(57)【要約】【課題】光路上の光量を低下させることなく正確に光量を測定可能な光源装置を得る。【解決手段】回転調光部１１５は、回転軸Ｘがランプ１１４の照明光軸Ｙに対して平行となるように、かつ照明光軸Ｙが開口部１２２に入射するように光源装置１００に取り付けられる。回転調光部１１５は、ＣＣＤ２３２の撮像タイミングと同期して回転する。ＣＣＤ２３２が撮像を行っている期間に、光透過領域１２５が照明光軸Ｙと一致して、照明光を透過する。他方、回転調光部１１５が照明光を透過しない期間に、反射鏡１２４が照明光軸Ｙと一致して、照明光を光センサ１１７方向に反射する。光センサ１１７は、反射鏡１２４からの反射光を受光して、反射光の光量を測定する。反射鏡１２４は照明光を全反射するため、反射光の光量と照明光の光量とが一致する。そのため、反射光の光量を測定すれば、照明光の光量を正確に測定できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を照射する光源と、
前記照明光の光路上に設けられ、前記光路に対して平行な回転軸回りに回転して前記照明光の光量を調節する回転調光部と、
前記照明光の光量を測定する光量測定部とを備え、
前記回転調光部は、前記回転軸と交わる方向に照明光を反射する鏡を有し、前記光量測定部は、前記鏡による反射光の光路上に設けられて、前記反射光の光量を測定する光源装置。
【請求項２】
前記光量測定部が測定した光量に基づいて、前記照明光の光量を制御する光量制御部をさらに備える請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記回転調光部の回転タイミングを制御する調光制御部と、
前記照明光を用いて撮像する撮像素子の同期信号を受信する受信部とをさらに備え、
前記同期信号は、前記撮像素子が撮像を開始するタイミングを示す信号であって、
前記調光制御部は、前記受信部から同期信号を受信して、前記撮像素子が撮像を行わない期間に、前記光源の光路上を前記鏡が通過して前記回転軸と交わる方向に照明光を反射するように前記回転調光部の回転タイミングを制御する請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記撮像素子はＣＣＤであって、
前記同期信号は、撮像素子の垂直走査期間を開始するタイミングを示す垂直同期信号であって、
前記調光制御部は、前記垂直走査期間に前記光源の光路上を通過して照明光を反射するように前記回転調光部を制御する請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記調光制御部は、前記受信部から同期信号を受信して、前記撮像素子が撮像を行う期間に前記照明光の光量を調節するように前記回転調光部の回転タイミングを制御する請求項３又は４に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生成する光の光量を調節可能な光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源装置は、例えば内視鏡装置の光源として用いられる。内視鏡装置は、人体の体内に挿入されて体内を撮像する内視鏡スコープと、撮像して得られた画像を処理する内視鏡プロセッサとから成る。内視鏡スコープは、体内を照明する照明光を運ぶライトガイドファイバを有する。光源装置は、ライトガイドファイバに照明光を供給する。
【０００３】
照明光は、ライトガイドファイバを通過するとき、あるいは観察対象物に照射されたときに熱を生じる。ライトガイドファイバを通過するときに生じる熱は、ライトガイドファイバ及びその周辺に劣化等の悪影響を与える原因となりうる。また、観察対象物に照射されたときに生じる熱は、火傷の原因となりうる。これらを防止しながら十分な光量を提供するため、照明光の光量を測定して調節する必要がある。光量を測定する手段として、２つの手段が知られている。１つめの手段は、キセノンランプが発光する照明光の光路外に設けられる光電変換素子である。光電変換素子は、キセノンランプから絞りに向けて形成される照明光の光路上ではなく、光路の周囲に設けられ、光路から漏れ出た光の光量を測定する。そして、漏れ出た光の光量に基づいて、キセノンランプが絞りに向けて発光する照明光の光量を推定する（特許文献１）。２つめの手段は、ランプが発光する照明光の光路上に固定されるハーフミラーである。ランプは絞りに向けて照明光を発光し、ハーフミラーは照明光の一部を絞りに向けて透過し、一部を光センサに向けて反射する。そして光センサが照明光の一部を測定する。そして、照明光の一部に基づいて、キセノンランプが絞りに向けて発光する照明光の光量を推定する（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１００１０９号公報
