JPS6313014A - 電子スコ−プ用光源装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は固体撮像素子を有する電子スコープの光源装
置に係り、特にキセノンショートアークランプを利用す
る電子スコープ用光源装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、内視鏡の先端に電荷結合素子（ＣＯＤ）等の固体
撮像素子を内蔵し、被写体をカラー撮像する電子スコー
プが開発されている。

一般に、カラー撮像方式としては、１画面毎に赤（Ｒ）
、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の照明光を被写体に順次照射し、
１画面毎に各色成分画像を撮像する面順次方式と、ＣＯ
Ｄにカラーモザイクフィルタをかけ複数の色成分受光素
子により１撮像画素を構成するモザイクフィルタ方式と
がある。電子スコープの場合、内視鏡先端という狭い場
所にＣＯＤを内蔵する関係上、全画素を有効に使える面
順次撮像方式が一般的である。

ここで、ＣＯＤの受光感度は色によって異なっているの
で、このような面順次方式の電子スコープ用の光源装置
には、ランプからの発光をＲＳＧ。

Ｂに着色するとともに、色による感度の差を補償するた
めに各色の照明光の光量を調整することが要求されてい
る。このような光源装置に使われるランプとしては、キ
セノンランプがあるが、キセノンランプはアーク形状に
よりショートアークランプとロングアークランプからな
る。

キセノンロングアークランプをフラッシュ発光させる従
来例として、特開昭８０−１０２０８２号公報に記載の
装置がある。キセノンランプの前面には回転カラーフィ
ルタが設けられていて、キセノンランプの光路上に順次
Ｒ，Ｇ、Ｂのカラーフィルタが位置される。キセノンラ
ンプは、その光路上に順次Ｒ，Ｇ、Ｂのカラーフィルタ
が位置される毎にフラッシュ点灯される。Ｒ，ＧＳＢ照
明光のフラッシュ光量はキセノンランプの放電コンデサ
に充電される電圧を調整することによって制御されてい
る。

一方、キセノンショートアークランプを用いる場合は、
ランプは定電流により連続的に点灯されているので、Ｒ
，Ｇ、Ｂ照明光量は光源ランプの光路上にＲ，ＧＳＢの
カラーフィルタが位置される期間を変えることによって
調整されている。回転カラーフィルタは一定速度で回転
されているので、フィルタ期間を変えることはフィルタ
の円周方向の長さく以下、これを開口率と称する）を変
えることである。

第８図にキセノンショートアークランプを連続的に点灯
させる光源装置の従来例を示す。

キセノンショートアークランプ１０からの照明光が回転
カラーフィルタ１２を介して図示しない電子スコープの
ライトガイドに入射される。キセノンショートアークラ
ンプ１０はスイッチング回路１６と定電流回路１８から
なるスイッチングレギュレータ１４により連続的に点灯
される。

回転カラーフィルタ１２が回転され、キセノンショート
アークランプｌＯの光路上にＲ，Ｇ、Ｂのカラーフィル
タが位置する期間の開始時に、第９図（ａ）に示すよう
に、同期パルスが発生される。

これらの同期パルスが発生されてから一定期間は照明光
は各色に着色される。この間、ＣＯＤには各色成分画像
に対応した電荷が蓄積される。この後、次の同期パルス
が発生されるまでは遮光期間であり、ＣＣＤから蓄積電
荷が読出される。そのため、実際にキセノンショートア
ークランプ１０に要求される発光量は第９図（ｂ）に示
すように、同期パルスが発生されてから一定期間の着色
期間のみあるレベルにあり、他の遮光期間は０でよい。

しかしながら、従来の光源装置では、定電流回路１８か
らのランプ電流は第９図（ｃ）に示すように、常に一定
となっている。このため、消費電力は第９図（ｄ）に示
すように常に一定であり、必要な発光量とはかなり隔た
っていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、キセノンショートアークランプを用いる従
来の電子スコープ用光源装置は、Ｒ，Ｇ。

Ｂの撮像期間以外の遮光（転送）期間でもキセノンショ
ートアークランプは連続的に点灯されているので、消費
電力にかなりの無駄があった。また、色による感度の差
を補償するために各色の照明光の光量を調整するために
回転カラーフィルタの各色の開口率を変えなくてはなら
ず、回転カラーフィルタの製造が面倒であった。

