JP4694002B2 - 内視鏡装置用光源システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内視鏡装置に搭載される光源システムに関する。
【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、光源や画像処理回路等を備えるプロセッサ部と、一部が体内に挿入され体内を照明すると同時に観察を行うスコープ部とから構成される。プロセッサ部は、観察／撮影される部位およびその撮影方法等に基づいて観察部位を撮影するの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る。
【０００３】
特に、発声により振動する声帯等一定の周期性を持って振動する部位を撮影する場合には、まず該部位周辺の様子を連続して撮影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、連続振動中の観察部位の特定の形状のみを静止画として撮影するために、振動の周期性を電気信号として取得し、この周期性電気信号に基づいて間欠的に発光することができるストロボ放電光源を備えたプロセッサも必要になる。本明細書において、前者の撮影方法を通常撮影（または通常観察）、後者の撮影方法をストロボ撮影（またはストロボ観察）という。
【０００４】
このように撮影方法によってプロセッサを使い分けるのは撮影者にとって極めて煩わしいという問題がある。また、複数のプロセッサを必要とするため、設備を充実させようとすると、費用がかかりしかも広いスペースを確保しなければならない。
【０００５】
また、上記のストロボ放電光源を使用すると、発光させるごとに高い電流が一気に流れるため、騒音や電磁波が発生するおそれがある。騒音は、撮影者や被撮影者にとって耳障りである。電磁波は、他の医療機器の動作に悪影響を与えかねない。
【０００６】
【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、撮影者に煩わしさを感じさせることなく、様々な撮影方法で所定部位を撮影でき、しかも騒音や電磁波等による弊害の発生を回避する、内視鏡装置用光源システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【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光源システムは、連続して点灯する第一の光源と、間欠的に所定時間だけ発光する第二の光源と、各光源からの光束が入射する入射端と入射端に入射した該光束が射出される射出端とを有し、入射端の略中央部に入射した光は射出端の略中央部から観察部位を照明し、入射端の周辺部に入射した光は射出端の周辺部から観察部位を照明する導光手段と、各光源から照射される光の光路が交わる位置であって、第一の光源から照射される光束の略中央部で第二の光源から照射される光の光路を選択的に切り替えるための光路選択手段と、通常観察時には、第一の光源から照射される光束を全て導光手段の入射端に導くように、またストロボ観察時には、第一の光源から照射される光束の略中央部のみを部分的に遮光すると共に第二の光源からの光を導光手段の入射端の略中央部に導くように光路選択手段を駆動制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、まず一つの光源システムで通常撮影とストロボ撮影との両方の撮影が可能になるため、撮影時の準備にかかる手間や負担を軽減することができる。
【０００９】
またストロボ撮影時でも、連続光を補助光として使用することにより、ストロボ光源からの光は、被写体を集中して照明することが可能になる。よって、従来のストロボ放電光源よりも輝度が低いストロボ光源であっても、観察に十分耐えうる明るさで観察部位を撮影することができる。つまり本発明によれば、安価かつ小型であって、騒音や電磁波等が発生しない光源で従来のストロボ放電光源並みの明るさのストロボ撮影をすることができる。
【００１０】
従って、第二の光源を複数のＬＥＤが密集して配列される構成にすることも可能である（請求項２）。ＬＥＤは、パルス駆動させることが可能であるため、発光タイミングの制御が容易になる。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、第一、第二、どちらの光源から照射される光も、光束を導光手段の入射端に集光させる集光手段の入射位置では略平行光束であることが望ましい。これにより、光を拡散させず、光量損失を最小限に抑えることができる。
