JPS61177416A - 内視鏡用光源装置の絞り装置 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は照明光量を可変するのに適した内視鏡用光源装
置の絞り装置に関する。

［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搬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
実現化される状況にある。

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、ｍ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ブルーミ
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。

上記プ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
５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６１の光を凹面状の反射
面６２で反射して略平行光束にし、この平行光束を集光
レンズ６３で照明光伝達手段としてのライトガイドファ
イバ６４の入射端に照射する光学系において、集光レン
ズ６３とライトガイドファイバ６４との間の光路上に第
６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６５を配設し、こ
の絞り６５を（第６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６４への入射光量を可変
し、このライトガイドファイバ６４の他端から被写体側
に出射される照明光りを調整するものである。

しかしながら、この従来例は、絞り６５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６４の先端面から被写体（対象物）側に出射さ
れる照明光の配光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
まうことになかに憑遅邊づ快； 又、ライトガイドファイバ６４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６４の入射端に照射される場合に
おけるその途中の光路上の絞り６５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６４の出ＩＩＩ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６５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、被写
体側に出射される照明光量を配光特性及び分光特性が変
化することなく、調整できる内視。

鏡用光源装置の絞り装置を提供することを目的とする。

［発明の概要］ 本発明は照明光を伝達してその出射端から出射するライ
トガイドの入射端と、光源との間にズーム光学系を配設
し、絞りの開口変化啼よる照明用光量変化に対し、ズー
ム光学系を光軸に沿って連動させることによって、ライ
トガイドの入射端に入射される入射光の配光角を一定に
保持させ、ライトガイドの出射端から出射される照明光
の配光特性及び分光特性が変化しないようにしである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図及び第３図は本発明の第１実施例に係り、第１図
は第１実施例の絞り装置を示し、第２図は第１図の状態
から絞り込んだ状態を示し、第３図　−１は第１実施例
を用いて自動調光手段を形成した内視鏡を示す。

第１実施例の絞り装置１は第１図に示すような構造にな
っている。

即ち、光源装置２内の光源３の照明用光は凹面状反射１
４で反射されて略平行光束にされ、この光束の中心光軸
上にある絞り装置１を形成するアイリス絞り５及びズー
ム光学系６とで光量制御が行われ、この光源装置２に着
脱自在で装着されるライトガイド７の入射端面７Ａに集
光して照射できるようにしである。

上記絞り５は、回転リング８を回転することによって、
該絞り５の円形状又はこれに近い形状の開口９の大きさ
を（例えば写真機用の絞り機構のようにして）その円形
形状を保って矢印Ａで示すように、可変できるようにし
であると共に、この開口９の（大きさ）可変操作と連動
して、ズーム光学系６の例えば凸レンズ前玉６Ａを凸レ
ンズ後玉６Ｂに対して（矢印Ｂで示すように）光軸方向
に前後動できるようにしてあり、この前玉６Ａの可動に
よって、ズーム光学系６を経た照明用光束の（ライトガ
イド７の入射端面７Ａに入射される）最大入射角、っま
り配光角が一定に保持できるようにしである。

上記前玉６Ａを可動する機構として、後玉６Ｂが取付け
られたレンズ外枠１ｏの外周に段部状の細径部を設けて
回転リング８が回動自在に嵌装さ机ると共に、このレン
ズ外枠１０の内側にその軸方向に摺動移動可能とされる
レンズ内枠１１が嵌装され、このレンズ内枠１１には前
玉６Ａが取付けである。しかして、上記レンズ外枠１０
における回転リング８が嵌装された部分には螺線状のカ
ム溝１２が形成され、このカム溝１２を貫通してその先
端がレンズ外枠１０内面より内側に突出するビン１３が
回転リング８に突設され、この突出するビン１３の先端
はレンズ内枠１１の溝１４に収納され、回転リング８の
回転（回動）によってカム溝１２に案内されたピン１２
の位置が光軸方向に沿って移動し、これと共にこのピン
１２の先端が収納された内枠１１も移動し、且つ前玉６
Ａも光軸方向に移動するようにしである。

上記機構でズーム光学系６０前玉６Ａが移動して該ズー
ム光学系６を経た光束が、ライトガイド７の入射端面７
Ａに一定の配光角に保持されて集光照射される。この配
光角を一定に保持するためにズーム光学系の前玉６Ａが
移動されることに伴って、（入射端面７Ａに対する）ズ
ーム光学系６の焦点位置のずれは、回転リング８の外周
のカム溝１５を形成し、このカム溝１５内に、光源装置
２の壁面等に（又は介装部材を介して）固定さ些た固定
ピン１６を収納し、回転リング８の回転と共に、ズーム
光学系６全体を矢印Ｃで示すように移動して補正し、配
光角を一定保持できるようにしである。

