JP4610713B2 - 内視鏡装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡装置、更に詳しくは撮像装置により内視鏡像を撮像する際の照明光を供給する供給制御部分に特徴のある内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、医療用の内視鏡装置は、一般的に広く利用されている。前記医療用内視鏡装置は、体腔内に細長な挿入部を挿入することにより、食道、胃、小腸、大腸などの消化管や肺等の気管を観察する。また、前記医療用内視鏡装置は、必要に応じて処置具チャンネル内に挿通した処置具を用いて各種の治療処理を行える。特に、撮像装置として電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を有した電子内視鏡装置は、広く利用されている。前記電子内視鏡装置は、カラーモニタ上にリアルタイムで動画像を表示できる。このため、前記電子内視鏡装置は、内視鏡を操作する術者の疲労が少ない。
【０００３】
前記電子内視鏡装置は、前記ＣＣＤを細長な挿入部の先端部に内蔵した電子内視鏡と、映像信号処理を行うプロセッサ装置及び照明光を供給する光源装置を有している。前記電子内視鏡は、前記プロセッサ装置及び前記光源装置と着脱自在に接続することが可能である。従って、前記電子内視鏡装置は、様々なタイプの電子内視鏡を１台のプロセッサ装置、光源装置と組み合わせて使用することが可能である。また、電子内視鏡は、挿入する部位や用途に応じて画素数等の異なるＣＣＤが搭載されている。前記ＣＣＤは、このＣＣＤの種類により電荷の読み出しにかかる時間が異なっている。
【０００４】
前記電子内視鏡に用いられるＣＣＤは、素子の大きさを小さくするために電荷蓄積部が電荷転送路を兼ねるタイプのものが使われることがある。この場合、電子内視鏡装置は、前記ＣＣＤの電荷読み出し期間中に、被写体を照明する照明光をカットして、被写体像が前記ＣＣＤに結像しないようにする必要がある。
【０００５】
このため、赤、青、緑の光を順次照射して撮像する面順次式の電子内視鏡装置は、各色のフィルタの間に遮光部分を設けたフィルタ板を回転させている。これにより、前記面順次式の電子内視鏡装置は、遮光期間の光をカットしていた。この遮光期間の長さは、最も電荷読み出しにかかる時間の長いＣＣＤに合わせて設定されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した電子内視鏡装置は、用いられる撮像装置として電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子の種類により、電荷読み出し時間が異なる。このため、電子内視鏡装置は、固体撮像素子の種類により、必要とされる遮光期間は異なっている。
【０００７】
しかしながら、従来の電子内視鏡装置は、どの電子内視鏡を用いたときにも遮光期間の長さは固定時間であった。このため、従来の電子内視鏡装置は、画素数が少なく読み出し時間の短い固体撮像素子を使用している場合、無駄な遮光期間が生じていることになる。従って、従来の電子内視鏡装置は、被写体が暗い場合、十分な露光量を得られないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、どの電子内視鏡を用いた場合にも、可能な限り長い時間の露光期間を確保することが可能な内視鏡装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、照明光を供給するための光源ランプと、前記照明光を伝達する光伝達手段及びこの光伝達手段により伝達される照明光で照明された被写体を撮像する撮像装置を有する内視鏡装置において、前記光源ランプの光路上に配置し、この光源ランプからの照明光を前記光伝達手段側へ入射させるか入射させないかを制御する光変調デバイスと、前記撮像装置の種別を判別する判別手段と、前記判別手段の判別結果に基づき、前記光変調デバイスを制御する制御手段と、を具備し、前記撮像装置の種類に応じて前記照明光の遮光期間を制御することを特徴としている。
この構成により、どの電子内視鏡を用いた場合にも、可能な限り長い時間の露光期間を確保することが可能な内視鏡装置を実現する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の１実施の形態を説明する。
図１ないし図４は本発明の１実施の形態に係わり、図１は本発明の１実施の形態の内視鏡装置を示す構成図、図２は図１の回転フィルタ板を示す構成図、図３は電荷の読み出しを短時間で行えるＣＣＤを使用している際のＤＭＤ制御回路の制御を示す説明図、図４は図３に対して電荷の読み出しに長い時間を必要とするＣＣＤを使用している際のＤＭＤ制御回路の制御を示す説明図である。
【００１１】
図１に示すように本発明の１実施の形態の内視鏡装置１は、撮像装置としてＣＣＤ２ａを内蔵する電子内視鏡（単に内視鏡）２と、前記内視鏡２のＣＣＤ２ａにより撮像された撮像信号を信号処理してモニタ３に観察画像を表示させるビデオプロセッサ４と、前記内視鏡２に照明光を供給する光源装置５とで構成されている。
【００１２】
前記内視鏡２は、細長な挿入部１１の基端側に操作部１２を備えて構成される。前記内視鏡２は、この操作部１２の側部より延出し、後述のライトガイドなどを内挿したユニバーサルケーブル１３の端部に設けたコネクタ部１３ａを介して、前記光源装置５及び前記ビデオプロセッサ４と着脱自在に接続されるようになっている。
【００１３】
前記内視鏡２は、前記ＣＣＤ２ａを前記挿入部１１の先端部１１ａに内臓している。また、前記内視鏡２は、前記ＣＣＤ２ａの種類を判別するための情報を記憶したＣＣＤ判別素子１４を前記操作部１２内に備えて構成されている。尚、このＣＣＤ判別素子１４は、コネクタ部１３ａに設けても良いし、挿入部１１内に設けても良い。
【００１４】
前記内視鏡２は、前記挿入部１１の先端部１１ａから前記ユニバーサルケーブル１３のコネクタ部１３ａまで被写体像を伝達可能なライトガイド１５を挿通している。前記ライトガイド１５から伝達される光源装置５からの照明光は、照明用レンズ１６及び照明用カバーガラス１７を介して被写体を照明するようになっている。前記内視鏡２は、撮像用カバーガラス１８を介して取り込んだ被写体像を対物光学系１９により前記ＣＣＤ２ａの撮像面に被写体像を結像されるようになっている。
【００１５】
前記光源装置５の光学系は、前記内視鏡２に照明光を供給するための光を放射するキセノンランプ等の光源ランプ２１と、赤外線を透過するコーティングが施され、光源ランプ２１からの出射光の赤外線成分をカットする放物面鏡２２と、この放物面鏡２２からの平行光を時間軸で制限するＤＭＤ（Digital Micromirror Device）２３と、このＤＭＤ２３より放射された放射光の一部を反射する反射ミラー２４と、この反射ミラー２４で反射した光を均一化するインテグレータ２５と、このインテグレータ２５で均一化された照射光量を制限する照明光絞り（以下、単に絞り）２６と、この絞り２６で制限された照射光の赤、緑、青の波長の光を透過する回転フィルタ板２７と、この回転フィルタ板２７を透過した赤、緑、青の波長の光を前記ライトガイド１５の入射端面に集光する集光レンズ２８とで構成されている。
【００１６】
回転フィルタ板２７は、図２に示すようにそれぞれ赤、緑、青の波長の光を透過するＲ透過部２７ａ、Ｇ透過部２７ｂ、Ｂ透過部２７ｃが配置されている。前記回転フィルタ板２７は、モータ２９により回転駆動されるようになっている。
