(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部から導かれる照明光の光束の光路上に配設される平板状の部材からなり、前記光束を通過させるための複数の開口部が平面部の略全面にわたって形成されるよう前記平面部の一部が一方の側に所定の角度で傾斜された複数の折曲部を有し、前記光束の光軸に対して垂直、かつ前記折曲部と前記平面部との境界線に平行な回転軸を中心として回転可能に支持される絞り板と、
前記開口部を通過できる前記光束が最大となる前記絞り板の第１の限界位置と、前記開口部を通過できる前記光束が最小となる前記絞り板の第２の限界位置とを検知する位置検出手段と、
前記絞り板の回転駆動を制御し、前記位置検出手段により前記第１及び第２の限界位置に前記絞り板が達したことを検知すると前記絞り板の回転を停止させる絞り板駆動制御手段と
を備えることを特徴とする電子内視鏡用光源ユニット。
【請求項２】
電子内視鏡の撮像部からの輝度情報に基づき、前記照明光の明暗を判定する光量判定手段を備え、前記絞り板駆動制御手段が前記光量判定手段からの出力に基づき制御されることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡用光源ユニット。
【請求項３】
前記絞り板駆動制御手段が、前記光量判定手段において照明が適正な明るさよりも暗いと判定されたときには、前記絞り板を前記第１の限界位置に向けて回転させ、前記光量判定手段において照明が適正な明るさよりも明るいと判定されたときには、前記絞り板を前記第２の限界位置に向けて回転させることを特徴とする請求項２に記載の電子内視鏡用光源ユニット。
【請求項４】
前記光量判定手段及び前記位置検出手段からの出力に基づいて前記光源の出力を調整する光源調整手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の電子内視鏡用光源ユニット。
【請求項５】
前記絞り板が前記第１の限界位置にあるとき、前記折曲部が前記光軸に平行になり、前記絞り板が前記第２の限界位置にあるとき、前記折曲部と前記平面部とにより前記光束が全て遮光されることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡用光源ユニット。
【請求項６】
前記位置検出手段が、前記絞り板と接触することにより前記第１及び第２の限界位置に前記絞り板を位置決めし、前記絞り板の回転可能な範囲を物理的に規定するストッパーを備え、前記絞り板が前記第１又は第２の限界位置にあることが、前記絞り板と前記ストッパーとの接触によりを検知されることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡用光源ユニット。
【請求項７】
請求項１に記載の電子内視鏡用光源ユニットを備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子内視鏡システムにおいて照明光を供給する光源ユニットに関し、特に光源ユニットの光量制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子内視鏡（以下電子スコープ）には体内の観察部位に照明光を供給するためのライトガイド・ファイバ・バンドル（以下、ライトガイド）が配設されている。ライトガイドは、電子スコープが画像信号処理ユニット（以下プロセッサ）に装着されると、プロセッサ内に設けられた光源ユニットに接続され、光源から照射される光を電子スコープの先端に伝送し照明光として照射する。光源から照射される光は凹面鏡等により平行光束とされた後、集光レンズ等を介してライトガイドの入射端に集光される。照明光の光量調節は、従来光源とライトガイドの入射端との間に設けられた絞り装置等により、ライトガイドに供給される光量を調節することにより行われている。
【０００３】
絞り装置は、光束が通過できる領域を絞り板等により調節することによりライトガイドへ供給される光量を調節している。従来の絞り装置では、光束の外側から中心に向けて光が通過できる領域が狭められるので、絞り装置を絞り込んで光量を抑えるときには、絞りが開放されているときに比べ光束の空間的な分布が中央に偏ることとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような絞り装置を光量調節に用いると、照明光の光量を照射領域全体で均一に制御することはできず、絞りの開口の大きさにより照射領域の中央と周辺部とで光の分布に大きな偏りが生じ、光の配向特性等の照明条件が悪化するという問題がある。また、光源から照射される光は、全ての放射方向に対して分光特性が一定であるとは限らないことから、上述のような絞り装置により照明光の光量調節を行うと、絞りの開口の大きさにより照明光の分光特性が変動するという問題がある。
【０００５】
本発明は、電子内視鏡から照射される照明光の光学的特性を一定に保ちながら光量調節が可能な電子内視鏡用光源ユニット及びこの光源ユニットを備えた電子内視鏡システムを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子内視鏡用光源ユニットは、光源部から導かれる照明光の光束の光路上に配設される平板状の部材からなり、光束を通過させるための複数の開口部が平面部の略全面にわたって形成されるよう平面部の一部が一方の側に所定の角度で傾斜された複数の折曲部を有し、光束の光軸に対して垂直、かつ折曲部と平面部との境界線に平行な回転軸を中心として回転可能に支持される絞り板と、開口部を通過できる光束が最大となる絞り板の第１の限界位置と、開口部を通過できる光束が最小となる絞り板の第２の限界位置とを検知する位置検出手段と、絞り板の回転駆動を制御し、位置検出手段により第１及び第２の限界位置に絞り板が達したことを検知すると絞り板の回転を停止させる絞り板駆動制御手段とを備えることを特徴としている。
