JP2702165B2 - 内視鏡用光源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は体外透過光によって内視鏡挿入部の先端部の
位置を確認できる内視鏡用光源装置に関する。

［従来の技術と発明が解決しよとする課題］ 近年、体腔内に細長の挿入部を挿入することにより、
体腔内臓器等を観察したり、必要に応じて処置具チャン
ネル内に挿通した処置具を用いて各種治療処置のできる
内視鏡（スコープ又はファイバスコープとも呼ぶ。）が
広く利用されている。

また、電荷結合素子（CCD）等の固体撮像素子を撮像
手段に用いた電子スコープも種々提案されている。

この電子スコープのカラー画像の撮像方式には、例え
ば特開昭61−82731号公報に示されるように、照明光を
Ｒ（赤）,G（緑）,B（青）頭に順次切換える面順次式
と、例えば特開昭60−76888号公報に示されるように、
固体撮像素子の前面にR,G,B等の色光をそれぞれ透過す
る色透過フィルタをモザイク状等に配列したフィルタア
レイを設けたカラーモザイク式（同時式とも呼ぶ。）と
がある。

一方、内視鏡で体腔内を観察する場合、内視鏡先端部
より出射される照明光のうち体外へ透過する光によって
内視鏡先端部の位置を確認する技術が知られている。し
かし、このように透過光によって位置を確認しようとす
る場合、上記面順次式の電子スコープでは照明光を色分
離フィルタで各色光に分離するために、白色光を被写体
に照射するカラーモザイク紙に比べ照明光量が低下し、
先端位置の確認を行い難いということがある。これを解
決するために、例えば特開昭62−2927号公報に示される
ように面順次式電子スコープ使用時でも色分離フィルタ
を光路上から抜去して光量増加をはかる技術が開示され
ている。

一方、モザイク式の電子スコープでは、先端部の位置
を認知しずらい場合には、光源装置の光量を第５図
（ｆ）のようにランプ電流の減らすことなくセミフラッ
シュさせていた。

ところが上記のように回転フィルタを退避させたり、
単に光量を増加させた場合、電子スコープあるいはファ
イバスコープでは観察部位に照明光が多量に照射されて
この照明光の熱の為に観察部位が焼損する虞れがあっ
た。更に、面順次あるいはモザイク方式の電子スコープ
では、光量増加の為にCCDの蓄積部から電荷が溢れ出し
てブルーミングが生じ、モニタの画質を損なうことがあ
った。

本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、観
察部位が焼損せずに、ブルーミングを生ずることなく、
画質を良好に維持しつつ体外から内視鏡の先端部を確認
できる内視鏡用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及び作用］ 本発明による内視鏡用光源装置は、体腔内を通常の照
明光量で観察する通常観察モードと照明光量を増加させ
て内視鏡先端部の体腔内での位置を体外から視認可能と
する体外光観察モードとを切り換えるためのスイッチ手
段と、撮像手段を有する内視鏡に照明光を供給するため
のパルス発光可能な光源手段と、前記体外光観察モード
において体外から内視鏡先端部の位置を視認可能な照明
光量尖頭値を有しかつ単位時間当りの累積照明光量が適
正となるように前記光源手段のパルス発光光量の尖頭値
とパルス発光時間とを制御するパルス発光制御手段と、
前記撮像手段の撮像タイミングに対応したタイミング信
号を前記パルス発光制御手段に出力可能なタイミング信
号発生手段とを有し、前記スイッチ手段において体外光
観察モードが選択されると、前記パルス発光制御手段に
より前記光源手段を前記タイミング信号に基いたタイミ
ングでパルス発光せしめるべく制御することを特徴とす
る。

したがって、本発明による内視鏡用光源装置は、体腔
内を通常の照明光量で観察する通常観察モードと、照明
光量を増加させて内視鏡先端部の体腔内での位置を体外
から視認可能とする体外光観察モードとを、スイッチ手
段によって切り換える。光源手段は、撮像手段を有する
内視鏡にパルス発光により照明光を供給する。

