JPH04297225A

JPH04297225A - 光源装置

Info

Publication number: JPH04297225A
Application number: JP3085857A
Authority: JP
Inventors: Satoru Toyooka; 了豊岡; Shinji Takeuchi; 信次竹内
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1991-03-27
Filing date: 1991-03-27
Publication date: 1992-10-21
Anticipated expiration: 2012-10-27
Also published as: JP2669173B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内視鏡等のように、各
種の検査や分析等を行う機構において、検査対象となる
被写体を照明するための光源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、内視鏡は、体腔等のように暗所
に挿入される関係から、光源装置を設け、この光源装置
から供給される照明光を光学ファイバ束から構成される
ライトガイドを介して被写体を照明するようにしている
。この光源装置としては、通常、自然光に近い照明とす
るために、キセノンランプ，ハロゲンランプ等のランプ
を用い、このランプからの出射光を集光レンズを介して
ライトガイドの入射端に向けて集光させるようにしてい
る。そして、このようにしてライトガイドに入射された
照明光は、その出射端から照明用レンズを介して被写体
に向けて照射されるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、内視鏡の観察
方式としては、イメージガイドを備え、このイメージガ
イドによって接眼部にまで被写体像を伝送し、この接眼
部を介して肉眼で観察する光学式の内視鏡と、被写体の
像を固体撮像素子に結像させて、被写体の像を電気信号
に変換してプロセッサに伝送し、このプロセッサにおい
て信号処理を行った上で、モニタ画面に映像として表示
する電子内視鏡とに分けることができる。ここで、電子
内視鏡にあっては、被写体像を電気信号に変換する関係
から、例えば、光源としてのランプの波長特性，このラ
ンプからライトガイドに至る光路に介装されるフィルタ
（面順次方式で固体撮像素子を駆動する場合のＲ，Ｇ，
Ｂのカラーフィルタや、同時式に駆動する場合のモザイ
クフィルタや、赤外光をカットするためのフィルタ等）
，ライトガイドの波長特性，固体撮像素子の感度特性等
の影響によって、被写体のカラー画像を忠実に再生する
ことはできない。このために、従来は、固体撮像素子か
ら送られる映像信号をプロセッサに取り込んだ後に、信
号処理の手法により補正を行うようにしていた。しかしながら、このような補正では完全な再生画像は望
むのは不可能である。

【０００４】然るに、医療用の内視鏡として考えた場合
において、体腔内壁の色調の持つ意味は極めて重要なも
のであり、病変部があると、その部分の色調が変化する
。従って、被写体の色に関する正確な情報を取得できれ
ば、検査・診断を行う上で極めて都合が良いが、前述し
たように、画像における色の再現性が悪いと、検査精度
を十分なものとすることはできない。また、光源として
のランプからの光をそのまま照射するのではなく、特定
のスペクトル分布を持った光を被写体に当てて観察すれ
ば、検査に役立つことが大きい。

【０００５】以上のように、検査，診断等のために、被
写体に向けて照明光を照射する光源装置としては、その
スペクトル分布を自在に制御することができれば、極め
て有益である。

【０００６】ここで、特定の波長領域の光を通し、それ
以外の波長成分をカットする光学フィルタは従来から広
く用いられている。しかしながら、この光学フィルタは
ある特定の波長帯域の光のみを選択的に透過させるもの
であり、照明光を任意のスペクトル分布を持たせるよう
にしたスペクトル分布制御光が得られるものではなかっ
た。

【０００７】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、光源から照射される照明光を任意のスペクトル
分布を持った光に変換して被写体に向けて照射すること
ができるようにした光源装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、光源から照射される光を各波長毎に
空間的に分散させる分光手段と、この分光手段によって
分散させた光を、各波長領域における透過率を制御した
状態にして透過させて、その透過特性によって特徴付け
られるスペクトル分布を持たせるための空間フィルタと
、この空間フィルタを透過した光を混合する光ミキシン
グ手段とから構成したことをその特徴とするものである
。

