JPH07275200A - 内視鏡の照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】照明装置として挿入部先端に発光ダイオードを
配置した内視鏡の照明装置において、内視鏡の画面全体
に正しい色再現性を得ることのできる内視鏡の照明装置
を提供することを目的とする。 【構成】観察窓３を通しての観察視野を照明するために
挿入部１先端に設けられた照明窓４部分に照明光学系８
を配置して、赤、緑及び青の三色の発光部を有する一チ
ップの発光ダイオード９を上記照明光学系８の奥に配置
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、観察視野を照明する
ために挿入部先端に発光ダイオードを配置した内視鏡の
照明装置に関する。

【０００２】そのような照明装置を有する内視鏡は、挿
入部を細く形成することができ、しかも照明用光学繊維
の折損などが発生しないので耐久性に富み、また明るさ
が挿入部の長さに影響されないので、必要に応じて挿入
部を自由に長く形成することができる等の長所を有す
る。

【０００３】

【従来の技術】内視鏡において、観察像に正しい色再現
性を得るためには、照明光が波長４００ｎｍから７００
ｎｍにスペクトル放射を有する白色光でなければならな
い。そこで、固体撮像素子を用いていわゆるＲＧＢ面順
次式の撮像を行う電子内視鏡の場合には、赤、緑、青の
三色の発光ダイオードを色別に時間をずらして順に発光
させて、照明色別に得られる映像信号を合成してモニタ
に表示し、カラー単板の固体撮像素子を用いる電子内視
鏡の場合には、三色の発光ダイオードを同時に発光させ
ることによって白色光を得ることになる。

【０００４】図１０及び図１１は、そのような従来の電
子内視鏡の挿入部先端を示しており、観察窓８１の周囲
に三つの照明窓８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂが配置されてい
て、赤色照明窓８２Ｒ内には赤色発光ダイオード８３
Ｒ、緑色照明窓８２Ｇ内には緑色発光ダイオード８３
Ｇ、青色照明窓８２Ｂ内には青色発光ダイオード８３Ｂ
が各々配置されている。８６は鉗子チャンネルの出口、
８７及び８８は送気ノズル及び送水ノズルである。

【０００５】側面略示図である図１１に示されるよう
に、観察窓８１内に配置された、対物レンズ８４による
被写体の結像位置には、固体撮像素子８５が配置されて
いて、観察像を電気信号に変換して伝送している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
照明窓が照明色別に三つ並べて配置されていると、図１
２に示されるように、被写体に凹凸がある場合に、被写
体の部位によってはいずれかの色の照明光が当たらない
ため、その部分だけが異常な色再現を示すいわゆる色割
れ現象が発生する。図１２においてはの部分には赤色
照明光が当たらず、の部分には青色照明光が当たらな
い。

【０００７】そこで本発明は、照明装置として挿入部先
端に発光ダイオードを配置した内視鏡の照明装置におい
て、内視鏡の画面全体に正しい色再現性を得ることので
きる内視鏡の照明装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の内視鏡の照明装置は、観察窓を通しての観
察視野を照明するために挿入部先端に設けられた照明窓
部分に照明光学系を配置して、赤、緑及び青の三色の発
光部を有する一チップの発光ダイオードを上記照明光学
系の奥に配置したことを特徴とする。

【０００９】なお、三色の発光部を有する一チップの発
光ダイオードを内蔵する照明窓を上記観察窓の周囲に複
数設けると共に、上記観察窓を通して得られる観察画面
の明るさ分布を均一化するように上記複数の発光ダイオ
ードの発光光量比を制御するための発光光量制御手段を
設けてもよい。

【００１０】また、上記の三色の発光部を有する一チッ
プの発光ダイオード内に、さらに赤外線を発する赤外発
光部を付加してもよい。

【００１１】

【実施例】図面を参照して実施例を説明する。図２は、
本発明の第１の実施例の電子内視鏡の挿入部１の先端の
正面図であり、先端面には、観察像を得るための観察窓
３と並んで、観察窓３を通しての観察視野を照明するた
めの照明窓４が一つだけ配置されている。５は鉗子チャ
ンネルの出口、６は送気ノズル、７は送水ノズルであ
る。

