JP4105280B2 - 電子内視鏡装置及び電子内視鏡用光源装置 - Google Patents
電子内視鏡装置及び電子内視鏡用光源装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡の先端部に撮像素子と複数個のライトガイドの出射端面とが設けられた電子内視鏡装置及び電子内視鏡用光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、主として患者の体腔内，例えば消化管や血管内の様子を撮影する電子内視鏡装置の一つには、電子内視鏡の先端部に撮像素子とライトガイドの出射端面とが設けられ、単一の光源からライトガイドの入射端面に入射された照明光を出射端面から出射することによって撮影対象を照明し、照明された撮影対象を撮像素子によって撮影するものがある。
【０００３】
この種の電子内視鏡装置では、撮像素子には固体撮像素子(ＣＣＤ)が多く用いられ、その撮像面はライトガイドの出射端面とほぼ平行に配置され、これらは撮影対象とほぼ同じ角度で対向する。また、電子内視鏡装置には、複数のライトガイドの出射端面を撮像素子の周囲に距離をおいて配置し、撮影対象の凹凸による影の影響を低減させたものもある。
【０００４】
ところで、近年におけるＣＣＤのパッケージ外形は小形化の傾向にあり、これに伴って電子内視鏡の先端部は細くなっている。このため、電子内視鏡装置を用いて診察される患者の負担が軽減されてきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した電子内視鏡装置には以下の問題があった。即ち、電子内視鏡装置によって消化管等の管内の様子を撮影する場合、撮像素子と近い位置関係にある物体(近接部：例えば管壁)からの光束と、撮像素子と遠い位置関係にある物体(遠景部：例えば管空)からの光束とが共に撮像素子に入射する。この場合、遠景部の照度が近接部の照度よりも低くなる。このため、遠景部に対する照度が不足し、遠景部の輝度情報の階調の変化が検知不可能となり、遠景部の画像が黒くつぶれることがあった。
【０００６】
そこで、遠景部の照度を高めるべく、各ライトガイドの入射端面に入射される光量を多くすると、近接部に照明光が強く当たるので、近接部の輝度情報がＣＣＤによって得られる画像の有効範囲(ダイナミックレンジ)を超えてしまい、近接部の画像にハレーションが生じることがあった。
【０００７】
また、上記した電子内視鏡装置では、ＣＣＤの小形化に伴って各画素の電荷蓄積素子の容量が小さくなり、ダイナミックレンジが小さくなっている。このことに鑑み、各画素の電荷量が容易にオーバーフローしないように照明光の光量を低下させる傾向にある。従って、遠景部が照度不足となって遠景部と近接部との間のコントラストが高くなり、観察しにくい画像となる場合が多くあった。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、撮像素子の撮像範囲に反射率の高い部分と反射率の低い部分とが同時に入る場合でも、全体的に安定したコントラストを有する画像を得ることができる電子内視鏡装置及び電子内視鏡用光源装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した課題を解決するために以下の構成を採用する。すなわち、請求項１の発明は、挿入部と、前記挿入部の先端に嵌め込まれた対物レンズと、前記対物レンズの後方に配置され、中心線を境とした一方の撮像領域にて得た輝度信号を一周期の前半に出力し、他方の撮像領域にて得た輝度信号を後半に出力する撮像素子と、入射端面が互いに接して配置されているとともに、夫々の出射端面が前記撮像素子の撮像領域の前記中心線に対して線対称となるように、前記一方の撮像領域に影響を与える位置に配置された第１ライトガイド及び前記他方の撮像領域に影響を与える位置に配置された第２ライトガイドと、前記第１ライトガイド及び第２ライトガイドの入射端面に照明光を供給する光源と、遮光部を選択的に前記第１ライトガイド又は前記第２ライトガイドの入射端面と前記光源との間に挿入する光量配分調整部と、前記撮像素子によって得られた輝度信号における輝度値を前記一周期の前半と後半に分けて夫々積分し、前半の積分値と後半の積分値との差分を算出し、遮光板を、後半の積分値よりも前半の積分値が大きい場合には前記第１ライトガイドと前記光源との間に挿入し、前半の積分値よりも後半の積分値が大きい場合には前記第２ライトガイドと前記光源との間に挿入するように前記光量配分調整部を制御する光量配分制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明によると、撮像素子が例えば反射率の高い部分と反射率の低い部分とが一度に撮影した場合には、撮像素子の撮像領域のうち、反射率の高い部分を撮影する領域の輝度が他の領域の輝度より高くなる。すると、光量配分調整部が、反射率の高い部分を最も強く照らしているライトガイドの入射端面に入射される光量を減少させる。
【００１１】
これによって、反射率の高い部分に照射される照明光の光量が低下し、その部分を撮影する領域の輝度が低下する。従って、反射率の高い部分の画像に生じるハレーションの発生防止，或いは発生したハレーションの除去を図ることができる。また、光量配分調整部によって撮像素子の各領域の受光量をほぼ均等にできるので、コントラストが全体的に安定した画像を得ることができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の電子内視鏡装置が、前記光源と前記各ライトガイドの入射端面との間に配置され、前記光量配分調整部によって何れかのライトガイドの入射端面に供給される光量が低下した場合に、前記各ライトガイドの入射端面に入射される光量を均等に増加させる光量調整部をさらに備えたことで特定したものである。
【００１３】
請求項１の発明では、光量配分調整部によって、何れかのライトガイドから出射される光量が低下するので、撮影対象に照射される照明光の全体の光量が低下する。このため、画面に表示される画像が暗くなる場合がある。請求項２の発明によると、各ライトガイドから出射される光量を均等に増加させるので、画面に表示される画像がコントラストが安定した状態で明るく表示される。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１記載の光量配分調整部が、前記光源と前記各ライトガイドの入射端面との間の光路外に配置されるとともに互いに連結された一対の遮光板を有することで特定したものである。請求項３の発明によれば、光量配分調整部の遮光板が該当する光路に挿入されることによって照明光を遮光するので、該当するライトガイドの入射端面に入射される光量が減少し、その出射端面から出射される照明光の光量が低下する。このようにすると、光源自体から発せられる光量が一定のままで撮像素子の撮像領域の受光量を調整することができる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３の光量配分制御部が、前記後半の積分値から前記前半の積分値を減算し、前記遮光板が、前記減算の結果が負である場合に前記光源と前記第１ライトガイドの入射端面との間の光路のみに挿入され、前記減算の結果が正である場合に前記光源と前記第２ライトガイドの入射端面との間の光路のみに挿入されることで特定したものである。
【００１８】
請求項５の発明は、挿入部と、前記挿入部の先端に嵌め込まれた対物レンズと、前記対物レンズの後方に配置され、中心線を境とした一方の撮像領域にて得た輝度信号を一周期の前半に出力し、他方の撮像領域にて得た輝度信号を後半に出力する撮像素子と、入射端面が互いに接して配置されているとともに、夫々の出射端面が前記撮像素子の撮像領域の前記中心線に対して線対称となるように、前記一方の撮像領域に影響を与える位置に配置された第１ライトガイド及び前記他方の撮像領域に影響を与える位置に配置された第２ライトガイドとを有する電子内視鏡に照明光を供給する光源装置であって、前記第１ライトガイド及び第２ライトガイドの入射端面に照明光を供給する光源と、遮光部を選択的に前記第１ライトガイド又は前記第２ライトガイドの入射端面と前記光源との間に挿入する光量配分調整部と、前記撮像素子によって得られた輝度信号における輝度値を前記一周期の前半と後半に分けて夫々積分し、前半の積分値と後半の積分値との差分を算出し、遮光板を、後半の積分値よりも前半の積分値が大きい場合には前記第１ライトガイドと前記光源との間に挿入し、前半の積分値よりも後半の積分値が大きい場合には前記第２ライトガイドと前記光源との間に挿入するように前記光量配分調整部を制御する光量配分制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
［実施形態１］
〔電子内視鏡装置の構成〕
図１は、本発明の実施形態１による電子内視鏡装置の構成図である。図１には、撮像素子としてカラーＣＣＤ１０が用いられた電子内視鏡装置が示されている。図１において、電子内視鏡装置は、カラーＣＣＤ１０を備えた電子内視鏡１と、この電子内視鏡１に撮影対象の照明光を供給するとともに、カラーＣＣＤ１０によって撮影された撮影対象の映像信号を生成する内視鏡用の光源装置兼ビデオプロセッサ２とからなり、光源装置兼ビデオプロセッサ２には、撮影対象の映像を表示するテレビモニタ３が接続されている。
〈電子内視鏡〉
図１に示すように、電子内視鏡１は、先端が電子内視鏡１の先端部をなすコード状の挿入部４と、挿入部４の基端に連結された操作部５と、操作部５の外周面から延出するコード状のライトガイド連結管６とを有している。ライトガイド連結管６の末端にはコネクタ７が設けられており、コネクタ７によって電子内視鏡１と光源装置兼ビデオプロセッサ２とが着脱自在に接続される。
【００２０】
電子内視鏡１の内部には、挿入部４の先端からコネクタ７の末端までに亘って２つのライトガイドファイババンドル(以下、「ＬＣＢ」という)８,９が設けられている。各ＬＣＢ８,９の挿入部４側の端面は照明光の出射端面をなし、コネクタ７側の端面は照明光の入射端面をなす。