【００１２】
請求項４に記載の内視鏡装置用光源システムによれば、前記光路選択手段は、ストロボ観察時にのみ前記第一の光源から照射される光の略中央部に挿入される構成にすることが可能である。
【００１３】
請求項５に記載の内視鏡装置光源システムによれば、前記導光手段は、複数本の光ファイバケーブルを互いに平行に束ねたライトガイドであることが望ましい。
【００１４】
請求項６に記載の内視鏡装置光源システムによれば、前記導光手段は、複数本の光ファイバケーブルを互いに捻って束ねたライトガイドであることが望ましい。これにより射出光の配光角を広げることができ、さらに広範囲に照明することが出来る。
【００１５】
請求項７に記載の内視鏡装置用光源システムによれば、観察部位が一定の周期性を持って振動する部位である場合にも使用することができる。この場合、該周期性の情報を電気信号として取得する振動周期性情報取得手段をさらに有することが望ましい。これにより、観察部位が一定の周期性を持って振動していても、ぶれのない静止画像を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態の光源システムを搭載する内視鏡装置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から構成される。プロセッサ１００ａは、キセノン光源１、ＬＥＤ光源２、光路選択板３、駆動部４、第一コリメートレンズ５、絞り６、第二コリメートレンズ７、集光レンズ８、制御部９を備える光源部１０と映像処理回路２０とを有する。スコープ部１００ｂは、ライトガイド３０、ＣＣＤ４０を有する。光源システムは、光源部１０とライトガイド３０とを含む。
【００１７】
キセノン光源１は、連続的な光を常時照射する。ＬＥＤ光源２は、高輝度なＬＥＤ２ａが湾曲状の反射板２ｂに沿って複数配設されている。ＬＥＤ２ａはパルス駆動させることにより間欠的に所定時間だけ発光することが可能である。パルス駆動は、発光タイミングの制御が容易であるという利点がある。本明細書では、キセノン光源１から照射される光を連続光といい、ＬＥＤ光源２から照射される光をストロボ光という。
【００１８】
光路選択板３においてＬＥＤ光源２からのストロボ光が入射する面には全反射ミラー面が施されている。光路選択板３は、両光源１、２から照射される光の光路が交わる位置に配設される。光路選択板３の中心軸Ｐは両光源１、２から照射される光の主光線（図１中一点鎖線）と垂直な関係にある。光路選択板３は、駆動部４に接続されている。駆動部４は、制御部９の制御下、光路選択板３を中心軸Ｐを中心に矢印ｒ方向に回動させる。制御部９は、後に詳述するが、撮影方法に対応した光が観察部位Ｋを照明するように光路選択板３を駆動制御する。光路選択板３は回動することにより、各光源１、２から照射される光を反射させたり遮光したりする。
【００１９】
ライトガイド３０は、入射端３０ａと射出端３０ｂとを有する。入射端３０ａはプロセッサ１００ａのライトガイド差し込み口に挿入され、各光源１、２からの光束が入射する。射出端３０ｂはスコープ部１００ｂの先端側にあり、入射光が観察部位Ｋに向けて射出される。ライトガイド３０は、複数本の光ファイバケーブルから構成される。各光ファイバケーブルは、入射端３０ａでの配置と射出端３０ｂでの配置とが略同一になるように束ねられている。本実施形態では、図１に示すように、ライトガイド３０の製造を簡便化するため、各光ファイバケーブルがライトガイド３０内で互いに平行になるように束ねられる。これにより、ライトガイド３０の入射端３０ａの周辺部近傍に入射した光束は、そのまま射出端３０ｂの周辺部近傍から射出される。同様にライトガイド３０の入射端３０ａの中央部近傍に入射した光束は、そのまま射出端３０ｂの中央部近傍から射出される。
【００２０】
なお撮影者は、図示しない操作パネル等を操作して、制御部９に撮影に関する指示をすることが可能である。例えば、通常撮影中にストロボ撮影へ切り替える操作をはじめ様々な設定を行うことができる。
【００２１】
以下、撮影方法ごとの、内視鏡装置１００の動作について詳述する。まず、通常撮影中の動作について説明する。
