JPH0373845B2

JPH0373845B2 -

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Publication number: JPH0373845B2
Application number: JP56193798A
Authority: JP
Priority date: 1981-12-02
Filing date: 1981-12-02
Publication date: 1991-11-25
Also published as: JPS5894829A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、内視鏡光源装置、特に観察光の明
るさを調整できる内視鏡光源装置に関する。

内視鏡光源装置は一般に観察光と撮影光を発生
するよう構成されており、また、観察光の明るさ
が任意に変えることができるようになつている。
従来の内視鏡光源装置では、電源電圧変動または
ランプのバラツキ、芯ズレまたは長期使用による
ランプの劣化等により観察光は設定した明るさに
ならず観察時に被写体の照明不足または過多ある
いはちらつき等が生じ内視鏡観察において使用者
に不都合を与えることがある。

従つて、この発明の目的は設定した明るさの観
察光が一定して得られる内視鏡光源装置を提供す
ることにある。

以下図面を参照してこの発明の実施例を説明す
る。第１図によると、内視鏡１、光源装置（光源
ユニツト）２及び内視鏡カメラ３により内視鏡撮
影システムが構成される。第２図に示すように、
内視鏡１にはイメージガイド５及びライトガイド
６が設けられ、ライトガイド６を介して導かれた
光によつて被写体４が照明される。イメージガイ
ド５の先端には対物レンズ７が設けられ後端には
接眼レンズ８が設けられる。接眼部９にカメラ３
が装着され、カメラ３のビームスプリツタ１０は
接眼レンズ８に対向する。ビームスプリツタ１０
に対してフイルム１１がミラーシヤツタ１２を介
して対向配置される。カメラ制御回路１３はビー
ムスプリツタ１０の側面に設けられる受光素子１
４及びレリーズスイツチ１５に接続される。カメ
ラ制御回路１３の信号端は接続端子群１６に接続
される。光源ユニツト２にはキセノン（Xe）放
電ランプ１８が設けられこのランプ１８の光軸上
にライトガイド端１９が位置するようにコネクタ
部２０が光源ユニツト２に接続される。コネクタ
部２０の接続端子群２１は光源ユニツト２のソケ
ツトを介して光源制御ユニツト１７に接続され
る。Xe放電ランプ１３は互に対向した陰極２２
及び陽極２３並びに反射面２４によつて構成され
る。Xe放電ランプ１３とライトガイド端１９と
の間に集光レンズ２５、シヤツタ羽根２６及び絞
り羽根２８が順次配設される。シヤツタ羽根２６
はシヤツタソレノイド２７によつて駆動され絞り
羽根２８は絞りモータ２９によつて駆動される。
ライトガイド端１９と絞り羽根２８との間に例え
ばアクリルロツド等で構成される導光部材３１が
配設される。この導光部材３１の先端はランプ１
３側に斜面を有し後端には受光素子３２が配設さ
れる。第３図には、シヤツタ羽根２６、絞り羽根
２８及び導光部材３１等が斜視的に示されてい
る。

第４図には、カメラ制御回路１３の回路構成が
示されている。この回路によると受光素子１４は
積分器兼電流電圧変換器３７のオペアンプ３６に
接続される。オペアンプ３６の反転入力端と出力
端間に積分キヤパシタ３４と電流電圧変換用抵抗
３５が直列に接続される。積分キヤパシタ３８及
び抵抗３５には短絡用アナログスイツチ３８及び
３９が夫々接続される。積分器兼電流電圧変換器
３７の出力端はコンパレータ４０のオペアンプ４
１の非反転入力端に接続される。オペアンプ４１
の反転入力端はＤ／Ａコンバータ４２を介して１
チツプCPU３３に接続される。オペアンプ４１
の出力端はアナログスイツチ４４を介してバツフ
ア回路４３のオペアンプ４７の非反転入力端に接
続される。また、このオペアンプ４７の非反転入
力端はアナログスイツチ４５を介してオペアンプ
３６の出力端に接続される。アナログスイツチ４
４及び４５はCPU３３の出力信号によつて開閉
されるアナログスイツチ４５はインバータゲート
４６を介した信号によつて制御される。オペアン
プ４７の反転入力端は抵抗４８を介して接地され
ると共に抵抗４９を介して出力端子に接続され
る。このバツフア回路４３の出力端は端子ｅに接
続される。端子ｆは接地され、端子ａ及びｂはＶ
c.c.及びGNDに夫々接続される。端子ｅ及びｄは
シリアルインターフエイス５０を介してCPU３
３に接続される。CPU３３はインバータ５１、
発光ダイオード（LED）５２及び抵抗５３を介
してＶc.c.に接続される。

