JP5639522B2 - Electronic endoscope system - Google Patents
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Description
本発明は、拡大観察を行う電子内視鏡システムに関する。 The present invention relates to an electronic endoscope system that performs magnified observation.
医療分野では、電子内視鏡を用いた診断や治療が数多く行われている。電子内視鏡は、被検体内に挿入される挿入部の先端部に、被検体内の像光を取り込むための観察光学系と、観察光学系により取り込んだ像光が結像される撮像素子と、ライトガイドにより導かれた照明光を観察光学系の観察範囲に照射するための照明光学系とを備えている。照明光学系は、観察光学系に近接する位置に配されることが一般的である。 In the medical field, many diagnoses and treatments using an electronic endoscope are performed. An electronic endoscope has an observation optical system for capturing image light in a subject at the distal end of an insertion portion that is inserted into the subject, and an image sensor on which the image light captured by the observation optical system is imaged And an illumination optical system for irradiating the observation light of the observation optical system with the illumination light guided by the light guide. The illumination optical system is generally arranged at a position close to the observation optical system.
従来より、観察光学系の焦点距離を可変させる機構を備えた電子内視鏡がある(例えば、特許文献1)。このような電子内視鏡では、通常観察及び拡大観察の間で焦点距離を切り換えることができるため、先ず通常観察を行い、病変部などの異常部位が見つかったとき、拡大観察に切り換えて鮮明な観察画像を得ることができる。 Conventionally, there is an electronic endoscope provided with a mechanism for changing the focal length of an observation optical system (for example, Patent Document 1). In such an electronic endoscope, since the focal length can be switched between normal observation and magnified observation, first, normal observation is performed, and when an abnormal site such as a lesion is found, switching to magnified observation is clear. An observation image can be obtained.
電子内視鏡で拡大観察を行う際、通常観察よりも観察光学系の被写界深度が狭くなる。よって、被検体の表面と観察光学系の先端との間隔(ワーキングディスタンスと称される。)を所定距離にしなければ被検体の表面にピントが合わない。被検体の表面にピントが合う距離にするために、挿入部を移動させて被検体に観察光学系を近づけたとき、照明光学系も被検体に近付くため、被検体の表面で正反射した照明光が観察光学系に入射しやすくなる。照明光の光強度が大きい部分では、撮像素子が受け取る光量が飽和して観察画像内に白とびが生じる場合がある。 When magnifying observation with an electronic endoscope, the depth of field of the observation optical system becomes narrower than normal observation. Therefore, the surface of the subject cannot be focused unless the distance between the surface of the subject and the tip of the observation optical system (referred to as working distance) is a predetermined distance. When the insertion unit is moved and the observation optical system is moved closer to the subject in order to make the focus on the surface of the subject, the illumination optical system also approaches the subject, so that the illumination is specularly reflected on the surface of the subject. Light easily enters the observation optical system. In a portion where the light intensity of the illumination light is high, the amount of light received by the image sensor may be saturated, and overexposure may occur in the observation image.
電子内視鏡では、白とびなどの不鮮明な観察画像を防ぐために照明光の光強度を制御するものがある。特許文献2記載の電子内視鏡システムでは、光源の光強度を切り換える構成を備えており、拡大観察を行うときに光源の光強度を切り換えて照明光学系の光強度を変更する。特許文献3記載の電子内視鏡では、照射角及び光強度の異なる2組の照明光学系を備えており、観察光学系の視野角切り換えに連動していずれか一方の照明光学系に切り換える。また、特許文献4記載の内視鏡照明装置では、光源が発する光を集光する集光レンズに対するライトガイドの相対位置を集光レンズの光軸と直交する方向に移動させる。これにより、集光レンズの光軸の位置にライトガイドが近付くときは、光強度が大きくなり、集光レンズの光軸の位置からライトガイドが離れるときは、光強度が小さくなる。 Some electronic endoscopes control the light intensity of illumination light in order to prevent unclear observation images such as overexposure. The electronic endoscope system described in Patent Document 2 has a configuration for switching the light intensity of the light source, and changes the light intensity of the illumination optical system by switching the light intensity of the light source when performing magnified observation. The electronic endoscope described in Patent Document 3 includes two sets of illumination optical systems having different irradiation angles and light intensities, and switches to one of the illumination optical systems in conjunction with the viewing angle switching of the observation optical system. Further, in the endoscope illumination device described in Patent Document 4, the relative position of the light guide with respect to the condensing lens that condenses the light emitted from the light source is moved in a direction orthogonal to the optical axis of the condensing lens. Thereby, when the light guide approaches the position of the optical axis of the condenser lens, the light intensity increases. When the light guide moves away from the position of the optical axis of the condenser lens, the light intensity decreases.
さらにまた、特許文献5記載の電子内視鏡では、液晶パネルなどの光変調デバイスを備え、観察光学系により取り込んだ観察画像の輝度分布に応じて光変調デバイスのパターンを制御して照明光の明るさを制御している。あるいは、特許文献6記載の電子内視鏡システムでは、光源と、集光レンズと、光源から集光レンズまでの光路上にそれぞれ配置される絞りと、ライトガイドと、照明光学系とをそれぞれ2つずつ備えており、光路上に位置する絞りを可変させることで2つの照明光学系から照射される照明光を変更する。 Furthermore, the electronic endoscope described in Patent Document 5 includes a light modulation device such as a liquid crystal panel, and controls the pattern of the light modulation device according to the luminance distribution of the observation image captured by the observation optical system. The brightness is controlled. Alternatively, in the electronic endoscope system described in Patent Document 6, two light sources, a condensing lens, a diaphragm disposed on an optical path from the light source to the condensing lens, a light guide, and an illumination optical system are provided. The illumination light emitted from the two illumination optical systems is changed by varying the diaphragm positioned on the optical path.
