JP2921682B2 - 電子式内視鏡装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は測光手段を備えた電子式内視鏡装置に関す
る。

［従来技術］ 近年、イメージガイドで伝送した光学像を肉眼観察す
るファイバスコープの代りに電荷結合素子（CCD）等の
固体撮像素子を備え、この固体撮像素子から得られた映
像信号をカラーモニタ画面に表示する電子内視鏡装置が
実用化された。

上記電子内視鏡装置は、現状ではファイバスコープに
より直接肉眼観察する場合よりも、ダイナミックレンジ
が狭いため、診断あるいは観察し易い画像を得られるよ
うに照明光を適切なレベルに設定する調光機能を備えた
ものである。

第11図は従来例の電子内視鏡装置91を示す。電子内視
鏡92は、ビデオプロセッサ（本体ユニット）93に接続す
ることにより、光源部94から照明光が供給される。つま
り光源ランプ95の照明光は絞り制御回路96で制御される
絞り97を経てライトガイド98に供給される。このライト
ガイド98によって伝送され、先端面から被写体99に向け
て出射される。

証明された被写体99は、対物レンズ101でその焦点面
に配設した撮像素子102に結像され、光電変換されて画
像信号となり、信号ケーブル103を経てAGC回路104に入
力される。このAGC回路104は入力信号のレベルに応じて
その出力信号のゲインを変え、適量の振幅の信号にし
て、信号処理回路105に送る。この信号処理回路105によ
って、標準的なテレビジョン信号に変換し、カラーモニ
タ106で被写体像をカラー表示する。

又、上記撮像手段102の画像信号は、絞り制御回路96
に入力され、画像信号のレベルに応じて絞り97の光量を
制御する。

例えば被写体99が遠方にある場合とか、被写体99の反
射率が低い場合のように入射光量が小さい場合には、絞
り97の絞り量を小さくしたり、全開にする。一方、被写
体99が近くにあり、入射光量が大きすぎる場合には、絞
り97を絞り適度の照明光量に調整する。

又、AGC回路104は、上記絞り97による調光機能を補助
する等の働きをする。

例えば被写体99が遠方にあり、絞り97を全開させても
照明光量が不足し、撮像素子102への入射光量が適量に
ならない場合には、画像信号を増幅するゲインを大きく
して適切な画像信号レベルに設定し、診断あるいは観察
し易い画像を表示できるようにする。

ところで、医療用内視鏡では、例えば胃壁内を染色し
たり、造影剤を注入したりできるように、処置具挿通チ
ャンネル107が設けられ、このチャンネル107を通してテ
フロン製チューブ等の処置具108を内視鏡先端から突出
させて上記のような処置を行うことがある。

この場合、処置具108は、白色テフロンとか金属であ
る事が多く、また被写体99に比べて対物レンズ101に近
い位置で被写界に入るので、他の部分に比べ部分的に入
射光量が非常に高くなってしまう。

モニタ106上では、第12図に示すように映る。つま
り、内視鏡像表示画面109において、被写体像（被写体
と同一番号で示す。）99の上に、処置具像108が表示さ
れる。この場合の画像信号GSの信号レベルは第13図のよ
うになり、この画面109を水平（横）方向に走査した
時、処置具像108に対応する信号レベル部分は符号108′
で示すように非常に大きなレベルになってしまい、適正
状態にあるべき他の画像信号GSの平均信号レベルVaに対
し大きな差を持つ。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来例では、第13図に示す信号、つまり高輝度の
処置具像も含めた画像信号により、絞り97を制御してし
まい被写体像99の表示レベルが適切なレベルからずれて
しまう。

ところで、絞り制御部とかAGCを動作させる測光回路
としては、大別すると、平均測光とピーク測光とに分け
られる。

ピーク測光では画像信号の最大値を常に適正なレベル
に制御する様に働かせるので、上記処置具108の例で
は、第13図におけるピーク値108′を適正に見えるよう
に制御し、その結果被写体99に対する画像信号レベルは
適正レベルに対し、はるかに小さくなってしまい、観
察、診断することが困難になってしまう。

一方、平均値測光では表示画面109全体の信号レベル
の平均値を適正化するが、第13図に表示するような場
合、処置具108を除いた画像信号GSの平均信号レベルVa
に対し、ピーク値108′のレベルがあまりに高い時には
この処置具108の影響により、平均値レベルが増加し、
これに対して適正化する為、結果的に被写体99の信号レ
ベルが減少する方向に作用する。このため、やはり被写
体99の観察、診断に支障を来たすことがある。

