JP4100875B2 - 電子内視鏡装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子内視鏡装置、特にスコープ先端部から被観察体に照射する光量を調整にするために、光源ランプからの出力光量を絞り機構により制御する電子内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子内視鏡装置では、例えば光源部から出力された光をスコープ（電子内視鏡）の先端部まで導き、この先端部から照射された光により被観察体を、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子で撮像し、モニタに表示することが行われる。そして、先端部から照射される光の量は、例えば絞り機構を用いた光量制御で調整される。
【０００３】
即ち、上記光源部には、絞り羽根の開口量を可変設定する絞り機構が設けられ、一方のプロセッサ装置等ではＣＣＤで得られた画像の明るさが検出されており、この検出信号に基づいて上記絞り機構を制御することにより、先端部から出力される光の量が調整される。この結果、モニタに表示される画像の明るさが一定に維持される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電子内視鏡装置では、光源として光出力が比較的高いランプを用いる傾向にあり、絞りを全開又はその近傍で長時間使用すると、スコープの先端部の発熱が問題となる。即ち、このスコープ先端部には、上述のＣＣＤやこのＣＣＤに対する入出力信号の処理をする回路素子等が配置されており、先端部が熱を持つことによりこれらの回路素子に故障が生じたり、その寿命が短くなったりするという不都合がある。
【０００５】
また、上記のＣＣＤや対物光学系、或いは光伝送路であるライトガイド（光ファイバ）等の特性が故障、寿命等により劣化し、或いは異常動作が生じて、絞りが全開に近い状態で継続して使用される場合もあり、このような場合には、早期に修理を行う必要があるが、一般にこのような現象の早期発見は不可能である。
【０００６】
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、スコープ先端部の発熱を防止すると共に、絞り全開近傍での継続した使用が判断可能となる電子内視鏡装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、絞りにより光量調整をする光源部と、この光源部からの光がスコープの先端から照射された被観察体を撮像する撮像素子と、この撮像素子の電荷蓄積時間を電子シャッタ時間として制御する電子シャッタ回路と、上記絞りの全開位置から所定量だけ絞られた位置をしきい値として設定し、このしきい値を超えた絞りによる光出力が所定時間継続したとき、この光源部からの光出力を所定光量まで減光する制御回路とを有する電子内視鏡装置において、上記制御回路は、上記電子シャッタ回路により電子シャッタ時間が変えられたとき、この変更の割合を上記しきい値に反映させて減光制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、絞りにより光量調整をする光源部と、この光源部からの光がスコープの先端から照射された被観察体を撮像する撮像素子と、この撮像素子で得られたビデオ信号の増幅ゲインを可変設定するゲイン制御回路と、上記絞りの全開位置から所定量だけ絞られた位置をしきい値として設定し、このしきい値を超えた絞りによる光出力が所定時間継続したとき、この光源部からの光出力を所定光量まで減光する制御回路とを有する電子内視鏡装置において、上記制御回路は、上記ゲイン制御回路によりビデオ信号の増幅ゲインが変えられたとき、この変更の割合を上記しきい値に反映させて減光制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
上記の本発明の構成によれば、例えば絞り全開の２／３の位置がしきい値とされた場合、この２／３位置から全開位置の間に絞りが所定時間継続して設定されているか否かが判定され、この所定時間を継続したとき、例えば光源ランプが切られ（又は絞りが全閉近傍に動作され）、減光状態となる。一方、この減光動作状態で、スコープ、プロセッサ装置、光源部の何れかのスイッチが操作されると、光源ランプが点灯し、元の状態に復帰する。即ち、絞りが全開状態で使用される状況は、スコープ使用の待機状態に多く、この待機時の減光処理によりスコープ先端部の発熱が抑制される。また、スコープの使用時にこの減光処理が多発するときは、撮像光学系に劣化、或いは異常があることが判断される。
【００１０】
