JP5639522B2 - 電子内視鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、拡大観察を行う電子内視鏡システムに関する。

医療分野では、電子内視鏡を用いた診断や治療が数多く行われている。電子内視鏡は、被検体内に挿入される挿入部の先端部に、被検体内の像光を取り込むための観察光学系と、観察光学系により取り込んだ像光が結像される撮像素子と、ライトガイドにより導かれた照明光を観察光学系の観察範囲に照射するための照明光学系とを備えている。照明光学系は、観察光学系に近接する位置に配されることが一般的である。

従来より、観察光学系の焦点距離を可変させる機構を備えた電子内視鏡がある（例えば、特許文献１）。このような電子内視鏡では、通常観察及び拡大観察の間で焦点距離を切り換えることができるため、先ず通常観察を行い、病変部などの異常部位が見つかったとき、拡大観察に切り換えて鮮明な観察画像を得ることができる。

電子内視鏡で拡大観察を行う際、通常観察よりも観察光学系の被写界深度が狭くなる。よって、被検体の表面と観察光学系の先端との間隔（ワーキングディスタンスと称される。）を所定距離にしなければ被検体の表面にピントが合わない。被検体の表面にピントが合う距離にするために、挿入部を移動させて被検体に観察光学系を近づけたとき、照明光学系も被検体に近付くため、被検体の表面で正反射した照明光が観察光学系に入射しやすくなる。照明光の光強度が大きい部分では、撮像素子が受け取る光量が飽和して観察画像内に白とびが生じる場合がある。

電子内視鏡では、白とびなどの不鮮明な観察画像を防ぐために照明光の光強度を制御するものがある。特許文献２記載の電子内視鏡システムでは、光源の光強度を切り換える構成を備えており、拡大観察を行うときに光源の光強度を切り換えて照明光学系の光強度を変更する。特許文献３記載の電子内視鏡では、照射角及び光強度の異なる２組の照明光学系を備えており、観察光学系の視野角切り換えに連動していずれか一方の照明光学系に切り換える。また、特許文献４記載の内視鏡照明装置では、光源が発する光を集光する集光レンズに対するライトガイドの相対位置を集光レンズの光軸と直交する方向に移動させる。これにより、集光レンズの光軸の位置にライトガイドが近付くときは、光強度が大きくなり、集光レンズの光軸の位置からライトガイドが離れるときは、光強度が小さくなる。

さらにまた、特許文献５記載の電子内視鏡では、液晶パネルなどの光変調デバイスを備え、観察光学系により取り込んだ観察画像の輝度分布に応じて光変調デバイスのパターンを制御して照明光の明るさを制御している。あるいは、特許文献６記載の電子内視鏡システムでは、光源と、集光レンズと、光源から集光レンズまでの光路上にそれぞれ配置される絞りと、ライトガイドと、照明光学系とをそれぞれ２つずつ備えており、光路上に位置する絞りを可変させることで２つの照明光学系から照射される照明光を変更する。

特開２００２−２５３４８９号公報 特開２００５−３４４９１号公報 特開平５−２９７２８８号公報 特開２０００−１９９８６４号公報 特開２００１−２７５９６１号公報 特開平１０−１６５３５７号公報

電子内視鏡では、光源の発する光がミラー及び集光レンズで集光されてライトガイドに入射される。ライトガイドに入射される光は集光レンズの光軸付近の光強度が大きく、周辺の光強度が小さい。電子内視鏡の照明光学系では、ライトガイドが導く光強度の分布に応じて照明光が照射されるため、集光レンズの光軸付近から導かれた照明光の光強度が大きくなる。上述したように、拡大観察を行うとき、照明光の光強度が大きい部分では、観察光学系のレンズ表面で反射が生じやすいので、集光レンズの光軸付近に応じた範囲の輝度が高くなって観察画像が白とびしてしまう。

しかしながら、上記特許文献２及び３に記載されている電子内視鏡及び電子内視鏡システムでは、拡大観察を行うとき、光源の強度や照明光学系を切り換えても、光軸付近とその周辺との間には光強度差があるため、集光レンズの光軸付近に応じた範囲だけが明るくなることには変わりがなく、光軸付近の光強度を下げるために、光源の光強度を下げると、周辺が暗すぎて鮮明な観察画像を得ることができない。また、上記特許文献４記載の内視鏡照明装置では、拡大観察を行うとき、集光レンズの光軸とライトガイドとの位置が離れて光強度が小さくなったとしても、光軸付近における光強度が周辺よりも大きいことには変わりがないため、観察範囲内の輝度分布に偏りが生じる。

