JPS6141430A - 内視鏡用光源装置の絞り装置 - 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］ 本発明は被写体への照射先部を可変するのに適した内視
鏡用光源装置の絞り装置に関する。

［発明の技術的背懐とその問題点］ 近年、内視鏡においても固体撮像素子を用いてブラウン
管等の表示装置に被写体の映像を表示可能とするものが
実用化される状況にある。

上記固体撮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１−ることも容易であるし、高集積化技術の進展ど
共に、今後ます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撮像素子を用いた場合、撮像面の
受光素子に入射される先部が大きすぎると、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、その部分は像を忠実に再イ１できなく
なると共に、正規の状態に復帰Ｊるまで１ｎ１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牛じないように照明光の強度を
光源装置側で制御り−るための絞り装置の従来例どして
第７図に示すよう４Ｔものがある。

即ち、光源としての放電ランプ５１の光を放物面状の反
口４面５２で反則して略平行光束にし、この平行光束を
集光レンズ５３で照明光伝達手段としてのライＩ〜ガイ
ドファイバ５４０入射端に照射する光学系において、集
光レンズ５３どライｔ・ガイドファイバ５４どの間の光
路上に第８図に示すように遮光円板の中心部と、該円板
の一部を扇状に切欠いた形状の絞り５５を配設し、この
絞り５５を（第８図では下方に）移動あるいは回転する
ことによって、その移動量に応じて光束の一部を遮光し
てライトガイドファイバ５４への入用光子を可変し、こ
のライトガイドファイバ５４の他端から出射される照明
光量を調整するものである。

しか１ノながら、この従来例【よ、絞り５５で絞りこん
でいくど、光束が周辺部から連光されるので、ライトガ
イドファイバ５４の先端面から被写体（対象物）側に出
射される配光特性が変化する。

又、ライトガイドファイバ５１１は開口数Ｎ、Ａが波長
に依存するため、周辺部側から連光すると、分光特性も
変化してしまう。又、この形状では、絞り動作の応答速
磨が近くなり、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。

［発明の目的］ 本発明は」−達した点にかんがみてなされたもので、被
写体側に出Ｑ１される照明光の配光特性が変化すること
なく、１つ応答速匪も良好な内視鏡用光源装置の絞り装
置を提供り−ることを目的とする。

［発明の概要］ 本発明は照明用光束の光軸上に各中心が一致するように
配置された１対の円環枠に、遮光杓部材で形成され、光
軸の回りで広角度にわたって開閉可能どされる蛇腹状の
折りたたみ可能な絞り羽根の各側端を取付Ｇｔ、一方の
円環枠をモーフ等で回転することによって、円環内側を
通る光束を扇状に遮光し、ライ１へガイドの出射端から
被写体側に照射される照明光の強１σを配光性ｔ’ｌを
変えることなく可変できるようになっている。

［発明の実施例］ 以下図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第５図は本発明の１実施例に係り、第１図
は１実施例を備えた色面順次照明方式の光源装置の光学
系をホし、第２図は上記光源装置を設（−１だ内視鏡を
示し、第３図は回転力）−フィルタを示し、第４図は１
実施例の絞り装置を示し、第５図は絞りにお【ｊる絞り
量が異る２つの各状態の概略を示す。

第２図に示ずように１実施例を１１ｈえた内視鏡１は、
細長の挿入部２の先端側に結像用の対物レンズ３が配設
され、該対物レンズ３０結椴位胃にその搬像面が臨むよ
うにＣＯＤ　（電荷結合素子）等の固体顕像素子４が配
設さねτいる。この固体層像素子４のｆｌｉｔ像而には
面電変換機能を右覆る各受光素子が多数、規則ｉ［シフ
配列され゛（いる。しかして、各受光素子で画素に分解
して受光し、光電変換された画素に対応づ゛る電気信号
は、図示しないクロック信号にＪ：って順次読み出され
、この読み出された信号は低雑音指数の前置増幅器（プ
リアンプ）５で増幅され、信号ケーブル６を経てビデオ
プロセス部７に取り込まれるようになっている。このビ
デオプロセス部７は取り込まれた信号をＡ／Ｄ変換し、
後述する色面順次照明のもとにおける各色の画像をマチ
ルプレクサで切換えて、それぞれ専用のフレームメモリ
に書き込むようになっている。書き込まれた信号（デー
タ）は読み出しモードの際同時に読み出され、Ｄ／△変
換器でアナログ昂の色信号Ｒ，Ｇ、Ｂにされ、さらに増
幅されて後、図示しない水平及び垂直同期信号が付加さ
れてモニタ用カラーテレビジョン８に入力され、カラー
画像として表示可能とする撮像手段が構成されている。

