JP3127028B2 - 調光信号生成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動調光信号の生成手
段を備えた調光信号生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】体腔内の観察には、医療用の内視鏡が用
いられるが、体腔内は暗く、照明手段が必要である。電
子式内視鏡では、ＣＣＤなど固体撮像素子のダイナミッ
クレンジのため、照明が明るすぎてはハレーションを起
こしてしまう。また、暗すぎては観察が困難である。そ
のため、観察画像の明るさを略一定に安定させるため
に、照明の光量を変化させる必要がある。このような調
光手段として、平均測光とピーク測光とが提案されてい
る。

【０００３】平均測光では、画像全体の平均の明るさが
略一定となるように調光されているので、ポリープ等の
凸部があると、これが近景となり、背景では適当な光量
でも、近景では過剰な光量となりハレーションを起こし
てしまう。

【０００４】一方、ピーク測光では、このようなピーク
値を検出して、明るさがピークのところをほぼ一定の画
像の明るさとなるように調光するので、ハレーションを
起こすことがない。そのかわり、ピーク以外の部分は暗
くなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、平均
測光及びピーク測光は、それぞれ長所と短所があり、観
察対象に応じて、使い分けることにより、良い画像状態
で観察ができる。

【０００６】しかしながら、例えば、観察対象として気
管支のようにたくさんの分岐を持ち、分岐の奥の方が細
く非常に暗くては観察が難しく、平均測光でもピーク測
光でもこのような暗部の観察には不適当であった。ピー
ク測光で行った場合、気管支の管腔の奥は非常に暗くな
ってほとんど観察ができず、平均測光で行った場合で
も、十分な明るさが得られず、観察に不向きである。

【０００７】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、例えば気管支の分岐の奥のような、暗い部分でも適
度の明るさで照明し、詳しく観察できるようにして、病
変部などの見落としを防止できる調光信号生成装置を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による調光信号生
成装置は、撮像素子により撮像される被写体の明るさを
示す所定の明るさ信号のピーク値を検出するピーク値検
出手段と、前記ピーク値検出手段により検出されたピー
ク値を保持する保持回路と、前記保持回路で保持された
ピーク値を調光信号として出力する調光信号出力手段と
を有する調光信号生成装置において、 前記被写体を撮像
する撮像手段からの撮像信号に基づき、前記被写体の明
るさを示す輝度信号を生成する輝度信号生成手段と、前
記輝度信号生成手段で生成された輝度信号を反転して反
転輝度信号を生成する反転輝度信号生成手段と、前記反
転輝度信号生成手段により得られた前記反転輝度信号を
前記ピーク値検出手段に出力するピーク値出力端とを有
することを特徴とする。また、本発明による調光信号生
成装置は、内視鏡の挿入部先端に備えられた撮像素子に
より撮像される被写体の明るさを示す所定の明るさ信号
のピーク値を検出するピーク値検出手段と、前記ピーク
値検出手段により検出されたピーク値を保持する保持回
路と、前記保持回路で保持された前記ピーク値に基づき
前記被写体に照射する照明光の光量を制御する光源装置
に対し、前記ピーク値を調光信号として出力する調光信
号出力手段とを有する調光信号生成装置において、 前記
被写体を撮像する撮像手段からの撮像信号に基づき、前
記被写体の明るさを示す輝度信号を生成する輝度信号生
成手段と、前記輝度信号生成手段で生成された輝度信号
を反転して反転輝度信号を生成する反転輝度信号生成手
段と、前記反転輝度信号生成手段により得られた前記反
転輝度信号を前記ピーク値検出手段に出力するピーク値
出力端とを有することを特徴とする。

【０００９】

【作 用】この構成において、被写体を撮像する撮像手
段からの撮像信号に基づき、前記被写体の明るさを示す
輝度信号を輝度信号生成手段で生成し、この輝度信号を
反転して反転輝度信号を反転輝度信号生成手段で生成
し、この反転輝度信号をピーク値検出手段にピーク値出
力端から出力する。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例について、図を参照して説明
する。図１ないし図６は本発明の第１実施例に係り、図
１はボトム測光回路の具体的な構成例を示す回路図、図
２は内視鏡装置の全体構成図、図３は内視鏡先端部の断
面図、図４は内視鏡装置のブロック図、図５は図１に示
す回路の動作を説明するための波形図、図６は本内視鏡
装置の効果を示す説明図である。

