JP4113347B2 - 内視鏡の制御システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，医療用として用いられる内視鏡において体腔内部に気体を供給等するための内視鏡の制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内視鏡は，主に操作部とこの操作部に連結され体内に挿入される可撓性を有する挿入部から構成される。この挿入部は操作部に連結された可撓性を有する軟性部，この軟性部の先端側に連結された屈曲自在な湾曲部，この湾曲部の先端に連結された先端部から構成される。
【０００３】
この先端部には，照明窓，観察窓が設けられており，光源からの照明光を照明窓より照射して体腔内の観察対象物を照明し，照明窓より体腔内の観察対象部を照明し，観察窓から入射した観察対象部をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子で撮像するようになっている。また，内視鏡には，体腔内に空気（エア）を供給して体腔を膨らませて観察視野を確保するため，上記先端部に設けた流体供給ノズルから体腔内に向けて空気を供給する送気機構が設けられている。
【０００４】
この送気機構は，一般に操作部に設けた送気バルブを有し，この送気バルブには，一端がエアポンプなどの圧気源に接続した給気流路が接続されると共に先端部の流体供給ノズルへ連通する送気流路が接続されている。そして，送気バルブを操作することにより給気流路と送気流路との間が連通するようになっている。この送気バルブには，上記給気流路と送気流路を大気に連通させる大気開放路が穿設されている。
【０００５】
上記送気バルブに手指等を触れない状態では，給気流路と送気流路とは連通しているが，同時に大気開放路も開いているので，エアポンプからのエアは給気流路及び大気開放路を介して大気に開放され，送気流路には圧力が生じない，大気開放状態にある。
【０００６】
また，手指等で上記送気バルブの大気開放路を塞ぐと，送気流路に圧力が生じて，給気流路から送気流路を介して流体供給ノズルへ加圧エアが供給される，送気状態となる。
【０００７】
従来，体腔内へ供給する送気量の調整は手指等により上記送気バルブの大気開放路の塞ぎ具合を調整することにより行っていた。すなわち，手指等により上記送気バルブの大気開放路を完全に塞ぐと，エアポンプからのエアは大気開放路へ開放されないので，送気流路に最も大きな圧力が生じ，エアポンプからのエアの送気量は最も大きくなる。そして，手指等により上記送気バルブの大気開放路を徐々に開放していくと，それに応じてエアポンプからのエアは大気開放路を介して大気へ漏れる量が増すので，送気流路に生じる圧力も低くなり，エアポンプからのエアの送気量を少なくさせることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし，このように従来は，体腔内へエアを供給する送気量の調整は，専ら内視鏡の操作を行う術者の手指等により，上記送気バルブの大気開放路の塞ぎ具合を調整するようになっていたため，例えば容量の小さい臓器を観察する場合などにおいて術者の操作によっては急激な送気が生じ，臓器へ負担がかかる虞がある。
【０００９】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，体腔内への急激な送気を確実に防止でき，臓器への負担を軽減できる内視鏡の制御システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，内視鏡の挿入部の先端から観察対象部を照明しその反射光を受光手段により受光して輝度を検出し，この輝度に応じて照明光の光量を制御する照明制御手段と，前記内視鏡の操作部からの操作に基づいて前記観察対象部に気体を送込む送気手段とを備えた内視鏡の制御システムであって，前記照明制御手段の制御による照明光の光量の変化に応じて前記送気手段による送気量を変化させる送気制御手段とを備えたことを特徴とする内視鏡の制御システムが提供される。本発明は，照明制御手段が観察対象部と挿入部の先端との距離に応じて照明光の光量を制御することに着目し，照明光の光量の変化に応じて送気手段による送気量を変化させるようにしたものである。
【００１１】