【００２１】
図２(ａ)は、図１に示した各ＬＣＢ８,９の入射端面を示す図である。図２(ａ)に示すように、各ＬＣＢ８,９の入射端面は、一つの円形状の端面を形成する半円状に形成されている。各ＬＣＢ８,９の入射端面は、図１に示すように、コネクタ７が光源装置兼ビデオプロセッサ２に接続された際に、光源装置兼ビデオプロセッサ２内に向けて配置される。
【００２２】
図２(ｂ)は、図１に示したＢ−Ｂ線に沿った挿入部４の切断面を示す図である。各ＬＣＢ８,９は、電子内視鏡１内部で分かれており、各ＬＣＢ８,９の出射端面は、図２(ｂ)に示すように円形状を有し、カラーＣＣＤ１０の撮像面(撮像領域)の中心線に対して線対称に配置されている。そして、各ＬＣＢ８,９の出射端面の前方には、各ＬＣＢ８,９から出射された照明光を広げる配光レンズ１１,１２が設けられている。
【００２３】
また、図１に示すように、カラーＣＣＤ１０は、挿入部４の先端部内に設けられている。カラーＣＣＤ１０の撮像面は、各ＬＣＢ８,９の出射端面と平行に設けられている。カラーＣＣＤ１０の前方には、撮影対象の像をカラーＣＣＤ１０の撮像面にて結像させる対物レンズ１３が配置されている。そして、カラーＣＣＤ１０は、信号線１４,１５を介してコネクタ７内に設けられた信号処理回路１６の入力端子と接続されている。
【００２４】
本実施形態では、カラーＣＣＤ１０の撮像面の中心線を境としたＬＣＢ８側の撮像領域(各画素)が、テレビモニタ３の画面の向かって右側に表示される画像を撮影し、ＬＣＢ９側の撮像領域(各画素)がテレビモニタ３の向かって左側に表示される画像を撮影する。また、カラーＣＣＤ１０の各画素は、撮影対象が近距離に存する場合には、ＬＣＢ８の出射端面に近いものほどＬＣＢ８から出射される照明光の照明領域及び照度の影響を受け、ＬＣＢ９の出射端面に近いものほどＬＣＢ９から出射される照明光の照明領域及び照度の影響を受ける。
【００２５】
信号処理回路１６は、その入力端子から入力されたカラーＣＣＤ１０の出力信号に必要な処理を施し、輝度信号(Ｙ信号)と２つの色差信号(Ｒ−Ｙ信号及びＢ−Ｙ信号)とをその出力端子から出力する。
〈光源装置兼ビデオプロセッサ〉
光源装置兼ビデオプロセッサ２の内部には、各ＬＣＢ８,９の入射端面に対向する位置に、キセノンランプを用いた光源ランプ１７が配置されている。この光源ランプ１７には、ランプ用電源１８から発せられた電力がランプ用線材１９を介して供給される。光源ランプ１７は、照明光として一定の光量の白色平行光(光束ＬＦ)を各ＬＣＢ８,９の入射端面へ向けて発する。この光束ＬＦの光軸ＯＡは、各ＬＣＢ８,９の入射端面で形成される一つの円形端面(図２(ａ)参照)の中心を通過するようになっている。
【００２６】
光源ランプ１７と各ＬＣＢ８,９の入射端面との間には、光源ランプ１７から発せられた光束ＬＦを集光するコンデンサレンズ２０が配置されている。このコンデンサレンズ２０によって、光束ＬＦは、収束しながら各ＬＣＢ８,９の入射端面に入射される。
【００２７】
コンデンサレンズ２０と光源ランプ１７との間には、絞り装置２１が配置されている。絞り装置２１は、図１の紙面と直交する方向(＋Ｙ方向及び−Ｙ方向：図２参照)から光束ＬＦを均等に遮光することによって、各ＬＣＢ８,９の入射端面に入射される照明光の光量を調整する。
【００２８】
絞り装置２１と光源ランプ１７との間には、光量配分調整部２２が配置されている。光量配分調整部２２は、図１及び図２中の＋Ｘ方向と−Ｘ方向との一方から光束ＬＦに挿入され光束ＬＦを遮光する。これによって、光量配分調整部２２は、ＬＣＢ８又はＬＣＢ９に入射される照明光の光量を低下させる。なお、絞り装置２１及び光量配分調整部２２の構成は後述する。
【００２９】
上述した信号処理回路１６の出力端子は、信号線２３〜２５を介してＡ／Ｄ変換器２６〜２８と接続されている。Ａ／Ｄ変換器２６には、上記したＲ−Ｙ信号が入力され、Ａ／Ｄ変換器２７には、上記したＲ−Ｂ信号が入力され、Ａ／Ｄ変換器２８には、上記したＹ信号が入力される。各Ａ／Ｄ変換器２６〜２８は、入力された信号をアナログ−ディジタル変換する。
【００３０】
各Ａ／Ｄ変換器２６〜２８は、信号線を介してメモリ部２９と接続されている。メモリ部２９は、Ａ／Ｄ変換器２６〜２８から入力されるＲ−Ｙ，Ｒ−Ｂ及びＹの各ディジタル信号についてフリーズ，補間等の処理を施す。
メモリ部２９は、信号線を介してＤ／Ａ変換器３０〜３２と接続されている。Ｄ／Ａ変換器３０〜３２は、メモリ部２９から入力されるＲ−Ｙ，Ｒ−Ｂ,及びＹの各ディジタル信号をアナログ信号に変換する。
【００３１】
各Ｄ／Ａ変換器３０〜３２は、信号線を介して信号処理部３３と接続されている。信号処理部３３は、各Ｄ／Ａ変換器３０〜３２から入力されるＲ−Ｙ信号，Ｒ−Ｂ信号，及びＹ信号からアナログＲＧＢ信号(同期信号を含む)を生成し、テレビモニタ３に供給する。これによって、テレビモニタ３には、カラーＣＣＤ１０によって撮影された対象のＲＧＢ信号に基づく画像(映像)が表示される。
【００３２】
また、上述した信号線２５には、信号線３４が接続されている。信号線３４は、調光回路３５に接続されており、信号処理回路１６から出力されたＹ信号を調光回路３５に入力する。調光回路３５は、システムコントロール部３６と信号線３７を介して接続されている。システムコントロール部３６は、照明光全体の調光用の基準電圧Ｖrefを、信号線３７を介して調光回路３５に入力する。
【００３３】
調光回路３５は、自身に入力されたＹ信号と基準電圧Ｖrefとを用いて制御信号αを生成し、この制御信号αをもって絞り装置２１を制御する。また、調光回路３５は、自身に入力されたＹ信号を用いて制御信号βを生成し、この制御信号βをもって光量配分調整部２２を制御する。なお、この調光回路３５の詳細は後述する。
〔絞り装置の構成〕
図３(ａ)は、図１に示した絞り装置２１の構成図であり、図３(ａ)及び図３(ｂ)は、絞り装置２１をコンデンサレンズ２０側から見た図である。図３(ａ)に示すように、絞り装置２１は、減光部４０と、回転軸４１と、回転機構４２と、モータ４３とからなる。
【００３４】
図３(ａ)に示すように、減光部４０は、同一の長方形の平面形状を有する平行平板状の遮光板４０ａ,４０ｂの側縁同士を連結板４０ｃで連結したコの字状に形成されている。遮光板４０ａと遮光板４０ｂとは平行に配置され、これらの中心軸線は同一直線上に配置されている。連結板４０ｃも長方形の平面形状を有する平行平板状に形成されている。
【００３５】
回転軸４１は、連結板４０ｃの中心軸と同軸で連結板４０ｃに固着されている。これによって、減光部４０は回転軸４１と同軸で回転する。回転機構４２は、モータ４３と接続されており、モータ４３の駆動に連動して回転軸４１を回転させる。モータ４３は、図１に示した調光回路３５から制御信号αを受け取るようになっており、この制御信号αに応じた動力を回転機構４２に与える。
【００３６】
図３(ｂ)に示すように、絞り装置２１は、その回転軸４１が図１に示した光束ＬＦの光軸ＯＡと同一平面上に存する状態で配置され、各遮光板４０ａ,４０ｂの中心と光軸ＯＡとの各距離が、回転軸４１の回転に拘わらず常に等距離を維持する。絞り装置２１は、図３(ｂ)に示すように、各遮光板４０ａ,４０ｂと光軸ＯＡとが平行な状態を初期状態とし、この初期状態の場合に各ＬＣＢ８,９の入射端面に入射される照明光の光量が最大となる。
【００３７】
その後、モータ４３に制御信号αが与えられ、モータ４３の駆動によって回転軸４１が回転すると、図３(ｃ)に示すように、各遮光板４０ａ,４０ｂは、光束ＬＦをほぼ均等に遮光する。これによって、各ＬＣＢ８,９の入射端面(図１参照)に入射される光量がほぼ均等に減少する。このように、絞り装置２１は、その初期状態からの回転角度の大きさによって、各ＬＣＢ８,９の出射端面から出射される光量を調整する。
〔光量配分調整部の構成〕
図４は、図１に示した光量配分調整部２２の構成図である。図４に示すように、光量配分調整部２２は、遮光部４５を有している。遮光部４５は、光軸ＯＡに対して４５゜の角度で光源ランプ１７側に傾いた遮光板４５ａと、光軸ＯＡに対して４５゜の角度で絞り装置２１側に傾いた遮光板４５ｂと、図２に示したＸ方向に沿って配置され、一端側(＋Ｘ側)で遮光板４５ａを支持し、他端側(−Ｘ側)で遮光板４５ｂを支持するステー４５ｃ,４５ｃとからなる。
【００３８】
遮光部４５は、図示せぬ支持部材によって、Ｘ方向に沿って移動可能な状態で支持されている。また、ステー４５ｃの一方の外側面にはラック４６が刻まれており、このラック４６と噛み合いながら回転するピニオン４７が設けられている。ピニオン４７からは回転軸４８が延出しており、回転軸４８は回転機構４９に接続されている。そして、回転機構４９は、モータ５０に接続されている。
【００３９】
モータ５０は、図１に示した調光回路３５から制御信号βを受け取る。すると、モータ５０は、この制御信号βに従った動力を回転機構４９に与え、回転機構４９は、回転軸４８を回転させる。これによって、ピニオン４７がラック４６と噛み合いながら回転することで、遮光部４５が＋Ｘ方向又は−Ｘ方向へ移動する。
【００４０】
図５は、遮光部４５を側方から見た図であり、図６は、遮光部４５を光源ランプ１７側から見た図である。図５(ａ)及び図６(ａ)に示すように、モニタ３の画像にハレーションが生じていない場合には、光源ランプ１７から発せられた光束ＬＦは、遮光部４５の遮光板４５ａと遮光板４５ｂとの間を遮光されることなく通過する。この状態は、例えば反射率が一様な平面状の撮影対象を各ＬＣＢ８,９が等距離から照明した場合の状態である。この状態を光量配分調整部２２の初期状態とする。
【００４１】
これに対し、図５(ｂ)及び図６(ｂ)に示すように、カラーＣＣＤ１０のＬＣＢ８側の撮像領域にて撮影された画像にハレーションが生じる場合には、遮光部４５が−Ｘ方向に移動し、遮光板４５ａが−Ｘ方向から光束ＬＦを遮光する。これによって、図５(ｂ)に示す斜線部分の光束ＬＦが遮光される。この結果、ＬＣＢ８の入射端面に入射される照明光の光量のみが減少し、ＬＣＢ８の出射端面から出射される光量が、ＬＣＢ９の出射端面から出射される光量より減少する。従って、ＬＣＢ８側の領域に受光される光量が低下し、ハレーションが除去される。
