JP4408153B2

JP4408153B2 - 電子内視鏡

Info

Publication number: JP4408153B2
Application number: JP26181699A
Authority: JP
Inventors: 正高橋; 了小澤
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1998-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2019-09-16
Also published as: JP2000152913A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可撓性導管からなるスコープと、このスコープを着脱自在に接続する画像信号処理ユニットとから成る電子内視鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述したようなタイプの電子内視鏡にあっては、スコープの先端部には固体撮像素子例えばＣＣＤ（charge coupled device)撮像素子から成る撮像センサが設けられ、この撮像センサは対物レンズ系と組み合わされる。また、かかるスコープ内には光ファイバー束からなる照明用光ガイドが挿通させられ、その遠位端の端面は照明用レンズと組み合わされる。更に、スコープ内には鉗子等の処置具を挿通させるための挿通路が設けられ、鉗子等の処置具は該挿通路を通してスコープの遠位端の端面から突出させて所望の処置を行い得るようになっている。
【０００３】
画像信号処理ユニット内には照明用白色光源例えばハロゲンランプやキセノンランプが設けられ、スコープと画像信号処理ユニットとの接続時に照明用光ガイドの近位端は照明用白色光源に光学的に接続される。かくして、患者の体腔内へのスコープの挿入時、その遠位端の対物レンズ系の前方が該スコープの照明用光ガイドの先端部端面から射出させられる照明光で照明され、これにより光学的被写体は撮像センサの受光面に結像させられてそこで画素信号として光電変換される。撮像センサで得られた画素信号は画像信号処理ユニットに送られ、そこでビデオ信号がかかる画素信号に基づいて作成される。次いで、ビデオ信号は画像信号処理ユニットからＴＶモニタ装置に対して出力され、そこで光学的被写体像がＴＶモニタ装置上で再現される。
【０００４】
ところで、一般的に、電子内視鏡のスコープの対物レンズ系の焦点深度は比較的深くされる。というのは、スコープの遠位端を病巣等の患部に接近させて観察するだけでなく、病巣等の患部を見つけ出す際には該患部を含む広い領域全体を観察することが必要であるからである。この場合、光学的被写体像を適当な輝度で常に再現するためには、全体的な光学的被写体の遠近に応じて照明用光ガイドの遠位端から射出される光の光量を適宜調整することが必要となる。即ち、スコープの遠位端を病巣等の患部に最接近させて観察する際には光量を最低レベルまで低下させ、該患部からスコープの遠位端が次第に遠ざかるにつれて光量を次第に増大させることが必要である。
【０００５】
上述したような光量調節は自動調光と呼ばれ、この自動調光については、一フレーム分または一フィールド分の輝度画素信号の輝度レベルを評価し、その評価に基づいて光源に組み込まれた絞りの開度を適宜調整することにより行われる。従来では、かかる自動調光には２つのモードが知られており、一方のモードは平均輝度値モードと呼ばれ、他方のモードは有効最大輝度値モード（ピークモード）と呼ばれる。
【０００６】
詳述すると、平均輝度値モードでは、撮像センサから順次得られる一フレーム分または一フィールド分の輝度画素信号についてヒストグラム抽出回路でヒストグラムが展開され、このヒストグラムから一フレーム分または一フィールド分の輝度画素信号の平均輝度レベルが算出され、その平均輝度レベルが所定の輝度参照値に一致するように絞り開度が制御され、これにより再現画像の輝度レベルが輝度参照値に見合った適正な状態に維持される。例えば、光学的被写体の全体がスコープの対物レンズから比較的遠くに離れている場合には、上述の平均輝度レベルは一時的に輝度参照値に比べて低くなるので、このときは絞り開度が広げられて照明光量が増大させられ、これとは反対に光学的被写体の全体がスコープの対物レンズに接近した場合には、上述の平均輝度レベルは輝度参照値に比べて高くなるので、このときは絞り開度が狭められて照明光量が減少させられ、かくして光学的被写体の遠近に拘らず再現画像の輝度レベルは輝度参照値に見合った適正な状態に維持されることになる。
【０００７】
同様に、有効最大輝度値モードでも、撮像センサから順次得られる一フレーム分または一フィールド分の輝度画素信号についてヒストグラム抽出回路でヒストグラムが展開されるが、この有効最大輝度値モードでは、該ヒストグラムから平均輝度レベルではなく有効最大輝度レベル（ピークレベル）が算出され、この有効最大輝度レベルが所定の輝度参照値に一致するように絞り開度が平均輝度値モードの場合と同様に制御され、これにより再現画像の輝度レベルが輝度参照値に見合った適正な状態に維持される。なお、有効最大輝度レベルとは上述のヒストグラムの最大輝度レベルを含む高輝度レベル帯域の総計度数が一フレーム分または一フィールド分の全画素数の例えば１％となる境界での輝度レベルとして定義されるものである。
【０００８】
従来の電子内視鏡では、自動調光を平均輝度値モード或いは有効最大輝度値モードのいずれのモードで行うかは任意に選択し得るようになっている。因みに、平均輝度値モードでは、再現画像の明るさは有効最大輝度値モードの場合よりも明るくなる傾向があるが、しかし局部的なハレーションの発生を回避することができないという欠点がある。即ち、有効最大輝度値モードでは、再現画像は平均輝度値モードと比べて全体的に暗めとなるが、局部的なハレーションの発生は確実に回避され得る。
【０００９】
ここで言うハレーションとはＴＶモニタ装置の映像再現画面の輝度が異常に高くなって白色化することであり、電子内視鏡では、平均輝度値モードでの自動調光時に局部的なハレーションが屡々発生することになる。というのは、例えば、光学的被写体の比較的小さな領域がスコープの対物レンズに接近し、その他の領域が該対物レンズから離れているような場合には、平均輝度値モードでの自動調光では、絞り開度が大きく広げられる傾向にあり、このため光学被写体のその比較的小さな領域の箇所からの反射光量が大きくなって、再現画像ではその箇所にハレーションが生じ得るからである。一方、有効最大輝度値モードでは、高輝度レベル帯域で定義される有効最大輝度レベルを所定の輝度参照値に一致させるように自動調光が行われるので、かかる状況下でも局部的なハレーションは阻止され得るが、しかし再現画像の全体は上述した光学被写体の比較的小さな領域を除き極端に暗めになるという傾向がある。
【００１０】
いずれにしても、従来の電子内視鏡にあっては、電子内視鏡の使用者の好みに応じて平均輝度値モード或いは有効最大輝度値モードのいずれかのモードが選択される。即ち、局部的なハレーションの発生があったとしても比較的明るい鮮明な再現画像を望む場合には、平均輝度値モードが選択され、再現画像が多少暗めでも局部的なハレーションの発生を望まない場合には、有効最大輝度値モードが選択される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上で述べたような自動調光において、スコープの遠位端の端面から鉗子等の処置具が突出させられて撮像センサの視野内に捉えられた場合、鉗子等の処置具は高反射性の金属製とされ、しかも撮像センサに極めて接近した位置に置かれるので、鉗子等の処置具からの反射光量が大巾に増大する。従って、自動調光が平均輝度値モードで行われている場合には、一フレーム分または一フィールド分の輝度画素信号の平均輝度レベルは上昇し、このため絞り開度が狭められて照明光量が減少させられ、かくして再現画像の全体の輝度レベルが低下して病巣等の患部の肝心な画像部が観察し難くなるという問題が生じる。また、自動調光が有効最大輝度値モードで行われている場合でも、絞り開度が狭められて照明光量が減少させられるが、この場合には有効最大輝度値自体が鉗子等の処置具の高反射領域から由来するものとなるので、絞り開度は平均輝度値モードの場合よりも更に狭められ、このため再現画像の全体の輝度レベルが大巾に低下して病巣等の患部の肝心な画像部の観察は一層難しくなる。
【００１２】