通常撮影中、制御部９は、キセノン光源１から連続光を照射させる。通常撮影中、制御部９は、ＬＥＤ光源２をオフ制御する。従って、ＬＥＤ光源２から間欠光は照射されない。また制御部９は、光路選択板３によって連続光の光束の略全体が遮光されないようにするため、光路選択板３を所定の状態になるまで回動させる。本実施形態では、通常撮影中、光路選択板３は、図１中実線で示すように、ミラー面が第一コリメートレンズ５の光軸と略平行になる状態で固定される。なお厳密には、光路選択板３を上記状態で固定すると、光路選択板３の厚さによって連続光の光束の一部は遮られることになる。しかし、光路選択板３の厚さは十分に薄いため遮られる光はごくわずかであり、また光の回折効果も発生するため射出光の配光分布に影響が出る事はない。
【００２２】
キセノン光源１から照射される連続光は、第一コリメートレンズ５によって平行光束になる。平行光束となった連続光は、絞り６を透過することにより所定の光量に調整される。絞り６を透過した連続光は、光路選択板３で遮光されることなく、集光レンズ８に入射する。集光レンズ８は、ライトガイド３０の入射端３０ａ全域に入射する程度に連続光を収束する。入射端３０ａに入射した連続光は、ライトガイド３０の射出端３０ｂに導かれる。射出端３０ｂ全域から照射される光束は、スコープ部１００ｂが挿入されている体内を常時照明する。
【００２３】
体内が照明されている間、スコープ部１００ｂの先端に備えられているＣＣＤ４０は、入射する光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、定期的に送られてくる電荷読み出しパルスに対応して映像信号処理回路２０に所定の信号を出力する。映像信号処理回路２０は、入力される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（不図示）に出力する。モニタは、映像信号に対応する画像を表示する。以上が通常撮影中の内視鏡装置１００の動作である。
【００２４】
次にストロボ撮影時の内視鏡装置１００の動作を説明する。一般的に内視鏡観察を行うときは観察の注目点を画面の中央部にくるようにアングル操作を行い、被写体（ここでは観察部位Ｋ）を撮影領域の中心付近に位置させる。そのため内視鏡装置１００では、発声により振動する声帯の観察などの振動する観察部位におけるストロボ撮影時、撮影領域の中心付近は高輝度なＬＥＤ光源２からのストロボ光を集中的に照明する。これにより他のストロボ放電ランプからの光よりも比較的光量が少ないＬＥＤ光を用いても、十分に明るいストロボ観察が可能になる。さらに本発明では、ストロボ光を撮影領域中央付近に集中させたことで撮影領域の周縁付近の配光が不足して暗くなるのを回避すべく、ストロボ撮影時であってもキセノン光源１から連続光を照射させて撮影領域周縁部を照明する補助光として用いる。以下、詳説する。
【００２５】
制御部９は、ストロボ撮影が設定されると、駆動部４を介して光路選択板３を回動させる。具体的には、光路選択板３は、キセノン光源１からの連続光の光束の中央部を部分的に遮光しつつＬＥＤ光源２からのストロボ光を反射して集光レンズ８に導くような状態になるまで回動される。図１では、ストロボ撮影時の光路選択板３の状態を破線で示す。
【００２６】
光路選択板３の移動後、制御部９は、ＬＥＤドライバ回路２ｃを介してＬＥＤ光源２をパルス駆動してストロボ発光させる。ＬＥＤ光源２からのストロボ光は、第二コリメートレンズ７で平行光束とされた後、光路選択板３で反射する。また制御部９は、キセノン光源１も発光させる。つまり、キセノン光源１は、撮影方法の如何を問わず常時連続光を照射している。キセノン光源１からの連続光の光束は、第一コリメートレンズ５、絞り６，光路選択板３を介して集光レンズ８に入射する。なお、ストロボ撮影時の観察部位が例えば発声により振動する声帯であれば、ストロボ発光のためのパルス駆動は、マイク（不図示）等にて捉えた音声電気信号に基づいて行われる。
【００２７】
光路選択板３は、ストロボ光を反射する一方、連続光の光束の略中央部を部分的に遮光する。従って、集光レンズ８に入射する光束における、入射方向に垂直な面での断面形状は図２に示すようになる。図２に示すように、入射光束は、ストロボ光の光束が中央部を構成し、ドーナッツ形状を有する連続光の光束が該ストロボ光の光束の周囲、つまり光束の周辺部を構成する。通常撮影中同様、集光レンズ８に入射した光束は収束されて、ライトガイド３０の入射端３０ａに入射する。
【００２８】
ライトガイド３０内を導かれた光束は、射出端３０ｂから射出され、体内を照明する。ここで、ライトガイド３０は上述したような特徴を有するため、光束は、図２に示す状態のまま射出端３０ｂから射出される。つまりストロボ光は射出端３０ｂの中央近傍から射出され、撮影領域の中心付近を集中的に照明する。連続光は射出端３０ｂの周辺近傍から射出され、撮影領域の周縁部をまんべんなく照明する。図３に照明された体内の状態を示す。
