(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の遮光板を用いず、かつ簡便な構成で照明光の光量を調節できる内視鏡用光源装置及び内視鏡装置を提供する。【解決手段】羽絞り１３４は、光束Ｆの中心線Ｌに沿う方向、及び光束Ｆの中心線Ｌに対して直角である方向に対して移動可能である。回転駆動モータ１３５はプロセッサＣＰＵと電気的に接続され、プロセッサＣＰＵからの信号に応じて、光束Ｆの中心線Ｌに対して直角である方向に対して羽絞り１３４を駆動、すなわち中心線Ｌと平行な軸に対して羽絞り１３４を回転させる。直線駆動モータ１３６はプロセッサＣＰＵと電気的に接続され、プロセッサＣＰＵからの信号に応じて、光束Ｆの中心線Ｌに沿う方向に対して羽絞り１３４を直線的に移動させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライトガイドに向けて照明光を照射する光源と、
光源からライトガイドまでの間の照明光の光束上に設けられ、光束の中心線に沿って進退する羽絞りとを備え、
羽絞りは、光束の中心線に沿って進退することによって、照明光の光量を調節する内視鏡用光源装置。
【請求項２】
ライトガイドは複数の光ファイバから成り、羽絞りは、光ファイバの本数に応じて光束の中心線に沿って進退し、照明光の光量を制限する請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
【請求項３】
ライトガイドは複数の光ファイバから成り、羽絞りは、光束上に開口する開口部を備え、光ファイバの本数が増加するに従って、光束において中心線に対し直角な断面である光束断面の面積が小さくなるように、光束の中心線上における開口部の位置を決定する請求項１または２に記載の内視鏡用光源装置。
【請求項４】
光源とライトガイドとの間に設けられる集光レンズ及びカップリングレンズをさらに備え、集光レンズは、光源に近接し、カップリングレンズは、ライトガイドに近接し、羽絞りは集光レンズとカップリングレンズとの間に設けられる請求項１から３のいずれかに記載の内視鏡用光源装置。
【請求項５】
羽絞りは、光束上に開口する開口部を備え、開口部は、円形の全開部と、全開部から連続し、かつ２本の曲線によって形成される開口部に対して凸である調節部とを備える請求項１から４のいずれかに記載の内視鏡用光源装置。
【請求項６】
羽絞りは、光束上に開口する開口部が設けられる円弧状の頭部と、頭部からその円弧状の中心に向かって延びる脚部とを有し、
脚部にはモータが取り付けられ、モータは羽絞りを回動させる請求項１から５のいずれかに記載の内視鏡用光源装置。
【請求項７】
開口部が光束を開閉するように羽絞りが回動し、これにより、照明光の光量を調節する請求項６に記載の内視鏡用光源装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の内視鏡用光源装置と、
ライトガイドを備える内視鏡スコープとを備える内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡装置に照明光を提供する内視鏡用光源装置、及び内視鏡用光源装置を備える内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡装置の照明光を生成する内視鏡用光源装置が知られている。内視鏡用光源装置は、照明光の光量を調節するため、長手方向に対して開口の大きさが異なる長孔を形成した遮光板、異なる開口率を有する網を長孔に取り付けた遮光板、複数の板を重ねた虹彩絞りを備える。これらの遮光板等は、照明光の光束に対して出入りすることにより、光量を調節する（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−８５３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、内視鏡が必要とする照明光の光量は、内視鏡の機種によって異なる。複数の機種に応じて照明光を調節するためには、調節する量が異なる複数の遮光板等が必要となる。また、光源が生成する照明光の光量が過大である場合、照明光を所定値以下に制限して使用することになる。ここで、遮光板を撮影時における光量調節にも用いる場合、遮光板が光量を調節することができる範囲のうちの一部を、照明光を所定値以下に制限するために使用することになるため、撮影時における光量を調節できる範囲が狭くなってしまうおそれがある。光量を調節できる範囲が狭いと、遮光板の位置を高い精度で制御しなければならず、装置の構成が複雑化するとともにコストが上昇する可能性がある。
