JP2767105B2 - 内視鏡の光源装置 - Google Patents

内視鏡の光源装置

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JP2767105B2
JP2767105B2 JP62330546A JP33054687A JP2767105B2 JP 2767105 B2 JP2767105 B2 JP 2767105B2 JP 62330546 A JP62330546 A JP 62330546A JP 33054687 A JP33054687 A JP 33054687A JP 2767105 B2 JP2767105 B2 JP 2767105B2
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秀夫 杉本
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、内視鏡の光源装置に関し、特に、観察光
像を電気信号に変換して出力する固体撮像装置を有する
内視鏡の光源装置に関するものである。 [従来の技術] 近年CCD(電荷結合素子)など固体撮像装置を用いた
いわゆる電子内視鏡が開発され、実用化されつつある。
CCD等の固体撮像装置を用いて安定した良質の観察画面
を得るためには、固体撮像装置に入射する光量が常に一
定でなければならない。しかし、その光量は被写体まで
の距離によって変化する。そこで、光源装置から内視鏡
の照明用ライトガイドに入射する照明光量を可動絞り等
によって自動的に調整してい。ただし、内視鏡の使用状
態は多様なので、明るさのレベルを、例えば標準プラス
マイナス各3段階等のように、任意に設定できるように
なっていた。 [発明が解決しようとする問題点] 固体撮像素子から出力される信号のS/N比は観察画像
のS/N比を左右する。そこで電子内視鏡においては、S/N
比を良くするために、固体撮像装置からの出力信号の信
号レベルの高い領域が用いられる。 第2図は固体撮像素子(CCD)から得られる信号の特
性を示しており、飽和領域直前の信号レベルの高いB点
からC点の範囲が動作範囲として使用される。A点はそ
の中間の点であり、A点のレベルに基準の明るさが設定
される。そしてC点では基準より暗く、B点では基準よ
り明るく設定される。 ところが、第3図に示されるように、特性曲線中のA,
B,C各点における変化率(即ち、接線の傾き)は大きく
異なっている。即ち、変化率はC点で大きく、B点で小
さい。一般的にこの変化率は、自動制御において利得を
表し、制御系の応答性に影響する。即ち、変化率が大き
いC点ほど利得が高くて速い応答が得られ、A点、B点
の順に応答が遅くなる。 このようにして、従来の内視鏡の光源装置において
は、画面を明るくするほど光量調整用の絞りの応答が遅
くなる現象が発生していた。その結果、内視鏡が挿入さ
れた体腔内壁が運動をすると、光量調整が遅れて良質な
観察画面を得ることができなくなってしまう欠点があっ
た。 この発明は、従来のそのような欠点を解消し、照明の
明るさの設定レベルの如何にかかわらず早い応答速度で
照明光量を一定に保つことができる内視鏡の光源装置を
提供することを目的とする。 [問題点を解決するための手段] 上述の問題点を解決するための、本発明による内視鏡
の光源装置は、観察光像を電気信号に変換して出力する
固体撮像装置を有する内視鏡の照明用ライトガイドに照
明光を供給する内視鏡の光源装置において、上記ライト
ガイドに照明光を入射する光源と、その光源から上記ラ
イトガイドに入射する照明光の光量を調整する光量調整
手段と、上記固体撮像装置からの出力電圧を基準電圧と
比較して上記光量調整手段に制御信号を出力する演算増
幅器と、上記基準電圧を設定する設定回路と、その基準
電圧に基いて上記演算増幅器の利得を補正する利得補正
手段とを有することを特徴とする。 [作用] 固体撮像装置は、入射した光像の明るさに対応した電
圧の画像信号を出力する。そして、演算増幅器が、固体
撮像素子からの出力電圧(輝度信号)と基準電圧とを比
較し、その比較結果によって光量調整手段の動作を制御
する。これと並行して、利得補正手段が演算増幅器の利
得を補正し、その結果、光量調整手段の動作の応答速度
が制御される。 [実施例] 本発明の一実施例を第1図にもとづいて説明する。 1は内視鏡の挿入部、2はその先端に配置された対物
レンズであり、対物レンズ2による被写体の結像位置に
例えばCCD(電荷結合素子)よりなる固体撮像装置3の
受光面が配置されている。4は、対物レンズの視野範囲
を照明する照明用ライトガイドであり、4aはその出射端
部、5は、ライトガイド出射端部4aから出射された照明
光の配光角を拡げる配光用レンズである。このように、
照明用ライトガイド4によって照明された被写体の像
(観察光像)が、固体撮像装置3において電気信号に変
換して出力される。 4bは、照明用ライトガイドの入射端部、6,7は、光源