電子内視鏡では、光源の発する光がミラー及び集光レンズで集光されてライトガイドに入射される。ライトガイドに入射される光は集光レンズの光軸付近の光強度が大きく、周辺の光強度が小さい。電子内視鏡の照明光学系では、ライトガイドが導く光強度の分布に応じて照明光が照射されるため、集光レンズの光軸付近から導かれた照明光の光強度が大きくなる。上述したように、拡大観察を行うとき、照明光の光強度が大きい部分では、観察光学系のレンズ表面で反射が生じやすいので、集光レンズの光軸付近に応じた範囲の輝度が高くなって観察画像が白とびしてしまう。 In an electronic endoscope, light emitted from a light source is collected by a mirror and a condenser lens and is incident on a light guide. The light incident on the light guide has a high light intensity near the optical axis of the condenser lens and a low light intensity in the vicinity. In the illumination optical system of the electronic endoscope, the illumination light is irradiated according to the light intensity distribution guided by the light guide. Therefore, the light intensity of the illumination light guided from the vicinity of the optical axis of the condenser lens is increased. As described above, when magnifying observation is performed, in the portion where the light intensity of the illumination light is high, reflection is likely to occur on the lens surface of the observation optical system, so the luminance in the range corresponding to the vicinity of the optical axis of the condensing lens increases. The observation image will be overexposed.
しかしながら、上記特許文献2及び3に記載されている電子内視鏡及び電子内視鏡システムでは、拡大観察を行うとき、光源の強度や照明光学系を切り換えても、光軸付近とその周辺との間には光強度差があるため、集光レンズの光軸付近に応じた範囲だけが明るくなることには変わりがなく、光軸付近の光強度を下げるために、光源の光強度を下げると、周辺が暗すぎて鮮明な観察画像を得ることができない。また、上記特許文献4記載の内視鏡照明装置では、拡大観察を行うとき、集光レンズの光軸とライトガイドとの位置が離れて光強度が小さくなったとしても、光軸付近における光強度が周辺よりも大きいことには変わりがないため、観察範囲内の輝度分布に偏りが生じる。 However, in the electronic endoscope and the electronic endoscope system described in Patent Documents 2 and 3, when performing magnified observation, even if the intensity of the light source or the illumination optical system is switched, the vicinity of the optical axis and its surroundings are changed. Since there is a difference in light intensity between the two, there is no change in that only the range corresponding to the vicinity of the optical axis of the condenser lens is brightened, and the light intensity of the light source is reduced to reduce the light intensity near the optical axis. The periphery is too dark to obtain a clear observation image. Further, in the endoscope illumination device described in Patent Document 4, even when magnification observation is performed, even if the position of the optical axis of the condenser lens and the light guide are separated and the light intensity is reduced, the light in the vicinity of the optical axis Since the intensity is larger than that of the surrounding area, the luminance distribution within the observation range is biased.
また、上記特許文献5記載の電子内視鏡では、観察画像の輝度分布に応じて光変調デバイスのパターンを制御して照明光の明るさを制御しているが、集光レンズの光軸付近の光強度が大きくなることは考慮していないため、拡大観察を行うとき、集光レンズの光軸付近に応じた光強度が大きくなり、観察範囲内の輝度分布に偏りが生じやすい。さらにまた、特許文献6記載の電子内視鏡では、2つの照明光学系に対して互いに異なる絞り量で光強度を可変させており、2つの照明光学系から照射される照明光に光強度差がある場合、光強度が大きい方の輝度が高くなって白とびが発生しやすくなる。 Further, in the electronic endoscope described in Patent Document 5, the brightness of the illumination light is controlled by controlling the pattern of the light modulation device according to the luminance distribution of the observation image. Therefore, when magnification observation is performed, the light intensity corresponding to the vicinity of the optical axis of the condenser lens increases, and the luminance distribution within the observation range is likely to be biased. Furthermore, in the electronic endoscope described in Patent Document 6, the light intensity is varied with different aperture amounts for the two illumination optical systems, and the light intensity difference between the illumination lights irradiated from the two illumination optical systems is different. If there is, the brightness with the higher light intensity becomes higher and overexposure tends to occur.
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、拡大観察を行うとき、観察範囲内における輝度分布の偏りを抑制して鮮明な観察画像を得ることができる電子内視鏡システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an electronic endoscope system capable of obtaining a clear observation image by suppressing a deviation in luminance distribution within an observation range when performing magnified observation. With the goal.