上記挿入部２内には、対物レンズ３と隣接するように配
光レンズ９が配設され、該配光レンズ９内側にその出射
端が臨むようにしてライトガイド１０が挿通されている
。

上記ライ１ヘガイド１０の手元側後端は１実施例が設（
”Ｊられた光源装置１１に着脱自在で装着できるＪ、う
になっている。

上記光源装置〜１１においでは、第１図で拡大して示す
ように照明用の放電ランプ１２から発１！られた照明用
光がその凹面状（放物面状）の反射面１３で反射されて
殆んど平行光束にされ、この平行光束にされた照明用光
束は集光用の第１の凸レンズ１４で集光されるようにな
っている。−１−記平行光束の光路上、つまり放電ラン
プ１２と凸１ノンズ１４どの間の光路上で、例えば凸レ
ンズ１４の瞳位置に配設された１実施例を構成する絞り
１５で、通過光量が絞られるようになっている。この絞
り１５は、ギヤ１６を介してモータ１７で駆動されるこ
とによって、絞り量を可変できる１実施例の絞り装置が
形成されている。

上記絞り１５を通し第１の凸レンズ１４で集光された光
束は該凸レンズ１７１の焦点距離だけ進んだ光軸上の位
置で略１点に集光され、（の後再び拡開し、第２の凸レ
ンズ１８で前記平行光束より＝　７− 小径の平行光束にされ、この平行光束【、１、回転（カ
ラー）フィルタ１９を通さねで、所定の波長（色）の光
束にされ、第３の凸レンズ２０で集光されてこの焦点位
置近傍に入口１端となる後端面が配設されたライ１ヘガ
イド１０に照射されるようになっている。このライトガ
イド１０の後端面に、最大入射角度が所定角度にして照
射された照明用光は、ライトガイド１０を形成する各光
学ファイバのコア部で伝送され、その際外周のクラッド
層の境界で全反射されなからライ１〜ガイド１０の先端
側に光を伝送するようになっている。しかして、ライト
ガイド１０の先端面から直接あるいは配光レンズ９でさ
らに拡散されて対象物（被写体）側に照射され、この拡
開して出射される照明光によって、対物レンズ３で結像
可能どなる範囲を略均−に照明できるＪ：うになってい
る。

上記回転フィルタ１９は、例えば凸レンズ２０の瞳装置
に配設され、第３図に示すように赤、緑。

青の各波長の光のみを透過する赤透過フィルタ１９Ｒ，
緑透過フィルタ１９Ｇ、青透過フィルタ１９Ｂがそれぞ
れ１２０°の扇状に形成されており、回転駆動手段どし
てのｔ−夕２１にＪ一つ（回転駆動されるように４丁つ
ている。

尚、上記モータ２１は、モータ駆動回路２２から供給さ
れる電力で駆動されるようになっている。

このモータ２１は例えば入力されるパルスによって、所
定角度ずつ回転するパルスモータが用いられ、各色透過
フィルタ１９Ｒ，１９Ｇ、１９Ｂが凸レンズ１８及び２
０の間の光路上にある場合には短い所定時間、（パルス
）モータ２１に駆動用パルスが供給されないで、所定の
照明時間たつと駆動パルスが供給されて、速やかに次の
色フィルタが凸レンズ１８と２０の間の光路上にあるよ
うにしである。このようにして、３原色の各透過フィル
タ１９Ｒ，１９Ｇ、１９Ｂを順次通して被写体を各色で
順次照明する色面順次照明手段が形成されている。

上記モータ駆動回路２２の駆動用パルスは、ビデオプロ
セス部７内の図示しないマルチプレクサの切換に用いら
れる制御信号に基づいて出力されるようになっている。

あるいは、駆動用パルスに同期してマルチプレクサｖが
切換えられるようになっている。

上記回転フィルタ１９を形成する各透過フィルタ１９Ｒ
，１９Ｇ、１９Ｂとして、例えばガラス基板の表面に、
真空蒸着等にＪ、って、誘電体の透明薄膜を、使用目的
に応じて多層に積み重ね、これら薄膜による光の干渉を
利用して特定の波長の光のみを透過させることのできる
干渉フィルタ（蒸着膜フィルタ）を用いている。この干
渉フィルタは耐熱性が良好であるので、上記光源装置１
１における集光した平行光束部分のように光のエネルギ
ー密度の比較的高い部分にも使用できる。

