(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象物からのイメージを搬送するファイバーバンドルから射出する光束を観察者の眼に導く接眼光学系と、
前記ファイバーバンドルから射出する光束の一部を複数の領域に分割して測光する分割測光手段と、を有し、
前記分割測光手段は、前記ファイバーバンドルから射出する光束のうち前記接眼光学系が取り込み可能な最大範囲より周辺の光束を分割して受光する複数の受光領域を備え、
前記複数の受光領域は、前記ファイバーバンドルの射出端面から前記接眼光学系の光軸方向にそれぞれ異なる距離をおいて配置され、前記距離に応じて前記受光領域の外径が大きくなるよう設定されていることを備えることを特徴とする内視鏡接眼部。
【請求項２】
前記複数の受光領域は、前記接眼光学系の光軸方向に直交する同一平面上に同心リング状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡接眼部。
【請求項３】
前記複数の受光領域は、互いに所定間隔をおいて配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡接眼部。
【請求項４】
前記複数の受光領域は、前記射出端面から離れるほど、互いの間隔が大きく変化するように配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡接眼部。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ファイバーバンドルにより搬送された検査対象物の画像を直接肉眼で観察するための内視鏡接眼部に関し、特に、測光手段を備えた接眼部に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イメージを搬送するためにファイバーバンドルを用いた内視鏡は、挿入部が自在に湾曲可能であるため、胃、腸等の内蔵の内部を観察するための用途に多く用いられている。内視鏡には、対象物を照明するための照明手段が設けられており、この照明手段の光量を制御するために、接眼部にファイバーバンドルから射出される光束の光量を検出する測光手段が設けられている。
【０００３】
従来の内視鏡の測光手段は、撮影された内視鏡画像の全体、あるいは一部の領域である測光対象領域の平均輝度に基づいて内視鏡画像の明るさを演算により求め、この演算結果に基づいて照明光量を制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術のように、測光対象領域の平均的な明るさを検出する場合には、対象物上の輝度分布によっては観察に適した測光結果が得られないという問題がある。例えば、観察対象として重要でない位置に周囲に比べて著しく輝度が高い領域が存在すると、測光手段はその高輝度部分に大きく影響されて対象物の輝度が高いものと検出するため、この測光結果に基づいて光量を低下させるよう照明手段を制御すると、観察対象として重要な部分の輝度が十分に得られなくなる。
【０００５】
この発明は、上記のような従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、対象物上の輝度分布によらずに適正な測光結果が得られる測光手段を備えた内視鏡接眼部を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる内視鏡接眼部は、上記の目的を達成させるため、観察対象物からのイメージを搬送するファイバーバンドルから射出する光束を観察者の眼に導く接眼光学系と、ファイバーバンドルから射出する光束の一部を複数の領域に分割して測光する分割測光手段とを有し、分割測光手段は、ファイバーバンドルから射出する光束のうち接眼光学系が取り込み可能な最大範囲より周辺の光束を分割して受光する複数の受光領域を備え、複数の受光領域は、ファイバーバンドルの射出端面から接眼光学系の光軸方向にそれぞれ異なる距離をおいて配置され、距離に応じて前記受光領域の外径が大きくなるよう設定されていることを備えることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、分割された領域毎に重み付けを変えて分割測光をすることができ、例えば画像の中央部に相当する部分の出力に対する重み付けを大きくした場合には、画面の明るさを求める際には周辺領域の輝度の与える影響が小さくなるため、周辺部に著しく輝度の高い領域があった場合にも適正な測光結果を得ることができる。
