JP2010162166A - 撮像装置、及びそれを用いた内視鏡装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】可変絞りの動作範囲を縮小することのできる撮像装置、及びそれを用いた内視鏡装置を提供すること。
【解決手段】本発明の撮像装置である内視鏡装置1は、光学系(36、43)を備え、被写体の画像を取得するための撮像手段(44)と、 前記光学系の明るさを調整する可変絞り機(35)と、被写体からの反射光の光量に基づいて明るさ情報を算出する光量算出手段(45、83)と、記被写体までの物体距離情報を算出する物体距離算出手段(88a)と、明るさ情報と物体距離情報に基づき決定された被写体深度とに基づいて、可変絞り機構(35)を制御する制御手段(88)とを有している。
【選択図】図5
【解決手段】本発明の撮像装置である内視鏡装置1は、光学系(36、43)を備え、被写体の画像を取得するための撮像手段(44)と、 前記光学系の明るさを調整する可変絞り機(35)と、被写体からの反射光の光量に基づいて明るさ情報を算出する光量算出手段(45、83)と、記被写体までの物体距離情報を算出する物体距離算出手段(88a)と、明るさ情報と物体距離情報に基づき決定された被写体深度とに基づいて、可変絞り機構(35)を制御する制御手段(88)とを有している。
【選択図】図5
Description
本発明は、撮像装置に関する。
撮像装置の中の一つである内視鏡は、医療分野及び工業用分野において広く利用されている。
例えば、特許文献1には、被写体までの距離の変動に伴い合焦位置を調整できるフォーカス機能と、光学系の明るさを調整できる可変絞りとを有する内視鏡光学系において、被写体までの物体距離の変動に伴うフォーカスレンズ若しくは撮像ユニットの変動量を検出するフォーカス位置検出手段と、該検出手段により検出された値に基づいてその時の被写界深度の最遠点の明るさが常に一定となるように明るさ絞りを調整する駆動手段とが開示されている。
特開平06−342122号公報
しかしながら、このような内視鏡で、測距範囲を撮像面全域とした場合、計測したい箇所と、焦点とが一致しないおそれがあった。それゆえ、計測したい箇所の画質が低下するおそれがあった。
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、被写体の画像を従来よりも高精細なものとすることができる撮像装置、及びそれを用いた内視鏡装置を提供することを目的とする。
本発明の実施態様にかかる撮像装置は、光学系を備え、被写体の画像を取得するための撮像手段と、前記光学系の明るさを調整する可変絞りと、前記被写体からの反射光の光量に基づいて明るさ情報を算出する光量算出手段と、前記被写体までの物体距離情報を算出する物体距離算出手段と、前記明るさ情報と、前記物体距離情報に基づき決定された被写体深度とに基づいて、前記可変絞りを制御する制御手段と、を具備するものである。
また、他の実施態様は、上記撮像装置を内視鏡として用いるものである。
また、他の実施態様は、上記撮像装置を内視鏡として用いるものである。
本実施態様にかかる撮像装置、及びそれを用いた内視鏡装置は、被写体の画像を従来よりも高精細なものとすることができる。
以下、図面を参照して本実施態様にかかる撮像装置の実施形態を説明する。
尚、以下、撮像装置の一つである内視鏡装置、特に工業用の内視鏡装置を例に挙げて説明する。
図1に示すように、内視鏡装置1の一例は、内視鏡2と、この内視鏡2に接続された装置本体3とを具備するものである。
尚、以下、撮像装置の一つである内視鏡装置、特に工業用の内視鏡装置を例に挙げて説明する。
図1に示すように、内視鏡装置1の一例は、内視鏡2と、この内視鏡2に接続された装置本体3とを具備するものである。
内視鏡2は、細長で可撓性を有する挿入部13と、この挿入部13の挿入方向基端側に接続された操作部15と、この操作部15から延出された可撓性を有する接続ケーブルであるユニバーサルコード16と、挿入部13の先端部17に着脱自在なステレオ光学アダプタ20とにより主要部が構成されている。
尚、図示はしないがユニバーサルコード16の延出端にはコネクタボックスが接続されており、ユニバーサルコード16及びコネクタボックスにより、内視鏡2と装置本体3とは接続されている。
装置本体3は、例えば箱状を有しており、装置本体3の外装筐体4に、内視鏡2の撮像ユニット44(図4及び図5参照)により撮像された内視鏡画像を表示する画像表示面5を有するモニタ6が固定されている。
詳しくは、モニタ6は、画像表示面5を有するモニタ面6aの裏面6bが、装置本体3の外装筐体4の図1中背面側に装着された図示しないコネクタボックスに対して開閉自在となるよう、蝶番等を介して装置本体3の外表面に固定されている。
モニタ6は、内視鏡装置1が未使用の際は、モニタ6の裏面6bが、コネクタボックスを覆う閉位置に閉成され、内視鏡装置1が使用される際は、裏面6bが、コネクタボックスに対して離間してコネクタボックスを露出させる開位置に開成される。
モニタ6のモニタ面6aに、内視鏡装置1が未使用の際、画像表示面5を覆って保護するカバー板7が固定されている。カバー板7は、画像表示面5に対向するカバー板7の対向面7aが、画像表示面5に対して開閉自在となるよう、モニタ面6aに固定されている。
また、カバー板7は、内視鏡装置1が未使用の際は、カバー板7の対向面7aが、画像表示面5に対して当接して画像表示面5を覆う閉位置に閉成され、内視鏡装置1が使用される際は、対向面7aが、画像表示面5に対して離間する開位置に開成される。
箱状の装置本体3の外装筐体4の角部に、装置本体3を戴置するための例えばNBR等のゴムにより形成された、複数の脚部8が固定されている。脚部8は、装置本体3を、地表等に対し、複数の姿勢により載置できるように設けられたものである。
装置本体3の外装筐体4の図1中背面側の図示しないコネクタボックス収容室に、前記コネクタボックスが、着脱コネクタ12により装着されている。このコネクタボックスの内部には、光源の駆動を行う基板や、内視鏡2の撮像ユニット44(図4及び図5参照)から出力された被検体の画像信号を処理する画像処理用の基板等の電気部品が設けられている。
また、装置本体3の外装筐体4により覆われた内部には、コネクタボックス以外の電気部品や、画像処理用の基板により画像処理された画像データを記録する記録媒体や、内視鏡2及び装置本体3に電力を供給する図示しないバッテリ等が設けられている。
このバッテリは、例えば外装筐体4の側面に対し、蝶番9により開閉自在に設けられたバッテリ用蓋体10の開閉により、装置本体3内に設けられた図示しないバッテリ収容室に対し、挿抜自在に収容される構成となっている。また、バッテリがバッテリ収容室に挿入され収容された後、バッテリ用蓋体10は、固定ピン11によりロックされる。尚、その他の装置本体3内の内容物の配置構造は、周知の構成であるため、その説明は省略する。
以下、本実施形態にかかる内視鏡装置について図1乃至6を参照し、詳細に説明する。
本実施形態にかかる撮像手段は、被写体の反射光を結像するための光学系と、該光学系により光学像を撮像する撮像素子とを具備するものであり、上述した内視鏡2の先端側に設けられるものである。
尚、光学系の配置位置は、内視鏡2に限定されるものではなく、図1に示すように、後述するステレオ光学アダプタ20に光学系を配置しても良い。
本実施形態にかかる撮像手段は、被写体の反射光を結像するための光学系と、該光学系により光学像を撮像する撮像素子とを具備するものであり、上述した内視鏡2の先端側に設けられるものである。
尚、光学系の配置位置は、内視鏡2に限定されるものではなく、図1に示すように、後述するステレオ光学アダプタ20に光学系を配置しても良い。