この発明は上述した事情に対処すべくなされたもので、
その目的は無駄な消費電力を削減できる簡単な構成のキ
セノンショートアークランプを用いる電子スコープ用光
源装置を提供することである。

〔間居点を解決するための手段〕

この発明による電子スコープ用光源装置はキセノンショ
ートアークランプ１０と、固体撮像素子の受光期間以外
の期間にキセノンショートアークランプ１０の発光量を
減少するスイッチングレギュレータ１４を具備する。

〔作用〕

この発明による電子スコープ用光源装置によれば、遮光
（転送）期間はキセノンショートアークランプ１０の発
光量が減少され、無駄な消費電力が削減される。

〔実施例〕

以下図面を参照してこの発明による電子スコープ用光源
装置の一実施例を説明する。第１図は第１実施例のブロ
ック図である。第８図と対応する部分は同一参照数字を
付す。第１実施例は第８図に示した回路に同期パルス入
力端子２０、色信号同期回路２２、パルス発生回路２４
が付加されてなる。

回転カラーフィルタ１２はキセノンショートアークラン
プｌＯからの照明光を遮光期間を挟んで順次Ｒ，Ｇ、Ｂ
に着色する機能を有する。回転カラーフィルタ１２は円
周上にＲＳＧ、Ｈのカラーフィルタ成分が所定の間隔を
あけて配設された円盤からなる。各カラーフィルタ成分
の間の円盤部分はＣＣＤからの信号読出しのために、キ
セノンショートアークランプ１０からの照明光を遮光す
るシャッタとして働く。

回転カラーフィルタ１２を介した照明光が図示しない電
子スコープのライトガイドの一端に入射され、ライトガ
イドの他端は電子スコープの先端に導かれている。電子
スコープの先端には固体撮像素子（ＣＯＤ）が設けられ
る。スコープ先端は狭いので、ＣＣＤは電荷蓄積部（撮
像部）のみからなる。ＣＯＤの出力信号がマルチプレク
サを介して各色成分毎にそれぞれのフレームメモリへ書
込まれる。３つのフレームメモリの信号が同時に読出さ
れて合成される。

回転カラーフィルタ１０の各カラーフィルタ成分の回転
方向における最前部の外側には同期パルス発生用の透孔
が設けられる。回転カラーフィルタ１２の縁部には、回
転カラーフィルタ１２を挟む発光素子と受光素子からな
り、透孔を検出することにより、同期パルスを発生する
フォトカブラが設けられる。回転カラーフィルタ１２は
ＰＬＬ制御されるモータにより一定速度で回転駆動され
る。同期パルスは同期パルス入力端子２０に供給される
。

第２図（ａ）〜（ｄ）を参照してこの実施例の動作を説
明する。回転カラーフィルタ１２の回転に伴って、キセ
ノンショートアークランプ１０からライトガイドへ入射
される照明光の光路にＲ，Ｇ、Ｂのカラーフィルタ成分
が順次挿入され、照明光は遮光期間を挟んで順次ＲＳＧ
ＳＢに着色される。

第２図（ａ）に示すように、ＲＳＧ、Ｂの各照明期間の
開始時に同期パルスが発生される。同期パルスの発生か
ら一定期間の照明光がＲ，、Ｇ、Ｂに着色されている期
間に、ＣＯＤには各色成分画像情報に対応した電荷が蓄
積される。この後、次の照明期間までの間は遮光期間と
なる。すなわち、Ｒ，Ｇ、Ｂの各照明期間の開始時に発
生される同期パルスから一定期間後にＣＣＤは遮光され
蓄積電荷が読出される。このようにして、対象物の画像
が面順次方式で撮像される。

Ｒ，Ｇ、Ｂの同期パルスは同期パルス入力端子２０から
色信号同期回路２２に入力され、同期化される。色信号
同期回路２２の出力信号がパルス発生回路２４に供給さ
れ、Ｒ，、ＧＳＢの各色成分画像の撮像に必要な光量に
応じたパルスが発生される。このパルスはスイッチング
レギュレータ１４内のスイッチング回路１６に供給され
る。

