JPH01297041A - 内視鏡用出力信号制御装置 - Google Patents

内視鏡用出力信号制御装置

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JPH01297041A
JPH01297041A JP63202898A JP20289888A JPH01297041A JP H01297041 A JPH01297041 A JP H01297041A JP 63202898 A JP63202898 A JP 63202898A JP 20289888 A JP20289888 A JP 20289888A JP H01297041 A JPH01297041 A JP H01297041A
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JP
Japan
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light
signal
level
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agc
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Pending
Application number
JP63202898A
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English (en)
Inventor
Masao Uehara
上原 政夫
Masahide Sugano
菅野 正秀
Masahiko Sasaki
雅彦 佐々木
Katsuyuki Saito
斉藤 克行
Akinobu Uchikubo
明伸 内久保
Jun Hasegawa
潤 長谷川
Katsuyoshi Sasagawa
克義 笹川
Shinji Yamashita
真司 山下
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、内?!鏡像をIll&する撮像手段に入射す
る光量を増減可能な手段を備えた内視鏡用出力信号制御
装置に関する。
[従来の技術と発明が解決しようとする課題]近年、C
OD (電荷結合素子)等の固体am素子を撮像手段に
用いた電子式内視鏡(電子内視鏡又は電子スコープと記
t、)が実用化された。
ところで、前記電子スコープでは、従来の光学式の内視
鏡に比べて、ダイナミックレンジが狭くなる問題があり
だ。
このため、本出願人は、特開昭61−61588号公報
にて前記固体11i!像素子により制約されるダイナミ
ックレンジの拡大と、被写体からの反射光強度の変化に
対しても即応性に富む高速麿111制御可能な電子内視
鏡装置を提案した。この先行例は、通常の光&制御手段
に電気的制御手段を設けてより改善された装置を実現し
ている。
眞記先行例の電子内視鏡装置1は第23図に示すような
構成である。
光源部2を形成づるランプ3より発ぜられた白色光量、
絞り等の調光手段4で光量制御された後、光学レンズ5
,6にて細径化された平行光束にされる。この細径化さ
れた平行光束は、モータ7によって回転駆動される回転
カラーフィルタ8を通した後、コンデンサレンズ9によ
って集光され、電子スコープ11のライトガイド12の
入射端面に照射される。前記回転カラーフィルタ8は、
円板状のフィルタ枠に、扇形状の開口が3つ設けられ、
赤、緑、青の色透過フィルタが取付けてあり、このn転
カラーフィルタ8が回転駆動されることにより、照明光
路上には赤、8.青の色透過フィルタが順次介装され、
赤、緑、青の照明光(面順次光と記す。)がライトガイ
ド12の入射端面に照射される。尚、前記回転カラーフ
ィルタ8を回転するモータ7は、サーボ回路14により
、その回転速度が一定となるように制御される。−しか
して、前記面順次光が供給されたライトガイド12は、
この面順次光を伝送し、挿入部15の先端側の出射端面
からざらに配光レンズ16を経て被写体17側に照射す
る。
前記面順次光で照明された被写体17は、細長の挿入部
15の先端に取付けた対物レンズ18により、その焦点
面に配置されたCOD等の固体撮像素子(以下、810
と記す。)19の撮像面に結像され、光電変換され、光
学像に対応した電気信号になる。この電気信号は図示し
ないドライブ回路から5ID19に印加されるドライブ
信号により読出され、アンプ21で増幅された後、光源
部2及び信号処理手段から構成される信号処理装置(ビ
デオブt1セツ+J)22に伝送される。
前記信号処理装置22に入力される電気信号は、第1の
レベル検出手段23を経て第1の比較手段24の一方の
入力端に入力される。前記第1のレベル検出手段23は
、前記電気信号のレベルに対応して、その出力レベルが
検出される。しかして、この第1のレベル検出手段を経
た明るさの情報信号となる電気信号は、第1の比較手段
24の一方の入力端に印加され、他方の入力端に印加さ
れる基準信号■「1とそのレベルの大小(明るさに相当
する。)が比較される。この第1の比較手段24の出力
は、光量制御信号となり、ランプ3とレンズ5との間に
介装された調光手段4に入力され、絞りの開閉量を制御
してレンズ5側に出力される通過光量を制御する。例え
ば前記第1の比較手段24に入力される電気信号が基準
信@V「1よりも大きい場合(つまり明るい場合)には
、その大きい程度に応じて通過光間を減少させる向きに
調光する。また、この逆の場合には通過光量を増大させ
る向ぎに調光する。
つまり、この動作は(a)被写体反射光強度の変化を(
b)S I D 19の出力変化として検知され、さら
に (C)光量変化として前記出力変化を制御するよう
になる。この(a)、 (b)、 (C)は−巡ループ
を構成し、−巡後に被写体反射光変化に応じて、1紡的
に照明光の明るさを適正社に制御するALC(自動光量
調整)I11能が作動することになる。
前記ALCにより出力レベルが調!!されることになる
アンプ21の出力は、可変利得増幅器26を通り、信号
処理回路27に入力される。この信号処理回路27は、
シーケンシャルなR,G、B信号をメモリに一旦記憶し
、これらを同時に読出寸ことにより、同時化されたR、
G、B信号にJると共に、γ−補正等の種々の補正を行
ったTVモニタ28に出力し、TVモニタ画面上に被写
体像をカラー表示づる。
ところで、前記可変利得増幅器26の出力は、第2のレ
ベル検出手段29を通した後、第2の比較手段30の一
