JPH0239015A

JPH0239015A - 内視鏡用自動調光制御装置

Info

Publication number: JPH0239015A
Application number: JP63188870A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Sasagawa; 克義笹川; 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; Takehiro Nakagawa; 中川　雄大; Shinji Yamashita; 真司山下
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1988-07-28
Filing date: 1988-07-28
Publication date: 1990-02-08
Anticipated expiration: 2013-11-05
Also published as: US4967269A; JP2821141B2

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、自動光量制御手段と自動利得制御手段とを備
えた内視鏡用自動調光制御装置に関づる。

［従来の技術］近年、体腔内に細長の挿入部を挿入することにより、体
腔内臓器等を観察したり、必要に応じ処置具チャンネル
内に挿通した処置具を用いて各種治療処買のできる内視
鏡が広く利用されている。

また、電荷結合素子（ＣＯＤ）等の固体層像素子をｆ！
像手段に用いた電子内視鏡も種々促案されている。

前記電子内視鏡の自動調光制御手段として、照明光量を
制ａｌｌ　１’る絞り制御と映像信号出力をル制御する
自動利得制御の両方を用いたものがある。例えば、本出
願人は、先に提出した特願昭６３−１８４５号明細書に
おいて、操作パネルの光量調整スイッチの設定にＪ、す
、絞り等を用いた自動光ｊｉｌ制御手段（ＡＬＣ）と自
動利得制御手段（ΔＧＣ）の目標値（リファレンスレベ
ル）を同方向に同量変化させることにより、ダイナミッ
クレンジの広い、高速応答性の高い自動調光機能をもつ
電子内視鏡装置を提案している。

ところで、内視鏡は体腔内という特殊な条件の−Ｆで使
用されるため、ＡＬＣ，ＡＧＣにおいて、明るさ情報を
検出する検波回路には、特別な注意が必要である。例え
ば食道のような中空の部位の観察ａ、ｙには、υ１ｔＪ
ｆＪ信号として信号のピーク値を検出づるピーク値検波
が望ましい。制御信号として信号の平均値を検出する平
均値検波だとハレーションを起しやすく、場合によって
は、光ム）調整スイッチを最も昭い設定にしても調整し
きれない場合がある。逆に鉗子を使用する場合（よ、平
均値検波でないと、非常に反射率の高い鉗子部分にΔＬ
Ｃ，ＡＧＣが反応してしまい、注目部位が暗くなってし
まうという欠点がある。以上の理由により、゛電子内視
鏡装置に・ｔよ、ピーク値検波回路と平均値検波回路と
を必要に応じて切換える必要がある。

八ＬＣとＡＧＣの両方を用いた自動調光制御回路におい
て、従来は、ＡＬＣを、ピーク値検波と平均値検波を切
換可能とし、ＡＧＣはピーク値検波又は平均値検波のど
ららかに固定であった。

［発明が解決しようとする課題］このような従来例によると、電子内視鏡使用時には、次
のような欠点がある。すなわち、八ＬＧがピーク検波で
、ＡＧＣが平均値検波の場合、ポリープ等の突出物に合
わせてＡＬＣが動作づるため、ＡＧＣの検波レベルは下
がってしまい、ＡＧＣはゲインアップの方向に動作し、
設定よりもポリープが明るくなってしまう。また、ＡＧ
Ｃがゲインアップするので、Ｓ／Ｎが悪化Ｊ−る。逆に
八ＬＧが平均値検波で、ＡＧＣがピーク値検波の場合は
、胃壁の観察時、絞りが全開なのにもかかわらず、八Ｇ
Ｃのピーク値検波回路がわずかな輝貞に反応してしまい
、ゲインアップ方向に動作せず、１３！察範囲をせばめ
てしまうことがある。

［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、自動
光量制御手段と自動利得制御手段とを右づるとＪ（に、
内視鏡の使用部位や条件等に応じた適切な測光方式を選
択できるようにした内視鏡用自動調光υ制御装置を提供
することを目的としている。

し課題を解決するための手段］本発明の内視饋自動調光ｆｉｌ＋卯装置は、彫像手段か
らの信号を映像信号処理する信号処理手段からの映像信
号のレベルが略一定になるように光源部から出力される
照明光量を調整する自動光量制御手段と、前記信号処理
手段からの映像信号のレベルが略一定になるように出力
レベルを調整する自初刊ｍ１ＩＩ　ｔｌ１手段とを備え
たものであって、前記自動光量制御手段及び自動利得制
御手段が、各々、萌記蹟像手段からの信号に基づいて明
るさ情報を生成すると共にその生成方式が異なり且つ切
換可能な複数の明るさ情報生成手段を有し、また、前記
自動光量制御手段及び自動利得制御手段に対して、ｆｉ
ｌＵ方式の明るさ情報生成手段に切換える切換手段を設
けたものである。