本発明の電子内視鏡システムは、被検体内に挿入される挿入部の先端部に設けられ、被検体内の像光を取り込んで観察を行うための観察光学系と、前記観察光学系を通常観察及び拡大観察の間で焦点距離を可変させる焦点可変手段と、前記観察光学系による観察範囲に向かって照明光を照射するための照明光学系と、前記照明光学系と位置を合わせて設けられ、前記照明光学系に照明光を導くライトガイドとが設けられる内視鏡と、光を発する光源と、前記光源からの光を集光して前記ライトガイドに入射させる集光手段と、前記観察光学系が通常観察可能な状態のとき、前記光源から前記ライトガイドまでの光路上から退避し、前記観察光学系が通常観察可能な状態から、拡大観察可能な状態に切り換わったとき、前記光源から前記光路上に位置し、前記ライトガイドに入射される光のうち、中央に位置する減光領域のみを部分的に減光し、前記減光領域の周辺に位置する透過領域では減光せずに光を透過させる部分減光手段とを備え、前記照明光学系は、前記ライトガイドへ入射される光強度の分布に応じて照明光を照射することを特徴とする。 An electronic endoscope system according to the present invention includes an observation optical system that is provided at a distal end portion of an insertion portion that is inserted into a subject, takes in image light within the subject, and performs observation. Focus variable means for changing the focal length between normal observation and magnified observation, an illumination optical system for irradiating illumination light toward the observation range by the observation optical system, and the illumination optical system are aligned with each other is, an endoscope light guide and for guiding the illumination light to the illumination optical system is provided, a light source for emitting light, a condensing means to be incident on the light guide by condensing light from the light source, the When the observation optical system is normally observable, retract from the light path from the light source to the light guide, and when the observation optical system is switched from the normal observable state to the magnified observable state, the optical path from the light source Of the light incident on the light guide, only the light attenuation region located at the center is partially dimmed, and the light transmitted through the light transmission region located around the light attenuation region is not dimmed. And the illumination optical system irradiates illumination light according to the distribution of the light intensity incident on the light guide.
前記部分減光手段は、前記減光領域に合わせた部分に光透過率が低い減光フィルタが形成され、前記透過領域に合わせた部分の光透過率が高い部分減光板であり、前記光路上に位置し、且つ前記集光レンズの光軸に前記減光フィルタの中心位置を合わせる減光位置と、前記光路上から退避する退避位置との間で移動可能に設けられた部分減光板と、前記観察光学系が通常観察可能な状態のとき、前記減光フィルタを前記退避位置とし、前記観察光学系が通常観察可能な状態から、拡大観察可能な状態に切り換わるとき、前記減光フィルタを前記退避位置から前記減光位置に移動させる移動手段とを備えることが好ましい。 The partial dimming means is a partial dimming plate in which a light attenuating filter having a low light transmittance is formed in a portion matched with the light reducing region, and a light transmittance of a portion matched with the transmissive region is high. And a partial dimming plate provided movably between a dimming position for aligning the center position of the neutral density filter with the optical axis of the condenser lens and a retreat position for retreating from the optical path; When the observation optical system is in a normally observable state, the neutral density filter is in the retracted position, and when the observation optical system is switched from a state in which normal observation is possible to a state in which magnified observation is possible, the neutral density filter is It is preferable to include a moving means for moving from the retracted position to the dimming position.
前記部分減光板は、前記ライトガイドと前記集光レンズとの間に配置されることが好ましい。あるいは、前記部分減光板は、前記光源と前記集光レンズとの間に配置されることが好ましい。 The partial dimming plate is preferably disposed between the light guide and the condenser lens. Alternatively, it is preferable that the partial dimming plate is disposed between the light source and the condenser lens.
前記光源と、前記集光手段と、前記部分減光手段とが設けられた光源装置を備えることが好ましい。 It is preferable to include a light source device provided with the light source, the condensing means, and the partial dimming means.
本発明によれば、観察光学系が通常観察可能な状態のとき、部分減光手段が光源からライトガイドまでの光路上から退避し、観察光学系が通常観察可能な状態から、拡大観察可能な状態に切り換わったとき、ライトガイドに入射される光のうち、中央に位置する減光領域のみを部分的に減光し、減光領域の周辺に位置する透過領域では減光せずに光を透過させ、ライトガイドへ入射される光強度の分布に応じて照明光が観察範囲に照射されるので、拡大観察を行うとき、観察範囲内における輝度分布の偏りを抑制して鮮明な観察画像を得ることができる。 According to the present invention, when the observation optical system is normally observable, the partial dimming means is retracted from the optical path from the light source to the light guide, and the observation optical system is normally observable and can be magnified. When switching to the state, the light that enters the light guide is partially dimmed only in the light-reducing area located in the center, and light is not dimmed in the transmission area located around the light-reducing area. Illumination light is irradiated to the observation range according to the distribution of the light intensity incident on the light guide, so that when magnifying observation is performed, the bias in the luminance distribution within the observation range is suppressed and a clear observation image is obtained Can be obtained.