【特許文献２】特開２００４−３３７２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、光路外に設け光電変換素子が光路から漏れ出た光の光量を測定し、あるいはハーフミラーによる反射光を測定して、光路上の光の光量を推定する構成では、ライトガイドファイバに入射する光量を正確に推定できない恐れがある。また、ハーフミラーを光路上に設けると、ライトガイドファイバに入射する照明光の光量が減少する。これにより、所望の光量を得られなくなるおそれや、より大きな光量の光を発光可能なランプを採用してコスト上昇を招くおそれが生じる。
【０００６】
本発明はこれらの問題を鑑みてなされたものであり、光路上の光量を低下させることなく正確に光量を測定可能な光源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】
【０００７】
本願発明による光源装置は、照明光を照射する光源と、照明光の光路上に設けられ、光路に対して平行な回転軸回りに回転して照明光の光量を調節する回転調光部と、照明光の光量を測定する光量測定部とを備え、回転調光部は、回転軸と交わる方向に照明光を反射する鏡を有し、光量測定部は、鏡による反射光の光路上に設けられて、反射光の光量を測定することを特徴とする。
【０００８】
光源装置は、光量測定部が測定した光量に基づいて、照明光の光量を制御する光量制御部をさらに備えることが好ましい。
【０００９】
光源装置は、回転調光部の回転タイミングを制御する調光制御部と、照明光を用いて撮像する撮像素子の同期信号を受信する受信部とをさらに備え、同期信号は、撮像素子が撮像を開始するタイミングを示す信号であって、調光制御部は、受信部から同期信号を受信して、撮像素子が撮像を行わない期間に、光源の光路上を鏡が通過して回転軸と交わる方向に照明光を反射するように回転調光部の回転タイミングを制御することが好ましい。
【００１０】
撮像素子はＣＣＤであって、同期信号は、撮像素子の垂直走査期間を開始するタイミングを示す垂直同期信号であって、調光制御部は、垂直走査期間に光源の光路上を通過して照明光を反射するように回転調光部を制御することが好ましい。
【００１１】
調光制御部は、受信部から同期信号を受信して、撮像素子が撮像を行う期間に照明光の光量を調節するように回転調光部の回転タイミングを制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光路上の光量を低下させることなく正確に光量を測定可能な光源装置を得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像処理装置を概略的に示したブロック図である。
【図２】回転フィルタを光路上から見た図である。
【図３】回転フィルタ及びフォトセンサを光路に対して直角方向から見た図である。
【図４】網ターレットを光路上から見た図である。
【図５】光量を測定するタイミングを示したタイミングチャートである。
【図６】羽根絞りを光路上から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態による光源装置１００について添付図面を参照して説明する。まず、図１を用いて光源装置１００を備える内視鏡システム２００について説明する。
【００１５】
内視鏡システム２００は、光源装置１００と、内視鏡プロセッサ２１０と、内視鏡スコープ２３０と、モニタ２２０とを備える。
【００１６】
