JPH01140114A - 内視鏡光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は撮像対象に応じ照射光量を制御する内視鏡光
源装置に関する。

（従来の技術） 従来、内視鏡スコープを対象体の内部、例えば被検者の
体腔内等に導入して被写体をｔａ像し、この撮像画像を
観察°することにより診断や検査等が実施されている。

このような内視鏡画像による観察時において、撮像対象
部位の遠近や広狭等により撮像画像の明暗に著しい変動
が生じ、観察が困難になるような場合が多々発生してい
た。

このため、このような撮像画像の明かるさの変動に対し
て、観察部位を照射する照明光の光量をｍ像対像に応じ
て変化させ、当該撮像画像の明るさをなるべく一定に保
つように各種の工夫が成されて来た。

こうした撮像対象に応じた照射光量制御の従来における
構成例としては、例えば、内視鏡光源の照射光軸を遮蔽
する回転遮蔽板をロータリシャッタとして用い、撮像画
像の明るさの変動に応酔て前記照射光軸と前記ロータリ
シャッタの回転軸との軸間距離を変更することにより、
パルス状の照射光の照射時間を制御する等があった。

このような従来の照射光量の制御において、良く用いら
れていたロータリシャッタの回転遮蔽板の形状例を第７
図に示す。

照射光源の発光強度が一定であれば、照射光量は照射時
間に比例する。そしてロータリシャッタの回転速度が一
定のとき、その回転軸と前記照射光軸との軸間距離をｒ
とすると、照射時間はこの回転遮蔽板の中心から半径ｒ
で描いた円周上の開口角度θに比例する。なお、第７図
においてｒＱは軸間距離ｒの最短限界を示している。

この第７図に示した例では、角度θはｋを定数として、
式； ％式％） で表される形状を有している。

すなわち角度θは常に一定の変化量で変化するよう形成
されており、従って照射光量、即ち照射時間は軸間距１
１ｉｒに比例して変化するようになっていた。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、このような撮像対象に応じた照射光量の制御
方式における、従来のロータリシャッタの回転遮蔽板で
は、例えば照射光量即ち照射時間に対応する角度θが軸
間距離ｒに比例する形状等に形成されていたため、軸間
距離ｒを変化させたときの角度θの変化率；Δθ／θが
、軸間距離ｒにより大幅に変動するという問題があった
。

このため、撮像対象に応じて照射光量を一定の割合で変
化させようとしても、駆動すべき軸間距離ｒの変化量Δ
ｒが様々に異なってしまう。

所要の軸間距離変化量Δｒが小さければ、例えばパルス
モータにより駆動する場合であれば十分に大きな減速比
を有する減速機が必要となるが、このことは所要のΔｒ
が大きくなった場合、即ち減速機の出力軸を高速で回転
させることが必要な場合には不都合となってしまう。

また、照射時間を調整して被写体照度を一定に保つため
、照射時間の自動制御を行なう場合に、フィードバック
ゲインをΔθ／θが大きな時に安定な動作が得られるよ
うに設定すれば、Δθ／θが小さな時には応答遅れ等が
発生し易くなってしまう。

従って、自動光量側ａｌｌ（ＡＬＣ）等において、オー
バーシュートやハンチング、あるいは応答遅れ等を総合
的に抑制することが不可能になるというような問題点が
生じていた。

この発明は、このような従来の問題点に鑑みて成された
ものであり、ＡＬＣ等において容易に良好な応答特性を
得られるような照射光量の制御機構を提供することをそ
の目的としている。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） このような目的を達成するために、内視鏡光源の照射光
軸とロータリシャッタの回転軸との軸間距離を変化させ
ることにより照射時間を制御する内視鏡光源装置゛にお
いて、前記軸間距離の変化に対する前記照射時間の変化
率が前記軸間距離の値に関わらずほぼ一定となる形状に
前記ロータリシャッタの回転遮ρ板を形成した内視鏡光
源装置を発明した。

（作用） このように形成されたロータリシャッタの回転遮蔽板を
有した内視鏡光源装置であれば、内視鏡光源の照射光軸
とロータリシャッタの回転軸との軸間距離を変化させる
ことにより照射時間を制御する場合に、この軸間距離の
値に関わらず照射時間の変化率が常にほぼ一定となるた
め、軸間距離を変化させる駆動速度等も常に一定の制御
変数で調節可能になり、従って、良好な応答特性を持ち
、オーバーシュートやハンチング、あるいは応答遅れ等
の生じ難い、撮像対象に応じた照射光量の正確な調節を
可能とする内視鏡光源装置を、簡易な制御機構で容易に
提供できるようになる。

（実施例） 以下、この発明が適用された各実施例の内視鏡光源装置
について、図面に基づき詳細に説明する。

第１図は、この発明の一実施例装置におけるロータリシ
ャッタの回転遮蔽板の形状を示した図である。半径ｒに
おける開口角度θは、ｒの最小値ｒＱとして、式；θｏ
ｃｅｘｐ（ｒ　　ｒＯ）で表されるような形状に形成さ
れている。

