JP4694051B2

JP4694051B2 - 電子内視鏡

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Publication number: JP4694051B2
Application number: JP2001192532A
Authority: JP
Inventors: 正高橋
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2021-06-26
Also published as: JP2002094979A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体像を画像信号に光電変換するための撮像センサを持つスコープと、該画像信号を適宜処理してビデオ信号を生成する画像信号処理ユニットと、この画像信号処理ユニットで得られたビデオ信号に基づいて該被写体像を再現表示するモニタ装置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、撮像センサは固体撮像素子例えばＣＣＤ（charge coupled device)撮像素子から成り、対物レンズ系と組み合わされてスコープの先端部即ち遠位端に設けられる。また、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。
【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照明用光ガイドの先端部端面から射出させられた照明光で照明され、これにより被写体は撮像センサの受光面に被写体像として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順次送られ、そこでビデオ信号が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モニタ装置に対して出力され、そこで被写体像がモニタ装置上で再現表示される。
【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、被写体像を適当な明るさ（輝度）で常に再現するためには、全体的な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照明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照明光量は最低レベルまで低下させることが必要であり、また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、照明光量は次第に増大させることが必要となる。
【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。このような自動調光には２つの調光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、他方のモードはピーク値（有効最大輝度値）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値が算出され、その平均輝度値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、スコープの対物レンズが被写体から次第に遠ざけられると、上述の平均輝度値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、これとは反対にスコープの対物レンズが被写体に接近させられると、上述の平均輝度値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、かくして被写体の遠近に拘らずモニタ装置上の再現画像の明るさは輝度参照値に見合った所定の輝度レベルに維持される。
【０００７】
同様に、ピーク値（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、このピーク値モードでは、該ヒストグラムから平均輝度値ではなく有効最大輝度値（ピーク値）が算出され、この有効最大輝度値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、これによりモニタ装置上の再現画像の明るさが輝度参照値に見合った所定の輝度レベルに維持される。なお、有効最大輝度値とは上述のヒストグラムの最大輝度値を含む高輝度レベル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５％となる境界での輝度値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ピーク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。平均輝度値モードとピーク値モードとを比較した場合、平均輝度値モードでは、再現画像の明るさはピーク値モードよりも明るくなる傾向があり、一方ピーク値モードでは、再現画像の明るさが暗めになるという傾向がある。一般的に、モニタ装置の再現画像は明るめの方が観察し易く、このため多くの医者は平均輝度値モードを選択する傾向が強いが、しかし平均輝度値モードの場合には、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。一方、ピーク値モードの場合には、再現画像は全体的に暗めとなって観察し難いものとなるが、局部的なハレーションの発生は確実に回避され得るという利点がある。
【０００９】
ここで言うハレーションとはモニタ装置の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、上述したように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。詳述すると、被写体に小さな突起物があって、その突起物がスコープの対物レンズに接近しているが、その突起物を除く領域が該対物レンズから遠のいているような場合、その再現画像の平均輝度レベルは比較的小さくなって輝度参照値との差が大きくなり、このため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、このため被写体の突起物からの反射光量が異常に大きくなって、再現画像ではその箇所にハレーションが生じ得ることになる。従って、局部的なハレーションの発生を嫌う医者は再現画像が多少暗めでもピーク値モードを選択することになり、また明るめの再現画像を望む医者は局部的なハレーションの発生に拘わらず平均輝度値モードを選択することになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
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、自動調光時での局部的なハレーションの発生を速やかにかつ確実に阻止し得ると共に再現画像の輝度レベルを可及的に適正な値に維持し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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による電子内視鏡は、スコープと、このスコープの先端前方を照明するための照明手段と、該スコープの先端側に設けられた撮像手段と、この撮像手段から得られる輝度画素信号に基づいて照明手段による照明光量を調節する調光手段とを具備して成り、該調光手段により、輝度画素信号の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が行われる。
【００１２】
本発明の第１の局面によれば、調光手段が輝度画素信号から所定の低輝度値以下の輝度画素信号を除外したものに基づいて平均輝度値を算出するための算出手段を包含し、この算出手段で算出された平均輝度値を用いて該調光手段による光量調節が行われる。