内視鏡スコープ２３０は、被験者の体内に挿入される可撓部２３１と、内視鏡プロセッサ２１０及び光源装置１００と内視鏡スコープ２３０とを接続するコネクタ２３６とを主に備える。可撓部２３１の先端には、撮像素子を成すＣＣＤ２３２が設けられ、コネクタ２３６にはスコープコントローラ２３７が設けられる。そして、コネクタ２３６から可撓部２３１の先端までライトガイドファイバ２３３が設けられる。ライドガイドファイバ２３３は、光源装置１００から照明光を受光して、可撓部２３１の先端から観察対象物に対して照明光を出射する。ＣＣＤ２３２は、照明光を用いて所定の撮像タイミングで観察対象物を撮像して、撮像信号をスコープコントローラ２３７に送信する。スコープコントローラ２３７は、撮像信号に対して所定の処理を行って画像信号を作成した後、内視鏡プロセッサ２１０に送信する。
【００１７】
内視鏡プロセッサ２１０は、システムコントローラ２１１と、タイミングコントローラ２１２と、信号処理部２１３とを備える。システムコントローラ２１１は、内視鏡プロセッサ２１０の動作を制御し、タイミングコントローラ２１２は、内視鏡システム２００の動作に必要なクロック信号を生成して、各部材に送信する。信号処理部２１３は、スコープコントローラ２３７から画像信号を受信して、画像信号に所定の処理を施す。
【００１８】
光源装置１００は、内視鏡プロセッサ２１０とは別個に設けられ、ペリフェラルコントローラ１１１、ランプ電源１１２、ランプ１１４、回転調光部１１５、絞り１１６、及び光センサ１１７を主に備える。ペリフェラルコントローラ１１１は、光量制御部、調光制御部、及び受信部を成し、内視鏡プロセッサ２１０から受信した信号に応じてランプ電源１１２、回転調光部１１５、及び絞り１１６の動作を制御する。ランプ電源１１２は、ランプ制御部１１３を備え、ランプ１１４に電力を供給する。ランプ制御部１１３は、ペリフェラルコントローラ１１１からの信号に応じてランプ１１４に流す電流値を決定する。ランプ１１４は、例えばキセノンランプが用いられ、ランプ電源１１２から供給される電流の大きさに応じて発光光量を増減させながら、ライトガイドファイバ２３３に照明光を供給する。ランプ１１４とライトガイドファイバ２３３との間の光軸上に、回転調光部１１５及び絞り１１６が設けられる。回転調光部１１５は、ロータリーシャッタであって、ペリフェラルコントローラ１１１からの信号に応じて照明光を透過、あるいは遮光する。絞り１１６は、ペリフェラルコントローラ１１１からの信号に応じて開度を変更し、これにより照明光の光量を調節する。光センサ１１７は、フォトセンサであって光量測定部を成し、回転調光部１１５を介して照明光を受光して、照明光の光量を測定する。そして、測定により得られた光量値をペリフェラルコントローラ１１１に送信する。
【００１９】
次に、回転調光部１１５について図２及び図３を用いて説明する。回転調光部１１５は、遮光板１２１と、遮光羽根１２３と、反射鏡１２４とを主に備える。
【００２０】
遮光板１２１は、板状の円盤であって、円弧状の開口部１２２を有する。円盤の中心は回転軸Ｘと一致し、遮光板１２１は回転軸Ｘ回りに回転する。開口部１２２は、遮光板１２１の半周に渡って厚さ方向に開口する。遮光羽根１２３は半円板であって、遮光板１２１の厚さ方向に重なるように設けられる。遮光羽根１２３は回転軸回りに回転自在であって、遮光板１２１に対して回転することによって開口部１２２を塞いだり開けたりする。開口部１２２のうち、開けられている部分を光透過領域１２５という。開口部１２２において遮光羽根１２３が塞いでいる部分と、遮光板１２１において開口部１２２以外の部分とを合わせた領域を遮光領域１２６という。
【００２１】
反射鏡１２４は三角柱形状を有し遮光板１２１に取り付けられる。三角柱は、直角二等辺三角形の断面を有し、断面の直角を形成しない側面が鏡面を成す。そして、直角を成す側面の１つが遮光板１２１と接するように取り付けられる。これにより、鏡面が回転軸Ｘと４５度を成し、回転軸Ｘに沿って鏡面に入射する照明光は、回転軸Ｘに対して直角方向に反射される。
【００２２】
回転調光部１１５は、回転軸Ｘがランプ１１４の照明光軸Ｙに対して平行となるように、かつ照明光軸Ｙが開口部１２２に入射するように光源装置１００に取り付けられる。回転調光部１１５は、ＣＣＤ２３２の撮像タイミングと同期して回転する。ＣＣＤ２３２が撮像を行っている期間に、光透過領域１２５が照明光軸Ｙと一致して、照明光を透過する。そして、照明光はライトガイドファイバ２３３を介して観察対象物を照らす。ＣＣＤ２３２は、照明光を用いて観察対象物を撮像する。照明光が透過する期間を調節することにより、観察対象物が照らされる期間を調節することができる。他方、回転調光部１１５が照明光を透過しない期間に、反射鏡１２４が照明光軸Ｙと一致して、照明光を光センサ１１７方向に反射する。光センサ１１７は、反射鏡１２４からの反射光を受光して、反射光の光量を測定する。反射鏡１２４は照明光を全反射するため、反射光の光量と照明光の光量とが一致する。そのため、反射光の光量を測定すれば、照明光の光量を正確に測定できる。
