JP2001128059A

JP2001128059A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2001128059A
Application number: JP30428099A
Authority: JP
Inventors: Makoto Tsunakawa; 誠綱川; Hideki Tashiro; 秀樹田代; Noboru Kusamura; 登草村; Kotaro Ogasawara; 弘太郎小笠原; Katsuyuki Saito; 克行斉藤; Akihiko Mochida; 明彦望田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2001-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】マスク領域を適切に判断し最適な光量制御を
可能にした撮像装置を提供する。【解決手段】マスク領域位置検出手段７はマスク領域
閾値設定手段６に設定された閾値と撮像信号の信号レベ
ルからマスク領域の位置を検出する。マスク領域決定手
段１０はマスク領域位置許容変動範囲設定手段８により
設定されている検出する位置の変動の許容値とマスク領
域持続度設定手段９によって設定されているマスク領域
の変動の時間的な持続度とを基にマスク領域を決定す
る。領域平均値最大値検出手段１１は撮像信号Ｖｓのマ
スク領域以外の有効領域の信号の平均値と最大値を検出
する。平均値と最大値は信号量調整手段１３により信号
量目標値発生手段１２からの信号量目標値に等しくなる
ように調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像信号の信号量
の調整を行なうことができる撮像装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の内視鏡撮像装置は、被検体内に
挿入される内視鏡から得られた撮像信号を画像処理して
表示できるようにした装置として知られている。このよ
うな内視鏡診断装置は、例えば、被検体内に挿入される
内視鏡と、当該内視鏡に照明光を供給するとともに当該
内視鏡で撮像した撮像信号を処理する内視鏡装置と、こ
の内視鏡装置からの映像信号を内視鏡画像として表示で
きるモニタとから構成されているものが一般的である。

【０００３】このような内視鏡撮像装置では、使用目的
・用途に応じて内視鏡の先端に接続する光学アダプタを
細形のものから太形のものまで多種類用意されている。
この接続する光学アダプタの種類によっては、観察領域
とはならない領域（以下、「マスク領域」称する）の占
める割合が異なっている。

【０００４】このマスク領域について、図７に示すモニ
ター画面を使用して説明する。図７（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）は、光学アダプタの種類によりマスク領域が変化
することを説明するために示す図である。ある種の光学
アダプタによれば、図７（ａ）のモニタ画面１００ａに
示すように、円１１０ａの内側の有効領域１２０ａが円
１１０ａの外側のマスク領域１３０ａ（図中斜線で示
す）より比較的大きい状態になる。他の光学アダプタで
は、図７（ｂ）のモニタ画面１００ｂに示すように、円
１１０ｂの内側の有効領域１２０ｂが円１１０ｂの外側
のマスク領域１３０ｂ（図中斜線で示す）よりかなり小
さくなっている。さらに他の光学アダプタでは、図７
（ｃ）のモニタ領域１００ｃに示すように、円１１０ｃ
の内側の有効領域１２０ｃは円１１０ｃの外側のマスク
領域１３０ｃ（図中斜線で示す）と比較してかなり小さ
くなる。このように光学アダプタによって、マスク領域
１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃが大きく異なることがわ
かる。

【０００５】また、同じ種類の内視鏡と光学アダプタで
あっても、図８（ａ），（ｂ）に示すように、有効領域
１２０ａ，１２０ｂの観察領域の中心位置Ｏがずれると
ともに、当然マスク領域１３０ａ，１３０ｂの位置も異
なってくる。

【０００６】このようにマスク領域が光学アダプタによ
って異なることや、同一種類の光学アダプタであっても
マスク領域の位置が異なることがわかる。

【０００７】このような状況において、例えばマスク領
域を含んだ画面全体の撮像信号から光量調整を行なうよ
うにした撮像装置にあっては、マスク領域が大きくなれ
ばなるほど、観察領域の被写体が不適切に明るく制御し
まうことがあった。