このように構成された１実施例は、回転リング８の回転
操作によって、絞り５の開口９の大きさを可変してこの
間口９を通る光量を調整してライトガイド７の出射端か
ら出射される照明光量を可変調整できると共に、（単に
開口９の大きさのみを変化した場合には入射端面７Ａに
大きな入射角で入射される光束側から減少されてしまう
が、）ズーム光学系６の集光（結像）状態が変化し、ラ
イトガイド７の入射端面７Ａには常に一定の配光角で照
射される。例えば第１図の比較的大きな開口９での絞り
状態のとき、ズーム光学系６を経て同図のように光束が
所定角度θの配光角に設定された状態から、回転リング
８が回転されて第２図のように小さな開口９に絞られた
場合、この回転リング８の回転操作によって、ズーム光
学系６の前玉６Ａがライトガイド側に移動し、さらにズ
ーム光学系６全体も同方向に移動し、ズーム光学系６は
ライトガイド７の入射端面７Ａに入射される光束の最大
入射角が第１図と等しい状態の一定の配光角に保持され
る。従ってライトガイド７の出射端から出射される照明
光量を配光角を一定に保持して可変制御できる。又、入
射端面７Ａに入射される光束の入射角に対するスペクト
ル分布形状も保持される。

従って、被写体側に出射される照明光は絞り量に依存し
ないで配光特性及び分光特性が一定に保持された状態で
その強度が可変される。故に、絞り圏によって、一部が
不均一に暗くなったり、色調が変化したりすることを解
消できるので、色調等から患部の状態を診断したりする
のに用いる内視鏡に対する光源装置の絞り装置として適
切なものとなる。

上記第１実施例は、回転リング８を手動で回転するもの
としたが、この回転リング８の回転を制御して自動調光
することもできる。

第３図は上記第１実施例を用いて自動調光機能を有する
内視鏡を実現している。

即ち、自動調光手段を備えた内視１２１は、細長の挿入
部２２の先端に結像用の対物レンズ２３を配設し、この
対物レンズ２３の結像位置に固体撮像素子２４を配設し
て撮像手段を形成している。

上記固体撮像素子２４の出力は低雑音指数のプリアンプ
２５で増幅され、手元側のアンプ２６でさらに増幅され
、高速のＡＧＣ回路部２７を形成する乗算器２８の一方
の入力端に印加されると共に、メカニカルな自動調光部
２９を形成する比較器３０の一方の入力端に印加される
ようにしである。

上記比較器３０の他端には電池３１等で基準レベル■ε
１が印加され、この差動出力は例えば１フレ一ム分の時
間を積分の時定数とする次段の積分器３２で積分され、
この積分出力はサンプルホールド回路３３を介してモー
タ駆動回路３４に印加される。このモータ駆動回路３４
は入力される信号レベルに応じたパルス数の駆動パルス
を出力し、このパルス数に応じた角度分、モータ３５を
回転し、このモータ３５の回転軸に取付けたギヤ３６と
噛合するギヤをその外周に設けた回転リング８′が回転
駆動されるようにしである。

上記基準レベルＶＥＩは固体撮像素子２４の撮像に適し
たレベルに予め設定することによって、例えばアンプ２
６の出力レベルが、そのレベルＶＥ１より大きいと積分
器３２で積分され、サンプルホールド回路３３から出力
される一フレーム期間で平均化されたレベルによってそ
の一周期前の状態から絞り込まれる（開口９の大きさが
小さくなる）ようになる。例えばこの−周期前の状態が
第１図であると、第２図に示す状態側に絞り込まれ、こ
の絞り込みによって、照明光量が減少し、つぎのフレー
ムでは上記アンプ２６の出力レベルが減少する。しかし
て、この出力レベルが１フレームに平均化した場合基準
レベルＶＥＩに達すると、その絞り量に保持される。つ
まり固体撮像素子２４の撮像に適したレベルに自動設定
される。

尚、モータ駆動回路３４から出力される駆動信号は、パ
ルスと共に回転方向と規定する信号が出力される。

ところで、上記自動調光部２９は、回転リング８′をメ
カニカルに可動しているので、（電気的な信号にに対し
て）撮像に適したレベルに達するまでに時間がかかる。

従って、上記内視鏡２１ではさらにＡＧＣ回路部２７で
速度の速い映像信号レベルの適正化が行われる。

即ち乗算器２８の出力はビオプロセス部４１に入力され
ると共に比較器４２の一方の入力端に印加され、この他
端に印加される電源４３の基準レベルＶε２と比較され
、この比較出力は積分器４４に入力され、この積分出力
は上記乗算器２８の他方の入力端に印加されるようにし
である。上記基準レベルＶＥ２は上述の基準レベル■ε
１より大きく設定してあり、従って比較される（通常は
殆んどこのレベル■ε２より小さい）入力信号レベルが
このレベル値に近づくにつれ、つまり入力信号レベルが
大きくなるにつれ、積分器４４を経て（入力信号に対す
る）乗算因子となる比較差動出力レベルが小さくなり、
次のフレームにおいてはビデオプロセス部４１に入力さ
れる入力信号レベルは小さくなる。このＡＧＣ回路部２
７は、メカニカルな可動部分がないので、高速度で適正
な映像信号レベルに設定される。