【００１２】図１は、その電子内視鏡の挿入部１の側面
断面を略示しており、観察窓３の内部には対物光学系１
０が配置されていて、その対物光学系１０による被写体
の結像位置に、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）からなる
固体撮像素子１１が配置されている。

【００１３】照明窓４の内部には、配光角を整えるため
の照明光学系８が配置されていて、その奥に、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色の発光部９Ｒ，９
Ｇ，９Ｂを有する一チップの発光ダイオード（ＬＥＤ）
９が配置されている。

【００１４】なお、図１は略示図なので、発光ダイオー
ド９の三色の発光部９Ｒ，９Ｇ，９Ｂが側方に張り出し
て図示されているが、実際には照明光学系８の軸線近く
に三つの発光部９Ｒ，９Ｇ，９Ｂが寄せ集めて配置され
ている。

【００１５】ビデオプロセッサに接続されるコネクタ１
３には、固体撮像素子１１に入出力される信号の増幅な
どを行う駆動回路１４が設けられていて、その駆動回路
１４に接続された端子１５と発光ダイオード９の各色発
光部９Ｒ，９Ｇ，９Ｂに接続された端子１６とが、ビデ
オプロセッサに接続されるように配置されている。

【００１６】図３は、挿入部先端の固体撮像素子１１か
らの出力信号を処理するためにビデオプロセッサ１９に
設けられた映像信号処理回路を示しており、固体撮像素
子１１の駆動と同期して照明用の発光ダイオード９を駆
動する。

【００１７】ここでは、中央演算装置（ＣＰＵ）などを
内蔵するシステムコントローラ２０からの出力信号によ
って、発光ダイオード駆動回路２１が動作するよう制御
されて、発光ダイオード９の三色発光部９Ｒ，９Ｇ，９
Ｂを、時間をずらして順にくり返し駆動する。

【００１８】そして、図４にも示されるように、発光ダ
イオード９の三色発光部９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの駆動と同期
して、固体撮像素子駆動回路２２を動作させて、固体撮
像素子１１を駆動する。

【００１９】固体撮像素子１１からの出力信号は、増幅
器２３で増幅された後、サンプルホールド回路２４で映
像信号が抽出され、ガンマ補正回路２５でガンマ補正が
行われる。そして、ガンマ補正後の信号がアナログデジ
タル変換回路２６でデジタル信号化される。

【００２０】デジタル化された映像信号は、マルチプレ
クサ２７によって、図４に示されるように、発光ダイオ
ード９及び固体撮像素子１１の駆動と同期して切り換え
られて、順次、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色に
対応したフレームメモリ２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂに格納
される。

【００２１】図３に戻って、フレームメモリ２８Ｒ，２
８Ｇ，２８Ｂに格納された各信号は同時に読み出され
て、各々デジタルアナログ変換回路２９Ｒ，２９Ｇ，２
９Ｂでアナログの色信号に変換される。

【００２２】そして、その三色の色信号は、各々三原色
信号として出力されると共に、それと並列に、ＮＴＳＣ
エンコーダ３０に入力されてＮＴＳＣ方式の複合ビデオ
信号に変換されてモニタに出力される。

【００２３】上述のような構成により、第１の実施例に
おいては、発光ダイオード９の、赤、緑、青の三色の発
光部９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの各々の発光時間及び発光強度
（即ち発光光量）が独立して制御される。

【００２４】そして、各色発光部９Ｒ，９Ｇ，９Ｂが各
々照明光学系８の軸線の近くにあることから、各色の照
明光が共通の一つの照明窓４からほとんど同方向に向け
て照射されるので、被写体に凹凸等があっても、各色照
明の影になる部分にずれが生じない。したがって、いわ
ゆる色割れが発生しない。