また、上記特許文献５記載の電子内視鏡では、観察画像の輝度分布に応じて光変調デバイスのパターンを制御して照明光の明るさを制御しているが、集光レンズの光軸付近の光強度が大きくなることは考慮していないため、拡大観察を行うとき、集光レンズの光軸付近に応じた光強度が大きくなり、観察範囲内の輝度分布に偏りが生じやすい。さらにまた、特許文献６記載の電子内視鏡では、２つの照明光学系に対して互いに異なる絞り量で光強度を可変させており、２つの照明光学系から照射される照明光に光強度差がある場合、光強度が大きい方の輝度が高くなって白とびが発生しやすくなる。

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、拡大観察を行うとき、観察範囲内における輝度分布の偏りを抑制して鮮明な観察画像を得ることができる電子内視鏡システムを提供することを目的とする。

本発明の電子内視鏡システムは、被検体内に挿入される挿入部の先端部に設けられ、被検体内の像光を取り込んで観察を行うための観察光学系と、前記観察光学系を通常観察及び拡大観察の間で焦点距離を可変させる焦点可変手段と、前記観察光学系による観察範囲に向かって照明光を照射するための照明光学系と、前記照明光学系と位置を合わせて設けられ、前記照明光学系に照明光を導くライトガイドとが設けられる内視鏡と、光を発する光源と、前記光源からの光を集光して前記ライトガイドに入射させる集光手段と、前記観察光学系が通常観察可能な状態のとき、前記光源から前記ライトガイドまでの光路上から退避し、前記観察光学系が通常観察可能な状態から、拡大観察可能な状態に切り換わったとき、前記光源から前記光路上に位置し、前記ライトガイドに入射される光のうち、中央に位置する減光領域のみを部分的に減光し、前記減光領域の周辺に位置する透過領域では減光せずに光を透過させる部分減光手段とを備え、前記照明光学系は、前記ライトガイドへ入射される光強度の分布に応じて照明光を照射することを特徴とする。

前記部分減光手段は、前記減光領域に合わせた部分に光透過率が低い減光フィルタが形成され、前記透過領域に合わせた部分の光透過率が高い部分減光板であり、前記光路上に位置し、且つ前記集光レンズの光軸に前記減光フィルタの中心位置を合わせる減光位置と、前記光路上から退避する退避位置との間で移動可能に設けられた部分減光板と、前記観察光学系が通常観察可能な状態のとき、前記減光フィルタを前記退避位置とし、前記観察光学系が通常観察可能な状態から、拡大観察可能な状態に切り換わるとき、前記減光フィルタを前記退避位置から前記減光位置に移動させる移動手段とを備えることが好ましい。

前記部分減光板は、前記ライトガイドと前記集光レンズとの間に配置されることが好ましい。あるいは、前記部分減光板は、前記光源と前記集光レンズとの間に配置されることが好ましい。

前記光源と、前記集光手段と、前記部分減光手段とが設けられた光源装置を備えることが好ましい。

本発明によれば、観察光学系が通常観察可能な状態のとき、部分減光手段が光源からライトガイドまでの光路上から退避し、観察光学系が通常観察可能な状態から、拡大観察可能な状態に切り換わったとき、ライトガイドに入射される光のうち、中央に位置する減光領域のみを部分的に減光し、減光領域の周辺に位置する透過領域では減光せずに光を透過させ、ライトガイドへ入射される光強度の分布に応じて照明光が観察範囲に照射されるので、拡大観察を行うとき、観察範囲内における輝度分布の偏りを抑制して鮮明な観察画像を得ることができる。

電子内視鏡システムの外観斜視図である。 電子内視鏡の先端部の構成を示す斜視図である。 観察光学系に沿って切断した先端部の断面図である。 電子内視鏡システムの電気的構成の概要を示すブロック図である。 部分減光板の平面図である。 光源部の構成を示す説明図である。 観察光学系で通常観察（Ａ）及び拡大観察（Ｂ）を行うとき、照明レンズから照射される照明光の光強度分布をそれぞれ示すグラフである。 本発明の第２実施形態を示す部分減光部の説明図である。 本発明の第３実施形態を示す部分減光部の説明図である。

