(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続光を照射する一つの光源と、
前記光源から照射された連続光を収束させる光束収束手段と、
前記光束の収束位置に配置され、前記光束の光軸と平行な方向に延出する回転軸を備え、所定の周波数で振動する観察部位の前記周波数に同期して回転駆動されるロータリーシャッタと、
を有し、
前記ロータリーシャッタは、該ロータリーシャッタの回転に応じて前記光束の光路を横切るように設けられた少なくとも一つの第一の開口を有し、
前記第一の開口が前記光束を横切ることにより前記光源から照射される連続光が閃光として発光され、
前記閃光の発光タイミングの位相を変更する位相変更手段をさらに有する、
ことを特徴とする内視鏡装置用光源システム。
【請求項２】
前記第一の開口が前記光束の収束位置にある時には該光束の全てが該第一の開口を通過できるよう、該第一の開口の大きさが設定されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置用光源システム。
【請求項３】
前記観察部位の振動を波形として検出する検出手段をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡装置用光源システム。
【請求項４】
前記ロータリーシャッタは、前記検出手段によって検出される前記波形の所定の位相に前記閃光の発光タイミングの位相が対応するように回転駆動されることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置用光源システム。
【請求項５】
前記閃光の発光タイミングの位相が前記検出手段によって検出される前記波形の所定の位相に対して所定量ずつずれるように、前記位相変更手段が前記位相を変更することを特徴とする請求項３又は４に記載の内視鏡装置用光源システム。
【請求項６】
前記位相変更手段が円板を有し、
前記円板には前記第一の開口よりも小さい第二の開口が形成されており、
前記円板は、前記第二の開口が常に前記光束内にあるよう光路上の前記ロータリーシャッタの後方に配置されており、
前記位相変更手段が、前記第二の開口の前記光束内での位置が変わるように前記円板を駆動することによって前記位相を変更することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の内視鏡装置用光源システム。
【請求項７】
前記ロータリーシャッタが前記光路上から完全に退避するように該ロータリーシャッタを駆動する駆動手段をさらに有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の内視鏡装置用光源システム。
【請求項８】
記部位は、所定の音を連続発声している時の声帯であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の内視鏡装置用光源システム。
【請求項９】
前記光束収束手段が集光レンズであることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の内視鏡装置用光源システム。
【請求項１０】
周期性を持って振動する部位を通常観察し、ストロボ静止撮影し、あるいはストロボ動画撮影する内視鏡装置において、
請求項１から請求項９のいずれかに記載の内視鏡装置用光源システムと、
前記光源システムからの光を照射する先端部および照明される前記部位の光学像を撮像する撮像手段を備えるスコープと、
を有することを特徴とする内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一定の周期性を持って振動する観察部位の観察に使用される内視鏡装置に搭載される光源システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、様々な部位を撮影する内視鏡装置が実用化されている。例えば所定の音を連続発声している時の声帯のように高速で連続振動する部位を観察するための内視鏡装置がある。該内視鏡装置は、観察部位周辺に常時光を照明し観察部位全体の状況を観察したり、振動中にある観察部位の特定形状のみを静止画として抽出して観察したりできることが要求される。
【０００３】
そこで従来、常時発光する通常の光源のかわりに、間欠的に発光するストロボ光源を備えた内視鏡が用いられていた。このような内視鏡は、ストロボ光源の発光タイミングを声帯の振動の周波数に同期させる発光制御を行うことにより、上記の各種撮影を可能にしている。
【０００４】