【０００７】
電子内視鏡用光源ユニットは、電子内視鏡の撮像部からの輝度情報に基づき、照明光の明暗を判定する光量判定手段を備え、絞り板駆動制御手段が光量判定手段からの出力に基づき制御されることが好ましい。このとき絞り板駆動制御手段は、光量判定手段において照明が適正な明るさよりも暗いと判定されたときに絞り板を第１の限界位置に向けて回転させ、光量判定手段において照明が適正な明るさよりも明るいと判定されたときに絞り板を第２の限界位置に向けて回転させることが好ましい。これにより、電子内視鏡の照明を適正な露出を自動的に調整することができる。
【０００８】
また、より適切な露出制御を行うには、電子内視鏡用光源ユニットが光量検出手段及び位置検出手段からの出力に基づいて光源の出力を調整する光源調整手段を備えることが好ましい。
【０００９】
絞り板の回転により光量調節可能なの範囲を広げるには、絞り板が第１の限界位置にあるとき、折曲部が光軸に平行になり、絞り板が第２の限界位置にあるとき、折曲部と平面部とにより光束が全て遮光されるように設定されることが好ましい。
【００１０】
位置検出手段は、絞り板と接触することにより第１及び第２の限界位置に絞り板を位置決めし絞り板の回転可能な範囲を物理的に規定するストッパーを備え、絞り板が第１又は第２の限界位置にあることが、絞り板とストッパーとの接触により検知される。これにより、絞り板の回転範囲を物理的に規定できるとともに第１及び第２の限界位置での絞り板の位置決めが安定し、かつ簡単な構成により第１及び第２の限界位置に絞り板があることを検知することができる。
【００１１】
また、本発明の電子内視鏡システムは、上記電子内視鏡用光源ユニットを備えることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である電子内視鏡システムの回路構成を概略的に示すブロック図である。
【００１３】
本実施形態において電子内視鏡子システムは、例えば、電子スコープ、画像信号処理ユニット（プロセッサ）２０、ＴＶモニタ３０、画像ファイリング装置４０からなる。電子スコープ１０はプロセッサ２０に着脱自在に装着され、ＴＶモニタ３０、画像ファイリング装置４０はプロセッサ２０とビデオケーブル等を介して接続される。
【００１４】
電子スコープ１０は可撓性の挿入部１１を有し、その先端には撮像ユニット１２が設けられる。撮像ユニット１２は、対物レンズ群１２０、ＣＣＤイメージセンサ１２１などからなる。挿入部１１内には超極細の光ファイバーの束からなるライトガイド１３が配設されており、プロセッサ２０から供給される光を挿入部１１の先端まで伝送し、その射出端から照明レンズ１５を介して照明光として照射する。電子スコープ１０の操作部１４には、送気・送水ボタン（図示せず）等の各種操作ボタンが設けられている。
【００１５】
ＣＣＤイメージセンサ１２１は、電子スコープ１０内に設けられたＣＣＤドライバ（図示せず）等から出力されるＣＣＤ駆動パルスにより駆動制御される。ＣＣＤドライバは、プロセッサ２０内に設けられたシステムコントローラ２１と電気的に接続され、システムコントローラ２１からの制御信号に基づいて駆動される。システムコントローラ２１は、電子内視鏡システムを全体的に制御するマイクロコンピュータである。
【００１６】
一方、ＣＣＤイメージセンサ１２１で撮像された画像は、画像信号として、信号ケーブルを介してプロセッサ２０内の映像信号処理回路２２に伝送される。画像信号は、映像信号処理回路２２において適切な信号レベルに増幅されるとともに、サンプルホールド、ブランキング、クランプ等の処理が行われたのち輝度信号、色差信号に変換され、ホワイトバランス、ガンマ補正等の信号処理が施され、デジタルの画像信号として画像メモリ（図示せず）に一時的に格納される。画像メモリに格納されたデジタルの画像信号は、その後画像メモリから読み出され、例えばアナログのＳビデオ信号等にエンコードされるとともにＴＶモニタ３０に出力され、ビデオ画像として表示される。また、ビデオ信号は、画像ファイリング装置４０に出力され、記録媒体に記録されることも可能である。
【００１７】
ライトガイド１３の入射端は、プロセッサ２０内に設けられた光源ユニット２３に光学的に接続される。光源ユニット２３は、例えば、キセノンランプやハロゲンランプ等の白色光源であるランプ２３１と反射鏡２３２とからなる光源部と、絞りユニット２４、集光レンズ２３４、光源ユニット制御部２７からなる。ランプ２３１から放射される光は、反射鏡２３２で平行な光束とされ、絞りユニット２４を介して集光レンズ２３４に導かれ、集光レンズ２３４によりライトガイド１３の入射端に集光される。ライトガイド１３の入射端に集光された光は、ライトガイド１３内を伝送され、挿入部１１の先端に配置されたライトガイド１３の射出端から照明光として照射される。
【００１８】
また、映像信号処理回路２２で生成された輝度信号は、光源ユニット２３の光源ユニット制御部２７へ出力される。光源ユニット制御部２７では、後述するように、入力された輝度信号に基づいて絞りユニット２４の駆動および光源２３１の出力の制御が行われる。
【００１９】
図２は、絞りユニット２４の構造を示す模式的な斜視図である。絞り板２４０は例えば金属等の矩形平板部材からなり、図２においてライトガイド１３（図１参照）の入射端側から示されている。絞り板２４０の側端部２４０Ａの略中央には回転軸２４１が一体的に設けられている。回転軸２４１はその軸方向が側端部２４０Ａと垂直な端部２４０Ｂ、２４０Ｃと平行となるよう形成される。ＤＣサーボモータ２４７の回転は複数のギアから成る伝達機構２４２を介して回転軸２４１に伝達される。すなわち、絞り板２４０はＤＣサーボモータ２４７の回転に応じて回転軸２４１を中心として回転する。