尚、特開昭62−110369号公報においては、中央の部位
と周囲の部位それぞれの撮像信号レベルを検出し、各部
位での撮像信号のゲインを制御して送光状態でも中央部
分の信号レベルを適正化する撮像装置を開示している。
この公報はゲインを変える２つの領域が固定されている
ので、上述の従来例に適用しても望ましい結果を得るこ
とができない。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、被
写体観察中に処置具等の高反射率物体等の輝度レベルが
非常に高くなってしまう物体が観察視野内に突出した場
合でも、観察中の被写体を適正なレベルで照明あるいは
表示できる電子式内視鏡装置を提供することを目的とす
る。

［問題点を解決する手段及び作用］ 本発明は処置具チャンネルを備えた電子式内視鏡の撮
像手段から出力される撮像信号中における処置具等によ
る高輝度レベルの信号期間中は、撮像信号からその撮像
レベルの輝度平均値を求める測光手段に、前記撮像信号
が入力されるのを禁止する手段を設けることにより処置
具等の高輝度レベルによって、本来観察しようとする他
の被写体部分への照明光等の低下とかモニタ表示の際に
被写体像が暗くなることを解消できるようにしている。
［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第６図は本発明の第１実施例に係り、第
１図は第１実施例の電子式内視鏡装置の構成を示すブロ
ック図、第２図は第１実施例の外観を示す斜視図、第３
図はスコープ検出回路等の構成を示す回路図、第４図は
測光回路を示す回路図、第５図は内視鏡表示画面に処置
具が現われる様子を示す説明図、第６図は処置具を表わ
す画像信号期間に処置具ブランキングパルスが発生する
ことを示す説明図である。

第１図及び第２図に示すように第１実施例の電子式内
視鏡装置１は、撮像手段を内蔵した電子内視鏡２と、こ
の電子内視鏡２に照明光を供給する光源部（第１図参
照）３及び信号処理部４を内蔵したビデオプロセッサ５
と、このビデオプロセッサ５から出力される標準的な映
像信号を表示するカラーモニタ６とから構成される。

上記電子内視鏡２は第２図に示すように細長で例えば
可撓性の挿入部７を有し、この挿入部７の後端に太径の
操作部８が連設されている。この操作部８から側方に可
撓性のケーブル９が延設され、このケーブル９の先端部
にコネクタ11が設けられている。この電子内視鏡２は、
上記コネクタ11を介してビデオプロセッサ５に接続でき
るようにしてある。

上記挿入部７の先端側には、硬性の先端部12及びこの
先端部12に隣接する後方側には湾曲可能な湾曲部13が順
次設けられている。また、上記操作部８に設けられた湾
曲操作ノブ14を回動操作することによって、上記湾曲部
13を左右方向あるいは上下方向に湾曲できるようになっ
ている。また、上記操作部８には、上記挿入部７内に設
けられた処置具チャンネル15に連通する挿入口16が設け
られている。

第１図に示すように、電子内視鏡２の挿入部７内に
は、照明光を伝送するライトガイド21が挿通されてい
る。このライトガイド21は、第２図に示すケーブル９内
を挿通され、ビデオプロセッサ５に接続することによ
り、このライトガイド21の入射側となる端面には光源部
３から白色の照明光が供給される。

電源22から供給される電力によって発光するランプ23
の照明光は、絞り制御回路24によって絞り量が制御され
る絞り25を経てライトガイド21の端面に照射される。

このライトガイド21によって伝送され、挿入部７の先
端側の出射端面から前方の被写体26側に出射される。

照明された被写体26は、先端部12に取付けた対物レン
ズ27によってその焦点面に配設した固体撮像素子として
のCCD28の撮像面に結像され、光電変換される。

このCCD28の撮像面には各画素毎に色分離するモザイ
クフィルタ29が取付けてある。

上記CCD28には信号ケーブル31を介して、ビデオプロ
セッサ５内のドライブ回路31からのドライブ信号が印加
され、このドライブ信号の印加により、信号電荷は読み
出され、この画像信号は信号ケーブル32を介してAGC回
路33に入力される。このAGC回路33で信号レベルの大き
さに応じて自動利得制御が行われ、信号処理回路34によ
り、標準的な映像信号に変換され、カラーモニタ６にて
被写体像がカラー表示される。

上記CCD28から読み出された画像信号は、それぞれ測
光回路35,36に入力され、画像信号を積分して照明光量
を制御するための信号及び適正な信号レベルに制御する
信号を生成し、それぞれ絞り制御回路24,AGCの回路33に
出力し、絞り25の絞り量とかAGCのゲインを制御する。