図1に示すように、電子内視鏡システム10は、電子内視鏡11、プロセッサ装置12、光源装置13、送気・送水装置14などから構成されている。送気・送水装置14は、光源装置13に内蔵され、エアーの送気を行う周知の送気装置(ポンプなど)14aと、光源装置13の外部に設けられ、洗浄水を貯留する洗浄水タンク14bから構成されている。電子内視鏡11は、被検体内に挿入される挿入部16と、挿入部16の基端部分に連設された手元操作部17と、プロセッサ装置12及び光源装置13に接続されるコネクタ18と、手元操作部17とコネクタ18との間を繋ぐユニバーサルコード19とを有する。
As shown in FIG. 1, the electronic endoscope system 10 includes an electronic endoscope 11, a
挿入部16は、その先端に設けられ、被検体内撮像用の撮像素子としてのCCD型イメージセンサ(図3参照。以下、CCDという)38等が内蔵された先端部16aと、先端部16aの基端に連設された湾曲自在な湾曲部16bと、湾曲部16bの基端に連設された可撓性を有する可撓管部16cとからなる。
The
コネクタ18は複合タイプのコネクタであり、プロセッサ装置12、及び光源装置13、送気・送水装置14がそれぞれ接続される。手元操作部17には、湾曲部16bを上下左右に湾曲させるためのアングルノブ21や、送気・送水ノズル30(図2参照)からエアー、水を噴出させるための送気・送水ボタン22といった操作部材が設けられている。また、手元操作部17には、鉗子チャンネル(図示せず)に電気メス等の処置具を挿入するための鉗子入口23が設けられている。
The
プロセッサ装置12は、光源装置13と電気的に接続され、電子内視鏡システム10の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置12は、ユニバーサルコード19や挿入部16内に挿通された伝送ケーブルを介して電子内視鏡11に給電を行い、後述するCCD38、の駆動を制御する。また、プロセッサ装置12は、伝送ケーブルを介してCCD38から出力された撮像信号を取得し、各種画像処理を施して画像データを生成する。プロセッサ装置12で生成された画像データは、プロセッサ装置12にケーブル接続されたモニタ24に観察画像として表示される。
The
図2及び図3に示すように、先端部16aは、先端部本体25、この先端部本体25の先端側に固着される先端保護キャップ26、後述する観察光学系36を構成する観察レンズ27、照明光学系としての照明レンズ28a,28b、鉗子出口29、及び送気・送水ノズル30を備える。先端部本体25の後端は、湾曲部16bを構成する先端側の湾曲駒(図示せず)に連結されている。
2 and 3, the
先端保護キャップ26は、先端部本体25の先端側を覆う先端板部26aと、先端部本体25の外周面を覆う円筒部26bとからなる。湾曲部16bの外周面を覆う外皮層31が先端部本体25まで延在し、外皮層31の先端と円筒部26bの後端とが突き合わされて端部同士が接着剤などにより固着されている。先端板部26aには、挿入部16の軸方向(挿入方向)と直交する平坦状であり、先端側に位置する先端面26cが形成されている。先端板部26aには、貫通孔26d〜26g、及び鉗子出口29が形成されている。
The
観察レンズ27は、挿入部16の挿入方向と平行な直視方向Fに沿って光軸が配されている。この観察レンズ27は、貫通孔26dから露呈する位置に取り付けられ、且つ光入射面となる表面が先端面26cと同一面上に位置し、直視方向Fからの像光を取り込む。
The
照明レンズ28a,28bは、貫通孔26e,26fから露呈する位置に取り付けられ、且つ表面が先端面26cと同一面上に位置する。照明レンズ28a,28bの奥には、ライトガイド32a,32bの出射端が面している。照明レンズ28a,28bは、ライトガイド32a,32bによって導かれた照明光を観察光学系36が像光を取り込む観察範囲に向かって照射する。
The
ライトガイド32a,32bは、多数の光ファイバー(例えば、石英からなる)を束ねており、外周面にチューブを被覆して形成されたものである。ライトガイド32a,32bは、先端部本体25に保持され、挿入部16、手元操作部17、ユニバーサルコード19、及びコネクタ18の内部を通って光源装置13からの照明光を照明レンズ28a,28bにそれぞれ導く。
The light guides 32a and 32b are formed by bundling a large number of optical fibers (for example, made of quartz) and covering the outer peripheral surface with a tube. The light guides 32a and 32b are held by the
また、鉗子出口29は、鉗子管路(図示せず)を介して手元操作部17の鉗子入口23に連通している。鉗子入口23から挿入された各種処置具は、鉗子管路に導かれ、鉗子出口29から先端を突出して処置を行うことができる。送気・送水ノズル30は、貫通孔26gから露呈するように設けられ、送気・送水装置14から供給されたエアーや洗浄水を観察レンズ27に向けて噴射して、直視観察レンズ27に付着した汚れなどを洗い流すことができる。
The
先端部16aには、撮像部35が組み込まれている。撮像部35は、観察光学系36、レンズ移動機構37、CCD38とを備える。観察光学系36は、観察レンズ27及びズームレンズ39を備える。
An imaging unit 35 is incorporated in the
CCD38は、観察レンズ27の光軸の延長上に位置している。ズームレンズ39は、観察レンズ27及びCCD38の間に位置し、観察レンズ27及びCCD38に対して光軸の位置を合わせて配されている。観察レンズ27からの入射光がズームレンズ39を経てCCD38の受光面(図示せず)に結像され、撮像信号に変換される。
The
ズームレンズ39及びレンズ移動機構37は焦点可変手段を構成し、レンズ移動機構37がズームレンズ39を光軸方向に沿って進退移動させることにより、観察光学系36の焦点距離が可変する。このレンズ移動機構37は、ズームレンズ39を保持するレンズ保持部材としての移動筒41と、移動筒41をガイドするガイド部材としての固定筒42と、アクチュエータ43とからなる。固定筒42は、先端部本体25の内部に固定され、軸方向がズームレンズ39の光軸と平行に配されている。なお、固定筒42の後端部には、CCD38が固定されている。
The
移動筒41の外周面は、固定筒42の内周面とスライド自在に嵌合する。これにより、ズームレンズ39を光軸方向にガイドする。移動筒41には、接続部44が一体に設けられている。この接続部44は、固定筒42に形成されたスリット45を通して固定筒42の外部に突出する。アクチュエータ43は、接続部44を介して移動筒41に接続されている。アクチュエータ43としては、例えばソレノイドが用いられる。アクチュエータ43の駆動によって、移動筒41とともにズームレンズ39を進退移動させることができる。
The outer peripheral surface of the
レンズ移動機構37は、アクチュエータ43の駆動でズームレンズ39が進退移動することにより、通常観察と、通常観察よりも焦点距離が長い拡大観察との間で、観察光学系36の焦点距離を可変させることができる。以下では、通常観察時のズームレンズ39の位置を通常観察位置(図3の2点鎖線で示す位置)、拡大観察時のズームレンズ39の位置を拡大観察位置(図3の実線で示す位置)と称する。