【００１３】
本発明の第１の局面にあっては、好ましくは、輝度画素信号の一フレーム分もしくは一フィールド分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が設けられ、該平均輝度値はヒストグラムから所定の低輝度値以下の度数データを除外したものに基づいて算出される。
【００１４】
本発明の第２の局面によれば、調光手段は輝度画素信号の一フレーム分もしくは一フィールド分に基づいて第１の平均輝度値を算出する第１の算出手段と、輝度画素信号の一フレーム分もしくは一フィールド分から所定の低輝度値以下の輝度画素信号を除外したものに基づいて第２の平均輝度値を算出する第２の算出手段と、輝度画素信号の一フレーム分もしくは一フィールド分に基づいて局部的なハレーションの発生の有無を検出する検出手段とを包含し、該検出手段により局部的なハレーションの発生が検出されないとき、第１の平均輝度値を用いて該調光手段による第１の光量調節が行われ、検出手段により局部的なハレーションの発生が検出されたとき、第２の平均輝度値を用いて該調光手段による第２の光量調節が行われる。
【００１５】
本発明の第２の局面にあっては、好ましくは、輝度画素信号の一フレーム分もしくは一フィールド分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が設けられ、第１の平均輝度値及び第２の平均輝度値がヒストグラムに基づいて算出され、また検出手段による局部的なハレーションの発生の有無がヒストグラムに基づいて行われる。
【００１６】
本発明の第２の局面では、好ましくは、第２の光量調節時に第２の平均輝度値が所定の輝度参照値よりも小さくしかもその差が連続して２回以上所定の値よりも大きいとき、第２の光量調節から第１の光量調節への移行が行われる。
【００１７】
また、本発明の第２の局面では、好ましくは、検出手段はヒストグラムから局部的なハレーションの発生状態を評価するハレーション状態変数を算出するハレーション状態変数算出手段と、該ハレーション状態変数を所定の値と比較する比較手段とから成り、このときハレーション状態変数が該所定の値を上回った際に局部的なハレーションの発生が検出されたとされる。ハレーション状態変数については、輝度画素信号の一フレーム分或いは一フィールド分の全画素数に対する所定の高輝度値以上の画素数の比率として定義することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による電子内視鏡の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１９】
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は対物レンズ系(図示されない)が組み込まれる。
【００２０】
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レンズ（図示されない）が組み合わされる。画像信号処理ユニット１２へのスコープ１０の連結時、照明用光ガイド１６の近位端は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を経た光を照明用光ガイド１６の近位端の端面に集光させるために用いられる。
【００２１】
本実施形態では、カラー画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、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度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。
【００２２】
図３に最もよく図示するように、ＲＧＢ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。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、ＲＧＢカラーフィルタ２４の回転周波数は25Hzであり、ＮＴＳＣ方式が採用されている場合には、その回転周波数は30Hzとなる。
【００２３】
例えば、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1/30secとなり、その間に光ガイド１６の遠位端の端面からは赤色光、緑色光及び青色光が順次射出させられ、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、このとき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各色の照明で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、その一フレーム分のアナログ画素信号は各色の照明時間に続く遮光時間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。
【００２４】
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。また、システムコントローラ３０内にはタイミングジェネレータも設けられ、このタイミングジェネレータからは種々の周波数の制御クロックパルスが出力される。
【００２５】
画像信号処理ユニット１２へのスコープ１０の接続時、撮像センサ１４はＣＣＤドライバ２８を介して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。なお、図１では、ＣＣＤドライバ２８及びＣＣＤプロセス回路３２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、ＣＣＤドライバ２８での画素信号の読出し及びＣＣＤプロセス回路３２での画像処理についてはシステムコントローラ３０内のタイミングジェネレータから出力されるクロックパルスに従って行われる。
【００２６】
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素信号が同時に順次読み出され、このとき例えば緑色のデジタル画素信号には水平同期信号、垂直同期信号等を含む複合同期信号が付加される。要するに、一フレーム分の三原色のデジタル画素信号はフレームメモリ３６からコンポーネントビデオ信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）として読み出されてビデオプロセス回路３８に送られる。
【００２７】
ビデオプロセス回路３８には、コンポーネントビデオ信号の三原色カラービデオ信号成分に対応したデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）及びローパスフィルタ等が設けられ、各色のビデオ信号成分はアナログビデオ信号成分に変換され、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モニタ装置４０に送られ、そこで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にはカラーエンコーダが設けられ、そこでコンポーネントビデオ信号に基づいてコンポジットビデオ信号等が作成され、このコンポジットビデオ信号は別のモニタ装置、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外部に出力されるようになっている。
【００２８】
なお、図１では、Ａ／Ｄ変換器３４、フレームメモリ３６及び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、Ａ／Ｄ変換器３４からのデジタル画素信号のサンプリング、フレームメモリ３６に対するデジタル画素信号の書込み及び読出し並びに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内のタイミングジェネレータから出力される種々のクロックパルスに従って行われ、また上述の複合同期信号は該タイミングジェネレータ内で生成される。