【００１７】
前記ＤＭＤ２３は、対角線の１つを中心に安定した２つの状態間で回動するヨーク上に保持部材により保持されたマイクロミラーを８００×６００の格子状にシリコンチップ上に配置し、水平方向に±１０°の角度範囲で各マイクロミラーが独立して可動できるようにした素子である。そして、前記ＤＭＤ２３は、前記放物面鏡２２側から入射された入射光に対し、例えば−１０°に設定した状態で前記マイクロミラーによって反射された照明光を前記反射ミラー２４を介して前記ライトガイド１５の入射端面に入射されるように設定している。尚、前記ＤＭＤ２３は、前記放物面鏡２２側から入射された入射光に対し、前記マイクロミラーを＋１０°に設定した状態で、このマイクロミラーによって反射される照明光を大きく異なる方向に反射して、前記反射ミラー２４に照明光が入射されないようになっている。即ち、前記ＤＭＤ２３は、前記光源ランプ２１からの照明光を前記反射ミラー２４へ入射させるか入射させないかを制御することで、前記ライトガイド１５の入射端面への照明光の供給を制御している。
【００１８】
本実施の形態では、前記ＣＣＤ判別素子１４の情報により前記ＣＣＤ２ａの種類を判別し、この判別した結果に基づいて前記ＤＭＤ２３を制御し、前記ＣＣＤ２ａの種類に応じて前記照明光の遮光期間を制御するように構成している。
【００１９】
前記ビデオプロセッサ４は、前記ＣＣＤ判別素子１４から出力される情報によりＣＣＤの種類を判別し、ＣＣＤの電荷読み出し時間を検出するＣＰＵ制御部（以下、ＣＰＵと記す）３１と、このＣＰＵ３１で検出した電荷読み出し時間に応じて前記内視鏡２に内蔵された前記ＣＣＤ２ａの読み出しタイミング及びこの読み出しタイミングに同期した処理タイミングを供給するタイミングジェネレータ（以下、ＴＧ）３２と、前記ＴＧ３２で発生された読み出し信号で前記ＣＣＤ２ａを駆動するＣＣＤドライバ３３と、前記ＣＣＤ２ａからの撮像信号にＣＤＳ（相関２重サンプリング）等の処理を行うプリプロセス回路３４と、このプリプロセス回路３４から出力された撮像信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路３５と、前記Ａ／Ｄ変換回路３５でデジタル化された撮像信号をビデオ信号に信号処理する映像信号処理部３６と、この映像信号処理部３６で信号処理されたビデオ信号を図示しない複数の同時化用メモリに順次記憶し、記憶したビデオ信号を同時に読み出すことで、面順次画像の同時化を行う同時化回路３７と、この同時化回路３７からのビデオ信号をγ補正するγ補正回路３７と、このγ補正回路３７でγ補正したデジタルのビデオ信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換回路３８とを備えている。
【００２０】
また、前記ビデオプロセッサ４は、前記ＴＧ３２で発生された処理タイミングに基づき、前記Ａ／Ｄ変換回路３５でデジタル化された撮像信号により前記光源装置５の絞り２６及び前記回転フィルタ板２７のモータ２９を制御する調光回路４１と、前記ＴＧ３２で発生された前記ＣＣＤ２ａの読み出しタイミングで前記光源装置５の前記ＤＭＤ２３を制御するＤＭＤ制御回路４２とを備えて構成されている。
【００２１】
次に、このように構成された内視鏡装置１の動作を説明する。
先ず、術者は、内視鏡２のコネクタ部１３ａを光源装置５及びビデオプロセッサ４に接続し、電源をオンして内視鏡検査を行う。
【００２２】
ＣＰＵ３１は、ＣＣＤ判別素子１４から出力される情報によりＣＣＤの種類を判別し、ＣＣＤ２ａの電荷読み出し時間を検出する。このＣＰＵ３１で検出した電荷読み出し時間に応じてＴＧ３２は、ＣＣＤ２ａの読み出しタイミング及びこの読み出しタイミングに同期した処理タイミングを発生する。
【００２３】
光源装置５の光源ランプ２１から放射された光は、放物面鏡２２を介してＤＭＤ２３で反射され、反射ミラー２４、インテグレータ２５を介し絞り２６、回転フィルタ板２７を通過して集光レンズ２８によりライトガイド１５の入射端面に集光される。このとき、ＤＭＤ制御回路４２は、ＴＧ３２で発生されたＣＣＤ２ａの読み出しタイミングでＤＭＤ２３を制御する。
【００２４】
また、調光回路４１は、ＴＧ３２からの処理タイミングに基づき、Ａ／Ｄ変換回路３５でデジタル化された撮像信号により画像が適当な明るさになるように絞り２６に対して絞り制御信号を送信する。絞り２６は、ビデオプロセッサ４の調光回路４１から出力される絞り制御信号に応じて、光源装置５から出射される光の光量を制限し、ＣＣＤ２ａで撮像される画像に著しい飽和が生じないようにしている。また、調光回路４１は、前記ＴＧ３２で発生された処理タイミングに基づき、所定の速度で回転駆動されるよう回転フィルタ板２７のモータ２９を制御する。回転フィルタ板２７は、モータ２９の回転により順次Ｒ透過部２７ａ、Ｇ透過部２７ｂ、Ｂ透過部２７ｃが光路上に入れられ、赤、緑、青の光が透過される。
【００２５】
内視鏡２のライトガイド１５に入射された光は、挿入部１１先端部から消化管等の被写体に照射される。被写体で散乱、反射された光は、挿入部先端部１１ａのＣＣＤ２ａ上で結像する。ＣＣＤ２ａは、ＴＧ３２のタイミング信号に基づき、回転フィルタ板２７の回転に同期してＣＣＤドライバ３３により駆動され、Ｒ透過部２７ａ、Ｇ透過部２７ｂ、Ｂ透過部２７ｃ等、回転フィルタ板２７のそれぞれのフィルタを透過した照射光に対応する撮像信号が順次ビデオプロセッサ４に出力される。尚、回転フィルタ板２７の回転位置を検出する回転位置検出手段を設け、この回転位置検出手段により検出した回転位置によりＣＣＤドライバ３３を同期させて駆動するように構成しても良い。
【００２６】
ビデオプロセッサ４に入力された撮像信号は、先ずプリプロセス回路３４に入力され、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）等の処理を施され、Ａ／Ｄ変換回路３５によりアナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタル化された撮像信号は、映像信号処理部３６で信号処理されてビデオ信号となり、図示しない複数の同時化用メモリに順次記憶される。そして、同時化回路３７は、複数の同時化用メモリに順次記憶したビデオ信号を同時に読み出し、面順次画像の同時化を行う。そして、同時化された面順次画像は、γ補正回路３７でγ補正され、Ｄ／Ａ変換回路３８でアナログ信号に変換されて、モニタ３に出力される。
【００２７】
ここで、画素数が少なく電荷の読み出しを短時間で行えるＣＣＤ２ａを用いている場合、ＤＭＤ制御回路４２は、図３に示すように遮光時間を短くするようにＤＭＤ２３を制御する。この場合、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの露光期間は１３ｍｓであり、遮光期間は４ｍｓである。
【００２８】
一方、これとは逆に、画素数が多く電荷の読み出しに長い時間がかかるＣＣＤ２ａを使用している場合、ＤＭＤ制御回路４２は、図４に示すように遮光時間を長くするようにＤＭＤ２３を制御する。この場合、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの露光期間は１０ｍｓであり、遮光期間は７ｍｓである。
【００２９】
