JPH0658460B2 - 内視鏡用光源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は照射光量を可変した場合にも配光特性等が変化
しないようにした内視鏡用光源装置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、内視鏡においても固体撮像素子を用いてブラウン
管等の表示装置に被写体の映像を表示可能とするものが
実現化れさる状況にある。

上記固体撮像素子を用いた電子式の内視鏡は、イメージ
ガイドファイバに光学像を結像するものに比べ、映像を
記録することも容易であるし、高集積化技術の進展と共
に、今後ますます小型にできるという利点を有する。

しかしながら上記固体撮像素子を用いた場合、撮像面の
受光素子に入射される光量が大きすぎると、過大な電荷
が周辺に漏れ、再生画面上においてはにじんでフルーミ
ング現象が生じ、その部分は像を忠実に再生できなくな
ると共に、正規の状態に復帰するまで撮像不能になると
いう問題がある。

上記ブルーミング現象が生じないように照明光の強度を
光源装置側で制御するための絞り装置の従来例として第
４図に示すようなものがある。

即ち、光源としての放電ランプ５１の光を凹面状の反射
鏡５２で反射して略平行光束にし、この平行光束を集光
レンズ５３で照明光伝達手段としてのライトガイドファ
イバ５４の入射端に照射する光学系において、集光レン
ズ５３とライトガイドファイバ５４との間の光路上に第
５図に示すように円板の中心部を切欠くと共に、該円板
の一部を略扇状に切欠いた形状の絞り５５を配設し、こ
の絞り５５を（第５図では下方に）平行移動又は回転移
動することによって、その移動量に応じて光束の一部を
遮光してライトガイドファイバ５４への入射光量を可変
し、このライトガイドファイバ５４の他端から被写体側
に出射される照明光量を調整するものである。

しかしながら、この従来例は、絞り５５で絞りこんでい
くと、光束が周辺部から遮光されるので、ライトガイド
ファイバ５４の先端面から被写体（対象物）側に出射さ
れる照明光の配向角分布が変化するため配光特性が変化
し、視野内の各部分の照明強度が不均一に変えられてし
まうことになる。又、この形状では、絞り動作の応答速
度が遅くなり、自動的に調光する場合には適さないとい
う欠点があった。

又、ライトガイドファイバ５４は通常伝達可能となる最
大入射角が波長に依存する、つまり開口数が波長によっ
て異る。このため、上記従来例のように集光された光が
ライトガイドファイバ５４の入射端に照射される場合に
おけるその途中の光路上に絞り５５によって絞ると、波
長依存性の大きい周辺部側から遮光されるため、ライト
ガイドファイバ５４の出射端側から被写体側に照射され
る照明光の分光特性も（絞り量によって）変化してしま
うという欠点があった。

又、上記絞り５５を平行光束部分に配設しても、配光特
性が変化してしまうという欠点があった。

［発明の目的］ 本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、絞り
量を変えて照明光量を変化した場合にも被写体側に出射
される照明光の配光特性及び分光特性が変化することが
ないようにした内視鏡用光源装置を提供することを目的
とする。

［発明の概要］ 本発明は、光源と内視鏡挿入部に挿通するライトガイド
の入射端との光路途上に、前記光源からの照明光の光量
を調節可能とする絞り手段と、複数の光学素子の集合体
で構成され光量調節された光を入射し光の方向分布を均
一化して前記ライトガイドの入射端面に出射する手段と
を設けたものである。

［発明の実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明に係る内視鏡用光源装置の第１実施例を
示す構成図である。

この図に示すように、光源１からの照明光は凹面鏡２で
反射されて略平行光束にされ、凸レンズ３及び凹レンズ
４によっと径の小さい平行光束にされ、この実施例の要
部となるライトガイドファイバ５の一方の端面（入射端
面）５ａに照射されるようにしてある。上記凸レンズ４
とライトガイドファイバ５との間には光束の通過面積を
殆んど任意に可変できる可変開口型等の絞り６が配設し
てあり、この絞り６は後述する調光信号にて制御される
モータ７が回転駆動されるようになっている。

上記ライトガイドファイバ５は、光束が入射される入射
端面５ａにおけるファイバの配列と、光束が出射される
出射端面５ｂにおけるファイバの配列が互いにランダム
となる配列にしてある。つまり、入射端面５ａにおける
或るファイバの位置は、そのファイバの出力端面５ｂに
おける位置と特定な位置関係になるのではなく、互いに
無関係な配置となっている。従って、入射端面５ａに入
射される光束の面積が変化しても出射端面５ｂから出射
される光束の分布に方向的な偏りを発生せず配光特性及
び分光特性は一定に保持され、単に光強度のみが変化す
ることになる。

上記ライトガイドファイバ５を経た光束は、コンデンサ
レンズ８で収束されて内視鏡挿入部内に挿通したライト
ガイド９の一方の端面（入射端面）に照射され、他方の
端面（出射端面）から配光レンズ１０を通して対象物に
向けて照射されるようになっている。

内視鏡は、細長の挿入部１１の先端側に結像用の対物レ
ンズ１２が配設され、該対物レンズ１２の結像位置にそ
の受光面が臨むようにカラー用固体撮像素子１３が配設
されている。固体撮像素子１３はその前面側に色モザイ
ク（又は色ストライプ）フィルタ１３ａを備えこのフィ
ルタの後面側にはフィルタ１３ａのＲ（赤），Ｇ
（緑），Ｂ（青）各色フィルタに対応した光電変換機能
を有する受光素子が多数、規則正しく配列されている。
しかして、各受光素子で各色ごとに画素に分解して受光
し、光電変換された画素に対応する電気信号は、図示な
いクロック信号によって順次読み出され、この読み出さ
れた信号は低雑音指数の前置増幅器（プリアンプ）１４
で増幅され、信号ケーブル１５を経てビデオプロセス部
１６に取り込まれるようになっている。このビデオプロ
セス部１６は取り込まれた信号をＲ，Ｇ，Ｂ各色用のサ
ンプルホールド回路にて各色信号に対応してサンプルホ
ールドし、サンプルホールドされたＲ，Ｇ，Ｂ信号は読
出しモードの際各色サンプルホールド回路より同時に読
み出され、さらに増幅された後、図示しない水平及び垂
直同期信号が付加されてモニタ用カラーテレビジョン１
７に入力され、カラー画像として表示できるように構成
されている。