装置内に配置された光源及び反射鏡であり、光源6から
出射された照明光が、集光レンズ17によって照明用ライ
トガイドの入射端部4bに入射するようになっている。ま
た、光源6と集光レンズ17との間には、集光レンズ17に
達する光量を調整する可動絞り8が配置されており、こ
の可動絞り8の動きはモータ9によって制御される。 10は、固体撮像装置3に制御信号を出力すると共に、
固体撮像装置3からの出力信号を処理する公知の画像信
号制御回路であり、そこで処理された画像信号を記憶す
る記憶装置11及び画像を再現するモニタ12が順次接続さ
れている。また、画像信号制御回路10の輝度信号出力端
は、ローパスフィルタ13を介して、演算増幅器14の負側
の入力端に接続されている。したがって、画像信号制御
回路10から出力される画像の明るさに対応する電圧の輝
度信号がローパスフィルタ13で平滑化され、演算増幅器
14に入力する。そのローパスフィルタ13からの出力電圧
をVとする。 ローパスフィルタ13と演算増幅器14の間には第1の抵
抗器R1(抵抗値r1)が接続され、演算増幅器14の負側入
力端と出力端との間には第2の抵抗器R2(抵抗値r2)が
接続されている。また、演算増幅器14の正側入力端に
は、任意の基準電圧V0を設定して出力する公知の設定回
路15が接続されている。 このように接続された演算増幅器14の増幅作用の利得
は一般にr2/r1である。したがって、V>V0のとき、即
ち固体撮像装置3に入射する光量が設定より明るいとき
には、演算増幅器14の出力電圧は−(V−V0)r2/r1と
なり、負の電圧レベルとなる。逆に、V<V0のとき、即
ち、固体撮像装置3に入射する光量が設定より暗いとき
には、演算増幅器14の出力電圧は(V0−V)r2/r1とな
り、正の電圧レベルとなる。 演算増幅器14の出力端は駆動回路16を介してモータ9
に接続されている。そして、演算増幅器14の出力が正の
電圧レベルのときには、モータ9が可動絞り8を開い
て、照明用ライトガイド4に入射する光量が増加する。
逆に、演算増幅器14の出力が負の電圧レベルのときに
は、モータ9が可動絞り8を閉じて、照明光量が減少す
る。そして、いずれの場合にも、演算増幅器14の出力電
圧が零になるとモータ9は停止して、照明光量は一定と
なる。 このような回路構成によって、固体撮像装置3に入射
する光量が設定回路15における設定に従って一定に調整
される。しかし、この光量制御の状態は、発明が解決し
ようとする問題点の項で説明したように、設定回路15に
おける設定電圧のちがいによって、第3図のA,B,Cに例
示されるような利得の差が生じる。その結果、モータ9
の作動の応答性に変動が生じ、照明状態を明るく設定す
ると応答性が遅くなってしまう。 そこで本発明においては、演算増幅器14の利得を補正
する利得補正回路20が設けられている。以下その一実施
例について、ひきつづき第1図にもとづいて説明する。 21,22は、第1及び第2のオペアンプであり、それら
の正側入力端は設定回路15の出力端に接続されている。
(オペアンプと演算増幅器とは同義であるが、14のもの
と21及び22のものとを明確に区別するために、あえて、
21,22のものだけをオペアンプという)。これら第1及
び第2のオペアンプ21,22の負側の入力端には基準電圧V
1及びV2を出力する直流基準電源23,24が接続されてい
る。この基準電圧V1,V2は各々、第5図に示されるよう
に、例えばA点とC点の中間のm点、及びA点とB点の
中間のn点の電圧に相当するように設定されている。 また、並列に配置された第1のスイッチS1と第2のス
イッチS2とを有するアナログスイッチ25が設けられてお
り、第1及び第2の両スイッチS1,S2ともに、一端が第
1の抵抗器R1の一端側に接続され、他端が、第1の利得
補正用抵抗器R3(抵抗値r3)又は第2の利得補正用抵抗
器R4(抵抗値r4)を介して、第1の抵抗器R1の他端側に
接続されている。したがって、第1のスイッチS1が閉に
なると第1の利得補正用抵抗器R3が第1の抵抗器R1に並
列に接続される。第2のスイッチS2が閉になると、第2
の利得補正用抵抗器R4が第1の抵抗器R1に並列に接続さ
れる。 上記の第1のスイッチS1は、第1のオペアンプ21の出
力がLレベルのとき開き、Hレベルのときに閉じる。ま
た、第2のスイッチS2は、第2のオペアンプ22の出力が
Lレベルのとき開き、Hレベルのときに閉じるように設
けられている。 次に上記の利得補正回路20の動作について説明をす
る。 (1)設定電圧V0がm点以下の電圧レベルのとき、 このときは、V2>V1>V0であるから、第1及び第2の
オペアンプ21,22ともにその出力はLレベルである。し
たがって第1及び第2のスイッチS1,S2ともに開いてい
る。 (2)設定電圧V0がm点とn点との間の電圧レベルのと
き このときには、V2>V0>V1であるから、第1のオペア