ところで１実施例を備えた内視鏡１においては被写体が
近すぎて照明強度が大きすぎたり、被写体に反射強度が
大きいハイライト部分等が存在する場合等、照明強度が
大き（強）すぎて、ブルーミングが生じたり、全体的に
白っぽくなって、コントラストが十分用われなくなって
しまったりすること等を防止するために自動調光手段が
設けられでいる。しかしてこの自動調光手段の調光信号
に基づいて１実施例の絞り装置が制御されるようにイ丁
っている。

即１う、ビデオプロしス部７から出力される色信号Ｒ，
Ｇ、Ｂを加算器２３で加咋して輝度信号成分をどり出し
、この輝度信号成分を１フレ一ム期間程度の時定数を右
−づる積分回路２４で積分して調光信号として、この調
光信号がモータ１７の駆動源どしてのモータ駆動回路２
５の制御端に印加されるようになっている。

上記モータ駆動回路２５は制御端に印加されるバイアス
レベルが大きくなるにつれて、その出力電流あるいは出
力電圧が大きく可変されて、モータ１７の回転量を大き
くする電力増幅回路等を用いて構成することができる。

ところで、上記１実施例の絞り装置は第４図に拡大して
示す、Ｊ、うに絞り１５と、その駆動手段とで構成され
ている。

即ち、中心が一致するように対向して配置した２つの円
環枠３１．３２と、一方の円環枠３１に　１１一 般けた半径方向の固定片３３に一方の側端が固定され、
目つ他方の側端が固定された可動片３４にピン３５を介
して他方の円環枠３２に連結された折りたたみ可６１ａ
な蛇腹状の絞り羽根３６どで絞り１５が構成されている
。又、上記円環枠３２の外周面に形成された歯合部３７
にギヤ１６を介して、該円環枠３２を回転駆動するモー
タ１７とで絞り聞を可変する駆動手段が構成されている
。尚、第４図においては両円環枠３１．３２をかなり殖
して示している。

上記絞り羽根３６は、遮光性の部材で形成されている。

例えば、カーボンを混入したガフス繊帷等耐熱性を有す
る部材で形成されている。

上記絞り１５は、両円環枠３１．３２の中心が照明用光
束の光軸上にあるように配置され、エータ１７で回転駆
動されるその回転角が００場合が絞り羽根３６が殆んど
完全に折りたたまれた通過光量最大どなる開放状態とな
り、その回転角が大きくなるにつれて絞り羽根３６が扇
状に開く角度が大きくなり、この開いた部分で遮光して
円環内側を通る光束の通過光量を次第に減少できるよう
になっている。例えば、第５図（ａ）は絞り羽根３６の
聞き角度が小さく、通過光量が比較的大ぎい状態を概略
図で示し、同図（ｂ）は絞り羽根３６の聞き角度が大き
く、通過光量が比較的小さい状態を示す。しかして、円
環枠３２が１８０°回転されると、完全に遮光状態にで
きるようになっている。

−に記１実施例の較り装置は、モータ１７の回転ど共に
、殆んどリニアに通過光量を可変できるようになってい
るので、応答性が良い。又、絞り量を可変した場合に、
通過光は扇状に変化するので、絞り量に依存することイ
Ｔく、ライ１〜ガイド１０の出射端から被写体側に出射
される照明光の配光特性及び分光特性が変化することな
く、強度（光量）のみが変化する。従って、色面順次で
照明及び撮像しても、絞り品によって、被写体の色調が
（部分的等）変化することなく、忠実な色調でカラー表
示できるようになっている。

このように構成された１実施例を備えた内視鏡１の動作
を以下に説明する。内視鏡１の挿入部２先端側を患部等
の被写体に近づ（Ｊて拡大観察したり、あるいは全体的
特徴を把握Ｊ−るために遠ざけたりした場合、その距離
に応じて、照明された被写体から入射される光量が変化
し、従って最適となる照明強度が変化する。この状態で
固体撮像素子４から出力される各画素に対応する信号は
ビデオプロセス部７で取り込まれ、各色で１フレ一ム分
ごとにそれぞれの各フレームメモリに書き込まれる。し
かして３種類の色での照明及び撮像がなされると、各色
フレームメモリのデータは同時に読み出され、Ｄ／Ａ変
換されて色信号Ｒ，Ｇ、にされ（さらに増幅されて）、
カラーテレビジョン８にカラー画像どして表示されると
共に、自動調光手段を形成する加算器２３に入力される
。