【００２３】
絞り１１６について図４を用いて説明する。絞り１１６は網ターレットであって、第１から第５の網部５１−５５を備え、透過する照明光の光量を網の密度に応じて制限する。第１の網部５１から第５の網部５５に向けて網の密度が下がり、光の透過率が上昇する。絞り１１６は、回転軸Ｘ回りに回転自在であって、回転によって第１から第５の網部５１−５５のいずれか１つが照明光軸Ｙ上に置かれる。ペリフェラルコントローラ１１１は、得ようとする照明光量に対応する網部を選択し、選択した網部が照明光軸Ｙ上に来るように絞り１１６を制御する。
【００２４】
次に、光量を測定するタイミングと撮像タイミングとの関係について図５を用いて説明する。図５は、ＣＣＤ２３２が１秒間に３０フレーム、つまり３０ｆｐｓ（ｆｒａｍｅｓ  ｐｅｒ  ｓｅｃｏｎｄ）で撮像を行い、回転調光部１１５が１秒間に６０回転、つまり６０ｒｐｓ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ  ｐｅｒ  ｓｅｃｏｎｄ）で回転する場合のタイミングチャートを示す。
【００２５】
ＣＣＤ２３２は、奇数フィールドＯＤＤと偶数フィールドＥＶＥＮを交互に出力する。１つの奇数フィールドＯＤＤと１つの偶数フィールドＥＶＥＮにより、１つのフレームが形成される。奇数フィールドＯＤＤの撮像を開始する瞬間から偶数フィールドＥＶＥＮの撮像を開始する瞬間までの期間は、１／６０秒である。
【００２６】
回転調光部１１５の回転タイミングについて説明する。ＣＣＤ２３２が奇数フィールドＯＤＤの撮像を開始する瞬間に、光透過領域１２５が照明光軸Ｙと一致して照明光を透過する。その後、所定期間が経過すると遮光領域１２６が照明光軸Ｙと一致し、これにより照明光を遮蔽して透過しない。回転調光部１１５は、偶数フィールドＥＶＥＮについても同様に動作する。これらの動作を回転調光部１１５が反復する。
【００２７】
光量を測定するタイミングについて説明する。回転調光部１１５の遮光領域１２６が照明光軸Ｙと一致する期間に、反射鏡１２４が照明光を光センサ１１７方向に反射する。光センサ１１７は、反射鏡１２４からの反射光を受光して、反射光の光量を測定する。
【００２８】
次に、光量を測定する処理について図１及び図５を用いて説明する。
【００２９】
タイミングコントローラ２１２が生成するクロック信号に応じて、システムコントローラ２１１はＣＣＤ２３２及びペリフェラルコントローラ１１１に垂直同期信号を送信する。垂直同期信号は、ＣＣＤ２３２が垂直方向の電荷を出力する期間を開始するタイミングを示す信号である。ＣＣＤ２３２が垂直方向の電荷を出力する期間を垂直走査期間という。垂直同期信号を受信したＣＣＤ２３２は、垂直同期信号に応じて垂直走査期間に電荷を出力する。垂直同期信号を受信したペリフェラルコントローラ１１１は、垂直走査期間に遮光領域１２６が照明光軸Ｙと一致するように、回転調光部１１５を制御する。これにより回転調光部１１５は照明光を遮蔽して透過しない。この間、反射鏡１２４が照明光軸Ｙと一致して、反射鏡１２４が照明光を光センサ１１７方向に反射する。光センサ１１７は、反射鏡１２４からの反射光を受光して、反射光の光量を測定する。
【００３０】
次に、測定した光量に基づいて照明光の光量を調節する処理について説明する。ペリフェラルコントローラ１１１は、光センサ１１７から光量値を受信する。そして、受信した光量値が、所望の光量値となるように、ランプ１１４に流す電流値を決定する。決定された電流値はランプ制御部１１３に送られる。ランプ制御部１１３は電流値を受信して、ランプ１１４に流す電流の値を、受信した電流値に変更する。これにより、照明光が所望の値に調整される。
【００３１】
以上のように、本実施形態によれば、照明光を減光することなく、照明光の光量を正確に測定することができる。また、正確に照明光の光量を測定できるため、照明光の光量を正確に調節することができる。
