JP2002200040A

JP2002200040A - 電子内視鏡装置

Info

Publication number: JP2002200040A
Application number: JP2000399717A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Yamanaka; 一浩山中; Mitsuru Higuchi; 充樋口
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-07-16

Abstract

(57)【要約】【課題】光学変倍機構を採用する場合に生じるレンズ
窓の曇りをなくすと共に、絞り制御によるハンチング現
象を抑制し、良好な明るさの画像を得る。【解決手段】可動レンズ１１を用いた光学変倍機構、
絞り部材３５により光源光量を制御する制御回路、ＣＣ
Ｄ１２の電荷蓄積時間を電子シャッタ速度として可変設
定するＴＧ／電子シャッタ制御回路２３を備える。そし
て、通常では電子シャッタ速度を所定値に固定して絞り
部材３５による光量制御を行うが、例えばこの絞り位置
が半分の開口量以下で、上記可動レンズ１１が中点から
Ｎａｅｒ端の範囲へ駆動されたとき、上記絞り部材３５
をその時の絞り位置に固定し、電子シャッタ速度を可変
設定することにより、画像明るさを調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子内視鏡装置、特
に観察距離を可変設定する光学変倍機構を備えた電子内
視鏡装置における光源光量制御及び電子シャッタ制御に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電子内視鏡装置では、被観察体の明るさ
を調整する手段として光源光量制御手段が設けられてお
り、これによれば例えば機械的な絞り機構を光源光の出
力部に配置し、この絞り機構の開口量を制御することに
より、光源出力光量が可変設定される。この光源光は、
ライトガイドを介してスコープ先端部から被観察体内に
照射され、この被観察体は固体撮像素子であるＣＣＤ
（Charge Coupled Device）で撮像されることになり、
このＣＣＤからの出力信号に基づいてモニタ等へ表示す
るための映像信号（ビデオ信号）が形成される。

【０００３】一方、このＣＣＤにおいては、その電荷蓄
積時間をシャッタ速度として可変制御することにより、
ビデオ信号の明るさ（露光量）を調整することが可能で
あり、モニタ画面上の被観察体の明るさは上記光源光の
光量制御又はこの電子シャッタ速度制御によって最適な
状態に設定される。この光源部の光量制御と電子シャッ
タ制御は、明るさ調整のみを考えると何れか一方を採用
すればよいが、光源光量制御を用いた場合は、露光時間
が短くならないので、動画形成時の動きが滑らかな被観
察体画像が得られ、また絞り開口量を全開にすることが
少ないので、内視鏡先端部の発熱を押さえることができ
る等の利点がある。

【０００４】更に、近年では、観察距離を光学的に変え
る光学変倍機構が対物光学系に組み込まれ、この変倍機
構によって拡大された被観察体画像を表示して観察する
ことが行われる。即ち、スコープ先端部の対物光学系に
変倍のための可動レンズを配置し、変倍スイッチ等の操
作に基づき、上記可動レンズをモータに接続された線状
伝達部材によって前後移動させることにより、遠距離端
から近距離端まで観察距離を変化させることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
光学変倍機構が採用された電子内視鏡装置では、上記光
源光量制御の絞りを全開近傍で継続して使用すると、内
視鏡先端部等が発熱し、近距離側に焦点合せされるとき
にレンズ窓（照射窓及び観察窓）が曇ることが起こる。
即ち、観察距離が近距離側へセットされると内視鏡先端
部も被観察体へ近接するため、被観察体表面部の水分が
レンズ窓に付着し易くなる。

【０００６】また、観察距離が近距離端近傍に設定され
ているときは、内視鏡先端部（照射窓）が被観察体へ近
接する状態で光源光量制御の絞り開口量が小さく絞られ
ることから、絞り制御においてハンチング現象の発生傾
向が高まるという不具合があった。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、光学変倍機構を採用する場合に生
じるレンズ窓の曇りをなくすと共に、絞り機構のハンチ
ング現象を抑制し、良好な明るさの画像を得ることがで
きる電子内視鏡装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、被観察体を光学的に変倍す
る光学変倍機構と、この光学変倍機構を介して被観察体
を撮像する撮像素子とを有する電子内視鏡装置におい
て、光源からの出力光量を可変設定する光源光量制御手
段と、上記撮像素子の電荷蓄積時間を電子シャッタ速度
として可変設定する電子シャッタ回路と、上記光源光量
制御手段及び電子シャッタ回路を制御することにより、
通常では電子シャッタ速度を所定の固定値に設定し、か
つ上記出力光量を可変設定し、一方上記光学変倍機構に
より観察距離が遠距離端から近距離端へ向けて駆動され
たとき、上記出力光量を所定の固定値に設定し、かつ上
記電子シャッタ速度を可変設定する制御回路とを設けた
ことを特徴とする。