即ち、内視鏡2の挿入部13は、最先端位置に配置され、被検部位を撮像するCCD等の撮像素子45を有する撮像ユニット44(図4及び図5参照)等で構成された観察用の観察光学系等が組み込まれた先端部17と、この先端部17に連設され、遠隔的に湾曲操作可能な湾曲部18と、この湾曲部18の挿入方向基端側に連設される細長い可撓管部19と、先端部17に対して着脱可能なステレオ光学アダプタ20とを有して構成されている。尚、図1はステレオ光学アダプタ20が先端部17に装着された状態を示している。
挿入部13の内部には、ステレオ光学アダプタ20の照明部に電力を供給するための接続ケーブルや、先端部17内の撮像ユニット44のCCD等の撮像素子45に接続された電気ケーブルと、湾曲部18を湾曲操作する湾曲操作ワイヤ等が配設されている。
また、挿入部13の可撓管部19の基端部には、連結部14の先端部が連結されている。そして、この連結部14の基端側は、操作部15に接続されている。
また、挿入部13の可撓管部19の基端部には、連結部14の先端部が連結されている。そして、この連結部14の基端側は、操作部15に接続されている。
図2はステレオ光学アダプタ20が先端部17から外された状態を示している。
図2に示すように、ステレオ光学アダプタ20が装着される先端部17は、先端部本体17Bと、この先端部本体17Bの挿入方向基端側に連接されるカバー部17Aと、このカバー部17Aの挿入方向側に設けられステレオ光学アダプタ20が嵌合して装着される接続部50Aで螺合して装着され、主要部が構成されている。
図2に示すように、ステレオ光学アダプタ20が装着される先端部17は、先端部本体17Bと、この先端部本体17Bの挿入方向基端側に連接されるカバー部17Aと、このカバー部17Aの挿入方向側に設けられステレオ光学アダプタ20が嵌合して装着される接続部50Aで螺合して装着され、主要部が構成されている。
先端部17の先端面には、後述するが、図2に示すように観察光学系用の観察窓を構成するカバーガラス31と、ステレオ光学アダプタ20内の照明部を構成するLED21に電力を供給したり、ステレオ光学アダプタ20の種類の判別のための接続ケーブルが電気的に接続される電気接点部32とが配設されている。カバーガラス31は、先端部本体17Bに固定されたカバーガラス枠30に水密に装着されている。
一方、ステレオ光学アダプタ20は、例えば直視用に構成されたもので、アダプタ本体20B(図6参照)と、このアダプタ本体20Bに装着されるアダプタカバー23と、このアダプタカバー23の挿入方向基端側に連接され、先端部17に嵌合して装着する接続リング24とを有して主要部が構成されている。
アダプタカバー23の先端面には、観察光学系用の観察窓である光学レンズ22と、この光学レンズ22の出射側に併設され、2つの対物レンズ25R、25Lで構成されるステレオレンズ部25と、このステレオレンズ部25の近傍に複数配設され、被倹部位を照明するための照明光学系(照明手段)を構成するLED21とが配設されている。
尚、ステレオ光学アダプタ20の照明手段は、LED21に限定されるものではなく、周知のライトガイドを用いて照明段手段を構成しても良い。また、ステレオ光学アダプタ20は、直視用に限定されるものではなく、例えば斜視用として構成しても良い。
また、図3はステレオ光学アダプタ20を背面側(先端部17が嵌入される側)から見た図である。図3に示すように、前記接続リング24には、先端部17の先端部本体17B及び接続部17Cを嵌入して固定するための嵌合孔24Aが設けられている。
また、アダプタカバー23の背面側には、ステレオ光学アダプタ20の装着時に、先端部17の電気接点部32と接触して電気的に導通する電気接点部21Aが設けられている。この電気接点部21Aは、ステレオ光学アダプタ20の複数のLED21、及びステレオ光学アダプタ20の種類を判別するのに必要なアダプタ抵抗21aに夫々電気的に接続されている。
尚、ステレオ光学アダプタ20の種類を判別するための具体的な構成及び動作については、図11に示すブロック図の構成及び図14の制御動作の説明の際に述べる。
尚、ステレオ光学アダプタ20の種類を判別するための具体的な構成及び動作については、図11に示すブロック図の構成及び図14の制御動作の説明の際に述べる。
次に、本発明の主要部を有する先端部17及びステレオ光学アダプタ20の具体的な構成を、図4〜図6を用いて説明する。
まず、先端部17の構成を説明すると、図4及び図5に示すように、先端部本体17Bを構成する先端カバー33には、カバーガラス31を固定したカバーガラス枠30が固定されている。このカバーガラス31は、光学部材である他に、ステレオ光学アダプタ20の交換時に、先端部17内に水及びほこり等が入らないように水密にしている。
まず、先端部17の構成を説明すると、図4及び図5に示すように、先端部本体17Bを構成する先端カバー33には、カバーガラス31を固定したカバーガラス枠30が固定されている。このカバーガラス31は、光学部材である他に、ステレオ光学アダプタ20の交換時に、先端部17内に水及びほこり等が入らないように水密にしている。
このカバーガラス31の装置本体3側には、ステレオ光学アダプタ20の光学系の明るさを調整可能な可変絞り機構35が配設されている。この可変絞り機構35は、絞りカバー34で押さえながら先端カバー33に固定されている。尚、可変絞り機構35の具体的な構成については後述する。
本実施形態にかかる物体距離算出手段は、内視鏡2、又はアダプタ20と、被写体までの物体距離情報を算出するものである。
内視鏡2に物体距離算出手段を設ける場合は、スレテオ光学系を内視鏡2に設ければ良い。また、光学アダプタ20に物体距離算出手段を設ける場合は、ステレオ光学アダプタ20とすればよいことは、言うまでもない。
内視鏡2に物体距離算出手段を設ける場合は、スレテオ光学系を内視鏡2に設ければ良い。また、光学アダプタ20に物体距離算出手段を設ける場合は、ステレオ光学アダプタ20とすればよいことは、言うまでもない。
ここで、このステレオ光学アダプタ20の具体的な構成を図5及び図6を用いて説明する。
図5及び図6に示すように、ステレオ光学アダプタ20のアダプタ本体20Bには、アダプタカバー23が取り付けられている。また、アダプタ本体20Bの先端面には、観察窓を構成する光学レンズ22が固定されている。
そして、アダプタ本体20Bの光学レンズ22の装置本体3側には、2つの対物レンズ25R、25Lを有するステレオレンズ部25、光学レンズ27、28とが順に配設されてアダプタ本体20Bに固定されている。さらに、このアダプタ本体20Bの挿入方向基端側には固定枠20Cが固定されており、この固定枠20Cには、固定絞り29、カバーガラス20Aとが順に配設されている。
固定絞り29は、間隔環29aとカバーガラス20Aとに挟持され、このカバーガラス20Aの口元全周に接着して固定されている。尚、固定絞り29の絞り径は、予め設定された所定の径を有して構成されている。
ステレオレンズ部25の一対の対物レンズ25R、25Lは、被写体までの距離を三角測量を用いて測距するために、予め設定された距離間隔で配設して視差の異なる被写体光を取り込むことが可能である。この視差の異なる被写体光は、光学レンズ27、28、固定絞り29、カバーガラス20Aを介して先端部17内の光学系へと出射される。
また、図5に示すように、電気接点部21Aには、それぞれ導電部材21Bが電気的に接続されおり、これら導電部材21Bは、アダプタ本体20B内に固定されている。
この場合、一方の導電部材21Bは、絶縁部材を挟んでアダプタ本体20Bの先端面に配された複数のLED21に電気的に接続されている。また、他方の導電部材21Bは、このステレオ光学アダプタ20の種類の判別に用いられるアダプタ判別抵抗21a(図2参照)に電気的に接続されている。