そして、Ｒ、Ｇ、Ｂの露光期間には、ＤＭＤ制御回路４２によりＤＭＤ２３の全マイクロミラーは、光源ランプ２１からの照明光をライトガイド１５の入射端面へ導く角度に制御される。一方、遮光期間には、ＤＭＤ制御回路４２によりＤＭＤ２３の全マイクロミラーは、光源ランプ２１からの照明光をライトガイド１５の入射端面へ導かない角度に制御される。
【００３０】
この結果、本実施の形態の内視鏡装置１は、電荷読み出し時間が異なり、従って必要とされる遮光期間が異なっているＣＣＤ２ａを搭載した内視鏡２を用いた場合でも、ＣＣＤ２ａの種類に応じて、可能な限り長い時間の露光期間を確保できる。
【００３１】
尚、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【００３２】
ところで、光源ランプ２１の照明光の分光分布を変えるものとして従来の光源装置は、例えば特開平４−２９７２２５号公報に記載されているように光変調デバイスとして液晶を用いているものが提案されている。
【００３３】
しかしながら、このような光変調デバイスとして液晶を用いた光源装置は、この液晶の画素と画素の間にあるフレームにより光が吸収される影響などで、光の利用効率が落ちてしまうという問題があった。
そこで、高い効率で、所望の分光分布による照明を行うことが可能な光源装置の提供が望まれていた。
【００３４】
図５ないし図８を参照して光源装置の構成例を説明する。図５ないし図８は光源装置の構成例にかかり、図５は光変調デバイスとしてＤＭＤを用いた光源装置の構成例を示す説明図であり、図５（ａ）は分光反射膜を有するＤＭＤを用いた光源装置の光学系を示す説明図、図５（ｂ）は同図（ａ）の反射面に分光反射膜を設けたＤＭＤのマイクロミラーの概略図、図６は逆回折機能を有する反射ミラーを用いた光源装置の光学系を示す説明図、図７は個別に分割した反射ミラーを用いた光源装置の光学系を示す説明図、図８はＤＭＤの反射光を混合する複数のレンズ群を用いた光源装置の光学系を示す説明図である。
【００３５】
図５（ａ）に示すように光源装置の光学系５０は、上記した光源装置５の光学系とほぼ同様な構成であり、図示しない内視鏡に照明光を供給するための光を放射するキセノンランプ等の光源ランプ５１と、赤外線を透過するコーティングが施され、光源ランプ５１からの出射光の赤外線成分をカットする放物面鏡５２と、この放物面鏡５２からの平行光を時間軸で制限するＤＭＤ（Digital Micromirror Device）５３と、このＤＭＤ５３より放射された放射光の一部を反射する反射ミラー５４と、この反射ミラー５４で反射した光を均一化するインテグレータ５５と、このインテグレータ５５で均一化された光を内視鏡のライトガイド１５の入射端面に集光する集光レンズ５６とで構成されている。
【００３６】
前記ＤＭＤ５３は、対角線の１つを中心に安定した２つの状態間で回動するヨーク上に保持部材により保持されたマイクロミラー５３ａを８００×６００の格子状にシリコンチップ上に配置し、水平方向に±１０°の角度範囲で各マイクロミラー５３ａが独立して可動できるようにした素子である。前記ＤＭＤ５３の各マイクロミラー５３ａは、ＤＭＤ制御回路５７により個別に制御されるようになっている。そして、前記ＤＭＤ５３は、前記放物面鏡５２側から入射された入射光に対し、例えば−１０°に設定した状態で前記マイクロミラー５３ａによって反射された照明光を反射ミラー５４を介して前記ライトガイド１５の入射端面に入射されるように設定している。尚、前記ＤＭＤ５３は、前記放物面鏡５２側から入射された入射光に対し、前記マイクロミラー５３ａを＋１０°に設定した状態で、このマイクロミラー５３ａによって反射される照明光を大きく異なる方向に反射して、前記反射ミラー５４に照明光が入射されないようになっている。
【００３７】
本実施例では、図５（ｂ）に示すようにＤＭＤ５３の各マイクロミラー５３ａに、光回折が発生する回折反射面５８を形成している。このことにより、ＤＭＤ５３の各マイクロミラー５３ａは、入射した光を波長毎に反射角度が異なって出射するようになっている。そして、この反射光は、マイクロミラー５３ａの角度によって±１０゜の角度を持ち、更に回折反射した波長成分が放射されるようになっている。
【００３８】
次に、このように構成された光源装置の光学系の動作を説明する。
光源ランプ５１から放射された光は、放物面鏡５２を介してＤＭＤ５３に入射する。ＤＭＤ５３に入射した光は、マイクロミラー５３ａの回折反射面５８で回折反射し、反射ミラー５４に伝達される。この反射光は、波長により反射角度が違っているので、反射ミラー５４に入射されない光がある。
【００３９】
ＤＭＤ５３のマイクロミラー５３ａは、±１０°に設定された場合、図中５９ａの方向に反射する。一方、ＤＭＤ５３のマイクロミラー５３ａは、−１０゜に設定された場合、図中５９ｂの方向に反射する。この±１０゜の角度によって更に反射ミラー５４で反射するかどうか選択される。このようにＤＭＤ５３のミラー角度を選択することにより、反射ミラー５４で反射する光束が変わる、即ち反射光に含まれる波長成分の制御ができる。
【００４０】
ＤＭＤ５３は、これらのマイクロミラー５３ａそれぞれを±１０／−１０に制御することで所望の成分の波長（分光分布）が得られる。つまり、反射ミラー５４によって反射される反射光は、自在に色が可変できる光源として、内視鏡の照明に使用することができる。
【００４１】
この結果、本実施例では、光変調デバイスとして液晶よりも光の利用率が高い、即ち、効率的に被写体に対して、所望の分光分布で照明光を供給できる。
【００４２】
また、図６に示すように光源装置の光学系６０は、逆回折の機能を有する複数の反射ミラー６１を用いて、光の波長毎の反射角度が異なるように構成する。
【００４３】
このため、複数の反射ミラー６１で反射される光は、波長毎に反射角度が異なる。この波長毎の光は、波長毎に混合されてインテグレータ５５に入射するようになっている。また、反射ミラーは、円周形状に反射面か透過面かが配置されている。このため、ＤＭＤ５３からそれぞれのミラー角度により反射される光は、波長が選択されてインテグレータ５５に入射されるようになっている。
これにより、図５で説明した光源装置の光学系５０と同様な効果を得ることができる。
【００４４】
また、図７に示すように光源装置の光学系７０は、個別に分割した複数の反射ミラー７１を用いてＤＭＤ５３の反射光を選択的に反射するように構成する。
【００４５】
このため、ＤＭＤ５３からそれぞれのミラー角度により反射される光は、複数の反射ミラー７１によって波長が選択されて、インテグレータ５５に入射されるようになっている。
これにより、図５で説明した光源装置の光学系５０と同様な効果を得ることができる。
【００４６】
また、図８に示すように光源装置の光学系８０は、ＤＭＤ５３からの反射光をレンズ群８１により選択的にインテグレータ５５に入射するように構成する。
そして、このレンズ群８１を通過した光が、集光レンズ８２により集光されてインテグレータ５５に入射するようになっている。
これにより、図５で説明した光源装置の光学系５０と同様な効果を得ることができる。
【００４７】
ところで、従来の光源装置は、照明光の特定の波長を自由に選択して照明できるものとして、光源ランプの光路上でモノクロメータや、ターレットに配置した複数の狭帯域フィルタを回転させるようにしていた。
【００４８】
しかしながら、モノクロメータは、連続的に波長を可変できるが可変速度が遅いという問題があった。一方、狭帯域フィルタは、比較的スキャン速度は速いが、選択できる波長が限られるという問題があった。
そこで、高速且つ連続的、選択的に照明光の波長を変化させることが可能な光源装置の提供が望まれていた。