【００２０】
絞り板２４０の平面部２４０Ｐには複数の開口部２４３が形成される。平面部２４０Ｐに、回転軸２４１の軸方向に垂直な方向に同一寸法の一対の切り込みを入れ、その一対の切れ込みと連続し、かつ回転軸２４１の軸方向と平行な切れ込みを入れ、それらの切れ込みに規定される部分を折り曲げることにより、開口部２４３は形成される。すなわち、開口部２４３が形成されると共に、平面部２４０Ｐに対して所定の角度で傾斜する折曲部２４４が形成され、また平面部２４０Ｐにおいて折曲されない部分（図２中、符号２４５）が形成される。上述の回転軸２４１と軸方向と垂直な一対の切れ込みはそれぞれ側端部２４０Ａおよび側端部２４０Ａと平行な側端部２４０Ｄの近傍に入れられる。図２に示すように、絞り板２４０には、同一形状、同一寸法の開口部２４３及び折曲部２４４が回転軸２４１と垂直な方向において複数形成され、各折曲部２４４は同一方向に傾斜している。
【００２１】
尚、本明細書では、平面部２４０Ｐにおいて回転軸２４１と平行な方向を絞り板の「横方向」、回転軸２４１と垂直な方向を絞り板２４０の「縦方向」とする。また、各開口部２４３間の横方向に延びる部分、すなわち平面部２４０Ｐにおいて折曲されない部分を「梁部」と呼ぶ。
【００２２】
次に図３〜図７を参照して本実施形態の絞り装置の原理について説明する。
【００２３】
図３は、光源２３１、反射鏡２３２、絞り板２４０、集光レンズ２３４、ライトガイド１３の相対的位置関係を絞り板２４０の側端部２４０Ａの側から模式的に示す一部断面図である。図３において伝達機構２４２、ＤＣサーボモータ２４７は省略されており、また、回転軸２４１は絞り板２４０の回転軸を明示するため、断面図において対応する位置に示されている。各折曲部２４４は上述のように折り曲げ方向が同一方向であり、かつ平面部２４０Ｐに対する傾斜角度が同一角度となるように折曲される。絞り板２４０は、反射鏡２３２で反射され平行な光束とされた光の光路上に、折曲部２４４が集光レンズ２３４およびライトガイド１３の入射端面側に向くように配置される。
【００２４】
図４は、図３に示される絞り板２４０の一部を拡大して示す図である。平面部２４０Ｐの梁部２４５は、反射鏡２３２からの反射光を常時、遮光する部分である。したがって、反射鏡２３２からの反射光の利用効率を高めるべく、梁部２４５の縦方向の長さＬ１は、開口部２４３の縦方向の長さＬ２に比して小さくなるよう、開口部２４３は形成される。尚、Ｌ１を極力短くすることにより、絞り板２４０の回転に伴い増加する梁部２４５による遮光量の変化は、開口部２４３を通過する光束の通過量の変化に比して無視できる程度のものとなる。
【００２５】
尚、本明細書において、平面部２４０Ｐが反射鏡２３２からの平行光に対して垂直に位置決めされている場合の絞り板２４０の位置を「基準位置」とする。絞り板２４０が回転軸２４１を中心として、端部２４０Ｂが白色光源２３１側へ近づき、端部２４０Ｃがライトガイド１３側へ近づくよう回転することを「正転」とする。また、絞り板２４０が回転軸２４１を中心として、端部２４０Ｂがライトガイド１３側へ近づき、端部２４０Ｃが白色光源２３１側へ近づくよう回転することを「逆転」とする。すなわち、図３に示す状態において絞り板２４０は基準位置にあり、正転は回転軸２４１を中心とした時計回りの回転であり、逆転は反時計回りの回転である。
【００２６】
ここで図５を用いて絞り板２４０の折曲部２４４の傾斜角度と絞り板２４０の回転範囲の相対的関係について説明する。図５には絞り板２４０を回転軸２４１（図２参照）の軸方向に垂直な面で切断した断面の開口部２４３近傍が模式的に示されている。図５中、折曲部２４４を含む絞り板２４０は太線、開口部２４３は点線、反射鏡２３２からの平行光は１点鎖線で示される。尚、図５はあくまで折曲部２４４の傾斜角度と絞り板２４０の回転範囲の相対的関係を説明するための模式図であり、図２若しくは図４に示される断面図を一定の拡大率若しくは縮小率で変倍したものではない。点Ａは絞り板２４０の端部２４０Ｂ側の点、点Ｄは端部２４０Ｃ側の点である。点Ｂは折曲部２４４と平面部２４０Ｐとの境界線上の点であり、点Ｃは折曲部２４４の回転軸２４１の軸方向と平行な縁部上の点である。点Ｅは開口部２４３を規定する縁部のうち回転軸２４１の軸方向と平行な縁部上の点である。点Ａ〜Ｅはいずれも切断面上の点、すなわち同一平面上の点である。上述のように、折曲部２４４は平面部２４０Ｐの一部に切れ込みを入れ折り曲げることにより形成さえる。したがって、直線ＢＣと直線ＢＥの長さは同一である。
【００２７】
図５において、光路１は、反射鏡２３２（図３参照）からの光束が完全に遮光される限界まで絞り板２４０が基準位置から逆転された状態における光路を示す。光路２および光路３は、絞り板２４０が基準位置に位置決めされた状態における反射鏡２３２からの光束の光路を示す。光路４および光路５は、折曲部２４４により反射鏡２３２からの光束が全く遮光されない位置まで絞り板２４０が正転された状態における光路を示す。換言すれば、光量調節のために回転される絞り板２４０の駆動範囲は、上述の光束の入射角が光路１と直線ＢＤが成す角度θ１となる位置から、光路５と直線ＢＥが成す角度θ４となる位置までの範囲である。
【００２８】