例えば前記照明制御手段は，検出した輝度が高くなるに連れて絞り手段などにより照明光の光量を少なくし，検出した輝度が低くなるに連れて照明光の光量を多くして，目標輝度になるように照明光の光量を制御し，前記送気制御手段は，絞り開度を検出することなどにより照明光の光量の変化を検知し，前記照明制御手段が照明光の光量を少なくするに連れて前記送気手段による送気量を少なくし，前記照明制御手段が照明光の光量を多くするに連れて前記送気手段による送気量を多くすることにより，例えば送気バルブの塞ぎ具合による送気量の手動調整など内視鏡の操作部４からの操作に関わらず，観察対象部と挿入部の先端との距離に応じて徐々に送気量が自動的に制御されるので，体腔内への急激な送気を確実に防止でき，臓器への負担を軽減できる。
【００１２】
特に，前記照明制御手段において，例えば検出した輝度と目標輝度との差に応じて照明光の光量を制御するなど，検出した輝度が目標輝度になるように制御するため，挿入部の先端が急に観察対象部に近づけられた場合には輝度が急に大きくなり輝度の目標輝度との差も大きくなるので，絞り開度も急に小さくなって照明光の光量が絞られることから，この絞り開度に応じて送気量も急に大幅ダウンする。これにより，急に観察対象部に近づけられた場合でも体腔内への急激な送気を確実に防止することができる。
【００１３】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，内視鏡の挿入部の先端から観察対象部を照明しその反射光を撮像素子により受光して輝度を検出し，この輝度に応じて前記撮像素子の蓄積電荷量を電荷の蓄積時間に基づいて制御することにより前記撮像素子から取込む画像の輝度が目標輝度となるように調整する電子シャッタ手段と，前記内視鏡の操作部からの操作に基づいて前記観察対象部に気体を送込む送気手段とを備えた内視鏡の制御システムであって，前記電子シャッタ手段による前記撮像素子の電荷の蓄積時間の変化に応じて前記送気手段による送気量を変化させる送気制御手段とを備えたことを特徴とする内視鏡の制御システムが提供される。本発明は，電子シャッタ手段が観察対象部と挿入部の先端との距離に応じて撮像素子による電荷の蓄積時間を制御することに着目し，電荷の蓄積時間の変化に応じて送気手段による送気量を変化させるようにしたものである。
【００１４】
例えば，前記電子シャッタ手段は，前記撮像素子から取込む画像の輝度が目標輝度となるように電荷の蓄積時間を制御し，前記送気制御手段は，前記電子シャッタ手段が前記撮像素子の電荷の蓄積時間を短くするに連れて前記送気手段による送気量を少なくし，前記電子シャッタ手段が前記撮像素子の電荷の蓄積時間を長くするに連れて前記送気手段による送気量を多くすることにより，送気バルブの塞ぎ具合による送気量の手動調整に関わらず，観察対象部と挿入部の先端との距離に応じて徐々に送気量が自動的に制御されるので，体腔内への急激な送気を確実に防止でき，臓器への負担を軽減できる。
【００１５】
特に，前記電子シャッタ手段において，例えば検出した輝度と目標輝度との差に応じて電荷の蓄積時間を制御するなど，取込む画像の輝度が目標輝度になるように制御するため，例えば検出した輝度と目標輝度との差に応じて電荷の蓄積時間を制御するようにすれば，挿入部の先端が急に観察対象部に近づけられた場合には輝度が急に大きくなり輝度の目標輝度との差も大きくなるので，電荷の蓄積時間も急に小さくなるため，この電荷の蓄積時間に応じて送気量も急に大幅ダウンする。これにより，急に観察対象部に近づけられた場合でも体腔内への急激な送気を確実に防止することができる。
【００１６】
また，例えば送水ボタンなどの操作ボタンの操作に基づいて前記送気制御手段による送気制御を中止して送気量を固定しておく通常の送気量にすることにより，送気量を固定するモードと送気量を可変するモードとの切換を容易に行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の第１の実施の形態を図１ないし図１１を参照して説明する。図１に医療用等として用いられる内視鏡の制御システムの全体構成を示す。この制御システムは，内視鏡２とこの内視鏡を接続するプロセッサ装置２０とから構成される。また，この内視鏡２は，大別すると，体腔内に挿入される挿入部３と，この挿入部３の基端部が連設される本体操作部４と，この本体操作部４から引出されたユニバーサルコード部５とからなる。このユニバーサルコード部５の端部にはコネクタ６が設けられ，ユニバーサルコード部５はコネクタ６によりプロセッサ装置２０に接続される。
【００１８】
上記挿入部３の先端には照明窓７，観察窓８が設けられ，またこの観察窓８に向けて洗浄流体を供給するための流体ノズルとしての送気送水ノズル９が設けられている。内視鏡２は，送気送水ノズル９に，加圧エアを供給するための送気手段と洗浄水を供給するための送水手段とを兼ねた送気送水手段を備えている。
