JPH07275192A

JPH07275192A - 内視鏡装置

Info

Publication number: JPH07275192A
Application number: JP6076088A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Sekiguchi; 正関口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-04-14
Filing date: 1994-04-14
Publication date: 1995-10-24

Abstract

(57)【要約】【目的】被写体の形状に関係なく鮮明な画像が得られる
内視鏡装置を提供する。【構成】ｘ_eランプ３から出射された光を熱線反射ミラ
ー４、絞り５、及び集光レンズ６を介してスコープ２内
に設けられたロッドファイバー７ａ、ファイバーバンド
ル７ｂに導き、このファイバーバンドル７ｂから出射さ
れ、照明レンズ７ｃを介した光で生体内の被写体Ｓを照
明するとともに、この照明によって得られた被写体Ｓの
像を画像としてテレビモニタ１２に表示するようにした
内視鏡装置。ＡＬＣ４１が画像信号の輝度分布を検出
し、この検出結果に基づいてモータ制御回路１５を介し
てモータ１４を駆動させて配光板１３を回転させること
により、ｘ_eランプ３から出射された光の分布特性を制
御している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検体内に電子スコー
プを挿入して被写体を照明し、その照明された被写体の
像を画像として表示する内視鏡装置に係り、特に、被写
体を照明する光の配光特性を制御する手段を備えた内視
鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内視鏡装置としては、電子スコープを生
体内に挿入し、そのスコープの先端に設けられた撮像素
子により生体内を撮像してモニタに表示するもの等が知
られている。特に、撮像素子として例えば数１０万画素
を有する固体撮像素子（ＣＣＤイメージセンサ；以下、
単にＣＣＤという）を用いることにより、きわめて解像
力の高い画像が得られることから、生体内の各種診断部
位の観察に頻繁に用いられている。

【０００３】このような内視鏡装置の一例を図１１に示
す。図１１によれば、ランプ用電源３０ａを有するｘ_e
ランプ３０からの光は熱線反射ミラー３１を介して熱線
が取り除かれた後、ブラインド状の絞り３２に入射す
る。絞り３２は、後述するＡＬＣにより制御されて絞り
部３２ａを開閉することにより、当該絞り３２から出射
する全体の光量を調節する。絞り３２により光量が調節
された光は、集光レンズ３３により集光された後ロッド
ファイバー３４を介して照明用ファイバーバンドル３５
に入射する。

【０００４】こうして照明用ファイバーバンドル３５を
通過してその先端から出射した光は、照明レンズ（通常
は凹レンズ）３５ａを介して被写体Ｓを照明する。

【０００５】照明された被写体Ｓは、対物レンズ３６で
ＣＣＤ３７の撮像面３７ａ（前面に３原色乃至補色フィ
ルタアレイが貼付けてある）に結像され、３原色乃至補
色の画像信号（映像信号）に変換される。この画像信号
は、アンプ３８により増幅された後、カメラコントロー
ルユニット（以下、ＣＣＵという）３９に入力される。

【０００６】ＣＣＵ３９に入力された画像信号は、例え
ばＮＴＳＣ方式のＴＶ信号に変換されてテレビモニタ４
０に送られる。この結果、テレビモニタ４０には、被写
体Ｓの画像が表示される。

【０００７】ところで内視鏡装置では、テレビモニタ４
０の画面上の明るさの制御を、被写体Ｓを照明する光量
を調節することにより行なっている。すなわち、本構成
では、この光量調節を行なうために、前述した絞り３２
及びこの絞り３２を制御するＡＬＣ（Auto Light Contr
ol）４１を備えている。

【０００８】このＡＬＣ４１は、ＣＣＵ３９に送られた
画像信号を参照し、テレビモニタ４０の一画面上に予め
設定された測光領域（例えば画面全体、画面中央部の円
形領域、画面周辺部のドーナッツ状領域等）に対応した
信号の輝度レベルを検出して、絞り３２における絞り部
３２ａの絞り角をコントロールしている。

【０００９】例えば、測光領域として画面中央部の円形
領域を設定している場合において、テレビモニタ４０に
表示された画像の画面中央部の円形領域が暗くなった場
合、ＡＬＣ４１はその円形領域の輝度レベルを検出し、
絞り３２の絞り部３２ａを所要量開くように制御するた
め、テレビモニタ４０に表示された画面全体が明るくな
り、その画面中央部が見やすくなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た画面上の明るさの制御では、画面のある一部分（例え
ば、画面中央部等）が暗い場合でも、画面全体の明るさ
が一様に明るくなってしまった。つまり、被写体を照明
する光（照明光）全体の光量を調節して画面全体の明る
さを制御しているだけで、その配光（照明光の分布特性
（言い換えれば、画面全体の光の分布特性））まで調節
しているわけではなかった。

【００１１】したがって、フラットな被写体であれば最
適な光量が調節されるが、中央部分だけ突出しているよ
うな被写体や円筒状の被写体等の凹凸のある被写体を観
察する場合においては、光量の調節が難しいといった問
題が生じていた。

【００１２】例えば、上部内視鏡で胃角部分（中央部分
だけ突出している被写体）を観察する場合では、中央部
のみが非常に明るくなる反面、その周辺部は非常に暗く
なり、また、下部内視鏡で大腸内（円筒状の被写体）を
観察する場合では、反対に周辺部のみが非常に明るくな
る反面、中央部が非常に暗くなってしまった。このた
め、画面の非常に明るくなった部分ではハレーション
が、逆に画面の非常に暗くなった部分では黒つぶれ等が
起きる原因となっていた。