【００４２】
一方、図５(ｃ)及び図６(ｃ)に示すように、カラーＣＣＤ１０のＬＣＢ９側の撮像領域にて撮影された画像にハレーションが生じる場合には、遮光部４５が＋Ｘ方向に移動し、遮光板４５ｂが＋Ｘ方向から光束ＬＦを遮光する。これによって、図５(ｃ)に示す斜線部分の光束ＬＦが遮光され、ＬＣＢ９の入射端面に入力される照明光の光量のみが減少する。この結果、ＬＣＢ９の出射端面から出射される光量が、ＬＣＢ８の出射端面から出射される光量より減少する。従って、ＬＣＢ９側の撮像領域に受光される光量が低下し、ハレーションが除去される。
〔調光回路の構成〕
図７は、図１に示した調光回路３５の構成図である。図７に示すように、調光回路１７は、上述した絞り装置２１を制御する光量制御部５２と、光量配分調整部２２を制御する光量配分制御部５３とからなる。
〈光量制御部〉
光量制御部５２は、アンプ５４と、検波回路５５と、差動増幅器５６と、モータドライバ５７とからなる。アンプ５４の入力端子は、図１に示した信号線３４が接続されており、アンプ５４の出力端子は、検波回路５５の入力端子と接続されている。検波回路５５の出力端子は、差動増幅器５６の反転入力端子と接続されており、差動増幅器５６の非反転入力端子は、図１に示した信号線３７と接続されている。差動増幅器５６の出力端子は、モータドライバ５７の入力端子に接続されている。モータドライバ５７は、その出力端子から上記した制御信号αを出力し、制御信号αは、絞り装置２１のモータ４３(図３参照)に与えられる。
【００４３】
アンプ５４には、信号線３４からＹ信号(輝度信号)が入力される。図８(ａ)にアンプ５４への入力信号波形を示す。アンプ５４は、自身に入力されたＹ信号を増幅し、検波回路５５へ向けて出力する。検波回路５５は、アンプ５４から入力された輝度信号を積分することによって、輝度信号の平均電圧レベルを示す信号を出力する。図８(ｂ)に検波回路５５の出力信号波形を示す。差動増幅器５６は、検波回路５５から入力された信号と信号線３７から入力された基準電圧Ｖrefとの差分電圧を増幅して出力する。
【００４４】
モータドライバ５７は、差動増幅器５６から入力された差分電圧信号が正である間(Ｙ信号の平均電圧レベルが基準電圧Ｖrefを上回る間)、各ＬＣＢ８,９の入射端面に入射される光量(撮影対象を照明する光量全体)が多すぎるものとして、絞り装置２１を閉じるための制御信号αをモータ４３に与える。これによって、図３(ｃ)に示すように、遮光部４０が遮光板４０ａ,４０ｂによって光束ＬＦを遮光する方向に回転し、各ＬＣＢ８,９の入射端面に入射される光量を減少させる。
【００４５】
一方、モータドライバ５７は、差動増幅器５６から入力された差分電圧信号が負である間(Ｙ信号の平均電圧レベルが基準電圧Ｖrefを下回る間)、各ＬＣＢ８,９の入射端面に入射される光量が不足しているものとして、絞り装置２１を開くための制御信号αをモータ４３に与える。これによって、遮光部４０が初期状態に戻る方向に回転し、各ＬＣＢ８,９の入射端面に入射される光量を増加させる。
【００４６】
このように、モータドライバ５７は、差動増幅器５６から入力される信号に基づく制御信号αをモータ４３に与え、差動増幅器５６からの差分電圧信号が零となるように、絞り装置２１をフィードバック制御する(図８(ｃ)参照)。以上の構成によって、光量制御部５２は、絞り装置２１を制御し、各ＬＣＢ８,９に入射される光量を調整する。
〈光量配分制御部〉
図７に示すように、光量配分制御部５３は、信号除去回路５９,６０と、アンプ６１,６２と、検波回路６３,６４と、差動増幅器６５と、モータドライバ６７とからなる。各信号除去回路５９,６０の入力端子は、信号線３４と接続されている。信号除去回路５９の出力端子は、アンプ６１の入力端子と接続されており、信号除去回路６０の出力端子は、アンプ６２の入力端子と接続されている。アンプ６１の出力端子は、検波回路６３の入力端子と接続されており、アンプ６１の出力端子は、検波回路６４の入力端子と接続されている。
【００４７】
また、検波回路６３の出力端子は、差動増幅器６５の反転入力端子と接続されており、検波回路６４の出力端子は、差動増幅器６５の非反転入力端子と接続されている。差動増幅器６５の出力端子は、積分回路６６の入力端子に接続されており、積分回路６６の出力端子は、モータドライバ６７の入力端子に接続されている。モータドライバ６７は、その出力端子から上述した制御信号βを出力し、制御信号βは、光量配分調整部２２のモータ５０(図４参照)に与えられる。
【００４８】
各信号除去回路５９,６０には、Ｙ信号が入力される。図９(ａ)に各信号除去回路５９,６０への入力信号波形を示す。図９(ａ)に示すＹ信号の一周期のうち、前半部分は、カラーＣＣＤ１０のＬＣＢ８側の撮像領域によって得られた輝度を示し、後半部分は、カラーＣＣＤ１０のＬＣＢ９側の撮像領域によって得られた輝度を示す。
【００４９】
信号除去回路５９は、入力されたＹ信号の一周期のうちの後半部分を除去した信号(ＬＣＢ８側の輝度を示す信号)をアンプ６１に入力する。図９(ｂ)に信号除去回路５９の出力信号波形を示す。一方、信号除去回路６０は、入力されたＹ信号の一周期のうちの前半部分を除去した信号(ＬＣＢ９側の輝度を示す信号)をアンプ６２に入力する。図９(ｃ)に信号除去回路５９の出力信号波形を示す。
アンプ６１は、信号除去回路５９の出力信号を増幅し、検波回路６３に入力する。一方、アンプ６２は、信号除去回路６０の出力信号を増幅し、検波回路６４に入力する。検波回路６３は、アンプ６１の出力信号を積分し、差動増幅器６５に入力する。図９(ｄ)に検波回路６３の出力信号波形を示す。一方、検波回路６４は、アンプ６２の出力信号を積分し、差動増幅器６５に入力する。図９(ｄ)に検波回路６４の出力信号波形を示す。
【００５０】
差動増幅器６５は、検波回路６３の出力信号と検波回路６４の出力信号との差分(ＬＣＢ８側の輝度とＬＣＢ９側の輝度との差分)を増幅し、積分回路６６に入力する。図９(ｅ)に差動増幅器６５の出力信号波形を示す。積分回路６６は、差動増幅器６５の出力信号を積分することによって、ＬＣＢ８側の輝度とＬＣＢ９側の輝度との差分の平均電圧レベルを示す信号を生成し、モータドライバ６７に入力する。図９(ｆ)に積分回路６６の出力信号波形を示す。
モータドライバ６７は、積分回路６６から入力された信号が負である間(ＬＣＢ８側の輝度がＬＣＢ９側の輝度を上回る間)、ＬＣＢ８(右側のライトガイド)に入射される光量が多すぎるものとして、ＬＣＢ８に入射される光量を減少するための制御信号βを図４に示すモータ５０に与える。すると、モータ５０の駆動によってピニオン４７が回転し、遮光部４５が−Ｘ方向へ移動する。これによって、図５(ｂ)及び図６(ｂ)に示すように、遮光板４５ａが光束ＬＦの一部を遮光し、ＬＣＢ８に入射される光量が減少する。
【００５１】
一方、モータドライバ６７は、積分回路６６から入力された信号が正である間(ＬＣＢ９側の輝度がＬＣＢ８側の輝度を上回る間)、ＬＣＢ９(左側のライトガイド)に入射される光量が多すぎるものとして、ＬＣＢ９に入射される光量を減少するための制御信号βをモータ５０に与える。すると、モータ５０の駆動によってピニオン４７が回転し、遮光部４５が＋Ｘ方向へ移動する。これによって、図５(ｃ)及び図６(ｃ)に示すように、遮光板４５ｂが光束ＬＦの一部を遮光し、ＬＣＢ９に入射される光量が減少する。
【００５２】
このように、モータドライバ６７は、積分回路６６から入力される差動増幅信号に基づく制御信号部βをモータ５０に与え、積分回路６６からの差動増幅信号が零となるように、光量配分調整部２２をフィードバック制御する(図９(ｇ)参照)。
【００５３】
以上の構成によって、光量配分制御部５３は、ＬＣＢ８側の輝度がＬＣＢ９側の輝度よりも高い場合には、ＬＣＢ８に入射される光量を減少させる。即ち、ＬＣＢ９の光量配分をＬＣＢ８よりも高くする。一方、ＬＣＢ９側の輝度がＬＣＢ８側の輝度よりも高い場合には、ＬＣＢ９に入射される光量を減少させる。即ち、ＬＣＢ８の光量配分をＬＣＢ９よりも高くする。
【００５４】
このようにして、光量配分制御部５３は、ＬＣＢ８側の撮像領域の輝度(受光量)とＬＣＢ９側の撮像領域の輝度(受光量)との均等化を図る。そして、両者の輝度の均等化が図られた場合(両者の差分が零となった場合)には、信号処理回路１６からの出力信号波形が、図９(ｈ)に示すように、前半部分と後半部分とがほぼ均等となる。
〔電子内視鏡装置の動作〕
次に、上述した電子内視鏡装置の動作を説明する。ここでは、例として消化管内に電子内視鏡１の挿入部４(図１参照)が挿入されている場合の動作を説明する。前提として、光源装置兼ビデオプロセッサ２及びテレビモニタ３の電源が投入されており、絞り装置２１が図３(ｃ)に示す状態にあり、且つ光量配分調整部２２が上述した初期状態にあるものとする。
【００５５】
図１に示した光源装置兼ビデオプロセッサ２の電源が投入されると、ランプ用電源１８から光源ランプ１７に電力が供給される。すると、光源ランプ１７が、各ＬＣＢ８,９の入射端面へ向けて照明光(光束ＬＦ)を発する。このとき、光量配分調整部２２が初期状態にあるので、光束ＬＦは遮光板４５ａ,４５ｂによって遮光されることなく光量配分調整部２２を通過する(図５(ａ)参照)。
【００５６】
一方、絞り装置２１は光束ＬＦを絞る状態にあるので、光束ＬＦはその一部を遮光板４０ａ,４０ｂによって均等に遮光されつつ絞り装置２１を通過する(図３(ｃ)参照)。その後、光束ＬＦは、コンデンサレンズ２０を透過し、収束しながら各ＬＣＢ８,９の入射端面に入射される。
【００５７】
各ＬＣＢ８,９に入射した照明光は、その出射端面から出射され、配光レンズ１１,１２を介して撮影対象を照明する。すると、カラーＣＣＤ１０が、対物レンズ１３によって結像された撮影対象の像を撮影する。このとき、カラーＣＣＤ１０のＬＣＢ９側の撮像領域が、撮影対象の近接部(例えば、消化管壁)を撮影し、ＬＣＢ８側の撮像領域が、遠景部(例えば、消化管の奥の様子(管空))を撮影していたとする。