しかし上記のストロボ光源は、高価なだけでなく、閃光発光に伴い騒音や電磁波等が発生するといった弊害がある。使用中に発せられる騒音は、内視鏡操作者（例えば医師）および被検者（例えば患者）にとって非常に耳障りである。さらに電磁波が発生すると、他の医療機器が誤動作する現象が起こりかねない。つまり検査・処置室に配置される医療機器にはふさわしくない、早急に解決すべき問題を抱えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は上記の事情に鑑み、操作に支障をきたすおそれがある電磁波等の弊害を発生させずに、一定の周期性を持って振動する部位の一形状をぶれなく明るい静止画として撮影することができる、内視鏡装置用光源システム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】
このため、請求項１に記載の内視鏡装置用光源システムは、連続光を照射する一つの光源と、光源から照射された連続光を収束する光束収束手段と、光束が光束収束手段によって収束される光路上に配置され、配置された位置での光束をすべて透過させる大きさの第一の開口を少なくとも一つ有し、所定の周波数で振動する観察部位の該周波数に同期して光束の直進方向と平行な方向に延出する軸によって回転駆動する第一の調光部材を有する調光手段とを有し、第一の開口が光束を横切ることにより光源から照射される連続光が閃光として発光されること、を特徴とする。
【０００７】
上記の構成によれば、調光手段を用いて連続光から閃光を生成するため、ストロボ専用光源を用いずにキセノン光源のような通常の光源を用いてストロボ発光を行うことができる。よって、ストロボ発光に伴う騒音や電磁波等の発生のおそれもなくなり、撮影者の不快感を無くし、他の医療機器への影響も抑えることができる。
【０００８】
また、調光手段に入射する光束を光束収束手段によって収束させることにより、閃光生成時の光量損失を抑え、より明るい閃光で観察部位を照明することが可能になる。
【０００９】
請求項２に記載の内視鏡装置用光源システムは、観察部位の振動を波形として検出する検出手段をさらに有することを特徴とする。この検出手段によって検出された波形を使用することにより、振動部位の周波数に正確に同期して第一の調光部材の回転駆動を行うことができる。
【００１０】
請求項３に記載の内視鏡装置用光源システムは、閃光の発光タイミングの位相を変更する位相変更手段をさらに有することを特徴とする。この発明によれば、発光タイミングの位相を観察部位の振動に対してずらすことができるため、振動中の部位の異なる形状を照明することが可能になる。
【００１１】
請求項４に記載の発明によれば、第一の調光部材は、閃光の発光タイミングの位相が、検出手段によって検出される前記波形の所定の位相に対応するように回転駆動することが望ましい。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、位相変更手段は、第一の開口が光束を横切ることにより生成される閃光の発光タイミングの位相が、検出手段によって検出される波形に対して所定量ずつずれるように位相を変更することを特徴とする。これにより、振動中の観察部位の様々な形状を静止画として撮影できる。
【００１３】
請求項６に記載の内視鏡装置用光源システムによれば位相変更手段は、第一の開口よりも小さい第二の開口を備え、光路上第一の調光部材の後方であって、第二の開口が常に光束内にあるように配置される第二の調光部材を有し、第二の調光部材が、第二の開口の前記光束内での位置が変わるように駆動することにより位相を変更することが望ましい。
【００１４】
請求項７に記載の内視鏡装置用光源システムは、さらに、光路上から完全に退避するように少なくとも第一の調光部材を駆動する駆動手段を有することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、駆動手段を用いて少なくとも第一の調光部材を光路外に退避させることにより、連続光が観察部位を照明しつづけるため通常撮影が可能になる。ここで、第一の調光部材のみならず第二の調光部材も連動して光路外に退避させることもできる。
【００１６】
本発明の内視鏡装置用光源システムは、所定の音を連続発声している時の声帯を観察する場合に非常に有効である（請求項８）。また、上記光束収束手段として、集光レンズを使用することができる（請求項９）。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態の光源システムを搭載する内視鏡装置１００の概略構成図である。内視鏡装置１００は、プロセッサ１００ａ、スコープ（電子スコープ）１００ｂ、マイク１００ｃから構成される。プロセッサ１００ａは、光源部１０、制御部２０、映像処理回路３０、ライトガイド４０を有する。光源システムは、光源部１０と制御部２０とを含む。
【００１８】
内視鏡装置１００を使用すると観察部位である声帯は次のようにして撮影（観察）される。まず、予め患者の喉付近にマイク１００ｃを固定し、一つの音を連続発声してもらう。マイク１００ｃは、声帯の振動波形を検出し、検出信号として制御部２０に送信する。制御部２０は、検出された波形を一定の周期性を持つパルス波形に整形している。そして制御部２０は、波形を整形した信号に同期させて、以下に詳述する光源部１０の発光制御をする。