The
図5は、電子内視鏡システム10の電気的構成の概略を示す。電子内視鏡11には、撮像部35の他に、AFE51、撮像制御部52を備えている。CCD38は、上述したように受光面に結像された被検体内の像を光電変換して信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を撮像信号として出力する。出力された撮像信号はAFE51に送られる。AFE51は、AFE51は、相関二重サンプリング(CDS)回路、自動ゲイン調節(AGC)回路、A/D変換器など(いずれも図示は省略)から構成されている。CDSは、CCD38が出力する撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、CCD38を駆動することによって生じるノイズを除去する。AGCは、CDSによってノイズが除去された撮像信号を増幅する。
FIG. 5 schematically shows the electrical configuration of the electronic endoscope system 10. The electronic endoscope 11 includes an
撮像制御部52は、電子内視鏡11とプロセッサ装置12とが接続されたとき、プロセッサ装置12内のコントローラ57に接続され、コントローラ57から指示がなされたときにCCD38に対して駆動信号を送る。CCD38は、撮像制御部52からの駆動信号に基づいて、所定のフレームレートで撮像信号をAFE51に出力する。
The
プロセッサ装置12は、デジタル信号処理回路(DSP)53、デジタル画像処理回路(DIP)54、表示制御回路55、VRAM56、コントローラ57、操作部58等を備える。
The
コントローラ57は、プロセッサ装置12全体の動作を統括的に制御する。DSP53は、電子内視鏡11のAFE51から出力された撮像信号に対し、色分離、色補間、ゲイン補正、ホワイトバランス調整、ガンマ補正等の各種信号処理を施し、画像データを生成する。DSP53で生成された画像データは、DIP54の作業メモリに入力される。また、DSP53は、例えば生成した画像データの各画素の輝度を平均した平均輝度値等、照明光量の自動制御(ALC制御)に必要なALC制御用データを生成し、コントローラ57に入力する。
The
DIP54は、DSP53で生成された画像データに対して、電子変倍、色強調処理、エッジ強調処理等の各種画像処理を施す。DIP54で各種画像処理が施された画像データは、観察画像としてVRAM56に一時的に記憶された後、表示制御回路55に入力される。表示制御回路55は、VRAM56から観察画像を選択して取得し、モニタ24上に表示する。
The
操作部58は、プロセッサ装置12の筐体に設けられる操作パネル、マウスやキーボード等の周知の入力デバイスからなる。コントローラ57は、操作部58や電子内視鏡11の手元操作部17からの操作信号に応じて、電子内視鏡システム10の各部を動作させる。
The
レンズ移動機構37は、コントローラ57からズームレンズ39の移動指示がなされたときに、アクチュエータ43の駆動によりズームレンズ39が通常観察位置または拡大観察位置に移動する。
The
光源装置13は、光源部61、及び光源制御部62などを備えている。光源部61は、光源63、ミラー64、集光レンズ65、光ファイバ66、部分減光部67などを備えている。
The
光源63としては、キセノン管などの白色光源からなる。ミラー64は、椀状に形成されたパラボラミラーであり、内周面に鏡面が形成されている。このミラー64は、内周面の中央付近に光源63が配置され、光源63が発する光を前方へ反射する。集光レンズ65は、光源63、及びミラー64の内周面と対面する位置にあり、光源63が発する光、及びミラー64が反射する光を集光して光ファイバ66に導く。
The light source 63 is a white light source such as a xenon tube. The
光ファイバ66は、中心位置が集光レンズ65の光軸L1(図6参照)の位置に合わせて配置されており、コネクタ18を介して電子内視鏡11のライトガイド32a,32bに接続される。集光レンズ65から光ファイバ66を経てライトガイド32a,32bへ光が入射される。照明レンズ28a,28bはライトガイド32a,32bへ入射される光強度の分布に応じて照明光を照射する。なお、光ファイバ66とライトガイド32a,32bとの接続部分では、集光レンズ65から光ファイバ66に対して入射される光強度の分布がライトガイド32a,32bにそれぞれ均等に分配されるように、光ファイバ66の出射端において中心を通る2つのエリアに分け、一方のエリアの出射端にライトガイド32aの入射端が面し、他方のエリアの出射端にライトガイド32bの入射端が面する。
The
光源63が発した光は、ライトガイド32a,32bに導かれ、照明レンズ28a,28bに入射する。ライトガイド32a,32bの中心位置が照明レンズ28a,28bの光軸に合わせて取り付けられているので、照明レンズ28a,28bは、ライトガイド32a,32bへ入射される光強度の分布に応じて被検体内に照明光を照射する。光源制御部62は、プロセッサ装置12のコントローラ57から入力される調節信号や同期信号にしたがって光源63の点灯/消灯のタイミングを調節する。
The light emitted from the light source 63 is guided to the light guides 32a and 32b and enters the
部分減光部67は、部分減光板68及びスライド機構69からなる。部分減光板68は、集光レンズ65と光ファイバ66との間に位置する。図5に示すように、部分減光板68は、円板状であり、中央部分に円形状の減光フィルタ68aが形成されている。この部分減光板68は、減光フィルタ68aの光透過率が低く、減光フィルタ68aの周辺から外側までの部分は光透過率が高くなっている。
The partial dimming unit 67 includes a partial dimming plate 68 and a
部分減光板68は、集光レンズ65から光ファイバ66に光が入射される光路上に位置し、且つ集光レンズ65の光軸L1(図6参照)に減光フィルタ68aの中心位置を合わせる減光位置(図4及び図6の実線で示す位置)と、この減光位置すなわち光路上から退避する退避位置(図4及び図6の2点鎖線で示す位置)との間で移動自在に設けられている。
The partial dimming plate 68 is positioned on the optical path where light enters the
スライド機構69は、部分減光板68の移動をガイドするガイド部材、及び部分減光板68を移動させるアクチュエータ等を備える。アクチュエータとしては、例えばソレノイドが用いられる。スライド機構69は、コントローラ57によって光源制御部62に指示がなされたとき、光源制御部62からの制御信号を受けたアクチュエータの駆動により部分減光板68を退避位置及び減光位置の間でスライド移動させる。
The
