JPS6162440A - 内視鏡の光量制御装置 - 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１ 本発明は照明光ωを可変するのに適した内視鏡の光量制
御装置に関する。

［発明の技術的背摺とその問題点ｊ 近年、内視鏡にＪ５いても固体１１Ｈ１２）素子を用い
てブラウン管等の表示装首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。

上記固体銀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、今後まずます小型にできるという利点を有する。

しかしながら、上記固体躍（動素子を用いた場合、ｉｔ
＞面の受光素子に入射される光量が大ぎすぎるど、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、その部分は象を忠実に再生でき
なくなると共に、正規の状態に復帰するよで撮像不能に
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
光源装量側で制御づるための絞り装置の従来例として第
６図に示すようなものかある。この装置は例えば特開Ｉ
ＩＩ　５８−８６１３６号公全１ｊ等に記載されている
。

即ち、光源としての放電ランプ４１の光を凹面状の反射
面４２で反射して略平行光束にし、この平行光束を集光
レンズ４３で照明光伝達手段としてのライトガイドファ
イバ４４の入用端に照射する光学系において、集光レン
ズ４３とライトガイドファイバ４４との間の光路上に第
７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はね４５を配設し
、この絞りはね４５を（第７図では下方に）平行移動又
は回転移動することによって、その移りＪ吊に応じて光
束の一部を遮光してライ１−ガイドファイバ４４への入
射光量を可変し、このライトカイトファイバ４４の他端
から被写体側に出射される照明光口を調整するもので必
る。図示実線が絞りの開放状態を示し、破線が絞った状
態を示している。

しかしながら、この従来例は、絞りはね４５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１−
ガイドファイバ４４の先端面から被写体く対象物）側に
出射される配光角分布が変化するノこめ配光特性が変化
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４４は通常伝達可能となる最大入射角
が波長に依存づ“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４４の入射端に照射される場合にａ３するその途
中の光路上に絞りはね４５によって絞ると、光路の周辺
部側から遮光され中心部を通過する光が増加するため、
ライトガイド４４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（絞り負によって）変化し、色ヂれ
を生じてしまうという欠点があった。

又、」上記絞りはね４５を平行光束部分に配設してし、
配光１ｈ性が変化してしま・うという欠点があった。

更に、上記絞りはね４５の一端はソレノイドに連結され
て駆動されるようになっているため、絞り動作用＋ｉｉ
Ｓ成部品上部品絞りはねとソレノイドを要し、余分なス
ペースが必要となる欠点があっｌこ。

［発明の目的］ 本発明は上述した点にかんがみ、絞り量ににって被写体
側に出射される照明光の配光特性が変化することなく均
一な配光強度が１ｑられ、分光↑、ｒ性の劣化を生ぜず
、しかも余分なスペースを要せず、且つ応答速度も良好
な内視鏡の先口制御２＋１装置を提供することを目的と
している。

［発明の概要］ 本発明の装置は、照明光を三色分解用回転フィルタを通
して被写体に照則し、その色光を固体比色素子で眼色す
るように構成した内視鏡装置において、固体囮作索子に
て変換された三色の電気信号から輝度信号を１ｑて、そ
の輝度信号レベルの大小に応じて回転フィルタの速度制
ｉｔ＋部を制御する４％ｉ成とし、常に輝度信号レベル
が）画工レベルと１．’ｉる１Ｊ、うに回転フィルタの
回！＋ｌＩ−速度を制御して被写体への照的光ωを自動
的に調整し１ｑるようにり°るもので（１うる。