そして、請求項１の構成によれば、基準の電子シャッタ時間が１/６０秒で、絞りのしきい値が上記２／３位置に設定されている場合に、この電子シャッタ時間が例えば１/１００秒に変えられたとすると、このシャッタ時間の変更の割合３／５を上記しきい値の２／３に掛け、２／５の位置が新たなしきい値として設定される。
更に、請求項２の構成によれば、基準の増幅ゲインが１００で、絞りのしきい値が２／３位置に設定されている場合に、この増幅ゲインが１２０に変更されたとすると、このゲインの変更の割合６／５をしきい値に掛け、４／５の位置が新たなしきい値として設定される（必ずしも割合をそのまま掛けるとは限らず、変更の割合に応じた比例値としてもよい）。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１には、実施形態の参考例に係る電子内視鏡装置の構成が示されており、当該装置は電子スコープ（電子内視鏡）１０、プロセッサ装置１２、モニタ１３及び光源部１４（これはプロセッサ装置内に配置してもよいし、別体の光源装置としてもよい）からなる。図１において、電子スコープ１０の先端部には、対物光学系１６、撮像素子であるＣＣＤ１７、ライトガイド１８が配置され、このライトガイド１８は光源部１４まで配設される。
【００１２】
上記ＣＣＤ１７には、入力側にこれを駆動するためのＣＣＤ駆動回路１９が接続され、出力側にＡ／Ｄ変換器２０を介してデジタルビデオプロセッサ（ＤＶＰ）／タイミングジェネレータ（ＴＧ）２１が接続される。このＤＶＰ／ＴＧ２１は、プロセッサ装置１２内の後述の信号処理回路（２６）と協働して、ビデオ信号に対し、増幅、ホワイトバランス、ガンマ補正、輪郭補正等の各種のデジタル処理を施すことになる。また、電子スコープ１０には、光量制御及び減光動作を行うと共にスコープ全体の制御を統括するマイコン２２が設けられており、このマイコン２２内のメモリには、減光処理をするための絞りのしきい値データが記憶される。更に、この電子スコープ１０の操作部に、複数の操作スイッチ２３が配置されており、このスイッチ２３としては、フリーズスイッチ、送気／送水スイッチ、吸引スイッチ、変倍スイッチ等がある。
【００１３】
上記プロセッサ装置１２内には、上記上記ＤＶＰ／ＴＧ２１と協働して上記増幅、ホワイトバランス、ガンマ補正、輪郭補正等の各種のデジタル処理を行う信号処理回路２６が設けられており（即ち、映像処理はこの信号処理回路２６と上記ＤＶＰ／ＴＧ２１で分担して行われる）、この信号処理回路２６には、Ｄ／Ａ変換器、表示器形式に合せた出力処理をするエンコーダ等も配置され、このエンコーダの出力がモニタ１３へ供給される。
【００１４】
また、プロセッサ装置１２には、当該装置全体の制御を統括すると共に、光量制御及び減光動作を行うマイコン２７（このマイコン２７内のメモリにしきい値データを記憶させてもよい）が設けられ、またその操作パネルに複数の操作スイッチ２８が配置され、この操作スイッチ２８として、モニタ１３に表示される画像の表示条件等を設定するためのキー等も含まれる。更に、このプロセッサ装置１２には、入力手段としてキーボード等も接続される。
【００１５】
そして、光源部（装置）１４には、上記ライトガイド１８の入力端に光学的に結合するように絞り部材３０、ランプ３１が配置され、この絞り部材３０は絞り制御回路３２に接続され、ランプ３１はランプ駆動回路３３に接続される。また、マイコン３４が設けられており、このマイコン３４は例えばマイコン２２から供給される画像の明るさ制御信号に基づき、絞り制御回路３２を介して絞り部材３０の開口量を制御し、画像の明るさを一定にすると共に、絞りしきい値データを入力して減光処理を実行する。
【００１６】
即ち、電子スコープ１０のマイコン２２はＤＶＰ／ＴＧ２１で得られた輝度信号等から現在の画像の明るさを設定値と比較し、この明るさが設定値通りになるような明るさ制御信号をプロセッサ側マイコン２７を介して光源側マイコン３４へ供給する。そして、このマイコン３４が明るさ制御信号により絞り部材３０を駆動制御すると、絞り部材３０の開口量が調整され、これによって明るさが設定値に保たれる。
【００１７】
また、減光処理については、上記しきい値が例えば全開位置の２／３の位置（Ｆａとする）であるとすると、絞り部材３０が位置Ｆａと全開位置の間に駆動された時間が所定時間継続したか否かを判定し、所定時間継続したときには、ランプ駆動回路３３を介してランプ３１を消灯する。このランプ３１の消灯の代わりに、画像の明るさを一定にする光量制御を停止し、絞り制御回路３２を介して絞り部材３０を全閉又はその近傍に駆動することにより、光源部１４からの出力光を低減してもよい。なお、この光源部１４の操作パネルにも複数のスイッチ３５が設けられている。