光路１と直線ＢＤが成す角度θ２は角度θ１の対頂角であり角度θ１と同一角度である。点Ａ、Ｂ、Ｃにより規定される角度θ３は角度θ４の対頂角であり同一角度である。直線ＡＢと光路５により規定される角度θ５と、直線ＢＣと直線ＢＥにより規定される角度θ６は対頂角であり同一角度である。また、上述のように直線ＢＣと直線ＢＥの長さは同一である。すなわち、三角形ＢＣＥは二等辺三角形であり、したがって角度θ２と角度θ７は同一角度である。尚、本明細書では、折曲部２４４の曲げ角度とは角度θ３を示すものとする。
【００２９】
ここで、以下に示す式（１）〜（６）を参照しながら折曲部２４４の曲げ角度と反射鏡２３２からの平行光の入射角度との相対関係について説明する。
【００３０】
θ２＋θ６＋θ７＝１８０°・・・・・・・・・・・・・・・（１）
θ６＝θ５＝１８０°−θ４・・・・・・・・・・・・・・・（２）
２×θ２＝１８０°−θ６・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
θ２＝（１８０°−θ６）／２＝θ１・・・・・・・・・・・（４）
θ２＝（１８０°−（１８０°−θ４））／２＝θ１・・・・（５）
θ２＝θ４／２＝θ１・・・・・・・・・・・・・・・・・・（６）
【００３１】
式（１）に示すように角度θ２、θ６、θ７は三角形ＢＣＥの内角でありその総和は１８０°である。角度θ５と角度θ６は対頂角であり同一角度であるとともに、角度θ４の余角である。したがって、角度θ４、θ５、θ６の関係は式（２）に示すように表される。ここで、角度θ２と角度θ７は二等辺三角形ＢＣＥの等しい２辺ＢＣ、ＢＥの内角であり同一角度であり、角度θ１と角度θ２は対頂角であり同一角度である。したがって、式（１）から式（３）を経て式（４）が導かれる。式（２）を式（４）に代入すると式（５）が導かれ、式（５）を展開すると式（６）が得られる。
【００３２】
角度θ４は折曲部２４４の曲げ角度である角度θ３の対頂角であり同一角度である。したがって、光束が折曲部２４４に全く遮光されない位置における光束の入射角度θ４は折曲部２４４の曲げ角度により決定される。また、式（６）に示されるように、反射鏡２３２からの光束が完全に遮光される第１の限界位置における光束の入射角度θ１も、折曲部２４４の曲げ角度により決定される。
【００３３】
次に、図６を用いて絞り板２４０の基準位置からの回転角度と折曲部２４４の曲げ角度との相対的関係について説明する。図６において、絞り板２４０を回転軸２４１（図２参照）に垂直な面で切断した断面が、図５と同様、模式的に示される。絞り板２４０Ｓは基準位置に位置決めされ、絞り板２４０Ｌは光束を完全に遮光する第１の限界位置に位置決めされ、絞り板２４０Ｒは折曲部２４４により光束が全く遮光されない第２の限界位置に位置決めされた状態を示す。図６に示される光路１〜光路５は図５中の光路１〜光路５と同一である。
【００３４】
図６において点Ｏは回転軸２４１の軸心上の点であり、点Ｐは絞り板２４０Ｌにおいて開口部２４３を規定する縁部のうち回転軸２４１の軸方向と平行な縁部上の点であり、点Ｑは点Ｐを含む直線と基準位置にある絞り板２４０Ｓの平面部２４０Ｐとの交点である。絞り板２４０Ｓから絞り板２４０Ｌへの逆転方向の回転角度αは三角形ＯＰＱの内角であることから、上述の式（６）より以下の式（７）で示される。
【００３５】
α＝１８０°−θ１−９０°
＝９０°−θ１
＝９０°−（θ４／２）      ・・・・・・・・・・・（７）
【００３６】
また、点Ｒは絞り板２４０Ｒにおいて折曲部２４４と平面部２４０Ｐとの境界線上の点であり、点Ｓは点Ｒを含む直線と基準位置にある絞り板２４０Ｓの開口部２４３との交点である。絞り板２４０Ｓから絞り板２４０Ｒへの正転方向の回転角度βは三角形ＯＳＲの内角であることから以下の式（８）により表される。
【００３７】
β＝１８０°−（１８０°−θ４）−９０°
＝θ４−９０°      ・・・・・・・・・・・・・・・・（８）
【００３８】
以上のように、光量制御のために回転させられる絞り板２４０の駆動範囲は、逆転方向に「９０°−（θ４／２）」の角度と正転方向に「θ４−９０°」の角度との範囲である。角度θ４は折曲部２４４の曲げ角度である角度θ３と同一角度である。すなわち、絞り板２４０の回転駆動の範囲は折曲部２４４の曲げ角度により規定される。
【００３９】
折曲部２４４の曲げ角度（θ３）が９０°以上の場合、上述の式（７）、（８）より、曲げ角度がより大きいほど絞り板２４０の回転範囲は大きくなる。一方、折曲部２４４の曲げ角度が大きくなるにつれ、反射鏡２３２からの光束が折曲部２４４に全く遮光されない状態において折曲部２４４および梁部２４５により遮光される遮光領域（光路２、３に挟まれた領域以外の領域）は広くなり、反射鏡２３２からの光束利用効率が悪くなる。
【００４０】
また、絞り板２４０の回転範囲が大きくなると、絞り板２４０の回転角度が最大になった状態においても反射光２３２からの光束の全領域に絞り板２４０が介在するよう、絞り板２４０の縦方向の長さを長く設けなければならない。その結果、白色光源２３１と集光レンズ２３４との間の距離をより長く確保する必要があり、プロセッサ２０内における絞りユニット２４の設計上の自由が制限される虞がある。
【００４１】
以上のように、折曲部２４４の曲げ角度（θ３）が９０°を超えた状態において、徒に曲げ角度を大きくすると、絞り板２４０の回転範囲がより大きくなる反面、反射鏡２３２からの光束の利用効率が悪くなり、かつ絞り板２４０の全長を長くしなければならない。
【００４２】
一方、折曲部２４４の曲げ角度（θ３）を９０°より小さくすると、図７に示すように開口部２４３を通過する光束の一部が折曲部２４４により遮光されることになり、開口部２４３が十分に機能しない。これを解決するために、梁部２４５の縦方向の長さを相対的に大きくすることが考えられる。しかしながら、図４を用いて上述したように、梁部２４５の縦方向の長さを大きくすると絞り板２４０の回転に伴う、梁部２４５による遮光量の変位が大きくなると共に、反射鏡２３２からの光束の利用効率が低下することになる。