【００４９】
図９及び図１０を参照して光源装置の構成例を説明する。図９及び図１０は光源装置の構成例にかかり、図９は光変調デバイスとしてＤＭＤを用いた光源装置の光学系を示す説明図、図１０は図９の変形例を示す説明図である。
【００５０】
図９に示すように光源装置の光学系９０は、光源ランプ９１と、この光源ランプ９１から発せられた光を反射させるための球面ミラー９２と、前記光源ランプ９１近傍に配置されたスリット９３と、このスリット９３から発せられた光束１００を平行光にするための第１のレンズ９４と、この第１のレンズ９４から出射した光束１００を回折し分光する第１の回折格子９５と、この第１の回折格子９５で分光された反射光をマイクロミラー列の向きを変化させることにより選択的に反射させるＤＭＤ９６と、このＤＭＤ９６で選択的に反射された反射光を回折し逆分散する第２の回折格子９７と、この第２の回折格子９７で逆分散された反射光をライトガイド１５に集光する第２のレンズ９８とから構成される。前記ＤＭＤ９６の各マイクロミラーは、ＤＭＤ制御回路９９により個別に制御されるようになっている。
【００５１】
次に、このように構成された光源装置の光学系の動作を説明する。
光源ランプ９１から発せられた光は、直接或いは球面ミラー９２を反射し、スリット９３を通過する。スリット９３を通過した光は、第１のレンズ９４によって平行光とされて第１の回折格子９５に入射される。
【００５２】
第１の回折格子９５に入射された光は、この第１の回折格子９５で回折されて反射する。この反射した光の光束１００は、回折格子特有の分散効果によって分光され、ＤＭＤ９６に入射される。
【００５３】
ＤＭＤ９６に入射された光束１００は、入射面に対して分光されているので、ライトガイド１５に入射させたい波長が入射された部分のミラー列の向きを変化させることにより、選択的に第２の回折格子９７に光を入射させることができる。
【００５４】
ＤＭＤ９６によって波長選択され、第２の回折格子９７に入射させられた光束１００は、第２の回折格子９７によって逆分散されて第２のレンズ９８に入射させられ、ライトガイド１５の端面に集光される。
【００５５】
この結果、本実施例では、ライトガイド１５に入射させる波長を高速にスキャニングすることが可能となる。このため、本実施例では、高速な内視鏡分光イメージングができ診断能が向上する。また、本実施例では、高速な面順次切り替えが可能となるので、面順次フィルタの代替手段として用いても画質が向上する。
【００５６】
更に、本実施例では、任意の単波長、複数波長を選択可能であるので、蛍光イメージング、光吸収性薬剤による血管のイメージング、ヘモグロビン酸素飽和度の測定など、複数の内視鏡光診断に対応でき、内視鏡診断能が向上する。
【００５７】
また、図１０に示すように光源装置の光学系１１０は、第１、第２の回折格子９５、９７をプリズムに換えて構成しても良い。
【００５８】
即ち、光源装置の光学系１１０は、第１の回折格子９５及び第２の回折格子９７を、それぞれ第１のプリズム１１１及び第２のプリズム１１２に置き換えて、光束１００を透過させるように構成している。このことにより、第１のプリズム１１１と第２のプリズム１１２がそれぞれ分散素子として働く。
【００５９】
この結果、図９で説明した光源装置の光学系９０と同様な効果に加え、回折格子よりもプリズムのほうが光効率が良いので、ライトガイド１５に対し強い入射光を与えることができる。
【００６０】
［付記］
（付記項１） 照明光を供給するための光源ランプと、前記照明光を伝達する光伝達手段及びこの光伝達手段により伝達される照明光で照明された被写体を撮像する撮像装置を有する内視鏡装置において、
前記光源ランプの光路上に配置し、この光源ランプからの照明光を前記光伝達手段側へ入射させるか入射させないかを制御する光変調デバイスと、
前記撮像装置の種別を判別する判別手段と、
前記判別手段の判別結果に基づき、前記光変調デバイスを制御する制御手段と、
を具備し、前記撮像装置の種類に応じて前記照明光の遮光期間を制御することを特徴とする内視鏡装置。
【００６１】
（付記項２） 照明光を供給する光源ランプと、
前記光源ランプの光路上に配置し、所定軸に対して所定の角度範囲で回動可能な複数のミラーを二次元的に前記照明光の受光面側に向けて配した光変調デバイスと、
前記光変調デバイスの複数のミラーを独立に駆動する駆動手段と、
前記光変調デバイスからの反射光を混合する混合手段と、
前記混合手段からの光を光伝達手段の受光面側に集光する集光手段と、
を具備し、前記光変調デバイスの複数のミラーに前記光源ランプからの照明光を反射し分光する反射分光層を設け、所定の反射角度の反射光のみ前記光伝達手段の受光面側に集光するようにしたことを特徴とする光源装置。
【００６２】
（付記項３） 照明光を供給する光源ランプと、
前記光源ランプからの照明光を分光するための第１の分光手段と、
前記第１の分光手段の光路上に配置し、所定軸に対して所定の角度範囲で回動可能な複数のミラーを二次元的に前記照明光の受光面側に向けて配した光変調デバイスと、
前記光変調デバイスの複数のミラーを独立に駆動する駆動手段と、
前記駆動制御手段の制御により前記光変調デバイスの各ミラーが所定の角度となったときのみ、選択的に入射される前記分光された反射光を逆分光させるための第２の分光手段と、
前記第２の分光手段により逆分光された光を光伝達手段の受光面側に均一に入射させるための集光手段と、
を具備したことを特徴とする光源装置。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、どの電子内視鏡を用いた場合にも、可能な限り長い時間の露光期間を確保することが可能であるという効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施の形態の内視鏡装置を示す構成図
【図２】図１の回転フィルタ板を示す構成図
【図３】は電荷の読み出しを短時間で行えるＣＣＤを使用している際のＤＭＤ制御回路の制御を示す説明図
【図４】図３に対して電荷の読み出しに長い時間を必要とするＣＣＤを使用している際のＤＭＤ制御回路の制御を示す説明図
【図５】光変調デバイスとしてＤＭＤを用いた光源装置の構成例を示す説明図
【図６】逆回折機能を有する反射ミラーを用いた光源装置の光学系を示す説明図
【図７】個別に分割した反射ミラーを用いた光源装置の光学系を示す説明図
【図８】ＤＭＤの反射光を混合する複数のレンズ群を用いた光源装置の光学系を示す説明図
【図９】光変調デバイスとしてＤＭＤを用いた光源装置の光学系を示す説明図
【図１０】図９の変形例を示す説明図
【符号の説明】
１ …内視鏡装置
２ …内視鏡（電子内視鏡）
２ａ …ＣＣＤ（撮像装置）
４ …ビデオプロセッサ
５ …光源装置
１４ …ＣＣＤ判別素子
１５ …ライトガイド
２１ …光源ランプ
２３ …ＤＭＤ（光変調デバイス）
２４ …反射ミラー
２６ …絞り
２７ …回転フィルタ板
２９ …モータ
３１ …ＣＰＵ（判別手段）
３２ …ＴＧ（タイミングジェネレータ）
３３ …ＣＣＤドライバ
３４ …プリプロセス回路
３５ …Ａ／Ｄ変換回路
４１ …調光回路