【０００９】

【作用】光源ランプから照射される照明光を分光手段に
よって波長順に空間的に分散させる。そして、このよう
にして分散させた光を空間フィルタを介すると、この空
間フィルタの透過波長特性に応じたスペクトル分布を持
った光に変換することができる。ただし、このままでは
光は分散したままであるから、これを光ミキシング手段
によって混合する。これによって、任意のスペクトル分
布を持ったスペクトル分布制御光が得られる。

【００１０】ここで、分光手段としては、回折格子やプ
リズムが好適に用いられる。回折格子を用いる場合には
、この回折格子に入射される光は平行光でなければなら
ないことから、光源ランプからの光をシリンドリカルレ
ンズ等によって平行光とした上で、回折格子に向けて入
射させることにより、その反射光を空間的に分散させる
ことができる。また、空間フィルタは、分光手段で分散
させた光を、その波長毎に透過率を制御するものであり
、この透過率の制御は、光の透過断面積を制御する面積
コード型の空間フィルタや、各波長領域毎の透過率を制
御する階調コード型の空間フィルタを用いる。ここで、
階調コード型の空間フィルタとして、例えば液晶パネル
を用いれば、透過率の設定及びその変更を自在に行うこ
とができるので、極めて有利である。次に、分光手段に
よって分散した光を元の状態に戻すために、光ミキシン
グ手段を介する。この光ミキシング手段としては、分光
手段と同様回折格子を用い、この回折格子に分散した光
を反射させるようにしてもよく、また積分球を用いるこ
ともできる。さらには、ファイババンドルによっても光
ミキシングを行うことができる。このファイババンドル
を用いる場合には、空間フィルタに対面する側の面、即
ち入射端面は、角型とする必要がある。また、出射端側
は入射端側に対して完全にランダムな配列としなければ
ならない。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。まず、図１に光源装置全体の概略構成を示
す。同図において、１は光源ランプを示し、この光源ラ
ンプ１からの光はレンズ２を介して回折格子３に入射さ
れる。このようにして回折格子３に入射された光は、こ
の回折格子３により波長毎に異なる方向に回折する。こ
のようにして回折した光は、円筒レンズ４を介すること
によって、液晶パネル５上に波長帯域によって空間的に
分散した分光スペクトル像を作る。液晶パネル５は２枚
の偏光板６ａ，６ｂに挟まれ、電圧に応じて透過光量が
変化するようになっている。偏光板６ａ，液晶パネル５
及び偏光板６ｂを通過した光は集光レンズ７により集光
せしめられる。このようにして集光された光は、光ミキ
シング用のファイババンドル８により均一に混合した上
で出力される。

【００１２】ここで、光源ランプ１としては白色光を照
射するもの、例えばキセノンランプ，ハロゲンランプ等
を用いる。この光源ランプ１からの白色光はシリンドリ
カルレンズ２によって平行光されて、回折格子３によっ
て回折せしめられて、円筒レンズ４によって液晶パネル
５における光透過領域には可視光領域である約４００ｎ
ｍから約７００ｎｍの分散像を投影させる。液晶パネル
５は、例えば縦ストライプ状に光の透過率を制御できる
ものを用い、この液晶パネル５に投射された光を所定波
長帯域毎に透過率を決定する。即ち、図２に示したよう
に、液晶パネル５にドライブ回路５ａを接続し、このド
ライブ回路５ａに制御回路５ｂを接続して、この制御回
路５ｂからの信号に基づいて各波長帯域毎に光透過率を
制御する。これにより、液晶パネル５で制御した所望の
スペクトル分布を持った光に変換させることができる。