また、体外光観察モードにおいてパルス発光制御手段
は、体外から内視鏡先端部の位置を視認可能な照明光量
尖頭値を有し、かつ単位時間当りの累積照明光量が適正
となるように光源手段のパルス発光光量の尖頭値とパル
ス発光時間とを制御し、タイミング信号発生手段は、撮
像手段の撮像タイミングに対応したタイミング信号をパ
ルス発光制御手段に出力する。

そして、スイッチ手段により体外光観察モードが選択
されると、パルス発光制御手段は、タイミング信号に基
いたタイミングで光源手段がパルス発光するよう制御す
る。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図乃至第５図は本発明の第１実施例に係わり、第
１図は体外光観察の場合の電子内視鏡の全体の構成を示
すブロック図、第２図は通常観察の場合の電子内視鏡装
置のブロック図、第３図は電子内視鏡装置の全体の説明
図、第４図は回転フィルタの説明図、第５図は光源装置
の動作を説明するタイミングチャート図である。

第３図において、電子内視鏡装置１は内視鏡２と、こ
の内視鏡２に照明光を供給する光源装置３と、内視鏡２
の出力信号を信号処理する制御装置４と、この制御装置
４から出力される映像信号を画面上に表示するモニタ６
とから構成されている。

前記内視鏡２は細長の挿入部７と、この挿入部７の後
端側に連設された太径の操作部８と、この操作部８の側
部から延設されたライトガイドおよび信号用ケーブル９
とを備えている。

前記挿入部７の先端側には、硬性の先端部11が設けら
れ、この先端部11に隣接する後方側に湾曲可能な湾曲部
12が設けられている。更に、この湾曲部12の後方には、
可撓性の軟性部13が連設されている。前記湾曲部12は、
前記操作部８に設けられた湾曲操作ノブ14を操作するこ
とにより上下／左右方向に湾曲できるようになってい
る。

前記ライトガイドおよび信号用ケーブル９の後端に
は、ライトガイドおよび信号用コネクタ16が設けられて
おり、前記光源装置３と制御装置４とに同時に接続され
るようになっている。この光源装置３と制御装置４とは
両端にコネクタ17が設けられた信号ケーブル18によって
接続されている。更に、制御装置４は信号ケーブル19に
よって前記モニタ６に接続されている。

前記光源装置３から供給される照明光は先端部11より
前方に出射され、この照明光の一部が体腔内壁20を透過
するようになっている。

第１図及び第２図において、前記光源装置３内に設け
られた光源部21は光源ランプ22と、Ｒ（赤）,G（緑）,B
（青）の３原色の色透過フィルタ23R,23G,23Bを有した
回転カラーフィルタ24とを備えている。この回転カラー
フィルタ24はモータ制御回路25によって制御されるモー
タ26によって回転駆動されるようになっている。前記光
源ランプ22の出射する照明光は前記回転カラーフィルタ
24に入射するようになっている。この回転カラーフィル
タ24を透過した照明光は赤，緑，青の各波長の色光にさ
れ、集光レンズ28によって集光され、ライトガイド29の
入射端面に入射するようになっている。

前記回転カラーフィルタ24は前記モータ26と回転カラ
ーフィルタ24に設けられた色透過フィルタ23R,23G,23B
の位置を検出するフォトセンサ30a,30bと共に回転フィ
ルタブロック35上に設けられており、この回転カラーフ
ィルタブロック35はモータ移動制御回路31によって光源
ランプ22とライトガイド29の入射端面とを結ぶ光路より
回転カラーフィルタ24を挿脱するようになっている。

前記モータ移動制御回路31は例えば光源装置３の前面
に設けられた体外光観察スイッチ38よりオン信号を入力
されてトランスイルミネーション信号を出力するCPU39
と接続されており、前記トランスイルミネーション信号
が入力されることによって光路より前記回転カラーフィ
ルタブロック35を抜去するようになっている。

