JPS61177419A - 内視鏡用光源の絞り装置 - 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
置の絞り装置に関し、例えば固体撮像素子を用いた内視
鏡におけるブルーミング現象を抑制することができる。

〔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クン
管等の表示装置に被写体の映倫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俊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
ブルーミング現象が生じ、その部分は偉を忠実に再生で
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）装置の従来例としてａ
ｇａ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１の光を凹面状の反射面
２で反射して略平行光束にし、この平行光束を集光レン
ズ３で照明光伝達手段としてのライトガイド４の入射端
に照射する光学系において、集光レンズ３とライトガイ
ド４との間の光路上に第４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５を配設し、この絞り５を（第４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４への入射
光量を可変し、このライトガイド４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５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４
の先端面から被写体Ｃ対、敷物）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イヒし、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！ｌ！１１′＃、する場合には適ざない
という欠点があった。

又、ライトガイド４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４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５を介装して絞ると、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４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５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＃
）量によって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のないようにした内視鏡用光
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］ 上記目的を達成するため、本発明は、例えば、光源から
の平行光束を多数の集光ビームに分割するＷＸｌの光学
手段と、このｇｌの光学手段からの分割集光ビームをそ
れぞれコリメートする第２の光学手段とを有し、これら
各光学手段のなす相対距離を可変することによって、第
２の光学手段で得られる分割平行光束ビームのビームサ
イズを拡縮制御するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を１示の実施例について説明する。

第１図は本発明に係る内視鏡用光源の絞り装置の第１実
施例を示す構成図である。尚、この実施例は固体撮像素
子を用いた内視鏡への適用例であるが、これに限定する
ものではなくイメージガイドによる従来からの内視鏡に
適用することも°可能である。

この実施例の特徴とする構成は、固体撮像素子１１を内
蔵した先端構成部１２を有する内視鏡にあって、平行光
束の照明用光を発生する光源手段１３と、この光源手段
１３からの平行光が垂直に入射され、焦点距離が各回−
の多数の集光レンズ１４ｍ、１４ｍ・・・を一体に集合
形成してなる集光レンズアレイ１４と、このレンズアレ
イ１４を経た光を前記焦点距離以上離れた位置で受けて
、前記各集光レンズ１４ａ、１４ａ・・・に光軸を一致
させた複数のコリメータレンズ１５ａ、１５ａ・・・を
、一体的に集合形成してなるコリを一タレンズアレイ１
５と、このレンズアレイ１５の各コリメータレンズ１５
ａ。

１５ａ・・・からの光をライトガイド１６の入射端面に
導びく凸レンズ１７とを備える内視鏝用光源装置におい
て、前記コリメータレンズアレイ１５を矢視Ａ、Ｂ方向
に移動させる位置制御手段１８を設けたものである。以
下詳述する。

内視鏡先端構成部１２は、その先端面にライトガイド１
６からの照明光を図示しない対象物に配光照射する配光
レンズ１９と、このレンズ１９に隣接して対象物からの
反射像光を受ける対物レンズ２０とを有している。この
対物レンズ２０の後方には撮像面を対物レンズ２０に対
面させて固体撮像素子１１が固着されており、対象物か
らの像光は、同撮像素子１１の撮像面１１ａに結像され
る。

この固体撮像素子１１にて得られた信号は、増幅器２１
ａおよび信号処理回路２１ｂを介して後述する位置制御
手段１８に導入される。この信号処理回路２１ｂは、固
体撮像素子１１からの信号の所定期間の信号を記憶する
メモリ、このメモリの出力を覆分する回路等を有し、そ
の出力端より、固体撮像素子１１の撮像面における光量
を反映したレベルの調光用制御信号を導出している。

一方、光源手段１３は反射鏡２２の中心位置に照明ラン
プ２３を固定しておシ、該ランプ２３から発生した照明
光は反射鏡２２に反射して平行光となって集光レンズア
レイ１４に入射される。この集光レンズ１４はその入射
側が平面状に形成され、出射面側は例えば横方向に連ら
なる凸部を、平坦部を介することなく多数縦方向に並、
べたよりな集光レンズ１４ａ　（図では５列）が形成さ
れて成る。そして、各集光レンズ１４ａの焦点距離はそ
れぞれ一致するように構成されており、この焦点位置か
ら所定距離を置いてコリメータレンズアレイ１５が配設
される。このコリメータレンズアレイ１５０入射面は、
前記集光レンズアレイ１４の各集光レンズ１４ａ群の数
と同数のコリメータレンズ１５ａ群が、同一配列方向に
光軸を−にして形成されている。ただし、これらコリメ
ータレンズ１５ａ群は、平坦部を介して並設されておシ
、この平坦部には遮光層２４．２４・・・が形成されて
いる。したがって、コリメータレンズアレイ１５ａ、そ
の平坦部で受ける前記集光レンズ１４からの集光ビーム
は出射面に透過せず、各コリメータレンズ１５ａ群で受
けた光のみ透過させることができる。

