内視鏡用光源装置

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【発明の名称】	内視鏡用光源装置
【発明者】	【氏名】根岸清【住所又は居所】東京都板橋区前野町２丁目３６番９号ペンタックス株式会社内
【要約】	【課題】静止画像の記録時に十分な輝度を確保するように照明光の光量を制御することにより、鮮明な静止画像が得られる内視鏡用の光源装置を実現する。【解決手段】時間Ｔ₁において、光源からの照明光を通過させる網絞りの開口率を、動画像観察時の３５％から１００％に上昇させる。さらに、時間Ｔ₂にて、光源に供給する電流量を動画像観察時の１５（Ａ）から２０（Ａ）に増加する。このように、光源の出射する照明光の強度を高め、網絞りを通過する照明光の光量を増加させた後に、電子内視鏡装置の制御回路は、被写体の輝度に基づいて、電子シャッタのシャッタ速度を速める（時間Ｔ₃）。静止画像の記録が終了すると、光源への供給電流量と網絞りの開口率を元の値に戻し（時間Ｔ₄及び時間Ｔ₅）、電子シャッタのシャッタ速度を戻す（時間Ｔ₆）。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子シャッタ機能における高速シャッタによる静止画像の記録が可能な電子内視鏡装置に用いられる光源装置であって、
被写体を照明するための照明光を出射する光源と、
前記光源の出力を制御することによって前記照明光の光強度を調整する光源制御手段と、
前記光源から出射された前記照明光の光量を調整する光量調整手段とを備え、
前記高速シャッタによる静止画像の記録時に、前記光源制御手段と前記光量調整手段とが、前記照明光の光量を動画像の観察時よりも増加させることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記光源に電流を供給する電源を備え、前記光源制御手段が、前記電源による前記光源への供給電流量を調整することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記光量調整手段が、前記照明光の光量を所定の割合で通過させる複数の開口を有する網絞りと、所定の前記開口を選択するために前記網絞りを駆動する網絞り駆動手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記網絞りに位置決め穴が設けられており、前記光量調整手段が、前記位置決め穴を検出するための絞り位置センサを有することを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
電子シャッタ機能における高速シャッタによる静止画像記録が可能な電子内視鏡装置であって、
被写体を照明するための照明光を出射する光源と、
前記照明光の反射光を受光して画像信号を生成する撮像素子と、
前記画像信号に基づいて被写体の輝度を検出する輝度検出手段と、
前記光源の出力を制御することによって前記照明光の光強度を調整する光源制御手段と、
前記光源から出射された前記照明光の光量を調整する光量調整手段と、
前記電子シャッタ機能のシャッタ速度を前記被写体の輝度に基づいて定めるシャッタ速度設定手段とを備え、
前記高速シャッタによる静止画像の記録時に、前記光源制御手段と前記光量調整手段とが、前記照明光の光量を動画像の観察時よりも増加させ、前記シャッタ速度設定手段が、前記電子シャッタ機能のシャッタ速度を動画像の観察時よりも高めることを特徴とする電子内視鏡装置。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡用光源装置に関し、特に、電子シャッタ機能を備えた電子内視鏡装置に用いられる、照明光の照射制御が可能な光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子内視鏡装置は、一般に、被写体である体内組織を照明するための光源等を備えたプロセッサと、撮像素子を備えたビデオスコープにより構成される。光源からの照明光は、ビデオスコープ内に挿通されたライトガイドを介して、ビデオスコープの先端部から被写体に照射される。そして、撮像素子によって得られた画像信号がプロセッサに送信され、プロセッサにおいて画像信号に所定の処理が施されることにより、被写体像がモニタに表示される。
