JP3194299B2 - 電子内視鏡装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子内視鏡装置に係り、
特に電子スコープ内のライトガイドを介して電子スコー
プ先端部から照射する照明光の光量を映像信号のレベル
に基づいて制御する自動光量制御機能を有する電子内視
鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、医療用及び工業用に用いられる電
子内視鏡装置は、内視鏡本体（電子スコープ）と、プロ
セッサと、モニタ装置とから成り、電子スコープの挿入
部を体腔等の内部に挿入して、プロセッサに内蔵もしく
は独立した照明装置から電子スコープ内のライトガイド
を介して被写体に向けて照明光を照射し、当該被写体か
らの反射像を挿入部先端に配置した対物レンズを介して
ＣＣＤ等の固体撮像素子に結像させ、ここで光電変換し
た信号をプロセッサにおいて信号処理を行った上で、モ
ニタ装置にカラー表示するようにしている。

【０００３】ここで、電子スコープの挿入部の細径化を
図るために、通常は１枚の固体撮像素子を用いてカラー
映像信号を得るようにしている。このような内視鏡にお
いて、固体撮像素子が１個の場合のカラー撮像方式に
は、固体撮像素子の前面に色フィルタを設け、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の映像信号を同時に取り込
むようにした同時式と、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色の光を１フ
ィールド毎に順次切り換えて被写体に照射し、Ｒ、Ｇ、
Ｂの映像信号を順次取り込むようにした順次式とが知ら
れている。いずれの方式にも、被写体の映像を撮影する
際に、鮮明で良質の映像を得るには適正な照明光量で照
明しなければならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被写体
と電子スコープ先端部の位置関係によっては、適正な照
明光量は一定ではない。例えば、被写体が遠い場合に
は、この被写体からの反射光量が少なくなり、固体撮像
素子の受光量も少なくなる。これにより、モニタ画面が
暗くなり観察患部が見えにくくなる。

【０００５】一方、被写体が近い場合には、固体撮像素
子の受光量が大き過ぎて当該固体撮像素子が飽和してし
まい、白つぶれ現象が生じて映像の白部分の詳細情報が
欠落することになり、やはり画質が劣化する。このた
め、従来技術においては、照明用光源の光量を調整する
ことによって被写体からの反射光量の変化に伴う固体撮
像素子の受光量の変化を調整する機構が用いられてい
る。この照明光量の調整機構は、光源とライトガイドと
の間に設けられ光量を機械的に絞る絞り部材と、この絞
り部材を制御するためのモータ等の駆動手段を備えたサ
ーボ機構とから構成されている。そして、固体撮像素子
から出力される映像信号を検波して輝度情報を取り出
し、この輝度情報に応じてサーボ機構に駆動信号を入力
し、該サーボ機構によって絞り部材を作動させて、映像
信号の出力レベルがほぼ一定となるように照明光量を調
整している。

【０００６】しかしながら、光源であるランプは、光量
が経時的に低下する特性を有しており、長い間（約２５
０Ｈ）使っていると、光量不足で画面が暗くなる欠点が
あり、そのため光量が低下するたびに高価なランプを交
換していた。本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、光量低下による映像信号のレベル低下を補うこ
とができ、光源であるランプの光量が経時的に減少して
も所望の出力レベルが得られ、ランプ交換頻度を少なく
することができるダイナミックレンジの広い電子内視鏡
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、電子スコープ内のライトガイドを介して電
子スコープ先端部から照明光を被写体に照射し、該被写
体からの反射像を電子スコープ先端部に配設した固体撮
像素子によって光電変換して被写体を示す映像信号を
得、該映像信号に基づいて被写体をモニタ表示する電子
内視鏡装置において、前記固体撮像素子からの映像信号
を増幅する可変利得増幅器であって、第１の利得と第１
の利得よりも大きい第２の利得との間で利得の切換えが
可能な可変利得増幅器と、前記可変利得増幅器の入力端
及び出力端の映像信号のレベルをそれぞれ検出する第１
及び第２の検出手段と、前記可変利得増幅器の出力端の
映像信号のレベルに基づいて照明光の光量を調光する調
光手段と、前記調光手段によって光量の制御が可能か否
かを検出する第３の検出手段と、前記第１、第２及び第
３の検出手段の検出出力に基づいて照明光に対する映像
信号のダイナミックレンジを拡大すべく前記可変利得増
幅器の利得の切換えを制御する利得制御手段と、を備え
たことを特徴としている。また、前記第２の検出手段の
代わりに、前記可変利得増幅器の利得が第１の利得か第
２の利得かを検出する手段を用いることを特徴としてい
る。

