JP3888763B2

JP3888763B2 - 電子内視鏡光量制御装置

Info

Publication number: JP3888763B2
Application number: JP06484198A
Authority: JP
Inventors: 充樋口; 信次竹内; 一浩山中
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: JPH11244228A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子内視鏡光量制御装置、特に被観察体への出射光量を絞りを用いて制御するもので、被観察対象が遠い場合でも良好な画像を得るための光量調整の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子内視鏡装置では、固体撮像素子として例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）が用いられており、このＣＣＤにおいては光電変換素子により画素単位で蓄積される電荷を読み出すことにより、画像信号（ビデオ信号）が得られるように構成される。また、被観察体内へ照明光を供給するために、光源部（又は別体装置）が設けられ、この光源部では絞り制御機構により最適な光量が得られるようになっている。
【０００３】
即ち、上記ＣＣＤから出力された画像信号は、例えばデジタルビデオプロセッサ（ＤＶＰ）等に供給され、ここで色差信号、輝度信号等が形成されており、この輝度信号は輝度調整の制御信号として絞り駆動回路へ供給される。この絞り駆動回路では、輝度信号が一定となるように絞りを駆動することになり、輝度信号が基準値より小さい場合は絞りを開く方向、輝度信号が基準値より大きい場合は絞りを閉じる方向に制御される。この絞り開口量の可変制御により、先端部からの照射光量が変化することになり、これによって画像の明るさを一定に維持することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電子内視鏡装置においては、例えば深い空洞部等で観察部が遠い距離にある場合は、先端部から照射された光が届かず、光量不足（ＣＣＤの受光量不足）となり、観察に適した明るさの画像を得ることができないという問題があった。
【０００５】
これを解決する手段としては、光源であるランプの電圧を高くし、ランプ自体の出力、即ち能力を高めることが考えられる。しかし、この場合にはランプが酷使され、寿命が短くなるという不都合がある。
【０００６】
また、ランプの光出力を高めると、逆に近い距離の観察部を撮影する場合に、上記絞りによって出射光量が小さく絞られることになり、光量制御が不安定となる。即ち、絞りを大きく開いた領域と比較すると、小さい絞り領域においては、絞りによる出射光量の調整が大まかにしかできず、画像の明るさが安定しない状態が生じ得る。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、遠距離の観察部においては良好な明るさ、近距離の観察部では安定した光量制御が得られると共に、ランプの寿命を延ばすことができる電子内視鏡光量制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、被観察体へ光照射するための光源と、この光源からの光出力を可変調整する絞りと、この絞りを可変駆動する絞り駆動回路と、上記光源自体の明るさを変えるために光源電圧を制御する光源電圧制御回路と、この光源電圧制御回路を制御し、通常では上記光源に一定の光源電圧を与え、撮像素子の受光量の検出に基づき、上記絞りが全開の状態でもこの撮像素子の受光量が不足すると判定される場合にのみ、上記光源電圧を上げるようにする制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、制御手段では画像の輝度信号により撮像素子の受光量を検出し、輝度調整の制御信号を絞り駆動回路へ出力しており、この絞り駆動回路により絞りが可変駆動され、画像の明るさが一定となるように制御される。