【００１８】
また、上記マイコン３４は、他の装置のマイコン２２，２７と共に何らかのスイッチ操作に基づいて上記減光動作の解除を行う。即ち、上述した電子スコープ１０のスイッチ２３の操作状況はマイコン２２によりマイコン２７を介してマイコン３４に伝送され、プロセッサ装置１２のスイッチ２８の操作状況はマイコン２７により伝送され、そして光源部１４のスイッチ３５の操作状況はマイコン３４によって把握されることになり、各装置の何れかのスイッチ２３，２８，３５が操作されたとき、マイコン３４は上記のランプ３１を点灯させ、又は絞り部材３０による画像明るさ制御の停止を解除し、通常の状態に復帰させる。
【００１９】
参考例は以上の構成からなり、次にその作用を図２及び図３を参照しながら説明する。まず、図１のＣＣＤ１７から出力された信号は、デジタル信号に変換された後ＤＶＰ／ＴＧ２１で各種の映像処理が施されるが、この過程で形成される輝度信号を入力したマイコン２２が明るさ制御信号を光源部１４へ供給することにより、光源装置１４では画像の明るさが一定（設定値）に維持されるように絞り部材３０を駆動制御する。そして、上記ＤＶＰ／ＴＧ２１から出力されるビデオ信号は、プロセッサ装置１２の信号処理回路２６を介してモニタ１３へ供給されており、この信号処理回路２６ではアナログ信号に変換された後、エンコーダにて出力処理が施されることにより、モニタ１３上に被観察体画像が表示される。
【００２０】
図２には、プロセッサ装置１２のマイコン２７での動作が示されており、このマイコン２７では、ステップ１０１により電子スコープ１０から絞りしきい値（絞り位置Ｆａのデータ）を受信し、このしきい値をステップ１０２で光源部１４に送信する。このしきい値としての絞り位置Ｆａとしては、上限である全開位置の２／３、３／４の位置等を設定することになる。
【００２１】
一方、図３に光源部１４のマイコン３４での動作が示されており、このマイコン３４では、ステップ２０１，２０２にて、プロセッサ装置１２から上記しきい値データを受信し、このデータを内部メモリ等に記憶してセットする。次のステップ２０３では、明るさ制御が行われている絞り部材３０の位置がしきい値位置Ｆａ以上であるか否かが判定される。例えば、この位置Ｆａが全開の２／３位置であるときは、この２／３位置から全開位置の範囲内に現在の絞り位置があるか否かが判定される。このステップ２０３で、“ＹＥＳ”のときは、ステップ２０４で、例えば数分から数十分程度に設定されたタイマーカウントが開始され、ステップ２０５でこのタイムアウトを判定する。
【００２２】
このステップ２０５にて、絞り位置Ｆａ以上の継続時間が設定時間（数分から数十分）を超えた（ＹＥＳ）とき、ステップ２０６で減光処理が行われ、例えばランプ３１が消灯される（或いは絞り部材３０が全閉又はその近傍に駆動される）。そして、次のステップ２０７では、現在減光中であることを指令するコマンドを他の装置のマイコン２７，２２に送信する。
【００２３】
また、当該例において、上記減光動作の解除が何らかのスイッチの操作により行われており、光源部１４ではステップ２０８にて、操作パネルの何れかのスイッチ３５が操作されたか否かを判定し、“ＹＥＳ”のときはステップ２１０の減光解除に移行する。同様に、ステップ２０９では、他の装置のマイコン２２，２７からそれぞれの何らかのスイッチ操作に基づく減光解除コマンドを受信したか否かを判定し、ＹＥＳ”のときはステップ２１０に移行し、減光解除が行われる。この減光解除によれば、ランプ３１が点灯され（或いは絞り部材３０の全閉又はその近傍への駆動が解除され）、通常の使用状態に復帰する。
【００２４】
このような減光解除動作は、プロセッサ装置１２でも行われており、図２に示されるように、ステップ１０３にて光源装置１４から減光中コマンド（ステップ２０７で送信されたもの）を受信したか否かを判定する。そして、次のステップ１０４では、電子スコープ１０側からスコープスイッチコマンド（スコープ１０の何らかのスイッチ２３の操作があったことを示すもの）を受信したか否かを判定し、ステップ１０５では、プロセッサ装置１２の操作パネルの何れかのスイッチ２８が操作されたか否かを判定し、またステップ１０６ではプロセッサ装置に接続されたキーボードの操作があったか否かを判定し、これらのステップで“ＹＥＳ”のとき、ステップ１０７へ移行して減光解除コマンドを光源装置１４へ供給する。この減光解除コマンドは、図３のステップ２０９で受信され、これによって上述した減光解除処理が実行される。
【００２５】