【０００３】
また、電子内視鏡装置が電子シャッタ機能を備えている場合、この電子シャッタ機能における高速シャッタを用いて静止画像を撮像することが知られている。一般に、電子シャッタ機能を利用する場合には、シャッタ速度を高めてぶれが抑制された静止画像を得る時に、調光用の絞りを開いて照明光の光量を増加させる（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３－３０５００５号公報（図５、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電子シャッタ機能における高速シャッタによる静止画像の記録を行なう場合、動画像と同等の明るさ（輝度）の静止画像を得るためには、高速シャッタに対応した短い露光時間内に十分な電荷が蓄積される必要がある。従って、電子シャッタ機能の高速シャッタを用いて静止画像を撮像する場合、照明光の光量を増加させる必要があるが、絞りの開放のみによっては、短時間に十分な光量を得ることは難しく、静止画像の撮像において輝度が不足する場合がある。
【０００５】
また、静止画像の記録のために、動画像の観察時から予め照明光量を増加させておくことは、電源を無駄に消費するばかりでなく、照明光を被写体に照射するビデオスコープの先端部の発熱を招く。
【０００６】
本発明は、照明光の光量を制御することにより、静止画像の記録時に十分な輝度を確保し、ぶれのない鮮明な静止画像の記録を可能にする、内視鏡用の光源装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光源装置は、電子シャッタ機能における高速シャッタによる静止画像の記録が可能な電子内視鏡装置に用いられる。光源装置は、被写体を照明するための照明光を出射する光源と、光源の出力を制御することによって照明光の強度を調整する光源制御手段と、光源から出射された照明光の光量を調整する光量調整手段とを備えており、高速シャッタによる静止画像の記録時に、光源制御手段と光量調整手段とが、照明光の光量を動画像の観察時よりも増加させることを特徴とする。
【０００８】
光源装置は、光源に電流を供給する電源をさらに備え、光源制御手段が、電源による光源への供給電流量を調整することが好ましい。
【０００９】
光量調整手段は、照明光の光量を所定の割合で通過させる複数の開口を有する網絞りと、所定の開口を選択するために網絞りを駆動する網絞り駆動手段とを有することが望ましい。さらに、この場合、網絞りに位置決め穴が設けられており、光量調整手段が、位置決め穴を検出するための絞り位置センサを有することが望ましい。
【００１０】
本発明の電子内視鏡装置は、電子シャッタ機能における高速シャッタによる静止画像記録が可能であって、被写体を照明するための照明光を出射する光源と、照明光の反射光を受光して画像信号を生成する撮像素子と、画像信号に基づいて被写体の輝度を検出する輝度検出手段と、光源の出力を制御することによって照明光の光強度を調整する光源制御手段と、光源から出射された照明光の光量を調整する光量調整手段と、電子シャッタ機能のシャッタ速度を被写体の輝度に基づいて定めるシャッタ速度設定手段とを備える。そして、電子内視鏡装置は、高速シャッタによる静止画像の記録時に、光源制御手段と光量調整手段とが、照明光の光量を動画像の観察時よりも増加させ、シャッタ速度設定手段が、電子シャッタのシャッタ速度を動画像の観察時よりも高めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、照明光の光量を制御することにより、静止画像の記録時に十分な輝度を確保して、鮮明な静止画像の記録を可能にする内視鏡用光源装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、電子内視鏡装置１０のブロック図である。
【００１３】