【００１１】図２に示す内視鏡装置６０は、電子式内視
鏡１と、この電子式内視鏡１を介して、被検体へ照明光
を供給する光源装置２と、電子内視鏡１が撮像して出力
する電気信号を標準的な映像信号に変換すると共に、後
述する自動調光用の信号を出力する信号処理装置３と、
この信号処理装置３が出力する映像信号を内視鏡画像と
して表示するモニタ４とを備えている。

【００１２】前記内視鏡１は、細長の挿入部５、操作部
６及びユニバーサル・ケーブル７で構成されている。こ
の内視鏡１は、操作部６から延出されたユニバーサル・
ケーブル７の端部に設けられたコネクタ７ａを光源装置
２に接続され、さらにコネクタ７ａから接続ケーブル８
を介して、信号処理装置３に接続される。また、前記光
源装置２と信号処理装置３とは、信号ケーブル２５によ
り接続され、信号処理装置３とモニタ４とは、信号ケー
ブル２６により接続されることにより、内視鏡装置のシ
ステムを構成している。

【００１３】図３は内視鏡１の挿入部５先端側内部の構
造を示している。図３に示す内視鏡挿入部５の先端部に
出射端が設けられたライトガイド１１は、内視鏡１のユ
ニバーサルコード７を挿通されており、光源装置２から
供給される照明光を伝え、配光レンズ１１ａを介して、
被写体へ照射されるようになっている。前記被写体から
の反射光は、内視鏡挿入部５の先端部に設けられたコン
デンサレンズ９、及びレンズ９ａを介して、固体撮像素
子としてのＣＣＤ１０の受光面に結像される。前記ＣＣ
Ｄ１０は、受光面に入射した光を電気信号に変換して、
ユニバーサルコード７、及び接続ケーブル８内を挿通さ
れる信号ケーブル２７を介して、信号処理装置３に電送
され、モニタ４で内視鏡画像として表示される。

【００１４】図４には、光源装置２及び信号処理装置３
内の構成を示す。内視鏡１先端部に配設された前記ＣＣ
Ｄ１０は、タイミングジェネレータ１９に基づくタイミ
ングで、信号処理装置３のＣＣＤドライバ１２により駆
動され、ＣＣＤ１０で結像された被写体像は、電気信号
として信号処理装置３の相関二重サンプリング回路（Ｃ
ＤＳ）１３に伝達され、輝度信号処理部１４及び色信号
処理部１５で処理される。前記輝度信号処理部１４から
は輝度信号Ｙが、前記色信号処理部１５からは色差信号
Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙが、それぞれエンコーダ部１６に送信さ
れ、モニタ４で画像として表示される。

【００１５】また、前記輝度信号処理部１４からは輝度
信号Ｙが、測光方式切り替えスイッチ２２を介して、平
均測光回路１７、及び検出手段としてのボトム測光回路
１８に選択的に伝達される。そして、信号処理装置３
は、この装置３の外装に設置された操作パネル２０を操
作することにより、ＣＰＵ２１から測光方式切り替えス
イッチ２２の切り替えを行う信号が送られ、平均測光回
路１７，ボトム測光回路１８いずれか一方を選択し、調
光方式を切り替えるようになっている。前記平均測光回
路１７、及びボトム測光回路１８では、それぞれ調光信
号が生成される。この調光信号は、前記光源装置２に供
給される。

【００１６】一方、前記光源装置２は、供給される電源
により白色光を発光する図示しない配光ランプと、この
配光ランプの白色光を反射して平行光束とする図示しな
い凹面鏡と、平行光束の光路の中途に介装され、かつ照
明光の光量を制御するアイリス羽根２５を有する絞り
と、この絞りで絞られた照明光を集光する図示しない集
光レンズと、アイリス羽根２５の開閉駆動を行うモータ
２４と、アイリス羽２５の開閉量を指示するアイリス・
ドライバ２３とを備えている。前記集光レンズと絞りを
経た照明光は、前記ライトガイド１１の入射端面に入射
するようになっている。

【００１７】前記調光信号は、前記アイリス・ドライバ
２３に送信される。前記アイリスドライバ２３からは、
前記アイリス羽２５の開閉を行うモータ２４へモータ制
御信号が送られ、絞りのアイリス羽根２５が開閉して、
前記ライトガイド１１に入射する前記配光ランプからの
照明光の光量を調節するようになっている。

【００１８】前記測光方式切り替えスイッチ２２では、
その接点ａ側が選択されると、平均測光回路１７の回路
により平均測光となる。一方、前記測光方式切り替えス
イッチ２２で接点ｂ側が選択されると、ボトム測光回路
１８の回路によりボトム測光となる。このボトム測光に
より得られた調光信号は、画像中、一番暗いところが常
に適正な明るさで出力されるように制御するための信号
である。