コントローラ57は、観察光学系36の焦点距離が通常観察及び拡大観察の間で切り換わったとき、すなわち、ズームレンズ39が通常観察位置及び拡大観察位置の間で移動するとき、スライド機構69を動作させて部分減光板68を退避位置及び減光位置の間で移動させる。そして、ズームレンズ39が通常観察位置にあるとき、部分減光板68は退避位置にあり、ズームレンズ39が拡大観察位置にあるとき、部分減光板68は減光位置にある。
The
図6に示すように、部分減光板68に形成された減光フィルタ68aは、部分減光板68が減光位置にあるとき、集光レンズ65から光ファイバ66に入射される光のうち減光領域A1に合わせて形成されている。減光領域A1は、集光レンズ65が集光する光のうち、光軸L1の近傍の光強度が大きいため、光軸L1を含む中央の円形状領域が減光領域A1として設定され、この減光領域A1の周辺に透過領域A2が設定されている。これにより、部分減光板68は、減光位置にあるとき、集光レンズ65から光ファイバ66に入射される光のうち中央に位置する減光領域A1のみを部分的に減光し、透過領域A2では減光せずに光を透過させる。なお、減光領域A1は、光源63が発する光の光強度、集光レンズ65の性能、ライトガイド32a,32bの直径などに応じて適宜変更されるため、実験、あるいはシミュレーションなどにより光軸L1近傍の光強度を計測し、この計測結果から光強度の大きい範囲を減光領域A1とし、この減光領域A1に合わせて減光フィルタ68aを形成すればよい。
As shown in FIG. 6, the neutral density filter 68 a formed on the partial darkening plate 68 reduces the light out of the light incident on the
上記構成の作用について説明する。被検体内に挿入部16を挿入し、電子内視鏡11での観察を行う際、初期状態では、撮像部35が通常観察可能(ズームレンズ39が通常観察位置)、且つ光源部61の部分減光板68が退避位置にある状態となっている。この状態で通常観察を行い、被検体内を撮像した観察画像がモニタ24上に表示される。
The operation of the above configuration will be described. When the
通常観察時、光源部61では、部分減光板68が退避位置にあるため、集光レンズ65によって集光される光は減光されることなく、ライトガイド32a,32bへ入射される。照明レンズ28a,28bは、部分減光されずにライトガイド32a,32bによって導かれた照明光を観察光学系36の観察範囲へ照射する。
During normal observation, in the
異常部位についてさらに精細な観察画像を見たい場合、術者は通常観察から拡大観察に切り換える操作を操作部58により行う。コントローラ57は、操作部58の操作に応じて、ズームレンズ39を通常観察位置から拡大観察位置に移動させるとともに、光源制御部62を制御してスライド機構69を動作させ、部分減光板68を退避位置から減光位置に移動させる。これにより、光源部61では、集光レンズ65によって集光される光のうち、減光領域A1のみが部分減光されてライトガイド32a,32bへ入射される。照明レンズ28a,28bは、部分減光板68によって部分減光され、ライトガイド32a,32bに入射された光強度の分布に応じた照明光を観察光学系36の観察範囲へ照射する。
When an operator wants to see a more detailed observation image of the abnormal part, the operator performs an operation of switching from normal observation to magnified observation using the
図7は、撮像部35を使用して通常観察及び拡大観察を行うとき、照明レンズ28a,28bから照射される照明光の光強度分布の一例を示す。図7(A)に示すように、撮像部35を使用して通常観察を行うときは、光源部61で減光されることがなくライトガイド32a,32bにより導かれた照明光が照明レンズ28a,28bから照射されるため、光軸付近における光強度すなわち配光角が0°の位置における光強度が大きくなっている。一方、図7(B)に示すように、撮像部35を使用して拡大観察を行うときは、光源部61において減光領域A1のみが部分減光された光強度の分布に応じた照明光が照明レンズ28a,28bから照射されるため、光軸を含む範囲、すなわち配光角が−50°〜50°の範囲における光強度が減光されている。
FIG. 7 shows an example of the light intensity distribution of illumination light emitted from the
このように、撮像部35で拡大観察を行うとき、部分減光板68によって部分減光された照明光が照射される。よって、撮像部35で拡大観察を行うとき、ピントが合うように被検体の表面に観察光学系36を近づけても減光領域A1の光強度が下げられているため、観察範囲内における輝度分布の偏りを抑制することができる。そして、輝度分布の偏りが抑制されているため、白とびなどが生じることを防いで鮮明な画像を得ることができる。
As described above, when the imaging unit 35 performs magnified observation, the illumination light partially dimmed by the partial dimming plate 68 is irradiated. Therefore, when performing magnified observation with the imaging unit 35, the light intensity of the dimming area A1 is lowered even when the observation
なお、上記第1実施形態においては、部分減光板68を退避位置及び減光位置の間で移動させる移動手段として、部分減光板68をスライド移動させるスライド機構69を用いているが、本発明はこれに限らず、部分減光板68をモータなどにより回転移動させる回転機構など、退避位置及び減光位置の間で部分減光板68を移動させる移動手段であればよい。
In the first embodiment, the
上記第1実施形態では、撮像部35の拡大観察時に、集光レンズ65から光ファイバ66に入射される光を部分減光する部分減光部として、光透過率が低い減光フィルタ68aが形成された部分減光板68及び部分減光板68を移動させるスライド機構69からなる部分減光部67を用いているが、これに限らず、図8に示す第2実施形態のように、撮像部35の拡大観察時に光透過率が低い減光パターン71aが形成される液晶パネル71及び液晶パネル71を駆動制御するための液晶ドライバ72からなる部分減光部70を用いてもよい。なお、この部分減光部70以外の構成は、上記第1実施形態の電子内視鏡システム10と同様である。
In the first embodiment, the dark filter 68a having a low light transmittance is formed as a partial light reducing unit that partially reduces light incident on the