図１に示すように、電子内視鏡システム１０は、電子内視鏡１１、プロセッサ装置１２、光源装置１３、送気・送水装置１４などから構成されている。送気・送水装置１４は、光源装置１３に内蔵され、エアーの送気を行う周知の送気装置（ポンプなど）１４ａと、光源装置１３の外部に設けられ、洗浄水を貯留する洗浄水タンク１４ｂから構成されている。電子内視鏡１１は、被検体内に挿入される挿入部１６と、挿入部１６の基端部分に連設された手元操作部１７と、プロセッサ装置１２及び光源装置１３に接続されるコネクタ１８と、手元操作部１７とコネクタ１８との間を繋ぐユニバーサルコード１９とを有する。

挿入部１６は、その先端に設けられ、被検体内撮像用の撮像素子としてのＣＣＤ型イメージセンサ（図３参照。以下、ＣＣＤという）３８等が内蔵された先端部１６ａと、先端部１６ａの基端に連設された湾曲自在な湾曲部１６ｂと、湾曲部１６ｂの基端に連設された可撓性を有する可撓管部１６ｃとからなる。

コネクタ１８は複合タイプのコネクタであり、プロセッサ装置１２、及び光源装置１３、送気・送水装置１４がそれぞれ接続される。手元操作部１７には、湾曲部１６ｂを上下左右に湾曲させるためのアングルノブ２１や、送気・送水ノズル３０（図２参照）からエアー、水を噴出させるための送気・送水ボタン２２といった操作部材が設けられている。また、手元操作部１７には、鉗子チャンネル（図示せず）に電気メス等の処置具を挿入するための鉗子入口２３が設けられている。

プロセッサ装置１２は、光源装置１３と電気的に接続され、電子内視鏡システム１０の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置１２は、ユニバーサルコード１９や挿入部１６内に挿通された伝送ケーブルを介して電子内視鏡１１に給電を行い、後述するＣＣＤ３８、の駆動を制御する。また、プロセッサ装置１２は、伝送ケーブルを介してＣＣＤ３８から出力された撮像信号を取得し、各種画像処理を施して画像データを生成する。プロセッサ装置１２で生成された画像データは、プロセッサ装置１２にケーブル接続されたモニタ２４に観察画像として表示される。

図２及び図３に示すように、先端部１６ａは、先端部本体２５、この先端部本体２５の先端側に固着される先端保護キャップ２６、後述する観察光学系３６を構成する観察レンズ２７、照明光学系としての照明レンズ２８ａ，２８ｂ、鉗子出口２９、及び送気・送水ノズル３０を備える。先端部本体２５の後端は、湾曲部１６ｂを構成する先端側の湾曲駒（図示せず）に連結されている。

先端保護キャップ２６は、先端部本体２５の先端側を覆う先端板部２６ａと、先端部本体２５の外周面を覆う円筒部２６ｂとからなる。湾曲部１６ｂの外周面を覆う外皮層３１が先端部本体２５まで延在し、外皮層３１の先端と円筒部２６ｂの後端とが突き合わされて端部同士が接着剤などにより固着されている。先端板部２６ａには、挿入部１６の軸方向（挿入方向）と直交する平坦状であり、先端側に位置する先端面２６ｃが形成されている。先端板部２６ａには、貫通孔２６ｄ〜２６ｇ、及び鉗子出口２９が形成されている。

観察レンズ２７は、挿入部１６の挿入方向と平行な直視方向Ｆに沿って光軸が配されている。この観察レンズ２７は、貫通孔２６ｄから露呈する位置に取り付けられ、且つ光入射面となる表面が先端面２６ｃと同一面上に位置し、直視方向Ｆからの像光を取り込む。

照明レンズ２８ａ，２８ｂは、貫通孔２６ｅ，２６ｆから露呈する位置に取り付けられ、且つ表面が先端面２６ｃと同一面上に位置する。照明レンズ２８ａ，２８ｂの奥には、ライトガイド３２ａ，３２ｂの出射端が面している。照明レンズ２８ａ，２８ｂは、ライトガイド３２ａ，３２ｂによって導かれた照明光を観察光学系３６が像光を取り込む観察範囲に向かって照射する。

ライトガイド３２ａ，３２ｂは、多数の光ファイバー（例えば、石英からなる）を束ねており、外周面にチューブを被覆して形成されたものである。ライトガイド３２ａ，３２ｂは、先端部本体２５に保持され、挿入部１６、手元操作部１７、ユニバーサルコード１９、及びコネクタ１８の内部を通って光源装置１３からの照明光を照明レンズ２８ａ，２８ｂにそれぞれ導く。