【００１９】
上記プロセッサ装置２０は，制御部本体を構成するＣＰＵ（中央処理装置），このＣＰＵが各部を制御するためのプログラムデータ等を格納したＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ），ＣＰＵが行う各種データ処理のために使用されるメモリエリア等を設けたＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）など有するマイクロコンピュータ２１を備える。また，プロセッサ装置２０は，加圧エア供給配管２２に電磁弁２３を介して接続したエアポンプ２４，ライトガイド２５に照明光を供給する光源部２６を備える。
【００２０】
次に，上記送気送水手段の構成について説明する。内視鏡２におけるユニバーサルコード部５には，加圧エアを供給する給気流路３１及び洗浄水を供給する給水流路３２が挿通されている。給気流路３１はコネクタ６において分岐しており，一方の分岐部はプロセッサ装置２０の加圧エア供給配管２２に脱着可能に接続され，他方の分岐部は，コネクタ６に設けられたプラグ６ａにより加圧配管３３に脱着可能に接続している。また，給水流路３２はプラグ６ａにより給水配管３４に脱着可能に接続されている。
【００２１】
上記加圧配管３３及び給水配管３４は給水タンク３５に接続している。ここで，給水タンク３５は給水のために独立の駆動源を持ってはおらず，エアポンプ２４から加圧エア供給配管２２及び加圧配管３３を介して供給される加圧エアにより液面を加圧し，この液面に対する加圧力により洗浄水を給水配管３４に圧送するように構成されている。
【００２２】
上記給気流路３１及び給水流路３２は，本体操作部４にまで延在されこの本体操作部４に設けられた送気送水バルブ４０に接続されている。また，送気送水バルブ４０には，送気流路４１及び送水流路４２が接続されている。この送気送水バルブ４０の操作により，給気流路３１と送気流路４１との間及び給水流路３２と送水流路４２との間を連通・遮断させることができる。送気流路４１には送気送水バルブ４０近傍に，洗浄水の逆流を防止するための逆止弁４１ａが設けられている。
【００２３】
上記送気流路４１及び送水流路４２は挿入部３内に延在されている。そして，この挿入部３の先端近傍位置で両流路４１，４２は合流せしめられて，合流流路４４となっている。この合流流流路４４の他端が上記送気送水ノズル９に接続されている。
【００２４】
上記送気送水バルブ４０の具体的な構成を図２及び図３に示す。送気送水バルブ４０は，大別すると，バルブケーシング５２，弁本体５３と一体化された操作ボタン５４から構成され，このバルブケーシング５２に上述の給気流路３１，給水流路３２，送気流路４１，送水流路４２が接続されている。
【００２５】
上記操作ボタン５４の弁本体５３は，操作ボタン５４が押下されたときに，給水流路３２と送水流路４２とを連通する洗浄液通路５５が形成されている。また，上記操作ボタン５４には大気連通路５６が形成されている。この大気連通路５６は操作ボタン５４の上面において大気開放口５７として開口している。
【００２６】
操作ボタン５４は図示しない復帰ばねの作用によってバルブケーシング５２から突出する方向に付勢されている。図２に示す状態では，給水流路３２と送水流路４２との間は遮断されるが，給気流路３１と送気流路４１との間は連通される。この場合，操作ボタン５４に手指７０等を触れない状態では，大気開放口５７も開いているので，エアポンプ２４からのエアは給気流路３１，大気連通路５６及び大気開放口５７を介して大気に開放され，送気流路４１には圧力が生じない，大気開放状態にある。
【００２７】
また，手指７０等で操作ボタン５４の大気開放口５７を塞ぐと，送気流路４１に圧力が生じて，給気流路３１から送気流路４１を介して送気送水ノズル９へ加圧エアが供給される，送気状態となる（図２に示す状態）。
【００２８】
上記操作ボタン５４が図示しない復帰ばねの付勢力に抗して押下されると，図３に示すように給気流路３１は遮断されるが，弁本体５３の洗浄液通路５５により給水流路３２と送水流路４２とが連通され，洗浄液を供給できる状態となる。
【００２９】
上記操作ボタン５４にはスカート部５８が形成され，操作ボタン５４が押下されることにより，このスカート部５８はバルブケーシング５２の段差部５９に当接するようになっている。このバルブケーシング５２の段差部５９，スカート部５８の当接部にはそれぞれ接点６１，６２が取付けられており，これら接点６１，６２は送水切換検出部を構成する。上記各接点６１はそれぞれリード線６３に接続され，これらのリード線６３は途中で一本に束ねられて図１に示すようにコネクタ６を介してマイクロコンピュータ２１に接続されている。操作ボタン５４が押下されると接点６１，６２が当接し導通する。これにより，マイクロコンピュータ２１は送水切換を検出できる。従って，上記操作ボタン５４は送水ボタンの機能も兼ね備える。
