JP3288414B2 - 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、ＣＣＤ等の固体撮像素
子を用いて体腔内等の観察を行う、いわゆる電子内視鏡
装置に関し、より詳しくは画像記録時の画質を最適に制
御する画像記録手段を備えた電子内視鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記電子内視鏡装置は、光ファイバを画
像伝送手段として用いる従来の光学式ファイバ内視鏡に
比べ、ファイバの折損による画質の劣化がないこと、画
像記録が容易であること等により、固体撮像素子の性能
の向上に伴って広く用いられる状況にある。

【０００３】電子内視鏡装置においては、観察画像の明
るさを最適に制御するため、測光手段及び露光量制御手
段が設けられている。すなわち、測光手段で検出された
画像の明るさが常に一定となるように撮像素子の露光量
が制御されている。

【０００４】一方、電子内視鏡装置で撮像された画像
は、モニタ画像として直接観察する他に、画像記録装置
により記録・保存される。画像記録装置には、モニタ画
像撮影装置やスチルビデオ装置等の静止画撮影装置や、
ＶＴＲ等の動画撮影装置が挙げられる。

【０００５】前記画像記録装置の一例として、モニタ画
像撮影装置の構成を図５に示す。モニタ画像撮影装置５
１は、入力されたビデオ信号をＣＲＴやＬＣＤ等の表示
デバイスに表示し、これをスチルカメラにより撮影する
画像記録装置で、医療用として広く使用されている。

【０００６】図５において、図示しない電子内視鏡装置
のプロセッサから入力された標準的なビデオ信号は、前
記撮影装置５１内のＣＲＴ５２上に内視鏡画像として表
示されて、カメラ５３のフィルム上に結像する。また、
前記ＣＲＴ５２管面の明るさの平均値を検出するため、
シリコン・フォト・ダイオード（以下、ＳＰＤと略記す
る）等の検出素子５４が、ハーフミラー５５を介して、
前記撮影系の光路とは別の光路上に設けられており、こ
のＳＰＤ５４の出力は、積分回路（∫dt）５６で積分さ
れた後、比較器５７の一方の入力端に入力される。ま
た、一連の撮影動作を制御するためにＣＰＵ５８があ
り、前記プロセッサからの撮影開始（レリーズ）信号
や、前記カメラ５３からのフィルム感度情報、図示しな
い撮影装置前面パネルからの露出補正信号が入力され
る。

【０００７】前記レリーズ信号が入力され撮影が指示さ
れると、前記ＣＰＵ５８は、カメラ５３に対し撮影開始
の指示を行うと同時に、積分回路５６をリセットし、Ｃ
ＲＴ５２管面の光量の積算を開始する。また、前記ＣＰ
Ｕ５８は、フィルム感度及び露出補正値により決定され
る一定値（露出定数）を、前記比較器５７に出力する。
前記積分器５６の出力が、前記一定値に達すると比較器
５７の出力が反転し、ＣＰＵ５８がこれを検知して、カ
メラ５３に対し露光終了を指示する。以上の動作によ
り、フィルムに対する露出量が一定に制御される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構
成の電子内視鏡装置では、画像記録時において、観察画
像の露出制御と、記録画像の画質制御とは全く独立に行
われるため、モニタで観察した画像と異なるイメージの
画像が、記録されてしまう場合があった。例えば、画面
上で白く飛んでいる部分を観察するために、意図的に照
明光量を下げた場合である。この場合、記録画像の側で
は、例えば前述したように平均測光を行っており、画像
の平均光量が低下するため、観察画面上で適正光量であ
っても、記録画像は露出オーバーとなってしまう。

【０００９】また、近年は測光方式を複数種類（例え
ば、平均測光の他にピーク測光等）備え、ユーザーが選
択できるようにした電子内視鏡装置も開発されている。
この様な装置においても、記録装置側の測光方式と異な
る測光方式を使用した場合には、記録画像は適正な画質
とならない。

【００１０】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、観察画像と記録画像の画質とを一致させ、常に最適
な画質で画像記録を行える電子内視鏡装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の概念図を図１に
示す。本発明は、被写体の観察画像を撮像する撮像手段
１と、前記撮像手段１が出力する信号を画像信号に変換
処理する信号処理手段２と、前記信号処理手段２の出力
信号から、前記観察画像の明るさを検出する測光手段３
と、前記測光手段３の出力に基づき、前記撮像手段１の
露光量を制御する露光量制御手段４と、前記観察画像を
記録する画像記録手段５と、前記画像記録手段５に記録
される観察画像の明るさを検出すると共に、該明るさを
基に、前記画像記録手段５に記録される観察画像の画質
を制御する画質制御手段６とを備ている。