方の入力端に印加され、他方の入力端に印加された基準
レベルVr2と比較した信号が出力される。
例えば、基準レベルVr2より大きいと、その大きい程
度に応じた出力悟りにより、可変利得増幅器26の出力
が小さくなるような制御を行う。つまり、第1の比較手
段24と同様の動作により、信号レベルを一定となるよ
うな電気的利得補正手段による一巡ループを構成してい
る。
このような構成により、反射率の低い被写体に対してA
LCが調光手段4を仝間にした状態でも規定レベルに達
しない被写体を、更に見易くする為に出力信号レベルを
高くすることが可能となる。
又、一般にA10回路の調光手段4はメカニカルなアイ
リスモータと絞り羽根によって構成されており、その応
答速度は遅いが、後段の電気的な補正により、TVモニ
タ28での変化を少なくする動作が可能であり、この電
気的な補正手段による改善効果は茗しい。
ところで、第23図に示1従来例では常時自動調光が作
動り゛るため、より現実に即した回路構成として、第2
4図に示すような構成が考えられる。
前記第24図に示す例は、第23図に示す第1の比較手
段24に印加される!8準電圧Vrlを光量調整ステッ
プに従って、強制的に変化できるようにして調光手段4
による先組制御をマニュアル設定できるようにしたもの
である。
つまり、内視鏡における診断では、その診断部位(上部
消化器及び上部消化器系)等によって、被写体17から
の反射強度が大きく変化し、現状の5ID19のダイナ
ミックレンジでは、これら被写体17の全てに対して最
適な光量調整性能を確保することがむずかしく、使用者
である医師は厳密に診断を行なう必要がある部位に対し
て、マニュアル操作による光量調整を行うためのもので
ある。
第24図において、信号処理装置22を収納した本体装
置等のフロントパネル等に配置された光量調整5W31
は、光量アップ5W32a及び光MダウンSW32bと
から構成されてい゛る。
これら各5W32a、32bは、入力ボート33を介し
てCPU34と接続されており、オフ状態では抵抗Rに
より“H”レベルにしてあり、オンづると“L”になり
、入力ボート33を介してCPU34に伝えられる。
前記CPU34は、ブOグラム内容とか、ブ【1グラム
の実行に必要な情報を予め書き込んだROM35とか、
プログラム実行の作業領域となるRAM36とデータバ
ス及びアドレスバスで接続されている。また、このCP
LJ34は、プログラマブルインターバルタイマ37と
も接続され、入カポ−1〜33を介して入力される光量
調整5W31の操作に対応した周波数データを出力する
。このプログラマブルインターバルタイマ37の出力は
、周波数/電圧(F/V )変換回路38に入力され、
周波数に比例した電圧に変換される。この電圧は、差動
増幅器39に入りされ、基準レベルvr1と減咋された
後、第1の比較手段2イの他方の入力端に印加される。
その他は第23図に示すムのと同様の構成である。
前記構成により、第1の比較手段24の基準側となる入
力端のレベルを任意のレベルに設定できるようにしであ
るので、所望とする値に対応する光量に設定できるAL
Cを形成している。
例えばF/V変換器38の出力レベルを0にすれば第2
3図に示1揚合と同様の動作になる。
一方、前記F/V変換器38の出力をOより大きくなる
ようにすれば差13増幅器39の出力は基準レベルVr
1より小さくなるため、この小さいレベルに対応する光
量になるようにAL(li機能する。つまり、小さい光
量、あるいは絞りを絞った照明光fitになる。
また、F/V変換VS38の出力をOより小さくなるよ
うにすれば、光量を大きくできることになる。
前記F/V変換器38の出力変化は、光量調整SW31
により設定できる。
例えば、アップ5W32aを押すと、その情報は入力ボ
ート33を介してCPU34に入力され、このCPU3
4は第25図に示すルーチンを実行する。1なわら、今
までのタイマ周波数が1段低くなるようにプログラマブ
ルインターバルタイマ37に、周波数設定値を書き込む
。尚、この際の周波数設定値は予めROM35に記憶さ
せである。
しかして、周波数設定値が古き込まれたプログラマブル
インターバルタイマ37は今までより1段低い周波数信
号を出力する。この信号は、F/V変換器38により電
圧に変換され、差動増幅器39を経て基準レベルVrt
と減算じた差物出力にされ第1の比較手段24の基準側
レベルとなる。この基準側レベルはそれ以前より1段高
いレベルとなり、このレベルになるようにALCが働く
ことになる。つまり、A10回路の一巡ループ中におけ
る目標値を変化させることと同じであり、第1のレベル
検出手段23の出力レベルが同じであっても調光手段4
を変化させることが可能であり、例えばアップ5W32
aを押した時には光量を増づ°方向に動作Jる。
第24図に示す電子内視鏡装置では、A10回路と電気
的利得補正手段< A G C: Automatic
Gain Control以下AGCと略記する。)を
具備することにより、明るい被写体から暗い被写体(反
射率の大小に基因する。)のレンジを拡大することがで
き、かつ即応性に富んだ高速応答が得られる特徴を有す
る。
しかしながら、前記第24図に示す例では、医師がより
厳密な診断を行うべく、例えば内視鏡画像における診断
部位部分が明るすぎる場合、その部位の明るさを下げる
べく、光量調整SW31を操作して、ALCによる光量
を小さくしても、八〇Gの制御範囲内に出力レベルがあ
る限り、この出力レベルを一定にする働きを有している
為に、モニタ画面上では明るさを下げることができなく
なってしまう問題が生じてしまう。
この問題は、光量調整ステップの中心近辺は良いものの
、明、+10双方の設定において起こる。その様子を第
26図に示す。
第26図(a)は、調光手段4による照明光量又は81
019への露光量の関係を示し、路線形な特性を示す。
第26図(b)は、光量調整ステップを変化させた場合
での°AGCA00回路させた場合でのAGC回路を通
した出力レベルを示す。この図から分るように、光ff
1ii!整手段により光量を変化ざUても、AGC回路
の動作により、実線のようになってしまい、AGCtf
i働く不感帯となる部分では光量調整ステップを変化さ
せても信号レベルは変化しなくなってしまう。
[発明の目的] 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光n
増減設定機能に何ら影響を与えることなく、ダイナミッ
クレンジの拡大と、光量変化に対しても即応性に富んだ