４２ …ＤＭＤ制御回路（制御手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡装置、更に詳しくは撮像装置により内視鏡像を撮像する際の照明光を供給する供給制御部分に特徴のある内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、医療用の内視鏡装置は、一般的に広く利用されている。前記医療用内視鏡装置は、体腔内に細長な挿入部を挿入することにより、食道、胃、小腸、大腸などの消化管や肺等の気管を観察する。また、前記医療用内視鏡装置は、必要に応じて処置具チャンネル内に挿通した処置具を用いて各種の治療処理を行える。特に、撮像装置として電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を有した電子内視鏡装置は、広く利用されている。前記電子内視鏡装置は、カラーモニタ上にリアルタイムで動画像を表示できる。このため、前記電子内視鏡装置は、内視鏡を操作する術者の疲労が少ない。
【０００３】
前記電子内視鏡装置は、前記ＣＣＤを細長な挿入部の先端部に内蔵した電子内視鏡と、映像信号処理を行うプロセッサ装置及び照明光を供給する光源装置を有している。前記電子内視鏡は、前記プロセッサ装置及び前記光源装置と着脱自在に接続することが可能である。従って、前記電子内視鏡装置は、様々なタイプの電子内視鏡を１台のプロセッサ装置、光源装置と組み合わせて使用することが可能である。また、電子内視鏡は、挿入する部位や用途に応じて画素数等の異なるＣＣＤが搭載されている。前記ＣＣＤは、このＣＣＤの種類により電荷の読み出しにかかる時間が異なっている。
【０００４】
前記電子内視鏡に用いられるＣＣＤは、素子の大きさを小さくするために電荷蓄積部が電荷転送路を兼ねるタイプのものが使われることがある。この場合、電子内視鏡装置は、前記ＣＣＤの電荷読み出し期間中に、被写体を照明する照明光をカットして、被写体像が前記ＣＣＤに結像しないようにする必要がある。
【０００５】
このため、赤、青、緑の光を順次照射して撮像する面順次式の電子内視鏡装置は、各色のフィルタの間に遮光部分を設けたフィルタ板を回転させている。これにより、前記面順次式の電子内視鏡装置は、遮光期間の光をカットしていた。この遮光期間の長さは、最も電荷読み出しにかかる時間の長いＣＣＤに合わせて設定されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した電子内視鏡装置は、用いられる撮像装置として電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子の種類により、電荷読み出し時間が異なる。このため、電子内視鏡装置は、固体撮像素子の種類により、必要とされる遮光期間は異なっている。
【０００７】
しかしながら、従来の電子内視鏡装置は、どの電子内視鏡を用いたときにも遮光期間の長さは固定時間であった。このため、従来の電子内視鏡装置は、画素数が少なく読み出し時間の短い固体撮像素子を使用している場合、無駄な遮光期間が生じていることになる。従って、従来の電子内視鏡装置は、被写体が暗い場合、十分な露光量を得られないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、どの電子内視鏡を用いた場合にも、可能な限り長い時間の露光期間を確保することが可能な内視鏡装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、照明光を供給するための光源ランプと、前記照明光を伝達する光伝達手段及びこの光伝達手段により伝達される照明光で照明された被写体を撮像する撮像装置を有する内視鏡装置において、前記光源ランプの光路上に配置し、この光源ランプからの照明光を前記光伝達手段側へ入射させるか入射させないかを制御する光変調デバイスと、前記撮像装置の種別を判別する判別手段と、前記判別手段の判別結果に基づき、前記光変調デバイスを制御する制御手段と、を具備し、前記撮像装置の種類に応じて前記照明光の遮光期間を制御することを特徴としている。
この構成により、どの電子内視鏡を用いた場合にも、可能な限り長い時間の露光期間を確保することが可能な内視鏡装置を実現する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の１実施の形態を説明する。
図１ないし図４は本発明の１実施の形態に係わり、図１は本発明の１実施の形態の内視鏡装置を示す構成図、図２は図１の回転フィルタ板を示す構成図、図３は電荷の読み出しを短時間で行えるＣＣＤを使用している際のＤＭＤ制御回路の制御を示す説明図、図４は図３に対して電荷の読み出しに長い時間を必要とするＣＣＤを使用している際のＤＭＤ制御回路の制御を示す説明図である。
【００１１】
図１に示すように本発明の１実施の形態の内視鏡装置１は、撮像装置としてＣＣＤ２ａを内蔵する電子内視鏡（単に内視鏡）２と、前記内視鏡２のＣＣＤ２ａにより撮像された撮像信号を信号処理してモニタ３に観察画像を表示させるビデオプロセッサ４と、前記内視鏡２に照明光を供給する光源装置５とで構成されている。
【００１２】
前記内視鏡２は、細長な挿入部１１の基端側に操作部１２を備えて構成される。前記内視鏡２は、この操作部１２の側部より延出し、後述のライトガイドなどを内挿したユニバーサルケーブル１３の端部に設けたコネクタ部１３ａを介して、前記光源装置５及び前記ビデオプロセッサ４と着脱自在に接続されるようになっている。
【００１３】
前記内視鏡２は、前記ＣＣＤ２ａを前記挿入部１１の先端部１１ａに内臓している。また、前記内視鏡２は、前記ＣＣＤ２ａの種類を判別するための情報を記憶したＣＣＤ判別素子１４を前記操作部１２内に備えて構成されている。尚、このＣＣＤ判別素子１４は、コネクタ部１３ａに設けても良いし、挿入部１１内に設けても良い。
【００１４】
前記内視鏡２は、前記挿入部１１の先端部１１ａから前記ユニバーサルケーブル１３のコネクタ部１３ａまで被写体像を伝達可能なライトガイド１５を挿通している。前記ライトガイド１５から伝達される光源装置５からの照明光は、照明用レンズ１６及び照明用カバーガラス１７を介して被写体を照明するようになっている。前記内視鏡２は、撮像用カバーガラス１８を介して取り込んだ被写体像を対物光学系１９により前記ＣＣＤ２ａの撮像面に被写体像を結像されるようになっている。
【００１５】
前記光源装置５の光学系は、前記内視鏡２に照明光を供給するための光を放射するキセノンランプ等の光源ランプ２１と、赤外線を透過するコーティングが施され、光源ランプ２１からの出射光の赤外線成分をカットする放物面鏡２２と、この放物面鏡２２からの平行光を時間軸で制限するＤＭＤ（Digital Micromirror Device）２３と、このＤＭＤ２３より放射された放射光の一部を反射する反射ミラー２４と、この反射ミラー２４で反射した光を均一化するインテグレータ２５と、このインテグレータ２５で均一化された照射光量を制限する照明光絞り（以下、単に絞り）２６と、この絞り２６で制限された照射光の赤、緑、青の波長の光を透過する回転フィルタ板２７と、この回転フィルタ板２７を透過した赤、緑、青の波長の光を前記ライトガイド１５の入射端面に集光する集光レンズ２８とで構成されている。
【００１６】
回転フィルタ板２７は、図２に示すようにそれぞれ赤、緑、青の波長の光を透過するＲ透過部２７ａ、Ｇ透過部２７ｂ、Ｂ透過部２７ｃが配置されている。前記回転フィルタ板２７は、モータ２９により回転駆動されるようになっている。
【００１７】
