JPS63264717A - 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〕 この発明は回転フィルタを用いた面順次方式の電子スコ
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。ここで、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
順次カラー撮像方式が採用されている。面順次カラー楊
像方式では、１画面毎に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
の各色成分画像を撮像し、３画面で１枚のカラー信号を
生成する。このため、３つの開口を有し、それぞれにＲ
，Ｇ、Ｂのフィルタ成分が配設された円盤状の回転フィ
ルタが光源側、またはＣＣＤ側に設けられている。

ここで、このような面順次方式の電子スコープ用の光源
装置の光量調節はランプ電流を調節する方法や、ランプ
電流は一定にして複数の絞り羽根によって光路幅を調整
する方法がある。

前者の従来例として、特開昭６０−１０２０８２号公報
に記載のビデオ信号レベル調整装置がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ここで、非常に遠距離の被写体を撮像するため、現状の
最大光量よりもさらに大光量を得ようとした場合、絞り
を開放にするとともに、ランプ電流をより大電流としな
ければならない。

この場合は、より多くの電力をランプに供給することＧ
ごなる。しかし、電源の電力供給能力には限界があり、
この限界をこえる電力を供給しようとすると、電源の加
熱、部品破壊等が起り、危険である。

この発明は上述した事情に対処すべ（なされたもので、
その目的は供給する電力をそれ程変化させる事なく光量
を増加でき、遠距離の被写体を適切に撮像することがで
き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被写体を照明
するランプ１０と、面順次カラー撮像のための回転フィ
ルタ１６と、被写体の照度を検出する受光素子２２と、
被写体の照度に応じて絞りを連続的に制御する絞り制御
回路２６と、絞りが所定位置まで開放、または絞り込ま
れると、ランプ電流を１段階増加、または減少させ、ラ
ンプ電流が所定値以上になると、回転フィルタの開口期
間のみランプ電流を増加させるランプ電流制御回路２０
を具備する。

〔作　用〕

この発明による電子スコープ周光Ｒ装置によれば、照明
光が不要な回転フィルタの遮光期間にはランプ電流を増
加させずに、開口期間のみランプ電流を増加させること
により、供給する電力をそれ程変化させる事なく光量を
増加できる。

〔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。キセノンアークランプ等のアーク放電ラ
ンプ１ｏがらの照明光が絞り１２．集光レンズ１４１回
転カラーフィルタ１６を介して、電子スコープのライ１
−ガイドファイバ１日に入射される。ライトガイドファ
イバ１８を伝達された光が被写体を照明する。アーク放
電ランプ１０はランプ１０電流制御回路２ｏからの電流
によって発光される。

回転カラーフィルタ１６は３つの開口を有し、それぞれ
にＲ，Ｇ、Ｂのフィルタ成分が配設された円盤からなり
、モータ２１により回転されることにより、照明光を順
次Ｒ，Ｇ、Ｂに着色する機能を有する０回転カラーフィ
ルタ１６の各開口以外の円盤部分は照明光を遮光する。

そのため、面順次カラー撮像においては、照明期間に電
子スコープ先端に内蔵されたＣＯＤ等の固体撮像素子（
図示せず）に各色成分の画像情報が蓄積され、その後の
遮光期間から各色成分の画像信号が読出される。

スコープ先端に被写体の照度を検出するフォトダイオー
ド（Ｐ　Ｄ）等の受光素子２２が設けられる。受光素子
２２の出力はサンプル＆ホールド回路（Ｓ＆Ｈ）２３に
よって回転フィルタの開口時間の間サンプリングされ、
積分器２５によって光量に応じた出力が得られる。積分
器２５の出力が比較器２４で適正照度と比較される。比
較器２４は実際の被写体の照度と適正照度との差に応じ
た信号を絞り１２の制御信号として絞り制御回路２６に
供給する。これにより、被写体の照度が常に一定になる
ように、絞り１２の絞り位置が連続的に制御される。

絞り１２の絞り位置が位置センサ２８により検出される
０位置センサ２８の出力が絞り位置比較器３０’？’基
準絞り位置と比較される。比較器３０は絞り１２の絞り
位置が基準絞り位置と一敗すると、切換え信号を電流切
換えスイッチ３２に供給する。

ここで、絞りが開放される時と絞り込まれる時とでは、
この基準絞り位置は異なっている。すなわち、ランプ電
流が切換ねる絞り位置はヒステリシス特性を有する。電
流切換えスイッチ３２はランプ電流制御回路２０に接続
され、ランプ電流を段階的に切換える。この実施例では
ランプ電流は３段階に切換えられる。ランプ電流制御回
路２０には電源３４と発振器３６も接続される。