上記ビデオプロセス部４１に入力された映像信号は、Ｒ
，Ｇ、Ｂの色信号に分離され、カラーモニタ４５でカラ
ーで表示されるようにしである。

上記ＡＧＣ回路部２７は自動調光部２９が自動調光の過
渡的な動作期間における十分適正な自動調光状態に達し
ていない場合にも、その映像信号レベルにおける適正な
レベルからのずれを補正する機能を有する。このＡＧＣ
回路部２７に対し、入力信号に関してその前段側に自動
調光部２９が設けであるので、自動調光の最終的平衡値
は後段のＡＧＣ回路部２７とは無関係に自動調光部２９
によって行われることになる。

上記自動調光手段を設けた内視１２１によれば、ＳＮ比
の良いカラー映像を得ることができる。又、自動調光の
過渡的な期間についても、従来例よりもコントラスト等
が適正化された映像を得ることができる。

上記第１実施例においては、ズーム光学系を前玉６Ａ、
後玉６Ｂで形成したが、第４図に示す第２実施例の絞り
装＠５１ではさらに第３のレンズを設けてズーム光学系
５２を形成している。

つまり、上記第１図の絞り装置１において、回転リング
８に取付けたビン１３を外枠１０のカム溝１２を通して
その内側の内枠１０の溝１４′も貫通させ、さらにこの
内枠１０の内側に設けた枠５３のカム溝５４にその先端
が収納されるようにしである。

この枠５３には凹レンズ５５が取付けである。

この第２実施例においては回転リング８を回転。

することによって、凸レンズ後玉６Ｂに対し、凸レンズ
前玉６Ａと凹レンズ５５とが光軸方向に連動して移動さ
れるようにしである。この場合、凹レンズ５５が取付け
られた枠５３に設ける溝をカム溝５４にすることによっ
て、回転リング８を回動した場合、凸レンズ前玉６Ａと
連動して移動されるが、該前玉６Ａとは異る移動量にす
ることができる。これらの移動量については、第１実施
例と同様に開口９の大きさと連動し、常にライトガイド
７の入射端面７Ａに照射される光束の配光角が一定に保
持される吊である。

この第２実施例は、可動される凹レンズ５５を設けるこ
とによって、ズーム光学系５２全体の移動は必ずしも必
要とされるものでなく図示のように固定しても良い（勿
論可動させても良い。）。

この第２実施例の作用効果は上記第１実施例と略同様の
ものとなる。又、この第２実施例を用いて自動調光手段
を形成することもできる。

尚、本発明はズーム光学系によって開口の大きさが変化
された場合にもライトガイドの入射端面に入射される光
束の配光角が一定に保持されるようにしたものであり、
このズーム光学系の構成はそのような機能をなすもので
あれば良く、図示のものに限定されるものでない。又、
本発明の絞り装置は必ずしも平行光束の光路途中に配設
しなければならないものでなく、例えば集光光束途中に
配設することもできる。又、本発明は固体撮像素子を用
いない内視鏡にも用いることができることは明らかであ
る。

〔発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、絞り装置にズーム光
学系を用い、光量調整用の開口の大きさと共に、ズーム
光学系を可動してライトガイドの入ｆｕｌｌ端面に照射
される入射光の配光角を一定に保持するようにしである
ので、絞り量によってライトガイドの出射端から被写体
側に出射される照明光の配光特性及び分光特性を変化さ
せることなく、全体的にその照明強度を撮像あるいは観
察に適したレベルに変化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例の構成を示す断面図、第２図は第１図と
は異る開口状態に設定した場合の第１実施例を示す断面
図、第３図は第１実施例を用いて自動調光手段を形成し
た内視鏡を示す構成図、第４図は本発明の第２実施例を
示す断面図、第５図は従来例を示す構成図、第６図は従
来例における絞りの形状を示す説明図である。 １・・・絞り装置　　　　２・・・光源装置３・・・光
源　　　　　　５・・・絞り６・・・ズーム光学系　　
７・・・ライトガイド７Ａ・・・入射端　　　　８・・
・回転リング９・・・開口　　　　　１０・・・レンズ
外枠１１・・・レンズ内枠　　１２・・・カム溝１３・
・・ビン　　　　　１４・・・溝１５・・・カム溝　　
　　１６・・・ピン２１・・・内視１　　　　２４・・
・固体撮像素子２７・・・ＡＧＣ回路部　２９・・・自
動調光部５１・・・絞り装＠　　　５２・・・ズーム光
学系５５・・・凹レンズ 代理人　　弁理士　　伊　藤　　進 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ライトガイドを経て対象物側に照射される照明光の強度
   を開口の大きさを変化して可変調整する内視鏡用光源装
   置の絞り装置において、 照明用光源の光を集光してライトガイドの入射端に照射
   する光学系をズームレンズ系で構成し、開口の大きさの
   変化と共に、前記ズームレンズ系を連動させ、ライトガ
   イドの入射端面に照射される入射光の最大入射角を入射
   光の強度に依存しない一定値に保持可能としたことを特
   徴とする内視鏡用光源装置の絞り装置。