【０００８】

【作用】本発明によれば、映像信号を第１の利得又は第
２に利得で増幅する可変利得増幅器を、調光手段のルー
プ内に設けるようにしている。そして、この可変利得増
幅器の利得の切換えを、可変利得増幅器の入力端の映像
信号のレベルを検出する第１の検出手段と、前記可変利
得増幅器の出力端の映像信号のレベル又は可変利得増幅
器の利得状態を検出する第２の検出手段と、調光手段に
よって光量の制御が可能か否かを検出する第３の検出手
段の検出出力に基づいて照明光に対する映像信号のダイ
ナミックレンジが拡大するように制御するようにしてい
る。

【０００９】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る電子内視
鏡装置の好ましい実施例を詳述する。図１は本発明に係
る電子内視鏡装置の第１実施例を示すブロック図であ
り、順次式に関して示している。

【００１０】同図において、白色発光する照明ランプ
（例えば、キセノンランプ）１０から発せられた照明光
は、集光レンズ１１、絞り１２を介して回転色フィルタ
１３に入射する。回転カラーフィルタ１３には、Ｒ
（赤）の波長領域光を透過させるＲフィルタ域と、Ｇ
（緑）の波長領域光を透過させるＧフィルタ域と、Ｂ
（青）の波長領域光を透過させるＢフィルタ域とが設け
られており、この回転色フィルタ１３を回転させること
によって、Ｒ，Ｇ，Ｂの各波長光による順次照明光が、
ライトガイド１４の入射端１４Ａに入射する。そして、
このＲ，Ｇ，Ｂの順次照明光はライトガイド１４により
伝送されて、その出射端１４Ｂから照明用レンズ１６を
介して被写体に向けて照射される。

【００１１】このようにして照明された被写体からの反
射像は、対物レンズ１８を介して固体撮像素子（以下、
ＣＣＤという）２０の受光面に結像される。ＣＣＤ２０
は上記Ｒ，Ｇ，Ｂの順次照明光によって照明された被写
体からの反射像を光電変化し、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の映像
信号を順次出力する。このＣＣＤ出力は、前置増幅器２
２、可変利得増幅器２４、及び増幅器２６で適宜増幅さ
れてＡ／Ｄ変換器２８に加えられる。

【００１２】Ａ／Ｄ変換器２８は入力信号をデジタル信
号に変換してフィールドメモリ３０に出力する。フィー
ルドメモリ３０はＲ映像信号を記憶するＲメモリ域３０
Ｒ，Ｇ映像信号を記憶するＧメモリ域３０Ｇ，Ｂ映像信
号を記憶するＢメモリ域３０Ｂを有し、Ａ／Ｄ変換器２
８から順次加えられるＲ，Ｇ，Ｂの映像信号を対応する
色のメモリ域に記憶するとともに、これらのメモリ域３
０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに記憶されている映像信号を同時
に読み出し、これにより同時式の映像信号に変換する。

【００１３】ここで、フィールドメモリ３０での記憶制
御は、メモリドライブ回路３６によって行われる。即
ち、メモリドライブ回路３６にはイネーブル信号発生器
３８から照明光に同期したＲ，Ｇ，Ｂのイネーブル信号
Ｒ_EN，Ｇ_EN，Ｂ_ENが加えられており、メモリドライブ回
路３６は入力するイネーブル信号に応じてフィールドメ
モリ３０の各メモリ域３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに対応す
る色の映像信号を記憶させる。尚、イネーブル信号発生
器３８は、回転色フィルタ１３におけるＲ，Ｇ，Ｂの各
フィルタ域が照明光路に臨んだときを検出する色フィル
タＩＤ検出器４０からの検出出力に基づいてＲ，Ｇ，Ｂ
のイネーブル信号Ｒ_EN，Ｇ_EN，Ｂ_ENを発生する。

【００１４】このフィールドメモリ３０における各メモ
リ域３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの出力側には、それぞれＤ
／Ａ変換器３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂが設けられており、
同時式に変換された映像信号は、これらのＤ／Ａ変換器
３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂにおいてアナログ信号に変換さ
れた後に、エンコーダ３４によって複合カラー映像信号
に変換される。そして、この複合カラー映像信号、又は
Ｒ，Ｇ，Ｂ信号は図示しないモニタ装置に出力され、こ
こで被写体のカラー表示が行われる。