【０００８】
分割測光手段は、ファイバーバンドルの射出端面と接眼光学系との間に配置されたハーフミラー等の光路分離手段により接眼光学系に入射する観察用光束から分離された測光用光束を複数の領域に分割して測光するよう構成してもよいし、ファイバーバンドルから射出する光束の周辺部分を複数の領域に分割して測光するよう複数のリング状、あるいはリングの一部として扇形に形成された受光領域を設けて構成してもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる内視鏡接眼部の実施形態を説明する。
【００１０】
図１は、この発明の第１の実施形態を示す内視鏡接眼部と照明制御手段とを含むシステムの概略図である。観察対象物からのイメージを搬送するファイバーバンドル１０の射出側の円形の端面１０ａには、観察対象物の像が形成され、術者はこの像を接眼光学系であるアイピースレンズ１２を介して観察することができる。アイピースレンズ１２の光軸Ａｘ1は、ファイバーの中心軸に一致している。
【００１１】
ファイバーバンドル１０の射出端面１０ａとアイピースレンズ１２との間には、ファイバーバンドル１０から射出する光束を、アイピースレンズ１２に入射する観察用光束と、測光用光束との２つに分離する光路分離手段としてのハーフミラー１４が配置されている。ハーフミラー１４により観察用光束から分離された測光用光束は、結像レンズ２１を介して測光用受光素子２２上に導かれる。結像レンズ２１は、ファイバーバンドル１０の射出端面１０ａと測光用受光素子２２とをほぼ共役にするパワーを有しており、測光用受光素子２２上には射出端面１０ａ上に形成された像が再結像される。
【００１２】
測光用受光素子２２は、受光面が結像レンズの光軸Ａｘ2に直交するよう配置されており、この例では受光面の外形が正方形状に形成されている。受光面は、中心が一致し一辺の長さが異なる３つの正方形の境界線により４つの受光領域２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄに区切られている。中心の受光領域２２ａは正方形であり、その周囲の受光領域２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは矩形の枠状に形成されている。
【００１３】
測光用受光素子２２は像面にほぼ一致して設けられているため、受光領域の区分は画像の領域の区分に一致する。したがって、受光領域を上記のように同心状に複数の領域に分割して配置することにより、視野内の対象物の明るさを中心部と周辺部とに分割して検出することができる。
【００１４】
測光用受光素子２２の各受光領域２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄからの出力は、それぞれ所定の増幅率を持つアンプ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄにより増幅されて測光演算回路３２に入力される。アンプ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの増幅率は、それぞれの出力に対する重み付けに応じて設定される。例えば、画面の中央部により重点を置いて測光する場合には、アンプ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの増幅率を３：２：１：１等の比率で設定する。測光演算回路３２は、各アンプの出力に基づいて重み付けされた測光結果に基づいて画面の明るさを演算により求めると共に、その結果を照明制御回路３３へ出力する。
【００１５】
照明制御回路３３は、この測光演算回路３２の出力に基づいて照明装置３４の照明光量を制御する。照明装置３４は、例えば図示せぬ光源からの照明光をファイバーバンドル１０に沿って配置されたライトガイドファイバーにより伝達し、照明光を対象物に向けて投光するライトガイド方式の照明系を備える。照明光量は、例えば、光源とライトガイドファイバーの入射端面との間に設けられた絞りを調整することにより変更される。
【００１６】