【００２５】図５は、本発明の第２の実施例の電子内視
鏡の挿入部１の先端の正面図であり、先端面に、観察窓
３を挟んで、その左右に照明窓４Ｌ，４Ｒが観察窓３と
同方向に向けて配置されており、各照明窓４Ｌ，４Ｒ内
に第１の実施例と同様の赤、緑、青の三色の発光部９
Ｒ，９Ｇ，９Ｂを内蔵する一チップの発光ダイオード９
Ｌ，９Ｒが配置されている。

【００２６】このように、各々が三色の発光部を有する
発光ダイオード９を内蔵する複数の照明窓４を観察窓３
の周囲に配置することにより、影の少ない照明を行うこ
とができ、また、一個の発光ダイオードを発光させる場
合よりも同色の発光ダイオードを複数同時に発光させた
方が光量を大きくできるので、固体撮像素子の蓄積時間
を短くして、映像信号のフレーム周波数を上げることが
できる。

【００２７】図６及び図７は、この第２の実施例におい
て、画面の左右の明るさを均一化する照明を行うための
制御回路部分を示す回路ブロック図と、その動作を示す
タイムチャートである。

【００２８】ここでは、例えばカラー単板式の固体撮像
素子１１からの出力信号が二つに分岐されて、画面の左
半部を選択する左半選択スイッチ４２Ｌと右半部を選択
する右半選択スイッチ４２Ｒとに送られる。

【００２９】そして、画面の左半部の明るさの平均値と
右半部の明るさの平均値とが、各々平均回路４３Ｌ，４
３Ｒからアナログデジタル変換回路４４Ｌ，４４Ｒを経
て、ＣＰＵを内蔵する制御部４５に入力される。

【００３０】制御部４５からの出力信号は、デジタルア
ナログ変換回路４６Ｌ，４６Ｒを経て左右の発光ダイオ
ード９Ｌ，９Ｒの駆動回路４７Ｌ，４７Ｒに出力され、
左側の発光ダイオード９Ｌの発光光量と右側の発光ダイ
オード９Ｒの発光光量との比が制御される。

【００３１】図８は、その制御部４５における制御処理
フロー図であり、Ｓは処理ステップを示す。ここでは、
Ｓ１で左右の発光ダイオード９Ｌ，９Ｒの駆動電流ＩＬ
及びＩＲの初設設定をした後、Ｓ２及びＳ３で画面の左
半部の明るさデータＶＬと右半部の明るさデータＶＲを
読み込む。

【００３２】そして、Ｓ４で、左半部の明るさＶＬが予
め設定された既定値Ｋより明るいかどうかを判定し、Ｓ
５又はＳ６でＶＬがＫより大きければ左側の発光ダイオ
ード９Ｌの駆動電流ＩＬを１段階小さくし、ＶＬがＫよ
り大きくなければ、ＩＬを１段階大きくする。

【００３３】続いて、Ｓ７〜Ｓ９において、Ｓ４〜Ｓ６
と同様にして、右半部の明るさＶＲが既定値Ｋより大き
いときは、ＩＲを１段階小さくし、ＶＲがＫより大きく
ないときは、ＩＲを１段階大きくして、Ｓ２から再びく
り返す。

【００３４】このようにして、映像画面の左半部と右半
部とが各々予め設定された平均明るさになるように、左
右両発光ダイオード９Ｌ，９Ｒの駆動電流値ＩＬ，ＩＲ
が制御され、画面の左と右の両半部の明るさに差がなく
なる。

【００３５】なお、観察窓３の周囲に本発明の照明窓４
をさらに多数配置して同様の制御を行えば、画面内にお
ける被写体の各部に遠近のずれがあっても、その距離に
対応して複数の発光ダイオード９の発光明るさを自動的
に調整して、画面全体の明るさ分布をより均一で見易い
ものにすることができる。

【００３６】上記の各実施例においては、一つの発光ダ
イオード９が赤、緑、青の三色の発光部を有するように
構成したが、それに加えて、さらに赤外線発光部を同じ
一つの発光ダイオード９内に付け加えてもよい。図９
は、そのような発光ダイオード９の発光特性を示してお
り、青、緑、赤及び赤外の四つのピーク部で示される発
光をする四つの発光部を各々独立して発光制御できるよ
うにする。