【００１３】このように、従来の内視鏡装置において
は、被写体の形状に起因して画像が劣化し、視認性を低
める恐れが生じていた。

【００１４】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
もので、照明光の分布特性（配光特性）を制御すること
により、被写体形状に関係なく鮮明な画像が得られる内
視鏡装置を提供することをその目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１に記載した発明によれば、光源から出射された
光をレンズ系を介してスコープ内に設けられた光伝送手
段に導き、この光伝送手段から出射された光で生体内の
被写体を照明するとともに、この照明によって得られた
上記被写体の像を画像としてモニタに表示するようにし
た内視鏡装置において、上記光源から出射された光の分
布特性を制御する制御手段を備えている。

【００１６】特に、上記目的を達成するため請求項２に
記載した発明によれば、上記制御手段は、上記被写体を
照明する光の分布特性を変更する配光体を上記光源と光
伝送手段との間に手動で着脱自在に介挿した構造として
いる。

【００１７】特に、請求項３に記載した発明では、上記
配光体は、少なくとも一つの配光パターンを形成してい
る。

【００１８】さらに、請求項４に記載した発明によれ
ば、上記レンズ系は、上記光源から出射された光を集光
する集光レンズを有し、さらに上記光伝送手段は、上記
集光レンズにより集光された光をスコープ先端まで伝送
する光ファイバーを有するとともに、上記配光板を、上
記集光レンズと上記光ファイバーとの間に介挿してい
る。

【００１９】一方、上記目的を達成するために、請求項
５に記載した発明によれば、上記制御手段は、上記被写
体を照明する光の分布特性を変更する配光体を上記光源
と光伝送手段との間に介挿した構造とするとともに、上
記配光体の光の分布特性を手動で制御可能な手動制御手
段を有している。

【００２０】また、上記目的を達成するために、請求項
６に記載した発明によれば、上記制御手段は、上記被写
体を照明する光の分布特性を変更する配光体を上記光源
と光伝送手段との間に介挿した構造とするとともに、上
記配光体の光の分布特性を自動で制御する自動制御手段
を有している。

【００２１】特に、請求項７に記載した発明では、上記
自動制御手段は、上記被写体の像に基づく画像の輝度分
布を検出する検出手段と、この検出手段により検出され
た輝度分布に基づいて上記配光体の光の分布特性を設定
する設定手段とから成る。

【００２２】また、特に、請求項８に記載した発明で
は、上記配光体は、全体の基板の中心に対して設定され
た同一の円上に中心を有する少なくとも複数の配光パタ
ーンを設けた配光板である。

【００２３】さらに、請求項９に記載した発明では、上
記複数の配光パターンのうち、少なくとも一つは光を全
面的に透過する開口パターンである。

【００２４】さらにまた、請求項１０に記載した発明で
は、上記複数の配光パターンのうち、上記開口パターン
を除く配光パターンは、円環状の遮光部を有するパター
ン、中央部に小円形の遮光部を有するパターン、及び中
央部に円環状の遮光部を有するパターンのうちの何れか
を含む。

【００２５】特に、請求項１１に記載した発明では、上
記設定手段は、上記配光板を前記基板の中心を軸として
回転させるモータと、このモータの回転角を制御するモ
ータ制御手段とを備え、上記モータ制御手段は、上記検
出手段により検出された輝度分布に基づいて上記モータ
を所要角度自動的に回転させて、前記複数の配光パター
ンの何れかを選択して上記光源と光伝送手段との間の光
路上に介挿するように構成している。

【００２６】また、特に、請求項１２に記載した発明で
は、上記レンズ系は上記光源から出射された光を集光す
る集光レンズを有し、さらに上記光伝送手段は、上記集
光レンズにより集光された光をスコープ先端まで伝送す
る光ファイバーを有するとともに、上記配光板を、上記
集光レンズと上記光ファイバーとの間に介挿しているそ
して、請求項１３に記載した発明では、上記遮光部は、
上記配光板に配設されたガラス板に金属膜を蒸着して形
成されている。

【００２７】一方、請求項１４に記載した発明では、上
記配光体は、複数の電極パターンが形成された液晶シャ
ッターである。

【００２８】

【作用】請求項１記載の内視鏡装置によれば、モニタに
表示された画像の画面上の明るさの調整を、制御手段に
より光源から出射された光（以下、照明光ともいう）の
分布特性（以下、配光特性ともいう）を制御することに
より行なっている。

【００２９】特に、請求項２に記載した内視鏡装置で
は、例えば画面上のある領域Ｒがハレーションを起こし
ている場合、その領域Ｒの明るさが低減するような配光
パターンが形成された配光体が用意され、オペレータ等
がこの配光体を光源と光伝送手段との間の、例えば、集
光レンズと光ファイバーとの間に、介挿するようになっ
ている。

【００３０】したがって、光源から出射された光は、こ
の配光体により、領域Ｒの明るさが低減するような分布
特性に変更されて、レンズ系及び光伝送手段を介して生
体内の被写体に照明されるようになっている。

【００３１】また特に、請求項５に記載した内視鏡装置
では、被写体を照明する光の分布特性を変更する配光体
が光源と光伝送手段との間に介挿されている。また、こ
の配光板の光の分布特性を制御する手動制御手段が設け
られている。