また、鉗子出口２９は、鉗子管路（図示せず）を介して手元操作部１７の鉗子入口２３に連通している。鉗子入口２３から挿入された各種処置具は、鉗子管路に導かれ、鉗子出口２９から先端を突出して処置を行うことができる。送気・送水ノズル３０は、貫通孔２６ｇから露呈するように設けられ、送気・送水装置１４から供給されたエアーや洗浄水を観察レンズ２７に向けて噴射して、直視観察レンズ２７に付着した汚れなどを洗い流すことができる。

先端部１６ａには、撮像部３５が組み込まれている。撮像部３５は、観察光学系３６、レンズ移動機構３７、ＣＣＤ３８とを備える。観察光学系３６は、観察レンズ２７及びズームレンズ３９を備える。

ＣＣＤ３８は、観察レンズ２７の光軸の延長上に位置している。ズームレンズ３９は、観察レンズ２７及びＣＣＤ３８の間に位置し、観察レンズ２７及びＣＣＤ３８に対して光軸の位置を合わせて配されている。観察レンズ２７からの入射光がズームレンズ３９を経てＣＣＤ３８の受光面（図示せず）に結像され、撮像信号に変換される。

ズームレンズ３９及びレンズ移動機構３７は焦点可変手段を構成し、レンズ移動機構３７がズームレンズ３９を光軸方向に沿って進退移動させることにより、観察光学系３６の焦点距離が可変する。このレンズ移動機構３７は、ズームレンズ３９を保持するレンズ保持部材としての移動筒４１と、移動筒４１をガイドするガイド部材としての固定筒４２と、アクチュエータ４３とからなる。固定筒４２は、先端部本体２５の内部に固定され、軸方向がズームレンズ３９の光軸と平行に配されている。なお、固定筒４２の後端部には、ＣＣＤ３８が固定されている。

移動筒４１の外周面は、固定筒４２の内周面とスライド自在に嵌合する。これにより、ズームレンズ３９を光軸方向にガイドする。移動筒４１には、接続部４４が一体に設けられている。この接続部４４は、固定筒４２に形成されたスリット４５を通して固定筒４２の外部に突出する。アクチュエータ４３は、接続部４４を介して移動筒４１に接続されている。アクチュエータ４３としては、例えばソレノイドが用いられる。アクチュエータ４３の駆動によって、移動筒４１とともにズームレンズ３９を進退移動させることができる。

レンズ移動機構３７は、アクチュエータ４３の駆動でズームレンズ３９が進退移動することにより、通常観察と、通常観察よりも焦点距離が長い拡大観察との間で、観察光学系３６の焦点距離を可変させることができる。以下では、通常観察時のズームレンズ３９の位置を通常観察位置（図３の２点鎖線で示す位置）、拡大観察時のズームレンズ３９の位置を拡大観察位置（図３の実線で示す位置）と称する。

図５は、電子内視鏡システム１０の電気的構成の概略を示す。電子内視鏡１１には、撮像部３５の他に、ＡＦＥ５１、撮像制御部５２を備えている。ＣＣＤ３８は、上述したように受光面に結像された被検体内の像を光電変換して信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を撮像信号として出力する。出力された撮像信号はＡＦＥ５１に送られる。ＡＦＥ５１は、ＡＦＥ５１は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路、自動ゲイン調節（ＡＧＣ）回路、Ａ／Ｄ変換器など（いずれも図示は省略）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤ３８が出力する撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ３８を駆動することによって生じるノイズを除去する。ＡＧＣは、ＣＤＳによってノイズが除去された撮像信号を増幅する。

撮像制御部５２は、電子内視鏡１１とプロセッサ装置１２とが接続されたとき、プロセッサ装置１２内のコントローラ５７に接続され、コントローラ５７から指示がなされたときにＣＣＤ３８に対して駆動信号を送る。ＣＣＤ３８は、撮像制御部５２からの駆動信号に基づいて、所定のフレームレートで撮像信号をＡＦＥ５１に出力する。

プロセッサ装置１２は、デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）５３、デジタル画像処理回路（ＤＩＰ）５４、表示制御回路５５、ＶＲＡＭ５６、コントローラ５７、操作部５８等を備える。