図２は、測光用受光素子２２の分割パターンの変形例を示す。各図中の破線で示される円は、ファイバーバンドル１０の射出端面１０ａと共役な領域、すなわち像が形成される領域を示している。図２(ａ)は、図１に示されるものと同一の同心の矩形の領域２２ａ〜２２ｄに区分するパターンを示す。図２(ｂ)は、同心リング状の領域２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈに区分するパターンを示す。
図２(ａ)，(ｂ)は、画面全体を複数の領域でカバーするようなパターンであるが、この他にも例えば図２(ｃ)に示されるように画面の直径にほぼ等しい長さの複数の画素列を有するＣＣＤ等のラインセンサ２２ｉ，２２ｊを十字に交差させるように配置してもよいし、図２(ｄ)に示されるように画面内の一部の領域のみを小型のラインセンサ２２ｍ，２２ｎにより検出する構成としてもよい。ラインセンサを用いる場合には、単一、あるいは複数の画素を単位に検出対象となる領域を区分することができる。
【００１７】
図３〜図５は、この発明にかかる内視鏡接眼部の第２の実施形態を示す説明図である。この例では、図３に示されるように、ファイバーバンドル１０の射出端面１０ａとアイピースレンズ１２との間に、ファイバーバンドル１０から射出する光束の周辺部分を受光するＳＰＤ等のリング状の測光用受光素子４１が設けられている。測光用受光素子４１は、光軸Ａｘ1に直交するよう配置され、ファイバーバンドル１０から射出する光束のうちアイピースレンズ１２が取り込み可能な最大範囲より周辺側、すなわち、図中の直線Ｌ1を光軸Ａｘ1回りに回転させた際に形成される円錐より外側の光束を受光する。
【００１８】
図４(ａ)は、図３に示される測光用受光素子４１部分の拡大図、図４(ｂ)は測光用受光素子４１をファイバーバンドル１０側から見た平面図である。図４(ｂ)に示されるように、測光用受光素子４１には、光束を複数の領域に分割して測光する３つのリング状の受光領域４１ａ，４１ｂ，４１ｃが同一平面上に同心円状に配置されている。このような配置によれば、ファイバーバンドル１０の射出端面１０ａからの光束のうち、図５に示される中心領域Ａからの光束は最も内側の受光領域４１ａに主として入射し、中間領域Ｂからの光束は中間の受光領域４１ｂに主として入射し、周辺領域Ｃからの光束は最も外側の受光領域４１ｃに主として入射する。したがって、射出端面１０ａ上の光量分布をほぼ同心円状に分割して検出することができ、分割測光の結果に基づいて照明装置を制御することが可能となる。
【００１９】
ただし、ＳＰＤ等の受光素子の出力は受光領域の面積に依存するため、上記の構成では、各受光領域のリングの幅が同一であると、均一な輝度の対象物を観察した場合にも各受光領域からの出力に差が生じる。また、内側の受光領域ほど射出端面１０ａ上の各領域Ａ，Ｂ，Ｃからの光束がオーバーラップして入射するため、再結像面に受光素子を配置した第１の実施形態のように分割領域を厳密に分けることはできない。そこで、これらの受光領域の出力に基づいて対象物の輝度を測定する場合には、上記の２つの要因に基づく誤差を補正するように係数をかける必要がある。
【００２０】
図６は、この発明にかかる内視鏡接眼部の第３の実施形態を示す説明図である。この例では、図６(ａ)に示されるように、ファイバーバンドル１０の射出端面１０ａとアイピースレンズ１２との間に、３つのリング状の測光用受光素子４２，４３，４４が所定間隔毎に配置されている。それぞれの受光素子４２，４３，４４は、受光面が光軸Ａｘ1に直交するよう配置されており、射出端面１０ａからの距離が大きくなるにしたがってリング状の受光領域の内径および外径が大きくなるよう設定されている。
【００２１】
図６(ｂ)は、測光用受光素子４２，４３，４４をファイバーバンドル１０側から見た平面図である。図６(ｂ)に示されるように、各受光素子は、光軸Ａｘ1を中心に同心円状に配置されており、それぞれの径は、各受光領域が同一平面上においたときに所定のクリアランスをもって配置されるよう定められている。また、測光用受光素子の単位面積当たりの受光量は、射出端面１０ａからの距離に応じて減衰するため、距離が大きい位置の素子ほど受光領域の径のみでなくリング幅も大きくなるよう設定されている。なお、図７は、３つの測光用受光素子４２，４３，４４の配置を立体的に示す斜視図である。
【００２２】