【０００５】
本発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、複数の遮光板を用いず、かつ簡便な構成で照明光の光量を調節できる内視鏡用光源装置及び内視鏡装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願第１の発明による内視鏡装置は、ライトガイドに向けて照明光を照射する光源と、光源からライトガイドまでの間の照明光の光束上に設けられ、光束の中心線に沿って進退する羽絞りとを備え、羽絞りは、光束の中心線に沿って進退することによって、照明光の光量を調節することを特徴とする。
【０００７】
ライトガイドは複数の光ファイバから成り、羽絞りは、光ファイバの本数に応じて光束の中心線に沿って進退し、照明光の光量を制限することが好ましい。照明光の最大光量を制限しながら、光量を適切に調節できる。
【０００８】
ライトガイドは複数の光ファイバから成り、羽絞りは、光束上に開口する開口部を備え、光ファイバの本数が増加するに従って、光束において中心線に対し直角な断面である光束断面の面積が小さくなるように、光束の中心線上における開口部の位置を決定することが好ましい。照明光の最大光量を制限できる。
【０００９】
光源とライトガイドとの間に設けられる集光レンズ及びカップリングレンズをさらに備え、集光レンズは、光源に近接し、カップリングレンズは、ライトガイドに近接し、羽絞りは集光レンズとカップリングレンズとの間に設けられることが好ましい。
【００１０】
羽絞りは、光束上に開口する開口部を備え、開口部は、円形の全開部と、全開部から連続し、かつ２本の曲線によって形成される開口部に対して凸である調節部とを備えることが好ましい。羽絞りが照明光の光量を適切に調節できる。
【００１１】
羽絞りは、光束上に開口する開口部が設けられる円弧状の頭部と、頭部からその円弧状の中心に向かって延びる脚部とを有し、脚部にはモータが取り付けられ、モータは羽絞りを回動させることが好ましい。羽絞りが照明光の光量を適切に調節できる。
【００１２】
開口部が光束を開閉するように羽絞りが回動し、これにより、照明光の光量を調節することが好ましい。羽絞りが照明光の光量を適切に調節できる。
【００１３】
本願第２の発明による内視鏡装置は、内視鏡用光源装置と、ライトガイドを備える内視鏡スコープとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数の遮光板を用いず、かつ簡便な構成で照明光の光量を調節できる内視鏡用光源装置及び内視鏡装置を得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本願発明による光源装置を備える内視鏡装置を示したブロック図である。
【図２】光源装置の内部の断面を概略的に示した図である。
【図３】図２の位置Ｐ１に置かれた羽絞りと光束との関係を示した図である。
【図４】図２の位置Ｐ２に置かれた羽絞りと光束との関係を示した図である。
【図５】図２の位置Ｐ３に置かれた羽絞りと光束との関係を示した図である。
【図６】光量調整処理を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態による内視鏡用光源装置１３０を有する内視鏡装置１００について説明する。
【００１７】
図１は内視鏡装置１００を概略的に示す。内視鏡装置１００は、観察対象物を撮像して画像データを出力する内視鏡スコープ１１０と、内視鏡スコープ１１０から画像を受信して画像処理を行う内視鏡プロセッサ１２０と、内視鏡プロセッサ１２０内部に設けられる内視鏡用光源装置１３０とを主に備える。