【００４３】
以上の考察結果をふまえて、本実施形態においては、折曲部２４４の曲げ角度（θ３）は鈍角となるよう形成される。換言すれば、折曲部２４４は端部２４０Ｂ側の平面部２４０Ｐと成す角度（図６中、角度θ６）が鋭角となるように形成される。具体的には、角度θ３が９０°より大きく１３５°以下の範囲内となるよう、すなわち角度θ６が４５°以上９０°未満の範囲内となるよう折曲部２４４は形成される。尚、折曲部２４４の曲げ角度を以上のように設けることにより、絞り板２４０の回転駆動範囲が広く設定され細かい分解能で回転駆動を制御することが可能となり、より精度の高い駆動が実現されるとともに、絞り板２４０の周囲に広いスペースを確保する必要がない。
【００４４】
次に、図８〜図１１を参照して、本実施形態における光源ユニット制御手段について説明する。
【００４５】
図８は、光源ユニット制御手段に係る制御システムの模式的な構成を概略的に示している。図８には、図６と同様に絞り板２４０が３つの回転位置に配置されたときの様子が模式的に示されている。すなわち、絞り板２４０Ｓは絞り板２４０が基準位置に位置決めされた状態を示し、絞り板２４０Ｌは光束が略完全に遮光され、開口部２４３を通過する光束が最小となる第１の限界位置に絞り板２４０が位置決めされた状態を示し、絞り板２４０Ｒは折曲部２４４により光束が全く遮光されず、開口部２４３を通過する光束が最大となる第２の限界位置に絞り板２４０が位置決めされた状態を示す。
【００４６】
絞り板２４０が第１の限界位置である絞り板２４０Ｌの位置にあるとき、端部２４０Ｂは、ストッパー４００Ｌに接触し、これによって絞り板２４０Ｌの位置決めが行われる。すなわち、絞り板２４０が、逆転（図中反時計回りに回転）されるとき、絞り板２４０の端部２４０Ｂは、絞り板２４０Ｌの位置でストッパー４００Ｌと接触し、これ以上逆転方向に回転することはできない。
【００４７】
一方、絞り板２４０が第２の限界位置である絞り板２４０Ｒの位置にあるとき、端部２４０Ｃは、ストッパー４００Ｒに接触し、これによって絞り板２４０Ｒの位置決めが行われる。すなわち、絞り板２４０が、正転（図中時計回りに回転）されるとき、絞り板２４０の端部２４０Ｃは、絞り板２４０Ｒの位置でストッパー４００Ｒと接触し、これ以上正転方向に回転することはできない。したがって、絞り板２４０が回動可能な範囲は、ストッパー４００Ｌ、４００Ｒによって物理的に規定される。
【００４８】
ストッパー４００Ｌ、４００Ｒは、例えばライトガイド１３に供給される光束の最大幅（図８においては破線で示される）を規定する遮光板４００に設けられた２つの柱状突出部から構成される。遮光板４００は、例えば破線で示される直径の円形開口がその略中央に設けられた金属製の矩形平板からなり、集光レンズ２３４の光軸に略垂直に、かつ円形開口の中心が光軸と一致するように配置される。光源２３１から放射された光は反射鏡２３２で反射され、略平行な光束として集光レンズ２３４方向へ照射される。このとき、遮光板４００の開口を透過する破線で示された光束のみが集光レンズ２３４を介してライトガイド１３に供給される。
【００４９】
絞り板２４０が絞り板２４０Ｒの位置に位置決めされたときのストッパー４００Ｒ付近の拡大図を図９（図８において２点鎖線で囲われた部分に相当）に示す。ストッパー４００Ｒは、遮光板４００の本体と一体的に形成された基底部４０３と、金属等の電気伝導性を有する部材からなる端子４０１Ｒとから構成される。基底部４０３Ｒと端子４０１Ｒとは絶縁層４０２にＲよって絶縁されており、絞り板２４０が絞り板２４０Ｒの位置に位置決めされるとき、絞り板の端部２４０Ｃが端子４０１Ｒに接触する。また端子４０１Ｒは、切換回路４１０Ｒに電気的に接続される。この構成はストッパー４００Ｌに関しても同様であり、図９においてストッパー４００Ｒを４００Ｌに、絞り板２４０Ｒを２４０Ｌに、端部２４０Ｃを２４０Ｂに、切換回路４１０Ｒを４１０Ｌに置き換えることによりストッパー４００Ｌに関する図とすることができる。
【００５０】
前述したように、本実施形態において絞り板２４０は、端部２４０Ｂ、２４０Ｃも含めて、金属等の電気伝導性を有する部材から一体的に形成される。絞り板２４０は、例えば回転軸２４１を介して、あるいは絞り板２４０に取り付けられるアース線等を介してプロセッサ２０の筐体等に接地される。したがって、絞り板２４０が絞り板２４０Ｒの位置に位置決めされ、ストッパー４００Ｒに接触すると、ストッパー４００Ｒに設けられた端子４０１Ｒは絞り板２４０（２４０Ｒ）を介して接地される。同様に、絞り板２４０Ｌがストッパー４００Ｌに接触すると、ストッパー４００Ｌに設けられた端子４０１Ｒは、絞り板２４０（２４０Ｌ）を介して接地される。
【００５１】
ストッパー４００Ｌ、４００Ｒにそれぞれ設けられた端子４０１Ｒは、それぞれ切換回路４１０Ｌ、４１０Ｒに接続されている。切換回路４１０Ｌ、４１０Ｒは、後述するＣＣＤ光量判定回路５００、ランプ制御回路４３０（ランプ電源切替え論理回路５１０、ランプ切替え回路５１５）及びモータ制御回路４２０（モータ駆動論理回路５２０、モータ駆動回路５２５）にも接続されており（図１０参照）、端子４０１Ｒ及びＣＣＤ光量判定回路５００から入力される信号に基づいて、ランプ電源切替え論理回路５１０、モータ駆動論理回路５２０へ出力される信号が切換られる。
【００５２】