【００３２】例えば画面上のある領域Ｒがハレーション
を起こしている場合、オペレータは、手動制御手段を操
作して、配光板の光の分布特性が領域Ｒの明るさが低減
する特性となるようにする。

【００３３】したがって、光源から出射された光は、こ
の配光板により、領域Ｒの明るさが低減するような分布
特性に変更されて、レンズ系及び光伝送手段を介して生
体内の被写体に照明されるようになっている。

【００３４】さらに、請求項６に記載した内視鏡装置で
は、配光体として、例えば全体の基板の中心に対して設
定された同一の円上に中心を有する複数の配光パターン
（例えば、光を全面的に透過する開口パターン、円環状
の遮光部を有するパターン、中央部に小円形の遮光部を
有するパターン、及び中央部に円環状の遮光部を有する
パターン等が形成されている）が設けられた配光板が用
意され、この配光板が光源と光伝送手段との間の、例え
ば、集光レンズと光ファイバーとの間に介挿されてい
る。なお、この遮光部は、例えば、配光板に配設された
ガラス板に金属膜を蒸着して形成されている。

【００３５】また、この内視鏡装置には、配光体の光の
分布特性を自動的に制御する自動制御手段として、配光
板をその基板の中心を軸として回転させるモータ、この
モータの回転角を制御するモータ制御手段から成る設定
手段と、モニタに表示された画像の輝度分布を検出する
検出手段とが設けられている。

【００３６】例えば画面上の中央部Ｒ₁がハレーション
を起こしている場合、検出手段により、モニタに表示さ
れた画像の輝度分布が検出され、この検出結果は、モー
タ制御手段に送られる。モータ制御手段に送られた輝度
分布は、モニタの中央部に対応する信号の輝度がその周
辺部に比べて高くなっているため、モータ制御手段によ
りモータが駆動され、中央部に小円形の遮光部を有する
パターン（つまり、画面上の中央部に対応する照明光が
遮光されるパターン）が集光レンズと光ファイバーとの
間の光路上に介挿されるように、配光板が回転する。

【００３７】したがって、光源から出射された光は、こ
の配光板の配光パターンにより、中央領域の明るさが低
減するような分布特性に変更されて、レンズ系及び光伝
送手段を介して生体内の被写体に照明されるようになっ
ている。

【００３８】また、請求項１４に記載した内視鏡装置で
は、配光体として、複数の電極パターンが形成された液
晶シャッターを用いている。この液晶シャッターの各電
極パターンの中から所要の電極パターンを選択して電圧
を印加することにより、液晶シャッターに入射する光を
遮光あるいは透過させることができる。したがって、、
液晶シャッターを介して被写体に照明される光の配光特
性を制御することができる。

【００３９】

【実施例】以下、本発明に係る内視鏡装置の実施例を添
付図面を参照して説明する。

【００４０】第１実施例を図１〜図８に基づいて説明す
る。

【００４１】図１に示す内視鏡装置１は、被写体照明用
の光を案内すると共に、その光（以下、照明光ともい
う）により照明された被写体Ｓの像を電子画像として伝
送する電子スコープ２を備えている。

【００４２】すなわち、この電子スコープ２は、光源で
あるｘ_eランプ３と、不要熱線除去用の熱線反射ミラー
４と、全体の光量を調整するためのブラインド状の絞り
５と、集光用の集光レンズ６と、光を案内するためのロ
ッドファイバー７ａ及び照明用ファイバーバンドル７ｂ
と、光の出射角拡張用の照明レンズ７ｃとを備えてい
る。なお、熱線反射ミラー４、絞り５、集光レンズ６が
本発明のレンズ系を形成し、ロッドファイバー７ａ、照
明用ファイバーバンドル７ｂが本発明の光ファイバーを
形成する。

【００４３】集光レンズ６は、絞り５により光量の調整
された光を、照明用ファイバーバンドル７ｂの、ロッド
ファイバー７ａが予め形成された入射端に集光するよう
に構成されている。照明用ファイバーバンドル７ｂは、
電子スコープ２の先端まで設けられており、集光された
光を電子スコープ２の先端まで案内して照明レンズ７ｃ
に出射するようになっている。照明レンズ７ｃは、通常
凹レンズであり、電子スコープ２の先端に設けられてい
る。そして、照明用ファイバーバンドル７ｂから出射し
た光が入射されると、その出射角を広げながら被写体Ｓ
を照明するようになっている。

【００４４】一方、電子スコープ２の先端には、対物レ
ンズ８、固体撮像素子（以下、ＣＣＤという）９及びア
ンプ１０も設けられている。このアンプ１０の出力側
（スコープ２の手元側）には、カメラコントロールユニ
ット（以下、ＣＣＵという）１１、テレビモニタ１２が
接続されている。

【００４５】対物レンズ８は、照明された被写体からの
反射光をＣＣＤ９の撮像面９ａに結像するようになって
いる。また、ＣＣＤ９には、その撮像面９ａの前面に図
示しない３原色乃至補色フィルタアレイが貼付けてあ
り、撮像面９ａに結像された被写体Ｓの像を３原色乃至
補色の画像信号（映像信号）に変換し、アンプ１０に送
るようになっている。また、アンプ１０は、送られた画
像信号を低雑音で増幅してＣＣＵ１１に送るようになっ
ている。

