(57)【要約】【課題】光チョッパの回転速度を正確に調整可能な光源装置を提供する。【解決手段】光チョッパ４０は、光源３２から出射される照明光の光路に平行な軸を中心として矢印Ａの示すように回転される。光チョッパ４０の開口Ｍが照明光の光路上にあるとき、光チョッパ４０を通過する照明光の光量は最大となり、遮蔽領域Ｓが照明光の光路上にあるときには、照明光は光チョッパ４０を通過しない。光チョッパ４０を通過した照明光を受光する受光素子２６においては、受光した照明光の光量に応じた強度の信号が出力される。出力信号が示す光チョッパ４０を通過した照明光の強度の変化に基づいて、光チョッパ４０の実際の回転周期が検出され、実際の回転周期と目標回転周期とが正確に一致するように、光チョッパ４０の回転速度が調整される。【選択図】図３
2007190180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を照明するための照明光を出射する光源と、
前記照明光の通過領域が設けられ、前記照明光を間欠的に通過させるように回転する光チョッパと、
前記光チョッパの回転速度を調整する速度調整手段と、
前記光チョッパの実際の回転周期を示すタイミング信号を生成させるために、前記通過領域を通過した前記照明光の一部を受光する受光素子とを備え、
前記速度調整手段が、前記タイミング信号が示す実際の回転周期が目標回転周期と一致するように、前記光チョッパの回転速度を調整することを特徴とする電子内視鏡装置用の光源装置。
【請求項２】
前記タイミング信号を生成する信号生成手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置用の光源装置。
【請求項３】
前記受光素子が、前記通過領域を通過した前記照明光の光量を示す出力信号を出力し、前記信号生成手段が、パルス波としての前記タイミング信号を前記出力信号に基づいて生成することを特徴とする請求項２に記載の電子内視鏡装置用の光源装置。
【請求項４】
前記目標回転周期を示す目標タイミング信号を受信する受信手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置用の光源装置。
【請求項５】
前記光チョッパの実際の回転周期と前記目標回転周期との差である回転周期差を検出する回転周期差検出手段をさらに有し、前記速度調整手段が、前記回転周期差に基づいて前記光チョッパの回転速度を調整することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置用の光源装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光源装置を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項７】
前記照明光の被写体における反射光を受光して映像信号を生成する撮像素子をさらに有し、前記目標回転周期が、前記映像信号の読出し周期に対応することを特徴とする請求項６に記載の電子内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光源装置に関し、特に、電子内視鏡装置に設けられる光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子内視鏡装置は、一般に、被写体である体内組織を照明する照明光を出射するための光源装置等を備えたプロセッサと、照明された被写体からの反射光を受光して蓄積される電荷により被写体画像を形成する撮像素子等を備えたスコープにより構成される。そして、光源装置からの照明光は、スコープ内に挿通されたライトガイドを介して、スコープの先端部から被写体に照射される。
【０００３】
撮像素子で蓄積された電荷の読出し方式によっては、撮像素子が遮光される期間を設ける必要がある。このため、光源から出射された照明光を間欠的にライトガイドに入射させるための光チョッパが知られている（例えば特許文献１および２）。光チョッパは、所定の回転速度で回転するように制御される。
【特許文献１】特許第３３９８５５０号公報（段落［００１９］、［００２４］〜［００２６］、図１、６等参照）
【特許文献２】特開平８−６６３５７号公報（段落［００１２］、［００１４］、［００１９］〜［００２１］、図１等参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光チョッパの回転速度は、従来、目標速度を指示する信号を受信した駆動回路等によって調整されているだけであり、実際の回転速度が、指示された目標速度と一致するか否かの確認は行われていない。従って、例えば光チョッパを駆動するモータに起因する誤差が生じていた場合などにおいては、光チョッパの回転速度が正確に調整されないおそれがある。
【０００５】