【０００８】そこで、マスク領域に影響されないような
光量制御を行なう従来の他の内視鏡撮像装置が提案され
ている（特願平９−３４２８２９号参照）。この従来の
他の内視鏡撮像装置は、被写体を撮影する撮像素子から
の撮像信号の中で観察領域とはならないマスク領域の形
状に影響をされず、被写体を照らす光源の光量制御を行
なうことができるようにしたものであり、具体的には、
マスク領域を検出し、常時、そのマスク領域の変動に対
応して光量制御を行なうものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の他の
内視鏡撮像装置によれば、例えば輝度差の大きい被写体
が撮像領域に入ってくると、被写体の低輝度部分をマス
ク領域であると判断してしまう場合があり、適切な光量
制御が行われない場合があった。

【００１０】この内視鏡撮像装置が適切な光量制御を行
なうことができなくなる動作について、図９のモニタ画
面５０を参照して説明する。図９（ａ）に示すモニタ画
像５０ａにおいて、金属製の鉗子５１が視野内に入って
くると、金属製の鉗子５１の表面５２に光が反射して、
非常に高輝度な部分５３を生じることになる。この高輝
度部分５３を、例えば光量制限まで抑えるように光量制
御するために、低輝度部分５４はさらに低輝度となる。

【００１１】そこで、この従来の内視鏡撮像装置では、
すぐに前記低輝度部分をマスク領域と判断するため、図
９（ｂ）に示す画像５０ｂとなってしまい、本来のマス
ク領域５６より広くマスク部分を判別し、観察部位５４
が見えなくなってしまうという問題があった。

【００１２】（発明の目的）本発明は、上記問題点に鑑
み、マスク領域を適切に判断し、最適な光量制御を可能
にした撮像装置を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、被
写体を撮影する撮像手段からの撮像信号で観察領域とは
ならないマスク領域の形状に影響をされず被写体を照ら
す光源の光量制御を行なうことができる撮像装置におい
て、前記撮像信号の前記マスク領域の信号レベルの閾値
を設定するマスク領域閾値設定手段と、前記マスク領域
閾値設定手段の設定値に基づき前記撮像信号から前記マ
スク領域の位置を検出するマスク領域位置検出手段と、
前記マスク領域位置検出手段で検出される位置の変動を
どの程度許容できるか設定するマスク領域位置許容変動
範囲設定手段と、前記マスク領域の変動の時間的な持続
度を決定するためにマスク領域持続度設定値を設定する
マスク領域持続度設定手段と、前記マスク領域位置検出
手段の出力信号と前記マスク領域位置許容変動範囲設定
手段に設定された設定値と前記マスク領域持続度設定手
段に設定された設定値とから前記マスク領域を決定する
マスク領域決定手段と、前記マスク領域決定手段の出力
信号に基づいて前記撮像信号の前記マスク領域以外の有
効領域の信号の平均値ならびに最大値を検出する領域平
均値最大値検出手段と、前記領域平均値最大値検出手段
の出力信号と信号量目標値とより撮像信号の信号量を調
整する信号量調整手段とを備えて構成される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００１５】図１ないし図５は本発明の第１の実施の形
態に係り、図１は第１の実施の形態係る撮像装置の構成
を示すブロック図、図２は同撮像装置における撮像信号
とレベルの関係を示す特性図、図３は同撮像装置におけ
る有効領域を決定する動作を説明するための図、図４は
同撮像装置のマスク領域の位置を設定する許容範囲の例
を示す説明図、図５は同撮像装置に設定する持続時間の
例を示す説明図である。