【００３７】そのように構成することにより、固体撮像
素子１１を介していわゆる赤外画像を容易に得ることが
でき、診断の向上に寄与することができる。ただし、こ
の場合には、固体撮像素子１１の前面に赤外カットフィ
ルタを設けないように構成する。

【００３８】もっとも、本発明では照明が発光ダイオー
ド９を光源としていて、照明光内に赤外線が含まれない
ので、どの実施例においても固体撮像素子１１の前面に
赤外カットフィルタを設けなくてもよい。

【００３９】なお、本発明は、ＲＧＢ面順次方式、カラ
ー単板発光ダイオード及び他の撮像方式の電子内視鏡の
照明装置に対応することができ、前述のように、ＲＧＢ
面順次方式の場合には赤、緑及び青の発光部を順次発光
させ、固体撮像素子としてカラー単板を使用した時に
は、三色の発光部を同時に発光させて白色光を得る。ま
た、本発明はイメージガイドファイバによって観察像を
伝送する光学式の内視鏡の照明装置にも適用することが
できる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、一つの照明窓内に設け
られた一つの発光ダイオードが赤、緑、青の三色の発光
をするので、各色の照明光束が、被写体に対して偏位す
ることなく重なり合って照射され、その結果、被写体に
凹凸等があってもいわゆる色割れ等のない良好な色調の
内視鏡画面を得ることができる。また、一つの照明窓か
ら三色の照明光を照射することができるので、内視鏡の
先端部を細く形成することが可能となって挿入性が向上
する。

【００４１】そして、そのような発光ダイオードを有す
る照明窓を観察窓の周囲に複数設け、各発光ダイオード
毎に発光光量を調整することにより、上述のように内視
鏡画面中の影を少なくすることができるだけでなく、内
視鏡画面の明るさ分布を均一化して、画面内の被写体各
部の遠近に関係なく、一様な明るさの見易い画面を得る
ことができる。

【００４２】また、三色発光の発光ダイオードにさらに
赤外線発光部を付加することにより、赤外画像を容易に
得て、診断の向上に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の電子内視鏡の側面略示
図である。

【図２】本発明の第１の実施例の電子内視鏡の挿入部先
端の正面図である。

【図３】本発明の第１の実施例の制御回路ブロック図で
ある。

【図４】本発明の第１の実施例の制御回路の動作を示す
タイムチャート図である。

【図５】本発明の第２の実施例の電子内視鏡の挿入部先
端の正面図である。

【図６】本発明の第２の実施例の制御回路ブロック図で
ある。

【図７】本発明の第２の実施例の動作を示すタイムチャ
ート図である。

【図８】本発明の第２の実施例の制御処理フロー図であ
る。

【図９】本発明の第３の実施例の発光ダイオードの発光
特性線図である。

【図１０】従来例の電子内視鏡の挿入部先端の正面図で
ある。

【図１１】従来例の電子内視鏡の側面略示図である。

【図１２】従来例の動作説明図である。

【符号の説明】

１ 挿入部 ３ 観察窓 ４ 照明窓 ８ 照明光学系 ９ 発光ダイオード ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ 発光部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】観察窓を通しての観察視野を照明するため
   に挿入部先端に設けられた照明窓部分に照明光学系を配
   置して、赤、緑及び青の三色の発光部を有する一チップ
   の発光ダイオードを上記照明光学系の奥に配置したこと
   を特徴とする内視鏡の照明装置。
2. 【請求項２】三色の発光部を有する一チップの発光ダイ
   オードを内蔵する照明窓を上記観察窓の周囲に複数設け
   ると共に、上記観察窓を通して得られる観察画面の明る
   さ分布を均一化するように上記複数の発光ダイオードの
   発光光量比を制御するための発光光量制御手段が設けら
   れている請求項１記載の内視鏡の照明装置。
3. 【請求項３】上記の三色の発光部を有する一チップの発
   光ダイオード内に、さらに赤外線を発する赤外発光部が
   付加されている請求項１又は２記載の内視鏡の照明装
   置。