従って、本発明の目的は、上述したようなタイプの電子内視鏡であって、鉗子等の処置具の使用時、病巣等の患部の画像部の輝度を適正に維持すべく、自動調光による照明光量の低下を抑え得るように構成された電子内視鏡を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明による電子内視鏡は処置具を挿通させる処置具挿通路を持つスコープと、このスコープを着脱自在に接続させるようになった画像信号処理ユニットとから成る。画像信号処理ユニット内には光源が設けられ、この光源からの射出光がスコープに導かれてその前方を照明するようになっている。
【００１４】
本発明の第１の局面によれば、電子内視鏡はスコープの先端側に設けられた固体撮像手段と、光源からスコープに導かれる光の光量を調節する光量調節手段と、固体撮像手段から得られる輝度画素信号に基づいて輝度値を算出する輝度値算出手段と、この輝度値算出手段によって得られた輝度値を所定の輝度参照値に実質的に一致させるように光量制御手段を制御する光量制御手段と、スコープで処置具が使用されているか否かを判別する処置具使用判別手段と、この処置具使用判別手段によって処置具が使用されていると判別された際に所定の輝度参照値を予め決められた数値分だけ強制的に増大させるように設定する強制設定手段とを具備する。
【００１５】
本発明の第２の局面によれば、電子内視鏡はスコープの先端側に設けられた固体撮像手段と、光源から前記スコープに導かれる光の光量を調節する光量調節手段と、この固体撮像手段から得られる輝度画素信号に基づいてヒストグラムを展開するヒストグラム抽出手段と、このヒストグラム抽出手段によって展開されたヒストグラムから輝度画素信号の平均輝度値を算出する輝度値算出手段と、この輝度値算出手段によって得られた平均輝度値を所定の輝度参照値に実質的に一致させるように光量調節手段を制御する第１の光量制御手段と、ヒストグラム抽出手段によって展開されたヒストグラムから有効最大輝度値を算出する有効最大輝度値算出手段と、この有効最大輝度値算出手段によって得られた有効最大輝度値を所定の輝度参照値に実質的に一致させるように光量調節手段を制御する第２の光量制御手段と、第１の光量制御手段によって光量調節手段を制御する第１の調光モードと第２の光量制御手段によって光量調節手段を制御する第２の調光モードとのいずれかを選択する調光モード切換手段と、スコープで処置具が使用されているか否かを判別する処置具使用判別手段と、この処置具使用判別手段によって処置具が使用されていると判別された際に調光モード切換手段によるモード選択に拘らずに第１の調光モードを強制的に設定するモード強制設定手段とを具備する。
【００１６】
本発明の第２の局面にあっては、好ましくは、電子内視鏡は、更に、処置具使用判別手段によって処置具が使用されていると判別された際に所定の輝度参照値を予め決められた数値分だけ強制的に増大させるように設定する輝度参照値強制設定手段を具備する。
【００１７】
本発明の第２の局面にあっては、処置具使用判別手段については、スコープの処置具挿通路に処置具を挿通させて該スコープの先端から突出させた際に固体撮像手段の撮像領域によって常に最初に捉えられる局部的な撮像領域から由来する輝度画素信号のうちの所定の輝度値以上の高輝度画素信号の度数総和を算出する第１の算出手段と、局部的な撮像領域以外の撮像領域から由来する輝度画素信号の中の所定の輝度値以上の高輝度画素信号の度数総和を算出する第２の算出手段と、第１及び第２の算出手段の双方の算出結果に基づいてスコープでの処置具の使用の有無を判別する判別手段とを包含するものとして構成され得る。
【００１８】
また、本発明の第２の局面においては、処置具使用判別手段については、スコープの処置具挿通路に処置具を挿通させて該スコープの先端から突出させた際に固体撮像手段の撮像領域によって常に最初に捉えられる局部的な撮像領域から由来する輝度画素信号の平均輝度値を算出する第１の輝度値算出手段と、局部的な撮像領域以外の撮像領域から由来する輝度画素信号の平均輝度値を算出する第２の輝度値算出手段と、第１及び第２の算出手段の双方の算出結果に基づいてスコープでの処置具の使用の有無を判別する判別手段とを包含するものとして構成されてもよい。
【００１９】
更に、本発明の第２の局面においては、調光モード切換手段によって第１の調光モード及び第２の調光モードのいずれかの調光モードが選択された際にその選択された調光モードを選択的にロックする調光モードロック手段が設けられてもよく、この場合には、調光モードロック手段によって第１の調光モード及び第２の調光モードのいずれかがロックされたとき、処置具使用判別手段によって処置具が使用されていると判別されてもモード強制設定手段が無効化される。
【００２０】
本発明の第１及び第２の局面のいずれにおいても、処置具使用判別手段はスコープの処置具挿通路に設けた処置具検出器を包含するものであってもよく、この場合には該処置具検出器から得られる検出信号に基づいてスコープでの処置具の使用の有無を判別する。
【００２１】
また、本発明の第１及び第２の局面のいずれにおいても、処置具使用判別手段はスコープに設けられた手動操作スイッチを包含するものであってもよく、この場合には該手動操作スイッチから得られるオン／オフ信号に基づいてスコープでの処置具の使用の有無を判別する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による電子内視鏡の一実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００２３】
図１を参照すると、本発明による電子内視鏡の一実施形態がブロック図として図示される。電子内視鏡は可撓性導管からなるスコープ１０を具備し、このスコープ１０はプロセッサと呼ばれる画像信号処理ユニット１２に着脱自在に連結されるようになっている。スコープ１０の先端即ち遠位端には固体撮像素子例えばＣＣＤ(charge-coupled device) 撮像素子から成る撮像センサ１４が設けられ、この撮像センサ１４はそのＣＣＤ撮像素子と組み合わされた対物レンズ系を包含する。また、スコープ１０には鉗子等の処置具を挿通させるための挿通路１５が形成され、鉗子等の処置具は該挿通路１５を通してスコープ１０の遠位端の端面から突出させられる。
【００２４】
スコープ１０内には光ファイバー束からなる照明用光ガイド１６が挿通させられ、この照明用光ガイド１６の遠位端はスコープ１０の遠位端まで延び、該照明用光ガイド１６の遠位端の端面には照明用配光レンズ（図示されない）が組み込まれる。照明用光ガイド１６の近位端は画像信号処理ユニット１２へのスコープ１０の連結時に該画像信号処理ユニット１２内に設けられたキセノンランプ或いはハロゲンランプ等の白色光源１８に光学的に接続される。白色光源１８の光射出側には絞り２０及び集光レンズ２２が順次設けられ、絞り２０は白色光源１８からの光量を適宜調節するための光量調節手段として用いられ、また集光レンズ２２は絞り２０を経た光を光ガイド１６の近位端の端面に集光させるために用いられる。
【００２５】
本実施形態では、カラー映像を再現するために面順次方式が採用されるので、照明用光ガイド１６の近位端の端面と集光レンズ２２との間に回転式三原色カラーフィルタとして回転式ＲＧＢカラーフィルタ２４が介在させられる。図２に示すように、回転式ＲＧＢカラーフィルタ２４は円板要素から成り、この円板要素には赤色フィルタ２４Ｒ、緑色フィルタ２４Ｇ及び青色フィルタ２４Ｂが設けられ、これら色フィルタはそれぞれセクタ状の形態とされる。カラーフィルタ２４Ｒ、２４Ｇ及び２４Ｂはそれぞの半径方向の中心が120 °の角度間隔となるように円板要素の円周方向に沿って配置され、互いに隣接する色フィルタ間の領域は遮光領域とされる。
【００２６】
図３に最もよく図示するように、回転式三原色カラーフィルタ２４はサーボモータ或いはステップモータのような駆動モータ２６によって回転させられる。回転式ＲＧＢカラーフィルタ２４の回転周波数は電子内視鏡で採用されるＴＶ映像再現方式に応じて決められる。例えば、ＰＡＬ方式が採用されている場合には、回転式ＲＧＢカラーフィルタ２４の回転周波数は25Hzであり、ＮＴＳＣ方式が採用されれいる場合には、その回転周波数は30Hzとなる。
【００２７】
例えば、回転式ＲＧＢカラーフィルタ２４が回転周波数30Hzで回転させられるとすると（ＮＴＳＣ方式）、その１回転に要する時間は約33.3ms(1/30sec) となり、各色フィルタによる照明時間はほぼ33/6msとなる。光ガイド１６の遠位端の端面からは赤色光、緑色光及び青色光が毎33.3ms(1/30sec) 間にほぼ33/6msだけ順次射出させられて、光学的被写体は赤色光、緑色光及び青色光でもって順次照明され、その各色の光学的被写体が撮像センサ１４の対物レンズ系によってそのＣＣＤ撮像素子の受光面に順次結像させられる。撮像センサ１４はそのＣＣＤ撮像素子の受光面に結像された各色の光学的被写体像を一フレーム分のアナログ画素信号に光電変換し、その各色の一フレーム分のアナログ画素信号は各色の照明時間(33/6ms)に続く次の遮光時間(33/6ms)に亘って撮像センサ１４から順次読み出され、このような撮像センサ１４からのアナログ画素信号の読出しについてはスコープ１０内に設けられたＣＣＤドライバ２８によって行われる。