【００３０】
次に，内視鏡２に内蔵された照明制御手段について図１を参照しながら説明する。挿入部３の先端に設けられた上記照明窓７には図示しない照明用レンズなどの照明系が，また上記観察窓８には対物レンズなどの観察系がそれぞれ装着されている。
上記照明系として，照明窓に装着した照明用レンズに対面するように設けられ，多数の極細の光ファイバで形成したライトガイド８２を有する。このライトガイド８２は，挿入部３から本体操作部４を経てユニバーサルコード部５内に延在されており，プロセッサ装置２０のライトガイド２５にコネクタ６を介して脱着可能に接続される。プロセッサ装置２０には上述したように，光源部２６が設けられ，光源部２６はライトガイド２５及び８２を介して照明窓７へ照明光を供給する。
【００３１】
また，上記観察系として，観察窓８における対物レンズの結像位置に受光手段としての固体撮像素子８１を設け，この固体撮像素子８１からの信号ケーブル８６は，挿入部３及び本体操作部４を介してユニバーサルコード部５内に延在されて，コネクタ６を介してプロセッサ装置２０のマイクロコンピュータ２１に接続される。なお，信号ケーブル８６には後述するＡＧＣ・Ａ／Ｄ・ＤＳＰ（図１では省略）が介在している。この観察系により，観察対象部からの反射光は観察窓８から取込まれ，固体撮像素子８１を介して画像信号としてマイクロコンピュータ２１に入力される。
【００３２】
上記光源部２６は，具体的には，図４に示すように光源を構成する照明ランプ２６ａ，照明ランプ２６ａからの光量を調整する絞り手段としての絞り部２６ｂ，この絞り部２６ｂをマイクロコンピュータ２１からの制御により駆動する例えばステッピングモータで構成されたモータ２６ｃ，上記絞り部２６ｂの絞り開度を検出する絞り開度検出手段としての絞り開度検出器２６ｄを備える。その他，図示しない集光レンズなどを備える。
【００３３】
上記絞り部２６ｂは例えば図５に示すように，扇状の絞り羽根８４が軸８５を中心にステッピングモータ２６ｃにより回動するように構成するとともに，絞り開度検出器２６ｄは例えばポテンショメータ，ロータリーエンコーダなどで構成する。絞り羽根８４の回転状態をこの絞り開度検出器２６ｄの電圧の変化で捉えるものであり，絞り開度検出器２６ｄは絞り羽根８４の回転位置である絞り開度を検出電圧値として出力し，図示しないＡ／Ｄ変換器を介してマイクロコンピュータ２１へ出力するようになっている。これにより，マイクロコンピュータ２１は，絞り部２６ｂの絞り開度を検知できる。
【００３４】
また，図４は上記固体撮像素子として例えばＣＣＤ８１を使用した場合であり，このＣＣＤ８１には画像信号にゲインを与える自動利得制御（ＡＧＣ；AutomaticGain Control）回路８１ａが接続され、このＡＧＣ回路８１ａにＡ／Ｄ変換器８１ｂを介してデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ；Digital Signal Processor）８１ｃが接続される。このＤＳＰ８１ｃでは、画像信号から例えば輝度信号の他，図示しない色差信号を形成し、ガンマ処理等の各種の処理をする回路を有する。
【００３５】
上記マイクロコンピュータ２１は，輝度レベルの変動に応じて上記絞り部２６ｂの絞り開度を制御することにより，照明窓７からの照明光の光量を画像が所望の明るさになるように調整する，図６に示すようなオートアイリス制御（ＡＬＣ制御）を行うようになっている。
【００３６】
すなわち，マイクロコンピュータ２１は先ずＳＴ１にて観察系の固体撮像素子８１からの画像信号に基づいて画像信号の輝度レベルを検出する。具体的には固体撮像素子８１からの画像信号に基づいてＤＳＰ８１ｃから出力された輝度信号により輝度レベルを検出する。
【００３７】
続いて，ＳＴ２にて検出した輝度が目標値以上か否かを判断する。ＳＴ２にて検出した輝度が目標値以上の場合は，ＳＴ３にて光源部２６の絞り部２６ｂを制御して検出した輝度とその目標値との差に応じた分だけ照明ランプ２６ａからの光量を減少させてＳＴ１の処理に戻る。また，ＳＴ２にて検出した輝度が目標値以上でないと判断した場合は，ＳＴ４にて光源部２６の絞り部２６ｂを制御して検出した輝度とその目標値との差に応じた分だけ照明ランプ２６ａからの光量を増加させてＳＴ１の処理に戻る。この場合の絞り部２６ｂの絞り開度とモータ２６ｃへ出力するパルス数との関係は図８に示すようになる。