【００２９】
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。
【００３０】
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ニタ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。
【００３１】
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の回転方向が逆転され、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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内のカラーエンコーダから一フレーム分あるいは一フィールド分の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。
【００３４】
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内に格納される。
【００３５】
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。
【００３６】
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ＣＰＵ、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。
【００３７】
図５において、参照符号７０は主電源回路（図示されない）の主電源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。図５及び図６において、参照符号７２はランプ電源回路６２のＯＮ／ＯＦＦスイッチを示し、このランプ電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７２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７２がＯＮされると、これにより白色光源１８はランプ電源６２によって給電されて点灯される。また、図５及び図６において、参照符号７３は調光モード選択スイッチを示し、この調光モード選択スイッチ７３により平均輝度値モード及びピーク値モードのいずれかが選択される。なお、図５において、“モードＡ”は平均輝度モードを表し、“モードＰ”はピーク値モードを表し、同図の例では、調光モード選択スイッチ７３により平均輝度値モードが選択されている。
【００３８】
また、操作パネル６８にはモニタ装置４０の再現画像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。図６に示すように、ＵＰボタンスイッチ７４は輝度増大パルス信号発生回路７７を介してシステムコントローラ３０のＩ／Ｏ３０Ｄに接続され、この輝度増大パルス信号発生回路からはＵＰボタンスイッチ７４が押下される度毎に輝度増大パルス信号がＩ／Ｏ３０Ｄに対して出力され、輝度増大パルス信号の出力の度毎にモニタ装置４０の再現画像の輝度レベルが所定値だけ段階的に増大させられる。また、ＤＯＷＮボタンスイッチ７６は輝度減少パルス信号発生回路７８を介してシステムコントローラ３０のＩ／Ｏ３０Ｄに接続され、この輝度減少パルス信号発生回路からはＤＯＷＮボタンスイッチ７６が押下される度毎に輝度減少パルス信号がＩ／Ｏ３０Ｄに対して出力され、輝度減少パルス信号の出力の度毎にモニタ装置４０の再現画像の輝度レベルが所定値だけ段階的に減少させられる。
【００３９】
このようにモニタ装置４０の再現画像の全体の輝度レベルは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、該輝度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、操作パネル６８上に輝度レベル表示器７９が設けられ、この輝度レベル表示器７９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13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。13個の表示窓にはそれぞれに隣接して“−６”から“＋６”までの数字が付され、中央に位置する表示窓はその他の表示窓よりも大きく、そこには数字“０”が付される。
【００４０】
輝度レベル表示器７９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_-6、８０_-5、…８０₀、…８０₊₅及び８０₊₆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_-6、８０_-5、…８０₀、…８０₊₅及び８０₊₆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。
【００４１】
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或い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グラフとして示される。同図に示すように、本実施形態にあっては、ヒストグラム抽出回路６４では、一フレーム分或い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の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はぺ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。
【００４２】
平均輝度値モード（モードＡ）下での自動調光については、各フレーム毎或いは各フィールド毎のデジタル輝度画素信号から算出される平均輝度値（ｖａ）に基づいて行われる。平均輝度値モードでは、システムコントローラ３０により、平均輝度値が輝度参照値（ｖｒ）と一致するように絞り２０の開度調節が行われる。即ち、平均輝度値が輝度参照値よりも大きければ大きい程、絞り２０の開度が一層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が輝度参照値よりも小さければ小さい程、絞り２０の開度が一層大きくなるように駆動モータ５８が駆動される。
【００４３】
一方、ピーク値モード（モードＰ）下での自動調光は、各フレーム毎或いは各フィールド毎のデジタル輝度画素信号の有効最大輝度値（ｖｐ）に基づいて行われる。本実施形態では、有効最大輝度値については、ヒストグラムの最大輝度値を含む高輝度レベル領域の総計度数が一フレーム分或いは一フィールド分の全画素数の５％となる境界での輝度値として定義される。具体的に述べると、一フレーム分或いは一フィールド分のデジタル輝度画素信号のヒストグラムが図８に示すようなものであるとき、有効最大輝度値は最大輝度値（図８の例では255)を含む高輝度レベル領域（斜線領域）の境界での輝度値（ｖｐ）とされ、この高輝度レベル領域はそこに含まれる総計度数（画素数）が一フレーム分或いは一フィールド分の全画素数の５％となる領域である。
【００４４】
平均輝度値モードの場合と同様に、ピーク値モードにおいても、有効最大輝度値（ｖｐ）が輝度参照値（ｖｒ）と一致するように絞り２０の開度調節が行われる。即ち、有効最大輝度値が輝度参照値よりも大きければ、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、これとは反対に有効最大輝度値が輝度参照値よりも小さければ、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。
【００４５】