【００４６】ＣＣＵ１１は、テレビモニタ１２の一画面
に対応した記憶領域を有する図示しないフレームメモリ
や、マトリックス回路及び混合回路等を備え、送られた
画像信号をフレームメモリに記憶するようになってい
る。

【００４７】このフレームメモリに記憶された画像信号
は、テレビ側の同期信号に同期して１フレーム毎に読み
出され、マトリックス回路及び混合回路等を介して例え
ばＮＴＳＣ方式のテレビ信号に変換された後、テレビモ
ニタ１２に送られる。この結果、テレビモニタ１２には
被写体Ｓの画像が表示されるようになっている。

【００４８】一方、内視鏡装置１は、テレビモニタ１２
の画面上における配光特性を、被写体Ｓを照明する照明
光の配光制御を行なうことにより調整している。すなわ
ち、本構成では、配光制御を行なうために、集光レンズ
６とファイバーバンドル７ｂの入射端との間に挿入され
た配光板１３と、この配光板１３を回動自在に支持した
モータ１４と、このモータ１４における回転角度等を制
御するモータ制御回路１５と、このモータ制御回路１５
をコントロールするＡＬＣ（Auto Light Con-trol）１
６とを備えている。

【００４９】配光板１３には、当該配光板１３に入射す
る光の分布特性（配光特性）を変更する配光パターンａ
₁〜ｄ₁を形成している。すなわち、この配光板１３
は、図２に示すように金属製の円板であり、その円板に
円形の開口が複数（本実施例の場合４個）形成されてい
る。この４個の開口ａ乃至ｄは、その中心が円板の中心
に対して設定された同一の円上に位置すると共に、その
直径が少なくとも配光板１３に入射する照明光のビーム
径よりも大きくなっている。

【００５０】そして、開口ａ乃至ｄのうち、開口ａは、
入射光を全面的に透過する開口パターン（配光パターン
ａ₁）である。また、開口ｂ乃至ｄには、この開口とほ
ぼ同じ大きさの円形のガラス板に金属膜を蒸着して形成
された遮光用ガラス板１３ａ乃至１３ｃが組み込まれて
いる。なお、図２（後述する図３でも同様）において、
遮光用ガラス板１３ａ乃至１３ｃにおける斜線部分が光
を遮光又は減衰させる領域（以下、単に遮光領域とい
う）であり、遮光する場合は、このガラス板１３ａ乃至
１３ｃに金属膜を厚く、減衰させる場合は、薄く蒸着し
ている。

【００５１】開口ｂには、図３（ａ）に示すように、そ
の外径ｗ_b1が開口ｂの開口径と略同じ長さである円環状
の遮光領域（内径：ｗ_b2）を設け、配光パターンｂ₁を
形成している。

【００５２】開口ｃには、図３（ｂ）に示すように、そ
の外径ｗ_c1が開口ｃの開口径と略同じ長さである円環状
の遮光領域（内径：ｗ_c2）を設け、さらに、その内径ｗ
_c2より短い直径ｗ_c3を有する円形の遮光領域ｃを設け、
全体で配光パターンｃ₁を形成している。

【００５３】開口ｄには、図３に示すように、その外径
ｗ_d1が開口ｃの開口径と略同じ長さである円環状の遮光
領域（内径：ｗ_d2）を設け、さらに、その外径ｗ_d3が上
記遮光領域の内径ｗ_d2より短い円環状の遮光領域（内
径：ｗ_d4）を設け、全体で配光パターンｄ₁を形成して
いる。

【００５４】ここで、各配光パターンｂ₁乃至ｄ₁によ
る配光機能について説明する。

【００５５】まず、配光パターンｂ₁について説明す
る。配光パターンｂ₁は、ファイバーバンドル７ｂへの
入射角θが、「θ≦θ₁（θ₁＝tan ^-1（ｗ_b2／２
Ｄ））」である光線をそのまま入射させ、他は遮光する
ようになっている。したがって、本パターンを通過し、
さらにファイバーバンドル７ｂ及び照明レンズ７ｃを介
して出射される光線の配光強度は、図４に示すように、
画面中央部に対応する領域が強くその周辺部においては
弱い特性となる。

【００５６】次に、配光パターンｃ₁について説明す
る。配光パターンｃ₁は、ファイバーバンドル７ｂへの
入射角θが、「θ_1a≦θ≦θ_2a（θ_1a＝tan ^-1（ｗ_c3／
２Ｄ）；θ_2a＝tan ^-1（ｗ_c2／２Ｄ））」である光線を
そのまま入射させ、それ以外の入射角度で入射する光線
は遮光されるようになっている。したがって、本パター
ンを通過し、さらにファイバーバンドル７ｂを通過する
光線も、θ_1a＜θ＜θ_2aなる出射角でその出射端から出
射され、照明レンズ７ｃに入射され、さらに、照明レン
ズ７ｃから出射される光線の配光強度は、図５に示すよ
うに、画面中央部に対応する領域は弱く、その周辺部が
強いドーナッツ状の特性となる。

【００５７】最後に、配光パターンｄ₁について説明す
る。配光パターンｄ₁は、ファイバーバンドル７ｂへの
入射角θが「θ≦θ_1b、θ_2b≦θ≦θ_3b（θ_1b＝tan ^-1
（ｗ_d4／２Ｄ）；θ_2b＝tan ^-1（ｗ_d3／２Ｄ）；θ_3b＝
tan ^-1（ｗ_d2／２Ｄ）」である光線をそのまま入射さ
せ、それ以外の入射角度で入射する光線は遮光されるよ
うになっている。したがって、本パターンを通過し、さ
らにファイバーバンドル７ｂを通過する光線も、θ≦θ
_1b、及びθ_2b≦θ≦θ_3bを満たす出射角θでその出射端
から出射され、照明レンズ７ｃに入射されることなる。
また、照明レンズ７ｃから出射される光線の配光強度
は、図６に示すように、画面中央部及び画面端部に対応
する領域が強くその中間部においては弱い特性となる。