【００２９】
ＣＣＤ４０および映像処理回路２０による撮影処理は、通常撮影中と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００３０】
上記のようにして撮影された静止画は、図３に示す体内の照明状態に対応した画像となる。つまり観察部位Ｋが配置される撮影領域中央部はストロボ光が集中して照明するため、明るく撮影される。また、観察部位Ｋが振動していてもストロボ光によって撮影されるため、ストロボ光の周期に応じて観察部位の動きが緩やかになったように観察することが出来る。また、観察するのに適した観察部位Ｋの静止画を得ることができる。撮影領域周縁部は連続光によって照明されるため、ストロボ光だけの場合よりも、観察部位Ｋの周囲の状態を把握するには十分な明るさの画像になっている。但し、撮影領域周縁部は、連続光によって常時照明されるためＣＣＤ４０の電荷蓄積時間が長くなってしまう。そのため、もし観察部位Ｋの周囲が振動していた場合、若干ぶれが残ることになってしまうが、観察関心点は撮影中央部にあり撮影領域周縁部はあくまで観察部位Ｋの周囲の状況を把握できればよい領域である。しかも、観察対象である観察部位Ｋは上記の通りぶれのない観察に適した画像となっているため特に問題にはならない。
【００３１】
このように、連続光を補助光として使用して、ストロボ光は観察部位Ｋの撮影領域中央部に集中して照明する構成にするため、ＬＥＤ光のようにストロボ光としては比較的光量の少ないものであっても、観察に耐えうる程度に十分な明るさの画像を撮影することが可能になる。なお、ストロボ撮影終了後、制御部９は、再び通常撮影に切り替える。以上がストロボ撮影時の内視鏡装置１００の動作である。
【００３２】
以上が本発明の実施形態である。本発明は上記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。
【００３３】
上述した実施形態では、光路選択板３は常時連続光の光束中に配設される構成であるが、通常撮影中は連続光をライトガイド３０に導き、ストロボ撮影時は図２に示すような光束をライトガイド３０に導くことができるのであれば、上記構成に限定されるものではない。図４は、光路選択板３の変形例を示す。図４に示す光路選択板３は、通常撮影中、駆動部４によって連続光の光路中から退避して連続光の光路を確保する。そしてストロボ撮影時、光路選択板３は所定位置に挿入され、連続光を一部遮光すると同時にストロボ光をライトガイド３０へ偏向する。
【００３４】
さらに上記実施形態のライトガイド３０は、製造を簡便化するため、各光ファイバケーブルがライトガイド３０内で互いに平行になるように束ねて構成したが、入射端３０ａの周辺近傍に入射した光は射出端３０ｂの周辺近傍から射出され、入射端３０ａの中央近傍に入射した光は射出端３０ｂの中央近傍から射出されるのであれば、ライトガイド３０は上記構成には限定されない。例えば、周辺近傍の光ファイバケーブルと中央近傍の光ファイバケーブル同士の位置関係を保った状態でひねりつつ束ねれば、照明範囲が広がりより広範囲な撮影が可能になる。
【００３５】
また上記実施形態では、ストロボ発光用の光源としてＬＥＤ光源２を使用している。これは、駆動回路を簡素化できる点や、安価でかつ他の光源よりも省スペースである点等の幾つかの利点があるからである。しかし本発明のストロボ発光用の光源は、これに限定されるものではなく、ストロボ放電ランプよりも光量の低い光を照射する他の様々な光源を使用することができる。例えば連続光を射出するランプの光路を高速で回転するスリット板やチョッパ等を用いて断続的に遮光する構成の光源を使用することも可能である。
【００３６】
なお、上記実施形態の説明中では、スコープ部１００ｂは、先端にＣＣＤ４０を備える電子スコープを想定しているが、本発明は、該電子スコープのみならずファイバースコープに対しても適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
このように本発明の内視鏡装置用光源システムは、通常撮影用とストロボ撮影用との二種類の光源を備えることにより、一台のプロセッサで、撮影者が必要とする通常光連続撮影やスロー撮影、静止画撮影といった様々な撮影方法にも対応することができる。これにより、撮影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、撮影者の便宜に資することができる。