［発明の実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明゛ツる。

第１図は本発明に係る内視鏡の先口制ＯＩＩ装置の１１
成を示す第１の実施例であり、第２図は第１図の装量に
使用される回転フィルタの１１４成を示している。

第１図に、むいて、符号１は内視鏡の先端部で、この先
端部１は撮像部分Ａと照明部分Ｂで構成されている。ｍ
】＠部分Ａには被写体からの光を収束する銀像レンズ２
と収束された光像を受光する電荷結合素子（Ｃ’　ＣＤ
　）のような固体比色素子３とこの素子にて躍像された
電気信号を増幅するプリアンプ１が配設されている。又
、照明部分Ｂには後述する照明手段より照明光を導くラ
イトガイドファイバ５どその光を被写体に照射するため
の照明用レンズ６が配設されている。上記ライトガイド
ファイバ５は手元側に延設されていて、その端面に照明
手段７より三色光が入射されるようになっている。照明
手段７は、反射鏡を尚えた光源ランプ８より白色光を集
光レンズ９．透光板（一定径の透光孔が形成された仮）
１０及びレンズ］１を通して平行光状態で三色分解用回
転フィルタ１２に照射し、透過したＲ（赤）、Ｇ（緑）
、Ｂ（青）の三色光を順次にレンズ１３を通して前記ラ
イトガイドファイバ５の入射端面に入Ｕ（”Ｊるように
構成されている。回転フィルタ１２はモータ１４にて回
転されるようになっていて、モータ１４は回転検出部１
５を尚えモータの回転速度が検出できるようになってい
る。回転検出部１５ではモータの回転数をパルス的な電
気信号として検出し、その信号はローパスフィルタ回路
１６にて平滑されて直流電圧に変換され、その後比較増
幅器１７の一方の入力端に入力されるようになっている
。比較増幅器１７の他方の入力端には上記回転検出側の
直流電圧と比較される輝度検出側（後述する）の比較出
力が入力されるようになっている。

比較増幅器１７の二つの入力の差電圧はり一−ボアンプ
１８に入力され、その出力にてモータ１４の回転速疫を
制御するようになっている。従って、回転検出部゛１５
．ローパスフィルタ回路１６．比較増幅器′１７及びサ
ーボアンプ１８は、速度制御部を構成している。

ところで、上記回転フィルタ１２は第２図に示すように
円形状の遮光板１９に三つの窓部を形成し、各窓部にＲ
フィルタ２０．０フイルタ２１及びＢフィルタ２２の三
色フィルタを、寥しい遮光間ｒＦＡＪ２を隔てて同一円
周上に略円環状に配置した１ｉ４成となっている。Ｒ，
Ｇ、Ｂの各色フィルタ２０．２１．２２の両端部は照明
光の透過及び遮光の立上り、立下りを良くするため内側
に凹んだ円弧状に形成されている。又、Ｒ，Ｇ、Ｂフィ
ルタ２０．２１．２２の透光領域は固体搬像素子３例え
ばＣＯＤの分光感度特性を補償１°るためにＢフィルタ
２２の領域を最大としＲフィルタ２０の領域を最小どＪ
るＪ、うに１ｊう成されている。即ち、ＣＣｌ）の受光
感度【よ波長領域にＪ：って異なり特に青波長領域にお
いて感１良が落ちるのを補正することにより、ＣＯＤを
用いてぬ像を行う場合、赤、緑。

青色に相当する光像の電気信号の出力（ＣＯＤ出力）が
ほぼ同レベルとなるようにしている。又、回転フィルタ
１２にはその外周辺の（＝ｊ近における同一円周上に三
つのリードパルス検出用ボールＨ１、Ｈ２、１−１３が
形成され、さらに外周に近い所には回転フィルタ１２の
一回転を検出するスタートパルス検出用ホールｌ−１ｓ
が形成されている。これらのホール１−１１〜１」３や
ホールト１５は第１図に示すように回転フィルタ１２の
外周辺縁部近傍に配設されたホール検出用フォトインタ
ラプタ２３にて検出されるようになっている。フォトイ
ンタラプタ２３は第２図に示ずようにリードパルス検出
用のフォトインタラプタ２３ａとスタートパルス検出用
のフォトインタラプタ２３ｂで（１１５成され、これら
のフォトインタラプタには例えば〕ｔトカブラが使用さ
れる。ホール検出によって１ｑられたリードパルス及び
スタートパルスは第１図に示すようにタイミングジェネ
レータ部２４に入力され、このタイミングジェネレータ
：＋１２４にて固体Ｖｉ＆索子３の＋＋；ｊ出し期間を
設定Ｊ゛るタイミング信号が作成されるようになってい
る。タイミングジェネレータ部２４は基準クロック発生
部２５からのタロツク信号を用いてタイミング信号を作
成するようになっている。