高速応答とを可能にする内視鏡用出力信号制御装置を提
供することを目的としている。
[課題を解決するための手段及び作用]本発明の内視鏡
用出力信号制m装置は、内視鏡像を撮像する撮像手段に
入射する光量を変化可能な光量可変手段と、前記光i)
可変手段を駆動することによって前記入射光間を増減設
定可能にする光量増減設定手段と、前記撮像手段からの
信号のレベルを略一定にするように出力レベルを調整す
る自動利得制御手段と、少なくとも前記光H′!可変手
段によって前記撮像手段からの信号のレベルを増減可能
な範囲内では、前記増減設定手段の設定光量変更に基づ
く信号のレベルの増減に対して、前記自動利得制ta1
1手段の影響を除去可能とする手段とを備え、この影響
を除去可能とする手段にJ、って、光量増減設定手段の
機能を確保したものである。
[実施例] 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図ないし第6図は本発明の第1実施例に係り、第1
図は内視鏡装置の構成を示1ブロック図、第2図は可変
利得増幅器の利得i、II御端に印加される制御ll電
圧に対する出力信号レベルを示す特性図、第3図は光量
調整ステップに対するF/V変換出力レベルを示す特性
図、第4図はAGC回路の閉ループ伝達関数を示す説明
図、第5図は本実施例により実現される距離変化に対で
るAGC出力特性を示す特性図、第6図は本実施例との
比較のためにAGCの目標値を変化させない場合の距離
変化に対するAGC出力特性を示す特性図である。
電子内視鏡装置41は、細長の挿入部15を右Jる電子
スコープ11と、この電子スコープ11が着脱自在に接
続され、内視鏡用出力信号制御装置を有する信号処理装
置くビデオプロセッサ)22と、前記信号処]!I!装
置22に接続されるTVモニタ28とを備えている。
前記信号処理装@22内には、光源部2が設けられてい
る。前記光源部2を構成するランプ3より発せられた白
色光量、絞り等の調光手段4で光量制御された後、光学
レンズ5.6にて細径化された平行光束にされる。この
細径化された平行光束は、モータ7によって回転駆動さ
れる回転カラーフィルタ8を通った後、コンデンサレン
ズ9によって集光され、電子スコープ11のライトガイ
ド12の入射端面に照射されるようになっている。
前記回転カラーフィルタ8は、円板状のフィルタ枠に、
扇形状の間口が3つ設けられ、この各開口に赤、緑、青
の色透過フィルタが取付けてあり、この回転カラーフィ
ルタ8が回転駆動されることにより、照明光路上には赤
、緑、青の色透過フィルタが順次介装され、赤、緑、青
の照明光(面順次光と記す。)がライトガイド12の入
射端面に照射される。尚、前記回転カラーフィルタ8を
回転するモータ7は、サーボ回路14により、その回転
速度が一定となるように制御される。
前記面順次光が供給されたライトガイド12は、この面
順次光を伝送し、電子内視&111の挿入部15の先端
側の出射端面から出射し、さらに配光レンズ16を経て
被写体17側に照射覆る。
前記面順次光で照明された被写体17は、挿入部15の
先端に取付けた対物レンズ18により、その焦点面に配
置されたCOD等の固体撮像素子(以下、SIDと記す
。)19のam面に結像され、光電変換され、光学像に
対応した電気信号になる。この電気信号は図示しないド
ライブ回路から5ID19に印加されるドライブ信号に
より読出きれ、アンプ21で増幅された後、前記光源部
2及び信号処理手段を備えた信号処理装置22に伝送さ
れるようになっている。。
前記信号処理装置22に入力される電気信号は、第1の
レベル検出手段23を経て第1の比較手段2/4の一方
の入力端(反転入力端)に入力される。
前記第1のレベル検出手段23は、前記電気信号のレベ
ルに対応して、その出力レベルを検出する。
この第1のレベル検出手段23を経た明るさの情報信号
となる電気信号は、第1の比較手段24の一方の入力端
に印加され、他方の入力端(非反転入力端)に印加され
る基準信号とそのレベルの大小(明るさに相当する。)
が比較される。
前記第1の比較手段24の出力は、光量制御信号となり
、ランプ3とレンズ5との間に介装された調光手段4に
入力され、絞りの開閉量を制御してレンズ5側に出力さ
れる通過光量をilJ 10する。
例えば、前記第1の比較手段24に入力される電気信号
が基準信号よりも大きい場合(つまり明るい場合)には
、その大きい程瓜に応じて通過光量を減少させる向きに
調光する。また、この逆の場合には通過光量を増大させ
る向きに調光ηる。
つまり、この動作は、(a)被写体反射光強度の変化を
(b)S I D 19の出力変化として検知され、ざ
らに (C)光量変化として前記出力変化を制御するよ
うになる。この(a)、 (b) 、 (c)は−巡ル
ープを構成し、−巡後に被写体反射光変化に応じて、自
動的に照明光の明るさを適正量に制@づ゛るA L C
(自動充足調整)機能が作動することになる。
前記ALCにより出力レベルが調整されることになるア
ンプ21の出力は、可変利得増幅器26を通り、信号処
理回路27に入力される。この信号処理回路27は、シ
ーケンシャルなR,G、B信号をメモリに一旦記憶し、
これらを同時に読出ずことにより、同時化されたR、G
、B信号に16と共に、γ−補正等の種々の補正を行っ
たTVモニタ28に出力し、TVモニタ画面上に被写体
像をカラー表示する。
ところ’C−、ttI記可変利得増幅可変利得増幅器2
62のレベル検出手段29を通った後、第2の比較手段
30の一方の入力端(非反転入力端)に印加され、他方
の入力端(反転入力端)に印加される基準電圧と比較し
た信号が出力される。
例えば、基準電圧より大きいと、その大きい程度に応じ
た出力信号により、可変利得増幅器26の出力が小さく
なるような制御を行う。つまり、第1の比較手段24と
同様の動作により、信号レベルを一定となるような電気
的自動利得制御(ΔGC)手段による一巡ループを構成
している。
このような構成により、反射率の低い被写体に対してA
LCが調光手段4を全開にした状態でも規定レベルに達
しない被写体を、更に見易くする為に出力信号レベルを
高くすることが可能となる。
又、一般にA10回路の調光手段4はメカニカルなアイ
リスモータと絞り羽根によって構成されており、その応
答速度はdいが、後段のAGC回路による電気的な補正
により、TVモニタ28での変化を少なくする初年が可
能であり、この電気的な補正手段による改善効果は著し
い。
また、本実施例では、マニュアル操作によって光量調整