また、このCPU39はパルス発光制御回路41にも接続さ
れており、前記トランスイルミネーション信号を入力す
るようになっている。このパルス発光制御回路41は、ト
ランスイルミネーション信号を受けて前記光源ランプ22
に電源を供給するランプ制御回路42にパルス発光を指示
し、更に、前記フォトセンサ30a,30bよりの信号を受け
てパルス発光のタイミングを制御するタイミング信号を
出力するようになっている。

第４図において、回転フィルタ24の色透過フィルタ23
R,23G,23Bの回転方向側には各々色透過フィルタ23R,23
G,23Bの位置を示すシルク43a,43b,43cが同心円上に設け
られている。更に、このシルク43a,43b,43CのR,G,Bを区
別するためにシルク43a,43b,43cと同軸状にスタート信
号用シルク44が設けられている。

一方、前記ライトガイド29は内視鏡２内を挿通され
て、このライトガイド29の出射端面の前方に配設された
配光レンズ32によって体腔内壁20に照明光を照射できる
ようになっている。

前記体腔内壁20からの赤，緑，青の各色光に応じた反
射光は、先端部11に設けられた対物レンズ33を透過し
て、この対物レンズ33の結像位置に設けられた固体撮像
素子（以下、CCDと略記す。）34の撮像面に受光される
ようになっている。このCCD34は被写体像を光電変換し
て、制御装置４内に設けられたCCDドライバ36から印加
される駆動クロックによって、例えば横方向に順次出力
されるようになっている。この画像情報を含んだ電気信
号は、前記制御装置４内の映像信号処理回路37に入力さ
れるようになっている。この映像信号処理回路37で信号
処理が行われ複合ビデオ信号が生成されモニタ６に出力
される。そして、モニタ６は観察像を表示する。

以上のように構成された電子内視鏡装置１の作用を第
５図のタイミングチャート図を用いて説明する。

術者は内視鏡２の挿入部７を体腔内に挿入する。光源
装置３の出射する照明光はＲ（赤）,G（緑）,B（青）の
各色光に順次色分離されてライトガイド29に供給されて
いる。そして、光源ランプ22に供給される電流は第５図
（ｃ）のように一定のランプ電流を保っており、光量は
変わらない。体腔内に供給された照明光は反射光として
CCD34に入射して電荷が蓄積されて回転カラーフィルタ2
4の遮光期間中にそれぞれ蓄積された電荷がCCDドライバ
36より印加される駆動クロックによって読み出され制御
装置４内の映像信号処理回路37に出力される。この映像
信号処理回路37からは複合ビデオ信号がモニタ６に出力
され画面上に被写体像が表示される。

挿入作業中、先端部11の位置を確認する場合、術者は
光源装置３に設けられた体外光観察スイッチ38をオンと
する。オン信号はCPU39に入力され、CPU39はトランスイ
ルミネーション信号を発生して、この信号をモータ移動
制御回路31とパルス発光制御回路41とに出力する。モー
タ移動制御回路31は回転フィルタブロック35を移動し、
回転カラーフィルタ24を光路から退避させる。尚、モー
タ制御回路25は回転カラーフィルタ24が光路から退避さ
れた位置にある場合にも回転カラーフィルタ24を回転駆
動する。

一方、フォトセンサ30aは回転フィルタ24に設けられ
たシルク43a,43b,43cを検出した場合に第５図（ｂ）の
ように出力信号をＬレベルとする。また、フォトセンサ
30bはスタート信号用シルク44を検出すると同図（ａ）
のように出力信号をＬレベルとする。フォトセンサ30a,
30bの出力信号はパルス発光制御回路41に送出され、パ
ルス発光制御回路41はフォトセンサ30aがＬレベルにな
った直後のフォトセンサ30bのＬレベルを色透過フィル
タ23Rと判断する。

