JP5225117B2 - 内視鏡用光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡用光源装置に関する。

一般に患者の体腔内を診断又は治療するための内視鏡装置は、先端部に備えられた撮像素子で体腔内を撮像する内視鏡と、撮像素子により生成された画像信号を処理してモニタに出力する画像処理装置と、体腔内の観察部位を照明するための光を内視鏡に供給する光源装置とから構成される。従来の内視鏡用光源装置では、平行光を照射する平行光タイプのランプが光源として用いられているが、近年では、発光部からの光を無駄なき効率的に伝播できるとして、発光部からの光を凹面鏡により反射することで集光させて照射する集光タイプのランプも用いられるようになっている。

図７は、上記従来の内視鏡用光源装置において、集光タイプのランプを用いる場合の、光源から内視鏡のライトガイドまでを模式的に示した図である。図７の光源装置の光源部は、集光タイプの光源ランプ５２０、ならびに光源ランプ５２０により発生する熱を放熱するための冷却ユニット５１０Ｆおよび５１０Ｒからなるランプカートリッジ５００から構成される。そして、光源ランプ５２０から照射される照明光は、リレーレンズ６００および絞り６１０を介して内視鏡のライトガイドの光軸に入射される。このとき、光源ランプ５２０からの照明光を、ライトガイドの光軸上に集光させるために、ランプカートリッジ５００は、光源ランプ５２０から照射される光が、決められた集光面上の所定の位置に集光するように、光源装置の筐体内に配置される。すなわち、光源ランプ５２０から照射される照明光が、図７の実線で示される光路を通るような位置に配置される。尚、図７に示される集光面は、説明のために記載された理論上のものであり、実際の構成においては存在しない。

しかしながら、光源ランプ５２０の製造段階で発生する形状のばらつき、光源ランプ５２０を冷却ユニット５１０Ｆ、５１０Ｒへ取り付ける際に発生する嵌め合いのばらつき、または、ランプカートリッジ５００を筐体へ取り付ける際のばらつきなどにより、光源ランプ５２０から照射される照明光の光路が、図７の実線で示される光路とは異なる場合がある。この場合の光路の例としては、例えば図７の破線で示すように、集光点が所定の位置から集光面上でシフトしてしまう場合などがある。このような場合、光源ランプ１２０から照射される照明光の一部が、リレーレンズ６００によって伝播されず、ライトガイドへ供給される光量が低下してしまう。これにより、ケラレが発生するなど、内視鏡観察において支障をきたしてしまう恐れがある。

上記問題を解決するために、ライトガイドへ入射する照明光の量を適切に調整する技術として、例えば特許文献１には、光源とライトガイドとの間に光量調整機構を備える構成が記載されている。特許文献１に記載の光量調整機構は、集光ランプからの光を集光する集光レンズに、集光レンズ移動機構を備えている。そして、集光レンズ移動機構によって、集光レンズを光軸方向に移動させることにより、ライトガイド上の照明光の集光を変化させ、ライトガイドが必要とする光量を供給することを可能としている。

特開平６−１８９９０２号公報

しかしながら、特許文献１の光量調整機構には、以下のような問題がある。まず、集光レンズを光軸方向に移動させるために、レンズ保持部を可動させる可動機構や、可動機構を駆動するためのモータ、さらにモータ駆動回路など、様々な構成を追加する必要がある。また、一般的な光源装置において、集光レンズなどの光学系は、術者等が手動で操作することはできないような筐体の奥に配置されている。そのため、筐体外部からの操作が可能となるような構成、例えば外装に設けられた集光レンズの移動を操作するための操作ボタンや、該操作ボタンからの指示を集光レンズ移動機構へ伝達する伝達経路等が必要となり、光源装置内部の構成が複雑となる。また、特許文献１に記載のように集光レンズを光軸方向に動かすだけでは、上述のように、集光点が集光面上でシフトした場合などは、あまり効果的に光量を調整することができない。さらに、上述のように、集光点のずれによる光量低下は、光源ランプやその取り付けの際のばらつきに起因するものである。そのため、光源ランプの種々のばらつきに対してレンズを移動させるよりも、交換されることがないレンズを装置内に固定させ、その位置を基準として光量の調整を行うことが望ましい。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡素な構造で容易に光量調整を行うことができる光源装置を提供することを目的とする。