第５図には、光源ユニツト２の光源制御回路１
７の回路構成が示されている。この回路におい
て、端子ｅ及びｄはシリアルインターフエイス５
４に接続される。シリアルインターフエイス５４
はバスを介してCPU５５、ROM５６、RAM５
７、Ａ／Ｄコンバータ５８、Ｄ／Ａコンバータ５
９、条件設定・表示ユニツト６０及びパラレルイ
ンターフエイス６１に接続される。端子ｅは低増
幅度増幅回路６２及び高増幅度増幅回路６３のオ
ペアンプ６４及び６７の非反転入力端に接続され
る。オペアンプ６４の反転入力端は抵抗６５を介
して接地されると共に帰還抵抗６６を介して出力
端に接続される。同様に、オペアンプ６７の反転
入力端には抵抗６８及び６９が接続される。増幅
回路６２の出力端はコンパレータ７０の非反転入
力端に接続される。コンパレータ７０の出力端は
パラレルインターフエイス６１に接続される。受
光素子３２が接続された電流電圧変換器７５はオ
ペアンプ７６及び抵抗７７によつて構成される。
Ｄ／Ａコンバータ５９の出力端は絞りドライバ７
８のオペアンプ７９の反転入力端に接続されると
共に抵抗８０を介してトランジスタ８２のエミツ
タ及び絞りモータ２９に接続される。トランジス
タ８２のコレクタは抵抗８１を介してV_sに接続
されベースはオペアンプ７９の出力端に接続され
る。

前記光源ユニツト２に設けられた明るさ表示器
１３７は第６図に示すように複数（実施例では８
個）の発光ダイオード（LED）の配列で構成さ
れバーグラフ表示するようになつている。表示器
１３７のアノードは抵抗を介して電源Ｖc.c.に接続
され、カソードは増幅を介して条件設定・表示ユ
ニツト６０のペリフエラルプログラマブルインタ
ーフエイス（PPI）１４４のポートPCに接続さ
れる。明スイツチ１３８，暗スイツチ１３９，ス
チールＡ−Ｍ切換スイツチ１４２及びシネＡ−Ｍ
切換スイツチ１４３がPPI１４４のポートPBに
接続される。また、スチールASA設定スイツチ
１４０及びシネASA設定スイツチ１４１がPPI１
４４のポートPAに接続される。

第７図には、光源ユニツト２の電力回路が示さ
れている。Xe放電ランプ１８は高電圧発生回路
８３及び高電圧発生コイル８４で成る高電圧発生
源に接続される。この高電圧発生源はXeランプ
電流制御回路８５，電流検出用抵抗８６及び電流
制御トランジスタ８７とで構成されるXeランプ
電流制御部及びチヨークコイル９０を介して整流
回路８９に接続される。この整流回路８９の電源
端子はトランジスタ８８の２次巻線に接続され
る。フラツシユ用キヤパシタ９１は抵抗９２を介
して整流回路９３に接続される。

整流回路９３の電源端子はトランス９４の２次
巻線に接続される。トランス９４の１次巻線はト
ライアツク９５を介してAC電源ラインに接続さ
れる。トライアツク９５はキヤパシタ９１の充電
電圧に応じて制御信号を発生するキヤパシタ充電
電圧制御回路９６に接続される。キヤパシタ９１
の一端はトランジスタ９７のエミツタ及びトラン
ジスタ駆動回路９８に接続される。トランジスタ
９７のコレクタはXeランプ１８の陰極に接続さ
れベースは駆動回路に接続される。電源回路９９
はトランス１００を介してACラインに接続され
る。

尚、上述した回路において、Ａ／Ｄコンバータ
５８はマルチプレクサを内蔵しており８ビツトの
デジタル信号を出力することができ具体的には
NS社のADC0808が使用される。このADC0808
は８チヤンネルのアナログ入力及び８ビツトのデ
ジタル出力を有するが実施例では４チヤンネルの
アナログ入力A₀乃至A₃が使用される。入力A₀，
A₁，及びA₃は増幅回路６２，６３及び電流電圧
変換器７５の出力に夫々接続される。シリアルイ
ンターフエイス５４はCPU５５がインテル社の
8085を使用していればそのフアミリイである
8251Aを使用しUARTとしてカメラ３に接続さ
れる。ROM５６はプログラム容量に応じたもの
を使用し2Kバイトの容量であればフアミリイで
ある2716を使用する。また、RAM５７は2114を
用いる。Ｄ／Ａコンバータ５９は８ビツトのデジ
タルデータをアナログデータに変換するために用
いられ、具体的にはNS社のDAC１０８を用い
る。これはCPU５５のデータバスと直結できる
利点を有する。尚、このＤ／Ａコンバータ５９の
アナログ出力は電流出力なので絞りドライバ７８
によつて電圧に変換される。また、Ａ／Ｄコンバ
ータ５８は８ビツトの分解能を実質上16ビツトと
してあつかうようになつている。条件設定・表示
ユニツト６０は撮影スチールフイルム感度、シネ
フイルム（TV）感度、オート撮影時のスチール
−シネ補正、スチールのオート−マニユアル切
換、シネのオート−マニユアル切換、シネのマニ
ユアル即ちマニユアル光量設定をできるようにな
つている。パラレルインターフエイス６１はイン
テル社のフアミリイ8255Aを使用する。