キセノンショートアークランプ１０の発光量はスイッチ
ング回路１６の内部のスイッチングパルスのパルス幅と
スイッチング周波数に依存しているので、これらを第２
図（ａ）の同期パルスに応じて制御すれば、発光量は必
要光量に応じて制御できる。すなわち、スイッチングパ
ルスのパルス幅とスイッチング周波数を同期パルスに応
じて一定期間は増加し、その後火の同期パルスが発生さ
れるまでの間は減少すれば、定電流回路１８の出力であ
るランプ電流は第２図（Ｃ）に示すように変化する。従
って、第２図（ｄ）に示すようにランプの消費電力を第
２図（ｂ）に示す必要光量と対応して変化させることが
でき、無駄な消費電力を削減できる。

ここで、第２図（ｂ）では各色の撮像に必要な光量は同
一として示しているが、実際には異なる。

このように第１実施例によれば、ランプの前面にフィル
タが位置し照明光が着色ぐれる期間以外は定電流回路１
８からのランプ電流を低くすることにより、無駄な消費
電力を削減できる。また、ランプの発光量を調節できる
ので、色による感度の差を補償するために回転カラーフ
ィルタの各色の開口率を変える必要がなく、回転カラー
フィルタの製造が簡単である。

第３図は第２実施例のブロック図である。この実施例は
スイッチングレギュレータ１４の動作を簡略した実施例
である。コンデンサＣ１、Ｃ２に充電された電荷が、ト
ランジスタＴｒｉ、Ｔｒ２のスイッチング動作により放
電され、トランスＴ１の１次側に流れる。すると、トラ
ンスＴＩの２次側には電力が発生される。これが、キセ
ノンショートアークランプ１０に供給され、キセノンシ
ョートアークランプｌＯが点灯される。

第４図（ａ）〜（ｃ）を参照してトランジスタＴｒｉ、
Ｔｒ２のスイッチング動作を説明する。スイッチング回
路１６からは第４図（ａ）、（ｂ）、に示すように位相
は異なるが、周波数は一定のスイッチングパルスＴａ５
ＴｂがそれぞれトランジスタＴ　ｒ　１　、Ｔ　ｒ　２
のベースに供給される。このスイッチングパルスＴａ、
ＴｂによりトランジスタＴ　ｒＬＴｒ２がオンして、コ
ンデンサＣ１、Ｃ２の放電電流がトランスＴ１に流れる
。従って、このスイッチングパルスＴａ、Ｔｂのパルス
幅が変化するとトランスＴｌの２次側に発生する電圧が
変化し、第４図（Ｃ）に示すようにランプ電流が調整で
きる。

なお、スイッチングパルスＴａ、Ｔｂのパルス幅を制御
する以外に、周波数を制御してもトランスＴ１の２次側
に発生する電圧を変化させランプ電流を調整することが
できる。

第５図（ａ）〜（ｅ）に第２実施例全体の動作を示す。

第５図（ａ）に示す同期パルスがパルス発生回路２４に
供給されると、パルス発生回路２４は第５図（ｂ）に示
すようなパルス信号を発生する。このパルス信号のパル
ス幅はＲ，Ｇ、Ｂの各色成分画像の撮像に必要な時間に
設定されている。

このパルス信号がスイッチング回路１６に供給される。

スイッチング回路１６は第５図（ｃ）、（ｄ）に示すよ
うに、このパルス信号の期間はスイッチングパルスＴａ
、Ｔｂのパルス幅を増加し、それ以外の期間はパルス幅
を減少する。このため、第５図（ｅ）に示すように、ラ
ンプ電流はこのパルス信号発生回路２４の出力パルスの
期間は増加し、それ以外の期間は減少する。

このように第２実施例によれば、簡単な構成の制御回路
で回転フィルタの回転動作に応じてランプ電流を増減す
ることができ、無駄な消費電力を削減できる。

上述の実施例では、転送（遮光）期間とランプの発光量
を減少する期間が完全に一致していたが、遮光転送（遮
光）期間の一部期間のみにランプの発光量を減少しても
よく、これを第３実施例として次に説明する。