ところで、上記各測光回路35,36は処置具ブランキン
グ（S.BLKと略記）パルス発生回路37からのS.BLKパルス
が入力される。

このS.BLKパルスが入力されると、測光回路35,36は、
その信号期間は画像信号が入力されるのを禁止する。こ
のS.BLKパルス発生回路37にはスコープ検出回路38から
のスコープ判別信号が入力され、このスコープ判別信号
に応じたS.BLKパルスを出力する。

即ち、使用される電子内視鏡２の種類によって内視鏡
画面内に突出する処置具39の位置は異なるが、その種類
が特定されれば、処置具39が現われる（突出される）範
囲（領域）はほぼ決定する。

従って、この第１実施例では使用される電子内視鏡２
のタイプを電子内視鏡２に設けたタイプ信号発生回路41
からのタイプ信号によりスコープ検出回路38はその電子
内視鏡２を識別し、S.BLKパルス発生回路37により、そ
の電子内視鏡２を用いた場合に内視鏡画面内に処置具39
が突出すると予想される範囲（領域）をマスクするS.BL
Kパルスを予め発生させるようにしている。

上記タイプ信号発生回路41、スコープ検出回路38、及
びS.BLKパルス発生回路37の構成を第３図に示す。

タイプ信号発生回路41は、例えばコネクタの信号ピン
に、その電子内視鏡２のタイプ（種類）に対応した抵抗
値の抵抗42が接続したものである。

又、スコープ検出回路38は、上記ピンが接続されるピ
ン（受け）の一方を例えば5Vに、他方をコンパレータ4
3,44の非反転入力端に接続すると共に抵抗45を介して接
地する。

各コンパレータ43,44の反転入力端にはそれぞれ異る
基準電圧V1,V2が印加されている。

上記電圧V1,V2は抵抗42の値に応じて、Ａの電位VaはV
aV1＞V2,V1＞Va＞V2,V1＞V2＞Vaにすることができ、そ
の際のコンパレータ43,44の出力がスコープ判別信号と
して利用できる。

上記コンパレータ43,44の出力はS.BLKパルス発生回路
37を構成する例えばROM46のアドレス端子A1,A2に印加さ
れる。このROM46の他のアドレス端子には、同期信号に
同期したアドレスクロックが印加される。

しかして、端子A1,A2に印加される“H"又は“L"のレ
ベルの組合わせにより、このROM46から内視鏡画面に現
われる処置具領域で“H"となるS.BLKパルスを出力でき
るようにしている。

上記S.BLKパルスは、第４図に示す測光回路35（又は3
6）に入力され、測光回路へ入力される画像信号を禁止
する切換信号として用いられる。入力される画像信号は
スイッチ48を介して抵抗ＲとコンデンサＣとによる輝度
平均値を求めるための積分回路49を経て出力端から出力
される。このスイッチ48は、S.BLKパルスでオン／オフ
が制御される。つまり、S.BLKパルスが“L"のレベルの
期間はスイッチをオンし、画像信号が積分回路に入力さ
れる。一方、S.BLKパルスが“H"のレベルの期間はスイ
ッチがオフにされ、画像信号は積分回路に入力されず、
測光範囲から除外される。

従って、このS.BLKパルスの出力期間は、撮像信号
（画像信号）による測光を行わないようにしている。

従って例えばあるタイプの電子内視鏡２がビデオプロ
セッサ５に接続された場合、カラーモニタ６には例えば
第５図に示すような内視鏡画面50で被写体26が表示され
た場合、この電子内視鏡２で処置具39を使用し、その先
端をチャンネル15の先端から被写体26側に突出させる
と、この電子内視鏡２の配置構造に応じて処置具39はこ
の図に示すように画面50内でほぼ決まった位置から画像
内（視野内）に現われる。

一方、この電子内視鏡２のタイプはスコープ検出回路
38で検出され、さらにS.BLKパルス発生回路37によっ
て、第５図の処置具39が画面内に現われると予測される
領域（点線で示す）51で、S.BLKパルスが発生する。

つまり、CCD28からの画像信号は１水平期間では第６
図（ａ）に示すように被写体26に対応した信号部分に、
処置具39による高輝度の信号レベル39部分が現われる
が、この信号レベルを含む期間にわたり、同図（ｂ）に
示すようにS.BLKパルスが出力される。

このため、測光回路35,36は、この高輝度の信号レベ
ル39′部分では画像信号に対し、測光を行わないように
禁止しているので、この高輝度の信号レベル39′を測光
してしまうことによって、測光レベルが上昇して、絞り
25を余分に絞りすぎたり、AGC回路33のゲインを抑制し
たりすぎるのを防止できる。