前記ＤＭＤ２３は、対角線の１つを中心に安定した２つの状態間で回動するヨーク上に保持部材により保持されたマイクロミラーを８００×６００の格子状にシリコンチップ上に配置し、水平方向に±１０°の角度範囲で各マイクロミラーが独立して可動できるようにした素子である。そして、前記ＤＭＤ２３は、前記放物面鏡２２側から入射された入射光に対し、例えば−１０°に設定した状態で前記マイクロミラーによって反射された照明光を前記反射ミラー２４を介して前記ライトガイド１５の入射端面に入射されるように設定している。尚、前記ＤＭＤ２３は、前記放物面鏡２２側から入射された入射光に対し、前記マイクロミラーを＋１０°に設定した状態で、このマイクロミラーによって反射される照明光を大きく異なる方向に反射して、前記反射ミラー２４に照明光が入射されないようになっている。即ち、前記ＤＭＤ２３は、前記光源ランプ２１からの照明光を前記反射ミラー２４へ入射させるか入射させないかを制御することで、前記ライトガイド１５の入射端面への照明光の供給を制御している。
【００１８】
本実施の形態では、前記ＣＣＤ判別素子１４の情報により前記ＣＣＤ２ａの種類を判別し、この判別した結果に基づいて前記ＤＭＤ２３を制御し、前記ＣＣＤ２ａの種類に応じて前記照明光の遮光期間を制御するように構成している。
【００１９】
前記ビデオプロセッサ４は、前記ＣＣＤ判別素子１４から出力される情報によりＣＣＤの種類を判別し、ＣＣＤの電荷読み出し時間を検出するＣＰＵ制御部（以下、ＣＰＵと記す）３１と、このＣＰＵ３１で検出した電荷読み出し時間に応じて前記内視鏡２に内蔵された前記ＣＣＤ２ａの読み出しタイミング及びこの読み出しタイミングに同期した処理タイミングを供給するタイミングジェネレータ（以下、ＴＧ）３２と、前記ＴＧ３２で発生された読み出し信号で前記ＣＣＤ２ａを駆動するＣＣＤドライバ３３と、前記ＣＣＤ２ａからの撮像信号にＣＤＳ（相関２重サンプリング）等の処理を行うプリプロセス回路３４と、このプリプロセス回路３４から出力された撮像信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路３５と、前記Ａ／Ｄ変換回路３５でデジタル化された撮像信号をビデオ信号に信号処理する映像信号処理部３６と、この映像信号処理部３６で信号処理されたビデオ信号を図示しない複数の同時化用メモリに順次記憶し、記憶したビデオ信号を同時に読み出すことで、面順次画像の同時化を行う同時化回路３７と、この同時化回路３７からのビデオ信号をγ補正するγ補正回路３７と、このγ補正回路３７でγ補正したデジタルのビデオ信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換回路３８とを備えている。
【００２０】
また、前記ビデオプロセッサ４は、前記ＴＧ３２で発生された処理タイミングに基づき、前記Ａ／Ｄ変換回路３５でデジタル化された撮像信号により前記光源装置５の絞り２６及び前記回転フィルタ板２７のモータ２９を制御する調光回路４１と、前記ＴＧ３２で発生された前記ＣＣＤ２ａの読み出しタイミングで前記光源装置５の前記ＤＭＤ２３を制御するＤＭＤ制御回路４２とを備えて構成されている。
【００２１】
次に、このように構成された内視鏡装置１の動作を説明する。
先ず、術者は、内視鏡２のコネクタ部１３ａを光源装置５及びビデオプロセッサ４に接続し、電源をオンして内視鏡検査を行う。
【００２２】
ＣＰＵ３１は、ＣＣＤ判別素子１４から出力される情報によりＣＣＤの種類を判別し、ＣＣＤ２ａの電荷読み出し時間を検出する。このＣＰＵ３１で検出した電荷読み出し時間に応じてＴＧ３２は、ＣＣＤ２ａの読み出しタイミング及びこの読み出しタイミングに同期した処理タイミングを発生する。
【００２３】
光源装置５の光源ランプ２１から放射された光は、放物面鏡２２を介してＤＭＤ２３で反射され、反射ミラー２４、インテグレータ２５を介し絞り２６、回転フィルタ板２７を通過して集光レンズ２８によりライトガイド１５の入射端面に集光される。このとき、ＤＭＤ制御回路４２は、ＴＧ３２で発生されたＣＣＤ２ａの読み出しタイミングでＤＭＤ２３を制御する。
【００２４】
また、調光回路４１は、ＴＧ３２からの処理タイミングに基づき、Ａ／Ｄ変換回路３５でデジタル化された撮像信号により画像が適当な明るさになるように絞り２６に対して絞り制御信号を送信する。絞り２６は、ビデオプロセッサ４の調光回路４１から出力される絞り制御信号に応じて、光源装置５から出射される光の光量を制限し、ＣＣＤ２ａで撮像される画像に著しい飽和が生じないようにしている。また、調光回路４１は、前記ＴＧ３２で発生された処理タイミングに基づき、所定の速度で回転駆動されるよう回転フィルタ板２７のモータ２９を制御する。回転フィルタ板２７は、モータ２９の回転により順次Ｒ透過部２７ａ、Ｇ透過部２７ｂ、Ｂ透過部２７ｃが光路上に入れられ、赤、緑、青の光が透過される。
【００２５】
内視鏡２のライトガイド１５に入射された光は、挿入部１１先端部から消化管等の被写体に照射される。被写体で散乱、反射された光は、挿入部先端部１１ａのＣＣＤ２ａ上で結像する。ＣＣＤ２ａは、ＴＧ３２のタイミング信号に基づき、回転フィルタ板２７の回転に同期してＣＣＤドライバ３３により駆動され、Ｒ透過部２７ａ、Ｇ透過部２７ｂ、Ｂ透過部２７ｃ等、回転フィルタ板２７のそれぞれのフィルタを透過した照射光に対応する撮像信号が順次ビデオプロセッサ４に出力される。尚、回転フィルタ板２７の回転位置を検出する回転位置検出手段を設け、この回転位置検出手段により検出した回転位置によりＣＣＤドライバ３３を同期させて駆動するように構成しても良い。
【００２６】
ビデオプロセッサ４に入力された撮像信号は、先ずプリプロセス回路３４に入力され、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）等の処理を施され、Ａ／Ｄ変換回路３５によりアナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタル化された撮像信号は、映像信号処理部３６で信号処理されてビデオ信号となり、図示しない複数の同時化用メモリに順次記憶される。そして、同時化回路３７は、複数の同時化用メモリに順次記憶したビデオ信号を同時に読み出し、面順次画像の同時化を行う。そして、同時化された面順次画像は、γ補正回路３７でγ補正され、Ｄ／Ａ変換回路３８でアナログ信号に変換されて、モニタ３に出力される。
【００２７】
ここで、画素数が少なく電荷の読み出しを短時間で行えるＣＣＤ２ａを用いている場合、ＤＭＤ制御回路４２は、図３に示すように遮光時間を短くするようにＤＭＤ２３を制御する。この場合、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの露光期間は１３ｍｓであり、遮光期間は４ｍｓである。
【００２８】
一方、これとは逆に、画素数が多く電荷の読み出しに長い時間がかかるＣＣＤ２ａを使用している場合、ＤＭＤ制御回路４２は、図４に示すように遮光時間を長くするようにＤＭＤ２３を制御する。この場合、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの露光期間は１０ｍｓであり、遮光期間は７ｍｓである。
【００２９】
そして、Ｒ、Ｇ、Ｂの露光期間には、ＤＭＤ制御回路４２によりＤＭＤ２３の全マイクロミラーは、光源ランプ２１からの照明光をライトガイド１５の入射端面へ導く角度に制御される。一方、遮光期間には、ＤＭＤ制御回路４２によりＤＭＤ２３の全マイクロミラーは、光源ランプ２１からの照明光をライトガイド１５の入射端面へ導かない角度に制御される。
【００３０】
この結果、本実施の形態の内視鏡装置１は、電荷読み出し時間が異なり、従って必要とされる遮光期間が異なっているＣＣＤ２ａを搭載した内視鏡２を用いた場合でも、ＣＣＤ２ａの種類に応じて、可能な限り長い時間の露光期間を確保できる。