【００１６】図１に示すように撮像装置１は、内視鏡用
光学アダプタ２と、光学アダプタ２からの光学像を映像
信号に変換する固体撮像素子（ＣＣＤ）３と、ＣＣＤ３
からの映像信号に対してガンマ処理や輪郭補正処理等の
処理を施す信号処理回路４と、信号処理回路４からの出
力信号に対して帯域制限や色信号の変調を行ない映像信
号を出力するエンコーダ回路５と、撮像信号のマスク領
域の信号レベルの閾値を設定するマスク領域閾値設定手
段６と、マスク領域閾値設定手段６に基づき、信号処理
回路４からの撮像信号からマスク領域の位置を検出する
マスク領域位置検出手段７と、マスク領域の位置の変動
範囲をどこまで許容するかを設定するマスク領域位置許
容変動範囲設定手段８と、マスク領域の変動の時間的な
持続度を決定するためのマスク領域持続度設定手段９
と、マスク領域位置検出手段７からの出力信号とマスク
領域位置許容変動範囲設定手段８およびマスク領域持続
度設定手段９の設定信号とに基づきマスク領域を決定す
るマスク領域決定手段１０と、マスク領域決定手段１０
からの出力信号を基に、信号処理回路４からの撮像信号
の中からマスク領域以外の有効領域の信号の平均値およ
び最大値を検出する領域平均値最大値検出手段１１と、
信号量目標値を設定する信号量目標値発生手段１２と、
領域平均値最大値検出手段１１からの出力信号と信号量
目標値発生手段１２からの信号量目標値とより撮像信号
の信号量を調整するための光源制御信号を形成する信号
量調整手段１３とからなる。

【００１７】なお、上記のマスク領域閾値設定手段６、
マスク領域位置検出手段７、マスク領域位置許容変動範
囲設定手段８、マスク領域持続度設定手段９、マスク領
域決定手段１０、領域平均値最大値検出手段１１、信号
量目標値発生手段１２及び信号量調整手段１３は、例え
ばマイクロプロセッサにより実現される。

【００１８】次に、本第１の実施の形態の動作を説明す
る。図１において、光学アダプタ２から入射された光
は、ＣＣＤ３で光電変換されて撮像信号にされる。ＣＣ
Ｄ３から出力された撮像信号は、信号処理回路４でガン
マ処理や輪郭強調等の処理が施される。信号処理回路４
の出力信号Ｖｓは、エンコーダ回路５に与えられる。エ
ンコーダ５は、信号処理回路４からの出力信号に対して
帯域制限や色信号の変調を施し映像信号に形成した後、
図示しないモニタ等の表示装置に与えられる。

【００１９】また、信号処理回路４の出力信号Ｖｓは、
マスク領域位置検出手段７およびマスク領域決定手段１
０に供給される。

【００２０】次に、図２および図３を参照しながらマス
ク領域位置検出手段７の動作を説明する。図２は、横軸
に時間ｔを、縦軸にレベルをとったものである。図３は
モニタ画面１００の例を示し、縦軸方向に映像信号のラ
イン数を、横軸方向に映像信号のヒクセル数をとったも
のであり、モニタ画面１００の中の円１１０の中心側領
域を有効領域１２０とし、円の外側領域をマスク領域１
３０とする。

【００２１】マスク領域位置検出手段７に入力される信
号Ｖｓは、図２に示すように、撮像した内容によって信
号レベルＡが時間ｔの経過とともに変動している。ま
た、図２において、符号Ｂは、マスク領域閾値設定手段
６によって設定されるレベルである。マスク領域位置検
出手段７は、入力された信号Ｖｓと、設定レベルＢとの
比較を実行し、設定レベルＢ以下の信号領域Ｃをマスク
領域とし、設定レベルＢを超えた信号領域Ｄを有効領域
と判定している。マスク領域位置検出手段７は、前記比
較を例えば映像信号の１フィールド期間に渡って行な
い、図３に示すように、例えばモニタ画面１００の上で
の有効領域１２０の水平方向と、垂直方向の開始位置と
終了位置に対応した位置情報を得る。すなわち、マスク
領域位置検出手段７は、当該垂直方向の位置情報として
ラインアドレスＥ，Ｆを得るとともに、水平方向の位置
情報としてピクセルアドレスＧ，Ｈを得ている。このマ
スク領域位置検出手段７による位置検出結果は、例えば
ラインアドレスＥが３０ライン、ラインアドレスＦが１
２０ライン、ピクセルアドレスＧが２５１ドット、ピク
セルアドレスＨが３２２ドットとして得ることができ
る。このようにしたマスク領域位置検出手段７で求めた
マスク領域位置情報はマスク領域決定手段１０に供給さ
れる。