上記の問題を解決するため、本発明の内視鏡用光源装置は、内視鏡に照明光を供給するための内視鏡用光源装置であって、照明光を光軸に沿って出射する光源ランプと、光源ランプの後端部に取り付けられ、光源ランプを光軸を中心に回転させるランプ可動ギアと、ランプ可動ギアを回転させる回転機構とを備え、回転機構は、ランプ可動ギアと嵌合する駆動ギアと、駆動ギアと嵌合するための歯を直線状に備えたラックと、ラックを光軸と直交する方向に移動可能な調整ネジとを含むことを特徴とする。このような本発明の構成によれば、ラックアンドピニオン機構を採用した簡素な回転機構によりランプ可動ギアおよび光源ランプを回転させることができる。そして、光源ランプを回転させることで、光源ランプの照明光の集光点の位置を限られた範囲で変化させることができ、ライトガイドへ供給される光量の調整が可能となる。

また、上記駆動ギアは、絶縁体で形成されることが望ましい。これにより光源ランプへ供給される電圧が、ランプ可動ギアなどから光源装置の筐体へ伝達するのを防ぐことができる。

上記回転機構は、ラックを保持するためのレールをさらに含んでも良い。また、レールは、ラックの光源ランプの光軸と直交する方向以外への移動を規制する構成としても良い。また、ラックは、調整ネジと係合するためのネジ孔を備え、ネジ孔と係合する調整ネジを回転させることにより、ラックを光源ランプの光軸と直交する方向へ移動させる構成としても良い。このように構成することで、操作者が容易に調整ネジを回転させて光量の調整を行うことができる。

また、ランプ可動ギア及び光源ランプを回転可能に支持すると共に、光源ランプによって発せられる熱を放熱する冷却ユニットを更に備える構成であっても良い。さらに、上記回転機構は、内視鏡用光源装置の筐体に取り付けられるよう構成されても良い。

従って、本発明によれば、簡素な構造で容易に光量調整を行うことができる光源装置を提供することを提供することができる。

本発明の内視鏡用プロセッサの外観図である。 本発明の内視鏡用プロセッサの概略構成図である。 本発明のランプカートリッジの取り付けを示す模式図である。 本発明のランプカートリッジの各部材を分解した図である。 本発明の光量調整機構を示す側面図である。 本発明の光量調整機構を示す後面図である。 従来の光源装置の構成を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る内視鏡用光源装置について説明する。

図１は、本発明の内視鏡用プロセッサ１の外観図である。図１に示すように内視鏡用プロセッサ１は筐体２０に覆われており、筐体２０の外装側面には、後述する光源ランプなどの交換の際に用いられる開口部３０と、開口部３０を覆う蓋３５が設けられている。また、開口部３０の下部には、後述する調整ネジのつまみ部２３１が設けられている。また、内視鏡用プロセッサ１の外装正面には、内視鏡のライトガイドを接続するためのライトガイド接続部４０、内視鏡を電気的に接続して給電及び通信を行なうための電気接続部５０、ユーザ操作を受け付ける各種の操作ボタンや内視鏡用プロセッサ１の動作状況を表示するインジケータ等を備える操作パネル６０、内視鏡用プロセッサ１の主電源スイッチ７０等が設けられている。尚、以降の説明においては、各接続部４０および５０や操作パネル６０が設けられている側を前面、その反対側を後面とする。

図２は、図１に示される内視鏡用プロセッサ１の内部の概略構成を示す図である。内視鏡用プロセッサ１は、内視鏡２に照明光を供給するための光源ランプを含むランプカートリッジ１００、ランプカートリッジからの照明光を、ライトガイド接続部４０を介して内視鏡２のライトガイド（不図示）へ集光するためのレンズ１２、点灯している光源ランプを空冷して制限温度以上に蓄熱するのを防ぐための冷却ファン１３、光源ランプに給電するためのランプ電源１４、電気接続部５０を介して内視鏡から送られてくる画像を処理するための画像処理部１５を備えている。上記各部は、同じく内視鏡用プロセッサ１に備えられる制御部１１によって制御され、図示しないシステム電源によって給電される。内視鏡用プロセッサ１は、さらに、ライトガイドへ入射する照明光の光量を調整するための、後述する調整機構２００を備えている。

内視鏡用プロセッサ１において、ランプカートリッジ１００は、レンズ１２およびライトガイド接続部４０を介して内視鏡２のライトガイドに照明光を供給する。また、内視鏡２で撮影された画像が電気接続部５０を介して画像処理部１５に供給される。画像処理部１５では、内視鏡２からの映像信号に対して増幅、Ａ／Ｄ変換等の処理が施され、ＮＴＳＣコンポジット信号、Ｙ／Ｃ分離信号（いわゆるＳビデオ信号）、ＲＧＢ分離信号などのビデオ信号として内視鏡用プロセッサ１に接続されたモニタ３に出力される。これによって内視鏡２の撮像素子上に結像した被写体像がモニタ３に表示される。