有効最大輝度値（ｖｐ）は平均輝度値（ｖａ）に比べると常に大きく、このためモニタ装置４０の再現画像の輝度レベルについては平均輝度値モードの場合よりもピーク値モードの場合の方が一層低めとなり、このためピーク値モードでは局部的なハレーションが発生することは殆ど無い。しかしながら、既に述べたように、ピーク値モード下では、再現画像の明るさは平均輝度値モードと比べると暗めとなる。
【００４６】
平均輝度値モードでもピーク値モードでも、輝度参照値（ｖｒ）については、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、これによりモニタ装置４０の再現画像の全体の輝度レベルが電子内視鏡を使用する医者の好みに応じて適宜調節される。勿論、輝度参照値が増大させられると、再現画像の輝度レベルが上げられ、輝度参照値が減少させられると、再現画像の輝度レベルが下げられる。
【００４７】
本実施形態では、輝度参照値（ｖｒ）は例えば80と200との間で調整可能とされ、その基準値即ち中間値は140とされる。輝度参照値が基準値140とされているとき、ＬＥＤ８０₀（図６）が点灯させられる。ＵＰボタンスイッチ７４の押下操作が行われる度に輝度参照値に10が順次加算されると共にＬＥＤ（８０₊₁、８０₊₂、…８０₊₆）の点灯も上方に向かってシフトさせられる。例えば、ｖｒ＝140のとき（ＬＥＤ８０₀が点灯）、ＵＰボタンスイッチ７４が一回押下されると、ｖｒ＝150とされ、このときＬＥＤ８０₀は消灯されてＬＥＤ８０₊₁が点灯される。このようにＵＰボタンスイッチ７４を押下することにより、輝度参照値は最大値200まで増大させられる。一方、ＤＯＷＮボタンスイッチ７６の押下操作が行われる度に輝度参照値からは10が順次減算されると共にＬＥＤ（８０_-1、８０_-2、…８０_-6）の点灯も下方に向かってシフトさせられる。例えば、ｖｒ＝140のとき（ＬＥＤ８０₀が点灯）、ＤＯＷＮボタンスイッチ７６が一回押下されると、ｖｒ＝130とされ、このときＬＥＤ８０₀は消灯されてＬＥＤ８０_-1が点灯される。このようにＤＯＷＮボタンスイッチ７６を押下することにより、輝度参照値は最小値80まで減少させられる。
【００４８】
以上に述べた平均輝度値モードによる自動調光及びピーク値モードによる自動調光は共に従来から提案されているものと同様であり、いずれの調光モードを選択するかは上述したように調光モード選択スイッチ７３の切換操作によって行われる。
【００４９】
本発明の第１の局面によれば、平均輝度値（ｖａ）は各フレーム毎或いは各フィールド毎のデジタル輝度画素信号のヒストグラムから所定の低輝度値例えば輝度値35以下の度数データを除外したものから算出される。即ち、本発明の第１の局面では、平均輝度値は以下のような演算式により求められる。
ｖａ＝［Σ（ｂi＊ｎi）］／（Σｎi）
ここで、ｉ＝36〜255
【００５０】
上記式中、ｂiは各輝度レベル（36から255)に対応した輝度値を示し、ここでは、その輝度値として、各輝度レベルを表す数値が用いられる。即ち、輝度レベル36ないし255に対応した輝度値はそれぞれ36ないし255とされる。また、ｎiは各輝度レベル（36から255)に振り分けられたデジタル輝度画素信号の度数（画素数）を示し、Σｎiはヒストグラムのうちの輝度値36以上の度数データの総和を示す。
【００５１】
以上の記載から明らかなように、本発明の第１の局面においては、平均輝度値（ｖａ）はヒストグラムから輝度値35以下のほぼ真っ暗な画素の度数データを除外して、観察したい明るい画素についてだけから算出されるので、従来提案されている平均輝度値モードではハレーションとなっていた部分が適正輝度値となり、かくして局部的なハレーションの発生頻度は確実に抑えられ得る。
【００５２】
要するに、輝度値35以下の画素に対応したモニタ装置４０の再現画像箇所はほぼ真っ暗な状態となるので、該モニタ装置４０の再現画像の全体的な輝度レベルを評価する上で、輝度値35以下の画素は有効なデータとはならず、却ってモニタ装置４０の再現画像の平均輝度レベルを不当に低く評価するものとなる。かくして、平均輝度値（ｖａ）を求める際に輝度値35以下の画素（度数データ）を除外することにより、その平均輝度値（ｖａ）はモニタ装置４０の再現画像の平均輝度レベルを一層適正に評価し得る値となって、局部的なハレーションの発生が効果的に抑えられ得ることとなる。
【００５３】
本発明の第２の局面によれば、第１の平均輝度値（ｖａ₁）と第２の平均輝度値（ｖａ₂）が各フレーム毎或いは各フィールド毎のデジタル輝度画素信号のヒストグラムから算出される。即ち、第１及び第２の平均輝度値のそれぞれは以下のような演算式（１）及び（２）により求められる。
ｖａ₁＝［Σ（ｂi＊ｎi）］／（Σｎi） … （１）
ここで、ｉ＝０〜255
ｖａ₂＝［Σ（ｂi＊ｎi）］／（Σｎi） … （２）
ここで、ｉ＝36〜255
【００５４】
上述した平均輝度値（ｖａ）の演算式の場合と同様に、上記（１）式中、ｂiは各輝度レベル（０から255)に対応した輝度値を示し、ここでは、その輝度値として、各輝度レベルを表す数値が用いられる。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は０ないし255とされる。また、ｎi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（画素数）を示し、Σｎiはヒストグラムの全度数データの総和を示す。一方、上記（２）式は上述の平均輝度値（ｖａ）の演算式と同じである。要するに、本発明の第２の局面においては、各フレーム毎或いは各フィールド毎のデジタル輝度画素信号のヒストグラムの全度数データから算出された第１の平均輝度値（ｖａ₁）と該ヒストグラムから低輝度値（35以下）の度数データを除外したものから算出された第２の平均輝度値（ｖａ₂）との双方が算出される。
【００５５】
本発明の第２の局面によれば、モニタ装置４０の再現画像に局部的なハレーションが発生しているか否かが監視され、局部的なハレーションの発生が検出されないときは、平均輝度値モード下での自動調光は第１の平均輝度値（ｖａ₁）に基づいて行われ、局部的なハレーションの発生が検出されると、平均輝度値モード下での自動調光は第２の平均輝度値（ｖａ₂）に基づいて行われる。勿論、第２の平均輝度値はヒストグラムから低輝度値（35以下）のヒストグラムデータを除外したものから算出されるので、第２の平均輝度値は第１の平均輝度値よりも大きな値となり、モニタ装置４０の再現画像の輝度レベルについては第１の平均輝度値に基づく自動調光の場合よりも第２の平均輝度値に基づく自動調光の場合の方が低めになり（要するに、ｖａ ₂ ＞ｖａ ₁ なので、絞り20の開度はより小さくなり）、これにより局部的なハレーションの発生は効果的に抑えられ得る。
【００５６】
本発明の第２の局面においては、モニタ装置４０の再現画像に局部的なハレーションが発生しているか否かを監視するために、ハレーション状態変数（ｖｈ）が導入され、このハレーション状態変数を所定の値と比較することにより、局部的なハレーションの発生の有無が検出される。
【００５７】
詳述すると、ハレーション状態変数（ｖｈ）は以下のように定義される。
ｖｈ＝（100＊ｘ）／（Σｎi）
ここで、ｉ＝０〜255
上記式中、ｘは一フレーム分或いは一フィールド分のデジタル輝度画素信号から得られたヒストグラムのうちの輝度値220以上の度数データの総和であり、またΣｎiは該ヒストグラムの全度数データの総和を示す。要するに、ハレーション状態変数は一フレーム分或いは一フィールド分のデジタル輝度画素信号の総和に対する輝度値220以上の画素数の百分率として定義される。
【００５８】
本発明の第２の局面においては、ハレーション状態変数（ｖｈ）が例えば６％を上回ったとき、モニタ装置４０の再現画像に局部的なハレーションが発生したとされる。従って、ｖｈ＜６％では、平均輝度値モードによる自動調光は第１の平均輝度値（ｖａ₁）に基づいて行われるが、ｖｈ≧６％となったとき、平均輝度値モードによる自動調光は第２の平均輝度値（ｖａ₂）に基づいて行われる。
