JP2009219611A - 電子内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像手段の１フィールド毎の画像の明るさを適正化する。
【解決手段】電子内視鏡装置における発光制御部２８は、パルス生成部２８０、有効発光時間計測部２８１、発光目標時間設定部２８２、発光信号生成部２８３及び比較部２８４を備えて構成される。この構成により、発光制御部２８は、ＣＣＤ読み出し信号（遮光期間）を除く有効露光時間を検知し、このＣＣＤの有効露光時間内において、発光制御信号の積算発光時間を発光目標時間とするように発光制御し、ＣＣＤの１フィールド毎の画像の明るさを適正化する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子内視鏡装置に関し、特に声帯などの振動する生体部位を観察する電子内視鏡装置に関する。

声帯や心臓の鼓動の影響を受ける食道などのように動きの激しい器官を電子内視鏡を用いて観察する場合、検出される被写体像にぶれが生じ明瞭な画像が得られないという問題があった。これらの問題を解決するために、照明用の光源ランプを高速でスイッチングし、ストロボ発光させることにより被写体のストロボ観察を行う方法や、機械的シャッターを用いて照明光を断続的に遮光することにより被写体の運動に同期したストロボ光を得て、ストロボ観察を行う方法などが従来知られている。

例えば特開２００２−１７２０８８号公報では、音声を電気的な音声信号として検出する音声検出手段と、音声信号の基本周波数を検出する音声基本周波数検出手段とを備え、基準信号の周波数をこの音声基本周波数に基づいて生成し、ＬＥＤ光源のストロボ発光を患者の発声する声の高さに自動的に合わせることのできる電子内視鏡光源装置が開示されている。

この従来技術は、声帯の振動周波数に同期したタイミングで光源としてのＬＥＤを発光させるものであり、ＬＥＤのストロボ発光回数が各フィールド間で一致するように最小の回数に制御される（例えば、光源が４回発光するフィールドとが混在する場合には、1フィールドにおける発光期間が３回となるように制御する）電子内視鏡光源装置である。
特開２００２−１７２０８８号公報

しかしながら、上記従来技術に代表されるストロボ光を用いた声帯観察においては、ストロボ発光期間と撮像素子の電荷転送期間（無効露光時間）とが重複してしまうことがある。すなわち、電荷転送期間と重複した期間の露光は無効となるため、有効露光期間における露光量がフィールドごとに異なることが考えられ、フィールドごとに画像の明るさが変動してしまい観察しづらい画像になってしまうことがあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、撮像手段の１フィールド毎の画像の明るさを適正化することのできる電子内視鏡装置を提供することを目的としている。

本発明の電子内視鏡装置は、
生体の振動組織の振動周波数を検知可能な周波数検知手段と、
前記周波数検知手段により検知された前記振動周波数に同期したストロボ発光が可能な光源手段と、
前記光源手段により照明された前記振動組織の像を撮像する撮像手段と
前記周波数検知手段の検知結果に基づき、前記撮像手段の１の映像期間中における前記光源の総発光光量を決定するための発光光量決定手段と、
前記光源手段を前記ストロボ発光させるための、前記振動周波数に同期したパルス信号を発生するパルス発生手段と、
前記１の映像期間中における前記撮像手段の有効露光期間内の前記パルス信号を抽出するパルス信号抽出手段と、
前記発光光量決定手段が決定した前記総発光光量に基づき、前記パルス信号抽出手段が抽出した前記パルス信号の前記光源手段への出力を制御するパルス出力制御手段と、
を備えて構成される。

本発明によれば、撮像手段の１フィールド毎の画像の明るさを適正化することができるという効果がある。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について述べる。

図１ないし図７は本発明の実施例１に係わり、図１は電子内視鏡装置の構成を示すブロック図、図２は図１の発光制御部の構成を示すブロック図、図３は図２の発光目標時間設定部に格納されているデータテーブルを示す図、図４は図２の発光制御部の作用を説明するフトーチャート、図５は図４の処理における各部の信号のタイミングを示すタイミングチャート、図６は図５の詳細なタイミングを示すタイミングチャート、図７は図４の変形例のタイミングを示すタイミングチャートである。

（構成）
図１に示すように、本実施例の電子内視鏡装置１は、電子内視鏡１０とビデオプロセッサ２０とを備えて構成され、電子内視鏡１０は、ビデオプロセッサ２０に着脱自在に接続されている。電子内視鏡１０の挿入部先端には、複数のＬＥＤから構成される照明用の光源手段としてのＬＥＤ光源１１が設けられており、このＬＥＤ光源１１からの光は観察対象物に照射される。ＬＥＤ光源１１により照明された観察対象物の像は、撮像手段としてのＣＣＤ１３において検出される。

