JPS6141429A - 内視鏡用光源装置の絞り - 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］ 本発明は被写体への照射光重を可変するのに適した内視
鏡用光源装置の絞りに１１！Ｉづる。

［発明の技術的背晴とその問題点１ 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、撮像面の
受光素子に入口４される光けが大きすぎると、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の従来例として第９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０１１ノて略平行光束にし、この平行光束を
集光レンズ５３で照明光伝達手段どしてのライ１〜ガイ
ドフアイバ５４０入射端に照０４する光学系におい−（
、集光レンズ５３どライトガイドファイバ５４との間の
光路上に第１０図に示すように円板の中心部を切欠くと
共に、円板の一部を扇状に切欠いた絞り５５を配設し、
この絞り５５を（第１０図では下りに）移動することに
よつ・て、その移動量に応じて光束の一部を連光してラ
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（ｌ！！　端から出射される
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、光束が周辺部から連光されるので、ライトガイド
ファイバ５４の先端面から被写体（対象物）側に出用さ
れる照明光の配光特性が変化覆ると共に、分光特性も変
化してしまう。又、この構造では、絞り動作の応答速度
が遅くなり、且つ自動的に調光する場合にも適さないと
いう欠点があった。

［発明の目的コ 本発明は上述した点にかｌυがみてなされたもので、被
写体側に出射される照明光の配光特性が変化することな
く、ｎつ応答速度も良好な内視鏡用光源装置の絞りを提
供することを目的とする。

「発明の概要］ 本発明は複数枚の各円盤に扇状の窓及び連光部を設は且
つ１枚を除く各円盤を回転可能に取イ」けて絞りを構成
することにより、絞り量を調整しても配光特性の変化が
生じ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図ないし第５図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例を備えた内視鏡を示し、第２図は光源装
置の光学系を拡大して示し、第３図は絞りを拡大して示
し、第４図は第３図を側面から見た構造を示し、第５図
はそれぞれ通過光量最大の開放状態及び通過光量が零に
なる連光状態を示す。

第１実施例を備えた内視鏡１は、■長の挿入部２の先端
側に結像用の対物レンズ３が配設され、該対物レンズ３
の結像位置にその撮像面が臨むようにＣＣＤ　（電荷結
合素子）等の固体撮像素子４が配設されている。この固
体搬像素子４の撮像面には光電変換機能を有する各受光
素子が規則正しく配列され、この撮像面の直前に３原色
の各波長の光のみをそれぞれ透過するモザイク状配列の
３原色フィルタ４Ａが取付Ｃノである。しかして、この
固体Ｒ像素了４に印加されるクロック信号によって、そ
れぞれ赤、緑、青の透過フィルタを通した各画素に対応
した信号が順次出力されるようになっており、該信号は
低紺音指数の前置増幅器（プリアンプ）５で増幅され、
信号ケーブル６を経てビデオプロ［ニス部７内のサンプ
ルホールド回路によって、各色信号Ｒ，Ｇ、Ｂに分離さ
れて取り込まれ、それぞれ増幅された後、同期信号が重
畳されて、モニタ用カラーテレビジョン８に入力され、
カラー画像どして表示可能とする撮像手段が形成されて
いる。

上記挿入部２内には、対物レンズ３と隣接するように配
光レンズ９が配設され、該配光レンズ９内側にその出射
端が臨むようにして可撓性のファイババンドルで構成し
たライトガイド１０が挿通されている。

上記ライトガイド１０の手元側後端は第１実施例の絞り
が設けられた光源装＠１１にコネクタ１０Ａを介して＠
脱自在で装着できるようになっている。

上記ライトガイド１０の照明光の入射端となる後端には
、放電ランプ等の照明用ランプ１２の照明光が凹面（放
物面）状の反射鏡１３で反射されて略平行光束にされ、
コンデンリレンズ１４で集光されて照射されるようにな
っている。しかしてライトガイド１０の入射端に照射さ
れた照明用光束は、ライトガイド１０を構成する各ファ
イバのコア部を通り、コア部の外周のクラッド層境界で
反射されながら伝送され、出射端から（入射角に略等し
い出射角で）円錐状に出射されるようになっでいる。

ところで上記反射鏡１３で略平行光束にされた照明光は
、第２図で拡大して示すように反射鏡１３どコンデンサ
レンズ１／Ｉの途中の略平行光路上、例えばコンデンサ
レンズ１／Ｉの瞳位置に設けた絞り１５でライトガイド
１０の入射端に照射される照明用光量を可変制御できる
ようになっている。