【００５９】
図９を参照すると、本発明の第１の局面によ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システムコントローラ３０で実行されるものであって、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。なお、絞り制御ルーチンの実行開始は主電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０がＯＮされてシステムコントローラ３０で所定の初期化処理が行われた後とされる。
【００６０】
先ず、ステップ９０１では、ヒストグラムの全データがシステムコントローラ３０に取り込まれる。次いでステップ９０２では、モード設定変数ｖｍが０であるか１であるかが判断される。このモード設定変数ｖｍはモード設定フラグとして機能するものであり、調光モード選択スイッチ７３により平均輝度値モードが選択されているとき、モード設定変数ｖｍには０が与えられ、調光モード選択スイッチ７３によりピーク値モードが選択されているとき、モード設定変数ｖｍには１が与えられる。
【００６１】
ｖｍ＝０のとき、即ち平均輝度値モードが選択されているとき、ステップ９０３に進み、そこでヒストグラムから平均輝度値ｖａが以下の演算式に基づいて算出される。
ｖａ＝［Σ（ｂi＊ｎi）］／（Σｎi）
ここで、ｉ＝36〜255
既に述べたように、上記式中、ｂiは各輝度レベル（36から255)に対応した輝度値を示し、ｎiは各輝度レベル（36から255)に振り分けられたデジタル輝度画素信号の度数（画素数）を示し、Σｎiはヒストグラムのうちの輝度値36以上の度数データの総和を示す。
【００６２】
一方、ステップ９０２でｖｍ＝１であるとき、即ちピーク値モードが選択されているとき、ステップ９０５に進み、そこで有効最大輝度値ｖｐが算出される。既に述べたように、有効最大輝度値ｖｐの算出はヒストグラムの最大輝度値を含む高輝度レベル領域の総計度数が一フレーム分或いは一フィールド分の全画素数の５％となる境界での輝度値として定義される。なお、有効最大輝度値ｖｐの算出については、図１１に示す有効最大輝度値算出ルーチンを参照して後で詳しく説明する。
【００６３】
ステップ９０３で算出された平均輝度値ｖａはステップ９０４で調光変数ｖｙに与えられ、またステップ９０５で得られた有効最大輝度値ｖｐはステップ９０６で調光変数ｖｙに与えられる。
【００６４】
いずれにしても、ステップ９０７では、差｜ｖｙ−ｖｒ｜が例えば許容値４より大きいか否かが判断される。既に述べたように、変数ｖｒはモニタ装置４０の再現画像の明るさ（輝度レベル）を表す輝度参照値であり、この輝度参照値ｖｒはＵＰボタンスイッチ７４及びＤＯＷＮボタンスイッチ７６の押下操作によって80と200との間で任意に設定される値である。要するに、差｜ｖｙ−ｖｒ｜が許容値４以下であれば、調光変数ｖｙと輝度参照値ｖｒとは互いに実質的に一致するものとして判断され、このとき本ルーチンは一旦終了する。その後、本ルーチンは1/30sec毎に繰り返し実行されるが、差｜ｖｙ−ｖｒ｜が許容値４以下である限り、絞り２０の開度調整が行われることはない。
【００６５】
一方、差｜ｖｙ−ｖｒ｜が許容値４を上回る場合には、調光変数ｖｙと輝度参照値ｖｒとを互いに実質的に一致させるべく、ステップ９０８ないし９１１で絞り２０の開度調整が行われる。
【００６６】
詳しく述べると、先ず、ステップ９０８で調光変数ｖｙが輝度参照値ｖｒを上回るか否かが判断される。もしｖｙ＞ｖｒであれば、モニタ装置４０の再現画像の輝度レベルは輝度参照値ｖｒよりも明る過ぎることになり、この場合にはステップ９０９に進み、そこで変数ｖｄに０が与えられる。一方、もしｖｙ＜ｖｒであれば、モニタ装置４０の再現画像の輝度レベルは輝度参照値ｖｒよりも暗過ぎることになり、この場合にはステップ９１０に進み、そこで変数ｖｄに１が与えられる。変数ｖｄは絞り２０の駆動モータ５８の回転方向を設定するための駆動方向設定フラグとして機能し、ｖｄ＝０のとき、駆動モータ５８は絞り２０の開度を狭める方向に駆動させられることになり、ｖｄ＝１のとき、駆動モータ５８は絞り２０の開度を広げる方向に駆動させられることになる。
【００６７】
いずれにしても、ステップ９１１では、差｜ｖｙ−ｖｒ｜の大きさに応じた数の駆動パルスが駆動回路６０から駆動モータ５８に対して出力され、これにより絞り２０の開度調整が行われる。差｜ｖｙ−ｖｒ｜の大きさと駆動パルス数との関係は図１０の表に示す通りである。同表に示すように、差｜ｖｙ−ｖｒ｜が大きければ大きい程、即ちモニタ装置４０の再現画像の明るさを表す調光変数ｖｙが輝度参照値ｖｒから乖離すればする程、駆動回路６０から駆動モータ５８に対して出力されるべき駆動パルス数は増大させられ、このためモニタ装置４０の再現画像の明るさを輝度参照値ｖｒに速やかに一致させることが可能となる。
【００６８】
以上で述べたような絞り制御ルーチンにあっては、平均輝度値モードの選択時（ｖｍ＝０）、平均輝度値ｖａはヒストグラムから輝度値35以下の度数データを除外したものから算出されるので、該ヒストグラムの全度数データから算出された平均輝度値に比べて大きな値のものとなり、このためモニタ装置４０の再現画像の輝度レベルについては、従来提案されている平均輝度値モードに比べると常に低めとなり（要するに、絞り20の開度はより小さくなり）、かくして局部的なハレーションの発生頻度は確実に抑えられ得ることとなる。なお、平均輝度値ｖａがヒストグラムから輝度値35以下の度数データを除外したものから算出されたとしても、その平均輝度値ｖａ自体は有効最大輝度値ｖｐまで増大することはないので、モニタ装置４０の再現画像の輝度レベルがピーク値モード時まで低下することはない。
【００６９】
図１１を参照すると、図９の絞り制御ルーチンのステップ９０５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。また、図１２を参照すると、ヒストグラム抽出回路６４からシステムコントローラ３０のＲＡＭ３０Ｃに取り込ま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。同図に示すように、アドレス[000]には最低輝度値の度数データＹ[000]が格納され、アドレスが１ずつ増える毎にそのアドレスには最低輝度値から１ずつ増大した輝度値の度数データＹ[ｉ]が格納され、アドレス[255]には最大輝度値の度数データＹ[255]が格納される。有効最大輝度値ｖｐの算出については図１２に示すようなヒストグラムデータに基づいて行われる。
【００７０】
ステップ１１０１では、先ず、変数ｉに数値255が与えられ、次いでステップ１１０２では、カウンタｃｎがリセットされる。次いで、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←0.05＊Σｎi
即ち、一フレーム分或いは一フィールド分の全画素数Σｎiの５％に相当する画素数が閾値ＴＨとして設定される。
【００７１】
ステップ１１０４では、カウンタｃｎに最大輝度値255の度数データＹ[255]が与えられる。次いで、ステップ１１０５では、カウンタｃｎのカウント値が閾値ＴＨと比較される。もしカウンタｃｎのカウント値が閾値ＴＨよりも小さければ（ｃｎ＜ＴＨ）、ステップ１１０６に進み、そこで変数ｉは１だけ減算され、その数値は最大輝度値255よりも１だけ小さい値254とされる。
【００７２】
続いて、ステップ１１０６からステップ１１０４に戻り、そこでカウンタｃｎのカウント値（最大輝度値255の度数データＹ[255])に輝度値254の度数データＹ[254]が更に加えられる。ステップ１１０５では、度数カウントｃｎのカウント値が再び閾値ＴＨと比較される。要するに、カウンタｃｎのカウント値が閾値ＴＨに到達するまで、最大輝度値255から１ずつ小さい輝度値の度数データＹ[ｉ]が順次カウンタｃｎに加えられる。
【００７３】