【００２８】
なお、厳密に言うと、カラーフィルタ２４Ｒ、２４Ｇ及び２４Ｂからのそれぞれの色の出力パワー及びＣＣＤイメージセンサ１４の分光感度特性が異なるために、赤色光、緑色光及び青色光による照明時間はそれぞれ多少異なったものとされるが、しかしＣＣＤイメージセンサ１４からのそれぞれの色の一フレーム分のアナログ画素信号の読出しは同じ態様で遮光時間内で行われる。
【００２９】
図１から明らかなように、画像信号処理ユニット１２にはシステムコントローラ３０が設けられ、このシステムコントローラ３０はマイクロコンピュータから構成される。即ち、システムコントローラ３０は中央処理ユニット（ＣＰＵ）、種々のルーチンを実行するためのプログラム、常数等を格納する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、データ等を一時的に格納する書込み／読出し自在なメモリ（ＲＡＭ）、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）から成り、電子内視鏡の作動全般を制御する。
【００３０】
スコープ１０が画像信号処理ユニット１２に接続されると、撮像センサ１４は画像信号処理ユニット１２内のＣＣＤプロセス回路３２に接続される。ＣＣＤドライバ２８によって撮像センサ１４から読み出された各色の一フレーム分のアナログ画素信号はＣＣＤプロセス回路３２に送られ、そこで所定の画像処理例えばホワイトバランス補正処理、ガンマ補正処理、輪郭強調処理等を受ける。
【００３１】
ＣＣＤプロセス回路３２で処理された各色の一フレーム分のアナログ画素信号は順次アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器３４に送られ、そこでデジタル画素信号に変換され、次いで各色の一フレーム分のデジタル画素信号はフレームメモリ３６に一旦書き込まれて格納される。フレームメモリ３６には各色の一フレーム分のデジタル画素信号を格納するための３つの格納領域が設けられる。フレームメモリ３６からは一フレーム分の三原色のデジタル画像信号が同時に順次読み出され、各色の読出しデジタル画像信号には水平同期信号及び垂直同期信号等が付加される。即ち、一フレーム分の三原色のデジタル画像信号はフレームメモリ３６からカラーデジタルビデオ信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）として順次出力されてビデオプロセス回路３８に送られる。
【００３２】
ビデオプロセス回路３８には、各色のカラーデジタルビデオ信号に対応したデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器及びローパスフィルタ等が設けられ、各色の一フレーム分のカラーデジタルビデオ信号は一フレーム分のカラーアナログビデオ信号に変換され、次いでローパスフィルタを経た後に適宜増幅されてカラーＴＶモニタ装置４０に送られ、そこで光学的被写体像がカラー画像として再現される。また、ビデオプロセス回路３８では、カラーデジタルビデオ信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に基づいて、コンポジットビデオ信号が作成され、そのコンポジットビデオ信号は別のＴＶモニタ装置、ビデオテープレコーダ、画像処理用コンピュータ等の周辺機器に対してビデオプロセス回路３８から外部に出力されるようになっている。
【００３３】
なお、図１では、ビデオプロセス回路３８に対するシステムコントローラ３０の接続関係についてはその複雑化を避けるために特に図示されていないが、ビデオプロセス回路でのビデオ信号の処理についてはシステムコントローラ３０の制御下で行われる。
【００３４】
図４を参照すると、絞り２０がその駆動機構と共に図示される。絞り２０は一対のブレード要素４２及び４４から成り、各ブレード要素４２、４４からはアーム部４２Ａ、４４Ａが一体的に延びる。ブレード要素４２及び４４は互いに交差するような態様で枢着ピン４６によって枢動自在に軸支され、ブレード要素４２及び４４の開度に応じて白色光源１８から射出される白色光の光量が適宜調節される。絞り２０の駆動機構はアーム部４２Ａ及び４４Ａの先端の間に作用させられた引張りコイルばね４８を包含し、このコイルばね４８によりブレード要素４２及び４４はその開度を狭めるような弾性的偏倚力を常に受ける。なお、枢動ピン４６は画像信号処理ユニット１２の筐体に対して適宜保持される。
【００３５】
絞り２０の駆動機構は更に一対のブレード要素４２及び４４の開度を調節するためにアーム部４２Ａ及び４４Ａ間に係合させられたカムピン５０を包含し、このカムピン５０は駆動板５２の下端部に固着されて保持される。駆動板５２の一方の側辺にはラック５４が形成され、このラック５４にはピニオン５６が係合させられる。ピニオン５６はサーボモータ或いはステップモータ等の適当な駆動モータ５８の出力シャフト５８Ａ上に固着される。なお、駆動モータ５８は画像信号処理ユニット１２の筐体に対して適宜保持され、またラック５４は適当なガイド手段（図示されない）によって摺動自在に適宜保持される。駆動モータ５８が回転されると、駆動板５２はカムピン５０と共にその長手方向（即ち、図４において上下方向）に沿って移動させられ、その移動方向は駆動モータ５８の回転方向に依存する。要するに、駆動モータ５８の回転方向に従って、ブレード要素４２及び４４の開度、即ち絞り開度が調節される。
【００３６】
図１に示すように、駆動モータ５８は駆動回路６０によって駆動され、駆動回路６０はシステムコントローラ３０によって制御される。即ち、駆動回路６０からは駆動モータ５８には駆動パルスが出力され、この出力駆動パルス数を適宜制御することにより、駆動モータ５８の回転量が調節され、また出力駆動パルスの相を逆相にすることにより、駆動モータ５８の回転方向が反転され、これにより絞り２０の開度が調節される。勿論、駆動回路６０から出力される駆動パルス数の制御及びその相の逆転制御についてはシステムコントローラ３０によって行われる。
【００３７】
図１に示すように、画像信号処理ユニット１２にはランプ電源回路６２が設けられ、このランプ電源回路６２によって白色光源１８への給電が行われる。なお、ランプ電源回路６２は図示されないプラグを介して商用電源に接続され、かつシステムコントローラ３０によって適宜制御される。
【００３８】
また、図１に示すように、画像信号処理ユニット１２にはヒストグラム抽出回路６４が設けられ、このヒストグラム抽出回路６４はビデオプロセス回路３８に接続され、ビデオプロセス回路３８からはコンポーネントビデオ信号のうち輝度画素信号がヒストグラム抽出回路６４に対して出力される。
【００３９】
スコープ１０側には図１に示すように適当な不揮発性メモリ例えば再書込み可能な読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）６６が設けられ、このＥＥＰＲＯＭ６６にはそのスコープ１０自体の種々の情報が書き込まれる。例えば、ＥＥＰＲＯＭ６６には、該スコープの種別データ、例えば胃用スコープ、気管支用スコープ或いは大腸用スコープ等の種別データが格納され、またそこで用いられるＣＣＤイメージセンサ１４の画素数データ、ＣＣＤドライバ２８によって読み出されたアナログ画像信号を処理する際のクロックパルスの周波数情報等が格納される。スコープ１０が画像信号処理ユニット１２に連結されると、ＥＥＰＲＯＭ６６はシステムコントローラ３０に接続され、このときシステムコントローラ３０はＥＥＰＲＯＭ６６内の情報データを読み出し、その情報データはシステムコントローラ３０内のＲＡＭ内に格納保持される。
【００４０】
図１に示すように、システムコントローラ３０には更にキーボード６７が接続され、このキーボード６７を通して種々の指令信号や種々のデータ等が入力される。なお、本発明に関連した指令信号及びデータの入力については後の記載で明らかにする。
【００４１】
図５に示すように、画像信号処理ユニット１２の筐体の外側壁面には操作パネル６８が取り付けられ、この操作パネル６８上には種々のスイッチ等が設けられる。また、図６を参照すると、操作パネル６８上の種々のスイッチ等がシステムコントローラ３０との関連でブロック図として示される。なお、図６では、システムコントローラ３０のＣＵＰ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏがそれぞれ参照符号３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄで示され、これら構成要素は互いにバスで接続される。
