JP4575565B2

JP4575565B2 - 内視鏡用光源ユニット

Info

Publication number: JP4575565B2
Application number: JP2000260674A
Authority: JP
Inventors: 千成田中; 雅史島田; 素子川村; 章杉山
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2000-08-30
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2020-08-30
Also published as: JP2002065603A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡で患者の体腔内を観察する際、観察部位に照射光を供給するための光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ファイバースコープに接続される光源装置や電子内視鏡に接続されるプロセッサ内に設けられる光源には、キセノンランプやハロゲンランプ、メタルハライドランプ等が用いられている。これらのランプを光源として用いる場合、ランプの放電に起因するノイズによる弊害や、放電管を制御するための所定の回路ブロックを必要とするため光源装置全体が大型化する等の問題がある。このような問題を解決するものとして、特開平第１１−２１６１１４号公報には、光源として白色ＬＥＤを用いた光源装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
白色ＬＥＤ単体の光量は上述のキセノンランプ等に比べると低いため、観察部位に十分な照射光を供給するためには複数の白色ＬＥＤを用意しなければならない。一方、白色ＬＥＤから射出される光は平行光である。従って、同公報の光源装置においては複数の白色ＬＥＤからの出射光をライトガイドの入射端へ集光されるための集光レンズが介在させられている。しかしながら、白色ＬＥＤとライトガイドとの間に所定の距離を確保しなければならないため、光源装置全体の小型化が図られないという問題がある。
【０００４】
また、同公報には、集光レンズを介在させない例として曲面状の取付け基板に複数の白色ＬＥＤを配設する構成が開示されている。この構成においては、各白色ＬＥＤの出射光をライトガイドの入射端へ集光させるべく、取付け基板の曲面の曲率中心をライトガイドの入射端に一致させなければならない。即ち、取付け基板の曲面の成型や白色ＬＥＤの取付け角度に精度が要求される。そのため製造が困難であるという問題がある。
【０００５】
本発明は、以上の問題を解決するものであり、製造が容易でかつ省スペース化が可能な内視鏡の光源ユニット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】
本発明にかかる内視鏡用光源ユニットは、内視鏡のスコープに設けられたライトガイドを介して被観察体に照射する照射光の光源を供給する光源ユニットであって、複数の発光素子と複数の発光素子を保持する平面状の保持部材とを有する第１の発光手段と、反射面である凹状曲面を有する反射部材とを備え、反射部材は、複数の発光素子の射出光が凹状曲面に入射するよう保持部材に対向して設けられ、ライトガイドは、その入射端面が凹状曲面に対向するよう設けられることを特徴とする。
【０００７】
反射部材の凹状曲面は、例えば放物面であり、ライトガイドは、好ましくは入射端面に放物面の中心軸が交差するよう設けられ、より好ましくは入射端面が放物面の焦点近傍に位置するよう配設される。
【０００８】
好ましくは、放物面において、ライトガイドの入射端面に射出光が入射するよう配設される第２の発光手段を備え、より好ましくは、第２の発光手段は、放物面において、第１の発光手段からの射出光が入射しない領域に配設され、さらに好ましくは、第２の発光手段は、放物面において放物面の中心軸が交差する位置に配設される少なくとも１つの発光素子を有する。
【０００９】
好ましくは、保持部材は、放物面の焦点よりも、放物面から離れた位置に設けられる。
【００１０】
ライトガイドは、好ましくは、保持部材において放物面の中心軸が交差する位置に形成された孔を挿通するよう配設される。
【００１１】
反射部材の凹状曲面は、例えば球面の一部、あるいは楕円曲面の一部としてもよい。
【００１２】
以上のように、本発明によれば、ライトガイドの入射端面に第１の発光手段の発光素子から射出される光束を集光させるべく発光素子の射出光の光路上に集光レンズ等の光学系を介在させる必要がない。従って、光源ユニットの省スペース化が図られる。