一方、固体１最像素子３の電気信号は上記プリアンプ４
を通り史に手元側のアンプ２６にて増幅された１（、図
示し４τい信号処理部（主にＲ，Ｇ、Ｂ各色に対応した
フレームメモリで（１４成される）に入力される一方、
抵抗回路２７に供給されるようになっている。抵抗回路
２７はアンプ２６の出力端とアース点間に直列接続され
た三つの抵抗２７ａ、２７ｂ、２７Ｃで構成され、被写
体の輝度に対応するように各色の信号レベルを検出する
ようになっている。検出された各色像の信号レベルはス
イッヂ回１’８２８を通して取り出される。上記スイッ
チ回路２８は前記タイミングジェネレータ部２　／ｌ　
Ｆ作成され１．：切換用タイミング信号を用いてＲ，Ｇ
、Ｂごとに切り換えられるようになっている。取り出さ
れた各色の信号レベル１３Ｌ更にローパスフィルタ回路
２９を通Ｊ”ことによって被写体の輝度レベルに対応し
た直流電圧に変換して比較増幅器３０の一方の入力端に
供給されるようになっている。比較増幅器３０の他方の
入力端には基準電圧源３１を接続して一定の直流電圧Ｅ
を供給するようになっている。従って、比較増幅器３０
では、上記電圧Ｅに対応した基準の輝度信号レベルと検
出された輝度信号レベルとを比較してその差電圧を得て
、これを前記比較増幅器１７の入力端に供給することに
より、輝度信号レベルの変化に応じて回転フィルタ１２
の速度制御を行えるようにしている。

次に、第１図及び第２図のように（１１１成された装誼
の動作を第３図のタイミングチャートを参照しながら説
明する。第２図において、回転フィルタ１２が図示矢符
方向に回転した場合、フォトインタラプタ２３ａ、２３
ｂが夫々ホール）−ＩＳ、ＨＩを検出すると、第３図（
ａ＞に示すようなスター１〜パルス及び同図（ｂ）に示
すようなリードパルスが同１１．’ｌ　１．：　ＩＡ出
ざ机る。この状態より更に遮光間ＶＡλだＧ号回中へす
るまぐはライ１−ガイドファイバ５の端面は遮光され、
この期間同図（Ｃ）に示すようにＩｌ、α明光が大川さ
れない。そして、遮光間隔βを過ぎｌＪ後にＲフィルタ
２０がファイバ５の前方位１５に来るので、このＲフィ
ルタ明間にＲ光がファイバ５に大川される。Ｒフィルタ
２０がファイバ５の位置を過ろ゛た時点ではホールト１
２がノＡトインタラブタ２３ｔ）にて検出されその時同
図（ｂ）に示づようにｌ）びリードパルスが出力される
。次に、再ひ遮光間隔（をＪ３いてＧフィルタ期間が到
来し、その１３１１８＋は同図（Ｃ）に示ずようにＧ光
が照（１］される。そして、Ｇフィルタ期間が過ぎた時
点でホール１−１３がフ第１・インタラプタ２３ｂにて
検出され同図（［））に示すにうに再びリードパルスが
出力される。同様にして、再び遮光間隔犯をＪ３いてＢ
フィルタ明間が到来し、その１１間は同図（Ｃ）に承り
ように１３光が照射される。その１１：Ｌ、再ひフＡ１
〜インクラブタ２３ａ、２３ｂにてホールＨｓ　、’、
−１＋が同ｔ１；７に検出されＩ４び同図（ａ）及び（
ｂ）に示すようにスタートパルス及びリードパルスが出
力されることになる。

このようにしてフォトインタラプタ２３ｂより（ｑられ
る第３図（ｂ）に示すようなリードパルスがタイミング
ジェネレータ部２４に入力されると、タイミングジェネ
レータ部２４は、固体画像素子３の読出しに必要な所定
数の基準クロックを基準クロック発生部２５より取り出
して固体ｂｃｔ象累子３に供給する。従って、固体比（
像素子３に供給される読出し用クロック信号は第３図（
ｄ＞に示ずようになり、同図（Ｃ）の遮光期間（非１１
、α射期間）内に一定周波数のクロックが一定教固体撮
像索子３に供給されるようにしている。