【００４２】
図５に示すように、操作パネル６８には、４つのスイッチ７０、７１、７２及び７３が設けられる。先ず、スイッチ７０について説明すると、このスイッチ７０は主電源回路（図示されない）のＯＮ／ＯＦＦスイッチを示し、この主電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０により、商用電源から画像信号処理ユニット１２への給電がＯＮ／ＯＦＦされる。要するに、主電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０がＯＮされると、画像信号処理ユニット１２は作動可能状態となる。スイッチ７１はランプ電源回路６２のＯＮ／ＯＦＦスイッチであり、図６から明らかなように、このランプ電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７１からはシステムコントローラ３０に対してＯＮ／ＯＦＦ信号が出力される。即ち、ランプ電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７１がＯＮされると、システムコントローラ３０はその情報をランプ電源回路６２に伝え、これにより白色光源１８はランプ電源回路６２によって給電されて点灯される。
【００４３】
スイッチ７２はモード切換スイッチであり、このモード切換スイッチ７２によって自動調光時のモードが選択される。即ち、モード切換スイッチ７２によってモード１が選択されると、自動調光は上述したような平均輝度値モードで行われ、またモード２が選択されると、自動調光は上述したような有効最大輝度値モードで行われる。スイッチ７３はロックスイッチであり、このロックスイッチ７３がオンされている場合には、鉗子等の処置具がスコープ１０の先端から突出させられて撮像センサ１４によって撮られても、モード切換スイッチ７２で選択されたモードに従って通常の自動調光が維持される。一方、ロックスイッチ７３がオフされている場合には、鉗子等の処置具が撮像センサ１４によって撮られると、絞り２０の制御即ち調光が後述するような態様で本発明に従って行われる。
【００４４】
また、操作パネル６８上にはＴＶモニタ装置４０の映像再現画面の全体の輝度を調節するためにＵＰボタンスイッチ７４及びＤＯＷＮボタンスイッチ７６が設けられる。ＵＰボタンスイッチ７４が押下される度毎に後述されるような輝度参照値（Ｙ_r）が所定量だけ段階的に増大させられる。また、ＤＯＷＮボタンスイッチ７６が押下される度毎にかかる輝度参照値（Ｙ_r）が所定量だけ段階的に減少させられる。
【００４５】
このようにＴＶモニタ装置４０の映像再現画面の全体の輝度はＵＰボタンスイッチ７４及びＤＯＷＮボタンスイッチ７６の押下操作により調節されるが、電子内視鏡の操作者にとっては、かかる光量のレベルがどの程度であるか認識されなければならない。この目的のために、操作パルス６８上に輝度レベル表示器７８が設けられ、この輝度レベル表示器７８は図５に示すように操作パネル６８上に上下方向に整列させられた11個の表示窓から成り、各表示窓は半透明の光拡散板から形成される。11個の表示窓にはそれぞれに隣接して“−５”から“＋５”までの数字が付され、中央に位置する表示窓はその他のものよりも大きく、そこには数字“０”が付される。
【００４６】
輝度表示器７８は更に各表示窓の内側に配置された電気的発光体例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）８０_-5、８０_-4、…８０₀…８０₊₄及び８０₊₅を包含し、これらＬＥＤは図６では互いに整列された小ブロックとして図示され、個々の小ブロック内には上述の表示窓と対応した数字が付されている。個々のＬＥＤ８０_-5、８０_-4、…８０₀…８０₊₄及び８０₊₅はＬＥＤ電源回路８２から給電されて点灯させられ、どのＬＥＤを点灯させるかについては、ＬＥＤ電源回路８２をシステムコントローラ３０で制御することによって行われる。
【００４７】
図７を参照すると、そこにはビデオプロセス回路３８から得られる一フレーム分または一フィールド分のデジタル輝度画素信号に基づいてヒストグラム抽出回路６４で展開されたヒストグラムの一例が示される。なお、デジタル輝度画素信号は三原色のデジタル画像信号から得られるものである。図７に示すように、本実施形態にあっては、ヒストグラム抽出回路６４では、一フレーム分または一フィールド分のデジタル輝度画素信号が256 通りの輝度レベルに振り分けられる。要するに、図７に示すヒストグラムにおいては、その横軸Ｘに沿って256 通りの輝度レベルが示され、その縦軸Ｙには各輝度レベルに対応したデジタル輝度画素信号の個数即ち度数が示される。輝度レベル０はペデスタルレベルに対応するものであり、また輝度レベル255 は最大輝度レベルに対応する。
【００４８】
本実施形態では、一フレームまたは一フィールド毎のデジタル輝度画素信号に基づくヒストグラム（図７）から平均輝度レベルＹ_aが以下のような演算により求められる。
【００４９】
【数１】

ここで、Ｌ_nは各輝度レベル（０から255)に対応した輝度値を示し、例えばその輝度値として輝度レベルの数値を用いてもよい。即ち、輝度レベル０ないし255 に対応した輝度値のそれぞれを０ないし255 とすることができる。また、Ｓ_nは各輝度レベル（０から255)に振り分けられたデジタル輝度画素信号の度数（個数）を示し、Ｆ₀は一フレーム分または一フィールド分のデジタル輝度画素信号の総和を示す。
【００５０】
また、本実施形態によれば、一フレームまたは一フィールド毎のデジタル輝度画素信号に基づくヒストグラム（図７）から有効最大輝度レベルＹ_kが算出される。先にも述べたように、有効最大輝度レベルＹ_kとは図７のヒストグラムの最大輝度レベルを含む高輝度レベル帯域（即ち、斜線領域）の総計度数が一フレーム分または一フィールド分の全画素数の例えば１％となる境界での輝度レベルとして定義されるものである。なお、有効最大輝度レベルＹ_kの算出方法については後で詳しく説明する。
【００５１】
システムコントローラ３０では、以上のように算出された平均輝度値Ｙ_a或いは有効最大輝度値Ｙ_kと輝度参照値Ｙ_rとが一致するように絞り２０の開度が調節される。即ち、平均輝度値Ｙ_a或いは有効最大輝度値Ｙ_kが輝度参照値Ｙ_rよりも大きければ、絞り２０の開度が小さくなるように駆動モータ５８が駆動され、これとは反対に平均輝度値Ｙ_a或いは有効最大輝度値Ｙ_kが輝度参照値Ｙ_rよりも小さければ、絞り２０の開度が大きくなるように駆動モータ５８が駆動される。輝度参照値Ｙ_rについては上述したようにＵＰボタンスイッチ７４及びＤＯＷＮボタンスイッチ７６の操作によって段階的に変えることが可能であり、これによりＴＶモニタ装置４０の映像再現画面の全体の輝度を適宜調節することができる。なお、モード切換スイッチ７２によってモード１（即ち、平均輝度値モード）が選択さているときは、平均輝度値Ｙ_aが用いられ、モード２（即ち、有効最大輝度値モード）が選択されているときには、有効最大輝度値Ｙ_kが用いられる。
【００５２】
図８及び図９を参照すると、システムコントローラ３０で実行される絞り制御ルーチンのフローチャートが示される。この絞り制御ルーチンは電子内視鏡のメイン作動ルーチンのサブルーチンとして機能するものであって、所定の時間毎に繰り返し実行される時間割込みルーチンであり、例えば映像再現方式としてＮＴＳＣ方式が採用されている場合には1/30sec 毎に実行される。
【００５３】
先ず、ステップ８０１では、ビデオプロセス回路３８から得られた一フレーム分または一フィールド分のデジタル輝度画素信号に基づいてヒストグラム抽出回路６４で展開されたヒストグラムの全データ（０≦Ｘ≦255)から度数の総和Ｆ₀（即ち、一フレーム分または一フィールド分のデジタル輝度画素信号の総画素数）が算出される。
【００５４】
ステップ８０２では、ビデオプロセス回路３８から得られた一フレーム分または一フィールド分のデジタル輝度画素信号に基づいてヒストグラム抽出回路６４で展開されたヒストグラムの全データ（０≦Ｘ≦255)から平均輝度値Ｙ_aが上述の数１によって算出される。なお、ここでは各輝度レベル（０から255)に対応した輝度値Ｌ_nについては輝度レベル自体の数値（０ないし255)とされる。続いて、ステップ８０３では、上述で定義されたような有効最大輝度値Ｙ_kが算出される。なお、有効最大輝度値Ｙ_kは図１１を参照して後で詳しく説明される有効最大輝度値算出ルーチンを実行することにより求められる。
【００５５】