そして、この絞りが全開となっても明るさが低いと判定したときは、光源電圧制御回路に対し光源電圧を上げる指令信号を出力する。これによれば、通常時よりも光源出力が高くなるので、遠距離にある観察部等の画像でも良好な明るさを得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１には、実施形態例としての電子内視鏡光量制御装置の回路構成が示されており、この電子内視鏡装置はスコープ（電子内視鏡）１０を、画像処理回路を有するプロセッサ装置や光源装置（光源部）に接続する構成となる。このスコープ１０には、その先端部に撮像素子であるＣＣＤ１２が設けられると共に、光源光を先端部まで導くためのライトガイド１４が配設される。また、スコープ１０の操作部には、静止画表示のためのフリーズスイッチ１５が設けられる。
【００１１】
上記ＣＣＤ１２には、ここで撮像された画像信号を読み出すためのＣＣＤ駆動回路１６が接続され、この駆動回路１６にはタイミングジュネレータ１７、後述する絞り制御、光源電圧制御を含めた各種の制御をするマイコン（マイクロコンピュータ）１８が接続され、このマイコン１８には上記フリーズスイッチ１５の動作信号が入力される。上記ＣＣＤ駆動回路１６は、マイコン１８の制御に基づきタイミング信号を入力し、動画又は静止画のために例えば画素混合読出し（色差線順次混合読出し方式）の駆動制御を行う。
【００１２】
一方、上記のライトガイド１４には、光源部において集光レンズ等を介して絞り（可動絞り）２０及びハロゲンランプ等のランプ２１が設けられ、この光源部では、上記絞り２０を駆動する絞り駆動回路２２と、上記ランプ２１を点灯制御し、ランプ電圧（点灯電圧）を制御するランプ電圧制御回路２３が配置される。上記絞り２０及び絞り駆動回路２２としては、絞り２０の開口量（絞り値）を限られた複数段（段階的）に切り替えるものでもよいし、連続的に可変するものでもよい。
【００１３】
また、上記ランプ電圧制御回路２３は通常ではＶ1 ［例えば１３ボルト（Ｖ）］の一定電圧をランプ２１へ与えるが、上記マイコン１８の指令に基づき、絞り２０が全開でも画像輝度が不足する場合には、上記Ｖ1 よりも大きい電圧Ｖａ［例えば、１３Ｖ＜Ｖａ≦１５Ｖ（Ｖ2 ）］をランプ２１へ供給する。これによって、遠距離の観察部等であっても、最適な光量を与えることができる。
【００１４】
上記ＣＣＤ１２の後段には、Ａ／Ｄ変換器２６を介して、画像信号処理回路としてのＤＶＰ（デジタルビデオプロセッサ）２７が接続されており、このＤＶＰ２７には、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）マトリクス回路、ＲＧＢゲイン回路、色差マトリクス回路、ガンマ補正回路等を設けることができ、ここで、輝度信号（Ｙ）と色差信号（Ｃ）を形成することになる。そして、この輝度信号はマイコン１８へ入力され、このマイコン１８から輝度調整の制御信号が上記絞り駆動回路２２へ供給されており、この絞り駆動回路２２ではこの輝度制御信号を受けて絞り２０の開口量を可変制御する。
【００１５】
また、上記マイコン１８では、上記輝度信号に基づき、現在の画像輝度が最適値となっているか否かを判断すると共に、上記絞り２０の開口状態を検出し、この絞り２０が全開状態でも現在の画像輝度が不足していると判定した場合は、上記ランプ電圧制御回路２３に対しランプ電圧を上げる指令信号を供給する。なお、この電圧上昇の指令は、ランプ電圧の上限、下限を検出して実行することになる。
【００１６】
上記のＤＶＰ２７の後段には、奇数フィールド及び偶数フィールドのデータを記憶する第１メモリ２８及び第２メモリ２９、この第１メモリ２８側端子と第２メモリ２９側端子を切り替える切替え回路３０、Ｄ／Ａ変換器３１が設けられる。
【００１７】
当該例は以上の構成からなり、その作用を図２乃至図４を参照しながら説明する。図２は、出射光量を上げる場合の動作を示し、図３は出射光量を下げる場合の動作を示しており、マイコン１８がＤＶＰ２７から入力した輝度信号に基づき、明るさ調整のために出射光量を上げる必要があると判定した場合は図２の処理を行い、出射光量を下げる必要があると判定した場合は図３の処理を行う。