ところで、上記内視鏡においては被写体が近すぎて照明
強度が大きすぎたり、被写体に反射強度が大きいハイラ
イト部分等が存在する場合等、照明強度が大き（強）す
ぎて、ブルーミングが生じたり、全体的に白ぽっくなっ
て、コントラストが十分現われなくなってしまったりす
ること等を防止するために自動調光手段が設けられてい
る。しかしてこの自動調光手段の調光信号に基づいて絞
り装置のモータ７が制御されるようになっている。

即ち、ビデオプロセス部１６から出力される色信号Ｒ，
Ｇ，Ｂを加算器１８で加算して輝度信号成分をとり出
し、この輝度信号成分を１フレーム期間程度の時定数を
有する積分回路１９で積分して調光信号として、この調
光信号がモータ７の駆動源としてのモータ駆動回路２０
の制御端に印加されるようになっている。

上記モータ駆動回路２０は制御端に印加されるバイアス
レベルが大きくなるにつれて、その出力電流あるいは出
力電圧が大きく可変されて、モータ７の回転量を大きく
する電力増幅回路等を用いて構成することができる。

上記実施例に示す光源装置によれば、調光信号に基づい
て制御される図示例の絞り装置は勿論のこと如何なる絞
り手段を使用した場合でも、光量調節された照明光をラ
イトガイドファイバ５を通して導けばライトガイド９の
入射端面に対して均一化して照射することができ、従っ
て対象物側に照射される照明光の配光特性及び分光特性
を絞り量にかかわらず一定に保持することができる。こ
の結果、表示される画像のコントラストが中央側と周辺
側とで絞り量によって違いが生じたり、色調が異ってし
まう等の不都合が生じない。

第２図及び第３図は本発明の第２実施例を示している。

この実施例は第２図に示すように第１図のライトガイド
ファイバ５に代えて光軸方向が互いにランダムとなるよ
うに複数の凸レンズを一面的に配列して成る通称はえの
目レンズ２１（第３図にその正面図を示す）を配置した
構成としたものである。この場合、レンズ２１を構成す
る各凸レンズは、絞り６を経て入射した平行光がコンデ
ンサレンズ８全面に均等に照射されるように同一面上に
互いに傾斜され、従ってレンズ２１は各凸レンズ単位で
凹凸面が形成された形状にされている。このレンズ２１
は各凸レンズを通過した光が均一化されるようコンピュ
ータ設計されるものである。この実施例によればライト
ガイドファイバの入出射端をランダム配置したもの（第
１図）に比して、光方向の長さが短くて済み、かつ第１
図の場合と同様一定な配光特性及び分光特性が得られる
ことになる。

尚、第１図では、色モザイク（又は色ストライプ）フィ
ルタを備えたカラー用固体撮像素子を使用してカラー撮
像可能に構成した内視鏡装置について説明したが、本発
明には白黒用固体撮像素子を使用しライトガイドファイ
バ５の出射側に三色回転フィルタを配する等して色面順
次照明によるカラー撮像を可能とするように構成するこ
ともできる。第２図についても同様である。

尚、上記実施例では、内視鏡用の光源装置について述べ
ているが、本発明は顕微鏡用の光源装置に応用すること
も可能である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、光量調節された光を
入射し光の方向分布を均一化してライトガイドの入射端
側に出射することができ、対象物側に照射される照明光
の配光特性及び分光特性が絞り量によって変化しないよ
うにできる。この結果、絞り量によって、表示される画
像のコントラストが中央側と周辺側とで違ったり、色調
が変化してしまうという不具合点が解消され、内視鏡に
よる患部等の観察が的確に行える。特に、患部の初期的
な症状をも正確に診断することが可能となる。又、使用
する絞りは、構造的に簡単なものを利用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内視鏡光源装置の第１実施例を示
す構成図、第２図は本発明の第２実施例を示す構成図、
第３図は第２図の要部となるレンズ体の正面図、第４図
は従来の絞りを備えた光源装置の構成図、第５図は第４
図の絞りを示す正面図である。 １……光源、５……ライトガイドファイバ ６……絞り、９……ライトガイド ２１……はえの目レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 一夫 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 菅原 一健 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 苫米地 英夫 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源からの照明光を内視鏡を経て対象物に
   照射させる内視鏡用光源装置において、 前記光源の前方の光路上に設けられ、前記光源からの照
   明光の光量を調節可能とする絞り手段と、 前記絞り手段の前方の光路上に設けられ、前記絞り手段
   からの照明光の光線の配置を変化させて前記対象物に照
   射させる照明光の強度を均一化する複数の光学素子の集
   合体から成る均一化手段と、 を具備したことを特徴とする内視鏡用光源装置。
2. 【請求項２】前記均一化手段は、入出射端における各フ
   ァイバの配列が互いにランダムとなるよう配列されて成
   るファイババンドルで構成されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の内視鏡用光源装置。
3. 【請求項３】前記均一化手段は、光の入出射方向に直交
   するほぼ同一面上に各レンズの光軸がランダム方向とな
   るよう配列されて成るレンズ集合体で構成されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内視鏡用光源装
   置。