、取付部４０１Ａの中心軸線４０１Ｌが、第１及び第２のファイバーバンドル４１１、４１２の境界の中心、即ち第１及び第２のファイバーバンドル４１１、４１２が形成する真円の中心４１０Ｃに交差するよう、配設される。従って、取付部４０１Ａにおいて、図１１中、中心軸線４０１Ｌより下側に配設される複数の白色ＬＥＤ２３２の出射光は第１のファイバーバンドル４１１の入射端面に入射し、中心軸線４０１Ｌより上側に配設される複数の白色ＬＥＤ２３２の出射光は第２のファイバーバンドル４１２の入射端面に入射する。換言すれば、第２実施形態において、中心軸線４０１Ｌより下側に配設される複数の白色ＬＥＤ２３２は、第１のＬＥＤグループ４００Ａを構成し、中心軸線４０１Ｌより上側に配設される複数の白色ＬＥＤ２３２は、第２のＬＥＤグループ４００Ｂを構成する。
【００５８】
白色ＬＥＤ２３２の出射光の集光位置（取付部４０１Ａの曲率中心４０１Ｃ）からライトガイド４１０の端面までの距離と、第１及び第２のファイバーバンドル４１１、４１２の入射端面が形成する真円の直径と、取付部４０１Ａの周縁部、即ち中心軸線４０１Ｌから最も離れた位置に配設される白色ＬＥＤ２３２の出射光の中心軸の中心軸線４０１Ｌに対する狭角との間の関係は、以下の式（１）で表される。
【００５９】
｜Ｘ｜≧｜Φ／２ｔａｎΘ｜・・・・・・・・・・（１）
（ただし、Ｘ：白色ＬＥＤ２３２の出射光の集光位置からライガイド４１０の端面までの距離
Φ：第１及び第２のファイバーバンドル４１１、４１２が形成する真円の直径
Θ：取付部４０１Ａの中心から最も離れた位置に配設される白色ＬＥＤ２３２の射出光の中心軸の中心軸線４０１Ｌに対する角度）
【００６０】
式（１）の関係を満たせば、図１２に示すように、曲率中心４０１Ｃがライトガイド４１０の内方に位置するよう、光源ユニット４０１、ライトガイド４１０を配設することも可能である。換言すれば、スコープ１０を接続した状態において、曲率中心４０１Ｃが図１１に示す位置と図１２に示す位置との間に位置させられるよう、光源ユニット４０１は位置決めされればよい。
【００６１】
尚、図１１のように、ライトガイド４１０の入射端面と光源ユニット４０１との間に曲率中心４０１Ｃが位置する場合、上述のように第１のＬＥＤグループ４００Ａの出射光は第１のファイバーバンドル４１１に入射し、第２のＬＥＤグループ４００Ｂの出射光は第２のファイバーバンドル４１２に入射する。図１２に示すように、曲率中心４０１Ｃと光源ユニット４０１との間にライトガイド４１０の入射端面が位置する場合、第１のＬＥＤグループ４００Ａの出射光は第２のファイバーバンドル４１２の入射端面に入射し、第２のＬＥＤグループ４００Ｂの出射光は第１のファイバーバンドル４１１の入射端面に入射する。
【００６２】
第１及び第２のＬＥＤグループ４００Ａ、４００Ｂに属する白色ＬＥＤ２３２の駆動電流の制御は第１実施形態と同様に行なわれ、第１及び第２のファイバーバンドル４１１、４１２から被観察体に照射される出射光の光量は、それぞれ独立して自動的に調節される。
【００６３】
上述のように、第２実施形態において、吸引・鉗子チャンネル１３３は第２のファイバーバンドル４１２の出射端面の近傍に配設される（図１３参照）。従って、吸引・鉗子チャンネル１３３から生検鉗子のカップ部を露出させて患部の切り取り等の手技が行なわれる場合、ＴＶモニタに再現される画面において、金属材料からなる生検鉗子はハレーションを起こす危険がある。しかしながら、例えば図１１のように光源ユニット４０１とライトガイド４１０を配置した場合、ＣＣＤイメージセンサ１１１に結像される生検鉗子の被観察体像の輝度情報に応じて第２のＬＥＤグループ４００Ｂの駆動電流のみＦＳが制御され、第２のファイバーバンドル４１２の出射光の光量が自動的に調節される。従って、生検鉗子から離れた被観察体の照明光の光量は変化させずに生検鉗子のハレーションが防止され、良好な再現画像が得られる。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、被観察体の状態に応じて照明光の光量が適宜調節される。従って、良好な被観察体像が常時、ＴＶモニタに再現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態が適用される電子内視鏡装置のブロック図である。