【００３１】
尚、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【００３２】
ところで、光源ランプ２１の照明光の分光分布を変えるものとして従来の光源装置は、例えば特開平４−２９７２２５号公報に記載されているように光変調デバイスとして液晶を用いているものが提案されている。
【００３３】
しかしながら、このような光変調デバイスとして液晶を用いた光源装置は、この液晶の画素と画素の間にあるフレームにより光が吸収される影響などで、光の利用効率が落ちてしまうという問題があった。
そこで、高い効率で、所望の分光分布による照明を行うことが可能な光源装置の提供が望まれていた。
【００３４】
図５ないし図８を参照して光源装置の構成例を説明する。図５ないし図８は光源装置の構成例にかかり、図５は光変調デバイスとしてＤＭＤを用いた光源装置の構成例を示す説明図であり、図５（ａ）は分光反射膜を有するＤＭＤを用いた光源装置の光学系を示す説明図、図５（ｂ）は同図（ａ）の反射面に分光反射膜を設けたＤＭＤのマイクロミラーの概略図、図６は逆回折機能を有する反射ミラーを用いた光源装置の光学系を示す説明図、図７は個別に分割した反射ミラーを用いた光源装置の光学系を示す説明図、図８はＤＭＤの反射光を混合する複数のレンズ群を用いた光源装置の光学系を示す説明図である。
【００３５】
図５（ａ）に示すように光源装置の光学系５０は、上記した光源装置５の光学系とほぼ同様な構成であり、図示しない内視鏡に照明光を供給するための光を放射するキセノンランプ等の光源ランプ５１と、赤外線を透過するコーティングが施され、光源ランプ５１からの出射光の赤外線成分をカットする放物面鏡５２と、この放物面鏡５２からの平行光を時間軸で制限するＤＭＤ（Digital Micromirror Device）５３と、このＤＭＤ５３より放射された放射光の一部を反射する反射ミラー５４と、この反射ミラー５４で反射した光を均一化するインテグレータ５５と、このインテグレータ５５で均一化された光を内視鏡のライトガイド１５の入射端面に集光する集光レンズ５６とで構成されている。
【００３６】
前記ＤＭＤ５３は、対角線の１つを中心に安定した２つの状態間で回動するヨーク上に保持部材により保持されたマイクロミラー５３ａを８００×６００の格子状にシリコンチップ上に配置し、水平方向に±１０°の角度範囲で各マイクロミラー５３ａが独立して可動できるようにした素子である。前記ＤＭＤ５３の各マイクロミラー５３ａは、ＤＭＤ制御回路５７により個別に制御されるようになっている。そして、前記ＤＭＤ５３は、前記放物面鏡５２側から入射された入射光に対し、例えば−１０°に設定した状態で前記マイクロミラー５３ａによって反射された照明光を反射ミラー５４を介して前記ライトガイド１５の入射端面に入射されるように設定している。尚、前記ＤＭＤ５３は、前記放物面鏡５２側から入射された入射光に対し、前記マイクロミラー５３ａを＋１０°に設定した状態で、このマイクロミラー５３ａによって反射される照明光を大きく異なる方向に反射して、前記反射ミラー５４に照明光が入射されないようになっている。
【００３７】
本実施例では、図５（ｂ）に示すようにＤＭＤ５３の各マイクロミラー５３ａに、光回折が発生する回折反射面５８を形成している。このことにより、ＤＭＤ５３の各マイクロミラー５３ａは、入射した光を波長毎に反射角度が異なって出射するようになっている。そして、この反射光は、マイクロミラー５３ａの角度によって±１０゜の角度を持ち、更に回折反射した波長成分が放射されるようになっている。
【００３８】
次に、このように構成された光源装置の光学系の動作を説明する。
光源ランプ５１から放射された光は、放物面鏡５２を介してＤＭＤ５３に入射する。ＤＭＤ５３に入射した光は、マイクロミラー５３ａの回折反射面５８で回折反射し、反射ミラー５４に伝達される。この反射光は、波長により反射角度が違っているので、反射ミラー５４に入射されない光がある。
【００３９】
ＤＭＤ５３のマイクロミラー５３ａは、±１０°に設定された場合、図中５９ａの方向に反射する。一方、ＤＭＤ５３のマイクロミラー５３ａは、−１０゜に設定された場合、図中５９ｂの方向に反射する。この±１０゜の角度によって更に反射ミラー５４で反射するかどうか選択される。このようにＤＭＤ５３のミラー角度を選択することにより、反射ミラー５４で反射する光束が変わる、即ち反射光に含まれる波長成分の制御ができる。
【００４０】
ＤＭＤ５３は、これらのマイクロミラー５３ａそれぞれを±１０／−１０に制御することで所望の成分の波長（分光分布）が得られる。つまり、反射ミラー５４によって反射される反射光は、自在に色が可変できる光源として、内視鏡の照明に使用することができる。
【００４１】
この結果、本実施例では、光変調デバイスとして液晶よりも光の利用率が高い、即ち、効率的に被写体に対して、所望の分光分布で照明光を供給できる。
【００４２】
また、図６に示すように光源装置の光学系６０は、逆回折の機能を有する複数の反射ミラー６１を用いて、光の波長毎の反射角度が異なるように構成する。
【００４３】
このため、複数の反射ミラー６１で反射される光は、波長毎に反射角度が異なる。この波長毎の光は、波長毎に混合されてインテグレータ５５に入射するようになっている。また、反射ミラーは、円周形状に反射面か透過面かが配置されている。このため、ＤＭＤ５３からそれぞれのミラー角度により反射される光は、波長が選択されてインテグレータ５５に入射されるようになっている。
これにより、図５で説明した光源装置の光学系５０と同様な効果を得ることができる。
【００４４】
また、図７に示すように光源装置の光学系７０は、個別に分割した複数の反射ミラー７１を用いてＤＭＤ５３の反射光を選択的に反射するように構成する。
【００４５】
このため、ＤＭＤ５３からそれぞれのミラー角度により反射される光は、複数の反射ミラー７１によって波長が選択されて、インテグレータ５５に入射されるようになっている。
これにより、図５で説明した光源装置の光学系５０と同様な効果を得ることができる。
【００４６】
また、図８に示すように光源装置の光学系８０は、ＤＭＤ５３からの反射光をレンズ群８１により選択的にインテグレータ５５に入射するように構成する。
そして、このレンズ群８１を通過した光が、集光レンズ８２により集光されてインテグレータ５５に入射するようになっている。
これにより、図５で説明した光源装置の光学系５０と同様な効果を得ることができる。
【００４７】
ところで、従来の光源装置は、照明光の特定の波長を自由に選択して照明できるものとして、光源ランプの光路上でモノクロメータや、ターレットに配置した複数の狭帯域フィルタを回転させるようにしていた。
【００４８】
しかしながら、モノクロメータは、連続的に波長を可変できるが可変速度が遅いという問題があった。一方、狭帯域フィルタは、比較的スキャン速度は速いが、選択できる波長が限られるという問題があった。
そこで、高速且つ連続的、選択的に照明光の波長を変化させることが可能な光源装置の提供が望まれていた。
【００４９】
図９及び図１０を参照して光源装置の構成例を説明する。図９及び図１０は光源装置の構成例にかかり、図９は光変調デバイスとしてＤＭＤを用いた光源装置の光学系を示す説明図、図１０は図９の変形例を示す説明図である。
【００５０】