【００１３】
また、第１の発光手段において発光素子は平面状の保持部材に保持されるため、製造が容易である。
【００１４】
反射部材の放物面において、ライトガイドの入射端面に対向する位置に第２の発光手段を配設することにより、ライトガイドに入射する光量が増加する。さらに、少なくとも１つの発光素子を放物面において放物面の中心軸が交差する位置に配設すれば、より効果的に光量の増加が図られる。
【００１５】
保持部材を、放物面鏡の焦点よりも放物面から離れた位置に設けたり、ライトガイドが保持部材において放物面の中心軸が交差する位置に形成された孔を挿通するよう配設することにより、ライトガイドに入射する光束が保持部材に遮蔽されることがないため、集光効率が高まる。
【００１６】
【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、本発明に係る第１実施形態が適用される電子内視鏡のブロック図である。スコープ１０は可撓性導管（可撓管）を有し、画像信号処理ユニット２０に着脱自在に接続される。
スコープ１０の先端側には撮像センサ１１が設けられる。撮像センサ１１は、対物レンズ１１０、カラーチップフィルタを備えるＣＣＤイメージセンサ１１１、対物レンズ１１０とＣＣＤイメージセンサ１１１との間に介在する絞り１１２を備える。スコープ１０内にはライトガイド１２が挿通されており、その出射端は、スコープ１０の先端まで延びている。
【００１７】
画像信号処理ユニット２０のシステムコントローラ２１は電子内視鏡を全体的に制御するマイクロコンピュータである。即ち、システムコントローラ２１は中央処理ユニット（ＣＰＵ）、種々のルーチンを実行するためのプログラム、常数等を格納する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、データ等を一時的に格納する書込み／読出し自在なメモリ（ＲＡＭ）から成る。
【００１８】
スコープ１０を画像信号処理ユニット２０に接続すると、撮像センサ１１はスコープ１０内に設けられたＣＣＤ回路（図示せず）を介して映像信号処理回路２２に接続される。また、ライトガイド１２の入射端は画像信号処理ユニット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。
【００１９】
画像信号処理ユニット２０にはフロントパネル２４が設けられ、このフロントパネル２４には種々の表示灯や種々のスイッチが設けられる。電源スイッチ（ＳＷ）２４１により画像信号処理ユニット２０の主電源（図示せず）のＯＮ／ＯＦＦが切替えられ、点灯スイッチ（ＳＷ）２４２により光源ユニット２３の点灯が制御される。
【００２０】
点灯ＳＷ２４２からの信号に基づいてシステムコントローラ２１はランプ電源回路２５に制御信号を出力する。システムコントローラ２１からの制御信号に従い、ランプ電源回路２５により光源ユニット２３への給電が適宜制御される。光源ユニット２３への給電が開始されると、後述するように白色光が発光され、ライトガイド１２を介して被観察体に照射される。尚、ランプ電源回路２５はプラグ（図示せず）を介して商用電源に接続されている。
【００２１】
撮像センサ１１から読み出された画像信号はスコープ１０内の伝送用のバッファ（図示せず）を介して映像信号処理回路２２に送られる。映像信号処理回路２２では、プロセス回路ブロック２２１で、サンプリング、クランプ、ブランキング、増幅等の処理が施され、輝度信号（Ｙ）と色差信号（Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）が作成される。輝度信号と色差信号は、それぞれガンマ補正等の所定の画像処理が施され、Ａ／Ｄ変換器２２２でデジタル画像信号に変換され、それぞれ画像メモリ２２４に格納される。
【００２２】
デジタル化された輝度信号、色差信号は、画像メモリ２２４から読み出され、画像信号処理回路２２３で、拡大、縮小、ノイズリダクション等の処理が施された後、Ｄ／Ａ変換器２２５によりアナログ信号に変換される。輝度信号、色差信号のアナログ信号は、ＲＧＢデコーダ２２７により３原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色に応じたＲＧＢビデオ信号にデコードされる一方、エンコーダ２２６により輝度信号（Ｙ）、色信号（Ｃ）にエンコードされてＳビデオ信号（Ｙ／Ｃ）が生成される。これらＲＧＢビデオ信号、Ｓビデオ信号は水平同期信号及び垂直同期信号が付加され、画像信号処理ユニット２０に接続された外部のＴＶモニタ（図示せず）に送られる。ＴＶモニタでは伝送されたＳビデオ信号若しくはＲＧＢ信号に基づいて、画面上に画像が表示される。