【００５８】
この場合、近接部には照明光が強く当たり、遠景部には照明光が殆ど届かないので、ＬＣＢ９側の撮像領域が、撮影対象からの光をＬＣＢ８側の撮像領域よりも多く受光する。このため、ＬＣＢ９側の撮像領域によって得られるＹ信号は、ＬＣＢ８側の撮像領域によって得られるＹ信号よりも高くなる(図８(ａ),図９(ａ)参照)。このようなＹ信号が、カラーＣＣＤ１０から出力され、信号線１５を介して信号処理回路１６に入力される。
【００５９】
すると、信号処理回路１６は、Ｒ−Ｙ信号，Ｂ−Ｙ信号，及びＹ信号を出力する。これらの信号は、各Ａ／Ｄ変換器２６〜２８,メモリ部２９,Ｄ／Ａ変換器３０〜３２,信号処理部３３による処理を経ることによって、アナログＲＧＢ信号に変換され、テレビモニタ３に供給される。このとき、テレビモニタ３の画面に表示される近接部の画像は、照明光が強く当たったことによりハレーションが生じたものとなる。一方、遠景部の画像は、照度不足によって黒くつぶれたものとなる。即ち、近接部と遠景部とでコントラストの高い画像となる。
一方、信号処理回路１６から出力されたＹ信号は、調光回路３５の光量制御部５２及び光量配分制御部５３(図７参照)に入力される。すると、光量制御部５２は、図７に示した構成によって、カラーＣＣＤ１０の撮像領域全体から得られる輝度情報に基づいて絞り装置２１を制御する。このとき、光量制御部５２は、輝度に偏りがあってもその平均電圧レベルが基準電圧Ｖrefとほぼ等しい(差分が零)である場合には、適正な光量として絞り装置２１を動作させない。
【００６０】
これに対し、光量配分制御部５２では、積分回路から正の差分電圧が出力されるので、モータドライバ６７が、ＬＣＢ９の光量を減少するための制御信号βを光量配分調整部２２に与える。すると、モータ５０,回転機構４９,回転軸４８,ピニオン４７(図４参照)の動作によって、遮光部４５が＋Ｘ方向に移動し、遮光板４５ｂが光束ＬＦの一部を遮光する(図５(ｃ)参照)。これによって、ＬＣＢ９に入射される光量が低下し、ＬＣＢ９による照明光量が低下するので、ＬＣＢ９側の撮像領域の受光量が低下する。
【００６１】
この後、光量配分制御部５３のフィードバック制御によって、遮光部４５の＋Ｘ方向への移動が継続される。そして、カラーＣＣＤ１０から出力される輝度信号が、ＬＣＢ８側とＬＣＢ９側とで殆ど変わらない状態となった場合には、光量配分制御部５３が遮光部４５をほぼ停止させる。これによって、テレビモニタ３の画面に表示される近接部の画像からハレーションが除去され、画面全体のコントラストの安定化が図られる。
【００６２】
もっとも、ＬＣＢ９に入射される光量が減少することに伴い、撮影対象に照射される光量の総計が低下する。このため、テレビモニタ３に表示される画像が全体として暗くなる。即ち、カラーＣＣＤ１０から出力されるＹ信号の平均電圧レベルが基準電圧Ｖrefを下回る。
【００６３】
すると、光量制御部５２が、Ｙ信号の平均電圧レベルが基準電圧Ｖrefとほぼ等しくなるまで絞り装置２１を初期状態に戻す方向に回転させる。これによって、各ＬＣＢ８,９に入射される光量がほぼ均等に増加する。従って、カラーＣＣＤ１０から出力されるＹ信号が、基準電圧Ｖrefとほぼ等しい平均電圧レベルを持ち、且つＬＣＢ８側の輝度とＬＣＢ９側の輝度との差分がほぼ零となる。これによって、テレビモニタ３には、ハレーションの発生が抑えられ、全体として明るく、コントラストの安定した撮影対象の画像が表示される。
〔実施形態１の効果〕
上述したように、実施形態１による電子内視鏡装置によると、ＬＣＢ８側の撮像領域の輝度とＬＣＢ９側の撮像領域の輝度との間に差が生じた場合には、光量配分制御部５３及び光量配分調整部２２が、輝度が高い方の撮像領域に大きな影響を与えるＬＣＢから出射される光量を抑えることによって、輝度が高い方の撮像領域に受光される光量を低下させる。これによって、テレビモニタ３の画面に生じるハレーションの防止及び画面のコントラストの安定化が図られる。
【００６４】
そして、光量配分調整部２２の遮光動作によって撮像領域全体の受光量が低下した場合には、光量制御部５２及び絞り装置２１が各ＬＣＢ８,９に入射される光量を増加させる。このため、明るくコントラストが一様に安定した画像がテレビモニタ３に表示される。従って、電子内視鏡装置の使用者(例えば、医師)が、電子内視鏡装置によって得られる画像(映像)を快適に利用することができる。
[実施形態２]
図１０は、本発明の実施形態２による電子内視鏡装置の構成図である。実施形態２による電子内視鏡装置は、モノクロＣＣＤ７０を用い、いわゆる面順次方式によって撮影対象の色情報を取得する。即ち、図１０に示すように、コンデンサレンズ２０と各ＬＣＢ８,９との間の照明光の光路上に、モータ７２によって回転するＲＧＢ回転フィルタ７１が挿入されている。このＲＧＢ回転フィルタ７１の回転によって、各ＬＣＢ８,９の入射端面には、所定時間毎に、赤色(Ｒ)光，緑色(Ｇ)光，青色(Ｂ)光が入射される。
【００６５】
これによって、モノクロＣＣＤ７０は、Ｒを示す輝度信号，Ｇを示す輝度信号，Ｂを示す輝度信号を時系列で並べた信号(「時系列のＲＧＢ信号」と称する)を出力する。この時系列のＲＧＢ信号は、信号処理回路１６，信号線２５，及びＡ／Ｄを経てメモリ部２９に入力される。メモリ部２９は、自身に入力された信号についてフリーズや補間等の処理を施した後、各Ｄ／Ａ変換器３０〜３２へＲ信号，Ｇ信号，及びＢ信号を入力する。その後、各Ｒ信号，Ｇ信号，Ｂ信号はディジタル／アナログ変換され、信号処理部３３にて必要な処理が施された後、テレビモニタ３に供給される。これによって、テレビモニタ３の画面には、ＲＧＢ信号に基づく画像(映像)が表示される。
【００６６】
実施形態２による光量配分調整部２２の遮光部４０は、図４に示した遮光部４０と異なり、図１１に示すように、ロの字状の平行平板状に形成されている。この点を除き、光量配分調整部２２は、実施形態１の光量配分調整部２２と同様の構成及び機能を有する(図１２参照)。
【００６７】
また、調整回路３５の光量制御部５２及び光量配分制御部５３は、図７に示した構成と同じ構成を有する。但し、光量制御部５２及び光量配分制御部５３には、Ｙ信号に代えて上記した時系列のＲＧＢ信号が入力される(図１３(ａ)及び図１４(ａ)参照)。光量制御部５２及び光量配分制御部５３は、自身に入力された時系列のＲＧＢ信号を用い、実施形態１と同様の処理によって、絞り装置２１及び光量配分調整部２２を制御する(図１３及び図１４参照)。以上説明した点を除き、実施形態２の構成,作用及び効果は、実施形態１と同様である。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の電子内視鏡装置及び光源装置兼ビデオプロセッサによると、撮像素子の撮像領域に反射率の高い部分と反射率の低い部分とが同時に入る場合でも、ハレーションの発生が抑えられ且つ全体的に安定したコントラストを有する画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１による電子内視鏡装置の構成図
【図２】図１に示したＬＣＢの説明図
【図３】図１に示した絞り装置の構成図
【図４】図１に示した光量配分調整部の構成図
【図５】図４に示した光量配分調整部の動作説明図
【図６】図４に示した光量配分調整部の動作説明図
【図７】図１に示した調光回路の説明図
【図８】図７に示した光量制御部における出力信号波形図
【図９】図７に示した光量配分制御部における出力信号波形図
【図１０】本発明の実施形態２による電子内視鏡装置の構成図
【図１１】図１０に示した光量配分調整部の構成図
【図１２】図１１に示した光量配分調整部の動作説明図
【図１３】図１０に示した光量制御部における出力信号波形図
【図１４】図１０に示した光量配分制御部における出力信号波形図
【符号の説明】
１ 電子内視鏡(内視鏡)
２ 光源装置兼ビデオプロセッサ(電子内視鏡用光源装置)
８ ＬＣＢ(第１ライトガイド)
９ ＬＣＢ(第２ライトガイド)
１０ カラーＣＣＤ(撮像素子)
１７ 光源ランプ(光源)
２１ 絞り装置(光量調整部)
２２ 光量配分調整部
４５ 遮光部
５２ 光量制御部
５３ 光量配分制御部(輝度検出部)
７０ モノクロＣＣＤ(撮像素子)
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡の先端部に撮像素子と複数個のライトガイドの出射端面とが設けられた電子内視鏡装置及び電子内視鏡用光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、主として患者の体腔内，例えば消化管や血管内の様子を撮影する電子内視鏡装置の一つには、電子内視鏡の先端部に撮像素子とライトガイドの出射端面とが設けられ、単一の光源からライトガイドの入射端面に入射された照明光を出射端面から出射することによって撮影対象を照明し、照明された撮影対象を撮像素子によって撮影するものがある。
【０００３】
この種の電子内視鏡装置では、撮像素子には固体撮像素子(ＣＣＤ)が多く用いられ、その撮像面はライトガイドの出射端面とほぼ平行に配置され、これらは撮影対象とほぼ同じ角度で対向する。また、電子内視鏡装置には、複数のライトガイドの出射端面を撮像素子の周囲に距離をおいて配置し、撮影対象の凹凸による影の影響を低減させたものもある。
【０００４】
ところで、近年におけるＣＣＤのパッケージ外形は小形化の傾向にあり、これに伴って電子内視鏡の先端部は細くなっている。このため、電子内視鏡装置を用いて診察される患者の負担が軽減されてきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した電子内視鏡装置には以下の問題があった。即ち、電子内視鏡装置によって消化管等の管内の様子を撮影する場合、撮像素子と近い位置関係にある物体(近接部：例えば管壁)からの光束と、撮像素子と遠い位置関係にある物体(遠景部：例えば管空)からの光束とが共に撮像素子に入射する。この場合、遠景部の照度が近接部の照度よりも低くなる。このため、遠景部に対する照度が不足し、遠景部の輝度情報の階調の変化が検知不可能となり、遠景部の画像が黒くつぶれることがあった。