【００５８】なお、遮光領域の寸法（ｗ_b1〜ｗ_d4）を変
えることにより、上述した被写体Ｓを照明する光の強い
領域及び弱い領域の幅を変化させることができるように
なっている。

【００５９】また、配光板１３は、その中心がモータ１
４の回転軸に接合されている。

【００６０】モータ１４は、配光板１３を、その開口ａ
乃至ｄの中心を結ぶ軌跡が集光レンズ６の中心とのファ
イバーバンドル７ｂの中心を結ぶ直線、すなわち、光軸
上を通過するように回動可能に構成されている。なお、
通常は、開口ａの中心が光軸上に位置している（この状
態を初期位置とする）。

【００６１】さらに、モータ制御回路１５は、ＡＬＣ１
６からの制御に基づいて配光板１３の回転タイミング、
回転角等を制御する機能を有している。

【００６２】ＡＬＣ１６は、ＣＣＵ１１のフレームメモ
リを参照し、このフレームメモリに記憶された画像信号
の輝度レベルを検出して２次元的な輝度分布を検出す
る。そして、この輝度分布に応じて配光板１３の回転角
を決定し、モータ制御回路１５に送るようになってい
る。

【００６３】また、ＡＬＣ１６は、絞り５に制御信号を
送って絞り５の絞り角を制御することにより、テレビモ
ニタ１２の画面全体の光量を調整することもできるよう
になっている。

【００６４】なお、本実施例における配光板１３、モー
タ１４、モータ制御回路１５、ＡＬＣ１６が、請求項１
記載の制御手段を形成する。また、ＡＬＣ１６が請求項
７記載の検出手段を形成し、モータ制御回路１５が請求
項７記載のモータ制御手段を形成する。

【００６５】次に本実施例の作用について説明する。

【００６６】図１に示す内視鏡装置１を用いて診断を行
なう場合、電子スコープ２の先端を被検体の口や肛門等
から挿入する。そして、スコープ２先端を所望の被写体
Ｓ付近まで移動させる。

【００６７】このときｘ_eランプ３から出射した光は、
熱線反射ミラー４を介して熱線が取り除かれた後、絞り
５を介して集光レンズ６に入射される。この集光レンズ
６に入射した光は、配光板１３の開口ａ及びロッドファ
イバー７ａを介して照明用ファイバーバンドル７ｂに入
射される。そして、その照明用ファイバーバンドル７ｂ
によりスコープ２先端まで案内され、ファイバーバンド
ル７ｂの先端から出射される。

【００６８】ここで、図７に、照明用ファイバーバンド
ル７ｂから出射された照明光の配光特性の一例を示す。
図７で、横軸は光軸を含む任意の平面上での光軸からの
角度（出射角：光軸から右側方向への出射角；ＲＩＧＨ
Ｔ、光軸から左側方向への出射角ＬＥＦＴ）で、縦軸は
光軸から一定の出射角で放射される光のパワーを示した
ものである。放射される光の出射角の範囲は照明用ファ
イバーバンドル７ｂの開口数（ＮＡ（Numerical Apertu
re））により制限される。つまり、図７に示すように、
照明用ファイバーバンドル７ｂから放射される光のパワ
ーは、その出射角により変化し、その結果、照明光の配
光特性も変化することが分かる。

【００６９】一方、図８は、光源３から出射した光Ｌ₁
が集光レンズ６により集光されて照明用ファイバーバン
ドルに７ｂに入射され、この照明用ファイバーバンドル
７ｂ内を案内された後ファイバーバンドル７ｂの出射端
から出射される様子を示している。なお、本実施例で
は、ファイバーバンドル７ｂのＮＡから出射角θ_Aの範
囲は、θ_Amax（ＬＩＧＨＴ、ＬＥＦＴ）＝３５°となっ
ている。

【００７０】このとき、図８に示すように、ファイバー
バンドル７ｂに角度θ_Bで入射されれる光線は、同一角
度θ_B（＝θ_A）でファイバーバンドル７ｂの出射端か
ら出射されている。

【００７１】したがって、ファイバーバンドル７ｂの入
射端から入射する光線の入射角θ_Bを制御すれば、ファ
イバーバンドル７ｂの出射端から出射する光線の出射角
θ_A、すなわち照明光の配光特性を制御することが可能
となる。

【００７２】さて、ファイバーバンドル７ｂから出射し
た光は、照明用レンズ７ｃを介して被写体Ｓを照明す
る。このとき、現在の被写体Ｓは、凹凸のないフラット
な被写体であるとする。

【００７３】照明された被写体Ｓから反射された光は、
対物レンズ８を介してＣＣＤ９の撮像面９ａに結像され
て画像信号に変換される。この画像信号は、アンプ１０
により増幅されてＣＣＵ１１のフレームメモリに記憶さ
れる。

【００７４】この画像信号は、テレビ側の同期信号に同
期してテレビ信号として読み出され、テレビモニタ１２
に送られる。この結果、テレビモニタ１２には被写体Ｓ
の画像が表示されている。