トランスイルミメーション信号を受けてパルス発光制
御回路41はフォトセンサ30a,30bの出力信号に基づいた
タイミング信号をランプ制御回路42に出力する。ランプ
制御回路42はタイミング信号に同期した第５図（ｄ）に
示すようなランプ電流を光源ランプ22に供給してパルス
発光させる。このランプ電流はCCD34の蓄積期間中に増
加して光源ランプ22の発光量を増加させ、読み出し期間
には減少して発光量を減少させる。

上記のように本実施例によればランプ電流を増減させ
ることにより照明光の尖頭値が上がり、体外から体腔内
に出射された照明光のうちの透過光を観察できる。しか
も全体の光量は観察部位が焼損しない程度に押さえるこ
とができる。

更に、パルス発光させているためにCCD34に蓄積され
る電荷が溢れ出ることなく良好な画質を得ることができ
る。

第６図は本発明の第２実施例に係わり、光源装置の動
作を説明するタイミングチャート図である。

本実施例では第１実施例に比べランプ電流を大きく
し、且つ短時間の間通電するようにしたものである。

光源ランプ22にランプ電流を供給するランプ制御回路
42は第６図（ｄ）に示すようにパルス発光制御回路41の
タイミング信号に同期してランプ電流を増減させる。こ
のランプ電流はCCD34の蓄積開始と同時に増加し、蓄積
電荷が飽和する時の蓄積期間中に減少するようになって
おり、電流値は第６図（ｃ）よりも大きくなっている。

このように照明光の照射時間が短時間であるためにCC
D34の蓄積電荷が飽和してブルーミングを生じるような
ことがない。更に、この増加したランプ電流は短期間で
あるが光の尖頭値が高いために体外から内視鏡先端部の
位置を観察することができる。

その他の構成は第１実施例と同様である。

第７図及び第８図は本発明の第３実施例に係わり、第
７図は電子内視鏡装置の全体の構成を説明するブロック
図、第８図は光源装置の動作を説明するタイミングチャ
ート図である。

第１実施例ではパルス発光のタイミング信号をフォト
センサの出力信号より生成していたが本実施例ではこの
タイミング信号をCCDドライバの出力する信号から生成
するようにしたものである。

体外光観察スイッチ38からのオン信号を入力されるこ
とによりCPU39から出力されるトランスイルミネーショ
ン信号はモータ移動制御回路31とパルス発光制御回路41
の他にモータ制御回路25にも出力される。モータ制御回
路25はトランスイルミネーション信号を入力されるとモ
ータ26を制御して、モータ移動制御回路31の指示によっ
て光路から退避している回転カラーフィルタ24の回転を
停止する。

パルス発光制御回路41は制御装置４内のCCDドライバ3
6から第８図（ｃ）に示すような立ち下がりがCCD34に蓄
積開始に同期したタイミング信号が入力される。このタ
イミング信号からパルス発光制御回路41はCCD34の蓄積
開始に同期したタイミング信号をランプ制御回路42に出
力する。ランプ制御回路42は入力されたタイミング信号
に同期して回路（ｂ）に示すようなランプ電流を光源ラ
ンプ22に供給する。このランプ電流は、CCD34の蓄積開
始と同時に増加して蓄積電荷が飽和する前の蓄積期間中
に減少するようになっており、電流値は第８図（ａ）よ
りも大きくなっている。

本実施例のように構成することによりCD34の蓄積電荷
が飽和してブルーミングを生じるようなことがない。更
に、この増加したランプ電流は短期間であるが光の尖頭
値が高いために体外から内視鏡先端部の位置を観察する
ことができる。

その他の構成は第１実施例と同様である。

第９図及び第10図は本発明の第４実施例に係わり、第
９図は電子内視鏡装置の構成を説明するブロック図、第
10図は光源装置の動作を説明するたタイミングチャート
図である。

本実施例はモザイク式の撮像方式に対応したものであ
る。

内視鏡２の挿入部先端部に設けられたCCD34の撮像面
にはＲ（赤）,G（緑）,B（青）等の色光をそれぞれ透過
する色透過フィルタをモザイク状等に配列したカラーフ
ィルタアレイ46が設けられている。このCCD34は制御装
置４内に設けられたCCDドライバ36より印加される駆動
クロックにより読み出され制御装置４内の映像信号処理
回路37に送出されるようになっている。また、CCDドラ
イバ36は第10図（ｂ）に示すような垂直同期信号（V,
D）を光源装置３内のパルス発光制御回路41に出力する
ようになっている。