次に、上記コリメータレンズアレイ１５は１例えば円形
をなし、その線部全体を筒状の緩衝材ｔａｂを介して可
動体２５の一端に保持されている。この可動体２５の他
端部にはコイル２６が設けられている。このコイル２６
は、ヨーク２７．２８と永久−石２９とで構成される磁
気回路の空隙内に介装され、印加信号の極性に応じて矢
視ＡＢ方向に駆動される。尚、緩衝材１５ｂはスプリン
グ等の弾性部材３０によって弾性的に固定されている。

また、弾性部材３０及び集光レンズアレイ１４Ｆｉ所定
位置に固定される。

また、上記コリメータレンズアレイ１ｓを透過した各コ
リメータレンズ１５ａ群の出射光は、それぞれ独立の分
割平行光束ビームとなって凸レンズ１７に入射し、同レ
ンズ１７を経た前記分割平行光束ビームはそれぞれ一弾
となってライトガイド１６の入射面に入射されるように
なっている。

以上のように構成された絞り装置によれば、光源手段１
３とライトガイド１６との間に集光レンズアレイ１４と
コリメータレンズアレイ１５を設け、かつこれらの相対
距離を可変するようにしたので、照明光を多数の分割平
行光束としてライトガイド１６に入射することができ、
且つ、これらの分割平行光束は均等にその光量が変化す
る。し九がって、ライトガイド１６の出射端から対象物
に照射される照明光の配光特性及び分光特性は絞り量に
かかわらず一定とするととができるものである。

以下、動作を詳述する。

内視鏡を対象物に近すけたり、遠ざけたりすると、その
距離に応じて対象物からの光量が麦作し、例、ｔばプル
ーミングを起こしたり、光量不足の状態になる。この状
態での固体撮像素子１１から出力される信号が、増幅器
２１ａを介して信号処理回路２１ｂに導入されると、同
回路２１ｂは、固体撮像素子１１の撮倫面１１ａにおけ
る、例えば１フレ一ム期間の偉元の平均光量に応じた調
光用制御信号２１ｃを発生する。この制御信号２１ｃは
、コイル２６に導入され、０電位を中心に正負に極性反
転する信号である。そして、０電位のときには、コリメ
ータレンズアレイ１５を図の実線に示す位置に静止させ
ることができる。したがって、光量が増加した場合には
、コイル２６を入方向に駆動する極性の信号が所定レベ
ルで発生し、これにより、コリメータレンズアレイ１５
を同方向に移動させる。

このときのアレイ１５の位置及び透過光束（分割平行光
束）を一点鎖線にて示し、アレイ１５が集光レンズアレ
イ１４の焦点位置に近ずくことで。

入射光束が小さくなり、その結果、コリメータレンズア
レイ１５から出射する各分割平行光束は狭小化、即ち減
光されることが判る。この狭小となった各分割平行光束
は凸レンズ１７によってライトガイド１６の入射端面に
集められ、その出射端面から配光レンズ１９を介して対
象物を照明し、ブルーミング等の発生を未然に防止する
一方で、上述した理由により減光前と後とで分光特性及
び配光特性を変化させることはない。また、光量を増加
させたい場合は、制御信号がコイル２６をＢ方向に駆動
する極性になることで、コリメータレンズアレイ１５の
位置及びその光束は２点鎖線Ｋ。

て示すようになる。即ち、この場合には、各分割平行光
束が幅広化して光量を増加させることができ、分光特性
及び配光特性を変えることなく固体撮像素子１１から得
られる信号のＳＮ比等の労作を防止するものである。

上記実施例は、コリメータレンズアレイ１５を移動させ
たものであるが、逆に集光レンズアレイ１４を移動させ
るようにしてもよい。また、この移動させるための位置
可変手段１８としては、上記電磁的磁気機械変換手段の
他、圧電式変換手段、例えばバイモルフ振動子を利用し
てもよい。更に、集光レンズアレイ１４及びコリメータ
レンズアレイ１５の各レンズ群１４ａ　、　１５ａの配
列形態を一点中心の放射状にすることもでき、この場合
には位置可変手段１８として両アレイ１４．１５を相対
的に回転駆動するアクチュエータを用いる。また、更に
集光レンズアレイ１４及びコリメータレンズアレイ１５
は、実施例の配列構造以外に、例えばプライアイレンズ
のように縦横にそれぞれ独立した構造、即ちマトリック
ス状にレンズ群を構成してもよい。これらの場合の平行
光束は１例えば円形光束ではあたかも月の麦作のように
その光束の形状が可変される。