【図２】スコープに配設されるライトガイドの概観図である。
【図３】スコープの先端部本体の端面の正面図である。
【図４】ライトガイドの入射端面の正面図である。
【図５】光源ユニットとライトガイドの相対的位置関係を模式的に示す図である。
【図６】画像信号処理ユニットに電源投入後、所定のサイクルで繰り返されるループ処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】ランプスイッチの操作に関連して実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】第１のファイバーバンドルに入射する光量の調節の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】第２のファイバーバンドルに入射する光量の調節の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】第１実施形態の変形例の光源ユニットとライトガイドの相対的位置関係を模式的に示す図である。
【図１１】本発明に係る第２実施形態が適用される光源ユニットとライトガイドの相対的位置関係の一例を模式的に示す図である。
【図１２】第２実施形態の光源ユニットとライトガイドの相対的位置関係の別の例を模式的に示す図である。
【図１３】第２実施形態が適用されるスコープの先端部本体の端面の正面図である。
【符号の説明】
１０スコープ
１２ライトガイド
２０画像信号処理ユニット
２１システムコントローラ
２２映像信号処理回路
２３光源ユニット
２３Ａ第１のＬＥＤグループ
２３Ｂ第２のＬＥＤグループ
２４フロントパネル
２５第１のＬＥＤ駆動回路
２６第２のＬＥＤ駆動回路
１２１、４１１第１のファイバーバンドル
１２２、４１２第２のファイバーバンドル
２３１、３０１、４０１保持板

Claims

光学的に独立した複数のファイバーバンドルを有するライトガイドが設けられたスコープと、
前記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、
前記画像信号処理ユニットに設けられる光源ユニットとを備え、
前記光源ユニットは、前記複数のファイバーバンドルの入射端に対応する複数のグループに分けられる複数の半導体発光素子を有し、
前記複数の半導体発光素子は、出射光が前記複数のグループに対応する前記複数のファイバーバンドルの入射端に入射するよう配設されると共に、前記複数のグループ毎に独立して光量が調節され、
前記光源ユニットは、前記複数の半導体発光素子を保持するための保持部材を備え、
前記保持部材は所定の曲率中心を有する球面の内壁面の一部である単一の取付面を有し、
前記複数の半導体発光素子は、出射光の集光点が前記曲率中心と一致するよう前記単一の取付面に取り付けられ、
前記保持部材は、前記取付面の中心軸線の延長線が前記ライトガイドの端面の中心を通るよう設けられ、
前記複数のファイバーバンドルを、入射端において端面が真円を呈するよう束ねられ、前記集光点から前記ライトガイドの端面までの距離と、前記真円の直径と、前記取付面において前記複数の半導体発光素子のうちの前記中心軸線から最も離れた位置に配設される半導体発光素子の射出光の中心軸と前記中心軸線の成す狭角とが、以下の関係を満たすことを特徴とする電子内視鏡装置。
｜Ｘ｜≧｜Φ／２ｔａｎΘ｜
（ただし、Ｘ：前記集光点から前記ライトガイド端面までの距離
Φ：前記真円の直径
Θ：前記取付面において前記複数の半導体発光素子のうちの前記中心軸線から最も離れた位置に配設される半導体発光素子の射出光の中心軸と前記中心軸線の成す狭角）
光学的に独立した複数のファイバーバンドルを有するライトガイドが設けられたスコープと、
前記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、