次に、第１実施例の動作を説明する。第２図（ａ）、　
　（ｂ）はライトガイドファイバ１８の先端から被写体
までの距離が変化する時の、絞り１２の絞り位置の変化
と、ランプ電流制御回路２０から出力されるランプ電流
の変化を示す図である。

先ず、被写体が近距離から遠ざかる場合を説明する。近
距離の時は被写体の照度が大きいので、照明光量を少な
くする必要があるので、絞りは閉鎖位置よりも１段開放
側の絞り位置ｄ３まで絞り込まれていて、ランプ電流は
小電流に設定されている。この状態から被写体が遠ざか
り、照度が減少すると、ランプ電流はそのままで、絞り
が照度の変化に比例して連続的に開放されていく。

絞りが開放されていく時は、絞り位置比較器３０は絞り
位置が開放になると、切換え信号を電流切換えスイッチ
３２に供給する。そのため、絞りが開放になるとＣＬ　
１）　、ランプ電流が切換えられ、中電流とされる。こ
れにより、被写体の照度は大きく増加するので、絞りが
閉鎖位置よりも２段開放側の絞り位！ｄ２まで一旦絞り
込まれる。この後、被写体が遠ざかるにつれて、絞りは
再び開放されていく。

再び、絞りが開放になると（ｔ２）、ランプ電流が切換
えられ、大電流と小電流を交互に繰返すパルス電流とさ
れる。これにより、アーク放電ランプ１０はパルス発光
となる。このフラッシュ発光に対して、ランプ電流が小
電流、または中電流の一定電流の場合は、定常発光であ
る。

回転フィルタ１６を用いた面順次方式のカラー撮像を行
なう場合、垂直同期信号（第３図（ａ））に同期して、
第３図（ｂ）に示すような回転フィルタによる開口期間
が得られたとすると、遮光期間には照明光は全く不要で
あるので、第３図（ｃ）に示すように回転フィルタの回
転に同期してランプ電流を大電流と小電流とに切換える
。これにより、ランプ電流が中電流の一定電流の場合と
比べて、電力をそれ程増加することなく大光量の照明光
を被写体に照射することができる。

ランプの発光が定常発光からパルス発光に変わると、被
写体の照度は大きく増加するので、絞りが絞り位ｆｆ１
ｄ２まで一旦絞り込まれる。この後、被写体が遠ざかる
につれて、絞りは再び開放されていく、パルス発光の時
に絞りが開放になっても（ｔ　３）　、この時はこれ以
上ランプ電流は切換わらない。

このように、この実施例によればランプ電流を３段階に
切換えて、各ランプ電流において照度が低下した時には
絞りを開放させて照明光量を増加する。そして、大光量
が必要な時は、回転フィルタの回転に同期して開口期間
のみランプ電流を増加させて、遮光期間は小電流とし、
ランプをパルス発光させることにより、トータルな電力
を増加することなく、大光量を得ることができる。また
、大光量が必要でない時は、ランプ電流を一定とし、ラ
ンプを定常発光させることにより、常時パルス発光させ
る場合に比べてランプの寿命を延ばすことができる。

次に、被写体が遠距離から近付く場合を説明する。遠距
離の時は、ランプはパルス発光されていて、被写体が近
づくにつれて、絞りは絞り込まれる。絞りが絞り込まれ
ていく時は、絞り位置比較器３０は絞り位置が絞り位置
ｄ３になると、切換え信号を電流切換えスイッチ３２に
供給する。そのため、絞りが絞り位置ｄ３まで絞り込ま
れると（ｔ　５）　、ランプ電流が切換えられ、中電流
とされる。これにより、被写体の照度は大きく減少する
ので、絞りも開放位置より１段階絞り込まれた絞り位２
ｄｌまで一旦開かれる。

この後、被写体が近付くにつれて、絞りは再び絞り込ま
れてい（、絞りが絞り位置ｄ３まで絞り込まれると（ｔ
　６）　、ランプ電流が切換えられ、小電流とされる。

これにより、被写体の照度は大きく減少するので、絞り
も絞り位置ｄ１まで一旦開かれる。この後、被写体が近
付くにつれて、絞りは再び絞り込まれていく。

このように第１実施例によれば、ランプ電流を数段階に
切換えて、各ランプ電流において照度が変化した時には
絞りを制御させて照明光量を変化させる。そして、大光
量が必要な時は、回転フィルタの開口期間のみランプ電
流を大電流とし、遮光期間は小電流とし、ランプをパル
ス発光させることにより、電力をそれ程増加することな
く、大光量を得ることができる。また、大光量が必要で
ない時は、ランプ電流を一定とし、ランプを定常発光さ
せることにより、常時パルス発光させる場合に比べてラ
ンプの寿命を延ばすことができる。さらに、ランプ電流
が切換わる絞り位置を、被写体が遠ざかり光量を増加す
る時と、被写体が近づき光量を減少する時とで異ならせ
ヒステリシス特性を持たせているので、被写体の位置が
このランプ電流が切換わる位置付近を前後する時のラン
プ電流と絞りの発振現象が防止される。なお、ランプ電
流の切換えは３段階に限定されずに、２段階または４段
階以上でもよい。