【０００９】請求項２に係る発明は、上記光源光量制御
手段として絞り機構を備え、上記制御回路は、上記絞り
機構の絞り開口量が所定値以下となり、かつ上記観察距
離が近距離側へ駆動されたときに、上記絞り開口量を所
定の固定値に設定し、かつ上記電子シャッタ速度を可変
制御することを特徴とする。

【００１０】上記の構成によれば、通常では、電子シャ
ッタ速度を所定値、例えば１／６０秒に固定して光源光
量制御手段の絞り機構（又はランプ電圧）により画像の
明るさの制御が行われるが、光学変倍機構で設定される
観察距離が例えば中点（又は遠距離端）より近距離端近
傍へ駆動されたときには、絞り開口量が現在の値に固定
され、電子シャッタ速度の可変制御に切り替えられる。
従って、観察距離が近距離側に設定された場合は、絞り
機構による光源光量制御ではなく、電子シャッタ速度の
制御による明るさ制御が行われる。

【００１１】また、上記請求項２の構成によれば、絞り
開口量が例えば半分以下になったか否かの判定を加え、
半分以下になりかつ観察距離が近距離側へ駆動されたと
き、絞り開口量が現在の値に固定され、電子シャッタの
可変制御に切り替えられる。従って、この場合は、絞り
開口量が半分よりも大きいとき、またこの半分以下で観
察距離が中点よりも遠距離側にあるときには絞り制御に
より先端部の発熱が抑制され、絞り開口量が半分以下で
観察距離が中点から近距離側にあるときにはハンチング
現象が防止され、この発熱の抑制及びハンチング防止が
確実にできることになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１には、実施形態の第1例に係
る電子内視鏡装置の構成が示されており、図示されるよ
うに、スコープである電子内視鏡１０の先端部には、変
倍のための可動レンズ１１を含む対物光学系、この対物
光学系による結像を捉えるＣＣＤ１２、照射光を導くラ
イトガイド１３が配置される。上記可動レンズ１１に
は、例えば先端駆動部１４、線状伝達部材１５を介して
モータ１６が接続されており、このモータ１６はモータ
ドライブ回路１７及び駆動部マイコン１８、そして全体
を統括制御するマイコン２０によって駆動制御される。

【００１３】即ち、電子内視鏡１０の操作部等に設けら
れた変倍スイッチを操作すると、モータ１６が所定方向
に回転制御され、この回転が線状伝達部材１５にて先端
駆動部１４に伝達される。そして、この先端駆動部１４
では、回転運動を直線運動に変換して可動レンズ１１を
所定方向へ移動させることにより、図２（Ｂ）に示され
るように、観察距離を遠距離端（Ｆａｒ端Ｐ_ｆ）から近
距離端（Ｎｅａｒ端Ｐ _ｎ）まで変化させることができ
る。また、上記先端駆動部１４において、可動レンズ１
１の移動位置をエンコーダ等で検出し、又は上記モータ
１６の回転制御量等をマイコン２０で把握することによ
り、図２（Ｂ）のレンズ位置Ｐ_ｆ，Ｐ_ｍ（中点），Ｐ_ｎ
等を判定することができる。

【００１４】一方、上記ＣＣＤ１２には、各種のタイミ
ング信号を出力すると共にＣＣＤ１２に対する電子シャ
ッタの制御を行うタイミングジェネレータ（ＴＧ）／電
子シャッタ制御回路２３、ＣＣＤ１２の出力信号を入力
するＣＤＳ（相関二重サンプリング）／ＡＧＣ（自動利
得制御）回路２４、Ａ／Ｄ変換器２５、デジタルビデオ
信号についてガンマ処理等の各種の映像処理を施すＤＶ
Ｐ（デジタルビデオプロセッサ）２６が接続される。

【００１５】そして、上記ＴＧ／電子シャッタ制御回路
２３は、画像の明るさを所定の状態に維持するために、
上記マイコン２０の制御信号に基づいてシャッタ速度の
制御を行うことができる。即ち、マイコン２０は上記Ｄ
ＶＰ２６から入力した輝度信号（或いは所定領域の測光
値等）により、画像（画面）の明るさを判定しており、
この明るさを一定に維持するための制御信号をＴＧ／電
子シャッタ制御回路２３へ供給する。