ステップ８０４では、モード選択指示フラグＦ１が“０”であるか“１”であるかが判断される。モード選択指示フラグＦ１が“０”であるとき、ステップ８０５に進み、そこで変数Ｙに平均輝度値Ｙ_aが与えられる。一方、モード選択指示フラグＦ１が“１”であるとき、ステップ８０６に進み、そこで変数Ｙに有効最大輝度値Ｙ_kが与えられる。
【００５６】
なお、モード選択指示フラグＦ１はモード切換スイッチ７２の切換によって書き替えられる。即ち、モード切換スイッチ７２によって平均輝度値モード（モード１）が選択されたとき、モード選択指示フラグＦ１は“０”とされ、モード切換スイッチ７２によって有効最大輝度値モード（モード２）が選択されたとき、モード選択指示フラグＦ１は“１”とされる。
【００５７】
ステップ８０７では、モードロック判別フラグＦ２が“０”であるか“１”であるかが判断される。モードロック判別フラグＦ２はロックスイッチ７３がオンされているかオフされているかを判別するものであり、ロックスイッチ７３がオフのとき、モードロック判別フラグＦ２は“０”とされ、ロックスイッチ７３がオンのとき、モードロック判別フラグＦ２は“１”とされる。先に述べたように、ロックスイッチ７３がオンされている場合には（Ｆ２＝１）、たとえ鉗子等の処置具がスコープ１０の先端から突出させられて撮像センサ１４によって撮られているか否かに拘らず、モード切換スイッチ７２によって選択されたモードに従って、通常の自動調光が維持される。
【００５８】
詳述すると、Ｆ２＝１のとき、ステップ８０７からステップ８１９に進み、そこで輝度参照値Ｙ_rとして設定値Ｙ_r0が与えられる。設定値Ｙ_r0は例えば輝度レベル80と輝度レベル180 との間の値であって、上述したようにＵＰボタンスイッチ７４及びＤＯＷＮボタンスイッチ７６の操作によって段階的に変えられるものである。即ち、例えば、輝度レベル表示器７８の11個の表示窓のうちの中央の表示窓（ＬＥＤ８０₀）が点灯されているとき、設定値Ｙ_r0は輝度レベル130 に対応したものとされ、ＵＰボタンスイッチ７４或いはＤＯＷＮボタンスイッチ７６の操作により10輝度レベルずつ段階的に変化させられる。設定値Ｙ_r0は最大値で輝度レベル180 に対応したものとなり（ＬＥＤ８０₊₅）、最小値で輝度レベル80に対応したものとなる（ＬＥＤ８０_-5）。
【００５９】
ステップ８１９で輝度参照値Ｙ_rが設定値Ｙ_r0に設定されると、ステップ８１２に進み、そこで以下の演算が実行される。
【数２】

即ち、平均輝度値Ｙ_a（Ｙ）或いは有効最大輝度値Ｙ_k（Ｙ）と輝度参照値Ｙ_r（Ｙ_r0）との差ΔＹ_dが求められる。
【００６０】
ステップ８１３では、平均輝度値Ｙ_a或いは有効最大輝度値Ｙ_kと輝度参照値Ｙ_rとの差ΔＹ_dは許容値Ｙ_tと比較される。本実施形態では、許容値Ｙ_tは例えば２とされ、差ΔＹ_dが２を越えた場合に、ＴＶモニタ装置４０の映像再現画面の全体の輝度が設定輝度参照値Ｙ_rに一致してないと判断され、絞り２０の開度が調整される。
【００６１】
詳しく述べると、もし差ΔＹ_dが許容値Ｙ_tを越えている場合には、ステップ８１４に進み、そこで（Ｙ−Ｙ_r）の正負が判断される。Ｙ_a又はＹ_k＞Ｙ_rのとき（これはＴＶモニタ装置４０の映像再現画面の全体の輝度が設定輝度参照値Ｙ_rに比べて大きいことを意味する）、ステップ８１５に進み、そこでフラグＦ４が“１”とされる。これとは反対に、Ｙ_a又はＹ_k＜Ｙ_rのとき（これはＴＶモニタ装置４０の映像再現画面の全体の輝度が設定輝度参照値Ｙ_rに比べて小さいことを意味する）、ステップ８１６に進み、そこでフラグＦ４が“０”とされる。フラグＦ４は駆動モータ５８の回転方向を指示するためのものであり、Ｆ４＝１のとき、駆動モータ５８は絞り２０を閉じるような方向に回転駆動させられ、一方Ｆ４＝０のとき、駆動モータ５８は絞り２０を広げるような方向に回転駆動させられる。
【００６２】
ステップ８１７では、差ΔＹ_dの大きさに応じて、駆動回路６０から駆動モータ５８に出力されるべき駆動パルスの数Ｐ_Vが設定される。駆動パルス数Ｐ_Vの設定については、例えば以下の表１に従って行われる。
【００６３】
【表１】

即ち、差ΔＹ_dが大きければ大きい程、駆動パルス数Ｐ_Vには大きな設定値が与えられる。例えば、差ΔＹ_dが９ないし17であれば、駆動パルス数Ｐ_Vには２が与えられ、差ΔＹ_dが36ないし62であれば、駆動パルス数Ｐ_Vには10が与えられる。なお、表１に対応する一次元マップがシステムコントローラ３０のＲＯＭ３０Ｂに展開されており、差ΔＹ_dの大きさに応じて駆動パルス数Ｐ_Vの設定値が該一次元マップから出力される。
【００６４】
次いで、ステップ８１８では、駆動モータ５８がフラグＦ４で指示された回転方向でかつ上述の設定駆動パルス数Ｐ_Vに基づいて回転駆動され、これにより絞り２０の開度が調整される。その後、本ルーチンは一旦終了し、1/30secm後に再び実行される。
【００６５】
一方、ステップ８０７でロックスイッチ７３がオフであるとき（Ｆ２＝０）、鉗子等の処置具が使用されて撮像センサ１４によって撮られた場合に限り、自動調光は本発明に従って行われることになる。
【００６６】
詳述すると、ステップ８０７でＦ２＝０のときには、ステップ８０８に進み、そこで処置具検出ルーチンが実行される。なお、図１３を参照して後述されるように、処置具検出ルーチンでは、鉗子等の処置具が使用されているか否か、即ち鉗子等の処置具が撮像センサ１４によって撮られているか否かが検出され、鉗子等の処置具の使用が検出されていないときには、処置具判別フラグＦ３は“０”とされ、鉗子等の処置具の使用が検出されると、処置具判別フラグＦ３は“１”とされる。
【００６７】
ステップ８０９では、かかる処置具判別フラグＦ３が“０”であるか“１”であるかが判断される。上記したように、フラグＦ３＝０であれば、鉗子等の処置具は使用されてなく、即ち鉗子等の処置具は撮像センサ１４によって撮られていないので、ステップ８０９からステップ８１９に進み、上述したような通常の自動調光が行われる。
【００６８】
一方、フラグＦ３＝１のとき、即ち鉗子等の処置具が使用されて撮像センサ１４によって撮られているとき、ステップ８０９からステップ８１０に進み、そこで以下の演算が行われる。
【数３】

即ち、輝度参照値Ｙ_rとして、設定値Ｙ_r0に適当な数値Ｖ_a（＞０）を加えたものが与えられる。数値Ｖ_aは例えばキーボード６７を通して入力設定されるものであって、システムコントローラ３０のＲＡＭ３０Ｃに格納されているものである。数値Ｖ_aの大きさはスコープ１０の種別に応じて決められるものであってもよく、例えば４、８、16、32の中から適宜選ばれる。
【００６９】
続いて、ステップ８１１では、変数Ｙとして平均輝度値Ｙ_aが強制的に与えられる。即ち、これは、モード切換スイッチ７２によって有効最大輝度値モード（モード２）が選択されていても、鉗子等の処置具が使用されている場合、ロックスイッチ７３がオンされていない限り、即ちＦ２＝０とされている限り、強制的に有効最大輝度値モード（モード２）から平均輝度値モード（モード１）に切り換えられることを意味する。なお、平均輝度値モード（モード１）が選択されている場合には、その平均輝度値モードが持続されることは勿論である。
【００７０】
次いで、ステップ８１２に進み、その後、先に述べたような絞り２０の開度調整が行われるが、しかしこのとき輝度参照値Ｙ_rは数値Ｖ_aだけ通常の自動調光よりも大きくされているために、その分だけ絞り２０の開度が広げられ、これに伴ってＴＶモニタ装置４０の映像再現画面の全体の輝度が高められる。
【００７１】
通常の平均輝度値モードでの自動調光下では、鉗子等の処置具が撮像センサ１４によって撮られると、その処置具からの反射光量が増大して、平均輝度値Ｙ_aが上昇し、このため絞り２０の開度が狭められて照明光量が減少させられるので、再現画像の全体の輝度レベルが低下して病巣等の患部の肝心な画像部を観察し難くなるということになる。しかしながら、本発明によれば、上述したように、撮像センサ１４によって鉗子等の処置具が撮られたとき、輝度参照値Ｙ_rが数値Ｖ_aだけ増大されるので、その分だけＴＶモニタ装置４０の映像再現画面の全体の輝度が高められ、かくして病巣等の患部の肝心な画像部の観察が難しくなるというようなことはなくなる。
【００７２】
一方、如何なる局部的なハレーションを好まない操作者にとっては、モード切換スイッチ７２によって最大有効輝度値モード（モード２）を選択すると共にロックスイッチ７３をオンとすれば、たとえ鉗子等の処置具がスコープ１０の先端から突出させられて撮像センサ１４によって撮られても、通常の有効最大輝度値モード（モード２）での自動調光が維持されるので、該処置具の高反射性に起因する局部的なハレーションは阻止され得る。
【００７３】