【００３８】
こうして，照明光の光量は検出された輝度と目標値との差に応じて絞り部２６ｂの制御により減少又は増加され，輝度が目標値になるように調整され保持される。すなわち，挿入部３の先端が観察対象部に近づくと画像は明るくなり輝度が高くなるので，照明光の光量は少なくなるように制御される。これに対して挿入部３の先端が観察対象部に遠のくと，画像は暗くなり輝度が低くなるので，照明光の光量は多くなるように制御される。なお，上記輝度の目標値（画像の明るさ）は例えばプロセッサ装置２０に設けられた操作パネル等により変更できるようにしてもよい。
【００３９】
また，マイクロコンピュータ２１は，図７に示すような送気等の制御を行うようになっている。すなわち，マイクロコンピュータ２１は，ＳＴ１１にて送水ボタンが押されたか否かを判断する。具体的には，送水ボタンを兼ねる操作ボタン５４が押下され接点６１，６２が当接することにより送水切換を検出したか否かを判断する。ＳＴ１１にて送水ボタンが押されていない（送水切換を検出していない）と判断した場合はＳＴ１２にて絞り部２６ｂの絞り開度を絞り開度検出器２６ｄからの検出電圧に基づいて検出する。
【００４０】
続いて，ＳＴ１３にてＳＴ１２で検出された絞り開度に応じて電磁弁２３を制御して送気量を制御する（送気制御手段）。絞り開度が小さくなるに連れて挿入部３の先端に送るエアの送気量を少なくしていき，絞り開度が大きくなるに連れて挿入部３の先端に送るエアの送気量を多くしていく。例えば絞り開度と送気量とは図９に示すような比例するように制御する。ここでは１例として絞り開度が最も高いとき送気量が最大，絞り開度が最も低いとき送気量が最小になるようにしている。
【００４１】
上記ＳＴ１１にて送水ボタンが押された（送水切換を検出した）と判断した場合はＳＴ１４にて送水を開始し，ＳＴ１５にて絞り開度に応じた送気制御を中止して通常の送気量にする（送気制御中止手段）。なお，上記ＳＴ１３，ＳＴ１５の処理後はＳＴ１１の処理に戻る。
【００４２】
このような構成の本発明の実施の形態では，観察対象部と挿入部３の先端との距離に応じて，観察窓８から取入れられる画像の輝度が変化するため，これに応じてＡＬＣ制御により絞り部２６ｂの絞り開度を調整して照明光の光量を調整することに着目し，絞り開度検出器２６ｄにより絞り部２６ｂの絞り開度を検出しこの絞り開度に応じて挿入部３の先端に送るエアの送気量を制御する。
【００４３】
具体的には，挿入部３の先端が観察対象部に近づけられるに連れて輝度が高くなるので，ＡＬＣ制御により絞り開度が小さくなり照明光の光量が少なくなる。このため，絞り開度が小さくなるに連れて挿入部３の先端に送るエアの送気量を少なくしていく。これに対して，挿入部３の先端が観察対象部から遠のけられるに連れて輝度が低くなるので，ＡＬＣ制御により絞り開度が大きくなり照明光の光量が多くなる。このため，絞り開度が大きくなるに連れて挿入部３の先端に送るエアの送気量を多くしていく。
【００４４】
こうすることにより，例えば送気送水バルブ４０の操作ボタン５４の大気開放口５７の塞ぎ具合による送気量の手動調整など内視鏡の操作部４からの操作に関わらず，観察対象部と挿入部３の先端との距離に応じて送気量自体が自動的に制御されるので，体腔内への急激な送気を確実に防止でき，臓器への負担を軽減できる。特に容量の小さい臓器を観察する場合には観察対象部と挿入部３の先端との距離が短くなる可能性が高いので，体腔内への急激な送気を確実に防止できる効果は大きい。
【００４５】
また，挿入部３の先端が急に観察対象部に近づけられた場合には，輝度が急に大きくなり輝度の目標値との差も大きくなるので，絞り開度も急に小さくなって照明光の光量が絞られるため，この絞り開度に応じて送気量も急に大幅ダウンする。これにより，急に観察対象部に近づけられた場合でも体腔内への急激な送気を確実に防止することができる。
【００４６】
さらに，送水ボタンが押下されると，送気送水ノズル９への送水を開始するとともに，送気制御を中止して通常の送気量に戻す。このように，送水を行う場合には送気制御を中止し，自動的に通常の送気量に戻すので，送気量が可変するモードと送気量が定量のモードの切換を容易に行うことができる。
【００４７】