従って、この第１実施例によれば被写体26からの入射
光の光量が適正なレベルになるように照明光量を自動制
御できる。従って、処置具39を用いても、その処置具39
が視野内に現われるように処置しても、その処置具39に
よる高輝度レベルによって、被写体26への照明光量が適
正な値からずれることが殆どなく、観察あるいは診断し
易い被写体像が得られる。又、AGC回路33のゲインも、
処置具39によって殆ど影響されることがなく、見易い明
るさに保持できる。

尚、積分回路49の後段に１フィールド／フレーム期間
毎に積分回路49の出力をサンプルホールドするサンプル
ホールド手段を設けたり、このサンプルホールド後に積
分回路49の積分値をリセットするリセット回路を設けて
もよい。

第７図は本発明の第２実施例における測光回路61を示
す。

この第２実施例は第４図に示す測光回路35又は36にお
いて、S.BLKパルスでオン／オフするスイッチ48の代り
に入力信号と一定電圧Vaとを切換えるスイッチ62が用い
てある。

この一定電圧Vaは、例えば適正な照明光量状態での画
像信号の平均レベルに設定してある。

上記スイッチ62は、S.BLKパルスが出力されない期間
では入力信号側が選択されるように接点ａがオンし、S.
BLKパルスが出力された期間には、接点ｂがオンし、電
圧Vaが積分回路49に入力されるようにしてある。

この第２実施例は、第１実施例よりも、さらに正確に
適正な照明光量に設定できる可能性を有する。

第８図は本発明の第３実施例における測光回路65を示
す。

この第３実施例は、第４図に示す測光回路35（又は3
6）において、さらに入力信号をコンパレータ66に入力
し、基準電圧Vbと比較し、この比較出力をS.BLKパルス
でゲート開閉するアンド回路67を介してスイッチ48のオ
ン／オフを制御するようにしている。

この測光回路65は、S.BLKパルス期間において、画像
信号レベルが所定値以上の場合には、スイッチ48をオフ
にして、積分動作を行わないようにするものである。

つまり、第６図に示すように、一般にS.BLKパルスの
出力幅ｔは処置具39の信号期間ｔ′より大きく設定され
るので、単にS.BLKパルス期間ｔ、積分動作を停止する
と、ｔ−ｔ′の期間だけ積分動作を過度に停止させてし
まうことになるので、この実施例では、このS.BLKパル
ス期間ｔにおいて、比較的に高輝度と見なされる電圧Vb
（そのレベルの一例を第６図（ａ）に示した）を越える
か否かを判定し、この電圧Vb以上の場合には積分動作を
停止し、以下の場合には積分動作を行うようにして、第
１実施例よりも正確な測光あるいは調光を行うようにし
ている。この第３実施例は第１実施例を改善している
が、第７図に示す第２実施例に適用することもできる。

第９図は本発明の第４実施例の測光回路71を示す。

この実施例はタイプ信号発生回路41、スコープ検出回
路38、S.BLKパルス発生回路37を用いることなく、画像
信号の高輝度レベルを検出したらその高輝度レベルは処
置具等による高輝度レベルと判断して、その信号期間は
その信号を測光に用いないようにしたものである（この
実施例では上述した電圧Vaに切換えるようにしてい
る）。

第７図に示すものと同様に、入力信号はスイッチ62を
介して積分回路49に入力される。又、この入力信号は第
８図に示すものと同様にコンパレータ66に入力され、高
輝度レベルに対応する電圧Vbと比較され、その比較出力
でオア回路72を通してスイッチ62の切換制御を行うよう
にしている。

又、積分回路49の出力は、スイッチ73を介してAGC制
御信号として出力される。このスイッチ73はスイッチ62
に同様にオア回路72の出力で切換えられる。この場合の
電圧Vcは、AGC回路33のゲインを十分に下げる電圧値に
設定している。

尚、絞り制御回路24には、積分回路49の出力で、スイ
ッチ73を介することなく絞り制御動作を行うようにして
いる。

つまり、この実施例では、第１図における２つの測光
回路35,36を用いないで、１つの測光回路71にしてい
る。

又、スイッチ62,73の切換えを希望しない場合には、
スイッチ74をオンすることにより、オア回路72の出力を
常時“H"にできるようにしている。これは、処置具等の
部分もある程度観察しようとした場合利用できる。