【００７５】このとき、ＡＬＣ１６は、常時ＣＣＵ１１
のフレームメモリを参照し、２次元的な輝度分布を検出
している。今、被写体Ｓはフラットなので輝度分布は均
一である。したがって、モータ制御回路１５には制御信
号は送られず、配光板１３は、初期位置のままである。

【００７６】一方、上部消化管検査をする際等、スコー
プ２を移動させて胃角部分のような中央部分だけ突出し
ている被写体Ｓ₁を観察した場合、ＣＣＵ１１のフレー
ムメモリに記憶された画像信号は、画面中央部に対応す
る信号の輝度レベルが高く、その中央部の周りである周
辺部（以下、画面周辺部という）に対応する信号の輝度
レベルが低くなっている。

【００７７】このとき、ＡＬＣ１６は、フレームメモリ
を参照してその２次元的な輝度分布を検出する。そし
て、モータ制御回路１５に制御信号を送りモータ１４を
回動させて、開口ｃつまり配光パターンｃ₁の中心が光
軸上に位置するように、配光板１３を回動させる。

【００７８】配光パターンｃ₁は、図５に示した配光特
性、すなわち、画面中央部は弱く、画面周辺部が強いド
ーナッツ状の特性を有しているため、画面中央部の明る
さを抑制し、画面周辺部の明るさを増加させることがで
きる。したがって、胃角のように中央部の突出した形状
の被写体Ｓ₁についても、画面中央部のハレーションや
周辺部の黒つぶれを防ぎ、その突出部及び他の部分も略
同様の明るさを持つ画像を得ることができる。

【００７９】さらに、下部消化管検査の際等、スコープ
２を移動させて大腸の管腔のような円筒状の被写体Ｓ₂
（画面周辺部が近距離、画面中央部が遠距離）を観察し
た場合、ＣＣＵ１１のフレームメモリに記憶された画像
信号は、画面周辺部に対応する信号の輝度レベルが高
く、画面中央部に対応する信号の輝度レベルが低くなっ
ている。

【００８０】このとき、ＡＬＣ１６は、フレームメモリ
を参照してその２次元的な輝度分布を検出する。そし
て、モータ制御回路１５に制御信号を送りモータ１４を
回動させて、開口ｂつまり配光パターンｂ₁の中心が光
軸上に位置するように、配光板１３を回動させる。

【００８１】配光パターンｂ₁は、図４に示した配光特
性、すなわち、画面中央部は強く、画面周辺部が弱い特
性を有しているため、画面周辺部の明るさを抑制し、画
面中央部の明るさを増加させることができる。したがっ
て、大腸の管腔のような円筒状の被写体Ｓ₂について
も、画面周辺部のハレーションや中央部の黒つぶれを防
ぐことができる。

【００８２】さらにまた、上部消化管検査の際等、スコ
ープ２を移動させて幽門部のような被写体Ｓ₃（画面中
央部が遠距離、画面周辺部が近距離のドーナッツ状の被
写体や画面の端部が遠距離）を観察した場合、ＣＣＵ１
１のフレームメモリに記憶された画像信号は、画面周辺
部に対応する信号の輝度レベルが高く、画面中央部及び
画面端部に対応する信号の輝度レベルが低くなってい
る。

【００８３】このとき、ＡＬＣ１６は、フレームメモリ
を参照してその２次元的な輝度分布を検出する。そし
て、モータ制御回路１５に制御信号を送りモータ１４を
回動させて、開口ｄつまり配光パターンｄ₁の中心が光
軸上に位置するように、配光板１３を回動させる。

【００８４】配光パターンｄ₁は、図６に示した配光特
性、すなわち、画面中央部及び画面端部は強く、その中
間の画面周辺部が弱い特性を有しているため、画面周辺
部の明るさを抑制し、画面中央部及び画面端部の明るさ
を増加させることができる。したがって、幽門部のよう
な被写体Ｓ₃についても、画面周辺部のハレーションや
画面中央部及び画面端部の黒つぶれを防ぐことができ
る。

【００８５】以上述べた配光パターンｂ₁、ｃ₁、ｄ₁
の他、被写体の複雑な形状に合わせて様々な配光パター
ンを有する配光板１３を形成し、配光制御を行なうこと
ができる。したがって、被写体Ｓの特殊な形状に基づく
画面上のハレーションや黒つぶれ等を避けることがで
き、簡単に高画質の内視鏡画像を得ることができる。そ
の結果、検査の時間が短くなり、オペレータや患者の負
担が軽減される。

【００８６】なお、配光板１３の配光パターンｂ₁、ｃ
₁、ｄ₁における遮光用ガラス板１３ａ乃至１３ｃの寸
法（ｗ_b1〜ｗ_d4）は、上述した胃角や大腸の管腔等の特
殊な形状の寸法に基づいて遮光したい入射角の角度（θ
₁〜θ_3b）に合わせて決定されている。

【００８７】さらに、本実施例では、ＡＬＣ１６がＣＣ
Ｕ１１のフレームメモリを参照して、自動的に配光パタ
ーンを選択して照明光の配光特性を制御したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、例えば、モータ１４
に図示しないスイッチを設け、オペレータがテレビモニ
タ１２を見ながら手動でそのスイッチを操作してモータ
１４を駆動させることにより配光板１３を回転させて、
配光パターンを選択する等、配光板１３による配光パタ
ーンの選択を手動で行なってもよい。なお、この際のモ
ータ１４が請求項５記載の手動制御手段を形成する。