を行うことができるようになっている。
すなわち、A10回路中の第1の比較手段24に印加さ
れる基準電圧と、AGC回路中の第2の比較手段30に
印加される基準電圧とを、光MW4整スデステップって
、強制的に変化できるようにしてている。
これは、内視鏡における診断では、その診断部位(上部
消化器及び上部消化器系)等によって、被写体17から
の反射強度が大きく変化し、現状の5ID19のダイナ
ミックレンジでは、これら被写体17の全てに対して最
適な光量調整性能を確保することがむずかしく、使用者
である医師は厳密に診断を行なう必要がある部位に対し
て、マニュアル操作による光量調整を行うためのもので
ある。
以下、マニュアル操作による光量調整手段について説明
する。
第1図において、信号処理装置22を収納した本体装置
等のフロントパネル等に配置された光it調整5W31
は、光mアップ5W32a及び光量ダウン5W32bと
から構成されている。
これら各5W32a、32bは、入力ボート33を介し
てCPU34と接続されており、オフ状態では抵抗Rに
より“H”レベルにしてあり、オンJると“L”になり
、入力ボート33を介してCPU34に伝えられる。
前記CPU34は、プログラム内容とか、プログラムの
実行に必要な情報を予め書き込んだROM35とか、プ
ログラム実行の作業領域となるRAM36とデータバス
及びアドレスバスで接続されている。また、このCPU
34は、プログラマブルインターバルタイマ37とも接
続され、入力ボート33を介して入力される光量調整S
W31の操作に対応した周波数データを出力する。この
プログラマブルインターバルタイマ37の出力は、周波
数/電圧(F/V)変換回路38に入力され、周波数に
比例した電圧に変換される。この電圧は、差動増幅器3
つに入力され、基準レベルvrlと減粋された後、第1
の比較手段24の他方の入力端(非反転入力端)に、A
LC側の基準電圧として印加される。
このような構成により、第1の比較手段24の基準側と
なる入力端のレベルを任意のレベルに設定できるように
しであるので、所望とする値に対応づる光量に設定でき
るALCを形成している。
前記F/V変換為38の出力変化は、光量調整SW31
により設定できる。光M調整スデップに対するF/V出
力特性を第3図に示す。第3図に示Jように光量調整S
W31をアップ側にすると、F/V変換出力は十電位が
(qられるように設定されており、この極性及び変換ゲ
インはALC側のυ1約条件で定まっているとする(こ
の仮定は以降の説明をわかり易くするために設定した。
しかし、例えばF/V出力が正負にならなくても良い。
)また、前記F/V変換器38の出力は、基準電圧源生
成回路42を通した後、第2の比較手段30の基準側の
入力端に、AGC側の基準電圧として印加されている。
ところで、本実施例における可変利得増幅器26の制皿
特性を第2図に示す。
前記基準電圧源生成回路42は、F/V変換器38のD
C出力信号を増幅する増幅器43と、この増幅器43の
出力信号が一方の入力端(非反転入力端)に印加され、
他方の入力端(反転入力端)には基準レベルVr2が印
加される減算器44とから構成される。
前記増幅器43は、F/V変換器38の出カイ3号をへ
GCループの制御系に適合−4るようにゲイン調整及び
オフセット調整し、例えばF/V変換器38の出力信号
F / V 0吋に対し、ゲインG1だけ増幅すると共
に、オフセット調整してF/VOtlT X G t 
+ OF S tの信号を出力づる。この信号は減算器
44により、基準レベル■r2から減算されて、V44
−Vr2− (F/VOUT XGt +0FS1)の
信号が第2の比較手段30の基準側の入力端に印加され
る。
このような構成において、F/V変換器38の十の出力
は、増幅器43を経た後、減算器44にて、可変利得増
幅器26の制御電圧を減する極性となり、また可変利得
増幅器26は第2図に示すように制御電圧が小さくなる
程出力レベルが増大するため、可変利得増幅器26の出
力レベルを増加させる働きをする。
また、この増加させる割合は、可変利得増幅器26の入
力端にJ3ける信号レベルの売品調整ステップに対する
信号の変化率、つまりVIステップ/Vセンタであるこ
とが望ましい。これは、増幅器43におけるゲイン設定
によって達成し得る。
前記AGC回路系の動作をサーボループとして考えると
、以下の様になる。
ナーボルーブとしてのブロック図及び伝達関数は第4図
の様に表わされる。
第1図における基準電圧源生成回路42は、基準レベル
Vr2と増幅器43によって生成される充足調整ステッ
プの差によって生成され、これは第4図の目標値A (
s)に相当する。
つまり、自動利得手段の出力レベルは、伝達関数D(S
)/A(S)=G/ (1+GH)によって、限りなく
目標値との差が小さくなる様に補正される。
それ故、光層調整ステップによって、基準電圧J≦14
4が変わる事は、目標値△(S)の変化となって、自動
利得手段の出力レベルを増減する事が可能となる。
この第1実施例によれば、AGC回路による動作は第5
図に示Jようになる。
光量調整ステップを明るいレベルに設定した場合、第5
図(a)に示づように距l1111が遠くになると、こ
の実施例では、可変利得増幅器26のゲインを高くする
ため、より遠方側まで出力レベルが一定に保持される。
これに対し、光量調整ステップの変化に応じてAGCの
目標値を変化させずに、絞り等の調光手段4の全開後に
AGCが動作するようにした場合には、第6図(a>に
示すように、調光手段4が全開した後は、AGCが動作
して、出力レベルが実線で示Jように急激に下がってし
まう。
また、光量調整ステップを昭いレベルに設定した場合、
第5図(C)に示iI’ J:うに、この実施例では、
可変利得増幅器26のゲインを小さくするため、出力レ
ベルが上がることなく、より遠方まで一定の出力信号レ
ベルに保持する。
これに対し、光量調整ステップの変化に応じてAGCの
目標値を変化させない場合には、第6図(C)に示寸よ
うに、AGCがAンして出力レベルが急激に上がってし
まう。
また、第5図(b)に示すように、光M調整ステップが
センタ部分の場合にも、より遠方側まで一定の出力信号
レベルに保持できるようになる。
尚、この場合は、第6図(t))に示づように、光量調
整ステップの変化に応じて八GCの目標値を変化させな
い場合も同様である。
尚、第6図(a)ないしくC)において、破線は、光源
部2の出射光量の変化を示す。
また、本実施例によれば、ALCとAGCとを動作させ