電子内視鏡装置１０は、患者の体腔内の撮影に用いられるビデオスコープ２０と、ビデオスコープ２０に照明光を供給するとともに、ビデオスコープ２０から送られてくる画像信号を処理するプロセッサ３０とを備える。ビデオスコープ２０は、プロセッサ３０に着脱自在に接続され、プロセッサ３０にはモニタ８０が接続されている。
【００１４】
プロセッサ３０には、照明光を照射するキセノンランプ（図示せず）を内蔵した光源３２と、光源３２に電流を供給する光源用電源３４等を含む光源装置４０が設けられている。光源用電源３４は、光源点灯スイッチ（図示せず）が操作され、ＡＣ入力端子３６から電力を供給されることにより、光源３２に電流を供給する。これにより、光源３２は、被写体を照明するための照明光を出射する。光源３２から出射した照明光は、網絞り駆動モータ４６によって駆動される網絞り３８を通過し、導光レンズ（図示せず）を介してライトガイド１２の入射端１２Ａに入射する。ライトガイド１２は、入射端１２Ａに入射した照明光を観察部位のあるビデオスコープ２０の先端部へ伝達しており、ライトガイド１２を通った照明光は出射端１２Ｂから出射される。なお、光源装置４０においては、光源３２を冷却する光源用ファン４２、光源用電源３４等を冷却する電源用ファン４４が設けられている。
【００１５】
被写体である観察部位で反射した照明光は、対物レンズ（図示せず）及びカラーフィルタ（図示せず）を通ってＣＣＤ２２に到達する。そして、光電変換により生じた、カラーフィルタを通る色に応じた被写体像の画像信号を形成するための電荷が、ＣＣＤ２２の受光面に蓄積される。ここでは、カラーテレビジョン方式としてＮＴＳＣ方式が適用されており、ＣＣＤ２２において生成された画像信号は、１フィールド期間、すなわち１／６０秒間隔ごとに順次読み出され、初期信号処理回路２４へ送られる。なお、静止画像の記録には、電子シャッタが用いられるため、ＣＣＤ２２に蓄積される電荷の一部は掃き捨てられる。
【００１６】
ビデオスコープ２０内には、ビデオスコープ２０全体を制御するスコープ制御部２６と、ビデオスコープ２０の特性や信号処理に関するデータがあらかじめ記憶されたＥＥＰＲＯＭ２８が設けられている。スコープ制御部２６は、初期信号処理回路２４に対して制御信号を送るとともに、適宜ＥＥＰＲＯＭ２８からデータを読み出す。
【００１７】
また、初期信号処理回路２４では、読み出された画像信号に増幅処理が施され、さらにアナログ画像信号からデジタル画像信号に変換される。そして、ホワイトバランス調整など様々な処理がデジタル画像信号に対して施され、輝度信号、色差信号が生成される。輝度信号及び色差信号は、プロセッサ３０のプロセッサ信号処理回路４８へ送られ、ＮＴＳＣ信号などの映像信号に変換され、モニタ８０へ出力される。この結果、被写体像がモニタ８０に表示される。なお、初期信号処理回路２４で生成された輝度信号は、スコープ制御部２６にも送信され、スコープ制御部２６は、輝度信号に基づいて、電子シャッタのシャッタ速度を適当な値に定める。
【００１８】
ビデオスコープ２０には、フリーズボタン２５が設けられている。ユーザが、フリーズボタン２５を押下すると、静止画像を記録するためのトリガー信号が、スコープ制御部２６を介してプロセッサ３０の制御回路５０に送信される。制御回路５０は、システム電源５２により電源供給され、光源装置４０を含むプロセッサ３０全体を制御しており、トリガー信号を受信すると、照明光の照射を制御するための信号を、光源用電源３４と網絞り駆動モータ４６に送信する。この制御回路５０からの信号に基づいて、光源用電源３４は、光源３２により出射される照明光の光強度を調整し、網絞り駆動モータ４６及び網絞り３８は、光源３２が出射し照明光を被写体に照射させる光量を調整する。
【００１９】
図２は、プロセッサ３０内の光源装置４０等の配置を上から見て概略的に示す図である。図３は、プロセッサ３０の正面図であり、図４は、プロセッサ３０の背面図である。
【００２０】
光源装置４０は、プロセッサ３０内の正面右側に設けられている。そして、プロセッサ３０の正面左側には、プロセッサ信号処理回路４８と、制御回路５０とを有する制御基板６０と、後述のＲＧＢコネクタ６４、Ｙ／Ｃコネクタ６６（図４参照）を介して送られる信号を処理する回路を有する背面パネル基板６２とが配置されている。