【００８８】さらにまた、本実施例では、配光パターン
が形成された配光板１３をモータ１４により回転させて
配光パターンを自動的に選択したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、例えば、オペレータがテレビモ
ニタ１２を見ながらスライド状等の少なくとも一つの配
光パターンが形成された配光板１３を手動でｘ_eランプ
３とファイバーバンドル７ｂとの間（集光レンズ６とフ
ァイバーバンドル７ｂとの間等）に着脱自在に介挿して
もよい。

【００８９】次に、第２実施例を図９及び図１０に基づ
いて説明する。

【００９０】図９に示す内視鏡装置１ａは、配光制御を
行なうため、集光レンズ６とファイバーバンドル７ｂの
入射端との間に挿入された液晶シャッター１７と、スイ
ッチング回路１８ａ、電源回路１８ｂを要部とする液晶
シャッター制御回路１８とを備えている。

【００９１】液晶シャッター１７は、２枚のガラス基板
間に、例えば数μm から１０μm 程度の厚さの液晶をサ
ンドイッチした構造である。そして、このガラス板に
は、図１０に示すように、複数の同心円状の電極パター
ンＥが印刷されている。液晶シャッター１７の電極パタ
ーンＥが印刷された領域は、当該領域に入射する光を透
過及び遮断することが可能である。すなわち、その電極
パターンＥに対し電圧無印加で入射光は透過され、電圧
印加で入射光は遮断されるようになっている。また、液
晶シャッター１７は、その電極パターンＥの中心が光軸
上に位置するように挿入され、その最大の電極パターン
Ｅａは、液晶シャッター１７に入射する照明光のビーム
径よりも若干大きく形成されている。

【００９２】液晶シャッター１７に印刷された各電極パ
ターンＥａ〜Ｅｊには、それぞれ信号線が接続されてい
る。この信号線は、液晶シャッター制御回路１８のスイ
ッチング回路１８ａに入力されている。スイッチング回
路１８ａは、ＡＬＣ１６からの制御信号に基づいて所要
の電極パターンＥを選択（複数パターンも選択できる）
し、この選択された電極パターンＥの信号線と電源回路
１８ｂの信号線とを接続して、その電極パターンＥに電
源回路１８ｂから供給された電圧を印加するようになっ
ている。なお、この他の構成は、上記図１に示す構成と
同様であるので、その説明は省略する。

【００９３】次に本実施例の作用について説明する。

【００９４】本実施例では、照明光の配光制御を行なう
ために、液晶シャッター１７の電極パターンＥを選択し
て電圧を印加し、そのパターンＥ部分を通過する照明光
を遮断している。

【００９５】例えば、胃角部分のような中央部分だけ突
出している被写体Ｓ₁を観察した場合は、ＡＬＣ１６
は、フレームメモリを参照して画像信号の２次元的な輝
度分布（画面中央部に対応する信号の輝度レベルが高
く、その周辺部に対応する信号の輝度レベルが低くなっ
ている）を検出する。そして、スイッチング回路１８ａ
に制御信号を送りスイッチング回路１８ａを駆動させ
る。スイッチング回路１８ａは、その制御信号に応じて
電極パターンＥａ、及びＥｉ乃至Ｅｊを選択して電圧を
印加する。この結果、液晶シャッター１７は、図３
（ｂ）に示した配光パターンｂ₁と同様の配光パターン
を形成していることになる。つまり、この液晶シャッタ
ー１７により形成された配光パターンは、上記図５に示
した配光特性、すなわち、画面中央部は弱く、その周辺
部が強いドーナッツ状の特性を有しているため、画面中
央部の明るさを抑制し、画面周辺部の明るさを増加させ
ることができる。したがって、胃角のように中央部の突
出した形状の被写体Ｓ₁についても、画面中央部のハレ
ーションや周辺部の黒つぶれを防ぎ、その突出部及び他
の部分も略同様の明るさを持つ画像を得ることができ
る。

【００９６】このように、本実施例では、ＡＬＣ１６か
らの制御信号に基づいて、スイッチング回路１８ａによ
り電極パターンＥを適宜選択することにより、液晶シャ
ッター１７で前述した配光パターンｂ₁乃至ｄ₁と同様
の配光パターンを形成することが可能となり、被写体Ｓ
の形状に合わせた配光制御を行なうことができる。ま
た、電極パターンＥを適宜選択することにより、上記配
光パターンｂ₁乃至ｄ₁だけではなく所要の配光パター
ンを形成することもでき、さらに、予め形成された電極
パターンＥの形状（同心円状）も、被写体の複雑な形状
に応じて所要の形状で形成しておくことも可能である。
したがって、被写体Ｓの特殊な形状に基づく画面上のハ
レーションや黒つぶれ等を避けることができ、簡単に高
画質の内視鏡画像を得ることができる。その結果、検査
の時間が短くなり、オペレータや患者の負担が軽減され
る。

【００９７】

【発明の効果】以上述べたように本発明の内視鏡装置に
よれば、凹凸の激しい特殊な形状の被写体においても、
画面全体に対応する照明光の強度を一様に制御するので
はなく、その形状に応じて照明光の分布特性（配光特
性）を制御することが可能になり、被写体の形状に起因
した画面上のハレーションや黒つぶれ等を避けることが
できる。