次に、本発明の第２実施例を第２図を参照して説明する
。尚、第１図と同一部材には同一符号を記すが、内視鏡
の先端構成部は省略しである。この実施例の特徴は、第
１実施例においてコリメータレンズアレイ１５の入射面
側平坦部に設けた遮光層２４０代わりに、スリット板３
１１設けたものである。即ち、このスリット板３１は、
コリメータレンズアレイ１５と凸レンズ１７との間の任
意位置に介装され、そのスリン）＠Ｌ／ｆｉコリメータ
レンズアレイ１５の各レンズ有効径に等しく設定されて
いる。したがって、スリット板３１を矢視Ｃ，Ｄ方向に
移動させることで、上記平行光束のサイズをｔｃするこ
とができ、光量調整を行うことが可能となる。本実施例
ではスリット板３１の位置可変手段として、例えば可動
コイル型アクチュエータ３２を使用している。勿論、こ
の実施例においても、スリット板３１を固定とし、集光
レンズアレイ１４及びコリメータレンズアレイ１５を一
緒に移動してもよい。

本実施例の場合、集光レンズアレイ１４とコリメータレ
ンズアレイ１５とを一体形成できる利点がある。また１
本実施例の変形例として、集光レンズアレイ１４及びコ
リメータレンズアレイ１５を１例えばプライアイレンズ
又は放射状配置のレンズで構成した場合、スリット板は
これう各レンズ群に対応するマ）　ＩＪフックス状は放
射状の多数の開口を形成したものを用いる。そして、こ
の場合の位置可変手段も上記可動コイル型アクチュエー
タ又は回転駆動型アクチュエータを用いる。

更に、第１．第２実施例に共通に適用可能な変形例とし
て１位置可変手段は手動にて行うようにしてもよい。ま
た、適用例は内視鏡９外にも固体撮像素子を用いたビデ
オカメラ等に応用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ライトガイドの入
射端に照明光を多数の平行光束に分割して入射するよう
にしたので、照明光の分光特性及び配光特性を変化させ
ることなく、光量を調整することができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る絞り装置の第１実施例管示す構成
図、第２図は本発明の第２実施例を示す構成図、第３図
及び第４図は従来の内視鏡用光量調整手段を説明するた
めの説明図である。 １１・・・固体撮像素子、　１２・・・先端構成部、１
３・・・光源手段（２２・・・反射鏡、２３・−・照明
ランプ）、１４・・・集光レンズアレイ、 １５・・・コリメータレンズアレイ、 １６・・・ライトガイド、　　１７・・・凸レンズ、１
８・・・位置可変手段、　２１ａ・・・信号処理回路、
２４　・−・遮光層、　　　　２５・・・可動体、２６
・・・コイル、　　　　　２７．２８・・・ヨーク、２
９・・・永久磁石、　　　３０・・・弾性部材。 ３１・・・スリット板、 ３２・・・可動コイル型アクチュエータ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ライトガイドを経て対象物側に照射される照明光
   を、その配光及び分光特性を変化させることなく調節す
   ることのできる内視鏡用光源の絞り装置であつて、 平行光束の照明用光を発生する光源と、 この光源からの平行光が垂直に入射され、これを多数の
   集光ビームに分割する第１の光学手段と、 この第１の光学手段からの分割集光ビームをそれぞれコ
   リメートして平行光束ビームに変換する第２の光学手段
   と、 前記照明光の受光面における像光の光量に応じた調光用
   制御信号を発生する手段と、 前記第２の光学手段から出射する前記各平行光束ビーム
   のビームサイズを前記制御信号に基いて可変するビーム
   サイズ可変手段と、を具備したことを特徴とする内視鏡
   用光源の絞り装置。
2. （２）前記制御信号を発生する手段は、前記受光面とし
   ての撮像面を有する固体撮像素子の出力を用いることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の内視鏡用光源
   の絞り装置。
3. （３）前記ビームサイズ可変手段は、前記第１の光学手
   段と第２の光学手段との相対距離を光軸方向に可変する
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第
   ２項のいずれかに記載の内視鏡用光源の絞り装置。
4. （４）前記ビームサイズ可変手段は、前記第２の光学手
   段からの各平行光束ビームのビームサイズを拡縮自在と
   する複数の開口を有した遮蔽板を用いたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載
   の内視鏡用光源の絞り装置。