上記絞り１５は、第３図及び第４図に拡大して示すよう
に、金属等連光性部材を用いて形成した３個の絞り円盤
１６，１７．１８から構成されている。各絞り円ｗｉ１
６．１７．１８にはそれぞれ円盤の中心から半径方向に
放射状に、所定角度ごとに例えば６０°の扇状窓１９が
４箇所形成されており、各扇状窓１９が光を通す通過部
どなり、隣接覆る扇状窓１９．１９の間の扇状の部分（
この部分は図示の例ではそれぞ１１３０°）が光を通さ
ない連光部２０になる」；うにしである。

上記３個の絞り円盤１６．１７．１８におｔ−Ｊる１個
を除く２つ（図示では符号１６．１７＞が円盤の中心を
回転中心として、（貝通孔にピンを嵌入させる等して）
回動（回転）自在に枢支されている。上記回動可能とさ
れる絞り円盤１６．１７は若干巽る外径にされ、その外
周面（全域あるいは一部でも良い）にそれぞれギヤ１６
ａ、１７ａが形成されている。各ギヤ１６８．１７ａは
、回転駆動手段としてのモータ２１の回転軸に取（’ｌ
’　４−Ｊられた互いに外径の異るギヤ２２ａ、２３ａ
とそれぞれ歯合して回転駆動されるようになっている。

」−記モータ２１の回転によって、各絞り円盤１６．１
７が同時に回転駆動される際のその回転角度量は、絞り
円盤１６が使方の絞り円盤１７０倍になるように設定さ
れている。従って、第５図（ａ）に爪刃ように３つの絞
り円盤１６，１７゜１８の扇状窓１９が一致した（完全
に重なった）最も通過光量が人ぎい状態（絞り１５の開
放状態）から、モータ２１が回転駆動されて、例えば絞
り円盤１７が第３図に示ｔ　Ｊ：うに角度αだ（１回転
駆動されると、絞り円盤１６は角度２αだけ回転駆動さ
れるようになっている。従って、絞り円盤１７が３０°
回転されると、絞り円盤１６は６０゜回転されて、第５
図（ｂ）に示すように通過光量がＯになる連光状態に設
定できるにうになっている。上記絞り１５は、その中心
が照明用光束の中心、つまり光軸に一致するように配設
されている。

ところで上記絞り１５の絞り量あるいはモータ２１の回
転量は、調光信号によって自動的に制御されるようにな
っている。

即ち、ビデオプロセス部７から出力される各色信号Ｒ，
Ｇ、Ｂは加算器２５で加算して輝度信号成分が形成され
、この輝麻信号はさらに積分回路２６で積分して調光信
号がつくられ、この調光信号はモータ駆動回路２７に印
加されるようになっている。

上記加算器２５は、色のバランスを保持して調光用信号
とするものであり、又、積分回路２６は、各受光素子か
ら出力される信号の受光１（ＩＩ間に対応させるための
もので、この積分回路２６は、１フレ一ム程廓以上の積
分時定数に設定してあり、この積分した信号レベルの大
きさで、モータ２１の回転駆動角度を制御するＪ：うに
なっている。つまリ、積分回路２６を通した調光信号レ
ベルが大きいと、その駆動電圧が大きくなり、例えば図
示しないコイルばねで付勢されたモータ２１の回転軸を
その付勢力に逆って回転する角度が大きくなるようにし
である。つまり調光信号のレベルが大きくなるにつれ、
回転角度も大きくなり、従って、絞り１５を通る光量が
減少されるようにしである。

このようにして、調光信号に基づいてライトガイド１０
の出射端から被写体側に照射される照明光強度を自動的
に適切な値になるように設定する自動調光手段が形成さ
ねている。

上記内視鏡１の光源装Ｍ１１に設けられた第１実施例の
絞り１５は、モータ２１の回転計に応じて、各扇状窓１
９を扇状に連光し、ライトガイド１０の出射端から被写
体側に照射される配光特性に変化がないようにしである
。

このように構成された第１実施例ににれば、内視鏡１を
患部等の被写体に近づ【）て被写体を訂しく観察したり
、遠ざけて全体的特徴を把握したりする場合に、その距
離に応じて照明された被写体から入口１される光けが変
化し、従って最適どなる照明強度が変化する。この状態
での固体撮像素子４から出力される各画素に対応する信
号はビデオプロセス部７にとり込まね、色信ＱＲ，Ｇ、
Ｒに分離されてカラー表示される。これと共に分離され
た各色信号Ｒ，Ｇ、Ｂは加韓器２５で加算され、さらに
積分回路２６で積分されて、１フレ一ム期間における被
写体から反射されて入射される入口１光帛を反映する調
光信号が形成され、このレベルによって、モータ２１及
び該干−夕２１によって絞り１５０回転角が可変される
。例えば、入射光量が大きすぎると、調光信号のレベル
が大きくなり、絞り１５は大きい角庶回転されて、連光
帛が大きくなり、１フレ一ム期間後には適度の照明強度
に設定される。又、入射光量が小ざいど、その調光信号
のレベルが小さくなり、絞り１５は開放状態に近い状態
（つまり殆１．ど回転されない状態）に保持される。つ
まり常に撮像に適した照明強度に自動的に調光されるＪ
、うになる。尚、絞り１５の絞り量は回転角に比例して
可変できるので、迅速に適正な照明光量に設定できる。