【００３２】
次に、第２の実施形態について図６を用いて説明する。第２の実施形態において第１の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。第２の実施形態は、第１の実施形態に対して絞り１１６の構成が異なる。第２の実施形態では、網ターレット５０の代わりに第１から第３の羽根絞り６１−６３のいずれか１つを用いる。
【００３３】
第１の羽根絞り６１は、第１の支持部６２と第１の遮光部６３とを備える。第１の遮光部６３は、くさび状に切り欠かれた切り欠き部６４を備える。第１の支持部６２は回転軸に軸支され、これにより第１の遮光部６３が照明光軸Ｙ上で旋回するように、第１の羽根絞りが照明光軸Ｙ上に設けられる。切り欠き部６４における照明光軸Ｙの位置に応じて、切り欠き部６４を通過する照明光の光量が調節される。つまり、切り欠き部６４は、その幅が最も広い部位で最も多量の照明光を透過し、その幅が最も狭い部位では、最も少量の照明光を透過する。切り欠き部６４が設けられない部位に照明光軸Ｙが置かれたとき、照明光は遮蔽されて透過されない。
【００３４】
第２の羽根絞り７１は、第２の支持部７２と第２の遮光部７３とを備える。第２の遮光部７３は、大きさが異なる複数の穴部７４を備える。第２の支持部７２は回転軸に軸支され、これにより第２の遮光部７３が照明光軸Ｙ上で旋回するように、第２の羽根絞りが照明光軸Ｙ上に設けられる。穴部７４は、直径が等しい５つの穴から成る集団を３つ有し、直径が大きいものから小さいものへと並べられる。穴部７４における照明光軸Ｙの位置に応じて、穴部７４を通過する照明光の光量が調節される。つまり、穴部７４は、その径が最も大きい穴が位置する部位で最も多量の照明光を透過し、その径が最も小さい穴が位置する部位では、最も少量の照明光を透過する。穴部７４が設けられない部位に照明光軸Ｙが置かれたとき、照明光は遮蔽されて透過されない。
【００３５】
第３の羽根絞り８１は、第３の支持部８２と第３の遮光部８３とを備える。第３の遮光部８３は、大きさが異なる複数の穴部８４を備える。第３の支持部８２は回転軸に軸支され、これにより第３の遮光部８３が照明光軸Ｙ上で旋回するように、第３の羽根絞りが照明光軸Ｙ上に設けられる。穴部８４は、直径が大きい穴から小さい穴へと並べられる。穴部８４における照明光軸Ｙの位置に応じて、穴部８４を通過する照明光の光量が調節される。つまり、穴部８４は、その径が最も大きい穴が位置する部位で最も多量の照明光を透過し、その径が最も小さい穴が位置する部位では、最も少量の照明光を透過する。穴部８４が設けられない部位に照明光軸Ｙが置かれたとき、照明光は遮蔽されて透過されない。
【００３６】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得る。
【００３７】
なお、光軸に対して直角方向に反射鏡１２４が照明光を反射する構成を説明したが、反射する方向は、光軸と交わる方向であれば直角方向でなくてもよい。このとき、照明光が反射される方向に光センサ１１７が設けられる。
【００３８】
なお、光源装置１００は内視鏡プロセッサ２１０とは別個の装置であるとして説明したが、内視鏡プロセッサ２１０の内部に一体として設けられても良い。
【００３９】
また、撮像素子はＣＣＤ２３２に限定されない。
【００４０】
ＣＣＤ２３２が１秒間に撮像するフレーム数は３０ｆｐｓに限定されない。
【符号の説明】
【００４１】
１００  光源装置
１１１  ペリフェラルコントローラ
１１２  ランプ電源
１１３  ランプ制御部
１１４  ランプ
１１５  回転調光部
１１７  光センサ
１２１  遮光板
１２２  開口部
１２３  遮光羽根
１２４  反射鏡
１２５  光透過領域
１２６  遮光領域
２００  内視鏡システム
２１０  内視鏡プロセッサ
２１１  システムコントローラ
２１２  タイミングコントローラ
２１３  信号処理部
２２０  モニタ
２３０  内視鏡スコープ
２３１  可撓部
２３２  ＣＣＤ
２３３  ライトガイドファイバ
２３６  コネクタ
２３７  スコープコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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