【００１２】前記画質制御手段６の明るさ検出方式と異
なる明るさ検出方式によって、前記測光手段３が検出し
た観察画像の明るさを基に、前記露光量制御手段４が前
記撮像手段の露光量を制御する場合に、前記測光手段３
の明るさ検出方式に応じて前記画質制御手段６は、検出
した明るさを補正し、該補正された明るさを基に、前記
画像記録手段５に記録される観察画像の画質を制御する
ようになっている。

【００１３】

【作用】前記構成で、前記画質制御手段６の明るさ検出
方式と異なる明るさ検出方式によって、前記測光手段３
が検出した観察画像の明るさを基に、前記露光量制御手
段４が前記撮像手段の露光量を制御する場合に、前記画
質制御手段６は、前記測光手段３の明るさ検出方式に応
じて、検出した明るさを補正し、該補正された明るさを
基に、前記画像記録手段５に記録される観察画像の画質
を制御する。

【００１４】従って、前記画像記録手段５は、補正され
た明るさ基に、画像記録を行うので、観察画像と記録画
像の画質とを一致させることができ、最適な画質で画像
記録を行える。

【００１５】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明の実施
例について述べる。図２ないし図３は本発明の第１実施
例に係り、図２は電子内視鏡装置の概略的な構成を示す
ブロック図、図３は図２に示すモニタ画像撮影装置を示
す構成図である。

【００１６】図２において、撮像すべき被写体１０は、
対物光学系１１を介して、電子内視鏡１２の内視鏡内部
の撮像手段としてのＣＣＤ（電荷結合素子）１３上に結
像される。このＣＣＤ１３は、プロセッサ１４のＣＣＤ
ドライバ１５により駆動される。ＣＣＤ１３から読み出
された被写体画像信号は、プロセッサ１４のプリアンプ
１６に入力される。プロセッサ１４では、ＣＣＤ１３の
出力信号をプリアンプ１６で増幅した後、サンプル・ホ
ールド（Ｓ／Ｈ）回路１７及びクランプ回路１８により
復調する。復調された画像信号は、Ａ／Ｄ変換器１９で
Ａ／Ｄ変換された後、ＡＧＣ（オート・ゲイン・コント
ロール）回路２０及び色調調整回路２１を経て、フレー
ムメモリ２２に記憶される。フレームメモリ２２から読
み出された画像信号は、Ｄ／Ａ変換器２３及びビデオバ
ッファ２４ａ，２４ｂをそれぞれ介してビデオ信号とし
て、図示しない外部の観察モニタ、及び図２に示す画像
記録装置であるモニタ画像撮影装置２６へ出力される。

【００１７】また、前記Ａ／Ｄ変換器１９において変換
された直後の画像信号は、明るさの平均値を検出する平
均測光回路２７、明るさの最大値を検出するピーク測光
回路２８にそれぞれ入力される。いずれの測光方式を使
用するかは、前記プロセッサ１４の図示しないパネルス
イッチ等からユーザーの操作に従って、スイッチ２９を
切り替えて指定する。

【００１８】一方、光源装置３０内のランプ３１で発生
された光束は、集光レンズ３２を介して、前記電子内視
鏡１２のライトガイド（ＬＧ）３３により内視鏡先端に
伝達され、前記内視鏡先端に設けられた配光レンズ３４
を介して、撮像すべき被写体１０へ照明される。また、
前記ランプ３１と集光レンズ３２との光路上には、絞り
機構３５が介挿されており、前記ＬＧ３３端面に入射す
る光量を調整可能としている。この絞り機構３５は、前
記の測光信号及び、同様にユーザーにより指示される調
光基準信号（明るさの指示値）を入力とする絞り制御回
路３６によって制御され、照明光量を最適に保つもので
ある。

【００１９】前記モニタ画像撮影装置２６には、プロセ
ッサ１４から画像信号、撮影（レリーズ）信号、前記平
均測光回路２７の測光信号、及び後述する露出補正信号
が入力される。前記プロセッサ１４のバッファアンプ２
４ｂから入力された標準的なビデオ信号は、前記撮影装
置２６内のＣＲＴ２５上に表示されて、カメラ３７の図
示しないフィルム上に内視鏡画像として結像する。ま
た、前記ＣＲＴ２５管面の明るさの平均値を検出するた
め、光検出手段としてのＳＰＤ３８が、ハーフミラー３
９を介して、前記ＣＲＴ２５及びカメラ３７間の光路と
直角方向の光路上に設けられており、このＳＰＤ３８の
出力は、積分回路（∫dt）４０で積分された後、比較器
４１の一方の入力端に入力される。また、一連の撮影動
作を制御するためにＣＰＵ４２があり、前記プロセッサ
１４からの撮影開始（レリーズ）信号や、前記 カメラ
３７からのフィルム感度情報、前記撮影装置２６の図示
しない前面パネルからの露出補正信号が入力される。