【００２２】次に、マスク領域決定手段１０の動作を図
４および図５を参照しながら説明する。

【００２３】マスク領域位置許容変動範囲設定手段８に
は、図４に示すように、動作モードに応じて水平方向と
垂直方向の許容値が設定できるようになっている。動作
モードが例えば「ノーマルモード」の場合、図４に示す
ように、水平許容値は±１０ピクセル、垂直許容値は±
２ラインとなっている。また、動作モードが例えば「シ
ビアモード」の場合、図４に示すように、水平許容値は
±５ピクセル、垂直許容値は±１ラインとなっている。

【００２４】マスク領域持続度設定手段９には、図５に
示すように、動作モードに応じてマスク領域持続時間が
設定できるようになっている。動作モードが例えば「ノ
ーマルモード」の場合には、図５に示すように、持続時
間は３０〔秒〕に設定できる。また、動作モードが例え
ば「シビアモード」の場合には、図５に示すように、持
続時間は６０〔秒〕に設定できる。

【００２５】マスク領域位置許容変動範囲設定手段８お
よびマスク領域持続度設定手段９は、上述したように動
作モードに応じた設定値をマスク領域決定手段１０に供
給する。

【００２６】マスク領域決定手段１０では、マスク領域
位置検出手段７からのマスク領域位置情報と、マスク領
域位置許容変動範囲設定手段８およびマスク領域持続度
設定手段９から与えられる設定値に基づき、マスク領域
を決定してマスク領域信号を形成する。さらに、詳細に
説明すると、マスク領域決定手段１０では、例えば毎フ
ィールド毎に送られてくる前記マスク領域位置情報を例
えば少なくとも２フィールド分記憶し両者の差分を算出
し、その算出結果が前記マスク領域位置許容変動範囲設
定手段８で設定された範囲に入っているか否かを判断す
る。例えば、上述した場合、マスク領域位置情報として
水平方向の開始位置アドレスが、全フィールド情報で
は、２５１ピクセル、次のフィールドの情報が２６０ピ
クセルであれば、差分は＋９ピクセルであり、水平方向
の開始位置アドレス、言い換えればマスク領域の画面の
左端部分は正しく検出されたと判断する。マスク領域決
定手段１０は、この動作を他の位置情報についても同様
に行い、例えば四つのデータ（マスク領域位置情報）が
すでへ正しいと判断されれば、マスク領域は正常に判別
されたと判断する。

【００２７】次に、マスク領域決定手段１０は、上記動
作を、前記マスク領域持続度設定手段９で設定された持
続状態遷移判定手段で設定された持続時間設定値の間、
常に、満足されているかを繰り返す。例えば、マスク領
域持続度設定手段９に動作モードが「シビアモード」に
設定された場合、持続時間設定値は６０〔秒〕となり、
マスク領域決定手段１０は、６０〔秒〕間に渡って正常
に判別され続けるかを繰り返し判断する。マスク領域決
定手段１０は、このようにして判別した結果が正常であ
ると判断した場合に、マスク領域位置情報は正確である
ものとし、マスク領域位置情報からマスク領域を算出
し、マスク領域信号を生成する。

【００２８】例えば、図３に示すように、マスクは円１
１０である場合がほとんどであるので、前述したよう
に、水平ならびに垂直の開始位置、終了位置のアドレス
情報から有効領域１２０のアドレスは簡単な円の方程式
から概略算出することができる。この算出したアドレス
を基に、有効領域１２０以外の期間をマスク領域１３０
と判断している。そして、例えばマスク領域は５
〔Ｖ〕、有効領域は０〔Ｖ〕といったパルス信号をマス
ク領域信号として生成すればよい。なお、このマスク領
域信号は、これに限らず、例えばマスク領域の位置を表
すアドレス信号であってもよい。要は、後段の領域平均
値最大値検出手段１１が判別できる信号形態であればど
のようなものであってもよい。