ステップ１１０５でｃｎ≧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ｉの値が有効最大輝度値ｖｐとされる。有効最大輝度値ｖｐが求められた後、図９の絞り制御ルーチンのステップ９０５に戻る。
【００７４】
図１３を参照すると、本発明の第２の局面によ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もシステムコントローラ３０で実行されるものであって、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。なお、本発明の第２の局面による絞り制御ルーチンの実行開始も主電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０がＯＮされてシステムコントローラ３０で所定の初期化処理が行われた後とされる。
【００７５】
先ず、ステップ１３０１では、ヒストグラムの全データがシステムコントローラ３０に取り込まれる。次いで、ステップ１３０２でハレーション状態変数ｖｈが算出される。既に述べたように、ハレーション状態変数ｖｈは一フレーム分或いは一フィールド分のデジタル輝度画素信号の総和に対する輝度値220以上の画素数の百分率として定義されものであって、その値ｖｈが大きくなればなる程、局部的なハレーションの発生の可能性が高くなる。なお、ハレーション状態変数ｖｈの算出については、図１４に示すハレーション状態変数算出ルーチンを参照して後で詳しく説明する。
【００７６】
ステップ１３０３では、モード設定変数ｖｍが０であるか１であるかが判断される。このモード設定変数ｖｍは本発明の第１の局面の場合と同様にモード設定フラグとして機能するものであり、調光モード選択スイッチ７３により平均輝度値モードが選択されているとき、モード設定変数ｖｍには０が与えられ、調光モード選択スイッチ７３によりピーク値モードが選択されているとき、モード設定変数ｖｍには１が与えられる。
【００７７】
ｖｍ＝０のとき、即ち平均輝度値モードが選択されているとき、ステップ１３０４に進み、そこでハレーション状態変数ｖｈが６％を下回っているか否かが判断される。上述したように、ハレーション状態変数ｖｈが６％を上回ったとき、モニタ装置４０の再現画像に局部的なハレーションが発生したとされる。要するに、ステップ１３０４では、モニタ装置４０の再現画像上で局部的なハレーションの発生の有無が検出される。
【００７８】
ｖｈ＜６％のとき、即ち再現画像に局部的なハレーションの発生が認められないとき、ステップ１３０５に進み、そこで第１の平均輝度値ｖａ₁がヒストグラムから以下の演算式に基づいて演算される。
ｖａ₁＝［Σ（ｂi＊ｎi）］／（Σｎi）
ここで、ｉ＝０〜255
既に述べたように、ｂiは各輝度レベル（０から255)に対応した輝度値を示し、ｎi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（画素数）を示し、Σｎiはヒストグラムの全度数データの総和を示す。
【００７９】
一方、もしｖｈ≧６％のとき、即ち再現画像に局部的なハレーションの発生が認められるとき、ステップ１３０６に進み、そこで第２の平均輝度値ｖａ₂がヒストグラムから以下の演算式に基づいて演算される。
ｖａ₂＝［Σ（ｂi＊ｎi）］／（Σｎi）
ここで、ｉ＝36〜255
勿論、この第２の平均輝度値ｖａ₂は本発明の第１の局面で算出された平均輝度値ｖａと同様なものである。即ち、第２の平均輝度値ｖａ₂はヒストグラムから輝度値35以下の度数データを除外したものから算出される。
【００８０】
一方、ステップ１３０３でｖｍ＝１のとき、即ちピーク値モードが選択されているとき、ステップ１３０７に進み、そこで有効最大輝度値ｖｐが算出される。本発明の第１の局面の場合と同様、有効最大輝度値ｖｐの算出は図１１に示す有効最大輝度値算出ルーチンの実行により行われる。
【００８１】
ステップ１３０５で得られた第１の平均輝度値ｖａ₁はステップ１３０８で調光変数ｖｙに与えられ、ステップ１３０６で得られた第２の平均輝度値ｖａ₂はステップ１３０９で調光変数ｖｙに与えられ、ステップ１３０７で得られた有効最大輝度値ｖｐはステップ１３１０で調光変数ｖｙに与えられる。
【００８２】
いずれにしても、ステップ１３１１では、差｜ｖｙ−ｖｒ｜が例えば許容値４より大きいか否かが判断される。本発明の第１の局面の場合と同様に、変数ｖｒはモニタ装置４０の再現画像の明るさ（輝度レベル）を表す輝度参照値であり、この輝度参照値ｖｒはＵＰボタンスイッチ７４及びＤＯＷＮボタンスイッチ７６の押下操作によって80と200との間で任意に設定される値である。要するに、差｜ｖｙ−ｖｒ｜が許容値４以下のとき、調光変数ｖｙと輝度参照値ｖｒとは互いに実質的に一致するものとして判断され、このとき本ルーチンは一旦終了する。その後、本ルーチンは1/30sec毎に繰り返し実行されるが、差｜ｖｙ−ｖｒ｜が許容値４以下である限り、絞り２０の開度調整が行われることはない。
【００８３】
一方、差｜ｖｙ−ｖｒ｜が許容値４を上回る場合には、調光変数ｖｙと輝度参照値ｖｒとを互いに実質的に一致させるべく、ステップ１３１２ないし１３１５で絞り２０の開度調整が行われる。
【００８４】
詳述すると、先ず、ステップ１３１２で調光変数ｖｙが輝度参照値ｖｒを上回るか否かが判断される。もしｖｙ＞ｖｒであれば、モニタ装置４０の再現画像の輝度レベルは輝度参照値ｖｒよりも明る過ぎることになり、この場合にはステップ１３１３に進み、そこで変数ｖｄに０が与えられる。一方、もしｖｙ＜ｖｒであれば、モニタ装置４０の再現画像の輝度レベルは輝度参照値ｖｒよりも暗過ぎることになり、この場合にはステップ１３１４に進み、そこで変数ｖｄに１が与えられる。本発明の第１の局面の場合と同様に、変数ｖｄは絞り２０の駆動モータ５８の回転方向を設定するための駆動方向設定フラグとして機能し、ｖｄ＝０のとき、駆動モータ５８は絞り２０の開度を狭める方向に駆動させられることになり、ｖｄ＝１のとき、駆動モータ５８は絞り２０の開度を広げる方向に駆動させられることになる。
【００８５】
いずれにしても、ステップ１３１５では、差｜ｖｙ−ｖｒ｜の大きさに応じた数の駆動パルスが駆動回路６０から駆動モータ５８に対して出力され、これにより絞り２０の開度調整が行われる。勿論、本発明の第１の局面の場合と同様に、差｜ｖｙ−ｖｒ｜の大きさと駆動パルス数との関係は図１０の表に示したものとなる。即ち、差｜ｖｙ−ｖｒ｜が大きければ大きい程、即ちモニタ装置４０の再現画像の明るさを表す調光変数ｖｙが輝度参照値ｖｒから乖離すればする程、駆動回路６０から駆動モータ５８に対して出力されるべき駆動パルス数は増大させられ、このためモニタ装置４０の再現画像の明るさを輝度参照値ｖｒに速やかに一致させることが可能となる。
【００８６】
以上で述べたような絞り制御ルーチンにあっては、平均輝度値モードの選択時には、モニタ装置４０の再現画像に局部的なハレーションの発生の有無が検出され、局部的なハレーションの発生が認められないとき、平均輝度値モードによる光量調節は従来の場合と同様にヒストグラムの全データから算出された第１の平均輝度値（ｖａ₁）に基づいて行われ、局部的なハレーションの発生が認められたとき、平均輝度値モードによる光量調節はヒストグラムから輝度値35以下の度数データを除外したものから算出された第２の平均輝度値（ｖａ₂）に基づいて行われる。かくして、局部的なハレーションの発生時には、モニタ装置４０の再現画像の輝度レベルは低めとなるので、（要するに、絞り20の開度はより小さくなり）、局部的なハレーションの発生は効果的に抑えられ得ることとなる。
【００８７】
要するに、先にも述べたように、輝度値35以下の画素に対応したモニタ装置４０の再現画像箇所はほぼ真っ暗な状態となるので、該モニタ装置４０の再現画像の全体的な輝度レベルを評価する上で、輝度値35以下の画素は有効なデータとはならず、却ってモニタ装置４０の再現画像の平均輝度レベルを不当に低く評価するものとなる。かくして、第２の平均輝度値（ｖａ₂）を求める際に輝度値35以下の画素（度数データ）を除外することにより、第２の平均輝度値（ｖａ₂）はモニタ装置４０の再現画像の平均輝度レベルを一層適正に評価し得る値となって、局部的なハレーションの発生が効果的に抑えられ得ることとなる。