この場合、一方の導電部材21Bは、絶縁部材を挟んでアダプタ本体20Bの先端面に配された複数のLED21に電気的に接続されている。また、他方の導電部材21Bは、このステレオ光学アダプタ20の種類の判別に用いられるアダプタ判別抵抗21a(図2参照)に電気的に接続されている。
尚、これらの導電部材21Bの内部には、図示しないがコイルバネがそれぞれ設けられている。そして、ステレオ光学アダプタ20が装着された場合、導電部材21Bのコイルバネで押されていた電気接点部21Aは、導通しながら凹むようになっている
また、ステレオ光学アダプタ20の接続リング24の嵌合孔24Aに、先端部17を嵌入し、そして、アダプタ本体20Bと先端部17とが当接した際に、内周面に設けられたピン20C(図3参照)が先端部17の溝部17Dに嵌合することにより、先端部17に対して回転規制される。その後、接続リング24のネジ部24B(図3参照)が先端部17のネジ部50A(図2参照)に螺合することで、ステレオ光学系アダプタ20が先端部17に着脱自在に装着される。
また、ステレオ光学アダプタ20の接続リング24の嵌合孔24Aに、先端部17を嵌入し、そして、アダプタ本体20Bと先端部17とが当接した際に、内周面に設けられたピン20C(図3参照)が先端部17の溝部17Dに嵌合することにより、先端部17に対して回転規制される。その後、接続リング24のネジ部24B(図3参照)が先端部17のネジ部50A(図2参照)に螺合することで、ステレオ光学系アダプタ20が先端部17に着脱自在に装着される。
本実施形態にかかる可変絞りは、撮像素子に入射する光量を調整することで、上記光学系の明るさを調整するものである。また、可変絞りは、上述した内視鏡2の先端側に設けられるものである。
ここで、可変絞り機構35の具体的な構成を説明すると、図9に示すように、可変絞り機構35は、虹彩絞り本体35Aと、固定枠60と、虹彩絞り本体35Aと固定枠60とを連結する連結部材66と、駆動機構部を構成するシャフト61、摩擦部材(図示せず)、圧電素子部材62及び重り62Bとを有して構成されている。
可変絞り機構35において、固定枠60及び連結部材66が虹彩絞り本体35Aに近接配置され、連結部材66の係合ピン66bが固定枠60のガイド穴64に嵌合し、連結部材66の嵌合溝66aが虹彩絞り機構の虹彩絞り本体35Aの駆動ピン65に嵌合し、虹彩絞り本体35Aと固定枠60とは、連結部材66を介してそれぞれ連結されている。
虹彩絞り本体35Aは、例えば、複数の絞り羽根35Bの一端が固定リング35bに軸支され、他端が回転リング65Aに軸支されており、この駆動ピン65を介して回転リング65Aを回転することで、各絞り羽根35Bの位置が変わり、絞り径が可変する構成となっている。
尚、固定枠60の嵌合孔63は、レンズホルダ39(図8参照)に隙間を保ちながら配置されている。この場合、虹彩絞り本体35Aの外周方向に突出する駆動ピン65は、連結部材66に設けられた嵌合溝66aに嵌合する。
尚、固定枠60の嵌合孔63は、レンズホルダ39(図8参照)に隙間を保ちながら配置されている。この場合、虹彩絞り本体35Aの外周方向に突出する駆動ピン65は、連結部材66に設けられた嵌合溝66aに嵌合する。
また、連結部材66の内周面側には、内周面方向に向けて突出する係合ピン66bが設けられており、この係合ピン66bは、固定枠60の外周面に設けられたガイド穴64に係合するようになっている。
即ち、圧電素子部材62の光軸方向に対する伸縮によって、固定枠60が光軸方向に移動すると、この固定枠60のガイド穴64によってこのガイド穴64と係合する係合ピン66bを移動させる。この連結部材66は、枠部材42(図4参照)と先端部本体17Bの図示しない部分で光軸方向に動かないように各側面66c、66dが係止されている。
従って、前記連結部材66は、光軸回りに回転することになる。すると、この連結部材66の回転に伴い、この連結部材66の嵌合溝66aに嵌合する駆動ピン65が回転する。これにより、各絞り羽根35Bの角度が変わり、複数の羽根35Bで構成された絞り径が可変することになる。
即ち、圧電素子部材62の光軸方向に対する伸縮によって、固定枠60が光軸方向に移動すると、この固定枠60のガイド穴64によってこのガイド穴64と係合する係合ピン66bを移動させる。この連結部材66は、枠部材42(図4参照)と先端部本体17Bの図示しない部分で光軸方向に動かないように各側面66c、66dが係止されている。
従って、前記連結部材66は、光軸回りに回転することになる。すると、この連結部材66の回転に伴い、この連結部材66の嵌合溝66aに嵌合する駆動ピン65が回転する。これにより、各絞り羽根35Bの角度が変わり、複数の羽根35Bで構成された絞り径が可変することになる。
尚、可変絞り機構35の構成は、虹彩絞りに限定されるものではなく、絞り径が自在に替えられるような構成であれば良い。例えば、液晶シャッタを用いて可変絞り機構35を構成しても良い。また、可変絞り機構35は、カバーガラス31とレンズ駆動機構36の結像レンズ37との間に配置されていれば良い。
本実施形態にかかる光量算出手段は、被写体からの反射光に基づいて明るさ情報を算出するものである。また、光量算出手段は、ステレオ光学アダプタ20、又は内視鏡2の先端部に設けられるものである。
ここで、光量算出手段の具体的な構成を説明すると、従来周知の光電変換素子を用いることができる。
ここで、光量算出手段の具体的な構成を説明すると、従来周知の光電変換素子を用いることができる。
本実施形態にかかる制御手段は、明るさ情報と、物体距離情報に基づき決定された被写体深度とに基づいて、前記可変絞りを制御するものである。
図7乃至11に示すように、制御手段の一例として、挿入部13の先端部17に設けられた可変絞り機構35及びレンズ駆動機構36を用いて説明する。
先端部17に設けられた可変絞り機構35及びレンズ駆動機構36は、後述する虹彩絞りの絞り径を可変するための駆動部機構及び、結像レンズ37、38が固定されるレンズホルダ39を移動させるための駆動部機構を夫々有している。
先端部17に設けられた可変絞り機構35及びレンズ駆動機構36は、後述する虹彩絞りの絞り径を可変するための駆動部機構及び、結像レンズ37、38が固定されるレンズホルダ39を移動させるための駆動部機構を夫々有している。
本実施形態では、これら駆動部機構を構成するアクチュエータとして、例えば圧電素子部材51、62を用いて構成されている。
これらの圧電素子部材51、62に固定される各シャフト41、61は、図4及び図7に示すように、光軸方向に対して平行に配置され、さらに、光軸方向に対して直角な面において、先端部17の細径化に適したレイアウトとなるように配設されている(図8参照)。
これらの圧電素子部材51、62に固定される各シャフト41、61は、図4及び図7に示すように、光軸方向に対して平行に配置され、さらに、光軸方向に対して直角な面において、先端部17の細径化に適したレイアウトとなるように配設されている(図8参照)。
また、図7に示すように、シャフト41、61の挿入方向基端側に固定される圧電素子部材51、62には、装置本体3から挿入部13内を介して延設している接続線がそれぞれ電気的に接続されており、装置本体3の制御部88(図12参照)によって電気的に制御されるようになっている。
尚、各圧電素子部材51、62の底面には、慣性力を確保するための重り51B、62Bが固定されている。また、各シャフト41、61と、これらの各シャフト41、61にそれぞれ嵌合する固定枠60及びレンズホルダ39との間には、後述するが摩擦部材40が夫々設けられている。
尚、各圧電素子部材51、62の底面には、慣性力を確保するための重り51B、62Bが固定されている。また、各シャフト41、61と、これらの各シャフト41、61にそれぞれ嵌合する固定枠60及びレンズホルダ39との間には、後述するが摩擦部材40が夫々設けられている。