【００１６】そして、このＴＧ／電子シャッタ制御回路
２３では、上記の制御信号に基づき掃出しパルスを発生
させ、例えば１／６０秒〜１／１００００秒のシャッタ
速度を設定する。即ち、ＣＣＤ１２では掃出しパルスに
て画素単位で蓄積された電荷を掃き捨て、その後に蓄積
された電荷を読出しパルスで読み出すことによりビデオ
信号を出力しており、上記掃出しパルス送出停止のタイ
ミング制御によって電荷の蓄積時間、即ちシャッタ速度
が可変設定される。

【００１７】また、上記電子内視鏡１０が接続されるプ
ロセッサ装置２８には、上記ＤＶＰ２６の出力信号を入
力する画像メモリ２９、Ｄ／Ａ変換器３０が設けられ、
このＤ／Ａ変換器３０の出力がモニタ等へ供給される。
また、プロセッサ装置２８内の回路を統括制御すると共
に、後述する光源部の光量を制御するマイコン３１が設
けられる。

【００１８】このプロセッサ装置２８内に設けられる光
源部（或いは別体に設けられる光源装置）３３には、電
子内視鏡１０に配置されたライトガイド１３（光入力
端）が接続されており、このライトガイド１３へ光源光
を供給するために、絞り部材３５、光源ランプ３６が設
けられる。また、この光源ランプ３６を点灯させる点灯
回路３７、図２（Ａ）に示される絞り部材３５の絞り位
置（開口量）ｐ_ａ〜ｐ_ｏを設定して出力光量を制御する
絞り制御回路３８が設けられる。

【００１９】上記光源部３３では、画像の明るさを所定
の状態に維持するために、ビデオ信号に基づいて出力光
量の制御を行う。即ち、電子内視鏡１０側のマイコン２
０はＤＶＰ２６で得られる輝度信号等により画像の明る
さを判定し、このマイコン２０と上記マイコン３１によ
り、明るさを一定に維持するための制御信号が絞り制御
回路３８に与えられる。この絞り制御回路３８では、上
記制御信号に基づいて絞り部材３５の図２（Ａ）の絞り
位置ｐ_ａ〜ｐ_ｏを設定することにより光源出力光量が可
変制御され、これにより、画像の明るさが一定に保たれ
る。

【００２０】また、上記絞り部材３５の絞り位置ｐ_ａ〜
ｐ_ｏは、絞り部材３５の駆動量をセンサ等で検出し、又
は絞り制御量を上記絞り制御回路３８やマイコン２０で
把握することにより、図２の絞り位置ｐ_ａ（最小開口位
置），ｐ_ｍ（半分開口位置），ｐ_ｏ（全開位置）等を判
定することができる。

【００２１】更に、上記マイコン２０及びマイコン３１
は、通常時では、ＴＧ／電子シャッタ制御回路２３のシ
ャッタ速度を所定置に固定して、上記絞り部材３５の開
口量設定により画像の明るさを一定に維持するように制
御する。一方、この絞り部材３５が半分の開口量以下、
即ち絞り位置がｐ_ｍからｐ_ａの範囲にあるか否か及び上
記可動レンズ１１が拡大の中点Ｐ_ｍから近距離端Ｐ_ｎの
範囲に駆動されているか否かを判定し、両方の条件を満
たす時には、その時の絞り開口位置に絞り部材３５を固
定し、電子シャッタ速度の可変設定により明るさを一定
にする制御を実行する。

【００２２】第１例は以上の構成からなり、図３に基づ
いて光源光量制御及び電子シャッタ制御の動作を説明す
る。図３に示されるように、装置の電源スイッチがオン
されると（Step１０１）、Step１０２にて光学拡大機能
のイニシャライズが行われ、可動レンズ１１が基準位置
であるＦａｒ端（Ｐ_ｆ）へセッティングされる。次のSt
ep１０３では、ＴＧ／電子シャッタ制御回路２３により
シャッタ速度を例えば１／６０秒（１／１００秒等でも
よい）に固定設定し、上記絞り制御回路３８を介して絞
り部材３５の絞り開口量の可変設定が行われる。