次に、上述した内視鏡システムの動作を説明す
る。

第１図に示すように内視鏡１のコネクタ２０が
光源ユニツト２に接続され、電源スイツチ１４５
が“ON”にされるとXe放電ランプ１８が点灯す
る。この放電ランプ１８からの光は導光部材３１
を介して受光素子３２によつて検出される。受光
素子３２は光源光を明るさに応じた電気信号、即
ち受光信号に変換する。受光信号は電流電圧変換
器７５によつて増幅され電圧信号に変換されＡ／
Ｄコンバータ５８の端子A₃に入力される。CPU
５５はＡ／Ｄコンバータ５８のデジタル受光信号
に基ずいて光源光の明るさを測定する。また、
CPU５５はXe放電ランプ１８が100％の明るさで
点灯しているかをチエツクする。この状態におい
てシネＡ−Ｍ切換スイツチ１４３がマニユアルに
設定され、例えば暗スイツチ１３９が押されると
PPI１４４のアツプダウンカウンタがカウントダ
ウンされカウント情報がCPU５５に入力される。
CPU５５はカウント情報に対応するように明る
さ表示器１３７のLEDを順次消灯していく。明
るさ表示器１３７は明るさに応じて例えば８段階
の表示をおこなうように構成されている。即ち、
明るさが100％点灯から０％消灯までの内実用上
100％から20％までを８段階に分割され８段階の
表示がおこなわれる。暗スイツチ１３９によつて
例えば80％光に設定されるとCPU５５は80％設
定値の明るさになるよう受光素子３２の受光をモ
ニタしながら絞りドライバ７８を制御する。絞り
ドライバ７８はCPU５５からの情報に応じて絞
りモータ２９を駆動し絞り２８よつてXe放電ラ
ンプ１８の光を設定明るさに絞り込ませる。明る
さが設定値になると絞り２８はその絞り位置に維
持される。このとき、絞られた光源即ち、観察光
は受光素子３２を介してCPU５５によつて監視
され設定明るさが一定に維持されるように絞り２
８がサーボ制御される。従つて、電圧変動等によ
つて放電ランプ１８の光量が低下しても内視鏡１
のライトガイド端１９に入射する光の明るさは常
に一定となる。尚、ランプ１８が長期間使用され
ランプ１８の光量が低下している場合には、低下
した光量以下でしか調光はおこなえず、従つて明
るさを増すため明スイツチ１３８を押し続けても
明るさ表示器１３７は劣化したランプ１８の最大
光量、例えば90％、80％の明るさしか表示しな
い。この表示によりランプ交換の必要性が把握で
きる。

次に、第８図に示すタイムチヤートを参照して
撮影動作を説明する。

レリーズスイツチ１５が閉成されると光源絞り
２８が開放し始め、カメラ３の端子ｅ乃至ｆにお
ける信号が低レベルとなり光源シヤツタ２６は閉
成し始め、ライトガイド端１９への入射光が遮光
され、積分器兼電流電圧変換器３７の出力が０値
となる。所定時間後にカメラ３のミラーシヤツタ
１２が開き、光源シヤツタ２６が開くとライトガ
イド端１９へ光が入射し積分兼電流電圧変換器３
７の出力が積分器として作動し、被写体反射光に
対応する受光信号を積分する。光源シヤツタ２６
が全開した時点でXeランプ８は閃光する。露出
計算値が適正露出値になると“STOP”信号が発
生されXeランプ１８の発光が停止され、一定時
間後にミラーシヤツタ１２が閉成し写真撮影が終
了する。この後、Xeランプ１８は観察用に点灯
し絞り２８は設定明るさに観察光を制御し再び観
察状態になる。尚、露出計算におけるVrefはカ
メラに設けられたASA設定によつて決められ、
光源も同じASAに設定されるので撮影前露出計
算が可能となる。