ここで、本実施形態のアクチュエータの駆動原理を説明すると、アクチュエータとして用いられた圧電素子部材51、62は、徐々に電圧(駆動信号)を印加すれば、ゆっくりと伸び、急速に印加を停止すれば急速に縮むといった特性を有している。
例えば、駆動信号の電圧値が緩やかに変化していく立ち上がり部分(図11のa)では、圧電素子部材51、62はゆっくりと伸びる。このとき、各シャフト41、61と前記摩擦部材40との摩擦力により固定枠60及びレンズホルダ39は各シャフト41、61と一体となって図7において先端部17の先端側方向(I)へ動く。
そして、圧電素子部材51、62の伸びが終了した時点で各シャフト41、61の動きは停止するが、固定枠60及びレンズホルダ39は、慣性力により動き続ける。そして、その状態から駆動信号の電圧値を急峻に下げる(図11のb)と、圧電素子部材51、62は急峻に縮む。その結果、各シャフト41、61は図7において先端部17の手元側方向(II)へ動く。
そして、先端部17の先端側方向(I)へ移動中のレンズホルダ39及び固定枠60には、各シャフト41、61から先端部17の手元側方向(II)への摩擦反力を受けるが、前記反力は動摩擦抵抗力で弱く短時間しか作用しないため手元側方向(II)へと移動方向を変更させるまでは及ばず、先端側(I)方向への運動エネルギーを失われていき、徐々に遅くなり停止する。
従って、このような駆動信号が圧電素子部材51、62に印加されると、固定枠60レ及びンズホルダ39は、駆動信号の1パルス毎に前記したような作用により図7において先端部17の先端側方向へ動かされていく。
尚、各圧電素子部材51、62に図11のような鋸波状の駆動信号を連続的に印加することで固定枠60及びレンズホルダ39を所定の方向へ移動させることができる。
また、前記説明とは逆に、前記圧電素子部材51、62を急速に伸ばし、或いはゆっくりと縮めるような駆動信号を印加すれば、前記固定枠60及びレンズホルダ39を逆方向に移動させることも可能である。
尚、各圧電素子部材51、62に図11のような鋸波状の駆動信号を連続的に印加することで固定枠60及びレンズホルダ39を所定の方向へ移動させることができる。
また、前記説明とは逆に、前記圧電素子部材51、62を急速に伸ばし、或いはゆっくりと縮めるような駆動信号を印加すれば、前記固定枠60及びレンズホルダ39を逆方向に移動させることも可能である。
従って、このような各圧電素子部材51、62の特性を用いて、各シャフト41、61と前記固定枠60及びレンズホルダ39との間の摩擦部材40による摩擦力と調整制御された電圧とで、前記可変絞り機構35の絞り径の可変、及び後述するレンズ駆動機構36の結像レンズ37、38の光軸方向への移動を行うためのアクチュエータとしての駆動力を得ている。
前記可変絞り機構35から見て装置本体3側には、レンズ駆動機構36が配設され、このレンズ駆動機構36は、先端カバー33に連接される先端部本体42(図4参照)に固定されている。
レンズ駆動機構36は、例えば2つの結像レンズ37、38と、これらの結像レンズ37、38が固定されるレンズホルダ39と、このレンズホルダ39を光軸方向に移動させるための駆動部機構(40、41、51、51B)とを有し構成されている。
このレンズ駆動機構36は、後述する駆動部機構によってレンズホルダ39と共に結像レンズ37、38を光軸方向に移動可能であり、この移動によって焦点距離と被写界深度を可変させることができるようになっている。
レンズ駆動機構36から見て装置本体3側には、撮像ユニット44が配設されている。この撮像ユニット44は、先端側のレンズ保持枠43Aに保持固定された光学レンズ43と、この光学レンズ43よりも装置本体3側に配設されたCCD等の撮像素子45と、この撮像素子45に電気的に接続される接点46、フレキシブル基板47及び図示しない電気ケーブルと、これらの各部材をカバーするカバー44aを有して構成されている。
この撮像ユニット44は、レンズ保持枠43Aを介して先端部本体42に固定されている。尚、前記先端部本体42には、ネジ螺合部49が形成されており、このネジ螺合部49に外枠部材50が螺合される。
また、先端カバー33の図4中下側には、レンズ駆動機構36の駆動機構を構成する、摩擦部材40、シャフト41、及びアクチュエータとしての圧電素子部材51が配設されている。この圧電素子部材51の基端部には、アクチュエータ駆動時の慣性力を得るための重り51Bが固定されている。この重り51Bの底面は、枠部材42に接着固定されている。
尚、前記シャフト41は、例えばカーボンファイバーを用いて構成され、前記重り51Bは、金属比重の大きな、例えばタングステンなどを用いて構成されている。
このように構成される先端部17には、図5及び図6に示すように光学アダプタ20が着脱自在に装着される。
また、先端カバー33の図4中下側には、レンズ駆動機構36の駆動機構を構成する、摩擦部材40、シャフト41、及びアクチュエータとしての圧電素子部材51が配設されている。この圧電素子部材51の基端部には、アクチュエータ駆動時の慣性力を得るための重り51Bが固定されている。この重り51Bの底面は、枠部材42に接着固定されている。
尚、前記シャフト41は、例えばカーボンファイバーを用いて構成され、前記重り51Bは、金属比重の大きな、例えばタングステンなどを用いて構成されている。
このように構成される先端部17には、図5及び図6に示すように光学アダプタ20が着脱自在に装着される。
レンズ駆動機構36の具体的な構成を説明すると、図10に示すように、結像レンズ37、38を固定したレンズホルダ39を、圧電素子部材51を用いた駆動部機構によって、光軸方向に移動させることが可能である。
この駆動部機構は、シャフト41と、このシャフト41とレンズホルダ39の嵌合孔39Aとの間に設けられた摩擦部材40と、前記圧電素子部材51と、この圧電素子部材51の基端側に固定される重り51B等を有して構成されている。
摩擦部材40は、例えば密着コイルバネで構成されたもので、シャフト41との間に生じる摩擦力を一体に保つ特性を有している。尚、この摩擦部材40は、密着コイルバネに限定されるものではなく、例えば板バネを用いて構成しても良い。
従って、アクチュエータの駆動原理で説明したように、圧電素子部材51をゆっくりと伸ばしたり、或いは急速に縮ませたりすることで、シャフト1と摩擦部材40との摩擦により、レンズホルダ39を光軸方向に対して移動させることが可能となる。
このような構成により、レンズ駆動機構36は、レンズホルダ39の光軸方向への移動によって、結像レンズ37、39を移動させることで、焦点距離と被写界深度を可変させることが可能である。
尚、この駆動部機構の構成は、前記可変絞り機構35についても同様であり、すなわち、可変絞り機構35の駆動部機構は、レンズ駆動機構36と同じように、シャフト61と、このシャフト61と固定枠60の嵌合孔(図示せず)の間に設けられた摩擦部材40と、圧電素子部材62と、この圧電素子部材62の基端側に固定される重り62B等を有して構成されている。
尚、この駆動部機構の構成は、前記可変絞り機構35についても同様であり、すなわち、可変絞り機構35の駆動部機構は、レンズ駆動機構36と同じように、シャフト61と、このシャフト61と固定枠60の嵌合孔(図示せず)の間に設けられた摩擦部材40と、圧電素子部材62と、この圧電素子部材62の基端側に固定される重り62B等を有して構成されている。
次に、このような構成の内視鏡装置全体の電気的な構成を、図12を用いて説明する。
本実施形態の内視鏡2では、挿入部13の先端部17内に、可変絞り機構35の虹彩絞り本体35Aの絞り径を検出する第1静電エンコーダ70と、レンズ駆動機構36の結像レンズ37、38の移動位置を検出する第2静電エンコーダ71とが設けられている。