ところで、上記スイッチ73を切換えてAGC回路33のゲ
インを小さくできるようにした理由は次のようになる。
処置具39が高輝度でそのまま表示されると、その近くの
部分が相対的に暗くなり、見にくくなる。従って、これ
をさけるための高輝度レベル部分であると判断した場合
には、その信号のレベルを十分に下げて高輝度レベル部
分の近くを見易い状態に表示させるようにしている。
尚、この場合のAGC回路33は、AGC端子に印加される電圧
レベルで比較的速く応答するものが望ましい。

又、例えばAGC回路33と並列に減衰器を設け、上記ス
イッチ73が切換えられた場合には、減衰器を通して信号
処理回路34側に信号を出力するようにしても良い。

尚、上述の各実施例を部分的に組合わせて異る実施例
を構成することもできる。

第10図は本発明の第５実施例の電子式内視鏡装置75を
示す。

この装置75は、第１図に示す装置１において、電子内
視鏡２に代りにファイバスコープ76及びテレビカメラ77
が用いてある。

上記ファイバスコープ76は、第２図に示す電子内視鏡
２において、操作部８の頂部側に接眼部78が設けられ、
テレビカメラ77を装着できるようにしてある。又、その
内部構成は、第２図に示す電子内視鏡２において、対物
レンズ27の焦点面にイメージガイド79の一端が配置さ
れ、接眼部78側に配置した他方の端面に光学像を伝送す
る。この端面に対向して接眼レンズ81が配設され、肉眼
観察可能である。又、テレビカメラ77は、上記接眼レン
ズ81に対向して結像レンズ82が配設され、結像位置には
モザイクフィルタ83を取付けたCCD84が配設されてい
る。上記テレビカメラ77のケーブル85の先端のコネクタ
86内には、タイプ信号発生回路87が収納されている。こ
の回路87は、スイッチＳにより、複数の抵抗を選択で
き、使用するファイバスコープ76の構造、つまり観察光
学系及び処置具チャンネル15とか取付けられるカメラ77
の方位等に対応した種類を表わす信号を発生できるよう
にしている。

一方、このファイバスコープ76のライトガイドコネク
タ87及び信号用コネクタ86が接続されるビデオプロセッ
サ88は、第１図に示すビデオプロセッサ５において、１
つの測光回路35のみにして、その測光回路35の出力でAG
C回路33及び絞り制御回路24を制御する構成にしてい
る。

その他は第１実施例と同様である。

尚、測光回路35として他の実施例を用いることができ
ることは明らかである。

尚、上述の説明では白色照明のもとでカラー撮像を行
う装置について説明したが、本発明はこれに限らず面順
次式の装置にも適用できる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、チャンネルから突
出される処置具により撮像信号中に高輝度信号レベル部
分が存在する場合、その高輝度信号レベル期間、測光手
段に入力されるのを禁止するようにしているので、高輝
度信号レベルにより、照明光が適正な値からずれてしま
うこと等を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例の電子式内視鏡装置の構成を示すブロッ
ク図、第２図は第１実施例の外観を示す斜視図、第３図
はスコープ検出回路等の構成を示す回路図、第４図は測
光回路を示す回路図、第５図は内視鏡表示画面に処置具
が現われる様子を示す説明図、第６図は処置具を表わす
画像信号期間に処置具ブランキングパルスが発生するこ
とを示す説明図、第７図は本発明の第２実施例における
測光回路の回路図、第８図は本発明の第３実施例におけ
る測光回路の回路図、第９図は本発明の第４実施例にお
ける回路図、第10図は本発明の第５実施例の構成を示す
ブロック図、第11図は従来例を示すブロック図、第12図
は内視鏡表示画面中に処置具が現われる様子を示す説明
図、第13図は第12図の場合における画像信号を示す波形
図である。 １……電子式内視鏡装置、２……電子内視鏡 ３……光源部、４……信号処理部 ５……ビデオプロセッサ、６……カラーモニタ 15……チャンネル、23……光源ランプ 24……絞り制御回路、25……絞り 28……CCD、35,36……測光回路 37……S.BLKパルス発生回路 38……スコープ検出回路 39……処置具 41……タイプ信号発生回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像手段及び処置具挿通用チャンネルを備
   えた電子式内視鏡と、 前記チャンネルを経て突出される処置具が前記撮像手段
   による撮像領域内に突出し得ると予め規定される領域部
   分を指定するパルス信号を発生させるパルス発生手段
   と、 前記撮像手段の出力信号から輝度平均値を算出する測光
   手段と、 前記パルス信号の発生期間中は、前記測光手段に前記撮
   像手段の出力信号が入力されるのを禁止する手段と、 を設けたことを特徴とする電子式内視鏡装置。