本発明は、光チョッパの回転速度を正確に調整可能な光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光源装置は、電子内視鏡装置用の光源装置であって、被写体を照明するための照明光を出射する光源と、通過領域が設けられ、照明光を間欠的に通過させるように回転する光チョッパと、光チョッパの回転速度を調整する速度調整手段と、光チョッパの実際の回転周期を示すタイミング信号を生成させるために、通過領域を通過した照明光の一部を受光する受光素子とを備え、速度調整手段が、タイミング信号が示す実際の回転周期が目標回転周期と一致するように、光チョッパの回転速度を調整することを特徴とする。
【０００７】
光源装置は、タイミング信号を生成する信号生成手段をさらに有することが好ましい。この場合、受光素子が、通過領域を通過した照明光の光量を示す出力信号を出力し、信号生成手段が、パルス波としてのタイミング信号を出力信号に基づいて生成することがより好ましい。
【０００８】
光源装置は、目標回転周期を示す目標タイミング信号を受信する受信手段をさらに有することが望ましい。また、光源装置は、光チョッパの実際の回転周期と目標回転周期との差である回転周期差を検出する回転周期差検出手段をさらに有し、速度調整手段が、回転周期差に基づいて光チョッパの回転速度を調整することが望ましい。
【０００９】
本発明の電子内視鏡装置は、先述の光源装置を備えたことを特徴とする。そして電子内視鏡装置は、照明光の被写体における反射光を受光して映像信号を生成する撮像素子をさらに有し、目標回転周期が、映像信号の読出し周期に対応することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光チョッパの回転速度を正確に調整可能な光源装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態における電子内視鏡装置１０のブロック図である。
【００１２】
電子内視鏡装置１０は、患者の体腔内の撮影に用いられるスコープ２０と、スコープ２０に被写体を照明するための照明光を供給し、スコープ２０から送られてくる映像信号を処理するプロセッサ３０とを備える。スコープ２０は、プロセッサ３０に着脱自在に接続され、プロセッサ３０にはモニタ６０が接続されている。
【００１３】
プロセッサ３０には、照明光を出射するキセノンランプ（図示せず）を内蔵した光源３２と光源用電源３４とを含む光源装置４８、プロセッサ３０全体を制御するシステムコントロール回路５０等が設けられている。光源３２は、光源用電源３４により電力が供給されると照明光を出射する。システムコントロール回路５０は、光源用電源３４が光源３２に供給する電力量を調整することにより、光源３２の出射光量と点灯／消灯の切り換え等を制御する。
【００１４】
光源装置４８には、絞り３６、照明光を間欠的に通過させるための光チョッパ４０等が設けられている。光源３２から出射され、絞り３６と光チョッパ４０を通過した照明光は、集光レンズ３５によって集光されてライトガイド１２の入射端１２Ａに入射する。絞り３６は、絞り用モータ３８によって開閉され、照明光の光量を調整する。絞り制御回路４４は、システムコントロール回路５０からの指示信号に基づいて絞り用モータ３８を駆動させることにより、絞り３６を制御する。
【００１５】
また、光源装置４８には、光チョッパ４０の回転を制御するために、受光素子２６、チョッパ制御部４２、チョッパ用モータ５６が設けられている。受光素子２６は、集光レンズ３５を通過した照明光の一部を受光し、受光した光の光量の変化を示す検出信号をチョッパ制御部４２に出力する。チョッパ制御部４２は、受光素子２６から送信される検出信号等に基づいて、光チョッパ４０を所定の速度で回転させるように、チョッパ用モータ５６を制御する。
【００１６】
ライトガイド１２は、入射端１２Ａに入射した照明光を、観察部位のあるスコープ２０の先端部へ伝達する。ライトガイド１２を通った照明光は出射端１２Ｂから出射され、配向レンズ２２を介して被写体に向けて照射される。照明された被写体である観察部位で反射した光は、対物レンズ２８を通り、カラーフィルタ（図示せず）が設けられたカラー撮像素子であるＣＣＤ２４に到達する。
【００１７】
スコープ２０においては、タイミングコントロール回路（図示せず）が設けられている。タイミングコントロール回路は、垂直同期信号を撮像素子駆動回路５４に送信する。撮像素子駆動回路５４は、システムコントロール回路５０の制御の下で、垂直同期信号に基づいてＣＣＤ２４を駆動する。
【００１８】
ＣＣＤ２４では、カラーフィルタを通過する光の色に応じた被写体像の映像信号が光電変換により発生する。ここでは、カラーテレビジョン方式としてＮＴＳＣ方式が適用されており、ＣＣＤ２４の奇数ラインと偶数ラインの信号電荷は、撮像素子駆動回路５４の制御によって１フィールド期間、すなわち１／６０秒間隔ずつ順次読出され、１フレーム期間ごとに全電荷が読出される。