【００２９】領域平均値最大値検出手段１１は、前記マ
スク領域信号を基に、マスク領域以外の有効領域におけ
る撮像信号の平均値および最大値を検出する。この領域
平均値最大値検出手段１１で検出された平均値および最
大値は、信号量調整手段１３に供給される。

【００３０】信号量調整手段１３には信号量目標値発生
手段１２からの設定値が入力されている。信号量目標値
発生手段１２は、信号量調整手段１３が平均値を基に動
作するか、最大値を基に動作するかの動作モードを設定
できるとともに、両モードにおける信号量目標値を与え
られるようになっている。

【００３１】信号量調整手段１３は、信号量目標値発生
手段１２で設定された動作モードにより、例えば最大値
で動作をするのであれば、信号の最大値が信号量目標値
発生手段１２に設定されている信号量目標値に等しくな
るように動作する。一方、信号量調整手段１３は、例え
ば平均値で動作をするのであれば、信号の平均値が信号
量目標値発生手段１２で設定されている信号量目標値に
等しくなるように動作する。このように信号量調整手段
１３が動作することにより、信号量調整手段１３からは
光源制御信号を出力できる。

【００３２】したがって、例えば手術の開始時といった
ように比較的マスク領域が安定して検出できる最中に、
マスク領域を一旦正常に検出することにより、光量制御
が安定してなされることになる。その後、例えば鉗子等
高輝度部分をもつ被写体が撮像された場合には、前述し
たようにマスク検出に制限がかけられているため、マス
ク領域の検出結果を急変しない。

【００３３】すなわち、高輝度部分以外の部分がマスク
領域と誤検出されることがなく、低輝度部がさらに暗く
なるような不適切な光量制御がされることがない。ま
た、前記閾値や許容変動範囲や持続時間といった各種設
定を帰ることにより、使用する内視鏡や目的に応じた光
量制御が可能である。例えば光学的な拡大機能を持った
光学アダプタを用いて頻繁に光学的に拡大または縮小を
繰り返すように場合ても、マスク領域の検出を早くさせ
てもよい。これは、例えばマスク領域位置許容変動範囲
設定手段８およびマスク領域持続度設定手段９による制
限を比較的にゆるやかにすることによって達成できる。

【００３４】また、電源投入直後などは光がマスク領域
にも周り込んで正確なマスク領域を検出できない場合が
ある。このような場合には、電源投入直後等のあらかじ
め決められた時期は従来と同じような光量制御をさせる
ようにし、その後に本発明の実施の第１の形態における
制御に移行させるようにすればよい。

【００３５】このように本発明の第１の実施の形態は、
マスク領域を誤検出することなく正確に判断でき、良好
な光量制御が可能である。

【００３６】図６は、本発明の第２の実施の形態に係る
撮像装置の構成例を示すブロック図であり、図１と同一
構成には同一の符号を付してある。すなわち、図６にお
いて、撮像装置１ａは、内視鏡用光学アダプタ２と、Ｃ
ＣＤ３と、信号処理回路４と、エンコーダ回路５と、マ
スク領域閾値設定手段６と、マスク領域位置検出手段７
と、マスク領域位置許容変動範囲設定手段８と、マスク
領域持続度設定手段９と、マスク領域決定手段１０と、
領域平均値最大値検出手段１１と、信号量目標値発生手
段１２と、信号量調整手段１３と、内視鏡光源検出手段
１４とを備えたものである。

【００３７】第２の実施の形態において、内視鏡用光学
アダプタ２、ＣＣＤ３、信号処理回路４、エンコーダ
５、マスク領域閾値設定手段６、マスク領域位置検出手
段７、マスク領域位置許容変動範囲設定手段８、マスク
領域持続度設定手段９、マスク領域決定手段１０、領域
平均値最大値検出手段１１、信号量目標値発生手段１
２、および信号量調整手段１３は第１の実施の形態と全
く同様であり、故に動作、作用も同様であり、動作説明
は省略する。