以上のように、参考例では、数分から数十分の間、絞り部材３０が全開の２／３の位置Ｆａを超えるとき、減光処理が実行されると共に、各装置の何らかのスイッチ２３，２８，３５の操作がなされたとき、この減光処理が解除される。従って、この減光処理によって、スコープ先端部の発熱が抑制される。特に、待機状態では、被観察体が近くに存在しないので、絞り部材３０が全開近傍に駆動されることから、この減光処理が機能して不必要な光出力による発熱が良好に防止される。一方、内視鏡使用中に減光動作が頻繁に起こる場合は、対物光学系、ライトガイド等の撮像光学系の劣化、異常が疑われることになり、寿命、故障等の早期発見が可能となる。
【００２６】
図４には、実施形態の第１例の構成が示されており、この第１例の装置は電子シャッタを可変制御するものである。図４に示されるように、装置の基本的な構成は参考例と同様であり、電子スコープ１０では、Ａ／Ｄ変換器２０の後段にＤＶＰ４０が設けられ、電子シャッタ回路としてＣＣＤ駆動回路１９及びタイミングジェネレータ４１が配置される。即ち、マイコン４２が電子シャッタ時間の可変指令をタイミングジェネレータ４１へ出力すると、タイミングジェネレータ４１は指令のシャッタ時間に相当するタイミング信号をＣＣＤ駆動回路１９に供給する。そして、このＣＣＤ駆動回路１９が電子シャッタパルスをＣＣＤ１７へ出力することにより、ＣＣＤ１７から電子シャッタ時間、即ち電荷蓄積時間（露光時間）が可変制御された撮像信号を読み出すことができる。
【００２７】
一方、プロセッサ装置１２には、その操作パネルに電子シャッタ時間を変えるための電子シャッタスイッチ２８Ａが設けられており、このスイッチ２８Ａとマイコン４４によって例えば１／６０〜１／１００００秒のシャッタ時間が設定可能となる。即ち、この電子シャッタ制御は、シャッタ時間を短くすることにより画像の鮮鋭度が高まることから、静止画を出力するとき等に有効となるが、上記電子シャッタスイッチ２８Ａで設定されたシャッタ時間を、マイコン４４からマイコン４２へ供給することによりシャッタ時間の可変制御が行われる。
【００２８】
このような第１例の構成によれば、プロセッサ装置側マイコン４４により図５に示される動作が行われる。図５において、ステップ３０１、３０２は図２のステップ１０１、１０２と同様で、絞りしきい値を光源部１４のマイコン３４にセットする。そして、次のステップ３０３では、電子シャッタ時間に変更があったか否かを検出し、“ＹＥＳ”のときは、ステップ３０４にて新たな絞りしきい値を光源部１４へ送信することになる。
【００２９】
例えば、基準の１/６０秒の電子シャッタ時間で、絞りしきい値を全開の２／３位置Ｆａに設定する場合において、この電子シャッタ時間が上記スイッチ２８Ａで１／１００秒に変えられたとすると、このシャッタ時間の変更の割合は、（１／１００）×（６０／１）＝３／５となるので、これをしきい値の２／３に掛けた値、即ち２／５位置Ｆｂが新たな絞りしきい値としてマイコン３４にセットされる。従って、この場合は、絞り全開の２／５位置（Ｆｂとする）をしきい値として減光動作が実行される。
【００３０】
即ち、光源部１４の動作は図３と同様となり、絞り部材３０が絞り位置Ｆｂ以上に設定される時間が所定時間を超えたとき（ステップ２０５）、減光処理（ステップ２０６）にてランプ３１が消灯される。また、この減光状態は各装置の何らかのスイッチ２３，２８，３５の操作で解除される。図５のステップ３０５からステップ３０９は、この減光解除ための動作であり、図２のステップ１０３からステップ１０７までの動作と同様となる。
【００３１】
図６には、実施形態の第２例の構成が示されており、この第２例の装置はビデオ信号の増幅ゲインを可変制御するものである。図６に示されるように、装置の基本的な構成は参考例と同様であるが、電子スコープ１０のマイコン４６では、ＤＶＰ／ＴＧ２１内の増幅回路に対し、そのゲインを可変制御する指令を与えるようになっている。また、プロセッサ装置１２には、その操作パネルに増幅ゲインを変えるためのゲインスイッチ２８Ｂが設けられており、このスイッチ２８Ｂとマイコン４７によってビデオ信号の増幅ゲインを可変設定することが可能になる。この増幅ゲイン調整は、観察する部位に応じて或いは使用者の好み等に応じて画像の明るさを調整したいときに用いられる。
【００３２】
このような第２例の構成によれば、プロセッサ装置側マイコン４７により図７に示される動作が行われる。図７において、ステップ４０１、４０２は図２のステップ１０１、１０２と同様で、絞りしきい値を光源部１４のマイコン３４にセットする。そして、次のステップ４０３では、ゲイン値に変更があったか否かを検出し、“ＹＥＳ”のときは、ステップ４０４にて新たな絞りしきい値を光源部１４へ送信する。
【００３３】