【００１９】
なお、撮像素子駆動回路５４に送信された垂直同期信号は、チョッパ制御部４２にも送信される。チョッパ制御部４２は、後述するように、受光素子２６から出力された信号に加え、垂直同期信号（目標タイミング信号）に基づいてチョッパ用モータ５６を制御し、光チョッパ４０の回転速度を調整する。
【００２０】
読み出された映像信号には、増幅処理、アナログ映像信号からデジタル映像信号への変換処理、ホワイトバランス調整など様々な処理が施され、輝度信号、色差信号が生成される。輝度信号及び色差信号は、プロセッサ３０の映像信号処理回路４６へ送られ、ＮＴＳＣ信号などの映像信号に変換され、モニタ６０へ出力される。この結果、被写体像がモニタ６０に表示される。
【００２１】
図２は、光チョッパ４０を示す図である。図３は、光源３２から出射された照明光が受光素子２６によって受光される状態を概略的に示す図である。図４は、チョッパ制御部４２による光チョッパ４０の回転制御を概略的に示す図である。
【００２２】
光チョッパ４０は、薄い円板状の光遮蔽部材であり、光チョッパ４０には、照明光の一部が通過するための一対の開口Ｍ（通過領域）が設けられている。開口Ｍの形状は、光チョッパ４０の中心点Ｃを中心としたリングの一部であり、一対の開口Ｍの形状は互いに等しい。さらに、一対の開口Ｍの間に位置し、同じリングの一部を形成する一対の遮蔽領域Ｓの形状も、開口Ｍの形状にほぼ等しい。
【００２３】
光チョッパ４０は、チョッパ用モータ５６により、中心点Ｃを通り照明光の光路に平行な軸を中心として矢印Ａの示すように回転される。光チョッパ４０には、照明光の一部が一定の光路で照射され、照射された照明光が開口Ｍを通過し、もしくは遮蔽領域Ｓによって遮蔽されるように、光チョッパ４０は配置されている。
【００２４】
以上のことから明らかであるように、光源３２から出射される照明光の光量が一定である場合においても、開口Ｍを通過する照明光の光量は、光チョッパ４０の回転により変化する。すなわち、光チョッパ４０に向かう照明光の光路が、開口Ｍと重なる回転位置に光チョッパ４０があるとき、光チョッパ４０を通過する照明光の光量が最大である（図３参照）のに対し、照明光の光路が遮蔽領域Ｓによって遮られる回転位置に光チョッパ４０があるときには、照明光は光チョッパ４０を通過しない。そして照明光の光路が、開口Ｍと遮蔽領域Ｓとの境界線Ｂを含む領域に重なるときには、開口Ｍを通過する照明光の光量は、最大量よりも少ない。
【００２５】
開口Ｍを通過した照明光は、受光素子２６によって受光される。受光素子２６においては、受光した照明光の光量に応じた強度の信号が出力される。従って、受光素子２６から出力される信号の強度は、概略を図３に示すように、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとの間で変化し、最大値ＭＡＸ、もしくは最小値ＭＩＮである時間が長いのに対し、比較的短い時間で、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとの間で変化する。これは、照明光の光路が、境界線Ｂを含む領域に重なる時間は、開口Ｍもしくは遮蔽領域Ｓのみに重なる時間に比べて短いためである。
【００２６】
受光素子２６により出力された照明光の光量を示す信号は、チョッパ制御部４２に設けられたバッファ６２（信号生成手段）によって受信される（図４参照）。バッファ６２では、後述するように、受信した信号に基づいて、受信した信号の波形に類似した波形を有し、光チョッパ４０の実際の回転周期を示すパルス信号（タイミング信号）が生成される。バッファ６２において生成されたパルス信号は、比較演算回路６６に送信される。
【００２７】
一方、タイミングコントロール回路から撮像素子駆動回路５４を介してチョッパ制御部４２に送信された垂直同期信号は、チョッパ制御部４２に設けられた比較演算回路６６（受信手段）によって受信される。垂直同期信号は、本来、ＣＣＤ２４における信号電荷の読み出し周期を示すものである。そして、ＣＣＤ２４にて蓄積された信号電荷が読み出される周期は、照明光が被写体に出射されている時間、すなわち光チョッパ４０の回転周期に対応している。従って、垂直同期信号は、光チョッパ４０の回転周期の目標値をも示している。
【００２８】
ここでは、後述するように、１フィールド期間、すなわち１／６０秒ごとに照明光の出射と出射停止とが繰り返される必要がある。従って、一回転する間に一対の開口Ｍと一対の遮蔽領域Ｓとがそれぞれ照明光を通過させ、遮蔽する光チョッパ４０は、１／１５秒で一回転する必要がある。すなわち、垂直同期信号が示す光チョッパ４０の回転周期の目標値は１／１５秒である。
【００２９】