切換回路４１０Ｒは、図９に示されるように、ＡＮＤ回路４１１とアンプ４１２を備え、端子４０１Ｒは、アンプ４１２の入力端子に接続されており、アンプ４１２の入力端子はプルアップ抵抗により所定の電圧に保たれる。アンプ４１２の出力端子は、ＡＮＤ回路４１１及びランプ電源切替え論理回路５１０の入力端子Ａ１に接続されている（図１０参照）。ＡＮＤ回路４１１のもう一方の入力端子はＣＣＤ光量判定回路５００の第１の比較器５０２の出力端子に接続されている。また、ＡＮＤ回路４１１の出力端子は、モータ駆動論理回路５２０の入力端子Ｂ１に接続されている。
【００５３】
アンプ４１２の入力端子の電圧は、絞り板２４０の端部２４０Ｃがストッパー４００Ｒの端子４０１Ｒに接触していないとき（絞り板２４０Ｒに位置決めされていないとき）、プルアップ抵抗により上記所定の電圧に維持され、アンプ４１２の出力端子に接続されたＡＮＤ回路４１１の入力端子は、ハイ（Ｈ）レベルに維持される。絞り板２４０が正転され、端部２４０Ｃがストッパー４００Ｒの端子４０１Ｒに接触すると、端子４０１Ｒが絞り板２４０を介してアースされることとなり、アンプ４１２の出力端子に接続されたＡＮＤ回路４１１の入力端子は、ロー（Ｌ）レベルとなる。なお、絞り板２４０と端子４００Ｒ、４００Ｌとは、スイッチの役割を果たすので、図１０では絞り板２４０と端子４００Ｒとで構成されるスイッチをＳＷ１、絞り板２４０と端子４００Ｌとで構成されるスイッチをＳＷ２として表している。
【００５４】
したがって、切換回路４１０Ｒは、絞り板２４０の端部２４０Ｃがストッパー４００Ｒの端子４０１Ｒに接触していないとき（スイッチＳＷ１がＯＦＦのとき）にはランプ電源切替え論理回路５１０の入力端子Ａ１へＨレベルの信号を出力し、絞り板２４０がストッパー４００Ｒの端子４０１Ｒに接触し（スイッチＳＷ１がＯＮのとき）、絞り板２４０Ｒに位置に位置決めされると、ランプ電源切替え論理回路５１０の入力端子Ａ１へＬレベルの信号を出力する。また、モータ駆動論理回路５２０の入力端子Ｂ１には、絞り板２４０の端部２４０Ｃがストッパー４００Ｒの端子４０１Ｒに接触しておらず（スイッチＳＷ１がＯＦＦのとき）、かつＣＣＤ光量判定回路５００の第１の比較器５０２の出力端子からＨレベルの信号がＡＮＤ回路４１１に入力されるときのみＨレベルの信号が入力され、それ以外の場合はＬレベルの信号が出力される。
【００５５】
切換回路４１０Ｌの内部の構成は、図９に示された切換回路４１０Ｒと同様である。ただし、切換回路４１０Ｌでは、アンプ４１２の入力端子は端子４０１Ｌに接続され、出力端子はＡＮＤ回路４１１及びランプ電源切替え論理回路５１０の入力端子Ａ２に接続されている（図１０参照）。ＡＮＤ回路４１１のもう一方の入力端子はＣＣＤ光量判定回路５００の第２の比較器５０３の出力端子に接続されている。また、ＡＮＤ回路４１１の出力端子は、モータ駆動論理回路５２０の入力端子Ｂ２に接続されている。
【００５６】
したがって、切換回路４１０Ｒと同様に、切換回路４１０Ｌにおいても、絞り板２４０の端部２４０Ｂがストッパー４００Ｌの端子４０１Ｒに接触していないとき（スイッチＳＷ２がＯＦＦのとき）にはランプ電源切替え論理回路５１０の入力端子Ａ２へＨレベルの信号を出力し、絞り板２４０がストッパー４００Ｌの端子４０１Ｒに接触し（スイッチＳＷ２がＯＮのとき）、絞り板２４０Ｌの位置に位置決めされると、ランプ電源切替え論理回路５１０の入力端子Ａ２へＬレベルの信号を出力する。また、絞り板２４０の端部２４０Ｂがストッパー４００Ｌの端子４０１Ｒに接触しておらず（スイッチＳＷ２がＯＦＦのとき）、かつＣＣＤ光量判定回路５００の第２の比較器５０３の出力端子からＨレベルの信号がＡＮＤ回路４１１に入力されるときのみ、モータ駆動論理回路５２０の入力端子Ｂ２にＨレベルの信号が入力され、それ以外の場合はＬレベルの信号が出力される。
【００５７】
ＣＣＤ光量判定回路５００は、概ね積分回路５０１と第１の比較器５０２及び第２の比較器５０３とからなる。積分回路５０１には、映像信号処理回路２２を介してＣＣＤ１２１により検出される映像信号の輝度信号（輝度情報）が入力され、これを例えばＣＣＤ１２１の所定の画素領域にわたって積分処理することにより平均輝度値が算出される。この平均輝度値に基づいて、照明の明暗が判定され適切な露出を得るための制御に用いられる。
【００５８】
積分回路５０１で算出された平均輝度値は第１の比較器５０２の−端子、及びに第２の比較器５０３の＋端子にそれぞれ入力される。第１の比較器５０２の＋端子には、第１の電圧Ｅ１が基準電圧として印加され、第２の比較器５０３の−端子には、第１の電圧Ｅ１よりも高い第２の電圧Ｅ２が基準電圧として印加される。すなわち、図１１に示すように、露出がアンダー（照明が適正な明るさより暗く）でＣＣＤ１２１の輝度信号のレベルが低いとき、積分回路５０１からの出力Ｅは第１の電圧Ｅ１よりも低く（Ｅ＜Ｅ１＜Ｅ２）、第１の比較器５０２からはＨレベルの信号が出力され、第２の比較器５０３からはＬレベルの信号が出力される。露出が適正な範囲にあるとき、積分回路５０１からの出力Ｅは、第１の電圧Ｅ１よりも高いとともに第２の電圧Ｅ２よりも低く（Ｅ１＜Ｅ＜Ｅ２）、第１及び第２の比較器５０２、５０３からは共にＬレベルの信号が出力される。露出がオーバー（照明が適正な明るさより明るく）でＣＣＤ１２１の輝度信号のレベルが高いとき、積分回路５０１からの出力Ｅは第２の電圧Ｅ２よりも高く（Ｅ１＜Ｅ２＜Ｅ）、第１の比較器５０２からはＬレベルの信号が出力され、第２の比較器５０３からはＨレベルの信号が出力される。
【００５９】
絞り板２４０が、ストッパー４００Ｒ、４００Ｌの端子４０１Ｒ、４０１Ｌの何れにも接触していないとき、すなわちスイッチＳＷ１、ＳＷ２が共にＯＦＦのとき、アンプ４１２を介してスイッチＳＷ１、ＳＷ２のそれぞれ接続されるＡＮＤ回路４１１の入力端子は、共にＨレベルに保たれている。したがって、絞り板２４０がストッパー４００Ｒ、４００Ｌにより絞り板２４０Ｒ、２４０Ｌの位置に位置決めされておらず、正転、反転のいずれの回転も可能な位置にあるとき、切換回路４１０Ｒ、４１０ＬのＡＮＤ回路４１１からの出力、すなわちモータ駆動論理回路５２０の端子Ｂ１、Ｂ２への入力は、第１及び第２の比較器５０２、５０３からの出力のみによって決定される。