また第２図は、この発明を適用した内視鏡光源装置を用
いた内視鏡装置の概略構成図を示したものである。

内視鏡光源装置１の内部には、例えばキセノンランプ等
で構成された光源部１１と、この光源部１１から発光さ
れた照明光をライトガイド３の一端に集光させる集光レ
ンズ１２とがあり、さらに照射光量を制御する光量制御
部２がある。この光量制御部２には、上記照明光がライ
トガイド３の一端に集光される直前でその光軸０を中心
にして上記照明光を遮蔽し透過させる、例えば第１図に
示したような形状を有するロータリシャッタの回転遮蔽
板２７と、この回転遮蔽板２７をその回転軸２６に固着
させて一定速度で回転させるモータ２５とが、装置１本
体に対して一体的に変位可能に設けられている。

光量制御部２には、また、上記モータ２５等を一体に第
２図の矢印Ａ−Ｂ方向、即ち光軸０に直交する方向に変
位させるための、例えばスクリュウネジ等で構成された
変位部材２４と、この変位部材２４を正逆両方向に回転
駆動する可逆転モータ２３とがあり、さらに、照射光量
制御のためのフィードバック手段として、光量の積分回
路２１と、可逆転モータ２３の駆動回路２２とが設けら
れている。

そして、上記照明光を一端に集光されたライトガイド３
の他端は内祝ＩＭスコープ先端部４に連設され、照射レ
ンズ６を介して被写体７を照射するよう構成されている
。そして被写体７からの反射光を撮像素子５に結像させ
る光学系８と、撮像索子５により撮像された被写体７の
映像信号を信号処理するカメラコントロール部９と、カ
メラコントロール部９から出力された画像信号を出力表
示する表示装置１０とが設けられている。なお、上記画
像信号は前述の積分回路２１にも転送されている。

また第３図に、ロータリシャッタの、例えば第１図に示
したようなこの発明の一実施例と、例えば第７図に示し
たような従来例と、の回転遮蔽板を一定速度で回転させ
たときの照射時間θと軸間距離ｒとの比較関係図を示ず
、なお、軸間距離は有効軸間距離であるｒ　　ｒＱで、
また照射時間は回転遮蔽板の開口角度θで示している。

また第３図において、Ｃで示した線が従来例の、Ｄで示
した線がこの発明のロータ、リシャ・ツタの回転遮蔽板
による照射時間特性線である。

第３図において、従来例のＣ線は軸間距離が夫々ｒｌ＋
ｒ２のとき照射時間は夫々θ１ゝ、θ２′と軸間距離の
微少変化分Δｒに対応する照射時間の変化量は共にΔθ
１″　である、このとき両軸間距離の間の変動率の相対
値は； Δ　θ１　′　／θ雪′　　　：　Δ　θ　　Ｉ／　θ
２′＝　θ　２Ｉ　：　θ　＋’　　　　＝　　ｒ　２
　：　ｌ’１となり、軸間距離ｒの値により様々に変動
することになる。

これに対し、この発明によるロータリシャッタの回転遮
蔽板の関係曲ＩＩＤでは、 θｏｃ　ｅｘｐ（ｋ　（ｒ−ｒｏ　）　）　　　（但し
ｋは定数）となるよう形成されているため、上述と同様
に軸間圧Ｍｒが夫々ｒｔ　＋　ｒ２値をとるとき、両軸
間距離の間の変動率の相対値は； ΔθＩ／θ１＝Δθ２／θ２＝ｋ　（一定）となる、す
なわち、軸間距離ｒの値の大小に無関係に、この軸間圧
Ｍｒを変えたときの出力光量の変化率は一定となる。

次に動作を説明すると、第２図において、光源部１１か
ら発射された照明光は、集光レンズ１２にて集光され、
モータ２５により一定の角速度で回転するロータリシャ
ッタの回転遮蔽板２７を通過することにより、パルス状
の照射光となり、ライトガイド３の一端に入光する。そ
して、ライトガイド３を経由した上記照明光は、同ガイ
ド３の他端から照射レンズ６を介して、被写体７に照射
される。この照射光は被写体７で反射され、光学系８を
経て、撮像素子５の表面に結像されて撮像される。撮像
された映像信号はカメラコントロールｔＩ６９にて信号
処理され、画像信号として、一方ではモニタＴＶ等の表
示装置１０に送られて画像表示されるとともに、他方で
は、光量の積分回路２１にも転送されて、その画像中に
含まれる画素の全光量が積分され、当該画像の明暗の度
合が判定されて、光量の制御信号がモータ２３の駆動回
路２２にフィードバック出力される。そして、駆動回路
２２からの正逆の駆動信号に従い、正逆両方向に回転可
能なモータ２３が回転することにより、一定の角速度で
回転している回転遮蔽板２７は、モータ２５およびその
回転軸２６と一体に、第２図中の矢印Ａ方向もしくはＢ
方向に変位し、その回転軸２６と照射光の光軸０との軸
間距離を変化させる。