【００８８】
図１４を参照すると、図１３の絞り制御ルーチンのステップ１３０２で実行されるハレーション状態変数算出ルーチンのフローチャートが示される。なお、ハレーション状態変数ｖｈの算出についても図１２に示すようなヒストグラムデータに基づいて行われる。
【００８９】
ステップ１４０１では、先ず、変数ｉに数値255が与えられ、次いでステップ１４０２では、カウンタｃｎがリセットされる。続いて、ステップ１４０３では、カウンタｃｎに最大輝度値255の度数データＹ[255]が与えられる。次いで、ステップ１４０４では、変数ｉがハレーションを引き起し得る高輝度値220に対応した数値220に到達したか否かが判断される。もしｉ＞220であれば、ステップ１４０５に進み、そこで変数ｉは１だけ減算され、その数値は最大輝度値255よりも１だけ小さい値254とされる。
【００９０】
続いて、ステップ１４０５からステップ１４０３に戻り、そこでカウンタｃｎのカウント値（最大輝度値255の度数データＹ[255])に輝度値254の度数データＹ[254]が更に加えられる。ステップ１４０４では、変数ｉが数値220に到達したか否かが再び判断される。即ち、変数ｉが数値220に到達するまで、変数ｉが１ずつ減算されると共にその変数に対応した度数データＹ[ｉ]が順次カウンタｃｎに加えられる。
【００９１】
ステップ１４０４でｉ＝220となったとき、ステップ１４０４からステップ１４０６に進み、カウンタｃｎのカウント値（即ち、輝度値220以上の度数データの総計値）がｘとされる。次いで、ステップ１４０７では、ハレーション状態変数ｖｈが以下の演算式に基づいて算出される。
ｖｈ＝(100＊ｘ)／（Σｎi）
ここで、ｉ＝０〜255
即ち、先に述べたように、ハレーション状態変数は一フレーム分或いは一フィールド分のデジタル輝度画素信号の総和に対する輝度値220以上の画素数の百分率として定義される。
【００９２】
ところで、図１３に示す絞り制御ルーチンにおいて、局部的なハレーションが発生し得る条件下でスコープ１０の遠位端即ち撮像センサ１４が被写体に対して静止され続けたとすると、第２の平均輝度値ｖａ₂に基づく光量調節のために絞り２０は一旦は狭められてモニタ装置４０の再現画像の明るさは適正輝度レベルとされる。しかしながら、その直後の光量調節は第１の平均輝度値ｖａ₁に基づくものとなって絞り２０の開度は広げられ、その結果局部的なハレーションが再び発生することになる。即ち、局部的なハレーションが発生し得る条件下で撮像センサ１４が被写体に対して静止され続けた場合には、モニタ装置４０の再現画像には局部的なハレーションが繰り返し発生するという不具合が起き得る。ところが、実際問題としては、電子内視鏡の使用時に撮像センサ１４が被写体に対して静止され続けるというようなことは稀であり、殆どの場合には、撮像センサ１４の移動に伴い、局部的なハレーションの発生条件は速やかに回避され得ることになる。
【００９３】
図１５及び図１６を参照すると、図１３に示した絞り制御ルーチンの変形例のフローチャートが示される。この変形例では、局部的なハレーションが発生し得る条件下で撮像センサ１４が被写体に対して静止され続けたとしても、モニタ装置４０の再現画像に局部的なハレーションが繰り返し発生するという不具合が起き得ないようにされている。なお、繰り返し述べるが、このような不具合が起きる可能性はきわめて稀であり、図１３の絞り制御ルーチンでも実用上は殆ど問題はない。
【００９４】
図１５及び図１６に示す変形例では、上述したような不具合を回避するために変数ｖｃが導入される。ここで、変数ｖｃの機能について説明すると、変数ｖｃにはフラグとしての機能が与えられ、ｖｃ＝０のときだけ、光量調節は第１の平均輝度値ｖａ₁に基づいて行われ、ｖｃ≠０のとき、光量調節は常に第２の平均輝度値ｖａ₂に基づいて行われる。また、変数ｖｃには後述するように減算カウンタとしての機能も与えられ、局部的なハレーションの発生が検出されたとき、変数ｖｃには適当な初期値例えば３が与えられ、その後所定条件下で１ずつ減算され、ｖｃ＝０となるまでは、第２の平均輝度値ｖａ₂に基づく光量調節が持続される。なお、図１５及び図１６のフローチャートでは、図１３のフローチャートと同様なステップには同じ番号が付され、図１３のフローチャートに追加されたステップに対して１５００番代の番号が付されている。
【００９５】
ステップ１３０４でｖｈ≧６％のとき、即ち局部的なハレーションの発生が検出されたとき、ステップ１３０４からステップ１５０１に進み、そこで変数ｖｃに上述したように適当な数値３が与えられる。なお、変数ｖｃはシステムコントローラ３０の初期化処理で０とされ、局部的なハレーションの発生が検出されるまでは、ｖｃ＝０の儘となっている。次いで、ステップ１３０６で第２の平均輝度値ｖａ₂が算出される。要するに、図１５及び図１６の変形例では、局部的なハレーションの発生が検出されると、変数ｖｃに初期値として３が与えられた後、第２の平均輝度値ｖａ₂に基づく光量調節が行われ、これにより局部的なハレーションの発生が回避される。
【００９６】
一方、ステップ１３０４でｖｈ＜６％のとき、即ち局部的なハレーションの発生が検出されないとき、ステップ１３０４からステップ１５０２に進み、そこで変数ｖｃが０であるか否かが判断される。ｖｃ＝０のとき、ステップ１３０５に進み、そこで第１の平均輝度値ｖａ₁が算出され、このため光量調節は第１の平均輝度値ｖａ₁に基づいて行われる。一方、ｖｃ≠０のときは、ステップ１５０２からステップ１３０６に進み、そこで第２の平均輝度値ｖａ₂が算出され、このため第２の平均輝度値ｖａ₂に基づく光量調節が行われる。
【００９７】
ステップ１３１２でｖｙ＞ｖｒであれば、ステップ１５０３に進み、そこで変数ｖｃが０以外の値を取るか否かが判断される。もしｖｃ≠０であれば、ステップ１５０４に進み、変数ｖｃには再び初期値として３が与えられる。一方、もしｖｃ＝０であるならば、ステップ１５０４を迂回してステップ１３１３及び１３１５に進み、そこで差｜ｖｙ−ｖｒ｜の大きさに応じて絞り２０の開度が狭められる。
【００９８】
ステップ１３１２でｖｙ＜ｖｒであれば、ステップ１３１２からステップ１５０５に進み、そこで変数ｖｃが０であるか否かが判断される。もしｖｃ＝０であるならば、ステップ１３１４及び１３１５に進み、そこで差｜ｖｙ−ｖｒ｜の大きさに応じて絞り２０の開度が広げられる。一方、もしｖｃ≠０であれば、ステップ１５０５からステップ１５０６に進み、そこで差（ｖｒ−ｖｙ）が所定の許容値例えば16を上回っているか否かが判断される。差（ｖｒ−ｖｙ）が許容値16以下であれば、本ルーチンは一旦終了し、その後ｖｒ＞ｖｙ、ｖｃ≠０且つ（ｖｒ−ｖｙ）≦16である限り、絞り２０の開度調節は行われない。
【００９９】
一方、ステップ１５０６で差（ｖｒ−ｖｙ）が許容値16を上回っているときには、ステップ１５０６からステップ１５０７に進み、そこで変数ｖｃから１だけ減算される。ステップ１３１２でｖｙ≦ｖｒ、ステップ１５０５でｖｃ≠０及びステップ１５０６で（ｖｒ−ｖｙ）＞16という条件が３回連続して成立した場合にのみ、変数ｖｃは０まで減算され、このとき第１の平均輝度値ｖａ₁に基づく光量調節に戻る。かくして、局部的なハレーションが発生し得る条件下で撮像センサ１４が被写体に対して静止され続けたとしても、変数ｖｃが０まで減算されない間は（要するに、再現画像が暗くなり過ぎるという状況の変化が起きなければ）、第２の平均輝度値ｖａ₂に基づく光量調節が持続されるので、上述したようにモニタ装置４０の再現画像に局部的なハレーションが繰り返し発生するという不具合は回避され得る。
【０１００】