【００９８】この結果、被写体が特殊な形状であって
も、短い検査時間で高画質の内視鏡画像を容易に得るこ
とができる。また、検査時間の短縮に伴うオペレータ及
び被検体である患者の負担を軽減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る内視鏡装置の概略構
成図。

【図２】第１実施例における遮光板を示す図。

【図３】遮光板に形成された配光パターンを示す図。

【図４】配光パターンｂ₁による配光機能について説明
する図。

【図５】配光パターンｃ₁による配光機能について説明
する図。

【図６】配光パターンｄ₁による配光機能について説明
する図。

【図７】ファイバーバンドルから出射された照明光の配
光特性の一例を示すグラフ。

【図８】ファイバーバンドルに入射する光の入射角とフ
ァイバーバンドルから出射する光の出射角との関係を示
す図。

【図９】本発明の第２実施例に係る内視鏡装置の概略構
成図。

【図１０】第２実施例における液晶シャッター及び液晶
シャッター制御回路の概略構成図。

【図１１】従来の内視鏡装置の概略構成図。

【符号の説明】

１内視鏡装置１ａ内視鏡装置２電子スコープ３ｘ_eランプ４熱線反射ミラー５絞り６集光レンズ７ａロッドファイバー７ｂファイバーバンドル７ｃ照明レンズ８対物レンズ９ＣＣＤ９ａ撮像面１０アンプ１１ＣＣＵ１２テレビモニタ１３遮光板１３ａ遮光用ガラス板１３ｂ遮光用ガラス板１３ｃ遮光用ガラス板１４モータ１５モータ制御回路１６ＡＬＣ１７液晶シャッター１８液晶シャッター制御回路１８ａスイッチング回路１８ｂ電源回路ａ₁〜ｄ₁ 配光パターンＳ被写体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から出射された光をレンズ系を介し
てスコープ内に設けられた光伝送手段に導き、この光伝
送手段から出射された光で生体内の被写体を照明すると
ともに、この照明によって得られた上記被写体の像を画
像としてモニタに表示するようにした内視鏡装置におい
て、上記光源から出射された光の分布特性を制御する制
御手段を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】上記制御手段は、上記被写体を照明する
光の分布特性を変更する配光体を上記光源と光伝送手段
との間に手動で着脱自在に介挿した構造とする請求項１
記載の内視鏡装置。
【請求項３】上記配光体は、少なくとも一つの配光パ
ターンを形成した配光板である請求項２記載の内視鏡装
置。
【請求項４】上記レンズ系は、上記光源から出射され
た光を集光する集光レンズを有し、さらに上記光伝送手
段は、上記集光レンズにより集光された光をスコープ先
端まで伝送する光ファイバーを有するとともに、上記配
光板を、上記集光レンズと上記光ファイバーとの間に介
挿した請求項３記載の内視鏡装置。
【請求項５】上記制御手段は、上記被写体を照明する
光の分布特性を変更する配光体を上記光源と光伝送手段
との間に介挿した構造とするとともに、上記配光体の光
の分布特性を手動で制御可能な手動制御手段を有した請
求項１記載の内視鏡装置。
【請求項６】上記制御手段は、上記被写体を照明する
光の分布特性を変更する配光体を上記光源と光伝送手段
との間に介挿した構造とするとともに、上記配光体の光
の分布特性を自動で制御する自動制御手段を有した請求
項１記載の内視鏡装置。
【請求項７】上記自動制御手段は、上記被写体の像に
基づく画像の輝度分布を検出する検出手段と、この検出
手段により検出された輝度分布に基づいて上記配光体の
光の分布特性を設定する設定手段とから成る請求項６記
載の内視鏡装置。
【請求項８】上記配光体は、全体の基板の中心に対し
て設定された同一の円上に中心を有する少なくとも複数
の配光パターンを設けた配光板である請求項６又は７記
載の内視鏡装置。
【請求項９】上記複数の配光パターンのうち、少なく
とも一つは光を全面的に透過する開口パターンである請
求項８記載の内視鏡装置。
【請求項１０】上記複数の配光パターンのうち、上記
開口パターンを除く配光パターンは、円環状の遮光部を
有するパターン、中央部に小円形の遮光部を有するパタ
ーン、及び中央部に円環状の遮光部を有するパターンの
うちの何れかを含む請求項９記載の内視鏡装置。
【請求項１１】上記設定手段は、上記配光板を前記基
板の中心を軸として回転させるモータと、このモータの
回転角を制御するモータ制御手段とを備え、上記モータ
制御手段は、上記検出手段により検出された輝度分布に
基づいて上記モータを所要角度自動的に回転させて、前
記複数の配光パターンの何れかを選択して上記光源と光
伝送手段との間の光路上に介挿するように構成した請求
項１０記載の内視鏡装置。
【請求項１２】上記レンズ系は上記光源から出射され
た光を集光する集光レンズを有し、さらに上記光伝送手
段は、上記集光レンズにより集光された光をスコープ先
端まで伝送する光ファイバーを有するとともに、上記配
光板を、上記集光レンズと上記光ファイバーとの間に介
挿した請求項１１記載の内視鏡装置。
【請求項１３】上記遮光部は、上記配光板に配設され
たガラス板に金属膜を蒸着して形成された請求項１０記
載の内視鏡装置。
【請求項１４】上記配光体は、複数の電極パターンが
形成された液晶シャッターである請求項６又は７記載の
内視鏡装置。