こうして照射光の光量を遮蔽する時間を自在に変化させ
ることが可能になり、従って、上記パルス状の照射光に
よる照射時間、即ち照射光量を被写体の撮像画像の明暗
に応じて制御できるようになる。

このとき、ロータリシャッタの回転遮蔽板２７は、その
軸間距離の値に無関係に、軸間距離の変化に対し常に略
一定の変化率で照射時間が変化するよう形成されている
ため、上記積分回路２１およびモータ２３の駆動回路２
２は常に一定の制御変数で調節が可能になる。

こうして、良好な応答特性を持ち、オーバーシュートや
ハンチングあるいは応答遅れ等の生じ難　　　−い、ｍ
ｔ＊対象に応じた照射光量の正確な調節が、簡易な制御
機構で容易に実現可能になる。

また、第４図ないし第６図は夫々、この発明を適用した
第２ないし第４の実施例のロータリシャッタの回転遮蔽
板の形状を示した図である。

第４図および第５図は、いずれも１回転により２回のパ
ルス状の照射光を得ることが寸能な回転遮蔽板の例を示
したものであり、第５図では一定間隔のパルス状照射光
が得られる。また、画像の１フレームを奇数および偶数
の２つのフィールドで構成するようなｍ像方式であれば
、この奇数および偶数の２つのフィールド間でのパルス
状照射光の間隔は狭いほうが画像のブレ等が生じ難くな
る。第４図の回転遮蔽板の形状例はこのような２フイ一
ルド方式のｍ像時に適合したらめである。

さらに第６図に示した回転遮蔽板は、上記第５図の遮蔽
板と同様に、１回転′で４個の等間隔のパルス状照射光
を得られるように形成した例である。

上記第４図ないし第６図の各実施例の回転遮蔽板は、い
ずれも勿論、第１図の実施例と同様に、軸間距離の値に
無関係に常に略一定の照射時間の変化率が得られる形状
に形成されているものである。

なお、この発明は勿論、上述した各実施例に限定される
ものではなく、例えば第４図に示したような回転遮蔽板
の形状を１回転に２対あるいはそれ以上のパルス状照射
光が得られるよう形成したり、第５および第６図の例に
ついて同様にモータの回転速度等に応じてさらに多くの
パルス状照射光が可能な形状とすること等も可能である
。

また、上述の実施例装置においては、照射光量の制御に
積分回路を用いて全画面の画素についてその光量を積分
するように構成したが、勿論このような構成に限定され
るものではなく、例えば画像の特定部位について注目し
た光量調節等も可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明を採用した内視鏡光源装
置であれば、ロータリシャッタの回転遮蔽板の回転軸と
内視鏡照射光源の光軸との軸間距離の変化に対する照射
時間の変化率が前記軸間距離の値に関わらす略一定とな
る形状に前記回転遮蔽板を形成したため、撮像対象に応
じ照射光量を制御する場合に、この軸間距離の値に関わ
らず照射時間の変化率が常にほぼ一定となるため、軸間
距離を変化させる駆動速度等も常に一定の制御変数で調
節可能になり、従って、良好な応答特性を持ち、オーバ
ーシュートやハンチング、あるいは応答遅れ等の生じ誼
い、撮像対象に応じた照射光量の正確な調節を可能とす
る内視鏡光源装置が、簡易な制御機構で容易に実現可能
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を適用した一実施例の内視鏡光源装置
におけるロータリシャッタの回転遮蔽板の形状を示した
図、第２図はこの発明を適用した一実施例の内視鏡光源
装置を用いた内視鏡装置の概略構成図、第３図はこの発
明による回転遮蔽板と従来例の同板との比較関係図、第
４図ないし第６図はこの発明の各実施例の回転遮蔽板の
形状を示した図、そして第７図は従来例の回転遮蔽板の
形状を示した図である。 １・・・内視鏡光源装ｒＩｔ２・・・光量制御部３・・
・ライトガイド　　４・・・スコープ先端部５・・・固
体撮像素子　　６・・・照射レンズ７・・・被写体　　
　　　８・・・光学系９・・・カメラコントロール部 １０・・・表示装置　　　１１・・・光源部１２・・・
集光レンズ　　２１・・・積分回路２２・・・駆動回路
　　　２３．２５・・・モータ２７・・・回転遮蔽板　
　２４．２６・・・回転軸代江人ブ１肛上　削進）３佑

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内視鏡光源の照射光軸とロータリシャッタの回転
   軸との軸間距離を変化させることにより照射時間を制御
   する内視鏡光源装置において、前記軸間距離の変化に対
   する前記照射時間の変化率が前記軸間距離の値に関わら
   ずほぼ一定となる形状に前記ロータリシャッタの回転遮
   蔽板を形成したことを特徴とする内視鏡光源装置。