ところで、第１図において、回転フィルタ１２はその回
転数が被写体の輝度に応じて自動的に１ｉ＋制御される
ように（１°４成されているが、読出し用クロック信号
はリードパルスが検出された時点より一定周波数のクロ
ック信号が所定数、タイミングジェネレータ部２４から
出力されるように４１成されている。このため、回転フ
ィルタ１２の回転数が上がるど；曳光問１’ｆＡ　Ｒに
対応した期間即ら読出しに心上な遮〉ヒ期間は短くなり
、回転数が下がると逆にその！！ｌ　ｔｉｌｄは良くな
る。そのため、間隔λを如何に設定して、ｂ　＜かが問
題となってくる。回転数が低い方を基１１（にして間隔
柔を狭く定めると、回転数が高い場合、読出しに必要な
遮光期間が短くなり過ぎて、基）族クロックによる読出
し期間が終了しない内に固体１最像素子３に照明光が受
光され、所謂スミアＪｌｌ！　３！を生じてしまい、固
４ＡｌｌｉＨ像系子のに出しｆｉｕ　ｉ］の限界を越え
ることになる。反対に、回転数か高い方をＪ１３準にし
て間隔λを広く定めると、非照明期間が大きくなり、そ
のためにＲ，Ｇ。

Ｂ各色フィルタ２０，２１．２２の周方向幅が狭くなる
ので照明期間が制限され、照明効率即ち固１本Ｆ　Ｉｆ
ｆ：素子３の受光率が落らることになる。

以上の点を４虞して、回転フィルタ１２の遮光問ｒｆＡ
ｆをｉ１５る稈庶狭くした場合でも、回転数が上昇する
のに応じて読出し用クロック信号の周波数を高くザるに
うにクロック周波数を制御すれば、固体搬像素子からの
信号読出しが十分に行えることになる。次に、読出し用
クロック信号の周波数を回転フィルタの回転数に追従さ
せるように構成した装置について説明する。

第４図は本発明の第２の実施例を示り゛もので、第１図
の装置で示した基準クロック発生部２５に代えて、位相
比較器３２．０−パルフィルタ回路３３、ＶＣＯ（電圧
制御発振器）２４及び分周器３５から成るＰＬＬ　（フ
ェーズロックドループ）回路を用いた溝底どし、回転数
に追従したクロック信号をタイミングジェネレータ部２
４に供給するようにしたものである。即ら、位相比較器
３２にてフォトインタラプタ２３からのリードパルスと
ＶＣＯ３４の出力を分周した出力との位相を比較し、そ
の位相差に対応した差電圧をローパスルフィルタ回路３
３を通してＶＣＯ３４に加え、ＶＣＯ３４より発振され
るクロック信号の周波数がリードパルスの周波数に追従
して変えられるようにしている。従って、回転フィルタ
１２の回転数が上げれば、リードパルスの発生周期も短
くなり、ＶＣＯ３，４から出力されるクロック信号の周
波数も上昇しこのクロック信号がタイミングジェネレー
タ部２４を経てリードパルスの入力ごとに所定数、固体
搬像素子の３の読出し用クロック信号としで出力される
６読出し用クロック信号の周波数が上がれば、固体搬像
素子３に蓄ｇｉされている信号電荷が短時間に読み出さ
れ、スミア現象を生じる虞れが４′【１肖される。

第５図は本発明の第３の実施例を示すもので、第１図の
装置で示した基準クロック発生部２５に代えて、ＶＣＯ
（電圧制御発振器）３６を用いた「１１成とし、第４図
の場合と同様回転数に追従したクロック信号をタイミン
グジェネレータ部２４に０（給づるＪ：うにしたもので
ある。即ち、ローバルフィルタ回路２９Ｊ：り出力され
る輝度信号レベルと塁ｉｔ！；　ｌｌ’ｌｉ度信号レベ
ルとを比較増幅器３０にて比較してｊｑられる差電圧を
ＶＣＯ３６に加え、ＶＣＯ３６より発振されるクロック
信号の周波数を輝度信号レベルの変化即ち回転数の変化
に追従して変えられるようにしている。従って、回転フ
ィルタ１２の回転数が上がれば、タイミングジェネレー
タ部２４へ出力されるリードパルスの発生周期も短くな
るが、ローパスフィルタ回路２９より出力される輝度信
号レベルは低くなり、比較増幅器３０から正の出力電圧
がＶＣＯ３６に力Ｕえられ、ＶＣＯ３６の発振周波数が
上昇することになる。

この結果、タイミングジェネレータ部２４からは周波数
の上昇した読出し用クロック信号がリードパルスの入力
ごとに所定数出力され、回転数上昇に伴う短い遮光期間
内においても固体搬像索子３の蓄積信号を読み出すこと
ができる。