本実施形態の内視鏡2では、挿入部13の先端部17内に、可変絞り機構35の虹彩絞り本体35Aの絞り径を検出する第1静電エンコーダ70と、レンズ駆動機構36の結像レンズ37、38の移動位置を検出する第2静電エンコーダ71とが設けられている。
第1静電エンコーダ70は、固定枠60に貼着された移動子70Aと、枠部材42に貼着された固定子70Bとを有して構成され、固定子70Bにより移動子70Aの移動分の静電気による電流変化を検出する。
また、第2静電エンコーダ71は、レンズホルダ39に貼着された移動子71Aと、枠部材42に貼着された固定子71Bとを有して構成され、固定子71Bにより移動子71Aの移動分の静電気による電流変化を検出する。
尚、前記移動子70A、71Aは、例えば、所定のパターンを配列して構成された基板であり、また、前記固定子70B、71Bについても同様に、例えば、所定のパターンを配列して構成された基板で構成されている。また、これらのパターン面は、向き合って配置されるようになっている。
尚、前記移動子70A、71Aは、例えば、所定のパターンを配列して構成された基板であり、また、前記固定子70B、71Bについても同様に、例えば、所定のパターンを配列して構成された基板で構成されている。また、これらのパターン面は、向き合って配置されるようになっている。
これら第1エンコーダ70及び第2エンコーダ71は、夫々挿入部13内に配される接続ケーブルを介して装置本体3内の制御部88に電気的に接続され、夫々の検出結果を制御部88に出力する。
そして、制御部88は、夫々の検出結果である電流変化を演算処理することにより、光軸方向における固定枠60及びレンズホルダ39の夫々の移動量を既知の処理によって算出する。尚、制御部88は、算出結果に基づく移動量と、可変絞り機構35の絞り径の近点、中点、及び無限遠の状態との関係をテーブルとして有している。
また、制御部88は、算出結果に基づく移動量と、レンズ駆動機構36の近点、中点、及び無限遠の状態との関係をテーブルとして有している。
さらに、制御部88は、撮像素子45等の光量算出手段により算出した明るさ情報、及び後述する測量演算部88a等の物体距離算出手段により算出した物体距離情報に基づく被写体深度と、可変絞り機構35の絞り径との関係をテーブルとして有している。
また、制御部88は、算出結果に基づく移動量と、レンズ駆動機構36の近点、中点、及び無限遠の状態との関係をテーブルとして有している。
さらに、制御部88は、撮像素子45等の光量算出手段により算出した明るさ情報、及び後述する測量演算部88a等の物体距離算出手段により算出した物体距離情報に基づく被写体深度と、可変絞り機構35の絞り径との関係をテーブルとして有している。
尚、制御部88は、前記可変絞り機構35及びレンズ駆動機構36の制御により近点、中点、又は無限遠に焦点を合わせた場合に、この焦点位置に応じたLED21の光量を制御するためのテーブルも設けても良い、この場合、制御部88による、焦点位置に基づくLED21の光量の制御は、近点である場合には光量を下げるようにし、無限遠である場合には光量をあげるような制御であれば良い。
従って、制御部88は、これらのテーブルを参照しながら、可変絞り機構35及びレンズ駆動機構36の駆動制御と、LED21の光量制御とを行う。
また、ステレオ光学アダプタ20の各電気接点部25と電気的に接続される先端部17の各電気接点部32は、挿入部13内に配される接続ケーブルを介して外装筐体4内のLED駆動部82及び検出部80に電気的に接続されている。
この場合、LED21にアダプタ判別抵抗21aを介して電気的に接続される電気接点部32は、LED駆動部82と電気的に接続されている。また、各電気接点部25の電気的に接続される他方の電気接点部32は、検出部80に電気的に接続されている。
また、可変絞り機構35及びレンズ駆動機構36の各圧電素子部材51、62は、接続線を介してそれぞれ装置本体3内の圧電駆動ドライバ85に電気的に接続されて、この圧電駆動ドライバ85によって駆動が制御される。
一方、装置本体3は、図12に示すように、検出部80、ROM81a、RAM81b、LED駆動部82、カメラコントロールユニット(以下、CCUと称す)83、画像処理部84、圧電駆動ドライバ85、音声処理部86、及び測量演算部88aを備えた制御部88とを有して構成されている。尚、前記測量演算部88aは物体距離算出手段を構成し、制御部88は制御手段を構成している。
また、前記したように装置本体3の外装筐体4には、モニタ6が設けられ、このモニタ6は画像処理部84に電気的に接続されている。また、外装筐体4には、内視鏡装置1の電力供給源である電源部72と、使用者の各種指示操作や入力操作等を行うためのユーザインターフェース73と、音声等で使用状況や操作状況等の情報を告知するための音声再生部74とが設けられている。
検出部80は、制御部88の指示により、定期的に電圧をかけて先端部の電位を検出する。
具体的には、制御部88は、駆動時に検出部80を介してアダプタ判別抵抗21aに所定の電圧を所定間隔(例えば2秒間隔)で印加し、電圧降下の有無で光学アダプタ20の装着・非装着を検出する。また、制御部88は、電圧降下量とROM81aに記憶された設定値との比較を行ってステレオ光学アダプタ20の種別を認識し、前記テーブルを用いてこの判別したステレオ光学アダプタ20に応じた電圧を求め、LED駆動部82によりこの電圧の駆動信号を印加するように制御する。
具体的には、制御部88は、駆動時に検出部80を介してアダプタ判別抵抗21aに所定の電圧を所定間隔(例えば2秒間隔)で印加し、電圧降下の有無で光学アダプタ20の装着・非装着を検出する。また、制御部88は、電圧降下量とROM81aに記憶された設定値との比較を行ってステレオ光学アダプタ20の種別を認識し、前記テーブルを用いてこの判別したステレオ光学アダプタ20に応じた電圧を求め、LED駆動部82によりこの電圧の駆動信号を印加するように制御する。
ROM81aは、例えステレオ光学アダプタ20の種類の判別に用いられる複数の抵抗値、レンズ駆動機構36におけるレンズ移動目標値、可変絞り機構35における絞り径目標値(例えば絞り中間径値)、及び自動露出の目標値等の設定閾値を格納している。尚、これらの設定閾値は、必要に応じて適宜変更設定可能である。このROM81aは、制御部88によって設定値を読み出し、各ユニットの制御を行うのに用いられる。
RAM81bは、制御部88による制御によって、例えば、図13(A),図13(C)に示すように、モニタ6の表示画面上に測距点S1を有する照準Sを重畳表示する画像処理等を行う際の作業領域に用いられている。勿論、この画像処理等に限らず、ソフト的なプログラムを実行する際に用いても良い。
LED駆動部82は、制御部88の制御により、LED21を点灯又は消灯、或いは光量を調整するための駆動信号を生成してLED21に出力する。CCU83は、撮像ユニット44の撮像素子45の駆動を制御するもので、撮像素子45により光電変換した信号を取り込み、画像処理部84へと出力する。
画像処理部84は、供給された信号に信号処理を施して映像信号を生成し、この映像信号をモニタ6に出力して表示させる。尚、この画像処理部84は、制御部88によって制御される。
また、圧電駆動ドライバ85は、制御部88の制御により、可変絞り機構35及びレンズ駆動機構36の各圧電素子部材45、62を駆動するための駆動信号を生成して、各圧電素子部材51、62に出力する。
音声処理部86は、制御部88による制御によって、音声等で使用状況や操作状況等を情報を告知するための必要な音声信号を生成し、音声再生部74に出力することでこの音声信号が再生される。
尚、ユーザインターフェース73は、操作部15の操作部本体(例えば、ジョイスティック)15Aに設けられた各種スイッチで構成されたものであり、これ以外でも別の操作部を設けて構成しても良い。