【００６０】
モータ駆動論理回路５２０は、端子Ｂ１、Ｂ２からの入力に基づき表１の論理表にしたがってモータ駆動回路５２５へ制御信号を出力する。
【００６１】
【表１】
0004073645.tif 000002
【００６２】
表１に示されるように、端子Ｂ１、Ｂ２の入力が共に「Ｌ」である場合、すなわち平均輝度値に基づく積分回路５０１からの出力Ｅが第１及び第２の基準電圧Ｅ１、Ｅ２の間にある場合（Ｅ１＜Ｅ＜Ｅ２）、露出は適正であると判断されるためモータ駆動回路５２５へは絞り板２４０の回転を停止させる制御信号（ＯＦＦ）が出力される。端子Ｂ１の入力が「Ｌ」でかつ端子Ｂ２の入力が「Ｈ」である場合、すなわち平均輝度値に基づく積分回路５０１からの出力Ｅが第２の基準電圧Ｅ２よりも高い場合（Ｅ１＜Ｅ２＜Ｅ）、露出はオーバーであると判断されるためモータ駆動回路５２５へは、光量を制限するために絞り板２４０を逆転させる制御信号（Ｈ）が出力される。端子Ｂ１の入力が「Ｈ」でかつ端子Ｂ２の入力が「Ｌ」である場合、すなわち平均輝度値に基づく積分回路５０１からの出力Ｅが第１の基準電圧Ｅ１よりも低い場合（Ｅ＜Ｅ１＜Ｅ２）、露出はアンダーであると判断されるためモータ駆動回路５２５へは、光量を増大するために絞り板２４０を正転させる制御信号（Ｌ）が出力される。なお、図１１から明らかなように端子Ｂ１、Ｂ２の入力が共に「Ｈ」であることはありえないので、このような入力状態が発生したときには、エラーが発生したものとしてモータ駆動回路５２５へは、絞り板２４０の回転を停止させる制御信号（ＯＦＦ）が出力される。モータ駆動回路５２５からは、モータ駆動論理回路５２０から出力される制御信号に基づいてＤＣサーボモータ２４７へ駆動信号が出力される。
【００６３】
以上のように、絞り板２４０の回転は、モータ駆動論理回路５２０の端子Ｂ１、Ｂ２へ入力される信号に基づき表１の論理表にしたがって駆動制御される。絞り板２４０がストッパー４００Ｒ、４００Ｌの何れにも接触していない場合、モータ駆動論理回路５２０の端子Ｂ１、Ｂ２への入力は、第１及び第２の比較器５０２、５０３からの出力のみによって決定されるので、このときＤＣサーボモータ２４７よる絞り板２４０の回転駆動は積分回路５０１で算出される平均輝度値に基づいて制御される。
【００６４】
一方、ランプ切替え論理回路５１０は、切換回路４１０Ｒのアンプ４１２の出力端子に接続された端子Ａ１及び切換回路４１０Ｌのアンプ４１２の出力端子に接続された端子Ａ２からの入力に基づき表２の論理表にしたがって、ランプ切替え回路５１５を制御する。
【００６５】
【表２】
0004073645.tif 000003
【００６６】
端子Ａ１、Ａ２の入力が共に「Ｈ」のとき、すなわち、絞り板２４０がストッパー４００Ｌ、４００Ｒの何れとも接触しておらずスイッチＳＷ１、ＳＷ２が共にＯＦＦ状態のとき、ランプ切替え論理回路５１０は、ランプ２３１に供給される電圧を通常の電圧ＶNにするようにランプ切替え回路５１５に制御する。端子Ａ１の入力が「Ｈ」で、端子Ａ２の入力が「Ｌ」のとき、すなわち絞り板２４０の端部２４０Ｂがストッパー４００Ｌに接触し、スイッチＳＷ２がＯＮ状態のとき（絞り板２４０Ｌの位置）、ランプ切替え論理回路５１０は、ランプ２３１に供給される電圧を低電圧ＶL（＜ＶN）にするようにランプ切替え回路５１５を制御する。端子Ａ１の入力が「Ｌ」で、端子Ａ２の入力が「Ｈ」のとき、すなわち絞り板２４０の端部２４０Ｃがストッパー４００Ｒに接触し、スイッチＳＷ１がＯＮ状態のとき（絞り板２４０Ｒの位置）、ランプ切替え論理回路５１０は、ランプ２３１に供給される電圧を高電圧ＶH（＞ＶN）にするようにランプ切替え回路５１５を制御する。絞り板２４０はストッパー４００Ｌ及び４００Ｒに同時に接触することはできず端子Ａ１、Ａ２の入力が共に「Ｌ」になる状態は生じ得ないので、端子Ａ１、Ａ２の入力が共に「Ｌ」であるときにはエラーとし、警告や安全のため、ランプの電源をＯＦＦとするようにランプ切替え回路５１５を制御する。
【００６７】
絞り板２４０が何れのストッパー４００Ｒ、４００Ｌとも接触しておらず、かつ露出がアンダーの状態、すなわち端子Ａ１、Ａ２が「Ｈ」でかつ端子Ｂ１の入力が「Ｈ」、端子Ｂ２の入力が「Ｌ」の状態において、絞り板２４０が正転され端部２４０Ｃがストッパー４００Ｒの端子４０１Ｒに接触すると、スイッチＳＷ１はＯＮ状態となり、切換回路４１０ＲのＡＮＤ回路４１１のスイッチＳＷ１に接続された端子、及びランプ切替え論理回路５１０の端子Ａ１の入力は「Ｌ」となる。このとき、切換回路４１０ＲのＡＮＤ回路４１１の出力は、第１の比較器５０２の出力に係らず「Ｌ」となり、端子Ｂ１の入力「Ｈ」は「Ｌ」に切換られ（端子Ｂ２の入力「Ｌ」はそのまま）、モータ駆動論理回路５２０からは制御信号（ＯＦＦ）がモータ駆動回路５２５へ出力される。すなわち、ＤＣサーボモータ２４７の回転駆動は停止され、絞り板２４０は、第１の限界位置（絞り板２４０Ｒ）に位置決めされる。また、ランプ切替え論理回路５１０では、端子Ａ１の入力が「Ｈ」から「Ｌ」に切り換えられ（端子Ａ２の入力「Ｈ」はそのまま）、ランプの電源電圧は通常の電圧ＶNから高電圧ＶHに切換られる。
【００６８】
以上により、本実施形態の光源ユニット制御手段は、露出がアンダーの場合、絞り板２４０を正転し、ライトガイド１３に供給される光量を増大させる。絞り板２４０が第２の限界位置（絞り板２４０Ｒ）に達すると絞り板２４０の回転を停止する。また、このとき露出がなおアンダーの状態にある場合、ランプ２３１に供給される電源電圧を高電圧ＶHに切り換え、ランプ２３１の発光強度そのものを増大させる。