【００１５】また、前記可変利得増幅器２４の出力側の
映像信号は、Ｒ，Ｇ，Ｂのイネーブル信号Ｒ_EN，Ｇ_EN，
Ｂ_ENによって順次ＯＮされるスイッチを有する絞り制御
信号作成回路４２及びローパスフィルタ４４を介して比
較回路４６の−入力に加えられる。比較回路４６の＋入
力には基準レベル設定器４８から基準レベルが加えられ
ており、比較回路４６はこれらの入力を比較し、映像信
号のレベルが基準レベルと一致するようにドライブ回路
５０を介してアイリスモータ５４を駆動し、絞り１２を
開閉制御する。

【００１６】次に、可変利得増幅器２４の利得制御につ
いて説明する。可変利得増幅器２４はスイッチ２４Ａの
ＯＮ／ＯＦＦによって利得が切り換えられるもので、例
えばスイッチ２４ＡがＯＦＦの場合には利得が１とな
り、スイッチ２４ＡがＯＮの場合には利得が２（あるい
は４）となる。前記可変利得増幅器２４の利得を切り換
えるスイッチ２４Ａは、利得制御信号発生回路５６から
出力される制御信号（Ｈ／Ｌ）によってＯＮ／ＯＦＦさ
れるが、この利得制御信号発生回路５６にはレベル検出
回路５１，５２及び絞り全開検出回路５３からそれぞれ
検出信号（Ｈ／Ｌ）が加えられている。

【００１７】レベル検出回路５１は可変利得増幅器２４
の入力端の映像信号のレベルを検出し、その検出レベル
が所定レベル以上の場合にはＨレベルの検出信号を出力
し、所定レベル未満の場合にはＬレベルの検出信号を出
力する。同様に、レベル検出回路５２は可変利得増幅器
２４の出力端の映像信号のレベルを検出し、その検出レ
ベルが所定レベル以上の場合にはＨレベルの検出信号を
出力し、所定レベル未満の場合にはＬレベルの検出信号
を出力する。

【００１８】また、絞り全開検出回路５３はアイリスモ
ータ５４に付随したポテンショメータ５５から入力する
絞り１２の開度を示す信号に基づいて絞り１２が全開か
否かを検出し、全開の場合にはＨレベルの検出信号を出
力し、全開でない場合にはＬレベルの検出信号を出力す
る。利得制御信号発生回路５６はこれらの検出回路５
１，５２，５３からの信号（Ｈ／Ｌ）に基づいて、次表
に示すような制御信号（Ｈ／Ｌ）を出力する。 即ち、利得制御信号発生回路５６は、レベル検出回路５
１の検出信号がＨの場合（条件Ｅ〜Ｈの場合）には原則
としてＬレベルの制御信号を出力し、可変利得増幅器２
４の利得が１になるようにする。また、利得制御信号発
生回路５６は、条件Ａに示すようにレベル検出回路５１
の検出信号がＬで、且つレベル検出回路５２の検出信号
がＬ及び絞り全開検出回路５３の検出信号がＬの場合に
もＬレベルの制御信号を出力する。上記以外の条件Ｂ，
Ｃ，Ｄの場合には、Ｈレベルの制御信号を出力し、可変
利得増幅器２４の利得を増大させる。

【００１９】例えば、条件Ｂに示すように、絞り全開検
出回路５３の検出信号がＨとなり、光量をこれ以上増大
することができない状態で、可変利得増幅器２４の入力
レベルが小さい場合には、調光制御ループ内の可変利得
増幅器２４の利得を増大させ、これにより条件Ｃに示す
ように再び絞り１２による調光制御を可能にする。即
ち、適正レベルにある映像信号を広い光量範囲にわたっ
て得ることができ、ダイナミックレンジを拡大すること
ができる。

【００２０】尚、上記利得制御信号発生回路５６は、図
２に示すようにインバータ５６Ａ、アンド回路５６Ｂ、
オア回路５６Ｃからなる論理回路によって構成すること
ができる。また、上記実施例では、可変利得増幅器２４
の出力端の信号レベルを検出信号（Ｈ／Ｌ）として入力
するようにしたが、これに代えて、可変利得増幅器２４
の状態（ＯＮ／ＯＦＦ）をＨ／Ｌとして用いるようにし
てもよい。

【００２１】図３は本発明に係る電子内視鏡装置の第２
実施例を示すブロック図であり、同時式に関して示して
いる。尚、図１に示した第１実施例と共通する部分には
同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図３に
示すように同時式の電子内視鏡装置の場合には、Ｒ，
Ｇ，Ｂ光を順次照射するための回転色フィルタや、順次
式を同時式に変換するためのフィールドメモリ等が省か
れる。