比較演算回路６６では、バッファ６２により生成されたパルス信号が示す光チョッパ４０の実際の回転周期と目標値との差である回転周期差を検出する。そして、チョッパ制御回路６４は、回転周期差に基づいてチョッパ用モータ５６を制御する。すなわち、チョッパ制御回路６４は、回転周期差が生じていなかった場合、１／１５秒で正確に一回転している光チョッパ４０をそのままの回転速度で回転させるように、チョッパ用モータ５６に指示信号を送る。
【００３０】
一方、回転周期差が生じていた場合には、チョッパ制御回路６４は、回転周期差を打ち消すように、すなわち１／１５秒で光チョッパ４０が一回転するように、調整させる指示信号をチョッパ用モータ５６に送る。この結果、光チョッパ４０は、実際の回転周期が垂直同期信号により示される目標回転周期と確実に一致するように、一定の速度で回転される。
【００３１】
図５は、照明光の出射と映像信号の読出しのタイミングを示すタイミングチャートである。
【００３２】
照明光の被写体への出射期間Ｌ1においてＣＣＤ２４は露光され、次の奇数フィールド期間Ｔ1では、奇数ラインにて生成された映像信号が読み出される。この奇数フィールド期間Ｔ1においては、照明光は光チョッパ４０により遮蔽されているため、奇数フィールド期間Ｔ1は照明光の出射停止期間Ｌ2に等しい。引き続いての偶数フィールド期間Ｔ2では、出射期間Ｌ1におけるＣＣＤ２４の露光により偶数ラインにて生成された映像信号が読み出されるとともに、再び照明光が被写体に出射される。
【００３３】
先述のように、光チョッパ４０の実際の回転周期を示すパルス信号（実線）は、受光素子２６が受光した照明光の光量を示す、受光素子２６からの出力信号（破線と破線間を結ぶ実線）に基づいて生成される。ここで、出力信号の強度が最小値ＭＩＮである期間においては、照明光は被写体に出射されないことから、生成されるパルス信号の強度も最小値ＭＩＮである。一方、受光素子２６からの出力信号の強度が最小値ＭＩＮでない期間においては、光量は変化するものの照明光は被写体に出射されていることから、パルス信号の強度は最大値ＭＡＸとされる。
【００３４】
このように、強度が最大値ＭＡＸもしくは最小値ＭＩＮのみの方形波としてパルス信号を生成することにより、パルス信号は、光チョッパ４０の実際の回転周期、すなわち、最大値ＭＡＸに対応する出射期間Ｌ1と、最小値ＭＩＮに対応する出射停止期間Ｌ2とを示す。そして、パルス信号の示す出射期間Ｌ1および出射停止期間Ｌ2が、いずれも垂直同期信号の受信間隔である１フィールド期間に一致するように、光チョッパ４０の回転周期、すなわち回転速度がチョッパ制御回路６４によって調整される。
【００３５】
以上のように、本実施形態の光源装置４８においては、光チョッパ４０を通過した照明光の強度の変化に基づいて検出される光チョッパ４０の実際の回転周期が、目標となる回転周期と正確に一致するように、光チョッパ４０の回転速度を調整することができる。
【００３６】
光チョッパ４０の形状は本実施形態に限定されず、光チョッパ４０の回転速度は形状に応じて調整される。例えば、光チョッパ４０は、遮蔽領域Ｓと、遮蔽領域Ｓとほぼ同じ形状である通過領域とを一つずつ備えた半円形状であっても良く、この場合、回転周期は例えば１／３０秒である。
【００３７】
撮像素子等についても本実施形態には限定されず、例えば、モノクロＣＣＤであるＣＣＤ２４の代わりにカラーＣＣＤを採用しても良く、この場合カラーフィルタは不要である。また、光チョッパ４０により、照明光の被写体への出射と出射停止とを切換る電子内視鏡装置である限り、映像信号の読出し方式等も本実施形態の電子内視鏡装置１０には限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施形態における電子内視鏡装置のブロック図である。
【図２】光チョッパを示す図である。
【図３】光源から出射された照明光が受光素子によって受光される状態を概略的に示す図である。
【図４】チョッパ制御部による光チョッパの回転制御を概略的に示す図である。
【図５】照明光の出射と映像信号の読出しのタイミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１０  電子内視鏡装置
２４  ＣＣＤ（撮像素子）
２６  受光素子
３２  光源
４０  光チョッパ
４２  チョッパ制御部（速度調整手段・信号生成手段・受信手段）
４８  光源装置
６４  チョッパ制御回路（速度調整手段）
６６  比較演算回路（回転周期差検出手段・受信手段）
Ｍ  開口（通過領域）
【図１】
2007190180.tif 000003
【図２】
2007190180.tif 000004
【図３】
2007190180.tif 000005
【図４】
2007190180.tif 000006
【図５】
2007190180.tif 000007