ヒストグラム抽出回路６４にはメモリが内蔵され、そのメモリには図７に示すようなヒストグラムがヒストグラムデータとして展開される。図１０を参照すると、ヒストグラム抽出回路６４の内蔵メモリに展開されたヒストグラムデータがアドレスとの関係で模式的に示されている。同図から明らかなように、アドレス[000] には最低輝度レベルの度数データＹ[000] が格納され、アドレス番号が１ずつ増える毎にそのアドレスには最低輝度レベルから１レベルずつ増大した輝度レベルの度数データＹ [Ｖ] が格納され、アドレス「255]には最大輝度レベルの度数データＹ[255] が格納される。
【００７４】
図１１を参照すると、図８及び図９に示した絞り制御ルーチンのステップ８０３で実行される有効最大輝度値算出ルーチンのフローチャートが示される。
【００７５】
ステップ１１０１では、先ず、変数Ｖに数値255 が与えられ、次いでステップ１１０２では、度数カウンタＳＮがリセットされる。続いて、ステップ１１０３では、閾値ＴＨが以下の演算により求められる。
ＴＨ←0.01＊Ｆ₀
即ち、一フレーム分の全画素数Ｆ₀の１％に相当する画素数が閾値ＴＨとして設定される。例えば、一フレーム分の総画素数が65,000のとき、650 が閾値ＴＨとして設定される。
【００７６】
ステップ１１０４では、度数カウンタＳＮに最高輝度レベルＹ[255] の度数が与えられる。次いで、ステップ１１０５では、度数カウンタＳＮのカウント値が閾値ＴＨと比較される。もし度数カウンタＳＮのカウント値が閾値ＴＨよりも小さければ（ＳＮ＜ＴＨ）、ステップ１１０６に進み、そこで変数Ｖは１だけ減算され、その数値は最高輝度レベル255 よりも１だけ小さい254 とされる。
【００７７】
続いて、ステップ１１０６からステップ１１０４に戻され、そこで度数カウンタＳＮのカウント値（最高輝度レベルＹ[255] の度数）に輝度レベルＹ[254] の度数が更に加えられる。ステップ１１０５では、度数カウントＳＮのカウント値が再び閾値ＴＨと比較される。即ち、度数カウンタＳＮのカウント値が閾値ＴＨに到達するまで、最高輝度レベルＹ[255] から１輝度レベルずつ小さい輝度レベルの度数が順次カウンタＳＮに加えられる。
【００７８】
ステップ１１０５でＳＮ≧ＴＨとなったとき、ステップ１１０５からステップ１１０７に進み、そこで変数Ｖの値が有効最大輝度値Ｙ_kとされる。有効最大輝度値Ｙ_kが求められた後、図８及び図９に示す絞り制御ルーチンのステップ８０４に戻る。
【００７９】
図１２を参照すると、ＴＶモニタ装置４０の映像再現画面が例示的に示され、そこには鉗子等の処置具８４の先端部が映し出されている。本実施形態では、鉗子等の処置具を挿通させるための挿通路１５の遠位端側の開口はスコープ１０の端面に向かって撮像センサ１４の左隅上に位置しているために、該開口から突出させられた鉗子等の処置具の先端部はＴＶモニタ装置４０の映像再現画面の右隅領域に写し出されることになる。
【００８０】
従って、図１２に示すように、ＴＶモニタ装置４０の映像再現画面を上下左右に４分割し、それら４分割画面をそれぞれ１、２、３及び４で番号付けすると、各分割画面に占める鉗子等の処置具の映像の割合は第１番目ないし第３番目の分割画面に比べて第４番目の分割画面で最大となる。換言すれば、第４番目の分割画面には高輝度の画素が多数含まれることになるが、第１番目ないし第３番目の分割画面のそれぞれに含まれる高輝度の画素は少なくなる。従って、各分割画面での画素の総度数に対するその該当分割画面での所定の高輝度値例えば200 以上の画素の度数の比を求めることにより、ＴＶモニタ装置４０の映像再現画面に鉗子等の処置具が写し出されているか否かを検出することが可能である。
【００８１】
図１３を参照すると、図８及び図９に示した絞り制御ルーチンのステップ８０８で実行される処置具検出ルーチンのフローチャートが示される。
【００８２】
先ず、ステップ１３０１では、図１２に示した４分割画面のそれぞれについてヒストグラムが作成される。勿論、各４分割画面のヒストグラムについては既に得られた一フレーム分の輝度画素信号に基づいてヒストグラム抽出回路６４で展開されたヒストグラムから適宜得られる。ステップ１３０２では、第１番目、第２番目、第３番目及び第４番目の分割画面のそれぞれのヒストグラムについて、度数総和ｆ₁、ｆ₂、ｆ₃及びｆ₄が算出され、次いでステップ１３０３では、第１番目、第２番目、第３番目及び第４番目のそれぞれの分割画面での所定の高輝度値例えば200 以上を持つ画素の度数の総和ｙ₁、ｙ₂、ｙ₃及びｙ₄が算出される。
【００８３】
次いで、ステップ１３０４では、以下の演算が行われる。
ｃ₁←ｙ₁/ｆ₁
ｃ₂←ｙ₂/ｆ₂
ｃ₃←ｙ₃/ｆ₃
ｃ₄←ｙ₄/ｆ₄
即ち、第１番目、第２番目、第３番目及び第４番目のそれぞれの分割画面での画素の総度数に対するその該当分割画面での輝度値200 以上の高輝度画素の度数の比ｃ₁、ｃ₂、ｃ₃及びｃ₄が求められる。
【００８４】
ステップ１３０５では、比ｃ₄が所定の比較値Ｃ１とＣ２との間にあるか否かが判断され、次いでステップ１３０６ないし１３０８では比ｃ₁、ｃ₂及びｃ₃がそれぞれ所定の比較値Ｃ３より小さいか否かが判断される。なお、本実施形態では、例えば、定数Ｃ１、Ｃ２及びＣ３についてはそれぞれ0.3 、0.7 及び0.1 とされる。
【００８５】
比ｃ_４が比較値Ｃ１とＣ２との間の値を取り、しかも比ｃ_１、ｃ_２及びｃ_３がそれぞれ比較値Ｃ３より小さい場合だけ、鉗子等の処置具８４が使用されて撮像センサ１４によって撮られていると判断され、その場合にはステップ１３０９に進み、そこで処置具判別フラグＦ３が“１”とされる。一方、上記条件のうち１つでも外れた場合には、鉗子等の処置具８４が使用されていないと判断され、その場合にはステップ１３１０に進み、そこで処置具判別フラグＦ３“０”とされる。要するに、鉗子等の処置具８４が使用されている場合には、第１番目、第２番目及び第３番目のそれぞれの分割画面では高輝度値を持つ画素信号の割合は小さく（ｃ_１、ｃ_２、ｃ_３＜Ｃ３）、一方第４番目の分割画面では鉗子等の処置具８４からの反射光のために高輝度値を持つ画素信号の割合は第１番目、第２番目及び第３番目の分割画面に比べて大きくなり（Ｃ１＜ｃ_４＜Ｃ２）、かくしてステップ１３０５ないし１３０８の判別条件がすべて満たされた場合だけ、鉗子等の処置具の使用が確認されることになる。鉗子等の処置具が使用されているか否かが判別された後、即ち処置具判別フラグＦ３の値が決定された後、図８及び図９に示す絞り制御ルーチンのステップ８０９に戻る。
【００８６】
以上で述べた処置具検出ルーチンでは、第１番目、第２番目、第３番目及び第４番目のそれぞれの分割画面での画素の総度数に対するその該当分割画面での高輝度画素の度数（輝度値200 以上）の比ｃ₁、ｃ₂、ｃ₃及びｃ₄を求めて、処置具の使用の有無が判別されているが、第１番目、第２番目、第３番目及び第４番目のそれぞれの分割画面での輝度平均値を求め、これら平均輝度値に基づいて処理具の使用の有無を判別してもよい。勿論、処置具の使用時には、第４番目の分割画面の平均輝度値だけが異常に大きくなるので、その他の分割画面の平均輝度値を適宜比較評価することにより、処置具の使用の有無が判別され得る。
【００８７】
以上で述べた実施形態では、鉗子等の処置具８４が使用されて撮像センサ１４によって撮られているか否かを判別するために、図１３に示すような処置具検出ルーチンが実行されるが、しかしそのような処置具検出ルーチンの代わりに、図１４に示すような処置具検出回路８６をスコープ１０に組み込んでもよい。
【００８８】
詳述すると、処置具検出回路８６には処置具８４を検出するための光学的検出器例えばフォトインタラプタ８８が設けられ、このフォトインタラプタ８８はスコープ１０の挿通路１５の先端側に配置される。フォトインタラプタ８８は発光ダイオード等から成る発光部８８Ａと、フォトトランジスタ等から成る受光部８８Ｂとを具備する。発光部８８Ａには抵抗Ｒ₁を介して所定の電圧が印加され、これにより発光部８８Ａからは検出光が受光部８８Ｂに向けて射出させられる。一方、受光部８８Ｂにも抵抗Ｒ₂を介して所定の電圧が印加され、抵抗Ｒ₂と受光部８８Ｂとの間の配線から延びた検出端子がシステムコントローラ３０のＩ／Ｏ３０Ｄに接続される。なお、Ｉ／Ｏ３０Ｄへの検出端子の接続は画像信号処理ユニット１２へのスコープ１０の連結時に行われる。
【００８９】
受光部８８Ｂが発光部８８Ａから検出光を受光している間、受光部８８Ｂは通電状態にあり、このとき検出端子の電位は低レベルとされる。一方、発光部８８Ａと受光部８８Ｂとの間に鉗子等の処置具８４が介在すると、受光部８８Ｂへの検出光の受光が遮られ、このとき受光部８８Ｂは非通電状態となって、検出端子の電位は高レベルとなる。従って、検出端子の電位レベルを検出することにより、鉗子等の処置具８４が使用されて撮像センサ１４によって撮られているか否かを判別することが可能であり、検出端子の電位レベルが低レベルから高レベルに変化したとき、処置具判別フラグＦ３は“０”から“１”に書き換えられ、検出端子の電位レベルが高レベルから低レベルに変化したとき、処置具判別フラグＦ３は“１”から“０”に戻される。