た場合でも、光量調整ステップを変化さでも信号レベル
が変化しない不感帯は生じない。
このように、本実施例によれば、被写体17への照明光
を外部より増減する手段に対して、簡単な構成によって
、自動調光制御(ALG)ループ及び自動利得制御(八
〇〇)ループの連動を計っており、前記外部よりの照明
光増減機能を保証し、明るい被写体から暗い被写体まで
のレンジを拡大Jることができ、かつ即応性に富lυだ
高速応答の1qられる電子内視鏡装置が実現できる。つ
まり、第23図に示す機能の他に、マニュアルで照明光
量の増減を行う手段と共にAGCのゲインをこの増減に
連動して変化させ、結果的に照明光Et1の増減を八Q
Cで補正しないようにして任意の照明光量(・の被写体
像を得られるようにしている。
これにより、特に医療用電子内視鏡装置に於ては、より
厳密な診断が可能となる。
第7図は本発明の第2実施例におけるAGC周辺を示す
ブロック図である。
この実施例では、第1図に示す第1実施例において、第
2のレベル検出手段29と第2の比較手段30との間に
減算器44を介装している。この減算器44の一方の入
力端(反転入力端)には、前記第2のレベル検出手段2
9の出力が印加され、他方の入力端(非反転入力端)に
は、増幅器43の出力を印加するようにしている。尚、
第2の比較手段30の反転パノ」端には、前記減口44
4の出力を印加し、基準側の入力端(非反転入力端)に
は、基準レベルVr2を印加している。
第4図のブロック図から、−巡伝達関数はD (s)/
H(s)=G/ (1+GH)となる事は明らかであり
、この伝達関数からフィードバック要素H(s)を変化
させても、自動利得手段の出力レベルを変化させる事は
可能である。そこで、本9実施例では、光量調整ステッ
プの変化に応じて、前記フィードバック要素H(s)の
オフセット電圧を変化させるようにしている。
しかし、基本的には第2実施例はループに対して外乱を
加える事と等価であり、第1実施例がより望ましい方法
である事は言うまでもない。
可変利得増幅器の制御特性は第2図、F/V変換出力は
第3図に示す。このように基本的に第1実施例に同じと
なる。
基本的な動作も第1実施例に同じである。
しかしながら、第1実施例と大きく異なる点は基本的に
外乱を加えるに等価であることから、ループとしては限
りなく目標値に近く補正されてしまう事であり、この補
正量は一般に1/ループゲインとなることから、これに
打勝つレベル、つまり演rI器43に於けるゲインを相
当大きくづる必要がある。
このようにゲインを相当大きくできることが満足される
限り結果は第1実施例と同等となる。
第8図は本発明の第3実滴例におけるΔGG周辺を示J
ブロック図である。
本実施例では、第2の比較手段30の非反転入力端に、
第2のレベル検出手段29の出力を印加し、反転入力端
に、基準電圧Vr2を印加している。
また、前記第2の比較手段30と可変利得増幅器26の
ゲイン制御0端子との間に、マニュアルで、または光a
a整スステップ変化に連動して切換可能な2人力1出力
のアナログスイッチ51を設けている。このアナログス
イッチ51の一方の入力端には、前記第2の比較手段3
0の出力を印加し、他方の入力端には、一定の電圧VC
を印加している。
本実施例では、光量調整ステップのセンタ部分のときは
、前記アナログスイッチ51を介して、可変利得増幅器
26のゲイン制御端子に対し、第2の比較手段30の出
力を印加して、AGCを動作させる。
一方、光ff111mをマニュアルで行う場合には、前
記アナログスイッチ51を介して、可変利得増幅器26
のゲイン制御端子に対し、一定の電圧VCを印加し、A
GCのフィードバックループを間き、一定のゲインに設
定し、照明光量の増減設定に対し、AGC側で補正しな
いようにJる。
その他の構成1作用及び効果は、第1実施例と同様であ
る。
第9図ないし第16図は本発明の第4実施例に係り、第
9図はAGC周辺を示すブロック図、第10図は絞り羽
根を用いた調光手段を示す説明図、第11図は第10図
の調光手段におけるリンク角度とフォトカブラ出力との
関係を示す特性図、第12図はフォトカプラ周辺を示す
回路図、第13図は本実施例の変形例における絞り機構
を示1′説明図、第14図は本実施例の他の変形例にお
ける絞り機構を示す説明図、第15図及び第16図はそ
れぞれ第14図の絞り機構における回転位置検出方法を
示す説明図である。
第1実施例及び第2実施例では、光M調整ステップに連
動して、八〇〇で補正しない動作を期したが、本実施例
では、光示調整ステップに関係なく、光量を調整する調
光手段4が全開となったこと、つまり被写体への光帛不
足が考えられる状況となったことを検知し、この検知信
号によって前記AGCを01作させるようにしたもので
ある。
第9図に示づように、第3実施例と同様に、第2の比較
手段30の非反転入力端に、第2のレベル検出手段29
の出力を印加し、反転入力端に、基準電圧■「2を印加
している。また、前記第2の比較手段30と可変利得増
幅器26のゲインL制御端子との間に、2人力1出力の
スイッチ手段52を設けている。このスイッチ手段52
の一方の入力端には、前記第2の比較手段30の出力を
印加し、他方の入力端に番よ、可変利得増幅器26のゲ
インを1とする一定の電圧vr3を印加している。
前記スイッチ手段52は、第9図に示づように、υ制御
入力端に印加される“L IIレベル信号によって第2
の比較手段30側に接続され、フィードバックループを
閉じ、通常のAGC動作となる。また、前記スイッチ手
段52は、制御入力端に印加される“1」”レベル信号
によって電圧■r3側に接続され、フィードバックルー
プを間き、可変利1q増幅器26のゲインは1となる。
一方、調光手段4は、例えば、第10図に示1ように、
最も一般的である絞り羽根を用いたちのになっている。
この調光手段4は、絞り羽根61と、この絞り羽根61
の開口の径を変化させるようにこの絞り羽根61を駆動
するリンク(アーム)62と、このリンク62に連結さ
れ、このリンク62を駆動するアイリスモータ63とを
備えている。この調光手段4では、アイリスモータ63
への電流印加により、このモータ63がある角度内で回
転速fI11る。この回転をリンク62を介して、絞り
羽根61へ伝達し、この回転運動によって、絞り羽根6
1の間口の径が変化し、調光される。
また、前記リンク62の近傍には、フォトカブラ64が
設けられ、このフォトカブラ64によって、絞り羽根6
1の全開状態が検知されるようになっている。このフォ