【００１８】
内視鏡スコープ１１０は、例えば人体の内部に挿入されて観察対象物を撮像するＣＣＤである撮像素子１１１と、撮像素子１１１からアナログ信号を受信してデジタル信号に変換するアナログ信号処理回路１１２と、撮像素子１１１を駆動する駆動回路１１３と、アナログ信号処理回路１１２及び駆動回路１１３の駆動タイミングを制御するスコープタイミングコントローラ１１４と、タイミングコントローラを制御するスコープＣＰＵ１１５と、内視鏡スコープ１１０のファームウェアなどを記憶するスコープメモリ１１６と、内視鏡プロセッサ１２０から受光した照明光を観察対象物に照射するライトガイドファイバ１１７とを主に備える。
【００１９】
撮像素子１１１が撮像した画像は、画像データとして内視鏡スコープ１１０から内視鏡プロセッサ１２０に送信される。スコープメモリ１１６は、内視鏡スコープ１１０のファームウェア、ファームウェアのバージョン情報、内視鏡スコープ１１０の機種名、製造番号、及びライトガイドファイバ１１７を構成する光ファイバの本数等を記憶する。内視鏡スコープ１１０のファームウェア、ファームウェアのバージョン情報、内視鏡スコープ１１０の機種名、及び製造番号は、内視鏡スコープ１１０に関する情報である。ライトガイドファイバ１１７は、ライトガイドとも呼ばれ、複数の光ファイバから成る。
【００２０】
内視鏡プロセッサ１２０は、内視鏡プロセッサ１２０の動作を制御するプロセッサＣＰＵ１２１と、観察記録データを記憶する内部記憶部１２２と、内視鏡プロセッサ１２０のファームウェアなどを記憶するプロセッサメモリ１２３とを主に備える。
【００２１】
プロセッサＣＰＵ１２１は、スコープＣＰＵ１１５に接続され、スコープＣＰＵ１１５を介してスコープメモリ１１６に記憶されている情報を取得する。プロセッサメモリ１２３は、内視鏡プロセッサ１２０のファームウェア、ファームウェアのバージョン情報、内視鏡プロセッサ１２０の機種名、及び製造番号等を記憶する。内視鏡プロセッサ１２０のファームウェア、ファームウェアのバージョン情報、内視鏡プロセッサ１２０の機種名、及び製造番号は、内視鏡プロセッサ１２０に関する情報である。
【００２２】
信号処理部１２５は、アナログ信号処理回路１１２から画像データを受信して、所定の画像処理を施し、処理済み画像を出力する。所定の画像処理は、例えばゲイン調整処理、ホワイトバランス調整処理、輪郭強調処理、及び画素強調処理である。ゲイン調整処理は、画像データのゲインを調整して、画像データの信号レベルを観察に適したレベルに調整する処理である。ホワイトバランス調整処理は、画像データのホワイトバランスを調整して色調を整える処理である。輪郭強調処理は、被写体像、例えば患部の輪郭を強調して、患部の範囲を明確にし、これにより患部を観察、発見しやすくする処理である。画素強調処理は、特定の波長の反射光のみを強調する処理であり、これにより特定の波長の反射光を返す患部を見やすくすることができる。これらの画像処理は、ユーザが決定する設定値や、撮像素子１１１、内視鏡スコープ１１０、及び内視鏡プロセッサ１２０の特性に応じて決定される様々な設定値を用いて行われる。
【００２３】
プロセッサタイミングコントローラ１２７は、プロセッサＣＰＵ１２１、信号処理部１２５、及びスコープＣＰＵ１１５に接続され、プロセッサＣＰＵ１２１の制御の下で各部材の同期を図る。
【００２４】
内部記憶部１２２は、内視鏡プロセッサ１２０のファームウェア、ファームウェアのバージョン情報、内視鏡プロセッサ１２０の機種名、製造番号、画像処理に関する情報、及び処理済み画像等を記憶する。画像処理に関する情報は、所定の画像処理において用いられる様々な設定値である。
【００２５】
フロントパネル１２６がプロセッサＣＰＵ１２１に接続される。フロントパネル１２６は画面と操作ボタンとを備える。画面は、内視鏡装置１００を操作するために必要な情報を表示する。操作部は、複数の操作ボタンを備える。ユーザは操作ボタンを操作して内視鏡装置１００を操作、あるいは観察対象物に関する情報を内視鏡プロセッサ１２０に入力する。観察対象物に関する情報は、例えばユーザの名称、被験者の名称、年齢、観察対象物の名称である。