【００９０】
処置具検出回路８６への給電は例えばスコープ１０側に設けたバッテリによって行うことも可能であるが、しかし画像信号処理ユニット１２へのスコープ１０の連結後に画像信号処理ユニット１２側の電源回路（図示されない）により、処置具検出回路８６への給電を行うこともできる。
【００９１】
図１５を参照すると、スコープ１０に組み込んだ別の処置具検出回路９０が示される。処置具検出回路９０にはマイクロスイッチ９２が設けられ、このマイクロスイッチ９２もスコープ１０の挿通路１５の先端側に配置される。マイクロスイッチ９２の一方の端子には抵抗Ｒ₁を介して所定の電圧が印加され、またその他方の端子は抵抗Ｒ₂（Ｒ₂≫Ｒ₁）を介して接地される。マイクロスイッチ９２の他方の端子と抵抗Ｒ₂と間の配線から延びた検出端子がシステムコントローラ３０のＩ／Ｏ３０Ｄに接続される。図１４の処置具検出回路８６の場合と同様、Ｉ／Ｏ３０Ｄへの検出端子の接続は画像信号処理ユニット１２へのスコープ１０の連結時に行われる。
【００９２】
マイクロスイッチ９２がオフ状態のとき、検出端子の電位は低レベルとされ、鉗子等の処置具８４が挿通路１５に挿通されて、マイクロスイッチ９２がオンされると、検出端子の電位は抵抗Ｒ₂の存在のために高レベルとなる。従って、検出端子の電位レベルを検出することにより、鉗子等の処置具８４が使用されて撮像センサ１４によって撮られているか否かを判別することが可能となる。即ち、検出端子の電位レベルが低レベルから高レベルに変化したとき、処置具判別フラグＦ３は“０”から“１”に書き換えられ、検出端子の電位レベルが高レベルから低レベルに変化したとき、処置具判別フラグＦ３は“１”から“０”に戻される。
【００９３】
図１４に示した処置具検出回路８６の場合と同様、処置具検出回路９０への給電は例えばスコープ１０側に設けたバッテリによって行うことも可能であるが、しかし画像信号処理ユニット１２へのスコープ１０の連結後に画像信号処理ユニット１２側の電源回路（図示されない）により、処置具検出回路９０への給電を行うこともできる。
【００９４】
更に、処置具判別フラグＦ３の書換については図１６に示すような手動操作スイッチ９４によって行うこともできる。詳述すると、手動操作スイッチ９４はスコープ１０側の適当な箇所に設けられ、手動操作スイッチ９４の一方の端子には抵抗Ｒ₁を介して所定の電圧が印加され、またその他方の端子は抵抗Ｒ₂（Ｒ₂≫Ｒ₁）を介して接地される。手動操作スイッチ９４の他方の端子と抵抗Ｒ₂との間の配線から延びた検出端子がシステムコントローラ３０のＩ／Ｏ３０Ｄに接続される。上述の場合と同様、Ｉ／Ｏ３０Ｄへの検出端子の接続は画像信号処理ユニット１２へのスコープ１０の連結時に行われる。
【００９５】
手動操作スイッチ９４がオフ状態のとき、検出端子の電位は低レベルとされ、手動操作スイッチ９４がオンされると、検出端子の電位は抵抗Ｒ₂の存在のために高レベルとなる。スコープ１０の操作者が鉗子等の処置具を使用するとき、手動操作スイッチ９４がオンされ、このとき検出端子の電位レベルが低レベルから高レベルに変化させられて、処置具判別フラグＦ３は“０”から“１”に書き換えられる。一方、鉗子等の処置具の使用を止めるとき、手動操作スイッチ９４がオフされ、このとき検出端子の電位レベルが高レベルから低レベルに変化させられ、処置具判別フラグＦ３は“１”から“０”に戻される。
【００９６】
上述の場合と同様、手動操作スイッチ９４に対する給電は例えばスコープ１０側に設けたバッテリによって行うことも可能であるが、しかし画像信号処理ユニット１２へのスコープ１０の連結後に画像信号処理ユニット１２側の電源回路（図示されない）により、手動操作スイッチ９４への給電を行うこともできる。
【００９７】
図１７を参照すると、本発明による電子内視鏡の別の実施形態がブロック図として図示され、このブロック図は図１に示したブロック図からヒストグラム抽出回路６４を排除したものに相当する。図１７に示す電子内視鏡では、ビデオプロセス回路３８から出力される輝度信号はシステムコントローラ３０内のアナログ／デジタル変換器でデジタル量に変換されてＲＡＭ３０Ｃに格納される。
【００９８】
また、図１７の実施形態にあっても、処置具判別フラグＦ３の書換のために、スコープ１０には図１４及び図１５のいずれかに示す処置具検出回路（８６、９０）が組み込まれてもよいし、或いは図１６に示す手動操作スイッチ９４が設けられてもよい。
【００９９】
図１８を参照すると、図１７に示した電子内視鏡のシステムコントローラ３０で実行される絞り制御ルーチンのフローチャートが示される。この絞り制御ルーチンは図１に示した電子内視鏡の場合と同様に電子内視鏡のメイン作動ルーチンのサブルーチンとして機能するものであって、例えば映像再現方式としてＮＴＳＣ方式が採用されている場合には1/30sec 毎に実行される時間割込みルーチンとされる。
【０１００】
ステップ１８０１では、ビデオプロセス回路３８から輝度値Ｙが入力される。次いで、ステップ１８０２では、処置具判別フラグＦ３が“０”であるか“１”であるかが判断される。上述したように、フラグＦ３＝０であれば、鉗子等の処置具は使用されてなく、即ち鉗子等の処置具は撮像センサ１４によって撮られていないので、ステップ１８０２からステップ１８１１に進み、そこで輝度参照値Ｙ_rとして設定値Ｙ_r0が与えられる。上述の実施形態の場合と同様に、設定値Ｙ_r0は例えば輝度レベル80と輝度レベル180 との間の値であって、ＵＰボタンスイッチ７４及びＤＯＷＮボタンスイッチ７６の操作によって段階的に変えられるものである。次いで、ステップ１８０４に進み、通常の自動調光が行われる。
【０１０１】
詳述すると、ステップ１８０４では、以下の演算が実行される。
【数４】

即ち、輝度値Ｙと輝度参照値Ｙ_r（Ｙ_r0）との差ΔＹ_dが求められる。
【０１０２】
上述の実施形態の場合と同様に、輝度参照値Ｙ_rは例えば輝度レベル80と輝度レベル180 との間で適宜設定される値であって、ＵＰボタンスイッチ７４及びＤＯＷＮボタンスイッチ７６の操作によって段階的に変え得るものである。
【０１０３】
ステップ１８０５では、輝度値Ｙと輝度参照値Ｙ_rとの差ΔＹ_dが許容値Ｙ_tと比較される。上述した実施形態の場合と同様に、許容値Ｙ_tは２とされ、差ΔＹ_dが２を越えた場合に、ＴＶモニタ装置４０の映像再現画面の全体の輝度が設定輝度参照値Ｙ_rに一致してないと判断され、絞り２０の開度が調整される。
【０１０４】
詳しく述べると、もし差ΔＹ_dが許容値Ｙ_tを越えている場合には、ステップ１８０６に進み、そこで（Ｙ−Ｙ_r）の正負が判断される。Ｙ＞Ｙ_rのとき（これはＴＶモニタ装置４０の映像再現画面の全体の輝度が設定輝度参照値Ｙ_rに比べて大きいことを意味する）、ステップ１８０７に進み、そこでフラグＦ４が“１”とされる。これとは反対に、Ｙ＜Ｙ_rのとき（これはＴＶモニタ装置４０の映像再現画面の全体の輝度が設定輝度参照値Ｙ_rに比べて小さいことを意味する）、ステップ１８０８に進み、そこでフラグＦ４が“０”とされる。フラグＦ４は駆動モータ５８の回転方向を指示するためのものであり、Ｆ４＝１のとき、駆動モータ５８は絞り２０を閉じる方向に回転駆動させられ、一方Ｆ４＝０のとき、駆動モータ５８は絞り２０を広げるように回転駆動させられる。
【０１０５】
ステップ１８０９では、差ΔＹ_dの大きさに応じて、駆動回路６０から駆動モータ５８に出力されるべき駆動パルスの数Ｐ_Vが設定される。駆動パルス数Ｐ_Vの設定については、上述の実施形態の場合と同様に表１に従って行われる。
【０１０６】
次いで、ステップ１８１０では、駆動モータ５８がフラグＦ４で指示された回転方向でかつ上述の設定駆動パルス数Ｐ_Vに基づいて回転駆動され、これにより絞り２０の開度が調整される。その後、本ルーチンは一旦終了し、1/30sec に再び実行される。
【０１０７】
一方、フラグＦ３＝１のとき、即ち鉗子等の処置具が使用されるとき、ステップ１８０２からステップ１８０３に進み、そこで以下の演算が行われる。
【数５】

即ち、輝度参照値Ｙ_rとして、設定値Ｙ_r0に適当な数値Ｖ_a（＞０）を加えたものが与えられる。上述の実施形態の場合と同様に、数値Ｖ_aは例えばキーボード６７を通して入力設定されるものであって、システムコントローラ３０のＲＡＭ３０Ｃに格納されているものであり、或いは数値Ｖ_aはスコープ１０の種別に応じて決められるものであってもよく、例えばその値は４、８、16、32の中から適宜選ばれる。
【０１０８】