コントローラ５７は、プロセッサ装置１２全体の動作を統括的に制御する。ＤＳＰ５３は、電子内視鏡１１のＡＦＥ５１から出力された撮像信号に対し、色分離、色補間、ゲイン補正、ホワイトバランス調整、ガンマ補正等の各種信号処理を施し、画像データを生成する。ＤＳＰ５３で生成された画像データは、ＤＩＰ５４の作業メモリに入力される。また、ＤＳＰ５３は、例えば生成した画像データの各画素の輝度を平均した平均輝度値等、照明光量の自動制御（ＡＬＣ制御）に必要なＡＬＣ制御用データを生成し、コントローラ５７に入力する。

ＤＩＰ５４は、ＤＳＰ５３で生成された画像データに対して、電子変倍、色強調処理、エッジ強調処理等の各種画像処理を施す。ＤＩＰ５４で各種画像処理が施された画像データは、観察画像としてＶＲＡＭ５６に一時的に記憶された後、表示制御回路５５に入力される。表示制御回路５５は、ＶＲＡＭ５６から観察画像を選択して取得し、モニタ２４上に表示する。

操作部５８は、プロセッサ装置１２の筐体に設けられる操作パネル、マウスやキーボード等の周知の入力デバイスからなる。コントローラ５７は、操作部５８や電子内視鏡１１の手元操作部１７からの操作信号に応じて、電子内視鏡システム１０の各部を動作させる。

レンズ移動機構３７は、コントローラ５７からズームレンズ３９の移動指示がなされたときに、アクチュエータ４３の駆動によりズームレンズ３９が通常観察位置または拡大観察位置に移動する。

光源装置１３は、光源部６１、及び光源制御部６２などを備えている。光源部６１は、光源６３、ミラー６４、集光レンズ６５、光ファイバ６６、部分減光部６７などを備えている。

光源６３としては、キセノン管などの白色光源からなる。ミラー６４は、椀状に形成されたパラボラミラーであり、内周面に鏡面が形成されている。このミラー６４は、内周面の中央付近に光源６３が配置され、光源６３が発する光を前方へ反射する。集光レンズ６５は、光源６３、及びミラー６４の内周面と対面する位置にあり、光源６３が発する光、及びミラー６４が反射する光を集光して光ファイバ６６に導く。

光ファイバ６６は、中心位置が集光レンズ６５の光軸Ｌ１（図６参照）の位置に合わせて配置されており、コネクタ１８を介して電子内視鏡１１のライトガイド３２ａ，３２ｂに接続される。集光レンズ６５から光ファイバ６６を経てライトガイド３２ａ，３２ｂへ光が入射される。照明レンズ２８ａ，２８ｂはライトガイド３２ａ，３２ｂへ入射される光強度の分布に応じて照明光を照射する。なお、光ファイバ６６とライトガイド３２ａ，３２ｂとの接続部分では、集光レンズ６５から光ファイバ６６に対して入射される光強度の分布がライトガイド３２ａ，３２ｂにそれぞれ均等に分配されるように、光ファイバ６６の出射端において中心を通る２つのエリアに分け、一方のエリアの出射端にライトガイド３２ａの入射端が面し、他方のエリアの出射端にライトガイド３２ｂの入射端が面する。

光源６３が発した光は、ライトガイド３２ａ，３２ｂに導かれ、照明レンズ２８ａ，２８ｂに入射する。ライトガイド３２ａ，３２ｂの中心位置が照明レンズ２８ａ，２８ｂの光軸に合わせて取り付けられているので、照明レンズ２８ａ，２８ｂは、ライトガイド３２ａ，３２ｂへ入射される光強度の分布に応じて被検体内に照明光を照射する。光源制御部６２は、プロセッサ装置１２のコントローラ５７から入力される調節信号や同期信号にしたがって光源６３の点灯／消灯のタイミングを調節する。

部分減光部６７は、部分減光板６８及びスライド機構６９からなる。部分減光板６８は、集光レンズ６５と光ファイバ６６との間に位置する。図５に示すように、部分減光板６８は、円板状であり、中央部分に円形状の減光フィルタ６８ａが形成されている。この部分減光板６８は、減光フィルタ６８ａの光透過率が低く、減光フィルタ６８ａの周辺から外側までの部分は光透過率が高くなっている。

部分減光板６８は、集光レンズ６５から光ファイバ６６に光が入射される光路上に位置し、且つ集光レンズ６５の光軸Ｌ１（図６参照）に減光フィルタ６８ａの中心位置を合わせる減光位置（図４及び図６の実線で示す位置）と、この減光位置すなわち光路上から退避する退避位置（図４及び図６の２点鎖線で示す位置）との間で移動自在に設けられている。