【００２１】
プロセッサ３０の正面３０Ｌには、輝度調整、ノイズリダクション等のためにユーザが用いる操作パネル６８、ライトガイド１２のプロセッサ側端部１２Ｅと、ビデオスコープ２０の電気端子を差込むためのスコープ差込口７０が設けられている（図３参照）。ユーザが、操作パネル６８を操作すると、操作に応じた所定の指示信号が制御回路５０に送信され、輝度調整、ノイズリダクション等の処理が施される。一方、プロセッサ３０の背面３０Ｒには、ＲＧＢコネクタ６４、Ｙ／Ｃコネクタ６６、及びＡＣ入力端子３６が設けられている（図４参照）。
【００２２】
図５は、光源装置４０において、照明光の照射を制御する部材の配置を概略的に示す図である。図６は、複数の開口を有する網絞り３８を示す図であり、図７は、網絞り３８の各開口が通過させる照明光の光量の割合を示す図である。
【００２３】
導光レンズ５４は、光源３２内のキセノンランプ３３から出射された照明光を、ライトガイド入射端１２Ａに導くために設けられており、導光レンズ５４の光軸と、照明光の光路Ｌとは一致する。網絞り３８は、円板状の部材であり、網絞り駆動モータ４６によって、照明光の光路と平行な回転軸Ａを中心に回転させられる。網絞り３８には、照明光の光路Ｌに平行な方向に沿って、照明光を通過させるための第１～第１１開口３８Ａ～Ｋと、位置決め穴７４が設けられている（図６参照）。そして、網絞り３８を外周付近で挟むように配置された絞り位置センサ７２が、位置決め穴７４の位置を検出することにより、網絞り３８の回転位置を検出する。
【００２４】
第１～第１１開口３８Ａ～Ｋが、入射する照明光の光量に対して通過させる照明光の光量の割合（以下、開口率という）は全て異なっており（図７参照）、網絞り駆動モータ４６は、適当な開口率を有する開口が、照明光が通過する位置（以下、通過位置という）にあるように、制御回路５０の指示に基づいて網絞り３８を回転させる。光源装置４０の起動時には、位置決め穴７４の位置に基づいて、常に第３開口３８Ｃが通過位置にあるように網絞り３８が回転され、動画像の観察時には、通常、第３開口３８Ｃが使用される。そして、使用する開口を変更する場合、制御回路５０からの指示信号を受信した網絞り駆動モータ４６が、網絞り３８を所定量だけ回転させることにより、適当な開口率を有する開口が通過位置に配置される。
【００２５】
図８は、電子内視鏡装置１０による被写体観察ルーチンを示すフローチャートである。
【００２６】
電子内視鏡装置１０の電源がオン状態になると、被写体観察ルーチンが開始する。ステップＳ１では、光源装置４０が起動し、網絞り３８の位置が初期化される。すなわち、通常の動画像観察に用いられる第３開口３８Ｃが通過位置に置かれ、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、ビデオスコープ２０がプロセッサ３０に接続されたか否かが判断される。ビデオスコープ２０がプロセッサ３０に接続されていた場合、ステップＳ３に進み、接続されていなかった場合、ステップＳ２は繰り返される。
【００２７】
ステップＳ３では、光源点灯スイッチがオンであるか否かが判断される。光源点灯スイッチがオンであればステップＳ４に進み、光源点灯スイッチがオフであれば、ステップＳ３は繰り返される。ステップＳ４では、制御回路５０が、光源用電源３４に対し、光源３２をオンにするための光源オン信号を送信してステップＳ５に進む。ステップＳ５においては、光源用電源３４が、光源３２を点灯させたことを示す点灯信号を制御回路５０に送信して、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、露出制御が行なわれる。すなわち、光源３２の発光強度と網絞り３８の開口率が所定の値に定められるとともに、スコープ制御部２６が、被写体の輝度を示す輝度信号に基づいて電子シャッタのシャッタ速度を決定して、ステップＳ７に進む。
【００２８】