なお，本実施の形態においては，ステッピングモータ２６ｃで駆動する絞り手段としての絞り部２６ｂに絞り開度検出器２６ｄを設け，ＡＬＣ制御による照明光の光量の変化を，絞り部２６ｂの絞り開度の変化として捉え，絞り開度検出器２６ｄで検出した絞り開度に応じて挿入部３の先端に送るエアの送気量を制御するものについて説明したが，必ずしもこれに限定されるものではなく，例えば図１０に示すように絞り手段としての絞り部２６ｂをステッピングモータ２６ｃの代りにＤＣ（直流）モータ２６ｅで駆動するようにし，そのモータ電圧の変化を，絞り部２６ｂの絞り開度の変化として捉え，このモータへの印加電圧に応じて送気量を制御してもよい。この場合のモータへの印加電圧と送気量との関係は例えば図１１に示すようになり，絞り開度と送気量との関係は上記実施の形態と同様に図９に示すようになる。これにより，絞り開度検出器２６ｄを不要にすることができる。
【００４８】
なお，ステッピングモータ２６ｃで絞り部２６ｂを駆動する場合においても，ステッピングモータ２６ｃのステップパルスのカウント数を不揮発性ＲＡＭやＥＥＰ(Electrically Erasable Programmable)ＲＯＭなどの不揮発性メモリに記憶しておき，そのカウント数をステッピングモータ２６ｃの制御に応じて増減すれば，記憶したカウント数を読みとることによりそのときの絞り部２６ｂの絞り開度を検出することができる。このようにしても，絞り開度検出器２６ｄを不要にすることができる。
【００４９】
次に，本発明の第２の実施の形態を図１２ないし図１６を参照して説明する。本発明にかかる内視鏡の制御システムの全体構成図は図１と同様である。なお，上記実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５０】
図１２は本発明にかかる制御システムの主要部分の概略構成を説明する図で，図４に相当するものである。図４のものと異なるのは，照明窓７から照射する照明光の光量は一定とし，電子シャッタパルスによりＣＣＤ８１の蓄積電荷量を調整して取込み画像の輝度を制御することにより，照明光の光量を制御する絞り部２６ｂ，モータ２６ｃ，絞り開度検出器２６ｄを不要にした点である。
【００５１】
すなわち，観察対象部を照明しその反射光を固体撮像素子であるＣＣＤ８１で受光する際に，ＣＣＤ８１に蓄積される電荷量（露光量）を電子シャッタ制御することにより、画像の明るさを調整する。例えばＣＣＤ８１は掃出しパルスで一旦電荷を掃き出した後に蓄積された電荷を読み出すことにより、受光量に応じた電荷を画素単位で読み出すようになっている。従って、この掃出しのタイミングを電子シャッタパルスで制御することによって蓄積時間を変えることができ，取込み画像の輝度が目標値になるように（所望の画像の明るさになるように）制御することができる。
【００５２】
このような原理を利用して本実施の形態におけるマイクロコンピュータ２１は，図１３に示すような電子シャッタ制御を行うようになっている。すなわち，マイクロコンピュータ２１は先ずＳＴ２１にて観察系の固体撮像素子８１からの画像信号に基づいて画像信号の輝度レベルを検出する。具体的には固体撮像素子８１からの画像信号に基づいてＤＳＰ８１ｃから出力された輝度信号により輝度レベルを検出する。
【００５３】
続いて，ＳＴ２２にて検出した輝度が目標値以上か否かを判断する。ＳＴ２２にて検出した輝度が目標値以上の場合は，ＳＴ２３にて検出した輝度とその目標値との差に応じた分だけ電子シャッタパルスによりＣＣＤ８１の蓄積電荷量を減少させて（電子シャッタ手段），ＳＴ２１の処理に戻る。また，ＳＴ２２にて検出した輝度が目標値以上でないと判断した場合は，ＳＴ２４にて検出した輝度とその目標値との差に応じた分だけ電子シャッタパルスによりＣＣＤ８１の蓄積電荷量を増加させて（電子シャッタ手段），ＳＴ２１の処理に戻る。
【００５４】
この場合の電子シャッタパルスのタイミング，ＣＣＤ８１の電荷の蓄積時間，ＣＣＤ８１の蓄積電荷量との関係は図１５に示すようになる。一般にビデオ信号のフィールドデータが垂直走査期間の１/６０秒毎に形成されることから、ＣＣＤ８１における蓄積時間も最大で１/６０秒となる。従って，ここでは１例として１/６０秒のときＣＣＤ８１の蓄積電荷量が最大，０秒のとき蓄積電荷量が最小になるようにしている。図１５（ａ）はＣＣＤ８１の電荷の蓄積時間と蓄積電荷量との関係を示す。図１５（ｂ）は電荷の蓄積時間を１/６０秒とするときの電子シャッタパルスの例を示し，図１５（ｃ）は電荷の蓄積時間を１/１００秒とするときの電子シャッタパルスの例を示す。
【００５５】