【００２０】前記レリーズ信号が入力され撮影が指示さ
れると、前記ＣＰＵ４２は、カメラ３７に対し撮影開始
の指示を行うと同時に、積分回路４０をリセットし、Ｃ
ＲＴ２５管面の光量の積算を開始する。また、前記ＣＰ
Ｕ４２は、フィルム感度及び露出補正値により決定され
る露出定数（一定値）を乗算器４３へ出力し、この乗算
器４３は、前記露出定数と、前記平均測光回路２７によ
って与えられた測光値とを乗算して、前記比較器４１の
他端に入力する。

【００２１】前記積分器４０の出力が、前記平均測光値
と露出定数値との乗算値に達すると、比較器４１の出力
は反転し、ＣＰＵ４２がこれを検知して、カメラ３７に
対し露光終了を指示する。以上の動作により、フィルム
に対する露出量が一定に制御される。

【００２２】次に、本発明の電子内視鏡装置において、
画像記録（写真撮影）時の動作について説明する。前記
プロセッサ１４から撮影（レリーズ）が指示されると、
フレームメモリ２２の更新動作が、停止され静止画出力
に切り替わると共に、前記撮影装置２６へレリーズ信号
が送信される。前記撮影装置２６内では、カメラ３７の
フィルムへの露光が開始されるのと同時に、前記ＳＰＤ
３８及び積分器４０によって露光量の積算が開始され
る。この積分器４０の積算値が、比較器４１の他方の入
力である露出定数と、前記平均測光回路２７の測光値と
の乗算値に達すると、比較器４１の出力反転を受けてＣ
ＰＵ４２は、カメラ３７へ指示して、露光を停止させ
る。

【００２３】尚、レリーズ指示は、電子内視鏡１２の操
作部本体に図示しないスイッチを設けて、行うようにし
ても良い。

【００２４】従来例では、プロセッサ１４側の測光モー
ドをピーク測光とした場合、平均測光時の画像の白飛び
部分に対する照明が最適に制御されるため、平均測光値
は一般的に低下する。しかし、本実施例では、前記撮影
装置２６の露出制御は、露出定数に対して平均測光値で
補正するため、前記のような場合でも露出オーバーとな
ることを防止することが可能である。

【００２５】図４は本発明の第２の実施例に係る電子内
視鏡装置のモニタ画像撮影装置の構成を示すブロック図
である。

【００２６】本実施例の電子内視鏡装置は、撮影装置以
外の構成は図２に示す装置と同じである。本実施例の撮
影装置は、露出補正用の測光値は入力されず、現在の測
光モードを示す測光モード判別信号が与えられるように
なっている。

【００２７】図４に示す撮影装置６１のＣＰＵ４２Ａ
は、第１実施例の前記ＣＰＵ４２に加えて、現在の測光
モードを示す測光モード判別信号として、平均／ピーク
判別信号が入力されている。また、撮影装置６１は、第
１実施例の前記乗算器４３を除き、ＣＰＵ４２Ａが出力
する平均／ピーク判別信号に応じた露出定数値が前記比
較器４１の他端へ入力するようになっている。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。

【００２８】この構成で、前記プロセッサ１４により撮
影開始が指示されると、前記ＣＰＵ４２Ａは、フィルム
感度、露出補正指示、及びプロセッサ１４からの測光モ
ード判別信号から露出定数を決定し、前記比較器４１に
出力する。この時、測光モードがピーク測光であれば、
マイナス方向に露出補正を行う。このような補正は、プ
ログラムにより設定されている。

【００２９】本実施例では、ピーク測光時に予め定めら
れた定数だけ露出補正を行うよう構成したため、測光モ
ード判別信号をＣＰＵ４２Ａへ与えるだけで良く、第１
実施例よりも容易に露出補正を行うことができる。その
他の構成及び作用効果は、第１実施例と同様で、説明を
省略する。

【００３０】図６ないし図９は第３実施例に係るもので
ある。図８に示す第３実施例の電子内視鏡装置は、ハレ
ーションが発生したときに、光源の光量を絞ると、撮影
画像の暗い箇所がさらに暗くなり、いわゆる黒つぶれを
起こして判別できなくなることを防止できる画質制御回
路を備えたものである。