ＣＣＤ１３は、電子内視鏡１０内のＣＣＤドライバ２１により駆動制御され、ＣＣＤドライバ２１は、ビデオプロセッサ２０内のＳＳＧ（Synthesized Signal Generators）２２において生成されるタイミングパルスに基づいて制御される。また、ＳＳＧ２２は、ＣＰＵ２３からの信号に基づいて制御される。ＣＣＤドライバ２１は、ＳＳＧ２２から出力される同期信号に基づいて、ＣＣＤ読み出し信号を含むＣＣＤ駆動信号を生成する。

ＣＣＤ１３において光電変換され得られた撮像信号は、電子内視鏡１０内のプリプロセス部１５にて相関２重サンプリング処理、Ａ／Ｄ処理等が施され、画像信号としてビデオプロセッサ２０内の映像信号処理回路２４に入力される。

映像信号処理回路２４は、例えば、クランプ処理、エンハンス処理、ガンマ補正や各種フィルタ処理等が画像信号に対して施す。その後、映像信号処理回路２４は、画像信号をコンポジット信号などのビデオ信号に変換し、ＴＶモニタ４０等の周辺機器へ出力する。

映像信号処理回路２４における信号処理のタイミング制御は、ＳＳＧ２２からのタイミングパルスに基づいて行われる。

ＬＥＤ光源１１の発光は、ビデオプロセッサ２０内のＬＥＤドライバ２７により制御される。ＬＥＤドライバ２７の駆動タイミングは、発光制御部２８により制御される。発光制御部２８は、ＳＳＧ２２から出力されるタイミングパルス及び周波数検知手段としての周波数検出回路２９から出力される音声信号に基づいて制御される。

周波数検出回路２９は、マイク３１に入力された音声を電気信号として検出し、検出した電気信号を音声信号として発光制御部２８に出力すると共に、音声信号の基本周波数を抽出する。

また、発光制御部２８はＣＰＵ２３に接続されている。ＣＰＵ２３は、発光制御部２８に現在選択されている観察モードを、モード設定信号により通知する。発光制御部２８は、選択されている観察モードに対応してＬＥＤドライバ２７を駆動する。

観察モードは、例えば、ＬＥＤ光源１１を常時点灯して観察部位（声帯）を撮影する通常観察モード、ＬＥＤ光源１１を周期的に点滅することにより高速振動する観察部位（声帯）の静止映像を得る第１のストロボ観察モードと、ＬＥＤ光源１１を所定のタイミングで点滅することにより観察部位のスローモーション映像を撮影する第２のストロボ観察モード等である。なお、ＣＰＵ２３には、キーボード等の入力部３２が接続されており、観察モードの選択はこの入力部３２からの入力操作により行われる。

発光制御部２８は、図２に示すように、パルス発生手段としてのパルス生成部２８０、パルス信号抽出手段としての有効発光時間計測部２８１、発光光量決定手段としての発光目標時間設定部２８２、パルス出力制御手段としての発光信号生成部２８３及び比較部２８４を備えて構成される。

なお、発光目標時間設定部２８２は発光時間決定手段を有し、有効発光時間計測部２８１はアクティブ期間計測手段を有し、比較部２８４は比較手段を有し、発光信号生成部２８３は発光許可手段を有し、これらの各手段がパルス出力制御手段を構成する。

パルス生成部２８０は、ＣＰＵ２３からのモード設定信号及び周波数検出回路２９からの音声信号に基づき、音声信号の基本周波数（以下、声帯周波数と記す）の発光パルスを生成する。

有効発光時間計測部２８１は、ＳＳＧ２２から出力されるＣＣＤ１３を駆動するための、同期信号及びクロック（ＣＬＫ）等のＣＣＤ同期信号に基づき、ＣＣＤ１３の有効露光時間内の発光パルスのパルス幅を有効発光時間として計測し、計測した有効発光時間を積算して記憶する。

ここで、ＣＣＤ駆動信号がＳＳＧ２２から出力される同期信号に基づいて生成されているので、有効発光時間計測部２８１は、同期信号に基づいてＣＣＤ読み出し信号の立ち上がり／立ち下がりタイミングを検出することがきる。