第９図には他の実施例が示されており、この実
施例では、ストロボランプ１０１とハロゲンラン
プ１０２とが光源として用いられている。この場
合、受光素子３２はミラー１０３の中心に設けら
れた開口１０６を通つたハロゲンランプ１０２の
光を受けるように配置される。更に、ミラー１０
３は裏面鏡となつてストロボランプ１０１の光を
受光素子３２に導くようになつている。しかし、
裏面鏡はストロボ光が非常に強い光であるため反
射率を余り高くされていなく、例えば、精密仕上
げされた金属面を使用してもよい。このような構
成により受光素子３２によつてライトガイド端１
９への入射光が測定できる。第１０図には、ライ
トガイド端１９、受光素子３２、ハロゲンランプ
１０２、ミラー１０３の配置関係が斜視的に示さ
れている。ミラー１０３は光路切換用ソレノイド
１０５により移動される。

第１１図には、第９図の光源ユニツト２の信号
処理回路１７が示されている。この回路では、受
光素子３２の後に電流電圧変換器７５が設けら
れ、この出力はＡ／Ｄコンバータ５８のA₃チヤ
ンネルに入力されると共に信号反転用増幅器及び
抵抗１０９を介して積分器兼サンプルホールド回
路１０７に入力される。積分器兼サンプルホール
ド回路１０７の出力はＡ／Ｄコンバータ５８の
A₂チヤンネルに入力される。アナログスイツチ
１１１は積分器のリセツトに用いられ、アナログ
スイツチ１１２は積分後のサンプルホールドに用
いられる。積分定数は抵抗１０９とキヤパシタ１
１０によつて決定される。カウンタ１１３はタイ
マインターフエイスでありPICと呼ばれる。この
PICはインテル社の8085のフアミリイでは8253A
を使用する。クロツクCLKはCPU５５のクロツ
クより供給され、“GATE”にはZERO−
CROSS”信号が供給され、“OUT”には
“BRIGHT”信号が入力される。

第１２図には、電源回路が示されており、この
回路によると、ストロボランプ１０１及びハロゲ
ンランプ１０２の点灯回路が設けられている。主
キヤパシタ１１４は倍電圧整流回路１２５に接続
される。充電制御回路１２６は主キヤパシタ１１
４の充電々圧が一定になるように制御し、充電が
完了すると“CHARGE”信号を発生する。ハロ
ゲンランプ１０２には直列に設けられたトライア
ツク１２９及びこのトライアツク１２９を制御す
る位相制御回路１２８が接続される。

上記の装置において、撮影前露出計算がおこな
われる。この場合には、例えば、パワースイツチ
１４５が“ON”にされたときのイニシヤル動作
において、ASA感度等が設定され、設定値以上
であると積分キヤパシタ１１０がリセツトされ、
規定値未満ならば光量不足の警報が発せられる。
積分キヤパシタ１１０がリセツトされるとハロゲ
ンランプ１０２が点灯され、Ａ／Ｄコンバータ５
８のマルチプレクサA₃にセツトされる。ハロゲ
ンランプ１０２が最大に点灯するとＡ／Ｄコンバ
ータ５８よりデータが読み込まれる。このデータ
によりハロゲンランプ１０２の全発光量が規定光
量であるか否かが判定され、“NO”であればハ
ロゲンランプ光量低下が表示される。判定が
“YES”であると撮影前露出計算前処理が終了す
る。この撮影前露出計算処理については昭和56年
11月18日に出願された「内視鏡撮影システムの自
動露出装置」に詳細に説明されている。

ハロゲンランプ１０２の光量調整はPIC１１３
によつておこなわれ、これは8253Aをモード５で
使用しておこなわれる。位相角のタイミングは
“ZERO CROSS”の信号よりダウンカウントし
カウントが０になつたとき“OUT”にクロツク
の１周期分だけが出力される。カウント量は設定
明るさに応じてCPU５５によつてカウントレジ
スタに位相角のクロツク周期個数が装荷される。
カウントはCPU５５によりリセツトされたとき
おこなわれ、クロツクによりダウンカウントされ
る。このようにすることによりCPU５５より任
意にハロゲンランプ１０２の光量が設定値に応じ
て調整される。ハロゲンランプ１０２の光量は上
述のようにして調節できるため設定値に応じて自
動調光が可能となる。しかしハロゲンランプ１０
２では電流による光量調節をおこなうと色温度の
変化が大きいためシネ撮影に適していない。更
に、ハロゲンランプ自身の光量がないことからも
シネには適さない。尚、マニユアルの光量設定に
ついては設定された光量に従つて予め定められた
光量−位相角（カウント値）のテーブルを用いて
PIC１１３のカウントレジスタに装荷される。こ
れによりCPU５５はハロゲンランプ１０２の光
量を任意に変えることができる。