第４図は第２実施例の主要部のブロック図である。この
実施例は受光素子としてフォトダイオード等の素子を使
わずに、電子スコープの固体撮像素子４０の出力を兼用
する実施例である。

固体撮像素子４０の出力する画像信号がプリアンプ４２
で増幅さた後、サンプル＆ホールド回路（Ｓ＆Ｈ）４４
、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４６で積分されて、被写
体の照度が検出される。

ＬＰＦ４６の出力が比較器２４に供給される。

第２実施例によれば、照度検出のために受光素子を固体
撮像素子とは別個に設ける必要がないので、スコープ先
端の小型化を計ることができる。

第５図は第３実施例の主要部のブロック図である。これ
は、ランプ電流制御回路２０にランプ電流切換えスイッ
チ３２以外に、マニュアル切換えスイッチ５０を並列に
接続したものである。これにより、ランプ電流をマニュ
アルで設定できるので、電子スコープを患者に挿入して
いない時等の照明光が不要な時は、ランプ電流を低くし
て、消費電力を押えることができる。

第６図は第４実施例のブロック図である。第１実施例と
同様な部分は同一参照数字を付す。

この実施例は絞りの代わりに光Ｍ減衰部材６０が設けら
れている。光量減衰部材６０はランプ電流制御回路２０
の出力により制御される。

この実施例では、比較器２４の出力によりランプ電流が
制御される。比較器２４の出力は被写体の照度に応じて
線形的に変化し、ランプ電流も第７図に示すように線形
的に変化される。ただし、ランプ電流が最大許容電流…
ａｘ以上になると、第１実施例と同様に、回転フィルタ
の開口期間のみランプ電流を増加させる。あるいは、第
８図に示すように、ランプ電流が最大許容電流端ａｘ以
上になると、回転フィルタの開口期間にランプ電流を増
加させるとともに、遮光期間にランプ電流を減少させる
と、さらに省電力効果がある。

これとは逆に、ランプ電流が限界最低電流ｓｉｎ以下に
なると、光量減衰部材６０を照明光の光路中に挿入して
、さらに照度を減少させる。

第９図（ａ）、（ｂ）はこの時のランプ電流と光量減衰
部材６０の位置の変化を示す図である。

ここでは、光量を１／Ｈに減衰するとともに、ランプ電
流を増加したが、ランプ電流を限界最低電流ｗｉｎに固
定して、光量減衰部材６０の代わりに通常の絞りを用い
て線形的に光量制御することもできる。

第４実施例のようにランプ電流を線形的に変化すること
により、消費電力は最も少なくすることができる。

第１０図は第５実施例のブロック図である。第１実施例
、第２実施例と同様な部分は同一参照数字を付す、この
実施例では絞りの位置センサと絞り位置比較器は使用せ
ず、撮像素子４０の出力によって、ランプ電流切換えス
イッチ３２が制御される。

次に、第５実施例の動作を説明する。第１１図（ａ）、
　　（ｂ）、　　（ｃ）はライトガイドファイバ１日の
先端から被写体までの距離が変化する時の、絞り１２の
絞り位置変化とランプ電流制御回路２０から出力される
ランプ電流の変化とローパスフィルタ４６から出力され
る映像輝度レベルを示す図である。

先ず、被写体が近距離から遠ざかる場合を説明する。近
距離の時は、被写体の照度が大きいので、照明光量を少
なくする必要があるため、絞りは閉鎖位置よりも１段開
放側の絞り位置ｄ１まで絞り込まれていて、ランプ電流
は小電流に設定されている。この状態から被写体が遠ざ
かり、照度が減少すると、ランプ電流はそのままで、絞
りが照度の変化に比例して連続的に開放されていく。

絞りが開放になってさらに被写体が遠ざかると、映像輝
度レベルはＶ　（ｂ）よりも下がっていき、Ｖ　（ｃ）
を下まわったところで２閾値比較器４８よりランプ電流
切換えスイッチに切換え信号が供給される。これにより
ランプ電流は中電流となり、絞りはｄｌまで絞られる。