尚、上記のように本実施形態では、内視鏡用プロセッサ１は、内視鏡へ照明光を供給するための光源装置と、内視鏡で撮像された画像を処理するための画像処理装置が一体となったものである。しかしながら、当該構成に限定されるものではなく、ランプカートリッジ１００、レンズ１２、冷却ファン１３、ランプ電源１４、および制御部１１を備えた単体の光源装置として内視鏡用プロセッサ１から独立した構成としても良い。

次に、ランプカートリッジ１００の構成について、図３および図４を参照して説明する。図３は、ランプカートリッジ１００の内視鏡用プロセッサ１への取り付けを示す模式図である。ランプカートリッジ１００は、光源ランプ１２０、冷却ユニット１１０Ｒおよび１１０Ｆ、およびランプ可動ギア１３０（図４）からなる。冷却ユニット１１０Ｒおよび１１０Ｆは、光源ランプ１２０が発光することにより発生する熱を放熱するための部材であり、図３に示すように光源ランプ１２０を前後から挟み込んで支持している。

内視鏡２による観察中などに、光源ランプ１２０が切れた場合は、内視鏡用プロセッサ１の蓋３５が開けられ、開口部３０からランプカートリッジ１００が取り出される。そして、新しいランプカートリッジ１００が、開口部３０から筐体２０の内部に取り付けられる。筐体２０の内部には、ランプカートリッジ１００を支持するため、筐体２０の底面から延出する支持部１６が２箇所設けられている。また、各支持部１６の所定の箇所には、ネジ孔１７が設けられている。また、ランプカートリッジ１００の冷却ユニット１１０Ｆおよび１１０Ｒには、それぞれ２本の取り付けネジ１５０が取り付けられている。そして、取り付けネジ１５０を支持部１６のネジ孔１７とそれぞれ係合させることで、ランプカートリッジ１００が、筐体２０内の所定の位置に取り付けられる。

図４は、ランプカートリッジ１００を構成部材ごとに分解して示す図である。尚、図４においては、本発明と直接関係のない取り付けネジ１５０などは省略されている。光源ランプ１２０は、キセノンランプなどの白色光の発光部（不図示）、発光部の光を反射して集光するための放物面状のリフレクタ１２１、およびランプソケット１２２から構成される、集光タイプの光源ランプである。また、ランプソケット１２２の後端面には、後述するランプ可動ギア１３０を取り付けるためのネジ穴１２３が３箇所設けられている。さらに、ランプソケット１２２は、発光部へ電力を供給するための図示しない電極部を備えている。そして、ランプソケット１２２の後端面からは、該電極部へ電源電圧を供給するための電源ケーブルが延びており、ランプ電源１４と接続されている。尚、図４においては、図面の簡略化のため、上記電源ケーブルや電源ケーブルの配設機構についての図示は省略されている。

冷却ユニット１１０Ｆおよび１１０Ｒは、光源ランプ１２０の発光により生じる熱を放熱させるためのものであり、熱伝導性の良いアルミなどの金属で形成される。冷却ユニット１１０Ｆは光源ランプ１２０のリフレクタ１２１を、冷却ユニット１１０Ｒは、光源ランプ１２０のランプソケット１２２をそれぞれ回転可能に保持するための開口部１１５Ｆおよび１１５Ｒを備えている。開口部１１５Ｆおよび１１５Ｒの内周面には、熱に強いシリコングリスが塗布されており、これにより、開口部１１５Ｆおよび１１５Ｒにはめ込まれる光源ランプ１２０を回転可能としている。そして、冷却ユニット１１０Ｆおよび１１０Ｒは、開口部１１５Ｒ、１１５Ｆを中心として放射状に伸びる、複数の板状の羽からなる羽部１１６Ｆ、１１６Ｒを備えている。

光源ランプ１２０によって発せられる熱は、羽部１１６Ｆおよび１１６Ｒに伝達し、羽部１１６Ｆおよび１１６Ｒが熱せられる。ここで、図２に示すように、ランプカートリッジ１００の後部には、冷却ファン１３が備えられており、冷却ファン１３から羽部１１６Ｆおよび１１６Ｒに向かって送風されることにより羽部１１６Ｆおよび１１６Ｒが空冷される。また、羽部１１６Ｆおよび１１６Ｒを放射状に設けられているため、冷却ファン１３からの風を通しやすくなり、光源ランプ１２０からの熱が効率よく放熱される。