制御部88は、内視鏡装置1全体の各種動作を制御するものであって、特に、検出部80の検出結果を用いた光学アダプタ識別判定制御、LED駆動部82によるLED照明制御、画像処理部84による画像処理制御、CCU83及び画像処理部84による三角測量制御、圧電駆動ドライバ85による可変絞り機構制御及びレンズ駆動機構制御等を制御する。
この場合、光学アダプタの識別判定制御からLED照明制御については、制御部88は、光学アダプタ20が装着されると、前記したように検出部80からの検出結果、つまり、電圧降下量に基づいて光学アダプタ20の種類を判別し、この種類に対応する電圧値を決めてLED駆動部82を駆動させる。
すると、LED駆動部82は、制御部88の制御により決められた電圧の駆動信号を供給することで、LED21を点灯させる。これにより、ステレオ光学アダプタ20の種類に応じたLEDの照明制御が実施される。
ここで、本実施の形態では、可変絞り機構35及びレンズ駆動機構36の駆動制御を行う場合、制御部88は、無限遠観察を行う際には、可変絞り機構35の絞り径が最大径となるように圧電駆動ドライバ85を制御する。
この場合、本実施形態では、光学アダプタ20の固定絞り29は、可変絞り機構35(虹彩絞り本体35A)の最小径である絞り径よりも大きくなるように設定されている。
この場合、光学アダプタ20の外径が太くならないように、各々の光学アダプタ20で光りが蹴られない範囲で最大絞り径を決定すれば良い。
このため、無限遠観察時には、光学アダプタ20の固定絞り29の絞りが作用することになる。
このときの、絞りの関係は、固定絞り29の絞り径 ≦ 可変絞り機構35の最大絞り径という関係を有している。
この場合、光学アダプタ20の外径が太くならないように、各々の光学アダプタ20で光りが蹴られない範囲で最大絞り径を決定すれば良い。
このため、無限遠観察時には、光学アダプタ20の固定絞り29の絞りが作用することになる。
このときの、絞りの関係は、固定絞り29の絞り径 ≦ 可変絞り機構35の最大絞り径という関係を有している。
また、同時に制御部88は、レンズ駆動機構36の結像レンズ37、38が可変絞り機構35から離間する方向(挿入軸方向基端側方向)の所定位置に移動するように圧電駆動ドライバ85を制御する。
一方、近点観察を行う場合には、制御部88は、可変絞り機構35の絞り径が最小径となるように圧電駆動ドライバ85を制御する。
この場合、光学アダプタ20の固定絞り29が、可変絞り機構35(虹彩絞り本体35A)の最小径である絞り径よりも大きくなるように設定されているので、近点観察時には、先端部17の可変絞り機構35の絞りが作用することになる。
このときの、絞りの関係は、固定絞り29の絞り径 > 可変絞り機構35の最小絞り径という関係を有している。
この場合、光学アダプタ20の固定絞り29が、可変絞り機構35(虹彩絞り本体35A)の最小径である絞り径よりも大きくなるように設定されているので、近点観察時には、先端部17の可変絞り機構35の絞りが作用することになる。
このときの、絞りの関係は、固定絞り29の絞り径 > 可変絞り機構35の最小絞り径という関係を有している。
また、同時に制御部88は、レンズ駆動機構36の結像レンズ37、38が可変絞り機構35に近接する方向(挿入軸方向)の所定位置に移動するように圧電駆動ドライバ85を制御する。
従って、本実施の形態では、光学アダプタ式で近点から無限遠までの観察を実現するにあたり、このように制御部88によって、光学系の絞り位置がステレオ光学アダプタ20と先端部17との間で切り替わるように制御すると同時に、レンズ駆動機構36の結像レンズ37、38のレンズ位置を変えて焦点距離と被写界深度を可変制御するように構成したことで、平行光となり、細径で且つ近点と無限遠のAD交換を必要としない光学アダプタ式の内視鏡2を実現することが可能となり、さらには、明るさ、深度調整が可能な光学アダプタ式の内視鏡の実現が可能である。
具体的には、図13(B)、図13(C)に示すように、制御部88は、CCU83及び画像処理部84を制御して、入力映像信号の基づく観察画面上に測距点S1を表す照準Sを表示させる。尚、この照準Sは、複数の測距点S1を設けても良い。
そして、この照準S上の測距点S1を、作業者が操作部15又はユーザインターフェース73を用いて指定すると同時に、この照準Sを被写体100の観察対象箇所Aに合わせるように指示操作を行う。
すると、制御部88は、測量演算処理部88aによって、観察画像データ及び指示操作データ等を用いて照準S及び観察対象箇所Aの三角測量のための演算処理を行う。即ち、この測量演算処理部88aによる三角測量に基づく演算処理によって、ステレオ光学アダプタ20と照準S及び観察対象箇所Aとの物体距離が求められる。
このように、測量演算処理部88aによって物体距離を簡単に算出することができる。
このように、測量演算処理部88aによって物体距離を簡単に算出することができる。
そして、制御部88は、この求めた物体距離に基づく被写体深度と、CCD45等の光量算出手段により算出した明るさ情報とに基づいて、この被写体が充分に解像できるような被写体深度となるように、可変絞り機構35及びレンズ駆動機構36の駆動制御を行うと同時に、この焦点距離に応じた最適な光量が得られるように、LED駆動部を制御してLED21の照明制御を行う。
本実施形態によれば、明るさ情報と、物体距離情報に基づき決定された被写体深度とに基づいて、可変絞りを制御することから、被写体深度の範囲を計測対象に最低限必要な量とすることができるだけでなく、従来よりも積極的に撮像素子に光を取り込むことで明るさを得ることから、従来よりもさらに高精細な画像を得ることができる。
また、本実施形態によれば、測距して、観察したい距離を識別し、その近傍も解像可能となるような、従来よりも大きい絞り径を決定することができ、従来よりも積極的に撮像素子に光を取り込むことにより、従来よりも高精細な画像を得ることができる。それゆえ、上記高精細な画像に基づき、クラック等の大きさを計測することにより、従来よりも高精度な測定ができる。その結果、計測誤差が生じにくく、短時間で誤差を抑制した測定が可能となる。
次に、本実施形態の制御部88による制御例について図14を用いて説明する。
いま、図12に示す内視鏡装置1は、図示しない電源スイッチのオン操作によって、電源部72からの電力が供給されて、電源投入状態であるものとする。
すると、制御部88は、図示しないメモリから図14に示すプログラムを読み出して起動させる。
尚、予め、使用者が、ステレオ光学アダプタ20を先端部17に装着したものとすると、制御部88は、検出部80による検出結果と、ROM81aから読み出した抵抗値とで比較行って、装着されたステレオ光学アダプタ20の種類を識別する。この場合、制御部88は、識別したステレオ光学アダプタ20に対応する設定閾値をROM81aから読み出しておく。
いま、図12に示す内視鏡装置1は、図示しない電源スイッチのオン操作によって、電源部72からの電力が供給されて、電源投入状態であるものとする。
すると、制御部88は、図示しないメモリから図14に示すプログラムを読み出して起動させる。
尚、予め、使用者が、ステレオ光学アダプタ20を先端部17に装着したものとすると、制御部88は、検出部80による検出結果と、ROM81aから読み出した抵抗値とで比較行って、装着されたステレオ光学アダプタ20の種類を識別する。この場合、制御部88は、識別したステレオ光学アダプタ20に対応する設定閾値をROM81aから読み出しておく。
制御部88は、図14に示すプログラムを起動すると、ステップS1の処理で、まず、撮像素子45等の光量算出手段により照準S(図13参照)内の明るさ情報を算出(検出)する。