なお、有効発光時間計測部２８１は、内視鏡に設けられたＣＣＤドライバ２１から直接的にＣＣＤ駆動信号を入力してＣＣＤ読み出し信号を検知するものでもよい。

発光目標時間設定部２８２は、図３に示すようなテーブルデータに基づき、声帯周波数に応じた発光目標時間を設定する。詳細には、声帯周波数ＦobjがＣＣＤ１３のフィールド周波数ｆvとを比較し、発光目標時間Ｔ0を図３に示す、テーブルデータに基づき設定する。なお、図３のテーブルデータにおいて、Ｔpは発光パルスのパルス幅である。

また、比較部２８４は、有効発光時間計測部２８１が記憶している有効発光時間の積算値と、発光目標時間設定部２８２からの発光目標時間とを比較し、イネーブル信号を生成する。

発光信号生成部２８３は、比較部２８４からのイネーブル信号がアクティブな期間の、パルス生成部２８０からの発光パルスを発光制御信号としてＬＥＤドライバ２７に出力する。

（作用）
このように構成された本実施例の作用について、図４のフローチャート及び図５及び図６のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図６は図５の詳細なタイミング部１００を示す拡大タイミングチャートである。

被検者の声は音声信号としてマイク３１に入力され、周波数検出回路２９は、図４に示すように、ステップＳ１にて音声信号の声帯周波数を算出（検出）し、２値化した音声信号（図５参照）を発光制御部２８のパルス生成部２８０に出力する。

発光制御部２８では、パルス生成部２８０は、ステップＳ２にて観察モードに対応した、声帯周波数（例えば、２００Ｈｚ）と略同一の周波数の矩形パルスである発光パルス（図５参照）を生成する。なお、パルス生成部２８０は、ＣＰＵ２３からのモード設定信号に基づく観察モードに対応した周波数の発光パルスを生成するが、観察モードが静止観察モードの場合には声帯周波数と同一の周波数の発光パルスを生成し、観察モードがスローモーション観察モードの場合には、声帯周波数＋１Ｈｚの周波数の発光パルスを生成する。

続いて、発光制御部２８では、発光目標時間設定部２８２は、ステップＳ３にて声帯周波数に基づいて、テーブルデータ（図３参照）より発光目標時間Ｔ0を設定する（例えばＴ0＝２Ｔp）。

そして、発光制御部２８において、有効発光時間計測部２８１は、ステップＳ４にてＳＳＧ２２から出力されるＣＣＤ同期信号（図５参照）に基づいて生成されるＣＣＤ読み出し信号（遮光期間：図６参照）の立ち下がりを検出し、立ち下がりタイミングを比較部２８４に出力する。

その後、発光制御部２８において、比較部２８４は、ステップＳ５にてＣＣＤ読み出し信号の立ち下がりタイミングに同期して、イネーブル信号（図５参照）をオン（アクティブ）にする。

続いて、発光制御部２８において、有効発光時間計測部２８１は、ステップＳ６にてＣＣＤ同期信号に基づき、ＣＣＤ１３の有効露光時間内の発光パルスのパルス幅Δｔxを有効発光時間として計測し、計測した有効発光時間を積算して、積算発光時間ΣΔｔxとして記憶する。

なお、有効発光時間計測部２８１は、図６に示すような高周波のサンプリングパルスを用いて、ＣＣＤ読み出し信号の立ち上がりタイミング及び発光パルスのパルス幅を検出し、比較部２８４に出力する。

そして、発光制御部２８において、比較部２８４は、ステップＳ７にて積算発光時間ΣΔｔxと発光目標時間Ｔ０とを比較し、ΣΔｔx＜Ｔ0かどうか判断する。ΣΔｔxがＴ０未満（ΣΔｔx＜Ｔ0）ならば処理がステップＳ７からステップＳ８に移行され、ΣΔｔxがＴ0に達すると処理がステップＳ７からステップＳ９に移行される。

発光制御部２８において、ステップＳ８では、発光信号生成部２８３は、比較部２８４からのイネーブル信号がアクティブな期間の、パルス生成部２８０からの発光パルスを発光制御信号（図５参照）としてＬＥＤドライバ２７に出力し、ステップＳ６に戻る。

一方、発光制御部２８において、ステップＳ９では、比較部２８４は、イネーブル信号をオフにし、ステップＳ１０にてＣＰＵ２３が観察（検査）の終了を検知するまで、ステップＳ１〜ステップＳ１０の処理を繰り返す。

（効果）
このように本実施例によれば、ＣＣＤ読み出し期間（遮光期間）を除く有効露光時間を検知し、このＣＣＤ１３の有効露光時間内において、発光制御信号の積算発光時間を発光目標時間とするように発光制御するので、ＣＣＤ１３の１フィールド毎の画像の明るさを適正化することができる。