【００３８】
さらには、通常撮影時に用いる光をストロボ撮影時に補助光として用いることにより、比較的光量が少ないストロボ光であっても、観察に十分耐えうる静止画やスローモーション撮影をすることができる。ひいては、高い電流を必要とし、電磁波や騒音を生じるおそれのある従来のストロボ放電光源を使用しなくてもよい。
【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光源システムを搭載する内視鏡装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態のストロボ撮影時の光束の入射方向に垂直な面での断面形状を表す。
【図３】本発明の実施形態のストロボ撮影時の体内の照明状態を示す。
【図４】本発明の実施形態の内視鏡装置用光源システムを搭載する内視鏡装置の変形例を示す。
【符号の説明】
１ キセノン光源
２ ＬＥＤ光源
３ ミラー
４ 駆動部
１０ 光源部
３０ ライトガイド
１００ 内視鏡装置

Claims (7)

1. 連続して点灯する第一の光源と、
   間欠的に所定時間だけ発光する第二の光源と、
   各光源から照射される光束が入射する入射端と、入射端に入射した前記光束が射出される射出端とを有し、前記入射端の略中央部に入射した光は前記射出端の略中央部から観察部位を照明し、前記入射端の周辺部に入射した光は前記射出端の周辺部から観察部位を照明する導光手段と、
   各光源から照射される光の光路が交わる位置であって、前記第一の光源から照射される光束の略中央部で前記第二の光源から照射される光の光路を切り替える光路選択手段と、
   通常観察時には、前記第一の光源から照射される光束を全て前記導光手段の前記入射端に導くように、またストロボ観察時には、前記第一の光源から照射される光束の略中央部のみを部分的に遮光すると共に前記第二の光源からの光を前記導光手段の前記入射端の略中央部に導くように前記光路選択手段を駆動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光源システム。
2. 請求項１に記載の内視鏡装置用光源システムにおいて、
   前記第二の光源は、複数のＬＥＤが密集して配列された形状で構成されることを特徴とする内視鏡装置用光源システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の内視鏡装置用光源システムにおいて、
   前記第一及び第二の光源から照射される光束を前記導光手段の前記入射端に集光させる集光手段をさらに有し、
   前記第一及び第二の光源から照射される光束は、前記集光手段の入射位置では略平行光束であることを特徴とする内視鏡装置用光源システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の内視鏡装置用光源システムにおいて、
   前記光路選択手段は、ストロボ観察時にのみ前記第一の光源から照射される光の略中央部に挿入されることを特徴とする内視鏡装置用光源システム。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の内視鏡装置用光源システムにおいて、
   前記導光手段は、複数本の光ファイバケーブルを互いに平行に束ねたライトガイドであることを特徴とする内視鏡装置用光源システム。
6. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の内視鏡装置用光源システムにおいて、
   前記導光手段は、複数本の光ファイバケーブルを互いに束ねたライトガイドであり、
   前記ライトガイドの入射端の略中央部に配置された前記光ファイバケーブルの射出端側の端部は前記ライトガイドの射出端の略中央部に配置され、
   前記ライトガイドの入射端の略周辺部に配置された前記光ファイバケーブルの射出端側の端部は前記ライトガイドの射出端の略周辺部に配置した、
   ことを特徴とする内視鏡装置用光源システム。
7. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の内視鏡装置用光源システムにおいて、
   前記観察部位は、一定の周期性を持って振動する部位であり、該周期性の情報を電気信号として取得する振動周期性情報取得手段をさらに有することを特徴とする内視鏡装置用光源システム。

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