【０００６】
そこで、遠景部の照度を高めるべく、各ライトガイドの入射端面に入射される光量を多くすると、近接部に照明光が強く当たるので、近接部の輝度情報がＣＣＤによって得られる画像の有効範囲(ダイナミックレンジ)を超えてしまい、近接部の画像にハレーションが生じることがあった。
【０００７】
また、上記した電子内視鏡装置では、ＣＣＤの小形化に伴って各画素の電荷蓄積素子の容量が小さくなり、ダイナミックレンジが小さくなっている。このことに鑑み、各画素の電荷量が容易にオーバーフローしないように照明光の光量を低下させる傾向にある。従って、遠景部が照度不足となって遠景部と近接部との間のコントラストが高くなり、観察しにくい画像となる場合が多くあった。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、撮像素子の撮像範囲に反射率の高い部分と反射率の低い部分とが同時に入る場合でも、全体的に安定したコントラストを有する画像を得ることができる電子内視鏡装置及び電子内視鏡用光源装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した課題を解決するために以下の構成を採用する。すなわち、請求項１の発明は、挿入部と、前記挿入部の先端に嵌め込まれた対物レンズと、前記対物レンズの後方に配置され、中心線を境とした一方の撮像領域にて得た輝度信号を一周期の前半に出力し、他方の撮像領域にて得た輝度信号を後半に出力する撮像素子と、入射端面が互いに接して配置されているとともに、夫々の出射端面が前記撮像素子の撮像領域の前記中心線に対して線対称となるように、前記一方の撮像領域に影響を与える位置に配置された第１ライトガイド及び前記他方の撮像領域に影響を与える位置に配置された第２ライトガイドと、前記第１ライトガイド及び第２ライトガイドの入射端面に照明光を供給する光源と、遮光部を選択的に前記第１ライトガイド又は前記第２ライトガイドの入射端面と前記光源との間に挿入する光量配分調整部と、前記撮像素子によって得られた輝度信号における輝度値を前記一周期の前半と後半に分けて夫々積分し、前半の積分値と後半の積分値との差分を算出し、遮光板を、後半の積分値よりも前半の積分値が大きい場合には前記第１ライトガイドと前記光源との間に挿入し、前半の積分値よりも後半の積分値が大きい場合には前記第２ライトガイドと前記光源との間に挿入するように前記光量配分調整部を制御する光量配分制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明によると、撮像素子が例えば反射率の高い部分と反射率の低い部分とが一度に撮影した場合には、撮像素子の撮像領域のうち、反射率の高い部分を撮影する領域の輝度が他の領域の輝度より高くなる。すると、光量配分調整部が、反射率の高い部分を最も強く照らしているライトガイドの入射端面に入射される光量を減少させる。
【００１１】
これによって、反射率の高い部分に照射される照明光の光量が低下し、その部分を撮影する領域の輝度が低下する。従って、反射率の高い部分の画像に生じるハレーションの発生防止，或いは発生したハレーションの除去を図ることができる。また、光量配分調整部によって撮像素子の各領域の受光量をほぼ均等にできるので、コントラストが全体的に安定した画像を得ることができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の電子内視鏡装置が、前記光源と前記各ライトガイドの入射端面との間に配置され、前記光量配分調整部によって何れかのライトガイドの入射端面に供給される光量が低下した場合に、前記各ライトガイドの入射端面に入射される光量を均等に増加させる光量調整部をさらに備えたことで特定したものである。
【００１３】
請求項１の発明では、光量配分調整部によって、何れかのライトガイドから出射される光量が低下するので、撮影対象に照射される照明光の全体の光量が低下する。このため、画面に表示される画像が暗くなる場合がある。請求項２の発明によると、各ライトガイドから出射される光量を均等に増加させるので、画面に表示される画像がコントラストが安定した状態で明るく表示される。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１記載の光量配分調整部が、前記光源と前記各ライトガイドの入射端面との間の光路外に配置されるとともに互いに連結された一対の遮光板を有することで特定したものである。請求項３の発明によれば、光量配分調整部の遮光板が該当する光路に挿入されることによって照明光を遮光するので、該当するライトガイドの入射端面に入射される光量が減少し、その出射端面から出射される照明光の光量が低下する。このようにすると、光源自体から発せられる光量が一定のままで撮像素子の撮像領域の受光量を調整することができる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３の光量配分制御部が、前記後半の積分値から前記前半の積分値を減算し、前記遮光板が、前記減算の結果が負である場合に前記光源と前記第１ライトガイドの入射端面との間の光路のみに挿入され、前記減算の結果が正である場合に前記光源と前記第２ライトガイドの入射端面との間の光路のみに挿入されることで特定したものである。
【００１８】
請求項５の発明は、挿入部と、前記挿入部の先端に嵌め込まれた対物レンズと、前記対物レンズの後方に配置され、中心線を境とした一方の撮像領域にて得た輝度信号を一周期の前半に出力し、他方の撮像領域にて得た輝度信号を後半に出力する撮像素子と、入射端面が互いに接して配置されているとともに、夫々の出射端面が前記撮像素子の撮像領域の前記中心線に対して線対称となるように、前記一方の撮像領域に影響を与える位置に配置された第１ライトガイド及び前記他方の撮像領域に影響を与える位置に配置された第２ライトガイドとを有する電子内視鏡に照明光を供給する光源装置であって、前記第１ライトガイド及び第２ライトガイドの入射端面に照明光を供給する光源と、遮光部を選択的に前記第１ライトガイド又は前記第２ライトガイドの入射端面と前記光源との間に挿入する光量配分調整部と、前記撮像素子によって得られた輝度信号における輝度値を前記一周期の前半と後半に分けて夫々積分し、前半の積分値と後半の積分値との差分を算出し、遮光板を、後半の積分値よりも前半の積分値が大きい場合には前記第１ライトガイドと前記光源との間に挿入し、前半の積分値よりも後半の積分値が大きい場合には前記第２ライトガイドと前記光源との間に挿入するように前記光量配分調整部を制御する光量配分制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
［実施形態１］
〔電子内視鏡装置の構成〕
図１は、本発明の実施形態１による電子内視鏡装置の構成図である。図１には、撮像素子としてカラーＣＣＤ１０が用いられた電子内視鏡装置が示されている。図１において、電子内視鏡装置は、カラーＣＣＤ１０を備えた電子内視鏡１と、この電子内視鏡１に撮影対象の照明光を供給するとともに、カラーＣＣＤ１０によって撮影された撮影対象の映像信号を生成する内視鏡用の光源装置兼ビデオプロセッサ２とからなり、光源装置兼ビデオプロセッサ２には、撮影対象の映像を表示するテレビモニタ３が接続されている。
〈電子内視鏡〉
図１に示すように、電子内視鏡１は、先端が電子内視鏡１の先端部をなすコード状の挿入部４と、挿入部４の基端に連結された操作部５と、操作部５の外周面から延出するコード状のライトガイド連結管６とを有している。ライトガイド連結管６の末端にはコネクタ７が設けられており、コネクタ７によって電子内視鏡１と光源装置兼ビデオプロセッサ２とが着脱自在に接続される。
【００２０】
電子内視鏡１の内部には、挿入部４の先端からコネクタ７の末端までに亘って２つのライトガイドファイババンドル(以下、「ＬＣＢ」という)８,９が設けられている。各ＬＣＢ８,９の挿入部４側の端面は照明光の出射端面をなし、コネクタ７側の端面は照明光の入射端面をなす。
【００２１】
図２(ａ)は、図１に示した各ＬＣＢ８,９の入射端面を示す図である。図２(ａ)に示すように、各ＬＣＢ８,９の入射端面は、一つの円形状の端面を形成する半円状に形成されている。各ＬＣＢ８,９の入射端面は、図１に示すように、コネクタ７が光源装置兼ビデオプロセッサ２に接続された際に、光源装置兼ビデオプロセッサ２内に向けて配置される。
【００２２】
図２(ｂ)は、図１に示したＢ−Ｂ線に沿った挿入部４の切断面を示す図である。各ＬＣＢ８,９は、電子内視鏡１内部で分かれており、各ＬＣＢ８,９の出射端面は、図２(ｂ)に示すように円形状を有し、カラーＣＣＤ１０の撮像面(撮像領域)の中心線に対して線対称に配置されている。そして、各ＬＣＢ８,９の出射端面の前方には、各ＬＣＢ８,９から出射された照明光を広げる配光レンズ１１,１２が設けられている。
【００２３】
また、図１に示すように、カラーＣＣＤ１０は、挿入部４の先端部内に設けられている。カラーＣＣＤ１０の撮像面は、各ＬＣＢ８,９の出射端面と平行に設けられている。カラーＣＣＤ１０の前方には、撮影対象の像をカラーＣＣＤ１０の撮像面にて結像させる対物レンズ１３が配置されている。そして、カラーＣＣＤ１０は、信号線１４,１５を介してコネクタ７内に設けられた信号処理回路１６の入力端子と接続されている。
【００２４】
本実施形態では、カラーＣＣＤ１０の撮像面の中心線を境としたＬＣＢ８側の撮像領域(各画素)が、テレビモニタ３の画面の向かって右側に表示される画像を撮影し、ＬＣＢ９側の撮像領域(各画素)がテレビモニタ３の向かって左側に表示される画像を撮影する。また、カラーＣＣＤ１０の各画素は、撮影対象が近距離に存する場合には、ＬＣＢ８の出射端面に近いものほどＬＣＢ８から出射される照明光の照明領域及び照度の影響を受け、ＬＣＢ９の出射端面に近いものほどＬＣＢ９から出射される照明光の照明領域及び照度の影響を受ける。
【００２５】