スライド機構６９は、部分減光板６８の移動をガイドするガイド部材、及び部分減光板６８を移動させるアクチュエータ等を備える。アクチュエータとしては、例えばソレノイドが用いられる。スライド機構６９は、コントローラ５７によって光源制御部６２に指示がなされたとき、光源制御部６２からの制御信号を受けたアクチュエータの駆動により部分減光板６８を退避位置及び減光位置の間でスライド移動させる。

コントローラ５７は、観察光学系３６の焦点距離が通常観察及び拡大観察の間で切り換わったとき、すなわち、ズームレンズ３９が通常観察位置及び拡大観察位置の間で移動するとき、スライド機構６９を動作させて部分減光板６８を退避位置及び減光位置の間で移動させる。そして、ズームレンズ３９が通常観察位置にあるとき、部分減光板６８は退避位置にあり、ズームレンズ３９が拡大観察位置にあるとき、部分減光板６８は減光位置にある。

図６に示すように、部分減光板６８に形成された減光フィルタ６８ａは、部分減光板６８が減光位置にあるとき、集光レンズ６５から光ファイバ６６に入射される光のうち減光領域Ａ１に合わせて形成されている。減光領域Ａ１は、集光レンズ６５が集光する光のうち、光軸Ｌ１の近傍の光強度が大きいため、光軸Ｌ１を含む中央の円形状領域が減光領域Ａ１として設定され、この減光領域Ａ１の周辺に透過領域Ａ２が設定されている。これにより、部分減光板６８は、減光位置にあるとき、集光レンズ６５から光ファイバ６６に入射される光のうち中央に位置する減光領域Ａ１のみを部分的に減光し、透過領域Ａ２では減光せずに光を透過させる。なお、減光領域Ａ１は、光源６３が発する光の光強度、集光レンズ６５の性能、ライトガイド３２ａ，３２ｂの直径などに応じて適宜変更されるため、実験、あるいはシミュレーションなどにより光軸Ｌ１近傍の光強度を計測し、この計測結果から光強度の大きい範囲を減光領域Ａ１とし、この減光領域Ａ１に合わせて減光フィルタ６８ａを形成すればよい。

上記構成の作用について説明する。被検体内に挿入部１６を挿入し、電子内視鏡１１での観察を行う際、初期状態では、撮像部３５が通常観察可能（ズームレンズ３９が通常観察位置）、且つ光源部６１の部分減光板６８が退避位置にある状態となっている。この状態で通常観察を行い、被検体内を撮像した観察画像がモニタ２４上に表示される。

通常観察時、光源部６１では、部分減光板６８が退避位置にあるため、集光レンズ６５によって集光される光は減光されることなく、ライトガイド３２ａ，３２ｂへ入射される。照明レンズ２８ａ，２８ｂは、部分減光されずにライトガイド３２ａ，３２ｂによって導かれた照明光を観察光学系３６の観察範囲へ照射する。

異常部位についてさらに精細な観察画像を見たい場合、術者は通常観察から拡大観察に切り換える操作を操作部５８により行う。コントローラ５７は、操作部５８の操作に応じて、ズームレンズ３９を通常観察位置から拡大観察位置に移動させるとともに、光源制御部６２を制御してスライド機構６９を動作させ、部分減光板６８を退避位置から減光位置に移動させる。これにより、光源部６１では、集光レンズ６５によって集光される光のうち、減光領域Ａ１のみが部分減光されてライトガイド３２ａ，３２ｂへ入射される。照明レンズ２８ａ，２８ｂは、部分減光板６８によって部分減光され、ライトガイド３２ａ，３２ｂに入射された光強度の分布に応じた照明光を観察光学系３６の観察範囲へ照射する。

図７は、撮像部３５を使用して通常観察及び拡大観察を行うとき、照明レンズ２８ａ，２８ｂから照射される照明光の光強度分布の一例を示す。図７（Ａ）に示すように、撮像部３５を使用して通常観察を行うときは、光源部６１で減光されることがなくライトガイド３２ａ，３２ｂにより導かれた照明光が照明レンズ２８ａ，２８ｂから照射されるため、光軸付近における光強度すなわち配光角が０°の位置における光強度が大きくなっている。一方、図７（Ｂ）に示すように、撮像部３５を使用して拡大観察を行うときは、光源部６１において減光領域Ａ１のみが部分減光された光強度の分布に応じた照明光が照明レンズ２８ａ，２８ｂから照射されるため、光軸を含む範囲、すなわち配光角が−５０°〜５０°の範囲における光強度が減光されている。