トカブラ64及びその周辺の回路の構成を、第12図に
示す。前記フォトカブラ64は、対向配置されたLED
65とフォトダイオード66とを有している。このLE
D65゜フォトダイオ−ドロ6には、それぞれ、電源電
圧Vccが印加されている。また、前記フォトダイオー
ド66と、これに接続された負荷抵抗67との間におけ
る電圧は、コンパレータ68の非反転入力端に印加され
ている。このコンパレータ68の反転入力端には、基準
電圧設定手段69によって基準電圧が印加されている。
前記フォトカブラ64は、前記リンク62を挾むように
配置され、絞り羽根61が全開状態のとき、LED65
からの光がフォトダイオ−ドロ6に伝達されるようにし
、それ以外の状態では、リンク62によって、遮光され
るかそれに近い状態となるようにする。
このフォトカブラ64の出力電圧に対し、前記コンパレ
ータ68の基準電圧は、第11図に示すようなスレッシ
ョルドレベル、すなわち、絞り羽根61全開時のフォト
カブラ64の出力よりも若干低い電圧に設定することに
よって、絞り羽根61が全開であることが検知される。
尚、絞り羽根61が全開の状態におけるコンパレータ6
8の出力レベルをL”とJる。
絞り羽根61が全開であることを示すコンパレータ68
からのL”信号は、前記スイッチ手段52に送られ、こ
れによってスイッチ手段52は第2の比較手段30側に
接続され、AGCが動作を開始する。
一方、絞り羽根61が全開でない状態では、前記コンパ
レータ68から118”信号が出力され、これによって
スイッチ手段52は電圧■r3側に接続され、可変利得
増幅器26のゲインは1となる。
尚、前記コンパレータ68の構成を、スレッショルド近
辺での検出を安定化させるために、帰還を施した、いわ
ゆるシュミットトリガ−としても良い。
このように、本実施例によれば、絞り羽根61′・t+
開に達するまでは、A’LCのみが動作し、絞り羽根6
1が全問後に、AGCが動作する。従って、絞り羽根6
1によって光量増減可能な範囲内では、光量の増減設定
に対してAGCの影響がない。
尚、本実施例において、フォトカブラ64として、コン
パレータ68が内蔵されたタイプを用いても良い。
また、前記フォトカブラ64の代わりに、磁界の有無を
検出するホール素子を用いに磁気センサを用いても良い
。すなわち、第10図の調光手段4のリンク62の近傍
の、フォトカプラ64と同様な位置に、磁気センサを配
置し、リンク62側に小型の永久磁石を設けることによ
り、絞り羽根61の全開状態を検出できる。また、面幅
磁気センナにおいても、内部にコンパレータを設けたも
のもあり、出力極性が、絞り羽根61全開で゛し″出力
となる素子を用いる。その他の動作は、フォトカプラを
用いたものと同様である。
その他の構成2作用及び効果は、第1実施例と同様であ
る。
尚、調光手段4として、第10図に示す絞り羽根61を
用いたものの代わりに、第13図に示1ような絞り機構
を用いても良い。この絞り機構は、絞りリンク71と、
この絞りリンク71を回動させるアイリスモータ72と
で構成されている。前記絞りリンク71は、回f、It
端部に、模型の切欠部73を有し、この切欠部73が照
明光路に介装され、その位置によって切欠部73を通過
Jる光[有]が変化りるようになっている。
この絞り機構では、可動部が軽量化され、応答速度が改
善される。この絞り機構においても、全開を検出する手
段は、絞り羽根を用いたものと同様で良い。
また、他の絞り機構としては、第14図に示すにうなハ
ニカム構造のものを用いても良い。
この絞り機構は、アイリスモータ81と、このアイリス
モータ81の駆動軸の一方の端部側に取り付けられたハ
ニカム絞り82と、前記アイリスモータ81の他方の端
部側に取り付けられた回転検出板83と、前記回転検出
板83の近傍に配設され、絞りの全開を検出づる検出手
段84とで構成されている。
前記ハニカム絞り82は、断面六角形の筒体82aを多
数集結した構造になっており、各筒体82aの内周面は
遮光部になっている。このハニカム絞り82は、照明光
路中に介装されると共に、前記アイリスモータ81にJ
:って所定量回動できるようになっている。そして、こ
のハニカム絞り82は、照明光の光軸に対して筒体82
aの軸方向が平行の状態で、光を最も良く通す全問状態
になり、照明光の光軸に対するn体82aの軸方面の傾
きが人ぎくなるに従って、透過光量が小さくなるように
なっている。
このハニカム絞り82を用いることにより、従来の絞り
方式に対して、光束の中心部と周辺部での分光特性を改
舌できる。木方式の基本的な考え方は、ハニカムが限り
なく細く構成できれば、NDフィルタにュートラルデン
シティフィルタ)に近づくことにより、理想に近いもの
である。
絞りの全開を検出する手段としては、例えば、第15図
に示づように、回Φム検出板83を挾むように検出手段
84としてのフォトカプラ64を配置すると共に、この
回転検出板83の全開期間に対応する位置に、光が透過
するように切欠部86を形成する。
また、絞りの全開を検出する他の手段としては、第16
図に示1ように、回転検出板83の近傍に検出手段84
としての磁気センサ87を配置すると共に、回転検出板
83の全開期間に対応する位置に、小型マグネット88
を装着しても良い。
その他は、第4実施例と同様である。
第17図及び第18図は本発明の第5実施例に係り、第
17図は内視鏡装置の要部・を示ず説明図、第18図は
調光手段としての液晶の制御特性を示J特性図である。
本実施例は、調光手段を、光源部2ではなく、電子スコ
ープ11内に設けたものである。
第17図に示すように、電子スコープ11の挿入部15
先端部には、5ID19の被写体像を結像する対物レン
ズ系91が設けられ、この対物しIンズ系91を構成づ
る対物レンズ91a、91b問に、液晶92が配設され
ている。
また、信号処理装置22側には、発Fj!器94が設け
られ、この発振鼎94の交流信号は、ゲインコントロー
ルアンプ95.液晶ドライバ96を経て、前記液晶92
に印加されるようになっている。
また、前記ゲインコントロールアンプ95のゲインは、
第1ないし第4実施例における第1の比較手段24の出
力信号によって制御されるようになっている。
尚、前述のように、光源部4には、調光手段4は設けら
れていない。
その他の構成は、第1.第2.第3または第4実施例と
同様である。
次に、本実施例の作用について説明する。
光源部2からの出力光量、最大光畿が出射され、ライト
ガイド12及び配光レンズ16を経て、体内被写体に照