【００３８】この図６において、内視鏡光源検出手段１
４は、この撮像装置１ａに接続される内視鏡の種類や光
源の種類を検出する手段である。この内視鏡光源検出手
段１４は、図示しない内視鏡あるいは光源等から識別信
号（ＩＤ信号）を受け取り、接続された内視鏡や光源の
種類を判別する。また、内視鏡光源検出手段１４は、識
別信号から内視鏡や光源の種類を判別すると、当該内視
鏡や光源に最適なマスク領域位置許容変動範囲やマスク
領域持続時間や信号量目標値のテーブルを持っていて、
それらの値をそれぞれマスク領域位置許容変動範囲設定
手段８、マスク領域持続度設定手段９、信号量目標値発
生手段１２に供給し、これらを自動的に設定することが
できる。

【００３９】このように構成された第２の実施の形態に
よれば、例えばＣＣＤ一体型の内視鏡等のように、もと
もとマスク領域が決まっている内視鏡については、その
決定値を自動的に決めることで操作性が著しく向上する
効果がある。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、マ
スク領域の判別をする場合、その位置の変動や時間的な
変動を基にマスク領域を判別しているので、マスク領域
の判別を的確に行なうことができ、良好な光量制御が可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】同撮像装置における撮像信号とレベルの関係を
示す特性図である。

【図３】同撮像装置における有効領域を決定する動作を
説明するための図である。

【図４】同撮像装置のマスク領域の位置を設定する許容
範囲の例を示す説明図である。

【図５】同撮像装置に設定する持続時間の例を示す説明
図である。

【図６】同第２の実施の形態に係る撮像装置を示すブロ
ック図である。

【図７】従来の撮像装置のモニタ画面の例を示す説明図
である。

【図８】従来の撮像装置のモニタ画面の他の例を示す説
明図である。

【図９】従来の撮像装置のモニタ画面のさらに他の例を
示す説明図である。

【符号の説明】

１，１ａ…撮像装置２…内視鏡用光学アダプタ３…ＣＣＤ４…信号処理回路５…エンコーダ回路６…マスク領域閾値設定手段７…マスク領域位置検出手段８…マスク領域位置許容変動範囲設定手段９…マスク領域持続度設定手段１０…マスク領域決定手段１１…領域平均値最大値検出手段１２…信号量目標値発生手段１３…信号量調整手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者草村登東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者小笠原弘太郎東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者斉藤克行東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者望田明彦東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内Ｆターム(参考） 2H040 BA11 DA52 GA02 GA11 4C061 AA00 BB00 CC07 DD00 LL03 MM00 NN01 RR06 RR22 RR25 5C022 AA09 AB03 AB06 AB12 AB15 AB19 AC42 AC69

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体を撮影する撮像手段からの撮像信
号で観察領域とはならないマスク領域の形状に影響をさ
れず被写体を照らす光源の光量制御を行なうことができ
る撮像装置において、前記撮像信号の前記マスク領域の信号レベルの閾値を設
定するマスク領域閾値設定手段と、前記マスク領域閾値設定手段の設定値に基づき、前記撮
像信号から前記マスク領域の位置を検出するマスク領域
位置検出手段と、前記マスク領域位置検出手段で検出される位置の変動を
どの程度許容できるか設定するマスク領域位置許容変動
範囲設定手段と、前記マスク領域の変動の時間的な持続度を決定するため
にマスク領域持続度設定値を設定するマスク領域持続度
設定手段と、前記マスク領域位置検出手段の出力信号と前記マスク領
域位置許容変動範囲設定手段に設定された設定値と前記
マスク領域持続度設定手段に設定された設定値とから前
記マスク領域を決定するマスク領域決定手段と、前記マスク領域決定手段の出力信号に基づいて、前記撮
像信号の前記マスク領域以外の有効領域の信号の平均値
ならびに最大値を検出する領域平均値最大値検出手段
と、前記領域平均値最大値検出手段の出力信号と信号量目標
値とより撮像信号の信号量を調整する信号量調整手段と
を備えたことを特徴とする撮像装置。