【００２６】
内視鏡プロセッサ１２０には、外部記憶部１４０及びモニタ１５０が着脱自在に接続される。外部記憶部１４０は、例えばＳＤカードであって、観察記録データ、例えば観察対象物に関する情報、内視鏡スコープ１１０及び内視鏡プロセッサ１２０のファームウェア、ファームウェアのバージョン情報、内視鏡プロセッサ１２０の機種名、製造番号、画像処理に関する情報、内視鏡用光源装置１３０が発光する照明光の光量及び発光タイミング、並びに処理済み画像等を記憶する。モニタ１５０は、信号処理部１２５から処理済み画像を受信して表示するとともに、他の情報を表示することが可能である。
【００２７】
内視鏡用光源装置１３０は、光源１３１、集光レンズ１３２、カップリングレンズ１３３、羽絞り１３４、回転駆動モータ１３５、及び直線駆動モータ１３６を主に備える。図２を用いて、内視鏡用光源装置１３０について説明する。
【００２８】
光源１３１、集光レンズ１３２、カップリングレンズ１３３、及び羽絞り１３４は、照明光の光束Ｆ上に設けられる。
【００２９】
光源１３１は、照明光を生成し、ライトガイドファイバ１１７に向けて照射する。光源１３１からライトガイドファイバ１１７までの照明光の光束Ｆ上に、集光レンズ１３２、カップリングレンズ１３３、及び羽絞り１３４が設けられる。光源１３１に最も近い位置に集光レンズ１３２が設けられ、ライトガイドファイバ１１７に最も近い位置にカップリングレンズ１３３が設けられ、集光レンズ１３２とカップリングレンズ１３３との間に羽絞り１３４が設けられる。羽絞り１３４は、光束Ｆの中心線Ｌに沿う方向、及び光束Ｆの中心線Ｌに対して直角である方向に対して移動可能である。回転駆動モータ１３５はプロセッサＣＰＵ１２１と電気的に接続され、プロセッサＣＰＵ１２１からの信号に応じて、光束Ｆの中心線Ｌに対して直角である方向に対して羽絞り１３４を駆動、すなわち中心線Ｌと平行な軸に対して羽絞り１３４を回転させる。直線駆動モータ１３６はプロセッサＣＰＵ１２１と電気的に接続され、プロセッサＣＰＵ１２１からの信号に応じて、光束Ｆの中心線Ｌに沿う方向に対して羽絞り１３４を直線的に移動させる。
【００３０】
光源１３１が生成した照明光は、集光レンズ１３２により集光され、羽絞り１３４に照射される。羽絞り１３４は、照明光の光束Ｆの一部を遮断、あるいは光束Ｆ全てを開放する。羽絞り１３４によって制限されない光束Ｆは、カップリングレンズ１３３によりライトガイドファイバ１１７に集光される。ライトガイドは照明光を内視鏡スコープ１１０の先端まで伝達し、観察対象物に照射する。
【００３１】
次に、図２から５を用いて、羽絞り１３４、回転駆動モータ１３５、及び直線駆動モータ１３６について詳細に説明する。
【００３２】
図３を参照すると、羽絞り１３４は、円弧状の頭部３１０と、頭部３１０の内周における中央部からその円弧の中心に向けて伸びる脚部３２０とを有する。頭部３１０には開口部３１２が設けられる。
【００３３】
開口部３１２は、頭部３１０の厚さ方向に貫通して成る孔であって、全開部３１３と調節部３１４とを備える。開口部３１２における径方向に対する長さ、すなわち幅は、周方向に沿って変化する。全開部３１３は、光束Ｆを完全に開放するに十分な大きさを有する円形状であって、開口部３１２において最も広い幅を有する。円形状の全開部３１３と最も幅の狭い最小部３１５とは、開口部３１２に対して凸である曲線によって連続的に接続され、全開部３１３から最小部３１５に向けて急激に幅が狭くなる。
【００３４】
脚部３２０には回転駆動モータ１３５が取り付けられ、羽絞り１３４を軸Ｏ回りに回動させる。回動する範囲は、全開部３１３が光路を完全に開放する状態から最小部３１５が中心線Ｌに位置するまでの範囲である。
【００３５】