図９に示すように光源装置の光学系９０は、光源ランプ９１と、この光源ランプ９１から発せられた光を反射させるための球面ミラー９２と、前記光源ランプ９１近傍に配置されたスリット９３と、このスリット９３から発せられた光束１００を平行光にするための第１のレンズ９４と、この第１のレンズ９４から出射した光束１００を回折し分光する第１の回折格子９５と、この第１の回折格子９５で分光された反射光をマイクロミラー列の向きを変化させることにより選択的に反射させるＤＭＤ９６と、このＤＭＤ９６で選択的に反射された反射光を回折し逆分散する第２の回折格子９７と、この第２の回折格子９７で逆分散された反射光をライトガイド１５に集光する第２のレンズ９８とから構成される。前記ＤＭＤ９６の各マイクロミラーは、ＤＭＤ制御回路９９により個別に制御されるようになっている。
【００５１】
次に、このように構成された光源装置の光学系の動作を説明する。
光源ランプ９１から発せられた光は、直接或いは球面ミラー９２を反射し、スリット９３を通過する。スリット９３を通過した光は、第１のレンズ９４によって平行光とされて第１の回折格子９５に入射される。
【００５２】
第１の回折格子９５に入射された光は、この第１の回折格子９５で回折されて反射する。この反射した光の光束１００は、回折格子特有の分散効果によって分光され、ＤＭＤ９６に入射される。
【００５３】
ＤＭＤ９６に入射された光束１００は、入射面に対して分光されているので、ライトガイド１５に入射させたい波長が入射された部分のミラー列の向きを変化させることにより、選択的に第２の回折格子９７に光を入射させることができる。
【００５４】
ＤＭＤ９６によって波長選択され、第２の回折格子９７に入射させられた光束１００は、第２の回折格子９７によって逆分散されて第２のレンズ９８に入射させられ、ライトガイド１５の端面に集光される。
【００５５】
この結果、本実施例では、ライトガイド１５に入射させる波長を高速にスキャニングすることが可能となる。このため、本実施例では、高速な内視鏡分光イメージングができ診断能が向上する。また、本実施例では、高速な面順次切り替えが可能となるので、面順次フィルタの代替手段として用いても画質が向上する。
【００５６】
更に、本実施例では、任意の単波長、複数波長を選択可能であるので、蛍光イメージング、光吸収性薬剤による血管のイメージング、ヘモグロビン酸素飽和度の測定など、複数の内視鏡光診断に対応でき、内視鏡診断能が向上する。
【００５７】
また、図１０に示すように光源装置の光学系１１０は、第１、第２の回折格子９５、９７をプリズムに換えて構成しても良い。
【００５８】
即ち、光源装置の光学系１１０は、第１の回折格子９５及び第２の回折格子９７を、それぞれ第１のプリズム１１１及び第２のプリズム１１２に置き換えて、光束１００を透過させるように構成している。このことにより、第１のプリズム１１１と第２のプリズム１１２がそれぞれ分散素子として働く。
【００５９】
この結果、図９で説明した光源装置の光学系９０と同様な効果に加え、回折格子よりもプリズムのほうが光効率が良いので、ライトガイド１５に対し強い入射光を与えることができる。
【００６０】
［付記］
（付記項１） 照明光を供給するための光源ランプと、前記照明光を伝達する光伝達手段及びこの光伝達手段により伝達される照明光で照明された被写体を撮像する撮像装置を有する内視鏡装置において、
前記光源ランプの光路上に配置し、この光源ランプからの照明光を前記光伝達手段側へ入射させるか入射させないかを制御する光変調デバイスと、
前記撮像装置の種別を判別する判別手段と、
前記判別手段の判別結果に基づき、前記光変調デバイスを制御する制御手段と、
を具備し、前記撮像装置の種類に応じて前記照明光の遮光期間を制御することを特徴とする内視鏡装置。
【００６１】
（付記項２） 照明光を供給する光源ランプと、
前記光源ランプの光路上に配置し、所定軸に対して所定の角度範囲で回動可能な複数のミラーを二次元的に前記照明光の受光面側に向けて配した光変調デバイスと、
前記光変調デバイスの複数のミラーを独立に駆動する駆動手段と、
前記光変調デバイスからの反射光を混合する混合手段と、
前記混合手段からの光を光伝達手段の受光面側に集光する集光手段と、
を具備し、前記光変調デバイスの複数のミラーに前記光源ランプからの照明光を反射し分光する反射分光層を設け、所定の反射角度の反射光のみ前記光伝達手段の受光面側に集光するようにしたことを特徴とする光源装置。
【００６２】
（付記項３） 照明光を供給する光源ランプと、
前記光源ランプからの照明光を分光するための第１の分光手段と、
前記第１の分光手段の光路上に配置し、所定軸に対して所定の角度範囲で回動可能な複数のミラーを二次元的に前記照明光の受光面側に向けて配した光変調デバイスと、
前記光変調デバイスの複数のミラーを独立に駆動する駆動手段と、
前記駆動制御手段の制御により前記光変調デバイスの各ミラーが所定の角度となったときのみ、選択的に入射される前記分光された反射光を逆分光させるための第２の分光手段と、
前記第２の分光手段により逆分光された光を光伝達手段の受光面側に均一に入射させるための集光手段と、
を具備したことを特徴とする光源装置。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、どの電子内視鏡を用いた場合にも、可能な限り長い時間の露光期間を確保することが可能であるという効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施の形態の内視鏡装置を示す構成図
【図２】図１の回転フィルタ板を示す構成図
【図３】は電荷の読み出しを短時間で行えるＣＣＤを使用している際のＤＭＤ制御回路の制御を示す説明図
【図４】図３に対して電荷の読み出しに長い時間を必要とするＣＣＤを使用している際のＤＭＤ制御回路の制御を示す説明図
【図５】光変調デバイスとしてＤＭＤを用いた光源装置の構成例を示す説明図
【図６】逆回折機能を有する反射ミラーを用いた光源装置の光学系を示す説明図
【図７】個別に分割した反射ミラーを用いた光源装置の光学系を示す説明図
【図８】ＤＭＤの反射光を混合する複数のレンズ群を用いた光源装置の光学系を示す説明図
【図９】光変調デバイスとしてＤＭＤを用いた光源装置の光学系を示す説明図
【図１０】図９の変形例を示す説明図
【符号の説明】
１ …内視鏡装置
２ …内視鏡（電子内視鏡）
２ａ …ＣＣＤ（撮像装置）
４ …ビデオプロセッサ
５ …光源装置
１４ …ＣＣＤ判別素子
１５ …ライトガイド
２１ …光源ランプ
２３ …ＤＭＤ（光変調デバイス）
２４ …反射ミラー
２６ …絞り
２７ …回転フィルタ板
２９ …モータ
３１ …ＣＰＵ（判別手段）
３２ …ＴＧ（タイミングジェネレータ）
３３ …ＣＣＤドライバ
３４ …プリプロセス回路
３５ …Ａ／Ｄ変換回路
４１ …調光回路
４２ …ＤＭＤ制御回路（制御手段）
Claims (1)
- 照明光を供給するための光源ランプと、前記照明光を伝達する光伝達手段及びこの光伝達手段により伝達される照明光で照明された被写体を撮像する撮像装置を有する内視鏡装置において、
前記光源ランプの光路上に配置し、この光源ランプからの照明光を前記光伝達手段側へ入射させるか入射させないかを制御する光変調デバイスと、
前記撮像装置の種別を判別する判別手段と、
前記判別手段の判別結果に基づき、前記光変調デバイスを制御する制御手段と、
を具備し、前記撮像装置の種類に応じて前記照明光の遮光期間を制御することを特徴とする内視鏡装置。
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