【００１９】
制御部２０の制御に基づいて、光源部１０から照射される光は、ライトガイド４０を介して、スコープ１００ｂの先端、つまりライトガイド先端４０ａから体内を照明する。体内が照明されている間、該先端に備えられているＣＣＤ６０は、入射する光により受光面に形成された光学像に対応する電荷を蓄積し、映像信号処理回路３０に出力する。映像信号処理回路３０は、入力される電荷に基づいて所定の処理を行った後、映像信号をモニタ（不図示）に出力する。モニタは、映像信号に対応する画像を表示する。
【００２０】
なお内視鏡操作者は、プロセッサ１００ａに設けられた操作パネル５０を操作して、制御部２０に撮影に関する指示をすることが可能である。例えば、通常撮影やストロボ撮影といった各種モードの切り替えをはじめ様々な設定を行うことができる。
【００２１】
本明細書では、観察部位周辺の状況を撮影し、内視鏡装置１００のスコープ１００ｂの先端を安全確実に観察部位位置に導入、または導出する際等に使用される撮影モード（あるいは観察モード）を通常撮影（あるいは通常観察）という。また、連続振動中にある観察部位（本実施形態では発声中の声帯）の一形状だけを抽出して撮影し静止画として撮影（観察）するモードをストロボ撮影（あるいはストロボ観察）という。
【００２２】
以下、光源部１０の発光制御について詳説する。図１に示すように、光源部１０は、キセノン光源１、第一集光レンズ２、ロータリーシャッタ３、円板４、第二集光レンズ５、絞り６を有する。
【００２３】
図２は第一集光レンズ２側斜めから見たロータリーシャッタ３と円板４との拡大図である。図２に示すようにロータリーシャッタ３は開口３１を備え、円板４はスリット４１を備える。ロータリーシャッタ３と円板４とは、第一集光レンズ２の光軸に対し、略垂直な面に配置される。特に、ロータリーシャッタ３は、光束が収束している光路上の所定位置に配置される。開口３１は、ロータリーシャッタ３への入射光束が全て透過する程度の大きさを有する。なお、光束がより収束している位置にロータリーシャッタ３を配置すれば、開口３１をより小さく構成することができる。開口３１を小さく構成できれば、ロータリーシャッタ３自体の小型化を図ることができる。ロータリーシャッタ３を小型化すると、回転時の重心バランスの不釣合いを軽減し、ぶれのない安定した回転を得ることができるという利点がある。
【００２４】
また、図３は、ロータリーシャッタ３、円板４近傍の拡大図である。図３に示すように、ロータリーシャッタ３にはモータ３ａが接続されており、円板４にはモータ４ａが接続されている。モータ３ａ、モータ４ａは共に、制御部２０に接続される。つまり、制御部２０は、モータ３ａを介してロータリーシャッタ３を所定の方向（図２中、矢印Ｐ１方向）に回転制御し、モータ４ａを介して円板４を図２中矢印Ｐ２方向に駆動制御する。
【００２５】
また、ロータリーシャッタ３と円板４とは、基台３ｃに保持されている。基台３ｃは、連続光の直進方向に直交する方向（図３では、紙面に対し垂直な方向）に延出する一対のレール３ｄ上に載置される。基台３ｃは、ラック・ギア機構（不図示）およびモータ３ｂを介して制御部２０に駆動制御され、一対のレール３ｄに沿って移動する。基台３ｃの移動により、ロータリーシャッタ３と円板４とは、光束中に挿入されたり、光束中から退避したりすることができる。
【００２６】
以上のように光源部１０を構成することにより、本実施形態の光源システムでは、設定された撮影モードに対応して以下のような発光制御が行われる。まず、ストロボ撮影の発光制御について説明する。なお制御部２０は、どの撮影モードが設定されている場合でも、操作パネル５０上の光源ランプ点灯スイッチがオンされている間は、常時キセノン光源１をオン（点灯）制御する。キセノン光源１は、連続光を照射する。
【００２７】
ストロボ撮影時、制御部２０は、モータ３ｂを介して基台３ｃを駆動させ、ロータリーシャッタ３および円板４を光路中に挿入する。詳しくはロータリーシャッタ３および円板４は、開口３１が光束全体を透過させ、かつスリット４１が光束内に位置する状態に挿入、配置される。
【００２８】
キセノン光源１から照射される連続光は、第一集光レンズ２によって収束されつつ、ロータリーシャッタ３に入射する。
【００２９】
制御部２０は、マイク１００ｃによって検出された声帯の振動波形の周期に対応した回転速度でモータ３ａを駆動し、ロータリーシャッタ３を回転させる。すなわち声帯の振動の一周期でモータ３ａが一回転するよう駆動して、ロータリーシャッタ３を回転させることによって、開口３１が光束を横切る所定時間だけ、キセノン光源１からの連続光がロータリーシャッタ３を透過する。これにより、所定時間だけ発光する、ストロボ撮影に必要な閃光が生成される。また制御部２０は、ロータリーシャッタ３の回転軸近傍に設けられたロータリーエンコーダ（不図示）により、声帯の振動波形と光束を横切る開口３１との位相関係を測る。そして制御部２０は、閃光発光タイミング、詳しくは閃光がスリット４１を透過し観察部位を照明するタイミングの位相、が常に声帯の所望の形状に対応した、振動波形の所定の位相に対応するようにロータリーシャッタ３を回転制御する。従って、閃光によって照明される（つまり撮影される）部位の形状は、常に同一の形状になる。