例えば、基準の増幅ゲインが１００で、絞りしきい値を全開の２／３位置Ｆａに設定する場合において、この増幅ゲインが上記スイッチ２８Ｂで１２０に変更されたとすると、このゲインの変更の割合、即ち１２０／１００＝６／５をしきい値に掛け、４／５が新たなしきい値としてマイコン３４にセットされる。従って、この場合は、絞り全開の４／５位置（Ｆｃとする）をしきい値として減光動作が実行される。
【００３４】
即ち、図３で説明したように、絞り部材３０が絞り位置Ｆｃ以上に設定される時間が所定時間を超えたとき（ステップ２０５）、減光処理（ステップ２０６）に移行してランプ３１が消灯される。また、この減光状態は各装置の何らかのスイッチ２３，２８，３５の操作で解除される。図７のステップ４０５からステップ４０９は、この減光解除ための動作であり、図２のステップ１０３からステップ１０７までの動作と同様である。なお、上記第１例又は第２例において、絞りしきい値に加える変更割合は、その割合をそのまま掛けずに、変更の割合に比例した他の割合としてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、絞りの全開位置から所定量だけ絞られた位置をしきい値として設定し、このしきい値を超えた絞りによる光出力が所定時間継続したとき、光源部からの光出力を所定光量まで減光するようにすると共に、電子シャッタ回路の電子シャッタ時間の変更の割合を絞りしきい値に反映させて減光制御を行うようにしたので、電子シャッタ時間が変更されても減光処理制御が正確に行われ、待機時等での無駄な光出力をなくしてスコープ先端部の発熱を防止することができる。
【００３６】
請求項２の発明によれば、撮像素子で得られたビデオ信号の増幅ゲインを可変設定するゲイン制御回路を備えた場合は、増幅ゲインの変更の割合を絞りしきい値に反映させて減光制御を行うようにしたので、増幅ゲインが変更されても減光処理制御が正確に行われるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例に係る電子内視鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 参考例におけるプロセッサ装置のマイコンの制御動作を示すフローチャートである。
【図３】 参考例から第２例における光源部のマイコンの制御動作を示すフローチャートである。
【図４】 第１例の電子内視鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図５】 第１例におけるプロセッサ装置のマイコンの制御動作を示すフローチャートである。
【図６】 第２例の電子内視鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図７】 第２例におけるプロセッサ装置のマイコンの制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…電子スコープ、 １２…プロセッサ装置、
１４…光源部、 １７…ＣＣＤ、
１９…ＣＣＤ駆動回路、 ２１…ＤＶＰ／ＴＧ、
２２，４２，４６…電子スコープ側マイコン、
２３，２８，２８Ａ，２８Ｂ，３５…スイッチ、
２７，４４，４７…プロセッサ装置側マイコン、
３４…光源部側マイコン、
３０…絞り部材、 ３１…ランプ、
４０…ＤＶＰ、 ４１…ＴＧ。

Claims (2)

1. 絞りにより光量調整をする光源部と、この光源部からの光がスコープの先端から照射された被観察体を撮像する撮像素子と、この撮像素子の電荷蓄積時間を電子シャッタ時間として制御する電子シャッタ回路と、上記絞りの全開位置から所定量だけ絞られた位置をしきい値として設定し、このしきい値を超えた絞りによる光出力が所定時間継続したとき、この光源部からの光出力を所定光量まで減光する制御回路とを有する電子内視鏡装置において、
   上記制御回路は、上記電子シャッタ回路により電子シャッタ時間が変えられたとき、この変更の割合を上記しきい値に反映させて減光制御を行うことを特徴とする電子内視鏡装置。
2. 絞りにより光量調整をする光源部と、この光源部からの光がスコープの先端から照射された被観察体を撮像する撮像素子と、この撮像素子で得られたビデオ信号の増幅ゲインを可変設定するゲイン制御回路と、上記絞りの全開位置から所定量だけ絞られた位置をしきい値として設定し、このしきい値を超えた絞りによる光出力が所定時間継続したとき、この光源部からの光出力を所定光量まで減光する制御回路とを有する電子内視鏡装置において、
   上記制御回路は、上記ゲイン制御回路によりビデオ信号の増幅ゲインが変えられたとき、この変更の割合を上記しきい値に反映させて減光制御を行うことを特徴とする電子内視鏡装置。

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