次いで、ステップ１８０４に進み、その後、図８及び図９の絞り制御ルーチンで述べたような絞り２０の開度調整が行われるが、このとき輝度参照値Ｙ_rは数値Ｖ_aだけ通常の自動調光よりも大きくされているために、その分だけ絞り２０の開度が広げられ、これに伴ってＴＶモニタ装置４０の映像再現画面の全体の輝度が高められる。
【０１０９】
先に説明したように、通常の自動調光下では、鉗子等の処置具が撮像センサ１４によって撮られると、その処置具からの反射光量が増大して、輝度値Ｙが上昇し、このため絞り２０の開度が狭められて照明光量が減少させられ、このため再現画像の全体の輝度レベルが低下して病巣等の患部の肝心な画像部が観察し難くなるということになる。しかしながら、本実施形態においても、撮像センサ１４によって鉗子等の処置具が撮られたとき、輝度参照値Ｙ_r が数値Ｖ_a だけ増大されるので、その分だけＴＶモニタ装置４０の映像再現画面の全体の輝度が高められ、かくして病巣等の患部の肝心な画像部の観察が難しくなるというようなことはなくなる。
【０１１０】
【発明の効果】
以上の記載から明らかなように、本発明による電子内視鏡にあっては、鉗子等の処置具の使用時でも病巣等の患部の肝心な画像部の輝度の低下を阻止し得るので、適正な診断、治療を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子内視鏡の一実施形態を示す概略ブロック図である。
【図２】図１に示す回転式ＲＧＢカラーフィルタの正面図である。
【図３】図１に示す回転式ＲＧＢカラーフィルタをその駆動モータと共に示す側面図である。
【図４】図１に示す絞りをその駆動機構と共に示す概略正面図である。
【図５】本発明による電子内視鏡の画像信号処理ユニットに設けられた操作パネルの正面図である。
【図６】図５の操作パネル上に設けられた種々のスイッチ等とシステムコントローラの関係を示すブロック図である。
【図７】図１に示すヒストグラム抽出回路で展開されるヒストグラムの一例を例示的に示したグラフである。
【図８】図１のシステムコントローラで実行される絞り制御ルーチンを説明するためのフローチャートの一部分である。
【図９】図１のシステムコントローラで実行される絞り制御ルーチンを説明するためのフローチャートの残りの部分である。
【図１０】図１に示すヒストグラム抽出回路の内蔵メモリに展開されたヒストグラムデータをアドレスとの関係で示す模式図である。
【図１１】図８及び図９の絞り制御ルーチンの一部を成すサブルーチンとしての有効最大輝度値算出ルーチンのフローチャートである。
【図１２】図１に示すＴＶモニタ装置の映像再現画面を例示的に示す概略図である。
【図１３】図８及び図９の絞り制御ルーチンの一部を成すサブルーチンとしての処置具検出ルーチンのフローチャートである。
【図１４】図８及び図９の絞り制御ルーチンで用いられる処置具判定フラグの書換のためにスコープに組み込まれた処置具検出回路の一例を示す概略図である。
【図１５】図８及び図９の絞り制御ルーチンで用いられる処置具判定フラグの書換のためにスコープに組み込まれた処置具検出回路の別の例を示す概略図である。
【図１６】図８及び図９の絞り制御ルーチンで用いられる処置具判定フラグの書換のためにスコープに組み込まれた手動操作スイッチの一例を示す概略図である。
【図１７】本発明による電子内視鏡の別の実施形態を示す概略ブロック図である。
【図１８】図１７のシステムコントローラで実行される絞り制御ルーチンを説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０スコープ
１２画像信号処理ユニット
１４撮像センサ
１５挿通路
１６光ガイド
１８白色光源
２０絞り
２２集光レンズ
２４回転式ＲＧＢカラーフィルタ
２８ＣＣＤドライバ
３０システムコントローラ
３２ＣＣＤプロセス回路
３４アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器
３６フレームメモリ
３８ビデオプロセス回路
４０ＴＶモニタ装置
６４ヒストグラム抽出回路
６６ＥＥＰＲＯＭ
６７キーボード
６８操作パネル
７０電源スイッチ
７１ランプ電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ
７２モード切換スイッチ
７３ロックスイッチ
７４ＵＰボタンスイッチ
７６ＤＯＷＮボタンスイッチ
８２ＬＥＤ電源回路
８４処置具
８６処置具検出回路
８８フォトインタラプタ
９０処置具検出回路
９２マイクロスイッチ
９４手動操作スイッチ

Claims

処置具を挿通させる処置具挿通路を持つスコープと、このスコープを着脱自在に接続させるようになった画像信号処理ユニットとから成る電子内視鏡であって、
前記画像信号処理ユニット内に設けられた光源を具備し、この光源からの射出光が前記スコープに導かれてその前方を照明するようになっており、
更に、前記スコープの先端側に設けられた固体撮像手段と、
前記光源から前記スコープに導かれる光の光量を調節する光量調節手段と、
前記固体撮像手段から得られる輝度画素信号に基づいてヒストグラムを展開するヒストグラム抽出手段と、
前記ヒストグラム抽出手段によって展開されたヒストグラムから前記輝度画素信号の平均輝度値を算出する輝度値算出手段と、
前記輝度値算出手段によって得られた平均輝度値を所定の輝度参照値に実質的に一致させるように前記光量調節手段を制御する第１の光量制御手段と、
前記ヒストグラム抽出手段によって展開されたヒストグラムから有効最大輝度値を算出する有効最大輝度値算出手段と、
前記有効最大輝度値算出手段によって得られた有効最大輝度値を所定の輝度参照値に実質的に一致させるように前記光量調節手段を制御する第２の光量制御手段と、
前記第１の光量制御手段によって前記光量調節手段を制御する第１の調光モードと前記第２の光量制御手段によって前記光量調節手段を制御する第２の調光モードとのいずれかを選択する調光モード切換手段と、
前記スコープで処置具が使用されているか否かを判別する処置具使用判別手段と、
前記処置具使用判別手段によって処置具が使用されていると判別された際に前記調光モード切換手段によるモード選択に拘らずに前記第１の調光モードを強制的に設定するモード強制設定手段とを具備し、
前記処置具使用判別手段が前記スコープの処置具挿通路に処置具を挿通させて該スコープの先端から突出させた際に前記固体撮像手段の撮像領域によって常に最初に捉えられる局部的な撮像領域から由来する輝度画素信号のうちの所定の輝度値以上の高輝度画素信号の度数総和を算出する第１の算出手段と、前記局部的な撮像領域以外の撮像領域から由来する輝度画素信号の中の所定の輝度値以上の高輝度画素信号の度数総和を算出する第２の算出手段と、前記第１及び第２の算出手段の双方の算出結果に基づいて前記スコープでの処置具の使用の有無を判別する判別手段とを包含することを特徴とする電子内視鏡。
請求項１に記載の電子内視鏡において、更に、前記処置具使用判別手段によって処置具が使用されていると判別された際に前記所定の輝度参照値を予め決められた数値分だけ強制的に増大させるように設定する輝度参照値強制設定手段が設けられることを特徴とする電子内視鏡。
請求項１または２に記載の電子内視鏡において、前記処置具使用判別手段が前記スコープの処置具挿通路に処置具を挿通させて該スコープの先端から突出させた際に前記固体撮像手段の撮像領域によって常に最初に捉えられる局部的な撮像領域から由来する輝度画素信号の平均輝度値を算出する第１の輝度値算出手段と、前記局部的な撮像領域以外の撮像領域から由来する輝度画素信号の平均輝度値を算出する第２の輝度値算出手段と、前記第１及び第２の算出手段の双方の算出結果に基づいて前記スコープでの処置具の使用の有無を判別する判別手段とを包含することを特徴とする電子内視鏡。
請求項１または２に記載の電子内視鏡において、前記処置具使用判別手段が前記スコープの処置具挿通路に設けた処置具検出器を包含し、この処置具検出器から得られる検出信号に基づいて前記スコープでの処置具の使用の有無を判別することを特徴とする電子内視鏡。
請求項１または２に記載の電子内視鏡において、前記処置具使用判別手段が前記スコープに設けられた手動操作スイッチを包含し、この手動操作スイッチから得られるオン／オフ信号に基づいて前記スコープでの処置具の使用の有無を判別することを特徴とする電子内視鏡。
請求項１から５までのいずれか１項に記載の電子内視鏡において、前記調光モード切換手段によって前記第１の調光モード及び前記第２の調光モードのいずれかの調光モードが選択された際にその選択された調光モードを選択的にロックする調光モードロック手段が設けられ、この調光モードロック手段によって前記第１の調光モード及び前記第２の調光モードのいずれかがロックされたとき、前記処置具使用判別手段によって処置具が使用されていると判別されても前記強制的設定手段が無効化されることを特徴とする電子内視鏡。