【００２３】
尚、Ａ／Ｄ変換器２２２、Ｄ／Ａ変換器２２５における変換のタイミング、水平同期信号、垂直同期信号の生成等はタイミングコントローラ２６により制御される。
【００２４】
図２は、光源ユニット２３を側面から拡大して示す一部断面図である。平板状の保持板２３１の平面部２３１Ａには半田付けにより複数の白色ＬＥＤ２３２（発光素子）が取り付けられる。放物面鏡２３３は、反射面である凹状曲面の放物面２３３Ａに複数の白色ＬＥＤ２３２からの射出光が入射するよう、保持板２３１に対向して配設される。図３は保持板２３１を放物面鏡２３３側から示す正面図である。尚、保持板２３１の構成を明示するため図３において白色ＬＥＤ２３２は省略されているが、実際には平面部２３１Ａの全域にわたって取り付けられる。図３に示すように保持板２３１は円板状を呈しており、その中心には孔２３１Ｂが形成される。保持板２３１と放物面鏡２３３は、放物面鏡２３３の放物面２３３Ａの中心軸Ｒ上に保持板２３１の孔２３１Ｂの中心が位置するよう、互いに配設される。
【００２５】
図２に示すように、保持板２３１の孔２３１Ｂには入射端が放物面鏡２３３側を向くようライトガイド１２が挿通している。ライトガイド１２は、その入射端面に放物面２３３Ａの中心軸Ｒが交差し、かつ入射端面が放物面鏡２３３の焦点近傍に位置するよう配設される。第１実施形態において、ライトガイド１２の入射端面は放物面鏡２３３の焦点よりも放物面鏡２３３側に位置しているがこれに限るものではなく、放物面鏡２３３の焦点よりも保持板２３１側に位置してもよい。換言すれば、ライトガイド１２の入射端面は、白色ＬＥＤ２３２の射出光の集光効率を低下させないよう、放物面２３３Ａの中心軸Ｒに沿った、放物面鏡２３３の焦点を含む所定の範囲内で位置決めされればよい。
【００２６】
保持板２３１の平面部２３１Ａは、放物面鏡２３３の放物面２３３Ａの開口部の径と略同一の直径を有する。従って、平面部２３１Ａにおいて孔２３１Ｂを除く全領域に取り付けられる白色ＬＥＤ２３２の射出光が全て放物面鏡２３３の放物面２３３Ａにより反射され、ライトガイド１２の入射端に導かれる。
【００２７】
以上のように、第１実施形態が適用される電子内視鏡ではカラー同時方式により画像処理が行なわれるがこれに限るものではない。例えば、白色ＬＥＤ２３２に代えてＲＧＢ三色のＬＥＤを光量分布が均等となるよう保持板２３１に配設し、各ＬＥＤをＲＧＢ毎に順次パルス発光させ、モノクロのＣＣＤイメージセンサを用いて、画像信号処理ユニット２０で面順次方式で画像処理を行なうことも可能である。また、白色ＬＥＤ２３２を保持板２３１に配設し、放物面鏡２３３とライトガイド１２の入射端との間に所定の回転周波数で回転するＲＧＢ回転フィルタを設け、画像信号処理ユニット２０で面順次方式で画像処理を行なうことも可能である。
【００２８】
図４は、本発明に係る第２実施形態が適用される光源ユニット２７を側面から示す一部断面図であり、第１実施形態の光源ユニット２３と同一の部材には同一の符号が付されている。第２実施形態の光源ユニット２７における保持板２３１、ライトガイド１２、放物面鏡２３７の反射面である放物面２３７Ａの相対的位置は第１実施形態と同様である。上述のように保持板２３１の中心にはライトガイド１２を挿通させるための孔２３１Ｂが形成されているため、保持板２３１の平面部２３１Ａには白色ＬＥＤ２３２が取り付けられない領域がある。即ち、放物面鏡２３７の放物面２３７Ａには白色ＬＥＤ２３２の射出光が入射しない領域が存在する。第２実施形態では、放物面２３７Ａの白色ＬＥＤ２３２の射出光が入射しない領域において、ライトガイド１２の入射端面に対向する位置に白色ＬＥＤ２３８（第２の発光手段）が配設される。図５は、図４の放物面鏡２３７を保持板２３１側から示す正面図である。図４及び図５から明らかなように、白色ＬＥＤ２３８は、放物面２３７Ａの中心軸Ｒが放物面２３７Ａに交差する位置においてライトガイド１２の入射端面に向けて射出するよう設けられる。
【００２９】
図６は第２実施形態の変形例の光源ユニットを側面から示す一部断面図であり、図７は放物面鏡２３７を保持板２３１側から示す正面図である。保持板２３１、ライトガイド１２、放物面鏡２３７の放物面２３７Ａの相対的位置は第１実施形態と同様であり、白色ＬＥＤ２３２、２３８が配設される構成も同様である。
この変形例においては、上述の放物面２３７Ａ上の白色ＬＥＤ２３２の射出光が入射しない領域の略全域にわたって、白色ＬＥＤ２３８の周囲に複数の白色ＬＥＤ２３９が配設される。
【００３０】