上記の配置によれば、射出端面１０ａに最も近い側の測光用受光素子４２には、ファイバーバンドル１０の射出端面１０ａからの光束のうち、図５に示される周辺領域Ｃからの光束が主として入射し、中間の測光用受光素子４３には中間領域Ｂからの光束が主として入射し、最も遠い側の受光素子４４には中心領域Ａからの光束が主として入射する。したがって、射出端面１０ａ上の光量分布をほぼ同心円状に分割して検出することができ、分割測光の結果に基づいて照明装置を制御することが可能となる。また、第３の実施形態の構成では、第２の実施形態と比較すると、受光領域のオーバーラップは少ないため、測光結果を演算する際のオーバーラップの影響の補正量も比較的小さくなる。
【００２３】
図８は、上記の第３の実施形態の変形例を示す。この例では、図８(ａ)に示されるように、ファイバーバンドル１０の射出端面１０ａから各測光用受光素子４２，４３，４４までの距離が図６(ａ)の例よりも長くなるよう配置されている。他の構成は図６(ａ)の例と同様である。例えば、図８(ａ)では、アイピースレンズが示されていないが、図６(ａ)と同様に射出端面１０ａから最も遠い測光用受光素子４４に隣接して配置される。
【００２４】
射出端面１０ａから各測光用受光素子までの距離を大きくすると、前述のオーバーラップが減少するため、射出端面１０ａ上の像の明るさを図５の分割領域Ａ，Ｂ，Ｃにしたがってより厳密に区分して検出することが可能となる。その反面、距離が大きくなるために受光光量が図６(ａ)の例よりも低くなる。分割領域のオーバーラップの低減と受光量の確保とは相反する要求であるため、分割領域のオーバーラップが分割測光に与える影響と、各受光素子の受光量とのバランスをみながら各受光素子の配置位置を決定する。
【００２５】
図３〜８に示された第２、第３の実施形態およびその変形例では、受光領域を全てリング状に形成する例についてのみ説明したが、必ずしもリング状である必要はなく、例えばリングの一部を構成する扇形に形成することもでき、あるいはリング状の受光領域を複数の扇形の領域に分割することも可能である。扇形の受光領域は、例えば鉗子用のチャネルを有する内視鏡に対して有効である。この種の内視鏡では、観察視野に対して常に同一の方向から鉗子が出入りするため、鉗子からの鏡面反射により、鉗子が見える領域の輝度は他の領域の輝度より高くなりがちである。したがって、実際に観察したい領域の輝度と鉗子が見える領域の輝度とを同等の重み付けで測光演算して光量を制御した場合には、観察対象領域の輝度が低くなりすぎる。そこで、このような場合には鉗子が見える方向の扇形の受光領域の出力に対する重み付けを他の領域より低くして測光演算することにより、適正な照明光量を設定することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、観察画像を複数の領域に区分し、各領域の輝度に所定の重み付けをして画面の明るさを求めることにより、内視鏡画像の多様な輝度分布に合わせて最適な測光結果を得ることができ、これに基づいて照明手段を制御することにより、適切な照明光量を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第１の実施態様を示す内視鏡接眼部の説明図である。
【図２】  図１に示す内視鏡接眼部の測光用受光素子の態様を示す平面図である。
【図３】  この発明の第２の実施態様を示す内視鏡接眼部の説明図である。
【図４】  (ａ)は図３に示す測光用受光素子の拡大図、(ｂ)はその受光領域の配置を示す平面図である。
【図５】  ファイバーバンドルの射出端面上の画像の分割領域を示す平面図である。
【図６】  この発明の第３の実施態様を示す内視鏡接眼部の説明図である。
【図７】  図６に示す内視鏡接眼部の測光用受光素子の配置を示す斜視図である。
【図８】  図６に示す内視鏡接眼部の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  ファイバーバンドル
１０ａ  射出端面
１２  アイピースレンズ
１４  ハーフミラー
２１  結像レンズ
２２  測光用受光素子
３１ａ〜３１ｄ  アンプ
３２  測光演算回路
３３  照明制御回路
３４  照明装置
４１〜４４  測光用受光素子
【図１】
0003704198.tif 000002
【図２】
0003704198.tif 000003
【図３】
0003704198.tif 000004
【図４】
0003704198.tif 000005
【図５】
0003704198.tif 000006
【図６】
0003704198.tif 000007
【図７】
0003704198.tif 000008
【図８】
0003704198.tif 000009