以上で述べた実施形態にあっては、カラー画像を再現するために面順次方式が採用されているが、カラー画像を再現するために所謂同時方式を採用してもよい。即ち、撮像センサ１４として、その受光面にモザイク状のカラーフィルタを設けたものを使用してもよく、この場合にはＲＧＢカラーフィルタ２４は勿論必要とされない。
【０１０１】
また、以上で述べた実施形態にあっては、照明光源としてキセノンランプ或いはハロゲンランプ等の白色光源を画像信号処理ユニット１２内に設け、その照明光を照明用光ガイド１６によってスコープ１０の先端側に導く構成とされているが、しかし照明光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）のような半導体発光素子を使用してもよく、このような半導体発光素子はスコープ１０側に設けることが可能である。例えば、カラー画像再現のために面順次方式が採用される場合には、三原色の発光ダイオード、即ち赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード及び青色発光ダイオードを設け、これら三原色発光ダイオードを周期的に発光させることにより、被写体を赤色光、緑色光及び青色光で順次照明することができる。また、カラー画像再現のために同時方式が採用されている場合には、三原色の発光ダイオードを同時に発光させて白色光で被写体を照明してもよいし、或いは白色光発光ダイオードを用いることもできる。
【０１０２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）を照明光源として用いる場合には、絞りを排除して該発光ダイオードの通電量を制御して照明光量を制御することができる。この場合には、図９に示す絞り制御ルーチンと、図１３に示す絞り制御ルーチンと、図１５及び図１６に示す絞り制御ルーチンとはそれぞれＬＥＤ駆動ルーチンとされ、図９のステップ９１１及び図１３（図１５）のステップ１３１５のそれぞれでは、｜ｖｙ−ｖｒ｜の大きさに応じてＬＥＤの駆動電流が制御される。即ち、ｖｄ＝０のとき（ステップ９０９またはステップ１３１３）、ＬＥＤの駆動電流は｜ｖｙ−ｖｒ｜の大きさに応じて減少させられ、ｖｄ＝１のとき（ステップ９１０またはステップ１３１４）、ＬＥＤの駆動電流は｜ｖｙ−ｖｒ｜の大きさに応じて増大させられる。
【０１０３】
また、発光ダイオードを照明光源としてスコープ１０側に設ける場合には、発光ダイオードをスコープ１０の先端面に直接配置してもよいし、或いはスコープ１０内に配置して光ガイドでスコープ１０の先端面に導くようにすることもできる。
【０１０４】
【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、平均輝度値モードによる自動調光による利点、即ちモニタ装置の再現画像を比較的明るい状態で観察し得るといる利点を生かしつつ、再現画像での局部的なハレーションの発生を防止或いは回避し得るという作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子内視鏡の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２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る操作パネルの正面図である。
【図６】図５に示す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示すグラフである。
【図８】ヒストグラムの有効最大輝度値の定義を模式的に示すグラフである。
【図９】本発明の第１の局面による絞り制御ルーチンのフローチャートである。
【図１０】図９に示す絞り制御ルーチンの実行時に絞りの駆動モータに出力されるべき駆動パルス数と、モニタ装置の再現画像の輝度値と輝度参照値との差の大きさとの関係を示す表である。
【図１１】図９に示す絞り制御ルーチンの実行時にサブルーチンとして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である。
【図１２】図１に示すヒストグラム抽出回路から取り込まれてシステムコントローラのメモリに格納されたヒストグラムの度数データとそのアドレスとの関係を示す表である。
【図１３】本発明の第２の局面による絞り制御ルーチンのフローチャートである。
【図１４】図１３に示す絞り制御ルーチンの実行時にサブルーチンとして実行されるハレーション状態変数算出ルーチンのフローチャートである。
【図１５】図１３の絞り制御ルーチンの変形例のフローチャートの一部分である。
【図１６】図１３の絞り制御ルーチンの変形例のフローチャートの残りの部分である。
【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
１６光ガイド
１８白色光源
２０絞り（調光手段）
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
４０モニタ装置
６４ヒストグラム抽出回路
６８操作パネル
７０電源スイッチ
７２ランプ電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ
７３調光モード選択スイッチ
７４ＵＰボタンスイッチ
７６ＤＯＷＮボタンスイッチ
８２ＬＥＤ電源回路

Claims

スコープと、このスコープの先端前方を照明するための照明手段と、前記スコープの先端側に設けられた撮像手段と、この撮像手段から得られる輝度画素信号に基づいて前記照明手段による照明光量を調節する調光手段とを具備して成る電子内視鏡であって、前記調光手段が前記輝度画素信号の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を行うように構成された電子内視鏡において、
前記調光手段が前記輝度画素信号の一フレーム分もしくは一フィールド分に基づいて第１の平均輝度値を算出する第１の算出手段と、前記輝度画素信号の一フレーム分もしくは一フィールド分から所定の低輝度値以下の輝度画素信号を除外したものに基づいて第２の平均輝度値を算出する第２の算出手段と、前記輝度画素信号の一フレーム分もしくは一フィールド分に基づいて局部的なハレーションの発生の有無を検出する検出手段とを包含し、この検出手段により局部的なハレーションの発生が検出されないとき、前記第１の平均輝度値を用いて前記調光手段による第１の光量調節が行われ、前記検出手段により局部的なハレーションの発生が検出されたとき、前記第２の平均輝度値を用いて前記調光手段による第２の光量調節が行われ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、前記輝度画素信号の一フレーム分もしくは一フィールド分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が設けられ、前記第１の平均輝度値及び前記第２の平均輝度値が前記ヒストグラムに基づいて算出され、前記検出手段による局部的なハレーションの発生の有無が前記ヒストグラムに基づいて行わ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、前記第２の光量調節時に前記第２の平均輝度値が前記所定の輝度参照値よりも小さくしかもその差が連続して所定回数２回以上所定の値よりも大きいとき、前記第２の光量調節から前記第１の光量調節への移行が行われることを特徴とする電子内視鏡。
請求項２または３に記載の電子内視鏡において、前記検出手段が前記ヒストグラムから局部的なハレーションの発生状態を評価するハレーション状態変数を算出するハレーション状態変数算出手段と、該ハレーション状態変数を所定の値と比較する比較手段とから成り、前記ハレーション状態変数が前記所定の値を上回った際に局部的なハレーションの発生が検出されたとされることを特徴とする電子内視鏡。
請求項４に記載の電子内視鏡において、前記ハレーション状態変数が前記輝度画素信号の一フレーム分或いは一フィールド分の全画素数に対する所定の高輝度値以上の画素数の比率として定義されることを特徴とする電子内視鏡。