【００１９】前記平均測光回路１７とボトム測光回路１
８とは、同期信号発生回路３０によって、前記タイミン
グ・ジェネレータ１９に基づく所定のタイミングで発生
される同期信号を入力する。前記平均測光回路１７とボ
トム測光回路１８は、前記同期信号に同期したタイミン
グで、測光を行うようになっている。

【００２０】図１は、ボトム測光回路１８の詳細を示
す。図１の回路において、図５（ａ）に示すような輝度
信号Ｙが入力した場合を例にとって説明する。このボト
ム測光回路１８は、輝度信号を反転させる反転回路４４
と、前記反転された輝度信号のピーク値、つまり前記輝
度信号のボトム値を検出して保持するするボトム・ホー
ルド部３１と、前記ボトム・ホールド部３１により検出
されたボトム値をサンプルホールドするサンプル・ホー
ルド部３２と、これらボトム・ホールド部３１及びサン
プル・ホールド部３２に、ボトム・ホールド・パルス、
及びサンプル・ホールド・パルスを出力する制御パルス
生成部３３とを備えている。

【００２１】前記輝度信号Ｙは、反転回路４４によって
反転され、図５（ｂ）に示すように信号ＹRとなり、輝
度信号Ｙで一番暗かったボトム値が信号ＹRのピーク
値、つまり本来のボトム値が、ボトム・ホールド部３１
へ入力される。

【００２２】前記反転された輝度信号ＹRは、ボトム・
ホールド部３１のバッファ３４を経て、ボトム検出用ダ
イオード３５及び第１のアナログスイッチ３６に入力さ
れる。このボトム検出用ダイオード３５は、アナログス
イッチ３６の入出力端と並列に接続されている。このダ
イオード３５のカソードは、ボトム・ホールド用のコン
デンサ３７を介して接地されていると共に、バッファ３
８を介して、サンプル・ホールド部３２を構成する第２
のアナログスイッチ３９へ入力される。尚、バッファ３
８は、コンデンサ３７の電圧を下げないように、入力イ
ンピーダンスを高くするためのものである。

【００２３】このアナログスイッチ３９の制御端には、
前記制御パルス生成部３３を構成する第１のワンショッ
ト・マルチ・バイブレータ（以下、ワンショット・マル
チと略記する）４２からのサンプル・ホールド・パルス
ＰSが印加され、また第１のアナログスイッチ３６の制
御端には、第２のワンショット・マルチ４３からのボト
ム・ホールド・パルスＰBが印加される。尚、第１のワ
ンショット・マルチ４２は、入力される前記同期信号に
より、サンプル・ホールド・パルスＰSを生成し、第２
のワンショット・マルチ４３は、このサンプル・ホール
ド・パルスＰSにより、このパルスＰSに引き続くよう
に、ボトム・ホールド・パルスＰBを生成する。

【００２４】前記第１のアナログスイッチ３６は、ワン
ショット・マルチ４３からボトム・ホールド・パルスＰ
Bが印加されると、その出力端が導通し、コンデンサ３
７に保持されたボトム値が放電して下げられることにな
る。このパルスＰBが印加されなくなって、次のパルス
ＰBが印加されるまでの間、アナログスイッチ３６は、
オフとなり、ダイオード３５でピーク（本来のボトム値
が）検波された信号が、コンデンサ３７に保持されるこ
とになる。

【００２５】また、第２のアナログスイッチもワンショ
ット・マルチ４２からのサンプル・ホールド・パルスに
よって、その入出力端間がオンして、コンデンサ４０に
は、バッファ３８を経て、コンデンサ３７で保持された
ピーク（ボトム）レベルにまで充電され、このパルスＰ
Sが印加の後には、次のパルスＰSまでの間に、その保持
したボトム値を保つ。

【００２６】このように構成された第１実施例の動作を
以下に説明する。電子式内視鏡１の挿入部５を生体内に
挿入し、例えば気管支の分岐した管腔の奥を観察する。

【００２７】この照明された気管支を含む観察視野内の
被写体部位は、ＣＣＤ１０に結像され、ドライバ１２の
信号により読み出され、ＣＤＳ１３を経て、輝度信号処
理部１４に入力される。この輝度信号処理部１４によっ
て生成された図５（ａ）に示す輝度信号Ｙは、反転回路
４４によって反転され、図５（ｂ）に示すように信号Ｙ
Rとなり、輝度信号Ｙで一番暗かったボトム値が、信号
ＹRのピーク値としてダイオード３５へ入力される。