ンプ21の出力はHレベルとなり、第1のスイッチS1のみ
が閉じる。したがって、第1の抵抗器R1に並列に第1の
利得補正用抵抗器R3が接続される。その結果、ローパス
フィルタ13と演算増幅器14との間の抵抗値が、オームの
法則に従って低下し、演算増幅器14の利得が大きくなる
ように補正される。 (3)設定電圧V0がn点以上の電圧レベルのとき このときには、V0>V2>V1であるから、第1及び第2
のオペアンプ21,22の出力がHレベルとなり、第1及び
第2のスイッチS1,S2が共に閉じる。したがって第1及
び第2の利得補正用抵抗器R3,R4が各々第1の抵抗器R1
に並列に接続される。したがって、その間の抵抗値はオ
ームの法則に従ってさらに小さくなり、演算増幅器14の
利得はさらに大きくなるように補正される。 第4図は、利得を補正した状態の固体撮像装置(CC
D)3の特性を示しており、補正後はA点はA′点に移
行し、B点はB′点に移行する。そしてC,A′,B′を結
ぶ線(点線)が一直線となって、各点においてほぼ等し
い変化率を有する(そうなるように各抵抗器R1〜R4の抵
抗値を選択する)。 このようにして、設定電圧V0のいかんにかかわらず、
固体撮像装置(CCD)3の入射光量に対する出力電圧特
性は直線となるように補正されている。その結果、どの
ような状態においてもモータ9が一定の速い反応速度で
作動して可動絞りが開閉し、常に良好な照明状態が得ら
れる。 尚、上記実施例においては、利得補正用抵抗器R3,R4
が第1の抵抗器R1に並列に接続されるようにしたが、本
発明はこれに限定されるものではなく、利得補正用抵抗
器を第2の抵抗器R2に並列に接続してもよい。もちろ
ん、この場合には、各スイッチが、Lレベルの入力信号
によって閉じ、Hレベルの入力信号によって開く等の回
路上の変更を行う。 [発明の効果] 本発明の内視鏡の光源装置によれば、利得補正手段が
演算増幅器の利得を補正し、その結果、光量調整手段の
動作の応答速度が制御されるので、照明光の明るさをど
のように設定しても、常に良好な明るさの、質の良い観
察画像を得ることができる優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例の回路図、第2図ないし第4
図は固体撮像装置への入射光量と出力電圧の関係を示す
特性曲線の線図、第5図は固体撮像装置への入射光量と
ローパスフィルタからの出力電圧の関係を示す特性曲線
の線図である。 3……固体撮像装置、4……照明用ライドガイド、6…
…光源、8……可動絞り、9……モータ、10……画像信
号制御回路、13……ローパスフィルタ、14……演算増幅
器、15……設定回路、16……駆動回路、20……利得補正
回路、21,22……オペアンプ、23,24……基準電源、R1,R
2……抵抗器、R3,R4……利得補正用抵抗器、S1,S2……
スイッチ。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 23/24 G02B 23/26

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.観察光像を電気信号に変換して出力する固体撮像装
    置を有する内視鏡の照明用ライトガイドに照明光を供給
    する内視鏡の光源装置において、 上記ライトガイドに照明光を入射する光源と、その光源
    から上記ライトガイドに入射する照明光の光量を調整す
    る光量調整手段と、上記固体撮像装置からの出力電圧を
    基準電圧と比較して上記光量調整手段に制御信号を出力
    する演算増幅器と、上記基準電圧を任意の値に設定する
    設定回路と、上記固体撮像装置の入射光量に対する出力
    電圧特性が直線的変化領域から飽和領域に移行する移行
    領域において出力電圧特性を上記直線的変化領域の特性
    に近づけるように上記基準電圧に基づいて上記演算増幅
    器の利得を補正する利得補正手段とを有することを特徴
    とする内視鏡の光源装置。 2.上記固体撮像装置に電荷結合素子(CCD)が用いら
    れている請求項1記載の内視鏡の光源装置。 3.上記演算増幅器が、上記固体撮像装置からの入力ラ
    インに直列に接続された第1の抵抗器と、上記入力ライ
    ンが接続された入力端子と出力端子との間に接続された
    第2の抵抗器を有しており、上記利得補正手段が、上記
    の第1又は第2の抵抗器と並列に利得補正用の抵抗器を
    接続することによって上記演算増幅器の利得を補正する
    請求項1又は2記載の内視鏡の光源装置。 4.上記利得補正用の抵抗器が、並列に配置された複数
    の抵抗器よりなり、それら抵抗器が各々独立して上記第
    1又は第2の抵抗器に接続される請求項3記載の内視鏡
    の光源装置。
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