ステップＳ７では、ユーザが、フリーズボタン２５を押下して、フリーズ要求、すなわち静止画像を記録するように指示したか否かが判断される。ユーザが、フリーズ要求した場合、ステップＳ８に進み、フリーズ要求をしなかった場合、ステップＳ９に進む。ステップＳ８では、後述するように、電子シャッタ機能の高速シャッタにより、静止画像が記録される。
【００２９】
ステップＳ９においては、ユーザが、操作パネル６８を操作したか否かが判断され、ユーザが操作パネル６８を操作した場合、ステップＳ１０に進み、操作しなかった場合、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１０では、操作パネル６８からの指示信号に基づいて、制御回路５０等が所定の演算処理を施し、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、ユーザが、光源点灯スイッチを再びオン状態にする操作をしたか否かが判断され、再度オン状態となるように操作された場合、ステップＳ１２に進み、再度オン状態となるように操作されなかった場合、ステップＳ７に戻る。ステップＳ１２では、制御回路５０が、光源３２をオフにするための光源オフ信号を光源用電源３４に送信し、ステップＳ３に戻る。
【００３０】
図９は、静止画像記録ルーチンを示すフローチャートである。図１０は、静止画像の記録時におけるタイミングチャートである。
【００３１】
静止画像記録ルーチンは、ユーザのフリーズ要求により開始する（図８のステップＳ７、Ｓ８参照）。ステップＳ１３においては、フリーズ動作のためのトリガー信号を受信した制御回路５０が、網絞り駆動モータ４６に、網絞り３８が全開の位置、すなわち開口率が１００％である第１１開口３８Ｋが通過位置にあるように、網絞り３８を回転させる信号を送信する。そして、網絞り駆動モータ４６が駆動すると、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、絞り位置センサ７２が、位置決め穴７４の位置に基づいて網絞り３８の回転位置を検出することにより、網絞り３８が全開の位置にあるか否かが判断される。網絞り３８が全開の位置にある場合、ステップＳ１５に進み、網絞り３８が全開の位置にない場合、ステップＳ１４は繰り返される。ステップＳ１５では、制御回路５０の指示に基づいて網絞り駆動モータ４６が停止する。ステップＳ１５においては、通過位置にある開口が、通常の動画像観察時に使用される第３開口３８Ｃから第１１開口３８Ｋに変更されたことにより、開口率は３５％から１００％に上昇している（図１０の時間Ｔ₁）。この結果、被写体の照明に使用される照明光の光量は増加した状態にある。次いで、ステップＳ１６に進む。
【００３２】
ステップＳ１６では、制御回路５０が、光源３２に供給する電流の量を増加させるように指示する信号を光源用電源３４に送信し、この信号を受信した光源用電源３４は、動画像の観察時においては、例えば、光源３２に１５（Ａ）の電流を供給していたところ、光源３２への供給電流量を２０（Ａ）に増加する（図１０の時間Ｔ₂）。この結果、光源３２から出射される照明光の強度は高まり、ステップＳ１７に進む。
【００３３】
ステップＳ１７においては、スコープ制御部２６が、制御回路５０による網絞り３８の回転制御及び光源３２に供給する電流の制御を受けて、電子シャッタのシャッタ速度を被写体の輝度に基づく適当な値に設定したか否かが判断される。ここでは、被写体に照射される光量は、通常の動画像観察時よりも増加しているため、スコープ制御部２６は、例えば、動画像観察時の１／２５０秒から、１／１０００秒に、電子シャッタのシャッタ速度を高める（図１０の時間Ｔ₃）。そして、適当なシャッタ速度が設定されたと判断されるとステップＳ１８に進み、設定されていないと判断されると、ステップＳ１７は繰り返される。
【００３４】
ステップＳ１８では、静止画像の画像データの取り込み、すなわち、被写体像の画像信号の生成と、画像信号に基づく輝度信号及び色差信号のプロセッサ信号処理回路４８への送信が行われる。プロセッサ信号処理回路４８は、静止画像の輝度信号及び色差信号を受信すると、画像データの取り込み終了を伝える信号を制御回路５０に送信し、ステップＳ１９に進む。ステップＳ１９では、画像データの取り込み終了を伝える信号を受信した制御回路５０が、光源３２に供給する電流量を減少させる指示信号を光源用電源３４に送信する。この結果、光源３２への電流量が、再び通常の動画像観察時の１５（Ａ）に戻り（図１０の時間Ｔ₄）、ステップＳ２０に進む。