【００３０】
上記の通り、開口３１は収束された状態の光束全体を透過するだけの十分な大きさに構成されている。従って、例えば連続光が第一集光レンズ２を介さずに直接ロータリーシャッタ３に入射した場合と比較して開口３１が光束を横切る際の光量損失はほとんどなく、開口３１透過前の光束（連続光）の光量と開口３１透過後の光束（閃光）の光量とは略同一となる。つまり、より明るい閃光が生成される。さらにロータリーシャッタ３自体も小型化できるため、より少ない回転数で短時間発光する閃光を生成することができる。
【００３１】
ロータリーシャッタ３を透過して生成された閃光は、円板４に入射する。円板４は、ロータリーシャッタ３によって生成された閃光の発光タイミングの位相を微調整可能とし、閃光発光時の声帯の位相を変える、つまり高速振動中にある声帯の微妙な形状を静止画として撮影するために設けられている。閃光発光時の声帯の位相を変化させて異なる形状を静止画撮影したい場合には、内視鏡操作者は操作パネル５０で閃光発光タイミングの位相変化に関する所定の調整操作を行う。
【００３２】
操作パネル５０から閃光発光タイミングの位相変化に関する所定の調整操作が行われると、それに基づいた操作パネル５０からの指示に対応して、制御部２０は、モータ４ａを介して円板４を駆動制御する（図３）。制御部２０は、開口３１透過後円板４に入射した閃光（光束）の円板４での断面（図２中、一点鎖線）内においてスリット４１の位置が変わるように円板４を図２中矢印Ｐ２方向に駆動する。スリット４１の位置が変わることにより、閃光発光タイミングの位相を声帯の振動に対して微妙にずらすことができる。
【００３３】
例えば、初期設定時にスリット４１が図２に示すように、光束断面の略中央部に位置しているときに内視鏡操作者が、現在撮影可能な位相よりも早い位相での声帯の形状を撮影するように設定変更した場合、制御部２０によって円板４は、図２中左側へ所定量回転駆動する。図２中のロータリーシャッタ３は、矢印Ｐ１方向に回転する。そのため、開口３１の透過光束断面に対するスリット４１の相対位置が略中央部から左側にずれることで、閃光発光タイミングの位相を声帯の振動波形に対して早めに変更することができる。同様に、円板を図中右側に所定量回転駆動し、スリットの位置を略中央部から右側にずらすことにより、閃光発光タイミングの位相を声帯の振動波形に対して遅めに変更することができる。
【００３４】
円板４のスリット４１を透過した閃光は、ライトガイド４０内を導かれ該先端４０ａから声帯を照明する。以上がストロボ撮影時における発光制御である。
【００３５】
なお、上記では、制御部２０は、操作パネル５０によって設定変更が行われるたびに円板４を所定方向に所定量だけ駆動すると説明した。しかし、操作パネル５０で特定の操作を行うと、声帯の振動波形の周期ごとに円板４を所定量ずつ自動的に駆動させることも可能である。このように円板４を駆動させると、開口３１の透過光束断面に対するスリット４１の相対位置が徐々に変化するため、一つの音を連続的に発声しているときの声帯のように高速で振動する観察部位を、内視鏡操作者が観察しやすいゆっくりとした速度で振動（形状変化）しているように撮影することも可能である。
【００３６】
次に通常撮影時の発光制御について説明する。通常撮影時、制御部２０は、モータ３ｂを介して基台３ｃを駆動させ、ロータリーシャッタ３および円板４を光路中から退避させる。キセノン光源１から照射される連続光は、第一集光レンズ２、第二集光レンズ５を介して絞り６に入射する。絞り６は、操作パネル５０等によって設定された照明光量に対応して、制御部２０により制御されている。絞り６によって所定の光量に絞られた連続光は、ライトガイド４０に入射する。そしてスコープ１００ｂ先端に設けられたライトガイド先端４０ａから観察部位を照明する。以上が通常撮影の発光制御である。
【００３７】
以上が本発明の実施形態である。本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００３８】
上述した本実施形態ではキセノン光源１を使用しているが、連続光を照射することができるものであれば、他の光源を使用しても良い。また、上述した本実施形態では、キセノン光源１から照射された連続光をロータリーシャッタ３の開口３１に対して収束させる手段として第一集光レンズ２を用いている。しかし、第一集光レンズ２はあくまでも光束収束手段の一例であり、これに限定されるものではない。
【００３９】