【００２２】ＣＣＤ２３からの映像信号はＲ，Ｇ，Ｂに
色分離され、これらのＲ，Ｇ，Ｂの映像信号はそれぞれ
前置増幅器２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ、可変利得増幅器２
４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂ、及び増幅器２８Ｒ，２８Ｇ，２
８Ｂで適宜増幅されてエンコーダ３４に加えられる。そ
して、可変利得増幅器２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂの入力端
のＲ，Ｇ，Ｂの映像信号は加算部６０で加算されてレベ
ル検出回路５１に加えられ、可変利得増幅器２４Ｒ，２
４Ｇ，２４Ｂの出力端のＲ，Ｇ，Ｂの映像信号は加算部
６２で加算されてレベル検出回路５２に加えられるとと
もに、ローパスフィルタ４４に加えられる。

【００２３】利得制御信号発生回路５６は、図１の第１
実施例と同様にして制御信号（Ｈ／Ｌ）を可変利得増幅
器２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂの各スイッチに出力し、可変
利得増幅器２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂの利得の切り換えを
同時に行う。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る電子内
視鏡装置によれば、利得の切換えが可能な可変利得増幅
器を調光制御ループ内に設け、固体撮像素子の出力レベ
ルが低減した場合等にこの可変利得増幅器の利得を増大
させるようにしたため、光量低下による映像信号のレベ
ル低下を補うことができ、照明光に対する映像信号のダ
イナミックレンジを拡大することができる。また、光源
であるランプの光量が経時的に減少しても所望の出力レ
ベルが得られ、ランプ交換頻度を少なくすることができ
る。更に、調光制御ループ内で利得を切り換えるように
したため、映像信号の出力レベルが規定のレベルを大幅
に越えるという問題もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はは本発明に係る電子内視鏡装置の第１実
施例を示すブロック図である。

【図２】図２は図１の利得制御信号発生回路の詳細を示
す回路図である。

【図３】図３は本発明に係る電子内視鏡装置の第２実施
例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０…照明ランプ １２…絞り １４…ライトガイド ２０、２３…固体撮像素子（ＣＣＤ） ２４、２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂ…可変利得増幅器 ４４…ローパスフィルタ ４６…比較回路 ４８…基準レベル設定器 ５１、５２…レベル検出回路 ５３…絞り全開検出回路 ５４…アイリスモータ ５５…ポテンショメータ ５６…利得制御信号発生回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子スコープ内のライトガイドを介して
   電子スコープ先端部から照明光を被写体に照射し、該被
   写体からの反射像を電子スコープ先端部に配設した固体
   撮像素子によって光電変換して被写体を示す映像信号を
   得、該映像信号に基づいて被写体をモニタ表示する電子
   内視鏡装置において、 前記固体撮像素子からの映像信号を増幅する可変利得増
   幅器であって、第１の利得と第１の利得よりも大きい第
   ２の利得との間で利得の切換えが可能な可変利得増幅器
   と、 前記可変利得増幅器の入力端及び出力端の映像信号のレ
   ベルをそれぞれ検出する第１及び第２の検出手段と、 前記可変利得増幅器の出力端の映像信号のレベルに基づ
   いて照明光の光量を調光する調光手段と、 前記調光手段によって光量の制御が可能か否かを検出す
   る第３の検出手段と、 前記第１、第２及び第３の検出手段の検出出力に基づい
   て照明光に対する映像信号のダイナミックレンジを拡大
   すべく前記可変利得増幅器の利得の切換えを制御する利
   得制御手段と、 を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。
2. 【請求項２】 電子スコープ内のライトガイドを介して
   電子スコープ先端部から照明光を被写体に照射し、該被
   写体からの反射像を電子スコープ先端部に配設した固体
   撮像素子によって光電変換して被写体を示す映像信号を
   得、該映像信号に基づいて被写体をモニタ表示する電子
   内視鏡装置において、 前記固体撮像素子からの映像信号を増幅する可変利得増
   幅器であって、第１の利得と第１の利得よりも大きい第
   ２の利得との間で利得の切換えが可能な可変利得増幅器
   と、 前記可変利得増幅器の入力端の映像信号のレベルを検出
   する第１の検出手段と、 前記可変利得増幅器の利得が第１の利得か第２の利得か
   を検出する第２の検出手段と、 前記可変利得増幅器の出力端の映像信号のレベルに基づ
   いて照明光の光量を調光する調光手段と、 前記調光手段によって光量の制御が可能か否かを検出す
   る第３の検出手段と、 前記第１、第２及び第３の検出手段の検出出力に基づい
   て照明光に対する映像信号のダイナミックレンジを拡大
   すべく前記可変利得増幅器の利得の切換えを制御する利
   得制御手段と、 を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。