従って、衝当は、被写体距離あるいは被写体の反剣強痕
に応じてその都度調光しなければならないわずられしさ
から開放され、診断あるいは処置具を用いた治療処置に
専念できる。そのため的確な診断とか適切な治療処置が
できる。

又、第１実施例によれば、絞り１５はモータ２１によっ
てわずかでも回転されると、直ちにその光量を可変させ
ることができ、応答性の速い絞りを実現できる。又、絞
り１５を絞り込んでも、開放状態の場合から配光特性及
び分光特性が変化しないので、任意の絞り状態でも色再
現性の良いカラー撮像用の照明１段を実現できる。従っ
て、固体撮像素子４を用いた撮像手段の場合にも色ずれ
のないカラー撮像及びカラー表示ができる。

上述の絞り１５は白色光源でカラー撮像するための光源
装置１１に用いであるが、本発明の絞りは色面順次方式
の照明手段を形成する光源装置にも適用できる。第６図
は第２実施例の絞りを色面順次方式の光源装置を有する
内視鏡３１に適用した実施例を示す。

この内視ｌｌ３１においては、モザイク状配列等のカラ
ーフィルタを取付けてないモノクロの固体撮像素子４が
用いてあり、光源装置３２においては、凹面状反射鏡１
３で平行光束にされた光路上に配設された第２実施例に
おける絞り３３で照明用光量を自動的に絞るようにして
いる。

十記絞り３３はｔ−タ２１で回転駆動されることによっ
て絞り量を可変調節できる絞り手段が構成されている。

上記絞り３３で絞られた光束は］ンデンザレンズ１４で
一旦集光し、再び凹１ノンズ３６で拡開されて再び平行
光束にされ、回転フィルタ３７を通し、さらにコンテン
４１゛レンズ３８で集光してライ１〜ガイド１０の入側
端に照明するＪ：うにしている。

上記回転フィルタ３７は、それぞれ扇形状の赤透過フィ
ルタ、緑透過フィルタ、青透過フィルタを回転中心の回
りに設（Ｊたものであって、モータ３９によって回転駆
動されるＪ、うになっている。

又、このモータ３９は、モータ駆動回路４０から＝　１
３− 供給されるパルス信号によって各色透過フィルタが順次
光路上にあるように回転駆動されるようになっている。

しかして、各色透過フィルタを通して被写体を照明し、
各色で照明された被写体は固体撮像素子４の各受光素子
で受光され、読み出し信号の印加によって、ビデオプロ
セス部７′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７′に取り込まれた信号は、ＡＤ変換され
て、図示しない切換回路によって、各色記録用の色フレ
ームメモリ（図示せず）に順次書き込まれるようになっ
ている。３つの各色フレームメモリに書き込まれた信号
データは同時に読み出されてそれぞれＤＡ変換されてア
ナログの信号にされ、図示しない色増幅回路で増幅され
て各色信号Ｒ，Ｇ、Ｂにされ、カラーテレビジョン８に
入力され、カラー画像として表示されるようになってい
る。

尚、光源装置３２において、第１図に示す光学系と異り
、凹レンズ３６を用いることによって平行光束の面積を
小さくし、小さな面積の回転カラ−フィルタ３７を用い
ることができるようになっている。この回転フィルタ３
７としては耐熱性の良好な干渉フィルタを用いて構成す
ることができる。

ところで、第２実施例の絞り３３は、第１実施例のよう
に３個の絞り円盤１６．１７．１８で構成されているが
、第７図に示すようにモータ２１によって直接回転され
るのは一方の絞り円盤（図示では１６）のみであり、こ
の絞り円盤１６を回転駆動することににって、該絞り円
盤１６との係合手段を介して他方の絞り円盤１７を有効
に回転駆動して絞り量を調節できるようになっている。