例えば、複数のＬＥＤを配列したＬＥＤアレイを光源として用い、該ＬＥＤアレイから照射される連続光を凹面鏡によって収束させる構成にすることも可能である。
【００４０】
上記実施形態では、開口３１が一つ設けられたロータリーシャッタ３を用いている。しかし、開口３１が所定間隔で複数設けられると共に、１回転周期が観察部位の振動周期に開口３１の数を掛けた値となるよう駆動制御されるロータリーシャッタ３を使用することも可能である。開口３１が複数あれば、ロータリーシャッタ３が一回転するたびに、開口３１の個数分の閃光を生成することができる。但し、あまり多くの開口３１をロータリーシャッタ３に設けると、一つの開口が光束を完全に横切る前に次の開口が光束内に進入することになり閃光発光の妨げになるおそれがある。そこで、モータ３ａの負担や必要とされる閃光発光の間隔や発光時間等を総合的に勘案して、最適な個数の開口３１が設けられたロータリーシャッタ３を使用することが望ましい。なお複数個開口３１を設ける場合、各開口３１がロータリーシャッタの中心を基準として対称的に配置することにより、回転時のバランスをとりやすくし、制御が容易になる。
【００４１】
上記実施形態では、通常撮影中はロータリーシャッタ３および円板４をモータ３ｂ等を用いて連続光の光路外に退避させているが、通常撮影はこの方法によらなくても実施することができる。例えば、連続光全体が透過できるような位置に開口３１を配置した状態でロータリーシャッタ３の回転を停止させる一方、円板４だけを退避させても、常時連続光で観察部位を照明することができる。
【００４２】
上述した実施形態では、発光タイミングの位相をずらす手段としてスリット４１を設けた回転駆動自在な円板４を使用する構成にしているが、スリット４が光束内でのスリットの位置を移動させることができるのであれば、上記構成以外のものを用いることも可能である。例えば、円板４の代わりにスリットを設けた矩形状の板状体を直線的にスライドさせることによっても、発光タイミングの位相をずらすことが可能である。
【００４３】
上記実施形態では、閃光発光時の声帯の位相を変化させて異なる形状を静止画撮影することができるように、スリット４１を備える円板４をロータリーシャッタ３と併設しているが、円板４は本発明を実施するにあたり、必須構成要素ではない。例えば声帯の開放状態のみを静止画として撮影するときのように、ストロボ撮影時は常に、観察部位の特定の状態（形状）だけを撮影するのであれば、円板４は設ける必要はなく、ロータリーシャッタ３の開口３１をスリット４１に変えればよい。その分、光源部１０も小型化でき、内視鏡装置１００全体のコストダウンを図ることができる。
【００４４】
上述した実施形態では、観察部位を一つの音を連続発声中の声帯と仮定して説明したが、内視鏡装置１００は、声帯を撮影するときのみ使用されるものではない。例えば、鼓動を続ける心臓等、他の振動する部位を撮影するときにも使用できるほか、常に静止状態にある部位も当然撮影可能である。声帯以外の振動する部位を撮影するとき、場合によっては、マイク１００ｃ以外の他の振動検出手段を用いることができる。
【００４５】
また、上記実施形態におけるスコープ１００ｂは、電子スコープタイプを想定しているが、ファイバスコープタイプであっても使用することができる。スコープ１００ｂまた、電子スコープ１００ｂに備えられるＣＣＤ７０は、モノクロ、カラーいずれのタイプでも良い。
【００４６】
【発明の効果】
このように本発明は、単一の通常光源を通常撮影のみならずストロボ撮影にも兼用することにより、安価でかつ簡素な光源システムを提供することができる。またストロボ光源は使用しないため、ストロボ光源使用時に生じる電磁波等の撮影に対する弊害は全て回避することができる。
【００４７】
さらに、光束収束手段によって収束された光束を調光手段によって遮光、あるいは透過させることにより、より明るい閃光を生成することができる。
また該調光手段は、収束された光束を透過させるだけの大きさを有する開口を備えればよいため、小型化を図ることができる。これにより、調光手段を少ない回転数で短時間発光の閃光を生成することができる構成にすることができ、ぶれのない明るい静止画を撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の光源システムを搭載する内視鏡装置の概略構成図である。
【図２】光源システムのロータリーシャッタおよび円板をキセノン光源側から見た図である。
【図３】光源システムのロータリーシャッタおよび円板近傍の拡大図である。
【符号の説明】
１    キセノン光源
２    集光レンズ
３    ロータリーシャッタ
３ａ  開口
４    円板
４ａ  スリット
１０    光源部
２０    制御部
１００    内視鏡装置
【図１】
0004127598.tif 000002
【図２】
0004127598.tif 000003
【図３】
0004127598.tif 000004