【００１３】液晶パネル５の透過光は、集光レンズ７に
より集光させて、極細の光ファイバを多数束ねることに
より形成したファイババンドル８に入射する。ここで、
液晶パネル５の光透過領域は方形となっているので、フ
ァイババンドル８の入射端８ａは、図３に示したように
、これに対応する方形となし、出射端８ｂは被写体また
は被写体にまで導くための導光手段等に都合の良い形状
とすればよい。ただし、このファイババンドル８は回折
格子３によって分光された光を均一な状態にミキシング
するためのものであるから、出射端８ｂは入射端８ａに
対して偏りがなく完全にランダムに入り混じるようにな
っていなければならない。

【００１４】而して、このような構成を有する光源装置
は、電子内視鏡の光源装置として用いることができる。ここで、電子内視鏡は、図４に模式的に示したように、
体腔等の内部に挿入される挿入部１０に本体操作部１１
を連設し、この本体操作部１１に光源装置１２とプロセ
ッサ１３とに接続するためのユニバーサルコード１４を
備えたものである。挿入部１０の先端には、照明窓１５
及び観察窓１６が設けられており、照明窓１５には照明
用レンズが、また観察窓１６には対物レンズがそれぞれ
装着されている。光源装置１２からの照明光を照明窓１
５に伝送するために、多数の光ファイバを束ねたライト
ガイド１７が用いられる。このライトガイド１７は、そ
の入射端が光源装置１２内に臨み、ユニバーサルコード
１４及び本体操作部１１を介して挿入部１０内に導かれ
て、出射端は照明窓１５に臨んでいる。また、観察窓１
６に装着した対物レンズの結像位置にはＣＣＤ等からな
る固体撮像素子１８が設けられており、この固体撮像素
子１８に被写体像が結像されて、光電変換が行われる。そして、固体撮像素子１８から出力される映像信号は信
号ケーブル１９を介してプロセッサ１３に伝送されて、
このプロセッサによって信号処理が行われて、モニタ装
置２０に体腔内の映像が表示される。

【００１５】今、光源装置１２からライトガイド１７を
経て被写体に照明を行って、固体撮像素子１８によって
被写体画像を撮像するまでの間における各部材の分光特
性を見ると、図５に示したようになる。即ち、図中にお
いて曲線Ｌは光源ランプとしてキセノンランプを用いた
場合の波長特性、曲線Ｆは赤外吸収フィルタの透過波長
特性、曲線Ｇはライトガイド１７の透過波長特性、曲線
Ｃは個体撮像素子１８の感度特性をそれぞれ示す。この
図から明らかなように、これら各部材の分光特性は可視
光領域である４００ｎｍから７００ｎｍの波長の範囲に
おいて特性が一様ではない。そこで、例えばダイクロイ
ックフィルタを用いてＲ，Ｇ，Ｂの三原色に分解したと
きには、図６に示したように、Ｒ，Ｇ，Ｂの各波長領域
光に光量のばらつきが生じ、特に青の光量が極端に少な
くなる。このような光量のばらつきを補正するために、
従来では、映像信号の白バランス調整を行うことにより
行っていたが、必ずしも完全にはバランスを取ることが
できず、また青の光量に合わせて補正を行うとダイナミ
ックレンジが低下する等種々の問題があった。

【００１６】しかしながら、このような光量のばらつき
は、空間フィルタとしての液晶パネル５の透過特性を制
御することによって、極めて容易に補正することができ
る。即ち、前述した各部材の分光特性を考慮すれば、液
晶パネル５の透過スペクトル特性を、図７に示したよう
な曲線を描くように制御することによって、ＮＴＳＣ等
の映像信号処理を行うのに最も理想的な照明とすること
ができる。従って、色再現性が極めて良好な被写体画像
をモニタ装置２０に表示することができる。

【００１７】ただし、本発明の光源装置は、このように
Ｒ，Ｇ，Ｂの映像信号をバランスさせて、被写体画像の
色再現性を良好ならしめるためのみに用いるだけもので
はなく、これ以外でも、空間フィルタを構成する液晶パ
ネル５の波長透過特性を任意に制御することによって、
種々の検査が可能となる。例えば、体腔内はその全体の
色調が赤味を帯びていることから、この地色の波長領域
の光を少なくしたスペクトル分布の光を照射して、その
映像を取得することによって、病変部における僅かな色
の変化を強調して表示することができるようになり、検
査，診断に極めて有利である。

