JPH0679108B2 - 電子スコープ用光源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はカラーモザイクフィルタによりカラー撮像を
行なう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（CCD）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。

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に分類され
る。ここで、キセノンショートアークランプを用いた従
来の光源装置では、スイッチングレキュレータによりラ
ンプ電流を常に一定とし、ランプは連続点灯されてい
る。そして、ランプの前面に設けたシャッタを必要に応
じて閉じることにより、固体撮像素子を遮光している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ここで、固体撮像素子の動作周期は大別とすると、入射
光量に応じた電荷を受光部に蓄積する蓄積期間と、受光
部に蓄積された電荷を遮光転送部に移る期間からなる。
受光部に蓄積された電荷が射光転送部に移し終わると、
次の蓄積期間が開始される。ここで、受光部から遮光転
送部に電荷を移す期間には固体撮像素子は遮光する必要
があるので、シャッタ閉じてランプの光路を遮断してい
る。しかしながら、上述したように、ランプ電流は常に
一定であり、ランプは連続点灯されているので、電荷が
受光部から転送部に移される期間の消費電力は無駄であ
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。

〔問題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部に蓄積さ
れた電荷が遮光転送部に移される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キ
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
期間はキセノ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。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。同期パルス入力端子20に入力された同期パル
スが色信号同期回路22、パルス発生回路24を介してスイ
ッチング回路16に入力される。

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
10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
Ｒ、Ｇ、Ｂ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（CCD）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。CCD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
カプラが設けられる。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からの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Ｒ、Ｇ、Ｂに着色され
る。

第２図（ａ）に示すようにＲ、Ｇ、Ｂの各照明期間の開
始時に同期パルスが発生される。同期パウスの発生から
一定期間の照明光がＲ、Ｇ、Ｂに着色されている期間
に、CCD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、
Ｇ、Ｂ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、その後次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される期間以外は定電流回路18
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Tr1、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T1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、キセノショートアークランプ10
が点灯される。

第４図を参照してトランジスタTr1、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Ta、Tbがそれぞれトランジス
タTr1、Tr2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Tr1、Tr2がオンして、コ
ンデンサC1、C2の放電電流がトランジスタ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T1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。CCD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（ｔ）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、スイッチングレキュレータ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ー方式、イ
ンターライントランスファー方式、フレームトランスフ
ァー方式の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。この変形例は第１図に示したもの
から回転フィルタ12を取除き、回転フィルタ12の回転に
同期したパルスの代わりに固体撮像素子の受光期間の開
始、終了に同期したパルスをパルス入力端子20に入力
し、受光期間の終了時から次の受光期間の開始時までス
イッチグレギュレータ14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により
実現される。

〔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
れる期間に減少することにより、無駄な消費電力を削減
できる電子スコープ用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である。 10……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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固体撮像素子を有する電子スコープに用い
   られる電子スコープ用光源装置において、 前記固体撮像素子の受光部に電荷を蓄積させる照明光を
   発生させるショートアークランプと、 所定の周期で基準信号を発生する基準信号発生手段と、 前記基準信号に基づいて前記固体撮像素子の受光部に蓄
   積された電荷を遮光転送部に周期的に転送する手段と、 前記基準信号に応答し、前記固体撮像素子の受光部に電
   荷が蓄積される期間は所定の電流で前記ショートアーク
   ランプを駆動し所定の光量の照明光を発生させ、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転
   送される期間は前記所定の電流より低レベルの電流で前
   記ショートアークランプを駆動し前記所定の光量より小
   光量の照明光を発生させる制御手段とを具備することを
   特徴とする電子スコープ用光源装置。