こうして，ＣＣＤ８１からの蓄積電荷量は検出された輝度と目標値との差に応じて電子シャッタパルスの制御により減少又は増加され，観察窓８からの輝度が目標値になるように調整され保持される。すなわち，挿入部３の先端が観察対象部に近づくに連れて，画像は明るくなり輝度が高くなるので，電子シャッタパルスによりＣＣＤ８１の蓄積時間を短くして蓄積電荷量が少なくなるように制御される。これに対して挿入部３の先端が観察対象部に遠のくに連れて，画像は暗くなり輝度が低くなるので，電子シャッタパルスによりＣＣＤ８１の蓄積時間を長くして蓄積電荷量が多くなるように制御される。なお，上記輝度の目標値（画像の明るさ）は例えばプロセッサ装置２０に設けられた操作ボタン等により変更できるようにしてもよい。
【００５６】
また，マイクロコンピュータ２１は，図１４に示すような送気等の制御を行うようになっている。すなわち，マイクロコンピュータ２１は，ＳＴ３１にて送水ボタンが押されたか否かを判断する。具体的には，送水ボタンを兼ねる操作ボタン５４が押下され接点６１，６２が当接することにより送水切換を検出したか否かを判断する。ＳＴ３１にて送水ボタンが押されていない（送水切換を検出していない）と判断した場合はＳＴ３２にて電子シャッタパルスに基づいてＣＣＤ８１の電荷の蓄積時間を検出する。
【００５７】
続いて，ＳＴ３３にて検出した電荷の蓄積時間に応じて電磁弁２３を制御して送気量を制御する（送気制御手段）。ＣＣＤ８１の電荷の蓄積時間が短くなるに連れて前記送気手段による送気量を少なくしていき，前記電子シャッタ手段が前記撮像素子の電荷の蓄積時間を長くするに連れて前記送気手段による送気量を多くしていく。例えば電荷の蓄積時間と送気量とは図１６に示すような比例関係になるように制御する。ここでは１例としてＣＣＤ８１の電荷の蓄積時間が１/６０秒のとき送気量が最大，０秒のとき送気量が最小になるようにしている。なお，図１４に示すＳＴ３４，ＳＴ３５の処理は，それぞれ図７に示すＳＴ１４，ＳＴ１５と同様の処理を行うため，ここでは詳細な説明を省略する。
【００５８】
このような構成の本発明の第２の実施の形態では，観察対象部と挿入部３の先端との距離に応じて，観察窓８から取入れられる画像の輝度が変化するため，これに応じてＡＬＣ制御によりＣＣＤ８１の電荷の蓄積時間を電子シャッタパルスにより調整して蓄積電荷量を調整することに着目し，電子シャッタパルスによる電荷の蓄積時間を検出しこの電荷の蓄積時間に応じて挿入部３の先端に送るエアの送気量を制御する。
【００５９】
具体的には，挿入部３の先端が観察対象部に近づけられるに連れて輝度が高くなるので，ＡＬＣ制御によりＣＣＤ８１の電荷の蓄積時間が短くなる。このため，電荷の蓄積時間が短くなるに連れて挿入部３の先端に送るエアの送気量を少なくしていく。これに対して，挿入部３の先端が観察対象部から遠のけられるに連れて輝度が低くなるので，ＡＬＣ制御によりＣＣＤ８１の電荷の蓄積時間が長くなる。このため，ＣＣＤ８１の電荷の蓄積時間が長くなるに連れて挿入部３の先端に送るエアの送気量を多くしていく。
【００６０】
こうすることにより，上記第１の実施の形態と同様に，操作ボタン５４の大気開放口５７の塞ぎ具合による送気量の手動調整に関わらず，観察対象部と挿入部３の先端との距離に応じて徐々に送気量が自動的に制御されるので，体腔内への急激な送気を確実に防止でき，臓器への負担を軽減できる。特に容量の小さい臓器を観察する場合には観察対象部と挿入部３の先端との距離が短くなる可能性が高いので，体腔内への急激な送気を確実に防止できる効果は大きい。
【００６１】
また，挿入部３の先端が急に観察対象部に近づけられた場合には，輝度が急に大きくなり輝度の目標値との差も大きくなるので，電荷の蓄積時間も急に短くなるため，この電荷の蓄積時間に応じて送気量も急に大幅ダウンする。これにより，急に観察対象部に近づけられた場合でも体腔内への急激な送気を確実に防止することができる。
【００６２】
以上，添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６３】
例えば，本発明の実施の形態においては，送気制御を中止して通常の送気量にするきっかけとなる操作ボタンを送水ボタンとしたものについて述べたが，必ずしもこれに限定されるものではなく，操作ボタンを別個に設けてもよい。
また，本発明は送気ボタンと送水ボタンを別個に設けたものに適用してもよい。
【００６４】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば，送気バルブの塞ぎ具合による送気量の手動調整に関わらず，観察対象部と挿入部の先端との距離に応じて徐々に送気量が自動的に制御されるので，体腔内への急激な送気を確実に防止でき，臓器への負担を軽減できる。また，挿入部の先端が観察対象部に急に近づけられたときにも，体腔内への急激な送気を確実に防止することができる。さらに，操作ボタンの操作により送気量を固定するモードと送気量を可変するモードとの切換を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる内視鏡の制御システムの全体構成を説明する図。