（変形例）
なお、本実施例１では、ＣＣＤ１３の有効露光時間内において、発光制御信号の積算発光時間を発光目標時間とするように発光制御を行ったが、これに限らず、例えばＣＣＤ１３の有効露光時間内において、ＬＥＤ光源１１の発光エネルギを発光目標エネルギとするように発光制御を行ってもよい。

詳細には、図７に示すように、発光目標エネルギＥ0としたとき、ＣＣＤ１３の有効露光時間内での発光エネルギ（発光振幅×発光時間）の積算値がＥ0となるように制御してもよい。

例えばＣＣＤ読み出し信号のタイミングをさけるために、最初の発光制御信号のパルス幅がΔｔ1に規制された場合、この発光制御信号によるＬＥＤ光源１１の発光エネルギはＡ0×Δｔ1（Ａ0＝基準振幅）となる。そこで、次段の発光制御信号については、発光パルスのパルス幅Ｔpで、振幅Ａ1のパルスとする。

なお、この振幅Ａ1は、発光制御部２８において、Ａ1＝（Ｅ0−Ａ0×Δｔ1）／Ｔpとして算出される。
本発明は、上述した実施例及びその変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

本発明の実施例１に係る電子内視鏡装置の構成を示すブロック図 図１の発光制御部の構成を示すブロック図 図２の発光目標時間設定部に格納されているデータテーブルを示す図 図２の発光制御部の作用を説明するフローチャート 図４の処理における各部の信号のタイミングを示すタイミングチャート 図５の詳細なタイミングを示すタイミングチャート 図７は図４の変形例のタイミングを示すタイミングチャート

符号の説明

１…電子内視鏡装置
１０…電子内視鏡
１１…ＬＥＤ光源
１３…ＣＣＤ
２０…ビデオプロセッサ
２１…ＣＣＤドライバ
２２…ＳＳＧ
２３…ＣＰＵ
２４…映像信号処理回路
２７…ＬＥＤドライバ
２８…発光制御部
２９…周波数検出回路
２８０…パルス生成部
２８１…有効発光時間計測部
２８２…発光目標時間設定部
２８３…発光信号生成部
２８４…比較部

Claims (6)

1. 生体の振動組織の振動周波数を検知可能な周波数検知手段と、
   前記周波数検知手段により検知された前記振動周波数に同期したストロボ発光が可能な光源手段と、
   前記光源手段により照明された前記振動組織の像を撮像する撮像手段と
   前記周波数検知手段の検知結果に基づき、前記撮像手段の１の映像期間中における前記光源の総発光光量を決定するための発光光量決定手段と、
   前記光源手段を前記ストロボ発光させるための、前記振動周波数に同期したパルス信号を発生するパルス発生手段と、
   前記１の映像期間中における前記撮像手段の有効露光期間内の前記パルス信号を抽出するパルス信号抽出手段と、
   前記発光光量決定手段が決定した前記総発光光量に基づき、前記パルス信号抽出手段が抽出した前記パルス信号の前記光源手段への出力を制御するパルス出力制御手段と、
   を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。
2. 前記発光光量決定手段は、
   前記１の映像期間中における前記光源手段の総発光時間を決定するための発光時間決定手段からなり、前記総発光光量を前記総発光時間に基づき決定し、
   前記パルス出力制御手段は、
   前記抽出パルス信号がアクティブになる期間を計測するアクティブ期間計測手段と、
   前記アクティブ期間計測手段の計測結果と前記総発光時間とを比較する比較手段と、
   前記比較手段の比較結果に基づき、前記光源手段の前記ストロボ発光を許可するための発光許可信号を出力する発光許可手段と、
   前記発光許可信号と前記パルス信号との論理積に基づいて、前記光源手段を駆動するための光源駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
   を備えて構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
3. 発光光量決定手段は、
   前記振動周波数に基づき、前記総発光光量を決定する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電子内視鏡装置。
4. 前記光源手段はＬＥＤである
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電子内視鏡装置。
5. 前記振動組織は、声帯である
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電子内視鏡装置。
6. 前記パルス出力制御手段は、
   前記抽出パルス信号がアクティブになる期間の時間積を計測するアクティブ時間積計測手段と、
   前記アクティブ時間積計測手段の計測結果に基づく前記時間積と、前記総発光光量と、を比較する比較手段と、
   前記比較手段の比較結果に基づいて、前記光源手段を駆動するための光源駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
   を備えて構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。

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