撮影前露出計算は先の出願と同様におこなわれ
る。但し、Lsendはハロゲンランプ１０２から送
り出される光量、Lrcvはハロゲンランプ１０２
による被写体からの反射光量となる。Ｌ・ｔの最
少撮影限界は100分のＬ・ｔとする。これは撮影
可能範囲が広がつたことを示し、ストロボの調光
範囲が広いことになる。ハロゲンランプ１０２に
よりLsendLrcvを求める場合、受光素子１４と３
２の分光感度が合つていることが必要である。

スチール撮影動作は第１３図に示すタイムチヤ
ートに従つて動作する。この撮影動作でストロボ
ランプ１０１の“FLASH”“STOP”は発光か
ら停止まで周知の直流制御と転流とによつて行な
われる。スチール撮影に際してはもちろん撮影前
露出計算が適正であることを確認しておこなわれ
る。被写体は体腔内であるため胃等はくりかえし
運動しているので撮影前露出計算をしてから撮影
がおこなわれるまでの間に運動によつてズレが生
じてもわずかな時間であるため大巾な距離の移動
はありえない従つて撮影前露出計算の露出値に基
ずいて制御するのではなくリアルタイムでフイル
ム露光している状態で露出計算されるのでフイル
ムの感光がオーバとなつたりアンダとなつたりす
ることがない。

以上説明したように、この発明によると、ライ
トガイドに入射する観察光が受光素子によりモニ
タされ設定された明るさに一定に維持されるので
ランプのバラツキ、芯ズレ、ランプの劣化及び電
圧変動等が生じてもこれらに影響されず一定の光
量が安定して得られる。尚、この発明はライトガ
イド入射光をモニタする受光素子の出力を撮影前
露出計算にも利用できるが観察光のマニユアル設
定時に撮影前露出計算をすることはCPUによつ
て容易におこなえる。また、ライトガイド入射光
をモニタする受光素子はアクリル樹脂等に導光部
材によつて導かれた光をモニタしているが導光部
材としてはライトガイドフアイバを用い離れた位
置におかれた受光素子によつて観察光をモニタす
るようにしてもよい。更に、明るさ制御は８段階
に限らずより細かく、例えば100段階に制御でき
るようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の内視鏡光源装置
を用いた内視鏡システムの斜視図、第２図は第１
図の内視鏡システムの内部構成図、第３図は絞り
機構及びシヤツタ機構の斜視図、第４図はカメラ
の回路構成図、第５図は光源ユニツトの信号処理
回路の回路図、第６図は第５図に示す条件設定・
表示回路の回路構成図、第７図は電源回路の回路
図、第８図は撮影動作を説明するタイムチヤート
図、第９図は他の実施例に従つた内視鏡光源装置
を用いた内視鏡システムの内部構成図、第１０図
は他の実施例の内視鏡光源装置を用いた内視鏡シ
ステムの概略構成図、第１１図は第１０図に示さ
れる光源ユニツトの信号処理回路図、第１２図は
第１１図に用いられる光源ユニツトの電源回路の
回路図、そして第１３図は第１０図の実施例によ
る撮影動作を示すタイムチヤート図。１……内視鏡、２……光源ユニツト、３……カ
メラ、４……被写体、１３……カメラ制御回路、
１４……受光素子、１５……レリーズスイツチ、
１７……光源制御回路、１８……Xe放電ランプ、
２６……シヤツタ羽根、２８……絞り羽根、３１
……導光部材、３２……受光素子、１３７……明
るさ表示器、１３８……明スイツチ、１３９……
暗スイツチ、１４４……PPI。

Claims

【特許請求の範囲】１少なくとも観察光を発生する光源と、該光源からの光を、接続される内視鏡のライト
ガイドに向けて収束させる光学系と、前記ライトガイドと前記光学系との間において
前記光学系からの収束光の周辺端光路部に一端部
を位置させるとともにその一端部に前記光学系か
らの収束光の収束角度に略合致させた傾斜を形成
した導光性ロツド部材と、この導光部材の他端部に配置され、前記内視鏡
のライトガイドに入射する前記観察光量を検出す
る受光素子と、前記観察光の明るさを設定する手段と、前記受光手段の検出光を測定し、この検出光が
設定手段で設定された観察光に対応する明るさに
なるように調整する調光手段と、を具備したことを特徴とする内視鏡光源装置。