射される。この被写体より反射されIC光量、対物レン
ズ系91によって5ID19に結像される。その際、面
幅反射光量、液晶92を通過して、光量が調整される。
前記5ID19に結像された被写体像は、この5ID1
9によって光電変換されて、画像信号となる。
この画像信号は、これまでの実施例と同様に信号処理さ
れ、ベースバンドの映像信号となる。この信号の一部は
、第1のレベル検出手段23を経て、第1の比較手段2
4に入力され、この比較手段24より映像信号の明暗を
表Jアイリス制御信号を得る。
本実施例では、調光手段として、液晶92を用いている
が、この液晶92の制御特性を第18図に示す。第18
図は横軸が印加電圧で、縦軸がコン1〜ラストになって
いる。液晶92による透過光量の制御は、その両端に印
加する交流電圧の実効値(RMS)によって可能Cあり
、第18図に示づように、印加電圧E1〜E2  (V
RH3)によって、全透過から全遮光まで、任意の透過
光量が1qられる。
111j記第1の比較手段24より得られたアイリスυ
1す11信号により、発振器94の交流信号をゲイン=
1ントロールアンブ95で振幅制御し、第18図のE1
〜E2  (VRH3)とし、液晶92の制御を行う。
つまり、被写体からの反射光が高く明るい場合には、液
晶92にはE1→E2方向の電圧が印加され、5ID1
9に入射される被写体からの反射光が少なくなるように
υ制御される。@様に、被写体からの反射光が低く暗い
場合には、5IDI9に入射される被写体からの反射光
が多くなるように制御される。このような制御系は、閉
じられたフィードバックループを有していることとなり
、自動調光手段が達成される。
その他の構成9作用及び効果は、第1ないし第4実施例
と同様゛Cある。
第19図は本発明の第6実施例における内視鏡先端部を
示づ説明図である。
本実施例は、第5実施例で用いた液晶92を、5ID1
9の前面ぐはなく、ライトガイド12出射端と配光レン
ズ16との間に配置したものである。
本実施例では、第1ないし第4実施例と同様に、被写体
に照射される照明光量が制御される。
その他の構成1作用及び効果は、第5実施例とである。
尚、液晶92を用いた調光手段は、第5.第6実施例の
ように電子内視鏡11の挿入部15先端部に配置Jるも
のに限らず、光源側の調光手段4に用いても良く、ファ
イバスコープの接眼部に取り付ける形式のテレビカメラ
の受光部に用いることも容易に可能である。
第20図は本発明の第7実施例における内視鏡装置の要
部を示す説明図である。
本実施例は、光源部2のランプ光源に代えて、固体の発
光源であるLEDを有した電子スコープの例“Cある。
LEDは、流れる電流に比例した発光光量が得られるた
めに、調光手段としての液晶や機械的な絞り機構を必要
とせずに、極めてシンプルな光源装置を実現できる。こ
こでは、白色照明光を得る場合の例を示づ。
第20図に示ずように、電子スコープ11の挿入部15
の先端部の配光レンズ16の内側には、R,G、Bの各
色光を発光する3つのI−E D 99R,99G、9
9Bが設けられている。この各LED99R,99G、
99Bは、それぞれ、信号処理装置22側に設けられた
R電流設定回路100R,G電流設定回路100G、B
電流設定回路100Bに接続されている。また、この各
電流設定回路100R,100G、100Bは、LED
?jf流制御回路102に接続されている。このLED
電流制御回路102は、第1の比較手段24h)らのア
イリス制御信号に応じて全体のLED電流を制御するよ
うになっている。
前記電流設定回路では、G電流設定回路100GのみL
ED電流が固定されたものであり、これに対し、R電流
設定回路100R,B電流設定回路100Bは、LED
電流を調整できるようになっており、このLED電流を
調整することにより、ホワイi・バランス調整が行われ
る。このようにバランスしたR、G、Bの各LED99
R,99G。
99Bの全体のLED電流は、第1の比較手段24から
のアイリス制御信号に応じてLED電流制御回路102
によって制御され、バランスした白色光での光量制御が
行われる。
つまり、被写体よりの反射光が高く明るい場合には、ア
イリス制御信号として第1の比較手段24からLEDの
輝度を下げる指示が出され、LED電流制御回路102
を制御して輝度を下げる。
同様に、被写体よりの反射光が低く暗い場合には、LE
D電流制御回路102を制御して輝度を上げる。このよ
うに、本実施例においても、1巡のフィードバックルー
プが構成されることとなり、安定な自動調光手段が達成
される。
尚、白色照明光を用いて同時式にて搬像する場合には、
5ID19の前面には、R,G、B等の各波長領域の光
をそれぞれ透過する色フィルタをモザイク状等に配列し
たカラーフィルタを設ける。
また、前記各LED99R,99G、99Bを時系列的
に発光さUることにより、面順次式にも対応可能である
その他の構成0作用及び効果は、第1ないし第4実施例
と同様である。
第21図及び第22図は本発明の第8実施例に係り、第
21図は内視鏡装置の全体を示づ側面図、第22図は内
視鏡装置の要部を示す説明図である。
本実施例の内視鏡装置111は、ファイバスコープ11
2と、このファイバスコープ112の接眼部123に着
脱自在に装着される小型のテレビカメラ113と、前記
ファイバスコープ112が接続される光源部114と、
前記テレビカメラ113が接続される信号処理装置11
5とを備えている。
前記ファイバスコープ112は、細長で可撓性を右する
挿入部121ど、この挿入部121の後端に連設された
操作部122と、この操作部122の後端に設けられた
接眼部123と、前記操作部122の側部から延設され
たライトガイドケーブル124ど、このライ1−ガイド
ケーブル124の端部に設【ノられ、前記光源部114
に接続されるコネクタ125とを備えている。− 第22図に示Jように、前記挿入部121の先端部には
、配光レンズ16と3・1物レンズ18どが配設されて
いる。前記配光レンズ16の後端部には、ライl−ガイ
ド12が連設され、このライトガイド12は、挿入部1
21.操作部122及びライ1−ガイドケーブル124
内に挿通されてコネクタ125に接続されている。また
、前記対物レンズ18の結像位(jdIには、7?イバ
バンドルJ、りなるイメージガイド127の先端面が配
置されている。このイメージガイド127は、挿入部1
21内に挿通されて、後端部は、前記接眼部123内の
接眼レンズ128に対向している。そして、前記り・1
物レンズ18で結像された被写体像は、イメージガイド