【図２】同実施の形態における送気送水バルブの構成を示す断面図。
【図３】同実施の形態における送気送水バルブの構成を示す断面図。
【図４】同実施の形態における制御システムの主要部の概略構成を示す図。
【図５】同実施の形態における絞り部の構成の１例を示す図。
【図６】同実施の形態におけるマイクロコンピュータが行うオートアイリス制御を示す流れ図。
【図７】同実施の形態におけるマイクロコンピュータが行う送気等の制御を示す流れ図。
【図８】同実施の形態における絞り部を駆動するステッピングモータのパルス数と絞り部の絞り開度との関係を示す図。
【図９】同実施の形態における絞り部の絞り開度と送気量との関係を示す図。
【図１０】同実施の形態の変形例における制御システムの主要部の概略構成を示す図。
【図１１】図１０に示す制御システムにおける絞り部を駆動するＤＣモータへの印加電圧と絞り部の絞り開度との関係を示す図。
【図１２】本発明の第２の実施の形態にかかる内視鏡の制御システムの主要部の概略構成を示す図。
【図１３】同実施の形態におけるマイクロコンピュータが行う電子シャッタ制御を示す流れ図。
【図１４】同実施の形態におけるマイクロコンピュータが行う送気等の制御を示す流れ図。
【図１５】同実施の形態における電子シャッタパルスのタイミング，ＣＣＤの電荷の蓄積時間，蓄積電荷量の関係を示す図。
【図１６】同実施の形態におけるＣＣＤの電荷の蓄積時間と送気量との関係を示す図。
【符号の説明】
２…内視鏡
３…挿入部
４…本体操作部
７…照明窓
８…観察窓
９…送気送水ノズル
２０…プロセッサ装置
２１…マイクロコンピュータ
２３…電磁弁
２４…エアポンプ
２５…ライトガイド
２６…光源部
２６ｂ…絞り部
２６ｄ…絞り開度検出器
４０…送気送水バルブ
５４…操作ボタン
５７…大気開放口
８１…固体撮像素子，ＣＣＤ

Claims (5)

1. 内視鏡の挿入部の先端から観察対象部を照明しその反射光を受光手段により受光して輝度を検出し，この輝度に応じて照明光の光量を制御する照明制御手段と，前記観察対象部に気体を送込む送気手段とを備えた内視鏡の制御システムであって，
   前記照明制御手段は，検出した輝度が目標輝度になるように照明光の光量を制御し，
   前記送気制御手段は，前記照明制御手段が照明光の光量を少なくするに連れて前記送気手段による送気量を少なくし，前記照明制御手段が照明光の光量を多くするに連れて前記送気手段による送気量を多くするようにしたことを特徴とする内視鏡の制御システム。
2. 請求項１に記載の内視鏡の制御システムであって，
   前記照明制御手段は，絞り手段により光源からの照明光の光量を制御し，
   前記送気制御手段は，前記絞り手段の絞り開度を検出することにより照明光の光量の変化を検知し，検出した絞り開度に応じて前記送気手段による送気量を制御することを特徴とする内視鏡の制御システム。
3. 内視鏡の挿入部の先端から観察対象部を照明しその反射光を撮像素子により受光して輝度を検出し，この輝度に応じて前記撮像素子の蓄積電荷量を電荷の蓄積時間に基づいて制御する電子シャッタ手段と，前記観察対象部に気体を送込む送気手段とを備えた内視鏡の制御システムであって，
   前記電子シャッタ手段は，前記撮像素子から取込む画像の輝度が目標輝度となるように電荷の蓄積時間を制御し，
   前記送気制御手段は，前記電子シャッタ手段が前記撮像素子の電荷の蓄積時間を短くするに連れて前記送気手段による送気量を少なくし，前記電子シャッタ手段が前記撮像素子の電荷の蓄積時間を長くするに連れて前記送気手段による送気量を多くするようにしたことを特徴とする内視鏡の制御システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の内視鏡の制御システムであって，
   操作ボタンの操作に基づいて前記送気制御手段による送気制御を中止して通常の送気量にする送気制御中止手段を設けたことを特徴とする内視鏡の制御システム。
5. 請求項４に記載の内視鏡の制御システムであって，
   前記送気制御中止手段は，前記内視鏡の挿入部の先端へ送水を行う送水ボタンの操作に基づいて前記送気制御手段による送気制御を中止することを特徴とする内視鏡の制御システム。

Images