この後、被写体が遠ざかるにつれて絞りは再び開放され
ていく。

再び絞りが開放となり、映像輝度レベルがＶ　（ｃ）よ
り下がるとランプ電流が切換えられ、大電流と小電流を
交互に繰返すパルス電流とされる。

次に、被写体が遠距離から近づく場合を説明する。遠距
離の時はランプはパルス発光されていて、被写体が近づ
くにつれて、絞りは絞り込まれる。絞り位置はｄｌより
絞られないようになっており、それよりさらに被写体が
近づくと映像輝度レベルはＶ　（ｂ）よりも上がってい
く。

映像輝度レベルがＶ　（ａ）を上まわったところで、２
閾値比較器４８よりランプ電流切換えスイッチに切換え
信号が供給される。これによりランプ電流は中電流にな
り絞りは開放される。この後被写体が近づくにつれて絞
りは再び絞られていく、絞りがｄｌまで絞られさらに被
写体が近づくと、ランプ電流が切換えられ小電流とされ
る。この時絞りは開放される。

このように第５実施例によれば、絞り位置を検出する事
なく第１実施例と同様の効果が得られる。

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
である。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、照明光が不要な
回転フィルタの遮光期間にはランプ電流を増加させずに
、開口期間のみランプ電流を増加させることにより、供
給する電力をそれ程度化させる事なく光量を増加できる
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（ａ）。 （ｂ）は第１実施例における絞り位置とランプ電流の変
化を示す図、第３図（ａ）〜（ｃ）は第１実施例におけ
る回転フィルタの回転とランプ電流の変化を示す図、第
４図はこの発明の第２実施例の主要部のブロック図、第
５図はこの発明の第３実施例の主要部のブロック図、第
６図はこの発明の第４実施例のブロック図、第７図は第
４実施例のランプ電流の変化の一例を示す図、第８図は
第４実施例のランプ電流の変化の他の例を示す図、第９
図（ａ）、（ｂ）は第４実施例におけるランプ電流と光
ｆ！に減衰部材の位置の変化を示す図、第１θ図はこの
発明の第５実施例のブロック図、第１１図（ａ）、（ｂ
）。 （ｃ）は第５実施例における絞り位置、ランプ電流、映
像輝度レベルの変化を示す図である。 １０−・・・−・−・−アーク放電ランプ１２−・−・
−・−絞り １６−−−−・・−・回転カラーフィルタ２０・・・・
・・−・−・ランプ電流制御回路２２・・・・・・・・
・受光素子 ２４・・−・・・−・比較器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）被写体を照明するランプと、面順次カラー撮像の
   ための回転フィルタと、被写体の照度を検出する手段と
   、被写体の照度に応じて絞りを連続的に制御する絞り制
   御手段と、絞りが所定位置まで開放され、または絞り込
   まれると、ランプ電流を１段階増加、または減少させ、
   ランプ電流が所定値以上になると、回転フィルタの開口
   期間のみランプ電流を増加させるランプ電流制御手段を
   具備する電子スコープ用光源装置。
2. （２）前記ランプ電流制御手段は、ランプ電流が所定値
   以上になると、ランプ電流を回転フィルタの開口期間に
   増加させ、遮光期間に減少させ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）前記ランプ電流制御手段は、絞りが開放になると
   ランプ電流を１段階増加し、絞りが第１所定の位置まで
   絞り込まれた時にランプ電流を１段階減少し、ランプ電
   流が１段階増加した時は前記絞り手段は前記第１所定の
   位置より解放側の第２所定位置まで絞り込まれ、ランプ
   電流が１段階減少した時は前記絞り手段は開放位置より
   閉鎖側の第３所定の位置まで開放されることを特徴とす
   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）被写体を照明するランプと、面順次カラー撮像の
   ための回転フィルタと、被写体の照度を検出する手段と
   、被写体の照度に応じてランプ電流を連続的に制御し、
   ランプ電流が所定値以上になると、回転フィルタの開口
   期間のみランプ電流を増加させるランプ電流制御手段を
   具備する電子スコープ用光源装置。
5. （５）前記ランプ電流制御手段は、ランプ電流が所定値
   以上になるとランプ電流を回転フィルタの開口期間に増
   加させ、遮光期間に減少することを特徴とする特許請求
   の範囲第４項に記載の電子スコープ用光源装置。
6. （６）ランプ電流が限界最低電流以下になる時にランプ
   から出射された光量を減少させる光量減衰手段を具備す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の電子
   スコープ用光源装置。