信号処理回路１６は、その入力端子から入力されたカラーＣＣＤ１０の出力信号に必要な処理を施し、輝度信号(Ｙ信号)と２つの色差信号(Ｒ−Ｙ信号及びＢ−Ｙ信号)とをその出力端子から出力する。
〈光源装置兼ビデオプロセッサ〉
光源装置兼ビデオプロセッサ２の内部には、各ＬＣＢ８,９の入射端面に対向する位置に、キセノンランプを用いた光源ランプ１７が配置されている。この光源ランプ１７には、ランプ用電源１８から発せられた電力がランプ用線材１９を介して供給される。光源ランプ１７は、照明光として一定の光量の白色平行光(光束ＬＦ)を各ＬＣＢ８,９の入射端面へ向けて発する。この光束ＬＦの光軸ＯＡは、各ＬＣＢ８,９の入射端面で形成される一つの円形端面(図２(ａ)参照)の中心を通過するようになっている。
【００２６】
光源ランプ１７と各ＬＣＢ８,９の入射端面との間には、光源ランプ１７から発せられた光束ＬＦを集光するコンデンサレンズ２０が配置されている。このコンデンサレンズ２０によって、光束ＬＦは、収束しながら各ＬＣＢ８,９の入射端面に入射される。
【００２７】
コンデンサレンズ２０と光源ランプ１７との間には、絞り装置２１が配置されている。絞り装置２１は、図１の紙面と直交する方向(＋Ｙ方向及び−Ｙ方向：図２参照)から光束ＬＦを均等に遮光することによって、各ＬＣＢ８,９の入射端面に入射される照明光の光量を調整する。
【００２８】
絞り装置２１と光源ランプ１７との間には、光量配分調整部２２が配置されている。光量配分調整部２２は、図１及び図２中の＋Ｘ方向と−Ｘ方向との一方から光束ＬＦに挿入され光束ＬＦを遮光する。これによって、光量配分調整部２２は、ＬＣＢ８又はＬＣＢ９に入射される照明光の光量を低下させる。なお、絞り装置２１及び光量配分調整部２２の構成は後述する。
【００２９】
上述した信号処理回路１６の出力端子は、信号線２３〜２５を介してＡ／Ｄ変換器２６〜２８と接続されている。Ａ／Ｄ変換器２６には、上記したＲ−Ｙ信号が入力され、Ａ／Ｄ変換器２７には、上記したＲ−Ｂ信号が入力され、Ａ／Ｄ変換器２８には、上記したＹ信号が入力される。各Ａ／Ｄ変換器２６〜２８は、入力された信号をアナログ−ディジタル変換する。
【００３０】
各Ａ／Ｄ変換器２６〜２８は、信号線を介してメモリ部２９と接続されている。メモリ部２９は、Ａ／Ｄ変換器２６〜２８から入力されるＲ−Ｙ，Ｒ−Ｂ及びＹの各ディジタル信号についてフリーズ，補間等の処理を施す。
メモリ部２９は、信号線を介してＤ／Ａ変換器３０〜３２と接続されている。Ｄ／Ａ変換器３０〜３２は、メモリ部２９から入力されるＲ−Ｙ，Ｒ−Ｂ,及びＹの各ディジタル信号をアナログ信号に変換する。
【００３１】
各Ｄ／Ａ変換器３０〜３２は、信号線を介して信号処理部３３と接続されている。信号処理部３３は、各Ｄ／Ａ変換器３０〜３２から入力されるＲ−Ｙ信号，Ｒ−Ｂ信号，及びＹ信号からアナログＲＧＢ信号(同期信号を含む)を生成し、テレビモニタ３に供給する。これによって、テレビモニタ３には、カラーＣＣＤ１０によって撮影された対象のＲＧＢ信号に基づく画像(映像)が表示される。
【００３２】
また、上述した信号線２５には、信号線３４が接続されている。信号線３４は、調光回路３５に接続されており、信号処理回路１６から出力されたＹ信号を調光回路３５に入力する。調光回路３５は、システムコントロール部３６と信号線３７を介して接続されている。システムコントロール部３６は、照明光全体の調光用の基準電圧Ｖrefを、信号線３７を介して調光回路３５に入力する。
【００３３】
調光回路３５は、自身に入力されたＹ信号と基準電圧Ｖrefとを用いて制御信号αを生成し、この制御信号αをもって絞り装置２１を制御する。また、調光回路３５は、自身に入力されたＹ信号を用いて制御信号βを生成し、この制御信号βをもって光量配分調整部２２を制御する。なお、この調光回路３５の詳細は後述する。
〔絞り装置の構成〕
図３(ａ)は、図１に示した絞り装置２１の構成図であり、図３(ａ)及び図３(ｂ)は、絞り装置２１をコンデンサレンズ２０側から見た図である。図３(ａ)に示すように、絞り装置２１は、減光部４０と、回転軸４１と、回転機構４２と、モータ４３とからなる。
【００３４】
図３(ａ)に示すように、減光部４０は、同一の長方形の平面形状を有する平行平板状の遮光板４０ａ,４０ｂの側縁同士を連結板４０ｃで連結したコの字状に形成されている。遮光板４０ａと遮光板４０ｂとは平行に配置され、これらの中心軸線は同一直線上に配置されている。連結板４０ｃも長方形の平面形状を有する平行平板状に形成されている。
【００３５】
回転軸４１は、連結板４０ｃの中心軸と同軸で連結板４０ｃに固着されている。これによって、減光部４０は回転軸４１と同軸で回転する。回転機構４２は、モータ４３と接続されており、モータ４３の駆動に連動して回転軸４１を回転させる。モータ４３は、図１に示した調光回路３５から制御信号αを受け取るようになっており、この制御信号αに応じた動力を回転機構４２に与える。
【００３６】
図３(ｂ)に示すように、絞り装置２１は、その回転軸４１が図１に示した光束ＬＦの光軸ＯＡと同一平面上に存する状態で配置され、各遮光板４０ａ,４０ｂの中心と光軸ＯＡとの各距離が、回転軸４１の回転に拘わらず常に等距離を維持する。絞り装置２１は、図３(ｂ)に示すように、各遮光板４０ａ,４０ｂと光軸ＯＡとが平行な状態を初期状態とし、この初期状態の場合に各ＬＣＢ８,９の入射端面に入射される照明光の光量が最大となる。
【００３７】
その後、モータ４３に制御信号αが与えられ、モータ４３の駆動によって回転軸４１が回転すると、図３(ｃ)に示すように、各遮光板４０ａ,４０ｂは、光束ＬＦをほぼ均等に遮光する。これによって、各ＬＣＢ８,９の入射端面(図１参照)に入射される光量がほぼ均等に減少する。このように、絞り装置２１は、その初期状態からの回転角度の大きさによって、各ＬＣＢ８,９の出射端面から出射される光量を調整する。
〔光量配分調整部の構成〕
図４は、図１に示した光量配分調整部２２の構成図である。図４に示すように、光量配分調整部２２は、遮光部４５を有している。遮光部４５は、光軸ＯＡに対して４５゜の角度で光源ランプ１７側に傾いた遮光板４５ａと、光軸ＯＡに対して４５゜の角度で絞り装置２１側に傾いた遮光板４５ｂと、図２に示したＸ方向に沿って配置され、一端側(＋Ｘ側)で遮光板４５ａを支持し、他端側(−Ｘ側)で遮光板４５ｂを支持するステー４５ｃ,４５ｃとからなる。
【００３８】
遮光部４５は、図示せぬ支持部材によって、Ｘ方向に沿って移動可能な状態で支持されている。また、ステー４５ｃの一方の外側面にはラック４６が刻まれており、このラック４６と噛み合いながら回転するピニオン４７が設けられている。ピニオン４７からは回転軸４８が延出しており、回転軸４８は回転機構４９に接続されている。そして、回転機構４９は、モータ５０に接続されている。
【００３９】
モータ５０は、図１に示した調光回路３５から制御信号βを受け取る。すると、モータ５０は、この制御信号βに従った動力を回転機構４９に与え、回転機構４９は、回転軸４８を回転させる。これによって、ピニオン４７がラック４６と噛み合いながら回転することで、遮光部４５が＋Ｘ方向又は−Ｘ方向へ移動する。
【００４０】
図５は、遮光部４５を側方から見た図であり、図６は、遮光部４５を光源ランプ１７側から見た図である。図５(ａ)及び図６(ａ)に示すように、モニタ３の画像にハレーションが生じていない場合には、光源ランプ１７から発せられた光束ＬＦは、遮光部４５の遮光板４５ａと遮光板４５ｂとの間を遮光されることなく通過する。この状態は、例えば反射率が一様な平面状の撮影対象を各ＬＣＢ８,９が等距離から照明した場合の状態である。この状態を光量配分調整部２２の初期状態とする。
【００４１】
これに対し、図５(ｂ)及び図６(ｂ)に示すように、カラーＣＣＤ１０のＬＣＢ８側の撮像領域にて撮影された画像にハレーションが生じる場合には、遮光部４５が−Ｘ方向に移動し、遮光板４５ａが−Ｘ方向から光束ＬＦを遮光する。これによって、図５(ｂ)に示す斜線部分の光束ＬＦが遮光される。この結果、ＬＣＢ８の入射端面に入射される照明光の光量のみが減少し、ＬＣＢ８の出射端面から出射される光量が、ＬＣＢ９の出射端面から出射される光量より減少する。従って、ＬＣＢ８側の領域に受光される光量が低下し、ハレーションが除去される。
【００４２】
一方、図５(ｃ)及び図６(ｃ)に示すように、カラーＣＣＤ１０のＬＣＢ９側の撮像領域にて撮影された画像にハレーションが生じる場合には、遮光部４５が＋Ｘ方向に移動し、遮光板４５ｂが＋Ｘ方向から光束ＬＦを遮光する。これによって、図５(ｃ)に示す斜線部分の光束ＬＦが遮光され、ＬＣＢ９の入射端面に入力される照明光の光量のみが減少する。この結果、ＬＣＢ９の出射端面から出射される光量が、ＬＣＢ８の出射端面から出射される光量より減少する。従って、ＬＣＢ９側の撮像領域に受光される光量が低下し、ハレーションが除去される。
〔調光回路の構成〕
図７は、図１に示した調光回路３５の構成図である。図７に示すように、調光回路１７は、上述した絞り装置２１を制御する光量制御部５２と、光量配分調整部２２を制御する光量配分制御部５３とからなる。
〈光量制御部〉
光量制御部５２は、アンプ５４と、検波回路５５と、差動増幅器５６と、モータドライバ５７とからなる。アンプ５４の入力端子は、図１に示した信号線３４が接続されており、アンプ５４の出力端子は、検波回路５５の入力端子と接続されている。検波回路５５の出力端子は、差動増幅器５６の反転入力端子と接続されており、差動増幅器５６の非反転入力端子は、図１に示した信号線３７と接続されている。差動増幅器５６の出力端子は、モータドライバ５７の入力端子に接続されている。モータドライバ５７は、その出力端子から上記した制御信号αを出力し、制御信号αは、絞り装置２１のモータ４３(図３参照)に与えられる。
【００４３】
アンプ５４には、信号線３４からＹ信号(輝度信号)が入力される。図８(ａ)にアンプ５４への入力信号波形を示す。アンプ５４は、自身に入力されたＹ信号を増幅し、検波回路５５へ向けて出力する。検波回路５５は、アンプ５４から入力された輝度信号を積分することによって、輝度信号の平均電圧レベルを示す信号を出力する。図８(ｂ)に検波回路５５の出力信号波形を示す。差動増幅器５６は、検波回路５５から入力された信号と信号線３７から入力された基準電圧Ｖrefとの差分電圧を増幅して出力する。