このように、撮像部３５で拡大観察を行うとき、部分減光板６８によって部分減光された照明光が照射される。よって、撮像部３５で拡大観察を行うとき、ピントが合うように被検体の表面に観察光学系３６を近づけても減光領域Ａ１の光強度が下げられているため、観察範囲内における輝度分布の偏りを抑制することができる。そして、輝度分布の偏りが抑制されているため、白とびなどが生じることを防いで鮮明な画像を得ることができる。

なお、上記第１実施形態においては、部分減光板６８を退避位置及び減光位置の間で移動させる移動手段として、部分減光板６８をスライド移動させるスライド機構６９を用いているが、本発明はこれに限らず、部分減光板６８をモータなどにより回転移動させる回転機構など、退避位置及び減光位置の間で部分減光板６８を移動させる移動手段であればよい。

上記第１実施形態では、撮像部３５の拡大観察時に、集光レンズ６５から光ファイバ６６に入射される光を部分減光する部分減光部として、光透過率が低い減光フィルタ６８ａが形成された部分減光板６８及び部分減光板６８を移動させるスライド機構６９からなる部分減光部６７を用いているが、これに限らず、図８に示す第２実施形態のように、撮像部３５の拡大観察時に光透過率が低い減光パターン７１ａが形成される液晶パネル７１及び液晶パネル７１を駆動制御するための液晶ドライバ７２からなる部分減光部７０を用いてもよい。なお、この部分減光部７０以外の構成は、上記第１実施形態の電子内視鏡システム１０と同様である。

この第２実施形態の場合、液晶パネル７１は、上記第１実施形態の部分減光板６８と同様に、集光レンズ６５と光ファイバ６６との間に位置する。液晶パネル７１に形成される減光パターン７１ａは、減光領域Ａ１に合わせて略円形状に設定される。また、液晶パネル７１は、透過領域Ａ２に合わせた部分にはパターンが形成されず、高い光透過率で光を透過させる。液晶パネル７１は、液晶ドライバ７２を介して光源制御部６２に制御され、ズームレンズ３９が通常観察位置にあるとき、減光パターン７１ａが形成されず、全面が透過状態となっており、ズームレンズ３９が拡大観察位置にあるとき、減光パターン７１ａが形成される。これにより、撮像部３５が通常観察を行うとき、液晶パネル７１の全面が透過状態となっているため、集光レンズ６５によって集光される光が減光されることがなく照明レンズ２８ａ，２８ｂから照射される。一方、撮像部３５で拡大観察を行うとき、減光パターン７１ａが形成され、集光レンズ６５から光ファイバ６６に入射される光のうち減光領域Ａ１のみが部分的に減光される。このように、撮像部３５で拡大観察を行うとき、液晶パネル７１によって部分減光された照明光が照射される。

なお、上記第１及び第２実施形態では、部分減光部６７，７０を構成する部分減光板６８、液晶パネル７１は、集光レンズ６５と光ファイバ６６との間に配置されているが、本発明はこれに限らず、光源６３からライトガイド３２ａ，３２ｂまでの光路上のうち、いずれかの位置にあればよく、例えば、光源６３と集光レンズ６５との間に配置してもよい。

上記、第１及び第２実施形態では、撮像部３５の拡大観察時に、集光レンズ６５から光ファイバ６６に入射される光を部分減光する部分減光部として、部分減光板６８とスライド機構６９とからなる部分減光部６７、及び減光パターン７１ａが形成される液晶パネル７１と液晶ドライバ７２とからなる部分減光部７０をそれぞれ用いているが、これらに限らず、図９に示す第３実施形態のように、集光レンズ６５の光軸Ｌ１と直交する初期位置（図９（Ａ）に示す位置）、及び集光レンズ６５の光軸と斜交する減光位置（図９（Ｂ）に示す位置）との間で回転可能に設けられた平行平板８１と、この平行平板８１を初期位置及び減光位置との間で回転させる回転機構８２とを備える部分減光部８０を用いてもよい。なお、この部分減光部８０以外の構成は、上記第１実施形態の電子内視鏡システム１０と同様である。