前記画像信号処理ユニットに設けられる光源ユニットとを備え、
前記光源ユニットは、前記複数のファイバーバンドルの入射端に対応する複数のグループに分けられる複数の半導体発光素子を有し、
前記複数の半導体発光素子は、出射光が前記複数のグループに対応する前記複数のファイバーバンドルの入射端に入射するよう配設されると共に、前記複数のグループ毎に独立して光量が調節され、
前記光源ユニットは、前記複数の半導体発光素子を保持するための保持部材を有し、
前記保持部材は、前記複数のファイバーバンドルのそれぞれの入射端に曲率中心が一
致する球面の内壁面の一部である複数の取付面を有し、
前記複数の半導体発光素子は、前記グループ毎に、前記複数の取り付け面のそれぞれに配設され、
前記複数のファイバーバンドルを、入射端において、端面が円形を呈するよう束ねられることを特徴とする電子内視鏡装置。
光学的に独立した複数のファイバーバンドルを有するライトガイドが設けられたスコープと、
前記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、
前記画像信号処理ユニットに設けられる光源ユニットとを備え、
前記光源ユニットは、前記複数のファイバーバンドルの入射端に対応する複数のグループに分けられる複数の半導体発光素子を有し、
前記複数の半導体発光素子は、出射光が前記複数のグループに対応する前記複数のファイバーバンドルの入射端に入射するよう配設されると共に、前記複数のグループ毎に独立して光量が調節され、
前記光源ユニットは、前記複数の半導体発光素子を保持するための保持部材を備え、
前記保持部材には、直交する直線が前記複数のファイバーバンドルの入射端に交差するよう形成された傾斜面を有する複数の段部が形成され、
前記複数の半導体発光素子は、前記グループ毎に、前記複数の段部の傾斜面に取り付けられ、
前記複数のファイバーバンドルを、入射端において、端面が円形を呈するよう束ねられることを特徴とする電子内視鏡装置。
光学的に独立した複数のファイバーバンドルを有するライトガイドが設けられたスコープと、
前記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、
前記画像信号処理ユニットに設けられる光源ユニットとを備え、
前記光源ユニットは、前記複数のファイバーバンドルの入射端に対応する複数のグループに分けられる複数の半導体発光素子を有し、
前記複数の半導体発光素子は、出射光が前記複数のグループに対応する前記複数のファイバーバンドルの入射端に入射するよう配設されると共に、前記複数のグループ毎に独立して光量が調節され、
前記光源ユニットは、前記複数の半導体発光素子を保持するための保持部材を備え、
前記保持部材は所定の曲率中心を有する球面の内壁面の一部である単一の取付面を有し、
前記複数の半導体発光素子は、出射光の集光点が前記曲率中心と一致するよう前記単一の取付面に取り付けられ、
前記保持部材は、前記取付面の中心軸線の延長線が前記ライトガイドの端面の中心を通るよう設けられ、前記複数のファイバーバンドルを、入射端において、端面が円形を呈するよう束ねられることを特徴とする電子内視鏡装置。
前記複数のファイバーバンドルは、それぞれの出射端において、配光角度の異なる配光光学系を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
前記スコープの先端部本体に設けられる固体撮像素子と前記複数のファイバーバンドルとの相対的位置関係に基づいて、前記固体撮像素子の撮像領域を分割し、前記複数のライトガイドに対応する前記分割撮像領域毎の平均輝度値を算出する輝度算出手段と、
前記各分割撮像領域毎の平均輝度値が所定の輝度参照値にそれぞれ実質的に一致するよう、前記複数のファイバーバンドルに対応する前記複数のグループに属する前記複数の半導体発光素子の光量を調節する光量調節手段とを備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電子内視鏡装置。