【００２８】ダイオード３５に並列に接続されたアナロ
グスイッチ３６には、同期信号に同期したタイミング
で、ワンショット・マルチ４３からボトム・ホールド・
パルスＰBが印加されている間、オン状態となり、次の
パルスＰBが印加されるまではオフ状態となる。

【００２９】この一定期間のピーク値がコンデンサ３７
に保持され、バッファ３８では、図５（ｄ）に示すよう
な波形の電圧となる。つまり、ピーク値（本来のボトム
値）があると、そのピーク値を保持した波形となる。

【００３０】このピーク値は、アナログスイッチ３６が
オンする直前に、図５（ｅ）に示すサンプル・ホールド
・パルスＰSによって、アナログスイッチ３９がオン状
態となり、バッファ３８が出力するピーク値が、コンザ
ンサ４０に保持され、バッファ４１で図５（ｆ）に示す
ように、入力（輝度）信号のボトム値を保持した一定電
圧、つまり調光信号となり出力される。

【００３１】この調光信号は、図４に示すように、光源
装置２内のアイリス・ドライバ２３に入力され、前記ボ
トム値に基づく調光信号レベルに対応した量だけ、絞り
のアイリス羽根２５を開閉し、前記配光ランプからの照
明光の光量を調整する。調光信号が大きければ大きいほ
ど、絞りのアイリス羽根を開き、照明光の光量を増大さ
せる。

【００３２】この調整により、視野観察内における最も
暗く観察される部分、この場合、気管支の分岐した管腔
の奥に対する照明適度のレベルとなるように自動調光さ
れる。例えば、平均測光の場合は、図６（ａ）に示すよ
うに、気管支の管腔の奥は、暗くて観察できないが、本
実施例のボトム測光では、図６（ｂ）に示すように、管
腔奥の一番暗い部分を適正な明るさに保つことができ
る。その結果、気管支の分岐の奥のような今まで暗くて
見えなかったところの病変等の見落としをなくすことが
できる。

【００３３】図７は本発明の第２実施例に係り、図７は
信号処理装置の電気的なブロック図である。本実施例の
内視鏡装置は、第１実施例の信号処理装置３に代えて、
図７に示す信号処理装置３Ａを備えている。この信号処
理装置３Ａは、第１実施例の平均測光、及びボトム測光
に加えて、ピーク測光も選択的に行えるようにしたもの
である。その他、第１実施例と同様の構成及び作用につ
いては、同じ符号を付して説明を省略する。

【００３４】前記信号処理装置３Ａは、第１実施例のボ
トム測光回路１８に加えて、ピーク測光回路を兼用させ
た、ボトム／ピーク測光回路４５を備えている。

【００３５】前記輝度信号処理部１４からの輝度信号Ｙ
は、測光方式切り替えスイッチ４７へ入力する。 測光
方式切り替えスイッチ４７は、第１実施例の測光方式切
り替えスイッチ２２に加えて、接点ｃを有し、この接点
ｃが前記ボトム／ピーク測光回路４５のボトム／ピーク
・ホールド部３１へ接続されている。このボトム／ピー
ク・ホールド部３１は、第１実施例のボトム・ホールド
部３１と同一の構成であり、前記制御パルス生成部３３
から、ボトム／ピーク・ホールド・パルスＰB／ＰPが入
力される。このボトム／ピーク・ホールド・パルスＰB
／ＰPは、ボトム・ホールド・パルスＰBと同じものであ
る。

【００３６】また、信号処理装置３Ａは、ピーク測光時
に、前記光源装置２のアイリス羽根２５の動作をボトム
測光時とは逆方向に動作させる測光信号調整回路４６
と、前記測光方式切り替えスイッチ４７と連動する調光
信号切り替えスイッチ４８とを備えている。これら測光
方式切り替えスイッチ４７、及び調光信号切り替えスイ
ッチ４８は、前記ＣＰＵ２１により、切り替えが制御さ
れている。

【００３７】この構成で、ボトム測光の時、測光方式切
り替えスイッチ４７，調光信号切り替えスイッチ４８
で、接点ｂを選択すれば、第１実施例の時と同様の作用
・効果が得られる。