【００４４】
モータドライバ５７は、差動増幅器５６から入力された差分電圧信号が正である間(Ｙ信号の平均電圧レベルが基準電圧Ｖrefを上回る間)、各ＬＣＢ８,９の入射端面に入射される光量(撮影対象を照明する光量全体)が多すぎるものとして、絞り装置２１を閉じるための制御信号αをモータ４３に与える。これによって、図３(ｃ)に示すように、遮光部４０が遮光板４０ａ,４０ｂによって光束ＬＦを遮光する方向に回転し、各ＬＣＢ８,９の入射端面に入射される光量を減少させる。
【００４５】
一方、モータドライバ５７は、差動増幅器５６から入力された差分電圧信号が負である間(Ｙ信号の平均電圧レベルが基準電圧Ｖrefを下回る間)、各ＬＣＢ８,９の入射端面に入射される光量が不足しているものとして、絞り装置２１を開くための制御信号αをモータ４３に与える。これによって、遮光部４０が初期状態に戻る方向に回転し、各ＬＣＢ８,９の入射端面に入射される光量を増加させる。
【００４６】
このように、モータドライバ５７は、差動増幅器５６から入力される信号に基づく制御信号αをモータ４３に与え、差動増幅器５６からの差分電圧信号が零となるように、絞り装置２１をフィードバック制御する(図８(ｃ)参照)。以上の構成によって、光量制御部５２は、絞り装置２１を制御し、各ＬＣＢ８,９に入射される光量を調整する。
〈光量配分制御部〉
図７に示すように、光量配分制御部５３は、信号除去回路５９,６０と、アンプ６１,６２と、検波回路６３,６４と、差動増幅器６５と、モータドライバ６７とからなる。各信号除去回路５９,６０の入力端子は、信号線３４と接続されている。信号除去回路５９の出力端子は、アンプ６１の入力端子と接続されており、信号除去回路６０の出力端子は、アンプ６２の入力端子と接続されている。アンプ６１の出力端子は、検波回路６３の入力端子と接続されており、アンプ６１の出力端子は、検波回路６４の入力端子と接続されている。
【００４７】
また、検波回路６３の出力端子は、差動増幅器６５の反転入力端子と接続されており、検波回路６４の出力端子は、差動増幅器６５の非反転入力端子と接続されている。差動増幅器６５の出力端子は、積分回路６６の入力端子に接続されており、積分回路６６の出力端子は、モータドライバ６７の入力端子に接続されている。モータドライバ６７は、その出力端子から上述した制御信号βを出力し、制御信号βは、光量配分調整部２２のモータ５０(図４参照)に与えられる。
【００４８】
各信号除去回路５９,６０には、Ｙ信号が入力される。図９(ａ)に各信号除去回路５９,６０への入力信号波形を示す。図９(ａ)に示すＹ信号の一周期のうち、前半部分は、カラーＣＣＤ１０のＬＣＢ８側の撮像領域によって得られた輝度を示し、後半部分は、カラーＣＣＤ１０のＬＣＢ９側の撮像領域によって得られた輝度を示す。
【００４９】
信号除去回路５９は、入力されたＹ信号の一周期のうちの後半部分を除去した信号(ＬＣＢ８側の輝度を示す信号)をアンプ６１に入力する。図９(ｂ)に信号除去回路５９の出力信号波形を示す。一方、信号除去回路６０は、入力されたＹ信号の一周期のうちの前半部分を除去した信号(ＬＣＢ９側の輝度を示す信号)をアンプ６２に入力する。図９(ｃ)に信号除去回路５９の出力信号波形を示す。
アンプ６１は、信号除去回路５９の出力信号を増幅し、検波回路６３に入力する。一方、アンプ６２は、信号除去回路６０の出力信号を増幅し、検波回路６４に入力する。検波回路６３は、アンプ６１の出力信号を積分し、差動増幅器６５に入力する。図９(ｄ)に検波回路６３の出力信号波形を示す。一方、検波回路６４は、アンプ６２の出力信号を積分し、差動増幅器６５に入力する。図９(ｄ)に検波回路６４の出力信号波形を示す。
【００５０】
差動増幅器６５は、検波回路６３の出力信号と検波回路６４の出力信号との差分(ＬＣＢ８側の輝度とＬＣＢ９側の輝度との差分)を増幅し、積分回路６６に入力する。図９(ｅ)に差動増幅器６５の出力信号波形を示す。積分回路６６は、差動増幅器６５の出力信号を積分することによって、ＬＣＢ８側の輝度とＬＣＢ９側の輝度との差分の平均電圧レベルを示す信号を生成し、モータドライバ６７に入力する。図９(ｆ)に積分回路６６の出力信号波形を示す。
モータドライバ６７は、積分回路６６から入力された信号が負である間(ＬＣＢ８側の輝度がＬＣＢ９側の輝度を上回る間)、ＬＣＢ８(右側のライトガイド)に入射される光量が多すぎるものとして、ＬＣＢ８に入射される光量を減少するための制御信号βを図４に示すモータ５０に与える。すると、モータ５０の駆動によってピニオン４７が回転し、遮光部４５が−Ｘ方向へ移動する。これによって、図５(ｂ)及び図６(ｂ)に示すように、遮光板４５ａが光束ＬＦの一部を遮光し、ＬＣＢ８に入射される光量が減少する。
【００５１】
一方、モータドライバ６７は、積分回路６６から入力された信号が正である間(ＬＣＢ９側の輝度がＬＣＢ８側の輝度を上回る間)、ＬＣＢ９(左側のライトガイド)に入射される光量が多すぎるものとして、ＬＣＢ９に入射される光量を減少するための制御信号βをモータ５０に与える。すると、モータ５０の駆動によってピニオン４７が回転し、遮光部４５が＋Ｘ方向へ移動する。これによって、図５(ｃ)及び図６(ｃ)に示すように、遮光板４５ｂが光束ＬＦの一部を遮光し、ＬＣＢ９に入射される光量が減少する。
【００５２】
このように、モータドライバ６７は、積分回路６６から入力される差動増幅信号に基づく制御信号部βをモータ５０に与え、積分回路６６からの差動増幅信号が零となるように、光量配分調整部２２をフィードバック制御する(図９(ｇ)参照)。
【００５３】
以上の構成によって、光量配分制御部５３は、ＬＣＢ８側の輝度がＬＣＢ９側の輝度よりも高い場合には、ＬＣＢ８に入射される光量を減少させる。即ち、ＬＣＢ９の光量配分をＬＣＢ８よりも高くする。一方、ＬＣＢ９側の輝度がＬＣＢ８側の輝度よりも高い場合には、ＬＣＢ９に入射される光量を減少させる。即ち、ＬＣＢ８の光量配分をＬＣＢ９よりも高くする。
【００５４】
このようにして、光量配分制御部５３は、ＬＣＢ８側の撮像領域の輝度(受光量)とＬＣＢ９側の撮像領域の輝度(受光量)との均等化を図る。そして、両者の輝度の均等化が図られた場合(両者の差分が零となった場合)には、信号処理回路１６からの出力信号波形が、図９(ｈ)に示すように、前半部分と後半部分とがほぼ均等となる。
〔電子内視鏡装置の動作〕
次に、上述した電子内視鏡装置の動作を説明する。ここでは、例として消化管内に電子内視鏡１の挿入部４(図１参照)が挿入されている場合の動作を説明する。前提として、光源装置兼ビデオプロセッサ２及びテレビモニタ３の電源が投入されており、絞り装置２１が図３(ｃ)に示す状態にあり、且つ光量配分調整部２２が上述した初期状態にあるものとする。
【００５５】
図１に示した光源装置兼ビデオプロセッサ２の電源が投入されると、ランプ用電源１８から光源ランプ１７に電力が供給される。すると、光源ランプ１７が、各ＬＣＢ８,９の入射端面へ向けて照明光(光束ＬＦ)を発する。このとき、光量配分調整部２２が初期状態にあるので、光束ＬＦは遮光板４５ａ,４５ｂによって遮光されることなく光量配分調整部２２を通過する(図５(ａ)参照)。
【００５６】
一方、絞り装置２１は光束ＬＦを絞る状態にあるので、光束ＬＦはその一部を遮光板４０ａ,４０ｂによって均等に遮光されつつ絞り装置２１を通過する(図３(ｃ)参照)。その後、光束ＬＦは、コンデンサレンズ２０を透過し、収束しながら各ＬＣＢ８,９の入射端面に入射される。
【００５７】
各ＬＣＢ８,９に入射した照明光は、その出射端面から出射され、配光レンズ１１,１２を介して撮影対象を照明する。すると、カラーＣＣＤ１０が、対物レンズ１３によって結像された撮影対象の像を撮影する。このとき、カラーＣＣＤ１０のＬＣＢ９側の撮像領域が、撮影対象の近接部(例えば、消化管壁)を撮影し、ＬＣＢ８側の撮像領域が、遠景部(例えば、消化管の奥の様子(管空))を撮影していたとする。
【００５８】
この場合、近接部には照明光が強く当たり、遠景部には照明光が殆ど届かないので、ＬＣＢ９側の撮像領域が、撮影対象からの光をＬＣＢ８側の撮像領域よりも多く受光する。このため、ＬＣＢ９側の撮像領域によって得られるＹ信号は、ＬＣＢ８側の撮像領域によって得られるＹ信号よりも高くなる(図８(ａ),図９(ａ)参照)。このようなＹ信号が、カラーＣＣＤ１０から出力され、信号線１５を介して信号処理回路１６に入力される。
【００５９】
すると、信号処理回路１６は、Ｒ−Ｙ信号，Ｂ−Ｙ信号，及びＹ信号を出力する。これらの信号は、各Ａ／Ｄ変換器２６〜２８,メモリ部２９,Ｄ／Ａ変換器３０〜３２,信号処理部３３による処理を経ることによって、アナログＲＧＢ信号に変換され、テレビモニタ３に供給される。このとき、テレビモニタ３の画面に表示される近接部の画像は、照明光が強く当たったことによりハレーションが生じたものとなる。一方、遠景部の画像は、照度不足によって黒くつぶれたものとなる。即ち、近接部と遠景部とでコントラストの高い画像となる。
一方、信号処理回路１６から出力されたＹ信号は、調光回路３５の光量制御部５２及び光量配分制御部５３(図７参照)に入力される。すると、光量制御部５２は、図７に示した構成によって、カラーＣＣＤ１０の撮像領域全体から得られる輝度情報に基づいて絞り装置２１を制御する。このとき、光量制御部５２は、輝度に偏りがあってもその平均電圧レベルが基準電圧Ｖrefとほぼ等しい(差分が零)である場合には、適正な光量として絞り装置２１を動作させない。
【００６０】
これに対し、光量配分制御部５２では、積分回路から正の差分電圧が出力されるので、モータドライバ６７が、ＬＣＢ９の光量を減少するための制御信号βを光量配分調整部２２に与える。すると、モータ５０,回転機構４９,回転軸４８,ピニオン４７(図４参照)の動作によって、遮光部４５が＋Ｘ方向に移動し、遮光板４５ｂが光束ＬＦの一部を遮光する(図５(ｃ)参照)。これによって、ＬＣＢ９に入射される光量が低下し、ＬＣＢ９による照明光量が低下するので、ＬＣＢ９側の撮像領域の受光量が低下する。