この第2実施形態の場合、液晶パネル71は、上記第1実施形態の部分減光板68と同様に、集光レンズ65と光ファイバ66との間に位置する。液晶パネル71に形成される減光パターン71aは、減光領域A1に合わせて略円形状に設定される。また、液晶パネル71は、透過領域A2に合わせた部分にはパターンが形成されず、高い光透過率で光を透過させる。液晶パネル71は、液晶ドライバ72を介して光源制御部62に制御され、ズームレンズ39が通常観察位置にあるとき、減光パターン71aが形成されず、全面が透過状態となっており、ズームレンズ39が拡大観察位置にあるとき、減光パターン71aが形成される。これにより、撮像部35が通常観察を行うとき、液晶パネル71の全面が透過状態となっているため、集光レンズ65によって集光される光が減光されることがなく照明レンズ28a,28bから照射される。一方、撮像部35で拡大観察を行うとき、減光パターン71aが形成され、集光レンズ65から光ファイバ66に入射される光のうち減光領域A1のみが部分的に減光される。このように、撮像部35で拡大観察を行うとき、液晶パネル71によって部分減光された照明光が照射される。
In the case of the second embodiment, the liquid crystal panel 71 is located between the condensing lens 65 and the
なお、上記第1及び第2実施形態では、部分減光部67,70を構成する部分減光板68、液晶パネル71は、集光レンズ65と光ファイバ66との間に配置されているが、本発明はこれに限らず、光源63からライトガイド32a,32bまでの光路上のうち、いずれかの位置にあればよく、例えば、光源63と集光レンズ65との間に配置してもよい。
In the first and second embodiments, the partial dimming plate 68 and the liquid crystal panel 71 constituting the partial dimming units 67 and 70 are disposed between the condenser lens 65 and the
上記、第1及び第2実施形態では、撮像部35の拡大観察時に、集光レンズ65から光ファイバ66に入射される光を部分減光する部分減光部として、部分減光板68とスライド機構69とからなる部分減光部67、及び減光パターン71aが形成される液晶パネル71と液晶ドライバ72とからなる部分減光部70をそれぞれ用いているが、これらに限らず、図9に示す第3実施形態のように、集光レンズ65の光軸L1と直交する初期位置(図9(A)に示す位置)、及び集光レンズ65の光軸と斜交する減光位置(図9(B)に示す位置)との間で回転可能に設けられた平行平板81と、この平行平板81を初期位置及び減光位置との間で回転させる回転機構82とを備える部分減光部80を用いてもよい。なお、この部分減光部80以外の構成は、上記第1実施形態の電子内視鏡システム10と同様である。
In the first and second embodiments, the partial dimming plate 68 and the slide mechanism are used as the partial dimming unit for partially dimming the light incident on the
この第3実施形態の場合、平行平板81は、光を透過させる光学部材であり、光の入射面及び出射面が互いに平行に形成され、上記第1及び第2実施形態の部分減光板68、液晶パネル71と同様に、集光レンズ65と光ファイバ66との間に位置する。回転機構82は、平行平板81を回転させるモータ及びモータドライバなどからなり、光源制御部62に制御され、ズームレンズ39が通常観察位置にあるとき、平行平板81を初期位置にし、ズームレンズ39が通常観察位置から拡大観察位置に切り換わるとき、平行平板81を初期位置から減光位置に回転させる。
In the case of the third embodiment, the parallel plate 81 is an optical member that transmits light, the light incident surface and the light emission surface are formed in parallel to each other, and the partial light reduction plate 68 of the first and second embodiments, Similar to the liquid crystal panel 71, it is located between the condenser lens 65 and the
撮像部35が通常観察を行うとき、図9(A)に示すように、平行平板81が光軸L1と直交する初期位置にあるため、集光レンズ65によって集光された光は、平行平板81を通過して、光強度の大きい光軸L1付近の光が光ファイバ66に入射する。よって、集光レンズ65によって集光される光が部分減光部80で減光されることがなく照明レンズ28a,28bから照射される。一方、撮像部35が拡大観察を行うとき、図9(B)に示すように、平行平板81が光軸L1と斜交する減光位置にあるため、集光レンズ65によって集光された光は、平行平板81によって光路が屈折され、光軸L1を中心とする光強度の分布のうち、光強度の大きい光軸L1付近の光は光ファイバ66に入射せず、光強度の小さい周辺部分のみが光ファイバ66に入射する。よって、集光レンズ65によって集光される光が部分減光部80で減光されて照明レンズ28a,28bから照射される。
When the imaging unit 35 performs normal observation, as shown in FIG. 9A, since the parallel plate 81 is in the initial position orthogonal to the optical axis L1, the light condensed by the condenser lens 65 is parallel plate. The light near the optical axis L <b> 1 having a large light intensity enters the
なお、上記各実施形態では、被検体内の像光を撮像する撮像素子としてCCDを用いているが、CCDに限らず、CMOSでもよい。 In each of the above-described embodiments, a CCD is used as an image pickup element that picks up image light in a subject.
10 電子内視鏡システム
11 電子内視鏡
16 挿入部
16a 先端部
27 観察レンズ
32a,32b ライトガイド
36 観察光学系
63 光源
65 集光レンズ
67,70,80 部分減光部
68 部分減光板
68a 減光フィルタ
69 スライド機構
71 液晶パネル
71a 減光パターン
72 液晶ドライバ
81 平行平板
82 回転機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electronic endoscope system 11