【００３１】図８に示す内視鏡装置は、内視鏡７１と、
プロセッサ７２と、前記同様の構成のモニタ画像撮影装
置（以下、ＳＣＶと略記する）８０と、図示しない光源
装置とを備えている。内視鏡７１の挿入部先端部７１ａ
には、撮像手段としてのＣＣＤ７３が組み込まれて、こ
のＣＣＤ７３は、プロセッサ７２の駆動回路７４からの
駆動信号により駆動され撮像信号が得られる。

【００３２】また、図示しない被写体には、前記光源装
置からの照明光が、内視鏡７１の図示ライトガイドを通
して照射されるようになっている。この照明光の光量調
整は、内視鏡７１の出力を検波し、前記光源装置内の絞
りを制御することで行なわれる。

【００３３】また、プロセッサ７２では、ＣＣＤ７３の
撮像信号をプリアンプ７５、及びクランプ回路７６を介
して、ガンマ回路７７ａ，７７ｂへ入力している。前記
ガンマ回路７７ａは、ＳＷ回路８１にてオン／オフが制
御されるスイッチ８１ａにより、基準電源Ｖ1及び基準
電源Ｖ2が選択的に接続されるようになっている。前記
基準電源の電圧は、Ｖ2 ＜Ｖ1 （Ｖ2 時、γ：0.45）の
関係がある。また、前記ガンマ回路７７ｂには、基準電
源Ｖ2が接続されている。

【００３４】前記ガンマ回路は、例えば、図６に示すよ
うに、電圧Ｖが大きくなるほど、ガンマ値γが小さくな
るようになっている。

【００３５】前記ガンマ回路７７ａ，７７ｂは、モニタ
７８の非線形特性に合わせるため、通常（基準電源電圧
がＶ2のとき）は、1/2.2 ＝0.45の非線形処理を行うも
のである。また、ガンマ回路７７ａは、基準電源Ｖ1の
ときは、ガンマ値γを0.45より小さく例えば0.3にし
て、画面の暗いところを持ち上げるようになっている。

【００３６】前記ガンマ回路７７ａの出力は、出力回路
７９ａを介して、前記ＳＣＶ８０へ供給されている。ま
た、ガンマ回路７７ｂの出力は、出力回路７９ｂを介し
て前記モニタ７８供給されている。

【００３７】ここで、図９の様な一部にハレーションを
起こした画像が得られた時、前記光源装置の絞りが働き
光量が絞られ、背景等のもともと暗い部分は、さらに暗
くなる。そこで、前記ガンマ回路７７ａに与える基準電
源電圧Ｖ1 として大きくすると、図６に示すように値γ
は小さくなり、図７に示すように、暗部を明るく（黒付
近のコントラストを高く）することができる。

【００３８】尚、ＳＷ回路８１は、前記撮像信号を検波
し自動で切り換えても良い。また、図１０のように、前
記クランプ回路７６の出力を積分回路８３により積分し
た、電圧Ｖを発生させて、γ値を可変しても良い。ま
た、前記光源装置の絞り制御信号を図８に示すＳＷ回路
８１の制御信号として用いても良い。

【００３９】尚、前記各実施例では、ピーク測光で絞り
を制御する際に、補正を行うものを例に説明したが、こ
れ以外の測光方式の場合も同様に制御すれば良く、前記
図示例に限定されるものではない。

【００４０】図１１は、自動調光と手動調光の切り替え
操作の簡略化を図ることができる調光回路を示してい
る。

【００４１】図１１（ａ）に示すように、調光回路は、
図１１（ｂ）に示す摘み９０に連動する可変抵抗器９
１、基準電源９２、及び差動増幅器９３から構成される
コンパレータ９４と、前記可変抵抗器９１の可変電圧及
び前記プロセッサ１４から出力される自動調光信号を切
り替えて出力するスイッチ９５と、このスイッチ９５の
出力を接続する差動増幅器９６、及び可変抵抗器９７と
からなる駆動部９８とを備え、差動増幅器９６の出力を
制御して、絞りコントロール用の駆動モータ９９を駆動
するようになっている。

【００４２】前記スイッチ９５は、前記差動増幅器９３
の出力により切り替えを行う一方、可変抵抗器９７の抵
抗値は、駆動モータ９９に連動して可変するようになっ
ている。

【００４３】前記摘み９０を前記絞りを開く方向に回す
と絞りが開き、回しきるとスイッチ９５が前記自動調光
信号側に切り替わって、絞りは自動調光制御される。

【００４４】従来は、例えば自動調光ケーブルの切り替
えにより、手動／自動の切り替えを行っていたが、図１
１に示す調光回路では、切り替え操作の簡略化を図るこ
とができる。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、画
質制御手段と前記測光手段との明るさ検出方式とが異な
る場合、画質制御手段は補正した明るさを基に、前記画
像記録手段に記録される観察画像の画質を制御すること
により、観察画像と記録画像の画質を一致させ、常に最
適な画質で画像記録を行うことができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の概念図。