この加算器２３で輝度信号にされ、さらに積分回路２４
を経て調光信号にされ、この調光信号のレベルによって
、モータ駆動回路２５の出力を制御している。つまり、
照明強度が大きすぎて、調光信号のレベルが大きいと、
モータ駆動回路２５の出力は人さくされ、逆に照明強度
が小さすぎると、調光信号のレベルが小さくなり、この
調光信号によってモータ１７の１ｕ転帛が制御され、こ
のモータ１７の回転量に比例して絞り１５の絞り羽根３
６の遮光量（あるいは絞り量）が可変される。

しかして、次の（カラーの）１フレ一ム期間（各色フレ
ームに対しては３フレ一ム分の期間）その絞り吊の状態
で被写体側に照射される照明強度が保持される。適正な
強度側に可変されたこの照明光のもとで引き続き１フレ
一ム分踊像されると、その照明強度は適正値に十分近い
状態である。又、絞り聞は扇状に遮光されるので、ライ
ｌ−ガイド１０の出射端から被写体側に照射される照明
光の配光特性は変化しない。従って表示されたカラー画
像は適正な］ン１〜ラスｈ及び色調のものとなる。

従って、術者は照明弾痕を調整する手間が省け、診断あ
るいは治療処置に専念できる。

又、上記光源装置１１においては、第１の凸レンズ１４
で集光し、第２の凸レンズ１８で面積の小さい平行光束
にして、耐熱性を有する干渉フイルタで形成した回転フ
ィルタ１９を通過させることにＪ：り色面順次照明手段
を形成しているので、回転フィルタ１９どして小さい形
状のものを用いることができると共に、該回転フィルタ
１９を回転駆動するトルクも小さくて済み、小さなトル
クのモータ２１で十分駆動できる。従って、光源装置１
１を小型化でき、低コスト化することもできる。又、色
面順次照明方式であるので、解像麿が低下することなく
、微細な部位まで鮮明にカラー撮像及びカラー表示の照
明手段を形成でき、診断する場合に非常に役立つ。

上記１実施例は、色面順次照明方式の光源装置１１に用
いであるが、本発明は白色照明の光源装置にも適用でき
る。

第６図は白色照明の光源装置を有する内視鏡４１を示す
。

上記内視鏡４１においは、白色照明用の光源装置４２を
備えている。又、カラー撮像として、固体撮像素子４の
前面にはモザイク状配列等のカラーフィルタ４Ａが配設
されている。

上記光源装置４２は、第１図に示すものと同様に放電ラ
ンプ１２と集光用の凸レンズ１４との間の光路上に絞り
１５が配設されている。しかして、この凸レンズ１４で
集光された光束は、その焦点位置近傍にその入射端が配
設されたライトガイド１０に照射されるＪ：うになって
いる。

このライトガイド１０の人！１ｌ）ｌ端に照射された白
色照明光は、その出射端から配光レンズ９を経て被写体
側に出射される。この白色照明光で照明された被写体は
、カラーフィルタ４Ａを経て各色の画素として各受光素
子で受光され、読み出し信号の印加によって順次読み出
され、ビデオプロセス部７″に取り込まれるようになっ
ている。このビデオプロセス部７′に取り込まれた信号
は、例えばサンプル・ホールド回路によって各色の画素
信号ごとに分離されて色信号Ｒ，Ｇ、Ｂとして出力され
、増幅された後モニタ用のカラーテレビジョン側に出力
されるようになっている。

この他の部分は前述の内視鏡１と略同様の構成になって
いる。

この内視鏡４１の作用効果は前述の内視鏡１と略同様で
ある。解像疫は前述の内視鏡１の方が優れているが、速
い動きをする被写体に対してはこの内視鏡４１の方が色
ずれを生じることなくカラー撮像できる。