［発明の効果１ 以上述べたように本発明によれば、三色分解用回転フィ
ルタを用いて照明された被写体を、固体Ｒ像素子にて顕
像１゛るようにした内視鏡装置において、固体搬像素子
にて撮像された被写体像の輝度信号レベルを検出し、こ
の信号レベルに対応して回転フィルタの回ｉｐｒ速度を
制鵜１するように構成したので、照明光の配光特性の劣
化や分光特性の劣化を生じることがなく、自動的に調光
が行える。

しかも、従来のように（幾械的に光量を絞るようにｈ゛
１１成されていないので、余分なスペースをとることな
く、調光に要覆る応答法１徒も速くなる。更に、固ｉＡ
　ｌｆｉ；　ｌ：＜！　索子の読出し用クロック信号の
周波数を回転フィルタの回転速１哀に応じて追従させる
構成とづることにＪ、す、回転フィルタを高速で回転し
て照明期間を減少さＵだ場合においても色フイルタ間の
腐光１す１間内に印象信号を確実に読み出すことができ
る。従って、回転フィルタの速度制御に」：って１ｉｌ
ｕ　ＩＫ：　ｉ’Ｊ能な調光範囲を広げることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ユ本発明に係る内視鏡の光量制御装置の第１実
施例を承り構成図、第２図は第１図の装置に用いられる
回転フィルタのモ°１１成を示す正面図、第３図（，１
第１図の装置の動作を説明するタイミングブド−ｉ−１
第４図ｔよ本発明の第２実施例を示す（１１１成図、第
５図１は本発明の第３実施例を示す構成図、２１１６図
４ま従来の光源装置を示寸梠成図、第７図（よ第６図の
８首に用いられる絞りばねを部分的に示Ｊ止面図ぐある
。 １・・・内視鏡先９ｉ１部　　　３・・・固体ｖｉ像素
子５・・・ライトガイドフフｌイバ ７・・・照明手段　　　　　８・・・光源ランプ１２・
・・三色分解用回転フィルタ １４・・・駆動モータ　　　１５・・・回転検出部１６
．２９・・・ローパスフィルタ回路１７．３０・・・比
較増幅器 １８・・・サーボアンプ　　２０・・・赤色フィルタ２
１・・・緑色フィルタ　　２２・・・青色フィルタ２３
・・・フＡトインクラブタ ２４・・・タイミングジェネレータ部 ２５・・・基準クロック発生部 ２７・・・抵抗回路　　　　２８・・・スイッチ回路３
１・・・基準電圧源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被写体を照明する光源からの光を遮光期間をおい
   て時系列的に三色分解する回転フィルタと、この回転フ
   ィルタによって三色分解された光像を受光して電気信号
   に変換する固体撮像素子と、この固体撮像素子からの出
   力よりその輝度信号レベルを検出し基準値と比較する輝
   度レベルの検出手段と、 前記回転フィルタより回転速度を検出しその検出値と前
   記輝度レベルの検出手段からの比較出力とに基づいて回
   転フィルタの回転速度を制御し、照明光量の調整を行う
   ための速度制御手段と、前記回転フィルタより遮光期間
   に対応した信号を検出しその検出時点より読出し用クロ
   ック信号を作成して前記固体撮像素子を駆動し、前記固
   体撮像素子より電気信号の読出しを行うための読出し用
   クロック信号の発生手段とを具備したことを特徴とする
   内視鏡の光量制御装置。
2. （２）前記読出し用クロック信号の発生手段は、前記回
   転フィルタより遮光期間に対応して検出される信号と、
   電圧制御発振器の分周出力とを位相比較器にて比較し、
   その比較出力をローパスフィルタ回路を通して電圧制御
   発振器に入力し、その発振出力を用いて、読出し用クロ
   ック信号を作成するように構成され、前記回転フィルタ
   の回転速度に追従して読出し用クロック信号の周波数を
   変えるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の内視鏡の光量制御装置。
3. （３）前記読出し用クロック信号の発生手段は、前記輝
   度レベルの検出手段からの比較出力を制御電圧として電
   圧制御発振器に入力し、その発振出力を用いて読出し用
   クロック信号を作成するように構成され、前記回転フィ
   ルタの回転速度に追従して読出し用クロック信号の周波
   数を変えるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の内視鏡の光量制御装置。