【００１８】
図２の光量アップ時においては、ステップ１０１にて絞り２０が全開であるか否かを判定し、”Ｎ（NO）”のときは、ステップ１０２にて絞り２０を開く方向の指令信号を絞り駆動回路２２へ与え、一方”Ｙ（YES ）”のときは、ステップ１０３へ移行する。このステップ１０３では、ランプ電圧が上限Ｖ2 であるか否かを判定し、”Ｎ”のときは、ステップ１０４にてランプ電圧を上昇させる指令信号をランプ電圧制御回路２３へ供給し、”Ｙ”のときは制御の限界であるから処理を終了させる。
【００１９】
図３の光量ダウン時においては、ステップ２０１にてランプ電圧が下限Ｖ1 であるか否かを判定し、”Ｎ”のときは、ステップ２０２にてランプ電圧を下げる指令信号をランプ電圧制御回路２３へ供給し、一方”Ｙ”のときはステップ２０３へ移行して通常の光量動作を実行する。即ち、このステップ２０３では、絞り２０が最小開口量であるか否かを判定しており、Ｎ”のときは、ステップ２０４にて絞り２０を閉じる方向の指令信号を絞り駆動回路２２へ与え、”Ｙ”のときは処理を終了させる。
【００２０】
このような制御により、図４に示す光量調整が行われる。即ち、図４（Ａ）に示されるように、横軸に時間、縦軸に距離をとり、この縦軸の遠距離程、大きな光量が必要となる場合を考えると、図４（Ｂ）のｔ1 の時点で絞り２０が全開となると、図のｔ2 まで光量が不足する状態となる。しかし、上記のｔ1 〜ｔ2 までの間では、図４（Ｃ）に示されるように、ランプ電圧がＶ1 からＶ2 （例えば、０．１Ｖ単位で１３〜１５Ｖまでの間で２０段階）まで、距離に応じて可変制御されることになり、これによって、図４（Ａ）で示したｔ1 〜ｔ2 までの必要光量が確保される。
【００２１】
従って、遠距離の観察部であっても、適切な明るさの画像を得ることが可能となる。また、近距離の観察部の場合は、ランプ電圧がＶ1 に下げられ、出射光量はそれ程大きくないので、絞り２０も極めて小さい開口の領域で可変制御されることがない。従って、大まかな光量調整も防止され、安定した光量制御が行われることになる。更に、通常では、酷使状態とならないランプ電圧Ｖ1 となるので、ランプ２１の寿命も長くなるという利点がある。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、通常では光源ランプに一定の電圧を与え、撮像素子の受光量の検出に基づき、絞りが全開の状態でもこの撮像素子の受光量が不足すると判定される場合にのみ、上記光源電圧を上げるように制御したので、遠距離の観察部等においては良好な明るさの画像が得られ、近距離の観察部では安定した光量制御が実行できる。更に、ランプを酷使しないので、ランプ寿命を延ばすことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係る電子内視鏡光量制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態例において出射光量を増加させる時の動作を示すフローチャートである。
【図３】実施形態例において出射光量を減少させる時の動作を示すフローチャートである。
【図４】実施形態例の光量制御の状態を示し、図（Ａ）は撮像距離及び必要光量、図（Ｂ）は絞りの制御、図（Ｃ）はランプ電圧の制御を示す図である。
【符号の説明】
１２ … ＣＣＤ、
１６ … ＣＣＤ駆動回路、
１８ … マイコン（制御手段）、
２０ … 絞り、
２１ … ランプ、
２２ … 絞り駆動回路、
２３ … ランプ電圧制御回路、
２７ … ＤＶＰ（デジタルシグナルプロセッサ）。

Claims

被観察体へ光照射するための光源と、
この光源からの光出力を可変調整する絞りと、
この絞りを可変駆動する絞り駆動回路と、
上記光源自体の明るさを変えるために光源電圧を制御する光源電圧制御回路と、
この光源電圧制御回路を制御し、通常では上記光源に一定の光源電圧を与え、撮像素子の受光量の検出に基づき、上記絞りが全開の状態でもこの撮像素子の受光量が不足すると判定される場合にのみ、上記光源電圧を上げるようにする制御手段と、を備えた電子内視鏡光量制御装置。