第１及び第２実施形態においては、反射部材として反射面が放物面である放物面鏡２３３を用いているがこれに限るものでなく、反射面が球面の一部、あるいは楕円曲面の一部である反射部材を用いてもよい。
【００３１】
第１及び第２実施形態の光源ユニット２３、２７は、電子内視鏡のプロセッサに設けられる構成としたがこれに限るものではなく、ファイバースコープが接続される光源装置にも適用可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、製造が容易でかつコンパクトな光源ユニットが得られる。即ち、光源ユニットにおいて複数の白色ＬＥＤが曲面状の保持部材ではなく平面状の保持部材に取り付けられるため、その製造が容易であり、組立の自動化にも容易に対応することができる。また、白色ＬＥＤの射出光を凹状曲面である反射面で反射させてライトガイドに入射させるため、高価な集光レンズが不要となり、製造コストの低減が図られるとともに省スペース化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態が適用される光源ユニットを備える電子内視鏡プロセッサのブロック図である。
【図２】第１実施形態の光源ユニット側面から拡大して示す一部断面図である。
【図３】白色ＬＥＤが取り付けられる保持板を放射面鏡側から示す正面図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態が適用される光源ユニットを側面から示す拡大図である。
【図５】図４の放物面鏡の放物面を示す正面図である。
【図６】第２実施形態の光源ユニットの変形例を側面から示す拡大図である。
【図７】図６の放物面鏡の放物面を示す正面図である。
【符号の説明】
１０スコープ
１２ライトガイド
２０画像信号処理ユニット
２１システムコントローラ
２２映像信号処理回路
２３、２７光源ユニット
２４フロントパネル
２５ランプ電源回路
２３１保持板
２３２白色ＬＥＤ
２３３、２３７放物面鏡
２３８、２３９白色ＬＥＤ

Claims

内視鏡のスコープに設けられたライトガイドを介して被観察体に照射する照射光の光源を供給する光源ユニットであって、
複数の発光素子と前記複数の発光素子を保持する平面状の保持部材とを有する第１の発光手段と、
反射面である凹状曲面を有する反射部材とを備え、
前記反射部材は、前記複数の発光素子の射出光が前記凹状曲面に入射するよう前記保持部材に対向して設けられるとともに、前記ライトガイドは、その入射端面が前記凹状曲面に対向するよう設けられ、
前記保持部材の平面は前記凹状曲面の中心軸と直交し、前記保持部材において前記中心軸が前記平面と交差する位置に孔が設けられ、前記ライトガイドは前記孔を挿通してその入射端面が前記凹状曲面の焦点近傍において前記中心軸と直交するように配置される
ことを特徴とする内視鏡用光源ユニット。
前記凹状曲面において、前記ライトガイドの入射端面に射出光が入射するよう配設される第２の発光手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用光源ユニット。
前記第２の発光手段は、前記凹状曲面において、前記第１の発光手段からの射出光が入射しない領域に配設されることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡用光源ユニット。
前記第２の発光手段は、前記凹状曲面において前記凹状曲面の前記中心軸が交差する位置に配設される少なくとも１つの発光素子を有することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡用光源ユニット。
前記保持部材は、前記凹状曲面の焦点よりも、前記凹状曲面から離れた位置に設けられることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の内視鏡用光源ユニット。
前記孔が前記平面の中心に形成されることを特徴とする請求項５に記載の内視鏡用光源ユニット。
前記保持部材が円盤状であることを特徴とする請求項６に記載の内視鏡用光源ユニット。
前記反射部材の前記凹状曲面が放物面であることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の内視鏡用光源ユニット。
前記反射部材の前記凹状曲面は球面の一部であることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の内視鏡用光源ユニット。
前記反射部材の前記凹状曲面は楕円曲面の一部であることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の内視鏡用光源ユニット。