回転駆動モータ１３５及び羽絞り１３４を用いて、ライトガイドファイバ１１７に入射する照明光の光量を調節する手段について説明する。プロセッサＣＰＵ１２１は、内視鏡スコープ１１０から受信した画像データを用いて、被写体の露出を決定し、決定した露出に応じて、回転駆動モータ１３５を介して羽絞り１３４を回動させる。画像データが適正露出よりも暗いとき、プロセッサＣＰＵ１２１は、羽絞り１３４を回動させて、開口部３１２のうち、現在光束上にある部分よりも全開部３１３に近い部分を光束上に位置させる。他方、画像データが適正露出よりも明るいとき、プロセッサＣＰＵ１２１は、羽絞り１３４を回動させて、開口部３１２のうち、現在光束上にある部分よりも最小部３１５に近い部分を光束上に位置させる。ライトガイドファイバ１１７に入射する照明光の光量は開口部３１２の幅に依存する。すなわち、開口部３１２の幅を広くすることにより観察部位を照明する照明光の光量を大きくし、開口部３１２の幅を狭くすることにより観察部位を照明する照明光の光量を小さくできる。これにより、画像データの露出を適正に保つ。
【００３６】
脚部３２０及び回転駆動モータ１３５には、直線駆動モータ１３６が取り付けられ、羽絞り１３４及び回転駆動モータ１３５を中心線Ｌに沿う方向に直線移動させる。移動させる範囲は、全開部３１３の径方向に対する長さが、光束の径方向に対する長さと一致する位置、すなわち、全開部３１３が光束全てを通過させる位置から、集光レンズ１３２に近接する位置までの範囲である。
【００３７】
直線駆動モータ１３６及び羽絞り１３４を用いて、ライトガイドファイバ１１７に入射する照明光の最大光量を調節する手段について説明する。図２を参照すると、羽絞り１３４には、直線駆動モータ１３６が取り付けられている。直線駆動モータ１３６は、羽絞り１３４を中心線Ｌと平行な直線に沿って平行移動させる。例えば、羽絞り１３４が位置Ｐ１にあり、かつ全開部３１３の中心が中心線Ｌと一致する場合、全開部３１３の直径は光束Ｆの直径と一致して、光束Ｆの径方向における全体が開口部３１２を通過することが可能である（図３参照）。羽絞り１３４が位置Ｐ２にあり、かつ全開部３１３の中心が中心線Ｌと一致する場合、光束Ｆの直径は全開部３１３の直径よりも大きくなる。そのため、光束Ｆの外周の一部が全開部３１３を通過できず、光束Ｆの内周部分が全開部３１３を通過する。これにより、羽絞り１３４が位置Ｐ１にある場合、すなわち光束Ｆ全体が全開部３１３を通過する場合と比較して、ライトガイドファイバ１１７に入射する照明光の光量が低減される（図４参照）。羽絞り１３４が位置Ｐ３にあり、かつ全開部３１３の中心が中心線Ｌと一致する場合、光束Ｆの直径は、羽絞り１３４が位置Ｐ２にあるときよりもさらに全開部３１３の直径より大きくなる。そのため、光束Ｆの外周の一部が全開部３１３を通過できず、光束Ｆの内周部分が全開部３１３を通過する。これにより、羽絞り１３４が位置Ｐ２にある場合と比較して、ライトガイドファイバ１１７に入射する照明光の光量がさらに低減される（図５参照）。すなわち、光ファイバの本数が増加するに従って、光束において中心線Ｌに対し直角な断面である光束断面の面積が小さくなるように、羽絞り１３４を平行移動させる。
【００３８】
中心線Ｌ方向に対する羽絞り１３４の位置を決定する手段について説明する。ライトガイドファイバ１１７は、照明光を透過すると熱を発生する。熱は、照明光の光量が増えると増加し、照明光の光量が減ると低減される。ライトガイドファイバ１１７の先端は、内視鏡スコープ１１０とともに生体の体内に挿入されるため、安全性確保の観点から所定の温度以上の熱を帯びないようにする必要がある。つまり、ライトガイドファイバ１１７先端の温度が所定温度以下になるように、照明光の光量を制限しなければならない。そこで、本実施形態では、観察前に、ライトガイドファイバ１１７の性能に応じて、中心線Ｌ方向における羽絞り１３４の位置を決定する。より詳しく説明すると、ライトガイドファイバ１１７先端の温度が所定温度以下になるように照明光の最大光量を決定し、羽絞り１３４の全開部３１３の中心が中心線Ｌと一致する場合に、羽絞り１３４を通過する照明光の光量が最大光量以下となるように、中心線Ｌ方向における羽絞り１３４の位置を決定する。ここで、ライトガイドファイバ１１７先端の温度は、ライトガイドファイバ１１７を構成する光ファイバの本数により予測可能である。そこで、光ファイバの本数に応じて、中心線Ｌ方向における羽絞り１３４の位置を決定することができる。