【００６９】
絞り板２４０が何れのストッパー４００Ｒ、４００Ｌとも接触しておらず、かつ露出がオーバーの状態、すなわち端子Ａ１、Ａ２が「Ｈ」でかつ端子Ｂ１の入力が「Ｌ」、端子Ｂ２の入力が「Ｈ」の状態において、絞り板２４０が逆転され端部２４０Ｂがストッパー４００Ｌの端子４０１Ｌに接触すると、スイッチＳＷ２はＯＮ状態となり、切換回路４１０ＬのＡＮＤ回路４１１のスイッチＳＷ２に接続された端子、及びランプ切替え論理回路５１０の端子Ａ２の入力は「Ｌ」となる。このとき、切換回路４１０ＬのＡＮＤ回路４１１の出力は、第２の比較器５０２の出力に係らず「Ｌ」となり、端子Ｂ２の入力「Ｈ」は「Ｌ」に切り換えられ（端子Ｂ２の入力「Ｌ」はそのまま）、モータ駆動論理回路５２０からは制御信号（ＯＦＦ）がモータ駆動回路５２５へ出力される。すなわち、ＤＣサーボモータ２４７の回転駆動は停止され、絞り板２４０は、第１の限界位置（絞り板２４０Ｌ）に位置決めされる。また、ランプ切替え論理回路５１０では、端子Ａ２の入力が「Ｈ」から「Ｌ」に切換られ（端子Ａ１の入力「Ｈ」はそのまま）、ランプの電源電圧は通常の電圧ＶNから低電圧ＶLに切り換えられる。
【００７０】
以上により、本実施形態の光源ユニット制御手段は、露出がオーバーの場合、絞り板２４０を逆転し、ライトガイド１３に供給される光量を減少させる。絞り板２４０が第２の限界位置（絞り板２４０Ｌ）に達すると絞り板２４０の回転を停止する。また、このとき露出がなおオーバーの状態にある場合、ランプ２３１に供給される電源電圧を高電圧ＶLに切り換え、ランプ２３１の発光強度を減少させる。
【００７１】
これらのことから、本実施形態の光源ユニット制御手段によれば、ライトガイド１３に供給される照明光の光量を光束幅全体に渡って制御することが可能であり、照明光の配向特性や分光特性に偏りを生じることなく適正な露出を得ることができる。また、ストッパー４００Ｌ、４００Ｒにスイッチ機能をもたせることにより、絞り板２４０が回転可能な限界位置を知ることが可能となり、絞り板２４０が限界位置に達したときに駆動モータの駆動を停止させることができる。更に、このとき光源に供給される電源電圧をＣＣＤ１２１からの輝度信号に基づいて制御することにより、より適切な露出を得ることができる。なお、絞り板２４０が第１及び第２の限界位置に達しったときに、警告ランプ等を点灯させるようにしてもよい。
【００７２】
本実施形態において、絞り板２４０の各折曲部２４３はライトガイド１３の入射端側を向くように配設されるがこれに限られるものではなく、各折曲部２４３が光源側を向くように配設されても同様の効果を得られる。
【００７３】
また、本実施形態の電子内視鏡システムでは、同時方式により撮像画像を得ていたが、これに限定されるものではない。
【００７４】
本実施形態では、絞り板が第１及び第２の限界位置にあることを検出するために、接地された絞り板とストッパーに設けられた端子との接触を利用したスイッチを用いて行ったが、他の方法であってもよい。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、電子内視鏡から照射される照明光の光学的特性を一定に保ちながら光量調節が可能な電子内視鏡用光源ユニット及びこの光源ユニットを備えた電子内視鏡システムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である電子内視鏡システムの回路構成の概略を示すブロック図である。
【図２】本実施形態の絞りユニットの斜視図である。
【図３】ライトガイド、集光レンズ、反射鏡、絞りユニット、及び光源の相対的位置関係を示す図である。
【図４】絞り板の一部を拡大して示す断面図である。
【図５】絞り板と光源からの光束との相対位置を模式的に示す図である。
【図６】絞り板の基準位置からの回転角度と折曲部の曲げ角度との相対的関係を示す図である。
【図７】絞り板の曲げ角度を鋭角にとった場合の絞り板と光源からの光束との相対的位置を模式的に示す図である。
【図８】本実施形態の光源ユニット制御手段の構成を模式的に示すブロック図である。
【図９】絞り板とストッパーにより構成されるスイッチの構成を模式的に示す図である。
【図１０】図８に示された光源ユニット制御手段の回路構成を概略示す図である。
【図１１】露出条件と第１及び第２の比較器から出力される信号との関係を示す図である。
【符号の説明】
２１  システムコントロール回路
２２  映像信号処理回路
２３  光源ユニット
２４  絞りユニット
２７  光源ユニット制御部
２３１  ランプ
２３２  反射鏡
２４０  絞り板
２４０Ｐ  平面部
２４１  回転軸
２４２  伝達機構
２４３  開口部
２４４  折曲部
２４７  ＤＣサーボモータ
４００Ｌ、４００Ｒ  ストッパー
４２０  モータ制御回路
４３０  ランプ制御回路
５００  ＣＣＤ光量判定回路
ＳＷ１、ＳＷ２  スイッチ
【図１】
0004073645.tif 000004
【図２】
0004073645.tif 000005
【図３】
0004073645.tif 000006
【図４】
0004073645.tif 000007
【図５】
0004073645.tif 000008
【図６】
0004073645.tif 000009
【図７】
0004073645.tif 000010
【図８】
0004073645.tif 000011
【図９】
0004073645.tif 000012
【図１０】
0004073645.tif 000013
【図１１】
0004073645.tif 000014