【００２３】即ち、上述したようにＤＶＰ２６ではビデ
オ信号に対し各種の画像処理が施されると共に、輝度信
号（又は測光値）が検出され、この輝度信号を入力した
マイコン２０，３１は、明るさの制御信号を絞り制御回
路３８へ出力する。そうして、この絞り制御回路３８で
は上記制御信号に基づき絞り部材３５の絞り位置ｐ_ａ〜
ｐ_ｏを設定することにより開口量が調整され、これによ
りビデオ信号の明るさが一定に維持される。

【００２４】次のStep１０４では、上記絞り部材３５の
絞り位置が半分の開口量位置ｐ_ｍ以下であるか否かを判
定しており、”Ｎ（NO）”のときはStep１０３へ戻
り、”Ｙ（YES）”のときには、Step１０５にて可動レ
ンズ１１が中点Ｐ_ｍ（他の点でもよい）からＮｅａｒ側
に移動しているか否かを判定する。このStep１０５
で、”Ｙ”のときには、Step１０６にて絞り部材３５の
位置を現在の位置に固定する。例えば、図２に示される
ように、絞り位置がｐ_ｂに設定されているとき、可動レ
ンズ１１が中点からＮｅａｒ端側へ移動したとすると、
位置ｐ_ｂに絞り部材３５が固定され、電子シャッタ制御
が開始される。

【００２５】この電子シャッタ制御では、上記ＴＧ／電
子シャッタ制御回路２３がＤＶＰ２６から入力した現在
の輝度信号等に基づき、明るさの制御信号を行うことに
なり、１／６０秒から１／１００００秒のシャッタ速度
の設定により、ＣＣＤ１２の蓄積電荷時間が可変制御さ
れ。この結果、良好な明るさで光学拡大した被観察体画
像が形成される。

【００２６】このような制御によれば、絞り位置が開口
量半分から全開の位置にある場合は観察距離に拘わら
ず、また半分開口量以下の場合は、観察距離が中点より
も遠距離側にあるとき、絞り部材３５による光源光量可
変制御が行われるので、常に絞り全開に近い状態で使用
する場合に比べ、内視鏡先端部での熱の発生が抑制され
る。一方、絞り位置が半分開口量位置ｐ_ｍ以下で、かつ
観察距離が中点Ｐ_ｍから近距離側にあるときは、光源光
量可変制御ではなく、電子シャッタ制御が実行されるの
で、絞り部材３５のハンチング現象が防止される。

【００２７】なお、上記図３の動作において、Step１０
４にて絞り位置の判定を行っているが、このStep１０４
の判定をすることなく、Step１０５のみの判定としても
よい。また、当該実施形態例では、可動レンズ１１がＦ
ａｒ端Ｐ_ｆからＮｅａｒ端Ｐ _ｎまで連続的に駆動される
場合について説明したが、単に可動レンズ１１がＦａｒ
端とＮｅａｒ端の２点に駆動される場合にも適用するこ
とができる。

【００２８】上記光源部３３では、画像の明るさを所定
の状態に維持するために、ビデオ信号に基づいて出力光
量の制御を行う。即ち、電子内視鏡１０側のマイコン２
０はＤＶＰ２６で得られる輝度信号等により画像の明る
さを判定し、このマイコン２０と上記マイコン３１によ
り、明るさを一定に維持するための制御信号が絞り制御
回路３８に与えられる。この絞り制御回路３８では、上
記制御信号に基づいて絞り部材３５の図２（Ａ）の絞り
位置ｐ_ａ〜ｐ_ｏを設定することにより光源出力光量が可
変制御され、これにより、画像の明るさが一定に保たれ
る。

【００２９】図４には、実施形態の第２例に係る構成が
示されており、この第２例はランプ電圧（又は電流）を
変えることにより光源出力光量を可変制御する。即ち、
図４の点灯回路３７に、ランプ電圧を可変設定するラン
プ電源部４０が設けられ、このランプ電源部４０をマイ
コン４１が制御するように構成される。そして、図５に
示されるように、例えば最大電圧Ｖ_ｏに対し基準電圧Ｖ
_ａを設定したとすると、この基準電圧Ｖ_ａから１５％程
度高い電圧Ｖ_ｍが中間電圧とされる。

【００３０】この第２例の構成によれば、マイコン４１
はＤＶＰ２６から得られた輝度信号に基づき、明るさの
制御信号をランプ電源部４０へ供給し、このランプ電源
部４０は制御信号に基づいてランプ電圧（又は電流）を
可変制御する。従って、この場合は、ランプ３６自体の
発光量の調整によって光源出力光量が変化し、これによ
ってビデオ信号の明るさが一定に維持される。