尚、本発明は第４図に示すように、固定片３３とか可動
片３４が必ずしも必要とされるものでなく、例えば絞り
羽根３６の一方の側端の外周寄り部分を円環枠３１に直
接固定しても良い。又、他方の側端の中心以外の部分（
外周より側が望ましい）に取付けたビン３５を介して他
方の円環枠３２に固定するようにしても良い。又、円環
枠３１゜３２を近接して設け、ピン３５を介することな
く、絞り羽根３６の他方の側端を直接他方の円環枠３２
に固定することもできる。

尚、絞り羽根３６としては遮光性の円板を半径方向に折
り曲げて、それぞれ小さな頂角をなす扇形状片にできる
ように折りたたみ可能な習性を持たせたものに限らず、
例えば扇形状片の隣接する一方の側端に連結用の切欠き
を設け、他方にこの切欠きに係合する係合片を設りて連
結して絞り羽根３６を形成Ｊるようにすることもできる
。

尚、絞り羽根３６は、０°から１８０°にわたって開閉
するものに限らず、広角度にわたって開閉させたもので
も絞りどして十分な場合がある。

又、絞りを構成する円環枠３１．３２は、一方のみが回
転されるものに限らず、使方も反対方向に回転できるよ
うにすることもできる。

又、上記絞り１５を複数１１設け、一方モータ１７のギ
ヤ１６もこれに応じて複数設けることによって、小さい
回転範囲で先回を大きく可変できるように１−ることも
できる。この場合には絞り羽根３６の聞き角は小さくて
済む。又、絞り羽根３６の数を多くしても同様の作用を
さぼることができる。

尚、本発明の絞り装置は、モータ１７等の駆動手段を有
するものに限らず、手動で駆動できるもの（つまり絞り
１５で構成される絞り装置）も含む。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、回転と共に、折りた
たみ可能な絞り羽根の聞ぎ具合を扇状に可変できるよう
にして通過光量を可変できる絞り装置を形成しているの
で、被写体側に照射される照明光を配光特性及び分光特
性を変えることなく、その強度を変化させることができ
る。又、回転ど共に絞り吊をリニアに可変できるので、
応答が速く且つ自動調光手段に用いることにより、迅速
に適正な絞り量あるいは照明強度に設定できる。又、配
光特性を変えることなく、照明強度を可変できるので、
被写体を適正２ｒ−１ントラスト及び色調で再現できる
カラー撮像に適した照明手段を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の１実施例に係り、第１図
は１実施例を備えた白面順次照明方式の光源装置の光学
系を示す説明図、第２図は１実施例を備えた内視鏡を示
す構成図、第３図は回転カラーフィルタを示す正面図、
第４図は１実施例の絞り装置を示す斜視図、第５図は１
実施例を構成する絞りの絞り量の異る状態を示す概略説
明図、第６図は１実施例を設けた白色照明用の光源装置
を備えた内視鏡を示す構成図、第７図ｔＪ従来の光源装
置の光学系を示す説明図、第８図は第７図の光源装置に
用いられている従来の絞りを示す正面図である。 １．４１・・・内視鏡　　　２・・・挿入部７．７′・
・・ビデオプロセス部 １０・・・ライトガイド　　１．１．４２・・・光源装
置１２・・・放電ランプ　　　１４・・・凸レンズ１５
・・・絞り　　　　　　１６・・・ギヤ１７・・・モー
タ　　　　　２３・・・加算器２４・・・積分回路　　
　　２５・・・モータ駆動回路３１．３２・・・円環枠
　　３５・・・ピン３６・・・絞り羽根

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内視鏡の挿入部内を挿通されるライトガイドの先
   端側から被写体に向けて照明光が出射され、このライト
   ガイドの手元側後端が装着される内視鏡用光源装置にお
   ける光源から発せられた照明用光束を絞ってライトガイ
   ドの後端に照射することによって、被写体に照射される
   照明強度を適量に調整可能とする内視鏡用光源装置の絞
   り装置において、中心が照明用光束の光軸上にあるよう
   に対向して配置され、一方に対し、他方が相対的に回転
   可能とされる２つの円環状の枠体と、これら枠体におけ
   る一方の枠体に、該枠体の半径方向に沿って、一方の側
   端が固定され、他方の側端が他方の枠体の中心以外の部
   分に連結され、前記光軸の回りで折りたたみ可能な蛇腹
   状の遮光性の絞り羽根とで構成される絞りを有すること
   を特徴とする内視鏡用光源装置の絞り装置。
2. （２）前記絞りは、色面順次照明方式の光源装置に用い
   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
   用光源装置の絞り装置。