【００３８】また、測光方式切り替えスイッチ４７、及
び調光信号切り替えスイッチ４８で、接点ｃを選択する
ことによって、ピーク測光となるが、この測光方式の
時、輝度信号反転回路４４は通らず、通常の輝度信号Ｙ
がボトム／ピーク・ホールド部３１に入力される。従っ
て、ボトム／ピークホールド部３１では、一番明るいピ
ーク値が検出されて、前記サンプル・ホールド部３２で
保持される。しかしながら、ここで得られる調光信号
は、前記ボトム測光時の調光信号と同じである一方、後
段の前記アイリス・ドライバ２３は、値が大きいほど絞
りも開くように設定されている。ピーク測光では、逆に
値が大きいほど絞りが閉じるような信号に変える必要が
あり、測光信号調整回路４６によって信号変換処理され
る。

【００３９】本実施例によれば、ピーク測光、ボトム測
光を簡単に切り替えることができ、常に最適な画像を選
択できるだけでなく、ピーク測光、及びボトム測光の回
路構成がほとんど共通なので、回路構成を簡単にでき、
コンパクトな装置とすることができる。

【００４０】尚、明るさを調整するためには、本実施例
のように照明光量を可変にするものに限らず、照明光量
は一定にして、ＡＧＣ回路（オートゲインコントロール
回路）によってビデオ信号側を調整しても良い。また、
照明光量とビデオ信号との両者を調整しても良い。

【００４１】また、医療用に限らず、工業用内視鏡でも
可能である。さらに、前記各実施例では、ボトム測光時
はハレーション部が多く、目が疲れるためボトム測光時
は、あるレベル以上の輝度信号のゲインを落とすよう
に、ビデオ信号側にリミッタを設けるようにしても良
い。

【００４２】

【発明の効果】本発明による調光信号生成装置によれ
ば、例えば気管支のような沢山分岐されていて、その管
腔の奥のような周囲よりも低い輝度を示す暗い部分でも
撮像に適した適度の明るさで照明し、詳しく観察できる
ので、病変部などの見落としを防止できるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は第１実施例に係るボトム測光回路の具体
的な構成例を示す回路図。

【図２】図２は内視鏡装置の全体構成図。

【図３】図３は内視鏡先端部の断面図。

【図４】図４は内視鏡装置のブロック図。

【図５】図５は図１に示す回路の動作を説明するための
波形図。

【図６】図６は本内視鏡装置の効果を示す説明図。

【図７】図７は第２実施例に係る信号処理装置の電気的
なブロック図。

【符号の説明】

１…内視鏡 ２…光源装置 ３…信号処理装置 ４…モニタ １８…ボトム測光回路 ２３…アイリス・ドライバ ２４…モータ ２５…アイリス羽根 ３１…ボトム・ホールド部 ３２…サンプル・ホールド部 ３３…制御信号パルス生成部 ４４…反転回路 ６０…内視鏡装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 1/00 - 1/32 G02B 23/24 実用ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ) 特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像素子により撮像される被写体の明る
   さを示す所定の明るさ信号のピーク値を検出するピーク
   値検出手段と、 前記ピーク値検出手段により検出されたピーク値を保持
   する保持回路と、 前記保持回路で保持されたピーク値を調光信号として出
   力する調光信号出力手段と、 を有する調光信号生成装置において、 前記被写体を撮像する撮像手段からの撮像信号に基づ
   き、前記被写体の明るさを示す輝度信号を生成する輝度
   信号生成手段と、 前記輝度信号生成手段で生成された輝度信号を反転して
   反転輝度信号を生成する反転輝度信号生成手段と、 前記反転輝度信号生成手段により得られた前記反転輝度
   信号を前記ピーク値検出手段に出力するピーク値出力端
   と、 を有することを特徴とする調光信号生成装 置。
2. 【請求項２】 内視鏡の挿入部先端に備えられた撮像素
   子により撮像される被写体の明るさを示す所定の明るさ
   信号のピーク値を検出するピーク値検出手段と、 前記ピーク値検出手段により検出されたピーク値を保持
   する保持回路と、 前記保持回路で保持された前記ピーク値に基づき前記被
   写体に照射する照明光の光量を制御する光源装置に対
   し、前記ピーク値を調光信号として出力する調光信号出
   力手段と、 を有する調光信号生成装置において、 前記被写体を撮像する撮像手段からの撮像信号に基づ
   き、前記被写体の明るさを示す輝度信号を生成する輝度
   信号生成手段と、 前記輝度信号生成手段で生成された輝度信号を反転して
   反転輝度信号を生成する反転輝度信号生成手段と、 前記反転輝度信号生成手段により得られた前記反転輝度
   信号を前記ピーク値検出手段に出力するピーク値出力端
   と、 を有することを特徴とする調光信号生成装置 。