【００３１】そうして、図６の動作が行われ、Step２０
４では、上記ランプ電源部４０で設定されるランプ電圧
がＶ_ｍ（基準電圧の１５％増し）以下であるか否かを判
定し、”Ｙ（YES）”のときに、Step２０５にて可動レ
ンズ１１が中点Ｐ_ｍからＮｅａｒ側に移動しているか否
かを判定する。このStep２０５で、”Ｙ”のときには、
次のStep２０６にてランプ電圧を現在の設定電圧に固定
する。例えば、図５に示されるように、ランプ電圧がＶ
_ｂに設定されているとき、可動レンズ１１が中点からＮ
ｅａｒ端側へ移動したとすると、この電圧Ｖ_ｂにランプ
電圧が固定されて電子シャッタ制御が開始される。

【００３２】この電子シャッタ制御は、上記第１例の場
合と同じであり、１／６０秒から１／１００００秒のシ
ャッタ速度の設定により、ＣＣＤ１２の蓄積電荷時間が
可変制御され、この結果、良好な明るさで光学拡大した
被観察体画像が形成される。このような絞り機構によら
ない第２例によっても、内視鏡先端部での熱の発生が抑
制される。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光源光量制御手段と電子シャッタ回路とを設け、通常で
は電子シャッタ速度を所定の固定値に設定し、かつ光源
出力光量を可変設定し、一方光学変倍機構により観察距
離が遠距離端から近距離端へ向けて駆動されたとき、光
源出力光量を所定の固定値に設定し、かつ上記電子シャ
ッタ速度を可変設定するように制御したので、先端部で
の熱発生を抑制し、光学変倍機構を採用する場合に生じ
るレンズ窓の曇りをなくすことができる。また、光源光
量制御手段として絞り機構を用いるばあいは、絞り機構
のハンチング現象を抑制することが可能となる。更に
は、動画形成時の動きが滑らかな良好な被観察体画像が
得られるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の第１例に係る電子内視鏡装
置の構成を示す回路ブロック図である。

【図２】第１例の絞り部材の絞り位置［図（Ａ）］及び
光学的変倍の可動レンズ位置［図（Ｂ）］を示す図であ
る。

【図３】第１例の動作を示すフローチャート図である。

【図４】実施形態の第２例に係る電子内視鏡装置の構成
を示す回路ブロック図である。

【図５】第２例で設定されるランプ電圧［図（Ａ）］及
び光学的変倍の可動レンズ位置［図（Ｂ）］を示す図で
ある。

【図６】第２例の動作を示すフローチャート図である。

【符号の説明】

１０ … 電子内視鏡（スコープ）、１１ … 可動レ
ンズ、１２ … ＣＣＤ、１３ … ライトガイ
ド、２０，３１，４１ … マイコン、２３ … ＴＧ
／電子シャッタ制御回路、２６ … ＤＶＰ、２８
… プロセッサ装置、３３ … 光源部、３５ …
絞り部材、３８ … 絞り制御回路（位置検出）、４０
… ランプ電源部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｃ 5/235 5/235 7/18 7/18 ＭＦターム(参考） 2H040 BA03 BA11 BA14 CA10 GA02 4C061 CC06 FF40 GG01 LL01 PP12 RR02 RR06 SS04 5C022 AA08 AB12 AB15 AB40 AB44 AC42 AC52 AC54 AC74 CA00 5C054 CC07 CG08 EA01 FF02 HA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被観察体を光学的に変倍する光学変倍機
構と、この光学変倍機構を介して被観察体を撮像する撮
像素子とを有する電子内視鏡装置において、光源からの出力光量を可変設定する光源光量制御手段
と、上記撮像素子の電荷蓄積時間を電子シャッタ速度として
可変設定する電子シャッタ回路と、上記光源光量制御手段及び電子シャッタ回路を制御する
ことにより、通常では電子シャッタ速度を所定の固定値
に設定し、かつ上記出力光量を可変設定し、一方上記光
学変倍機構により観察距離が遠距離端から近距離端へ向
けて駆動されたとき、上記出力光量を所定の固定値に設
定し、かつ上記電子シャッタ速度を可変設定する制御回
路とを設けたことを特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項２】上記光源光量制御手段として絞り機構を
備え、上記制御回路は、上記絞り機構の絞り開口量が所
定値以下となり、かつ上記観察距離が近距離側へ駆動さ
れたときに、上記絞り開口量を所定の固定値に設定し、
かつ上記電子シャッタ速度を可変制御することを特徴と
する上記請求項１記載の電子内視鏡装置。