この場合、制御部88は、CCU83を制御することで、撮像素子(CCD)45により光電変換した信号を取り込み、この電気信号を元に、明るさ情報を検出する。
尚、このステップ1による明るさ情報の検出処理は、撮像素子45等の光学センサに限定されるものではなく、他の手段を用いて明るさ情報を検出しても良い。また、明るさ情報を検出する照準Sは、この照準S内に限定されるものではなく、例えばこの照準Sを任意に、縮小又は、拡大するように調整しても良い。
この場合、制御部88は、CCU83を制御することで、撮像素子(CCD)45により光電変換した信号を取り込み、この電気信号を元に、明るさ情報を検出する。
尚、このステップ1による明るさ情報の検出処理は、撮像素子45等の光学センサに限定されるものではなく、他の手段を用いて明るさ情報を検出しても良い。また、明るさ情報を検出する照準Sは、この照準S内に限定されるものではなく、例えばこの照準Sを任意に、縮小又は、拡大するように調整しても良い。
そして、制御部88は、続くステップ2の処理にて、照準S内の物体距離を前記物体距離算出手段を用いて算出を行う。
この場合、例えば、制御部88は、図13に示すように、CCU83及び画像処理部84を制御して観察画面上に測距点S1を表す照準Sを表示させる。
この場合、例えば、制御部88は、図13に示すように、CCU83及び画像処理部84を制御して観察画面上に測距点S1を表す照準Sを表示させる。
すると、制御部88は、測量演算処理部88aによって、観察画像データ及び指示操作データ等を用いて照準S及び観察対象箇所Aの三角測量のための演算処理を行うことによって、被写体100の観察対象箇所Aの測距を行う。即ち、観察画像データは、光学系の視差、つまり、ステレオレンズ部25の視差に基づく観察画像データである。
そして、制御部88は、観察対象箇所Aの物体距離を算出すると、この物体距離に基づき、被写体深度を算出する。
尚、このステップSの処理は、図13に示す被写体100の観察対象箇所Bに指示操作が行われた場合でも同様の処理が行われることになる。
また、前記演算処理部88aによる三角測量の演算処理は、周知の技術を用いている。また、本実施形態では、物体距離を算出する方法として三角測量の演算処理を用いたが、これに限定されるものではなく、その他の方法を用いて物体距離を算出しても良い。さらに、既存のオートフォーカス機能を用いて、自動的に照準Sを観察対象箇所A等に合わせて、物体距離情報を算出し、被写体深度を算出するように構成しても良い。
尚、このステップSの処理は、図13に示す被写体100の観察対象箇所Bに指示操作が行われた場合でも同様の処理が行われることになる。
また、前記演算処理部88aによる三角測量の演算処理は、周知の技術を用いている。また、本実施形態では、物体距離を算出する方法として三角測量の演算処理を用いたが、これに限定されるものではなく、その他の方法を用いて物体距離を算出しても良い。さらに、既存のオートフォーカス機能を用いて、自動的に照準Sを観察対象箇所A等に合わせて、物体距離情報を算出し、被写体深度を算出するように構成しても良い。
その後、制御部88は、続くステップS3の処理に移行し、このステップS3の処理で、照準S内(観察対象箇所A)が十分に観察できる被写体深度になるように絞りを可変する。
すなわち、制御部88は、撮像素子45等の光量算出手段により算出した明るさ情報、及び測量演算部88a等の物体距離算出手段により算出した物体距離情報に基づく被写体深度と、可変絞り機構35の絞り径との関係を示すテーブルを用いて、ステップS1により算出した明るさ情報と、ステップS2により算出した被写体深度とに基づく、最適な可変絞り機構35の絞り径を決定し、この決定した絞り径となるように可変絞り機構35の絞り径を制御する。
すなわち、制御部88は、撮像素子45等の光量算出手段により算出した明るさ情報、及び測量演算部88a等の物体距離算出手段により算出した物体距離情報に基づく被写体深度と、可変絞り機構35の絞り径との関係を示すテーブルを用いて、ステップS1により算出した明るさ情報と、ステップS2により算出した被写体深度とに基づく、最適な可変絞り機構35の絞り径を決定し、この決定した絞り径となるように可変絞り機構35の絞り径を制御する。
尚、この場合、予め、可変絞り機構35の絞り径を中点となるように駆動しておき、その後に、明るさ情報と被写体深度とに基づく可変絞り機構35の絞り径となるように、制御しても良い。
また、ステップS2の処理では、制御部88は、明るさ情報と被写体深度とに基づいてレンズ駆動機構36の駆動制御を行うと同時に、この焦点距離に応じた最適な光量が得られるように、LED駆動部を制御してLED21の照明制御を行っても良い。
また、ステップS2の処理では、制御部88は、明るさ情報と被写体深度とに基づいてレンズ駆動機構36の駆動制御を行うと同時に、この焦点距離に応じた最適な光量が得られるように、LED駆動部を制御してLED21の照明制御を行っても良い。
従って、前記ステップS1〜3の処理では、明るさ情報と被写体深度とに基づいて、可変絞り機構35を制御することから、可変絞り機構35の虹彩絞り本体35Aの動作範囲を縮小することができるとともに、被写体深度に応じた十分な明るさを確保することが可能となる。
その後、制御部88は、ステップS4の処理で、撮像素子45によって撮像信号を例えばインターレース1/60秒で取り込むようにCCU83を制御する。
そして、制御部88は、続くステップS5の判断処理により、ステップS1にて検出した明るさ情報と、ROM81aからの自動露出(AE:Automatic Exposure)の目標値とを比較する。この場合、この目標値よりも高く、明るいと判断した場合には、ステップS7の処理にて、例えば電子シャッター等の手段を用いて明るさを絞って処理をステップS11に移行し、逆に目標値よりも低く暗いと判断した場合には、ステップS6の処理にて映像信号のAGCゲインを上げるように画像処理部84を制御し、処理をステップS8の判断処理に移行する。
ステップS8の判断処理では、制御部88は、再度前記ステップS5の判断処理と同様の判断処理を行う。この場合、制御部88は、調整後の明るさ情報が目標値に到達したと判断した場合には、処理をステップS11に移行し、逆に調整後の明るさ情報が目標値に未到達であると判断した場合には、続くステップS9の処理にて、例えば電子シャッタ等の手段のシャッタースピードを落とすように制御した後、処理をステップS10の判断処理に移行する。
ステップS10の判断処理では、制御部88は、前記ステップS8の判断処理と同様の判断処理を行う。すなわち、制御部88は、調整後の明るさ情報が目標値に到達したと判断した場合には、処理をステップS11に移行し、逆に調整後の明るさ情報が目標値に未到達であると判断した場合には、処理をステップS9に戻して明るさを高くするように調整して目標値に到達させる。
そして、制御部88は、ステップS11の処理により画像処理部84で映像信号を生成するように制御した後、さらに、ステップS12の処理にて、生成した映像信号に歪み補正処理を施し、さらに、続くステップS13の処理にて、この映像信号に色補正処理を施した後、処理後の映像信号をモニタ6に出力するように画像処理部84を制御する。このことにより、モニタ6には従来よりも高精細な被写体の内視鏡画像が表示される。
従って、本実施形態によれば、前記したように、制御部88は、明るさ情報と被写体深度とに基づいて、可変絞り機構35を制御することから、可変絞り機構35の虹彩絞り本体35Aの動作範囲を縮小することができる。
また、可変絞り機構35は、虹彩絞り本体35Aを用いて構成しているので、動作範囲を縮小することができることによって、絞り羽根35B同士の摩耗や、回転リング65Aの摩耗を低減することができるため、従来よりも長期利用が可能な撮像装置を提供することが可能となる。