【図２】図２は第１実施例に係る電子内視鏡装置の概略
的な構成ブロック図。

【図３】図３はモニタ画像撮影装置の構成図。

【図４】図４は第２実施例に係るモニタ画像撮影装置の
構成図。

【図５】図５は従来のモニタ画像撮影装置の構成図。

【図６】図６はガンマ回路における電圧Ｖとガンマ値γ
との関係を示す説明図。

【図７】図７はガンマ値γと表示画面の関係を示す説明
図。

【図８】図８は絞りに連動してγを可変する画質制御回
路を備えた電子内視鏡装置の構成図。

【図９】図９は図８に示す装置の動作を説明するための
表示画面。

【図１０】図１０は図８に示す画質制御回路の別の構成
図

【図１１】図１１は自動及び手動調光の切り替え操作の
簡略化を図れる調光回路の構成図。

【符号の説明】

１２…電子内視鏡 １３…ＣＣＤ １４…プロセッサ ２５…ＣＲＴ ２６…モニタ画像撮像装置 ２７…平均測光回路 ２８…ピーク測光回路 ３０…光源装置 ３５…絞り機構 ３７…カメラ ３８…ＳＰＤ ４０…積分器 ４１…比較器 ４２…ＣＰＵ ４３…乗算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 真司 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 宮下 章裕 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 内久保 明伸 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 斉藤 克行 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 審査官 居島 一仁 (56)参考文献 特開 平３−159391（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−39015（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−278876（ＪＰ，Ａ) (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】 被写体の観察画像を撮像する撮像手段
   と、 前記撮像手段が出力する信号を画像信号に変換処理する
   信号処理手段と、 前記画像信号を画像として表示する第１の表示手段と、 前記画像信号から、前記画像の明るさを検出する第１の
   測光手段と、 前記第１の測光手段による前記画像の明るさの検出方式
   を、第１の方式または第２の方式に切り替える切り替え
   手段と、 前記切り替え手段の切り替えにより指定された検出方式
   に基いて前記撮像手段の露光量を制御する露光量制御手
   段と、 前記画像信号を画像として表示する第２の表示手段と、 前記第２の表示手段に表示された前記画像の明るさを検
   出する第２の測光手段と、 前記第２の表示手段に表示された前記画像を記録する画
   像記録手段と、前記露光量制御手段によって制御された露光量で前記撮
   像手段が撮像して得られた画像信号に基づく明るさ情報
   を有する 信号が入力され、前記画像記録手段で記録する
   際の前記第２の表示手段の表示光量を前記明るさ情報を
   有する信号に応じて、補正する露出補正手段と、 前記画像記録手段で記録する際の前記第２の表示手段の
   表示光量を前記露出補正手段の出力に応じて決定する露
   出量決定手段と、 前記第２の測光手段による検出結果と前記露出量決定手
   段の出力に基いて前記第２の表示手段の露光量を制御す
   る画質制御手段と、 を有することを特徴とする電子内視鏡装置。
2. 【請求項２】 被写体の観察画像を撮像する撮像手段
   と、 前記撮像手段が出力する信号を画像信号に変換処理する
   信号処理手段と、 前記画像信号を画像として表示する第１の表示手段と、 前記画像信号から、前記画像の明るさを検出する第１の
   測光手段と、 前記第１の測光手段による前記画像の明るさの検出方式
   を、第１の方式または第２の方式に切り替える切り替え
   手段と、 前記切り替え手段の切り替えにより指定された検出方式
   に基いて前記撮像手段 の露光量を制御する露光量制御手
   段と、 前記画像信号を画像として表示する第２の表示手段と、 前記第２の表示手段に表示された前記画像の明るさを検
   出する第２の測光手段と、 前記第２の表示手段に表示された前記画像を記録する画
   像記録手段と、 前記切り替え手段による切り替えに基づき前記検出方式
   を判別する判別信号が入力され、前記画像記録手段で記
   録する際の前記第２の表示手段の表示光量を前記判別信
   号に応じて補正する露出補正手段と、 前記画像記録手段で記録する際の前記第２の表示手段の
   表示光量を前記露出補正手段の出力に応じて決定する露
   出量決定手段と、 前記第２の測光手段による検出結果と前記露出量決定手
   段の出力に基いて前記第２の表示手段の露光量を制御す
   る画質制御手段と、 を有することを特徴とする電子内視鏡装置。