ランプ可動ギア１３０は、冷却ユニット１１０Ｒの開口部１１５Ｒより大きな径を有する歯車部１３１と、開口部１１５Ｒより小さい径を有し、開口部１１５Ｒにはめ込まれるための円筒部１３２とが一体型に形成されたものである。また、ランプ可動ギア１３０の軸方向には、３箇所の貫通孔１３３が設けられている。これらは、ランプ可動ギア１３０と光源ランプ１２０を固定するためのネジ１３４を通すためのものである。

ランプカートリッジ１００の組み立てについて説明する。まず冷却ユニット１１０Ｆの開口部１１５Ｆに光源ランプ１２０のリフレクタ１２１をはめ込む。ここで、開口部１１５Ｆの周縁には、切れ目を持つリング形状の押さえバネで縁を押さえ込むように付勢部材（不図示）が取り付けられており、これにより光源ランプ１２０を回転可能に支持する。次に、ランプソケット１２２を冷却ユニット１１０Ｒの開口部１１５Ｒへはめ込む。その状態で、ランプ可動ギア１３０の円筒部１３２も開口部１５０にはめ込み、３箇所の貫通孔１３３を通してネジ１３４を光源ランプ１２０のネジ穴１２２に係合させる。これにより、ランプ可動ギア１３４と光源ランプ１２０が固定される。

次に本実施形態の光量調整機構について、図５および図６を参照して説明する。図５は、ランプカートリッジ１００および調整機構２００を側面から見た図である。図中右側が、内視鏡用プロセッサ１の前面であり、図中左側が後面である。また、図６は、ランプカートリッジ１００および調整機構２００を内視鏡用プロセッサ１の後面から、すなわち図５における左側から見た図である。調整機構２００は、内視鏡用プロセッサ１の筐体２０内部の所定の位置に取り付けられており、ラックアンドピニオン機構である駆動ギア２１０およびラック２２０、ラック２２０に係合する調整ネジ２３０、およびラック２２０を保持するレール２４０から構成される。

駆動ギア２１０は、ランプ可動ギア１３０と嵌合し、ランプ可動ギア１３０を回転させるための歯車である。駆動ギア２１０は、図示しない支持部材によって筐体２０内の所定の位置に回転可能に取り付けられる。ラック２２０は、駆動ギア２１０と嵌合するための複数の歯を直線状に備えた長尺部材である。ラック２２０は、アルミなどの金属で形成され、長尺方向にはネジ穴２２１が設けられている。また、ラック２２０は、光源ランプ１２０の光軸方向と直交する方向に延在して配設される、コの字形状のレール２４０によって移動可能に支持される。このとき、ラック２２の動きは、レール２４０によって、光源ランプ１２０の光軸方向と直交する方向以外には動かないように規制される。

調整ネジ２３０は、ラック２２０を光源ランプ１２０の光軸と直交する方向へ移動させるための長尺ネジである。調整ネジ２３０は、操作者によって操作されるつまみ部２３１、調整ネジ２３０の軸方向への動きを規制する規制部材２３２、およびラック２２０のネジ穴２２１と係合するネジ部２３３からなる。内視鏡用プロセッサ１の筐体２０の側壁には、調整ネジ２３０を通すための孔が設けられており、つまみ部２３１は筐体２０の側壁を介して外側に取り付けられている。そして、上述のように、調整ネジ２３０と係合するラック２２０はレール２４０によって、所定の方向のみに移動するよう支持されている。そのため、つまみ部２３１を回転させると、ラック２２０は所定の方向、すなわち光源ランプ１２０の光軸と直交する方向へ移動する。

また、光源ランプ１２０へ供給される電圧が、ランプ可動ギア１３０からラック２２０、レール２４０を介して筐体２０に伝達するのを防ぐため、ランプ可動ギア１３０とラック２２０の間に位置する駆動ギア２１０はエポキシ樹脂等の絶縁部材で形成される。

上記構成を備えた内視鏡用プロセッサ１における光量調整方法について説明する。まず、ランプカートリッジ１００を筐体２０内に取り付ける際には、ランプ可動ギア１３０が筐体２０内部に配設されている駆動ギア２１０と嵌合するように取り付ける。そして、光量調整を行う場合は、ライトガイド接続部４０に照度計を接続してライトガイドへ入射する光量を計測する。具体的には、ライトガイド接続部４０に照度計を接続した状態で、内視鏡用プロセッサ１の電源が投入されると、ランプ電源１４からの電力供給をうけて、光源ランプ１２０から照明光が照射される。そして、照明光はレンズ１２を介してライトガイド接続部４０に到達し、照度計による計測が行われる。