【００６１】
この後、光量配分制御部５３のフィードバック制御によって、遮光部４５の＋Ｘ方向への移動が継続される。そして、カラーＣＣＤ１０から出力される輝度信号が、ＬＣＢ８側とＬＣＢ９側とで殆ど変わらない状態となった場合には、光量配分制御部５３が遮光部４５をほぼ停止させる。これによって、テレビモニタ３の画面に表示される近接部の画像からハレーションが除去され、画面全体のコントラストの安定化が図られる。
【００６２】
もっとも、ＬＣＢ９に入射される光量が減少することに伴い、撮影対象に照射される光量の総計が低下する。このため、テレビモニタ３に表示される画像が全体として暗くなる。即ち、カラーＣＣＤ１０から出力されるＹ信号の平均電圧レベルが基準電圧Ｖrefを下回る。
【００６３】
すると、光量制御部５２が、Ｙ信号の平均電圧レベルが基準電圧Ｖrefとほぼ等しくなるまで絞り装置２１を初期状態に戻す方向に回転させる。これによって、各ＬＣＢ８,９に入射される光量がほぼ均等に増加する。従って、カラーＣＣＤ１０から出力されるＹ信号が、基準電圧Ｖrefとほぼ等しい平均電圧レベルを持ち、且つＬＣＢ８側の輝度とＬＣＢ９側の輝度との差分がほぼ零となる。これによって、テレビモニタ３には、ハレーションの発生が抑えられ、全体として明るく、コントラストの安定した撮影対象の画像が表示される。
〔実施形態１の効果〕
上述したように、実施形態１による電子内視鏡装置によると、ＬＣＢ８側の撮像領域の輝度とＬＣＢ９側の撮像領域の輝度との間に差が生じた場合には、光量配分制御部５３及び光量配分調整部２２が、輝度が高い方の撮像領域に大きな影響を与えるＬＣＢから出射される光量を抑えることによって、輝度が高い方の撮像領域に受光される光量を低下させる。これによって、テレビモニタ３の画面に生じるハレーションの防止及び画面のコントラストの安定化が図られる。
【００６４】
そして、光量配分調整部２２の遮光動作によって撮像領域全体の受光量が低下した場合には、光量制御部５２及び絞り装置２１が各ＬＣＢ８,９に入射される光量を増加させる。このため、明るくコントラストが一様に安定した画像がテレビモニタ３に表示される。従って、電子内視鏡装置の使用者(例えば、医師)が、電子内視鏡装置によって得られる画像(映像)を快適に利用することができる。
[実施形態２]
図１０は、本発明の実施形態２による電子内視鏡装置の構成図である。実施形態２による電子内視鏡装置は、モノクロＣＣＤ７０を用い、いわゆる面順次方式によって撮影対象の色情報を取得する。即ち、図１０に示すように、コンデンサレンズ２０と各ＬＣＢ８,９との間の照明光の光路上に、モータ７２によって回転するＲＧＢ回転フィルタ７１が挿入されている。このＲＧＢ回転フィルタ７１の回転によって、各ＬＣＢ８,９の入射端面には、所定時間毎に、赤色(Ｒ)光，緑色(Ｇ)光，青色(Ｂ)光が入射される。
【００６５】
これによって、モノクロＣＣＤ７０は、Ｒを示す輝度信号，Ｇを示す輝度信号，Ｂを示す輝度信号を時系列で並べた信号(「時系列のＲＧＢ信号」と称する)を出力する。この時系列のＲＧＢ信号は、信号処理回路１６，信号線２５，及びＡ／Ｄを経てメモリ部２９に入力される。メモリ部２９は、自身に入力された信号についてフリーズや補間等の処理を施した後、各Ｄ／Ａ変換器３０〜３２へＲ信号，Ｇ信号，及びＢ信号を入力する。その後、各Ｒ信号，Ｇ信号，Ｂ信号はディジタル／アナログ変換され、信号処理部３３にて必要な処理が施された後、テレビモニタ３に供給される。これによって、テレビモニタ３の画面には、ＲＧＢ信号に基づく画像(映像)が表示される。
【００６６】
実施形態２による光量配分調整部２２の遮光部４０は、図４に示した遮光部４０と異なり、図１１に示すように、ロの字状の平行平板状に形成されている。この点を除き、光量配分調整部２２は、実施形態１の光量配分調整部２２と同様の構成及び機能を有する(図１２参照)。
【００６７】
また、調整回路３５の光量制御部５２及び光量配分制御部５３は、図７に示した構成と同じ構成を有する。但し、光量制御部５２及び光量配分制御部５３には、Ｙ信号に代えて上記した時系列のＲＧＢ信号が入力される(図１３(ａ)及び図１４(ａ)参照)。光量制御部５２及び光量配分制御部５３は、自身に入力された時系列のＲＧＢ信号を用い、実施形態１と同様の処理によって、絞り装置２１及び光量配分調整部２２を制御する(図１３及び図１４参照)。以上説明した点を除き、実施形態２の構成,作用及び効果は、実施形態１と同様である。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の電子内視鏡装置及び光源装置兼ビデオプロセッサによると、撮像素子の撮像領域に反射率の高い部分と反射率の低い部分とが同時に入る場合でも、ハレーションの発生が抑えられ且つ全体的に安定したコントラストを有する画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１による電子内視鏡装置の構成図
【図２】図１に示したＬＣＢの説明図
【図３】図１に示した絞り装置の構成図
【図４】図１に示した光量配分調整部の構成図
【図５】図４に示した光量配分調整部の動作説明図
【図６】図４に示した光量配分調整部の動作説明図
【図７】図１に示した調光回路の説明図
【図８】図７に示した光量制御部における出力信号波形図
【図９】図７に示した光量配分制御部における出力信号波形図
【図１０】本発明の実施形態２による電子内視鏡装置の構成図
【図１１】図１０に示した光量配分調整部の構成図
【図１２】図１１に示した光量配分調整部の動作説明図
【図１３】図１０に示した光量制御部における出力信号波形図
【図１４】図１０に示した光量配分制御部における出力信号波形図
【符号の説明】
１ 電子内視鏡(内視鏡)
２ 光源装置兼ビデオプロセッサ(電子内視鏡用光源装置)
８ ＬＣＢ(第１ライトガイド)
９ ＬＣＢ(第２ライトガイド)
１０ カラーＣＣＤ(撮像素子)
１７ 光源ランプ(光源)
２１ 絞り装置(光量調整部)
２２ 光量配分調整部
４５ 遮光部
５２ 光量制御部
５３ 光量配分制御部(輝度検出部)
７０ モノクロＣＣＤ(撮像素子)
Claims (5)
- 挿入部と、
前記挿入部の先端に嵌め込まれた対物レンズと、
前記対物レンズの後方に配置され、中心線を境とした一方の撮像領域にて得た輝度信号を一周期の前半に出力し、他方の撮像領域にて得た輝度信号を後半に出力する撮像素子と、
入射端面が互いに接して配置されているとともに、夫々の出射端面が前記撮像素子の撮像領域の前記中心線に対して線対称となるように、前記一方の撮像領域に影響を与える位置に配置された第１ライトガイド及び前記他方の撮像領域に影響を与える位置に配置された第２ライトガイドと、
前記第１ライトガイド及び第２ライトガイドの入射端面に照明光を供給する光源と、
遮光部を選択的に前記第１ライトガイド又は前記第２ライトガイドの入射端面と前記光源との間に挿入する光量配分調整部と、
前記撮像素子によって得られた輝度信号における輝度値を前記一周期の前半と後半に分けて夫々積分し、前半の積分値と後半の積分値との差分を算出し、遮光板を、後半の積分値よりも前半の積分値が大きい場合には前記第１ライトガイドと前記光源との間に挿入し、前半の積分値よりも後半の積分値が大きい場合には前記第２ライトガイドと前記光源との間に挿入するように前記光量配分調整部を制御する光量配分制御部と
を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。 - 前記光源と前記各ライトガイドの入射端面との間に配置され、前記光量配分調整部によって何れかのライトガイドの入射端面に供給される光量が低下した場合に、前記各ライトガイドの入射端面に入射される光量を均等に増加させる光量調整部をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡装置。 - 前記光量配分調整部が、前記光源と前記各ライトガイドの入射端面との間の光路外に配置されるとともに互いに連結された一対の遮光板を有する
ことを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡装置。 - 前記光量配分制御部は、前記後半の積分値から前記前半の積分値を減算し、前記遮光板は、前記減算の結果が負である場合に前記光源と前記第１ライトガイドの入射端面との間の光路のみに挿入され、前記減算の結果が正である場合に前記光源と前記第２ライトガイドの入射端面との間の光路のみに挿入される
ことを特徴とする請求項３記載の電子内視鏡装置。 - 挿入部と、前記挿入部の先端に嵌め込まれた対物レンズと、前記対物レンズの後方に配置され、中心線を境とした一方の撮像領域にて得た輝度信号を一周期の前半に出力し、他方の撮像領域にて得た輝度信号を後半に出力する撮像素子と、入射端面が互いに接して配置されているとともに、夫々の出射端面が前記撮像素子の撮像領域の前記中心線に対して線対称となるように、前記一方の撮像領域に影響を与える位置に配置された第１ライトガイド及び前記他方の撮像領域に影響を与える位置に配置された第２ライトガイドとを有する電子内視鏡に照明光を供給する光源装置であって、
前記第１ライトガイド及び第２ライトガイドの入射端面に照明光を供給する光源と、
遮光部を選択的に前記第１ライトガイド又は前記第２ライトガイドの入射端面と前記光源との間に挿入する光量配分調整部と、
前記撮像素子によって得られた輝度信号における輝度値を前記一周期の前半と後半に分けて夫々積分し、前半の積分値と後半の積分値との差分を算出し、遮光板を、後半の積分値よりも前半の積分値が大きい場合には前記第１ライトガイドと前記光源との間に挿入し、前半の積分値よりも後半の積分値が大きい場合には前記第２ライトガイドと前記光源との間に挿入するように前記光量配分調整部を制御する光量配分制御部と
を備えたことを特徴とする電子内視鏡用光源装置。
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