この第３実施形態の場合、平行平板８１は、光を透過させる光学部材であり、光の入射面及び出射面が互いに平行に形成され、上記第１及び第２実施形態の部分減光板６８、液晶パネル７１と同様に、集光レンズ６５と光ファイバ６６との間に位置する。回転機構８２は、平行平板８１を回転させるモータ及びモータドライバなどからなり、光源制御部６２に制御され、ズームレンズ３９が通常観察位置にあるとき、平行平板８１を初期位置にし、ズームレンズ３９が通常観察位置から拡大観察位置に切り換わるとき、平行平板８１を初期位置から減光位置に回転させる。

撮像部３５が通常観察を行うとき、図９（Ａ）に示すように、平行平板８１が光軸Ｌ１と直交する初期位置にあるため、集光レンズ６５によって集光された光は、平行平板８１を通過して、光強度の大きい光軸Ｌ１付近の光が光ファイバ６６に入射する。よって、集光レンズ６５によって集光される光が部分減光部８０で減光されることがなく照明レンズ２８ａ，２８ｂから照射される。一方、撮像部３５が拡大観察を行うとき、図９（Ｂ）に示すように、平行平板８１が光軸Ｌ１と斜交する減光位置にあるため、集光レンズ６５によって集光された光は、平行平板８１によって光路が屈折され、光軸Ｌ１を中心とする光強度の分布のうち、光強度の大きい光軸Ｌ１付近の光は光ファイバ６６に入射せず、光強度の小さい周辺部分のみが光ファイバ６６に入射する。よって、集光レンズ６５によって集光される光が部分減光部８０で減光されて照明レンズ２８ａ，２８ｂから照射される。

なお、上記各実施形態では、被検体内の像光を撮像する撮像素子としてＣＣＤを用いているが、ＣＣＤに限らず、ＣＭＯＳでもよい。

１０ 電子内視鏡システム
１１ 電子内視鏡
１６ 挿入部
１６ａ 先端部
２７ 観察レンズ
３２ａ，３２ｂ ライトガイド
３６ 観察光学系
６３ 光源
６５ 集光レンズ
６７，７０，８０ 部分減光部
６８ 部分減光板
６８ａ 減光フィルタ
６９ スライド機構
７１ 液晶パネル
７１ａ 減光パターン
７２ 液晶ドライバ
８１ 平行平板
８２ 回転機構

Claims (5)

1. 被検体内に挿入される挿入部の先端部に設けられ、被検体内の像光を取り込んで観察を行うための観察光学系と、前記観察光学系の焦点距離を通常観察及び拡大観察の間で可変させる焦点可変手段と、前記観察光学系により取り込まれる観察範囲の像光が結像される撮像素子と、前記観察範囲に向かって照明光を照射するための照明光学系と、前記照明光学系と位置を合わせて設けられ、前記照明光学系に照明光を導くライトガイドとが設けられる電子内視鏡と、
   光を発する光源と、
   前記光源からの光を集光して前記ライトガイドに入射させる集光手段と、
   前記観察光学系が通常観察可能な状態のとき、前記光源から前記ライトガイドまでの光路上から退避し、前記観察光学系が通常観察可能な状態から、拡大観察可能な状態に切り換わったとき、前記光路上に位置し、前記ライトガイドに入射される光のうち、中央に位置する減光領域のみを部分的に減光し、前記減光領域の周辺に位置する透過領域では減光せずに光を透過させる部分減光手段とを備え、
   前記照明光学系は、前記ライトガイドへ入射される光強度の分布に応じて照明光を照射することを特徴とする電子内視鏡システム。
2. 前記部分減光手段は、
   前記減光領域に合わせた部分に光透過率が低い減光フィルタが形成され、前記透過領域に合わせた部分の光透過率が高い部分減光板であり、前記光路上に位置し、且つ前記集光レンズの光軸に前記減光フィルタの中心位置を合わせる減光位置と、前記光路上から退避する退避位置との間で移動可能に設けられた部分減光板と、
   前記観察光学系が通常観察可能な状態のとき、前記減光フィルタを前記退避位置とし、前記観察光学系が通常観察可能な状態から、拡大観察可能な状態に切り換わるとき、前記減光フィルタを前記退避位置から前記減光位置に移動させる移動手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡システム。
3. 前記部分減光板は、前記ライトガイドと前記集光レンズとの間に配置されることを特徴とする請求項２記載の電子内視鏡システム。
4. 前記部分減光板は、前記光源と前記集光レンズとの間に配置されることを特徴とする請求項２記載の電子内視鏡システム。
5. 前記光源と、前記集光手段と、前記部分減光手段とが設けられた光源装置を備えることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の電子内視鏡システム。

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