また、物体距離情報に基づき決定された被写体深度に基づいて可変絞り機構35が制御されるため、特に三角測量の原理で計算した場合であっても、無限遠の遠点物点を含む画像の明るさを好適なものにすることが可能となる。
さらに、算出された物体距離情報に基づく焦点距離に応じた最適な光量が得られるように、LED駆動部を制御してLED21の照明制御を行うので、さらに、可変絞り機構35の動作範囲を縮小することができる。
さらに、また、被写体の画像が、内視鏡特有の歪み画像の場合であっても、被写体深度と明るさとが最適化していることから、被写体の画像を従来より高精度なものとすることができるといった効果も得る。
尚、本実施形態では、レンズ駆動機構36によって焦点距離を調整したが、結像レンズ37、38を固定した状態で撮像素子45を光軸方向に移動させるように構成しても良い。
また、内視鏡2の先端部17に、ステレオレンズ部25を有するステレオ光学アダプタ20を設けた構成について説明したが、これに限定されることはなく、例えばステレオ光学アダプタ20を設けずに、三角測距するための被写体光を取得可能なステレオレンズ部25を先端部17内に設けた、ステレオ光学アダプタ20を有しない構成であっても良い。
また、内視鏡2の先端部17に、ステレオレンズ部25を有するステレオ光学アダプタ20を設けた構成について説明したが、これに限定されることはなく、例えばステレオ光学アダプタ20を設けずに、三角測距するための被写体光を取得可能なステレオレンズ部25を先端部17内に設けた、ステレオ光学アダプタ20を有しない構成であっても良い。
また、本実施形態においては、内視鏡装置1には、携帯性に優れたショルダ式の工業用の内視鏡装置を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、挿入部を装置本体に巻回して収納する大型の工業用の内視鏡装置に適用しても良いことは勿論である。
また、工業用の内視鏡装置に限定されず、医療用の内視鏡装置に適用しても良い。
尚、光学アダプタ20の照明部は、LED21に限定されるものではなく、周知のライトガイドを用いて照明部を構成しても良い。
また、工業用の内視鏡装置に限定されず、医療用の内視鏡装置に適用しても良い。
尚、光学アダプタ20の照明部は、LED21に限定されるものではなく、周知のライトガイドを用いて照明部を構成しても良い。
本発明は、以上述べた実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
1…内視鏡装置、
2…内視鏡、
3…装置本体、
4…外装筐体、
6…モニタ、
13…挿入部、
14…連結部、
15…操作部、
15A…操作部本体、
16…ユニバーサルコード、
17…先端部、
18…湾曲部、
19…可撓管部、
20…ステレオ光学アダプタ、
20A…カバーガラス、
20D…対物レンズ、
21…LED、
21A…電気接点部、
22…光学レンズ(観察窓)、
25…ステレオレンズ部、
25R、25L…対物レンズ、
29…固定絞り、
30…カバーガラス枠、
31…カバーガラス、
32…電気接点部、
36…レンズ駆動機構、
37、38…結像レンズ、
39…固定枠、
41…圧電素子部材、
44…撮像ユニット、
45…撮像素子、
60…固定枠、
61…圧電素子部材、
70…第1静電エンコーダ、
71…第2静電エンコーダ、
80…検出部、
81a…ROM、
82…LED駆動部、
84…画像処理部、
85…圧電駆動ドライバ、
88…制御部、
88a…測量演算部。
2…内視鏡、
3…装置本体、
4…外装筐体、
6…モニタ、
13…挿入部、
14…連結部、
15…操作部、
15A…操作部本体、
16…ユニバーサルコード、
17…先端部、
18…湾曲部、
19…可撓管部、
20…ステレオ光学アダプタ、
20A…カバーガラス、
20D…対物レンズ、
21…LED、
21A…電気接点部、
22…光学レンズ(観察窓)、
25…ステレオレンズ部、
25R、25L…対物レンズ、
29…固定絞り、
30…カバーガラス枠、
31…カバーガラス、
32…電気接点部、
36…レンズ駆動機構、
37、38…結像レンズ、
39…固定枠、
41…圧電素子部材、
44…撮像ユニット、
45…撮像素子、
60…固定枠、
61…圧電素子部材、
70…第1静電エンコーダ、
71…第2静電エンコーダ、
80…検出部、
81a…ROM、
82…LED駆動部、
84…画像処理部、
85…圧電駆動ドライバ、
88…制御部、
88a…測量演算部。
Claims (5)
- 光学系を備え、被写体の画像を取得するための撮像手段と、
前記光学系の明るさを調整する可変絞りと、
前記被写体からの反射光の光量に基づいて明るさ情報を算出する光量算出手段と、
前記被写体までの物体距離情報を算出する物体距離算出手段と、
前記明るさ情報と、前記物体距離情報に基づき決定された被写体深度とに基づいて、前記可変絞りを制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする撮像装置。 - 前記可変絞りは、虹彩絞りであることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記物体距離算出手段は、前記撮像手段で取得した画像を用いて、三角測量の原理で計算するものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の撮像装置。
- 前記被写体に照明光を出射するための照明手段をさらに備え、前記前記明るさ情報と前記物体距離情報とに基づいて、前記照明光の出射光量を制御することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記撮像装置は、内視鏡装置であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009007022A JP2010162166A (ja) | 2009-01-15 | 2009-01-15 | 撮像装置、及びそれを用いた内視鏡装置 |
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JP2010162166A true JP2010162166A (ja) | 2010-07-29 |
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ID=42578850
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012065690A (ja) * | 2010-09-21 | 2012-04-05 | Olympus Corp | 内視鏡装置及び内視鏡装置の制御方法 |
JP2014233304A (ja) * | 2013-05-30 | 2014-12-15 | オリンパス株式会社 | 内視鏡装置 |
Citations (3)
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JPH06342122A (ja) * | 1993-06-01 | 1994-12-13 | Olympus Optical Co Ltd | フォーカス機能を備えた内視鏡 |
JPH07299029A (ja) * | 1994-03-11 | 1995-11-14 | Olympus Optical Co Ltd | 内視鏡装置 |
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-
2009
- 2009-01-15 JP JP2009007022A patent/JP2010162166A/ja active Pending
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