Claims (5)
光を発する光源と、
前記光源からの光を集光して前記ライトガイドに入射させる集光手段と、
前記観察光学系が通常観察可能な状態のとき、前記光源から前記ライトガイドまでの光路上から退避し、前記観察光学系が通常観察可能な状態から、拡大観察可能な状態に切り換わったとき、前記光路上に位置し、前記ライトガイドに入射される光のうち、中央に位置する減光領域のみを部分的に減光し、前記減光領域の周辺に位置する透過領域では減光せずに光を透過させる部分減光手段とを備え、
前記照明光学系は、前記ライトガイドへ入射される光強度の分布に応じて照明光を照射することを特徴とする電子内視鏡システム。 An observation optical system that is provided at the distal end of the insertion portion that is inserted into the subject and that captures the image light in the subject for observation, and the focal length of the observation optical system during normal observation and magnification observation Variable focus means, an image sensor on which image light in the observation range captured by the observation optical system is formed, an illumination optical system for irradiating illumination light toward the observation range, and the illumination optics An electronic endoscope provided in alignment with the system and provided with a light guide for guiding illumination light to the illumination optical system;
A light source that emits light;
Condensing means for condensing the light from the light source and entering the light guide;
When the observation optical system is in a normally observable state, retracted from the light path from the light source to the light guide, and when the observation optical system is switched from a normally observable state to a state capable of magnifying observation, Of the light incident on the light guide that is located on the optical path, only a light-reducing area located at the center is partially dimmed, and light is not reduced in a transmission area located around the light-reducing area. And a partial dimming means for transmitting light to
The electronic endoscope system according to claim 1, wherein the illumination optical system emits illumination light in accordance with a distribution of light intensity incident on the light guide.
前記減光領域に合わせた部分に光透過率が低い減光フィルタが形成され、前記透過領域に合わせた部分の光透過率が高い部分減光板であり、前記光路上に位置し、且つ前記集光レンズの光軸に前記減光フィルタの中心位置を合わせる減光位置と、前記光路上から退避する退避位置との間で移動可能に設けられた部分減光板と、
前記観察光学系が通常観察可能な状態のとき、前記減光フィルタを前記退避位置とし、前記観察光学系が通常観察可能な状態から、拡大観察可能な状態に切り換わるとき、前記減光フィルタを前記退避位置から前記減光位置に移動させる移動手段とを備えることを特徴とする請求項1記載の電子内視鏡システム。 The partial dimming means is
A light-reducing filter having a low light transmittance is formed in a portion matched with the light-reducing region, a partial light-reducing plate having a high light transmittance in a portion matched with the light-transmitting region, located on the light path, and the light collecting plate. A partial dimming plate movably provided between a dimming position for aligning the center position of the neutral density filter with the optical axis of the optical lens, and a retreat position for retreating from the optical path;
When the observation optical system is in a normally observable state, the neutral density filter is in the retracted position, and when the observation optical system is switched from a state in which normal observation is possible to a state in which magnified observation is possible, the neutral density filter is The electronic endoscope system according to claim 1, further comprising a moving unit that moves the retracted position to the dimming position.
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