一方、パルス発光制御回路41は体外光観察スイッチ38
からのオン信号を入力されることによりCPU39の発生す
るトランスイルミネーション信号を入力されるようにな
っている。このパルス発光制御回路41はトランスイルミ
ネーション信号を入力されると、垂直同期信号に基づき
タイミング信号をランプ制御回路42に送出する。ランプ
制御回路42は第10図（ｃ）に示すようなランプ電流を光
源ランプ22に供給する。このランプ電流は垂直同期信号
の立ち上がりに同期して増加するようになっており、電
流値は第10図（ａ）より大きくなっている。

光源ランプ22を発した照明光は集光レンズ28によって
集光されてライトガイド29の入射端面に照射される。照
明光はライトガイド29を伝送されて配光レンズ32によっ
て体腔内に照射され、一部は体腔内壁を透過して体外に
至るようになっている。

本実施例では光源ランプ22の光量は全体としてトラン
スイルミネーション前と同じ程度なためにCCD34の蓄積
電荷が飽和することがない。更に、観察部位の焼損もな
い。

また、パルス間隔は１フィールドに対して一発でな
く、数発であっても全体光量が多き過ぎなければ良い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、観察部位が焼損
せずに、ブルーミングを生ずることなく、画質を良好に
維持しつつ体外から内視鏡の先端部を確認できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の第１実施例に係わり、第１
図は体外光観察の場合の電子内視鏡の全体の構成を示す
ブロック図、第２図は通常観察の場合の電子内視鏡装置
のブロック図、第３図は電子内視鏡装置の全体の説明
図、第４図は回転フィルタの説明図、第５図は光源装置
の動作を説明するタイミングチャート図、第６図は本発
明の第２実施例に係わり、光源装置の動作を説明するタ
イミングチャート図、第７図及び第８図は本発明の第３
実施例に係わり、第７図は電子内視鏡装置の全体の構成
を説明するブロック図、第８図は光源装置の動作を説明
するタイミングチャート図、第９図及び第10図は本発明
の第４実施例に係わり、第９図は電子内視鏡装置の構成
を説明するブロック図、第10図は光源装置の動作を説明
するたタイミングチャート図である。 １……電子内視鏡装置、２……内視鏡 ３……光源装置、４……制御装置 ６……モニタ、７……挿入部 11……先端部、21……光源部 22……光源ランプ、24……回転カラーフィルタ 29……ライトガイド、31……モータ移動制御回路 34……固体撮像素子、36……CCDドライバ 37……映像信号処理回路 38……体外光観察スイッチ 39……CPU、41……パルス発光制御回路 42……ランプ制御回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】体腔内を通常の照明光量で観察する通常観
   察モードと、照明光量を増加させて内視鏡先端部の体腔
   内での位置を体外から視認可能とする体外光観察モード
   とを切り換えるためのスイッチ手段と、 撮像手段を有する内視鏡に照明光を供給するためのパル
   ス発光可能な光源手段と、 前記体外光観察モードにおいて、体外から内視鏡先端部
   の位置を視認可能な照明光量尖頭値を有し、かつ単位時
   間当りの累積照明光量が適正となるように前記光源手段
   のパルス発光光量の尖頭値とパルス発光時間とを制御す
   るパルス発光制御手段と、 前記撮像手段の撮像タイミングに対応したタイミング信
   号を前記パルス発光制御手段に出力可能なタイミング信
   号発生手段と、 を有し、 前記スイッチ手段において体外光観察モードが選択され
   ると、前記パルス発光制御手段により前記光源手段を前
   記タイミング信号に基いたタイミングでパルス発光せし
   めるべく制御することを特徴とする内視鏡用光源装置。