第６図（ａ）はＣＣＤの動作を表わす。ＣＯＤは受光期
間に蓄積した各色成分画像に対応した電荷が転送（遮光
）期間に読出される。回転カラーフィルタ１２には前述
した同期パルス発生用の透孔のみならず、第６図（ｂ）
に示すように転送期間中の所定のタイミングに後端がく
るようなタイミングパルスを発生する透孔も設けられて
いる。パルス発生回路２４は第６図（Ｃ）に示すように
、このタイミングパルスの後端から所定時間（１）後か
らパルス信号を発生する。パルス信号の後端はタイミン
グパルスの後端と一致している。そのため、ランプ電流
は第６図（ｄ）に示すようにこのパルス信号の波形と同
じように増減される。すなわち、ランプの発光量は転送
期間の一部期間に減少される。

第７図は第４実施例の要部を示す図である。キセノンシ
ョートアークランプ１０と電子スコープのライトガイド
３４の間に蛍光部材３２が設けられたことが、この実施
例の特徴である。これにより、スイツチングレギュレー
タ１４によりパルス点灯された光によって視覚に感じる
ちらつきが改善される。

この発明は上述した実施例に限定されずに種々変更可能
であり、ランプの点灯制御回路の構成等は他のものでも
よい。さらに、面順次方式の固体撮像素子に限らず、カ
ラーモザイクフィルタを有するライントランスファ一方
式、インターライントランスファ一方式、フレームトラ
ンスファ一方式のＣＣＤでもよい。これらのＣＣＤの場
合は、ＣＣＤの受光部に蓄積された電荷が遮光転送部に
移される期間に発光量が減少される。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、連続的に点灯さ
れているキセノンショートアークランプの発光量を必要
に応じて増減することにより、無駄な消費電力を削減で
きる電子スコープの光源装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による電子スコープ用光源装置の第１
実施例のブロック図、第２図（ａ）〜（ｄ）は第１実施
例の動作を説明する信号波形図、第３図はこの発明の第
２実施例のブロック図、第４図（ａ）〜（Ｃ）は第２実
施例のスイッチング回路の動作を説明する信号波形図、
第５図（ａ）〜（ｅ）は第２実施例の全体の動作を説明
する信号波形図、第６図（ａ）〜（ｄ）はこの発明の第
３実施例の動作を説明する信号波形図、第７図はこの発
明の第４実施例の要部を示す図、第８図は電子スコープ
用光源装置の従来例のブロック図、第９図（ａ）〜（ｄ
）は第８図に示した従来例の動作を説明する信号波形図
である。 ｌＯ・・・キセノンショートアークランプ１２・・・回
転カラーフィルタ １４・・・スイッチングレギュレータ １６・・・スイッチング回路 １８・・・定電流回路 ２２・・・パルス発生回路 ２４・・・色信号同期回路 出願人代理人　弁理士　坪井　淳 第３図 第５図 第７図 第８図 （ｃ）　　ランプ電流 ０−−−−−−−□ （ｄ）　消費電力 ｏ−−−” 第９図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ショートアークランプを有する光源手段と、固体
   撮像素子の受光期間以外の期間に前記光源手段の発光量
   を減少する制御手段を具備する電子スコープ用光源装置
   。
2. （２）前記電子スコープは面順次方式でカラー撮像し、
   前記光源手段は前記ショートアークランプからの光を遮
   光期間を挟んで各色成分光に順次着色する回転カラーフ
   ィルタを具備し、前記制御手段は前記遮光期間に前記光
   源手段の発光量を減少することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の電子スコープ用光源装置。
3. （３）前記電子スコープはモザイクフィルタを有する固
   体撮像素子を具備し、前記制御手段は前記固体撮像素子
   の受光部に蓄積された電荷が遮光転送部に移される期間
   に前記光源手段の発光量を減少することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の電子スコープ用光源装置。
4. （４）前記光源手段はキセノンショートアークランプと
   、前記キセノンショートアークランプに電流を供給する
   スイッチングレギュレータからなり、前記制御手段は前
   記光源手段の発光量を減少する期間に前記スイッチグレ
   ギュレータのスイッチングパルスのパルス幅を短かくす
   るか、または周波数を低くすることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の電子スコープ用光源装置。