【００３９】
なお、ライトガイドファイバ１１７に入射する光量を制御するためには、光源１３１が生成する照明光の光量を考慮する必要がある。本実施形態では、光源１３１が生成する照明光の光量は予め測定され、この測定結果を用いて、光ファイバの本数と中心線Ｌ方向における羽絞り１３４の位置との関係を決定するテーブルを予め作成し、内部記憶部１２２に記憶する。
【００４０】
次に、図６を用いて、光量調整処理について説明する。光量調整処理は、内視鏡スコープ１１０が内視鏡プロセッサ１２０に接続されたときに実行される処理である。
【００４１】
始めのステップＳ６１では、プロセッサＣＰＵ１２１が、スコープＣＰＵ１１５と通信して、ライトガイドファイバ１１７を構成する光ファイバの本数を取得する。
【００４２】
次のステップＳ６２では、プロセッサＣＰＵ１２１が、前述したテーブルを用いて、光ファイバの本数に応じて、中心線Ｌ方向における羽絞り１３４の位置を決定する。
【００４３】
次のステップＳ６３では、プロセッサＣＰＵ１２１が、ステップＳ６２で決定した位置に応じて、直線駆動モータ１３６に信号を送信する。直線駆動モータ１３６は、受信した信号に応じて羽絞り１３４を中心線Ｌ方向に駆動し、ステップＳ６２で決定した位置に固定する。そして処理を終了する。
【００４４】
光量調整処理が終了した後、医師は内視鏡装置１００を用いて、患者を診察する。
【００４５】
本実施形態によれば、簡便な構成で照明光の光量を調節できる。また、羽絞り１３４の開口部３１２の全長、すなわち全開部３１３から最小部３１５までを用いて光量を調節できるため、調節の範囲を広く取ることができ、かつ光量を精度良く調節できる。
【００４６】
羽絞り１３４の開口部３１２の全長を用いて光量を調節できるため、調節の範囲を広く取ることができ、これにより、羽絞り１３４の角度を制御するために高い精度を必要としない。
【００４７】
なお、内視鏡用光源装置１３０は、内視鏡プロセッサ１２０内部でなく、内視鏡プロセッサ１２０の外部に、別個に設けられてもよい。
【００４８】
なお、光ファイバの本数に応じて中心線Ｌ方向における羽絞り１３４の位置を決定する構成について説明したが、光ファイバの本数は内視鏡スコープ１１０の種類ごとに既定されているため、内視鏡スコープ１１０の種類に応じて中心線Ｌ方向における羽絞り１３４の位置を決定してもよい。
【００４９】
なお、撮像素子１１１はＣＣＤに限定されず、ＣＭＯＳ等の固体撮像素子であってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１００  内視鏡装置
１１０  内視鏡スコープ
１１１  撮像素子
１１２  アナログ信号処理回路
１１３  駆動回路
１１４  スコープタイミングコントローラ
１１５  スコープＣＰＵ
１１６  スコープメモリ
１１７  ライトガイドファイバ
１２０  内視鏡プロセッサ
１２１  プロセッサＣＰＵ
１２２  内部記憶部
１２３  プロセッサメモリ
１２５  信号処理部
１２６  フロントパネル
１２７  プロセッサタイミングコントローラ
１３０  内視鏡用光源装置
１３１  光源
１３２  集光レンズ
１３３  カップリングレンズ
１３４  羽絞り
１３５  回転駆動モータ
１３６  直線駆動モータ
１４０  外部記憶部
１５０  モニタ
３１０  頭部
３１２  開口部
３１３  全開部
３１４  調節部
３１５  最小部
３２０  脚部
【図１】
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【図２】
2015188531.tif 000004
【図３】
2015188531.tif 000005
【図４】
2015188531.tif 000006
【図５】
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【図６】
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