即ち、第７図及び第８図に示すように、絞り円盤１６の
外周の１箇所に、絞り円盤１７側に突出する突部４１が
形成され、一方、絞り円盤１７には第７図に示す（絞り
の）開放状態において前記突部４１を収納する四部又は
切欠き４２が矢印Ａで示す範囲、（つまり略３０°の範
囲）形成されている。（突部４１が係合しないで回転す
る範囲が３０°で、突部４１の回転方向の幅を含めると
、この角度よりも若干広くなる。）しかして、この切欠
き４２の両側の段部４３，４４のうち一方の段部４３は
、絞り円盤１６が第７図に示す状態から３０°以上回転
された場合突部４１と係合して同一方向に回転されるよ
うになっている。又、他方の段部４４は、上記３０°以
上絞り円盤１６が回転された状態から逆方向に回転され
た場合、突部４１と係合して同一の逆方向に戻されるよ
うになっている。従って、第１実施例の絞り１５とは絞
り円盤１７についてはその回転駆動状態が異ることにな
るが、両絞り円盤１６．１７全体による絞り品について
は全く同様に機能するようになっている。

この第２実施例の絞り３３は、第１実施例に比べ駆動手
段との結合部を簡単にできる。

上記第２実施例を備えた内視鏡３１は、−に２第１実施
例を備えた内視鏡１０作用効果と略同様であるが、色面
順次の照明方式であるので、解像度の高いカラー画像を
１奢ることができる。

尚、本発明は絞り円盤が３枚で構成されるもの＝　　１
６　− に限らず２枚あるいは４枚以上でも良い。絞り円盤の枚
数を多くすると、開放状態における連光部分の面積を小
さくでき有利である。又、各絞り円盤に形成する扇状窓
１９０個数、角度等は上述のものに限定されるものでな
い。

尚、本発明は上述のようにモータ２１で駆動されるもの
に限らず、手動で絞り量を調整するものにも適用できる
。

尚、複数枚の絞り円盤は、一枚を除く残部を回動可能に
するものに限定されるものでなく、その一枚もギＶ度組
み合わせて、残部と逆方向に回転させるように構成する
こともできる。又、モータ２１で回転させる場合、ギヤ
に限らず、プーリ等用いて回転駆動しても良い。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、複数枚の各円盤に扇
状の窓と、連光部と設け、且つ少くとも１枚を除く残部
の円盤を回転可能に設【ノて、通過光間を扇状に連光し
て絞り陽を可変できる絞りを構成しであるので、絞り量
によって被写体側に照射される照明光の配光特性及び分
光特性を変えないで照明強度のみを可変できる。従って
、固体搬像素子を用いた内視鏡の光源装置に用いること
によって、色再現性の良好なカラー撮像用照明手段を実
現できる。又、回転と共にリニアに照明強度を可変でき
、応答性の速い絞りを実現できると共に、自動調光装置
に用いることによって、速やかに適正光量に設定できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例を備えた内視鏡を示す構成図、第２図は
第１実施例を有する光源装置の光学系部分を拡大して示
す説明図、第３図は第１実施例の絞りを示す正面図、第
４図は第３図の側面図、第５図は通過光量最大の状態及
び通過光量最小の状態をぞれぞれ示す正面図、第６図な
いし第８図は本発明の第２実施例に係り、第６図は第２
実施例を備えた内視鏡を示す構成図、第７図は第２実施
例の絞りを示す正面図、第８図は第７図の側面図、第９
図は従来の光源装置の光学系を示す説明図、第１０図は
第９図に用いられている従来の絞りの形状を示す正面図
である。 １．３１・・・内視鏡　　　２・・・挿入部４・・・固
体搬像素子 ７．７−・・・ビデオプロセス部 １０・・・ライトガイド　　１１．３２・・・光源装置
１２・・・照明用ランプ １４・・・］ンデンザレンズ １５．３３・・・絞り １６．１７．１８・・・絞り円盤 １９・・・扇状窓　　　　　２０・・・連光部２１・・
・モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内視鏡の挿入部内を挿通されてその先端側から被写体に
   向けて照明光が出射されるライトガイドの手元側後端が
   装着され、内部に設けた光源の照明用光束を集光して前
   記ライトガイドの後端に照射する内視鏡用光源装置にお
   いて、連光性部材を用いて形成した複数枚の円盤を、こ
   れら円盤の中心部が照明用光束の光軸にその中心が一致
   するように配設し、且つ１枚の円盤に対し、残部の円盤
   を相対的に回転自在に枢支すると共に、各円盤に、半径
   方向に沿って、光が通過可能とする扇状の窓を形成する
   ことによって、円盤の回転に応じて各窓を通る光量を可
   変調整可能としたことを特徴とする内視鏡用光源装置の
   絞り。