【００１８】なお、前述した実施例においては、分光手
段としては回折格子を用いるようにしたが、プリズムを
用いても、光源からの光を各波長成分毎に空間的に分散
させることができる。また、空間フィルタとしては、各
波長における光の透過率を制御する、所謂階調コード型
の空間フィルタとして液晶パネルを用いるようにしたが
、例えば分光手段で分解させた光を透過させる窓を設け
、この窓における各波長の光を透過させる断面積を制御
する、所謂面積コード型の空間フィルタを用いることも
できる。さらに、光ミキシング手段としては、ファイバ
バンドルの他にも、例えば分解した光を反射させて、元
の光の状態に戻すための回折格子を用いたり、また積分
球やすりガラス等を用いることもできる。さらにまた、
この光源装置は内視鏡だけでなく、被写体に向けて照明
を行い、この被写体から色に関する情報を取り出して、
各種の検査や分析等を行う各種の光源として広く用いる
ことができる。また、分光する波長領域は、必ずしも可
視光に限定されるものではなく、例えば赤外光領域，紫
外光領域等の波長領域の光による照明を行う際において
、その光のスペクトル分布特性を制御ようにすることも
可能である。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、光源か
ら照射される光を分光手段により各波長成分毎に空間的
に分散させて、空間フィルタによって、各波長領域にお
ける透過率を制御した状態にして透過させて、その透過
特性によって特徴付けられるスペクトル分布を持たせ、
これを光ミキシング手段によって混合させるようにした
ので、任意のスペクトル分布の光を作り出すことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す光源装置全体の概略構
成図である。

【図２】空間フィルタを構成する液晶装置の構成説明図
である。

【図３】光ミキシング手段を構成するファイババンドル
の外観図である。

【図４】本発明の光源装置が用いられる電子内視鏡の構
成説明図である。

【図５】電子内視鏡におけるキセノンランプを用いた場
合の波長特性、赤外吸収フィルタの透過波長特性、ライ
トガイドの透過波長特性、個体撮像素子の感度特性を示
す線図である。

【図６】スペクトル分布の補正を行わない状態で取得し
た映像信号におけるＲ，Ｇ，Ｂの特性線図である。

【図７】Ｒ，Ｇ，Ｂの信号特性をそろえるために、空間
フィルタの透過率特性を示す線図である。

【符号の説明】

１　　光源ランプ２　　レンズ３　　回折格子４　　円筒レンズ５　　液晶パネル５ａ　　ドライブ回路５ｂ　　制御回路６　　偏光板７　　集光レンズ８　　ファイババンドル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　光源から照射される光を各波長成分毎
に空間的に分散する分光手段と、この分光手段によって
分散させた光を、各波長領域における透過率を制御した
状態にして透過させて、その透過特性によって特徴付け
られるスペクトル分布を持たせるための空間フィルタと
、この空間フィルタを透過した光を混合する光ミキシン
グ手段とから構成したことを特徴とする光源装置。
【請求項２】　　前記分光手段は、光源ランプからの光
を平行光にするためのレンズと、この平行光を各波長帯
域の光に分解させる回折格子またはプリズムとから構成
したことを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】　　前記空間フィルタは、前記分光手段で
空間的に分散させた光の透過断面積を制御する面積コー
ド型のフィルタから構成したことを特徴とする請求項１
記載の光源装置。
【請求項４】　　前記空間フィルタは、前記分光手段で
空間的に分散させた光の透過率を制御する階調コード型
のフィルタから構成したことを特徴とする請求項１記載
の光源装置。
【請求項５】　　前記光ミキシング手段は、回折格子，
積分球または入射端に対して出射端がランダムとなった
ファイババンドルから構成したことを特徴とする請求項
１記載の光源装置。