【００３５】
ステップＳ２０では、制御回路５０の指示に基づいて、通過位置にある網絞り３８の開口を第１１開口３８Ｋから第３開口３８Ｃに戻すために、網絞り駆動モータ４６が駆動し、ステップＳ２１に進む。ステップＳ２１においては、網絞り３８が通常の動画像観察時の回転位置にあるか否かが判断される。網絞り３８が通常の動画像観察時の位置にある、すなわち、第３開口３８Ｃが通過位置にある（図１０の時間Ｔ₅）と判断されるとステップＳ２２に進み、未だ網絞り３８が動画像観察時の位置にないと判断されるとステップＳ２１は繰り返される。そして、ステップＳ２２において、網絞り駆動モータ４６が停止すると静止画像記録ルーチンは終了する。なお、以上のように、静止画像が記録されると、光源３２が出射する照明光の強度と、網絞り３８の開口率とは通常の動画像観察用の値に戻るため、スコープ制御部２６は、電子シャッタのシャッタ速度を、例えば、１／１０００秒から１／２５０秒に下げる（図１０の時間Ｔ₆）。
【００３６】
以上のように、本実施形態によれば、静止画像の記録時に十分な輝度を確保するように照明光の光量を制御することで、電子シャッタのシャッタ速度を高速とすることにより、鮮明な静止画像の記録を可能にする内視鏡用光源装置を実現できる。
【００３７】
光源３２の種類は本実施形態に限定されず、ハロゲンランプ等が用いられても良い。絞りについても、本実施形態の網絞り３８に限定されず、例えば虹彩絞りを用いても良い。また、光源３２に供給される電流量、網絞り３８の開口率、及び電子シャッタのシャッタ速度等も本実施形態に限定されず、被写体観察の状況等に応じて調整される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】電子内視鏡装置のブロック図である。
【図２】プロセッサ内における光源装置等の配置を上から見て概略的に示す図である。
【図３】プロセッサの正面図である。
【図４】プロセッサの背面図である。
【図５】光源装置において照明光の照射を制御する部材の配置を概略的に示す図である。
【図６】複数の開口を有する網絞りを示す図である。
【図７】網絞りの開口の開口率を示す図である。
【図８】被写体観察ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】静止画像記録ルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】静止画像の記録時におけるタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１０電子内視鏡装置
２０ビデオスコープ
２２ＣＣＤ（撮像素子）
２４初期信号処理回路（輝度検出手段）
２６スコープ制御部（シャッタ速度設定手段）
３０プロセッサ
３２光源
３４光源用電源（光源制御手段・電源）
３８網絞り（光量調整手段）
４０光源装置
４６網絞り駆動モータ（光量調整手段・網絞り駆動手段）
５０制御回路
７２絞り位置センサ
７４位置決め穴

【出願人】	【識別番号】００００００５２７【氏名又は名称】ペンタックス株式会社【住所又は居所】東京都板橋区前野町２丁目３６番９号
【出願日】	平成１６年１２月１日（２００４．１２．１）
【代理人】	【識別番号】１０００９０１６９【弁理士】【氏名又は名称】松浦孝【識別番号】１００１２４４９７【弁理士】【氏名又は名称】小倉洋樹【識別番号】１００１２７３０６【弁理士】【氏名又は名称】野中剛【識別番号】１００１２９７４６【弁理士】【氏名又は名称】虎山滋郎【識別番号】１００１３２０４５【弁理士】【氏名又は名称】坪内伸
【公開番号】	特開２００６－１４９９３９（Ｐ２００６－１４９９３９Ａ）
【公開日】	平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【出願番号】	特願２００４－３４８４９４（Ｐ２００４－３４８４９４）