127によって接眼部123まで伝達され、この接眼部
123から観察されるようになっている。
一方、前記テレビカメラ113は、前記接眼部123か
らの光を受光して結像する結像レンズ129と、この結
像レンズ129の結像位置に配置された5ID19と、
前記5ID19からの信号を増幅するアンプ21とを備
えている。このテレビカメラ113は、信号処理装置1
15からの駆動信号によって動作し、5ID19からの
画像信号も信号処理装置115によって処理され、映像
信号として出力される。首記信号処理装置115は、こ
れまでの実施例で述べたような構成の電子スコープ11
を接続する形式の信号処理装置22を用い、この信号処
理装置22に、電子スコープ11の代わりにテレビカメ
ラ113を接続するようにしても良いし、テレビカメラ
113専用の信号処理装置であっても良い。
また、調光手段は、これまで述べた第1ないし第7実施
例のいずれの方式であっても適用可能である。
尚、本実施例のにうに光源部114と信号処理装置11
5とが別体の構成のものにおいては、図示しないケーブ
ルとコネクタによって光源部114と信り処理装置11
5間が接続されでおり、面間調光手段と八〇〇の連携が
図られていることは言うまでもない。
尚、本発明は、面順次照明方式の電子内視鏡に限らず、
5ID19の搬像面の前にモザイクフィルタ等を配置し
たカラーフィルタを備えた電子スコープを用い、白色照
明のもとでカラー撮像を行うものにつけても適用できる
。また、硬性内視鏡の接眼部にSIDを有するTVカメ
ラを装着した場合にも適用できる。
また、本発明は、ALCを備えずに、AGCと、マニュ
アルによる売足増減機能とを有するのにも適用すること
ができる。
また、本発明は、被観察体の反射光を受光してi12察
する内視鏡に限らず、被観察体を透過した光を受光して
観察する内視鏡に対しても適用することができる。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、少なくとも光b1
可変手段によって撮像手段からの信号のレベルを増減可
能な範囲内では、増減設定手段の設定光量変更に基づく
信号のレベルの増減に対して、自動利得制御手段の影響
を除去可能とする手段を設4−Jたので、光量増減設定
R能に何ら彩讐を与えることなく、ダイナミックレンジ
の拡大と、光量変化に対しても即応性に富んだ高速応答
とが可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第6図は本発明の第1実施例に係り、第1
図は内視鏡装置の構成を示ずブロック図、第2図は可変
利得増幅器の利得制御端に印加される制tll+電圧に
対Jる出力信号レベルを承り特性図、第3図は光量調整
ステップに対するF/V変換変換シカレベルす特性図、
第4図はAGC回路の閏ループ伝達関数を示す説明図、
第5図は本実施例により実現される距離変化に対するA
GC出力特性を示で特性図、第6図は本実施例との比較
のためにAGCの目標値を変化させない場合の距離変化
に対づるAGC出力特性を示1特性図、第7図は本発明
の第2実施例におけるAGC周辺を示Jブロック図、第
8図は本発明の第3実施例におけるAGC周辺を示すブ
ロック図、第9図ないし第16図は本発明の第4実施例
に係り、第9図はAGC周辺を示ずブロック図、第10
図は絞り羽根を用いた調光手段を示′TJ説明図、第1
1図は第10図の調光手段におけるリンク角度とフォト
カブラ出力との関係を示づ特性図、第12図はフォトカ
プラ周辺を示す回路図、第13図は本実施例の変形例に
おける絞り機構を示づ説明図、第14図は本実施例の他
の変形例における絞り機構を示ず説明図、第15図及び
第16図はそれぞれ第14図の絞り機構における回転位
置検出方法を示す説明図、第17図及び第18図は本発
明の第5実施例に係り、第17図は内視鏡装置の要部を
示す説明図、第18図は調光手段としての液晶の制御特
性を示1特性図、第19図は本発明の第6実施例にI3
&ノる内視鏡先端部を示す説明図、第20図は本発明の
第7実施例における内視鏡装置の要部を示ず説明図、第
21図及び第22図は本発明の第8実施例に係り、第2
1図は内視鏡装置の全体を示す側面図、第22図は内視
鏡装置の要部を示ず説明図、第23図ないし第26図は
ti運技術91に係り、第23図は従来の内視鏡装置の
構成を示すブロック図、第24図は第23図の装置を改
善した例の構成を示すブロック図、第25図は第24図
の装置における光■調整操作による処理ルーチンを示す
フローヂャート、第26図(a)は光量調整ステップと
光量の関係を示す特性図、第26図(b)は光ffi調
整ステップと信号レベルの関係を示づ特性図である。 2・・・光源部      4・・・調光手段11・・
・電子スコープ  22・・・信号処し!1!装置23
・・・第1のレベル検出手段 24・・・第1の比較手段 26・・・可変利得増幅器 29・・・第2のレベル検出手段 30・・・第2の比較手段 31・・・先爪調整5W3
4・・・CPU      38・・・F/V変換器4
1・・・電子内視鏡装置 42・・・基#1(電圧源生成回路 43・・・増幅器     /I4・・・減算器第2図
      第3図 第4図 ttQ向も字素 フィードパ・7り4P条 第5図 ノ→ 第6図 址□距皺ノ  □遺 第8図 第9図 第10図 第11図 rtコーσ父りゴ月羽1が50)−閤 第12図 第13図 第14図 第15図    第16図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  内視鏡像を画像する撮像手段に入射する光量を変化可
    能な光量可変手段と、 前記光量可変手段を駆動することによつて前記入射光量
    を増減設定可能にする光量増減設定手段と、 前記撮像手段からの信号のレベルを略一定にするように
    出力レベルを調整する自動利得制御手段と、 少なくとも前記光量可変手段によって前記画像手段から
    の信号のレベルを増減可能な範囲内では、前記増減設定
    手段の設定光量変更に基づく信号のレベルの増減に対し
    て、前記自動利得制御手段の影響を除去可能とする手段
    と を備えた内視鏡用出力信号制御装置。
JP63202898A 1988-01-07 1988-08-15 内視鏡用出力信号制御装置 Pending JPH01297041A (ja)

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