そして、照度計において計測された光量が、基準となる光量に比べて低い場合は、調整ネジ２３０のつまみ部２３１を回転させる。すると、つまみ部２３１の回転によってラック２２０が光源ランプ１２０の光軸と直交する方向、すなわち図６に示す矢印の方向へ移動する。これにより、ラック２２０の直線方向の動きが、駆動ギア２１０の回転方向の動きに変換され、駆動ギア２１０が回転する。そして、駆動ギア２１０の回転によりランプ可動ギア１３０が回転し、次いでランプ可動ギア１３０に接続される光源ランプ１２０が回転する。

上述のように、照度計において計測された光量が、基準となる光量に比べて低い場合は、光源ランプ１２０の照明光の集光点が、集光面上の理想とする所定の位置からシフトしていることが原因と考えられる。このように照明光の集光点がシフトする理由としては、光源ランプ１２０のリフレクタ１２１の反射面が均一でないことや、冷却ユニット１１０Ｆ、１１０Ｒにゆがんで支持されていることが挙げられる。そのため、上述のように光源ランプ１２０を回転させることで、光源ランプ１２０からの照明光の集光点の位置を変化させることができる。これにより、ライトガイド接続部４０に到達する光量を調整することが可能となる。

上記のように、本実施形態では、ラックアンドピニオン機構を採用した簡素な調整機構を内視鏡用プロセッサ内に備えるだけで、ライトガイドへ供給する光量を調整することができる。また、調整においては、筐体２０の外部に取り付けられている調整ネジ２３０のつまみ部２３１を回転させるだけでよいため、だれでも容易に調整を行うことが可能となる。また、光学系を固定させて光源部のみを移動させるため、基準に基づいた調整を行うことができる。さらに、本実施形態の調整機構は、筐体２０の開口部３０の近傍に設けられるため、不具合が生じた場合等は、すぐに蓋３５を開放して確認および交換が可能となる。

以上が本発明の実施形態であるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。例えば、上記実施形態では、冷却ユニットおよび光源ランプからなるランプカートリッジを備える光源装置について説明したが、冷却ユニットを備えない光源装置においても、本発明を適用することが可能である。この場合は、内視鏡用プロセッサの内部に光源ランプを回転可能に支持するための支持部材を設け、ランプ可動ギアを何も介さずに光源ランプに取り付けるよう構成すれば良い。

１ 内視鏡用プロセッサ
２ 内視鏡
１００ ランプカートリッジ
１１０Ｆ，１１０Ｒ 冷却ユニット
１２０ 光源ランプ
１３０ ランプ可動ギア
２００ 調整機構
２１０ 駆動ギア
２２０ ラック
２３０ 調整ネジ
２４０ レール

Claims (6)

1. 内視鏡に照明光を供給するための内視鏡用光源装置であって、
   前記照明光を光軸に沿って出射する光源ランプと、
   前記光源ランプの後端部に取り付けられ、前記光源ランプを前記光軸を中心に回転させるランプ可動ギアと、
   前記ランプ可動ギアを回転させる回転機構と、を備え、
   前記回転機構は、
   前記ランプ可動ギアと嵌合する駆動ギアと、
   前記駆動ギアと嵌合するための歯を直線状に備えたラックと、
   前記ラックを前記光軸と直交する方向に移動可能な調整ネジとを含む
   ことを特徴とする内視鏡用光源装置。
2. 前記駆動ギアは、絶縁体で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
3. 前記回転機構は、前記ラックを保持するためのレールをさらに含み、
   前記レールは、前記ラックの、前記光源ランプの光軸と直交する方向以外への移動を規制することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内視鏡用光源装置。
4. 前記ラックは、前記調整ネジと係合するためのネジ孔を備え、
   前記ネジ孔と係合する前記調整ネジを回転させることにより、前記ラックを前記光源ランプの光軸と直交する方向へ移動させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の内視鏡用光源装置。
5. 前記ランプ可動ギア及び前記光源ランプを回転可能に支持すると共に、前記光源ランプによって発せられる熱を放熱する冷却ユニットを更に備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内視鏡用光源装置。
6. 前記回転機構は、前記内視鏡用光源装置の筐体に取り付けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の内視鏡用光源装置。

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