［作用］本発明では、切換手段によって明るさ情報の生成方式を
切換えることにより、自動光量制御手段及び自動利得１
１ｊ制御手段が共に、同じ方式の明るさ情報生成手段に
切換えられる。

［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８図は本発明の一実施例に係り、第１図
は自動調光機能手段を示すブロック図、第２図は内視鏡
装置の全体を示す側面図、第３図は内視鏡装置の構成を
示づ説明図、第４図はピーク値検波回路を示す回路図、
第５図は平均値検波回路を示す回路図、第６図はピーク
値検波回路及び平均値検波回路におけるスイッチの動作
を示づタイミングチト一ト、第７図は内視鏡先端と被写
体との距離と映像信号出力との関係を示す説明図、第８
図は内視鏡先端と被写体との距離とＳ／Ｎとの関係を示
す説明図である。

第２図に示すように、内視ｖｉ装置は、電子内視ｖＬ１
と、この電子内視鏡１が接続される光源装置５及び信号
処理を行うビデオプロセッサ６と、信号コード１５を介
して前記ビデオプロセッサ６に接続されるモニタ７とを
備えている。前記光源装置５とビデオプロセッサ６とは
、信号コード１６を介して接続されるようになっている
。

１）４記電子内視鏡１は、細長Ｃ例えば可撓性の挿入部
２を備え、この挿入部２の後端に大径の操作部３が連設
されている。前記操作部３からは、側方に可撓性のユニ
バーサルコード４が延設され、このユニバーサルコード
４の先端に、前記光源装置５に接続可能な光源用コネク
タ１２が設けられでいる。前記光源用コネクタ１２から
は、信号コード１３が延設され、この信号］−ド１３の
先端に、前記ビデオプロセッサ６に接続可能な信号用コ
ネクタ１４が設（プられている。

前記挿入部２の先端側には、硬性の先端部９及びこの先
端部９に隣接する後方側に湾曲可能な湾曲部１０が順次
設けられている。また、前記操作部３には、湾曲操作ノ
ブ１７が設けられ、この湾曲操作ノブ１１を回動操作す
ることにより、前記湾曲部１０を上下／左右方向に湾曲
できるようになっている。

第３図に示すように、前記先端部９には、配光レンズ２
１と、結像光学系２２とが配設されている。前記配光レ
ンズ２１の後端側には、ファイババンドルからなるライ
トガイド２３が連設され、このライトガイド２３は、前
記挿入部２．操作部３、ユニバーザルコード４内に挿通
され、前記光源用コネクタ１２に接続されている。そし
て、このコネクタ１２を前記光源装置５に接続すること
により、光源装置５から出射される照明光が、前記ライ
トガイド２３の人０４ｇに入射されるようになっている
。この照明光は、前記ライトガイド２３によって先端部
９に尋かれて先端面から出射され、配光レンズ２１を通
って、被写体に照則されるようになっている。

一方、前記結像光学系２２の結像位置には、固体層像索
子、例えばＣＣＤ２６が配設されている。

尚、カラー撮像方式として同時式を用いた場合には、前
記ＣＣＤ″２６の前面に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ　）Ｂ（青
）′８の各色透過フィルタをモザイク状等に配列したカ
ラーフィルタアレイが設けられる。

前記Ｃ０Ｄ２６には、信号線２７が接続され、この（ｇ
目線２７は、前記挿入部２．操作部３．ユニバーサルコ
ード４．信号コード１３内に挿通され、前２信号用コネ
クタ１４に接続されている。そして、前記照明光によっ
て照明された被検査部位の被写体像が、前記結像光学系
２２により結像され、前記Ｃ０Ｄ２６により電気１５号
に変換されるようになっている。このＣ０Ｄ２６の出力
信号は、前記信号￥ｊ２７を介して、前記ビデオプロセ
ッサ６に入力されるようになっている。そして、このビ
デオプロセッサ６からの映像信号が、前記モニタ７に入
力され、このモニタ７に被写体像が表示されるようにな
っている。

第３図に示すように、前記光源装置５は、ランプ３１を
備え、このランプ３１から出射された光が、レンズ３２
で集光され、絞り３３で光間調整され、前記ライトガイ
ド２３の入射端に入射されるように４１っている。また
、前記光源装置５には、操作パネル３４が設（プられ、
この操作パネル３４によって入力される各種の指示信号
は、コントロール回路３５に入力されるようになってい
る。前記操作パネル３４には、モニタ７に表示される画
像の明るさを可変設定する明るさ設定手段が設（プられ
ている。そして、前記コントロール回路３５は、前記操
作パネル３４からの指示信号に応じて、舶記絞り３３等
の各種の制御を行うように＜【っている。

また、前記ビデオプロセッサ６側では、第１図に示すよ
うに、Ｃ０Ｄ２６の出力信号は、前段の信号処理回路３
６に入力され、映像信号成分が抽出されるようになって
いる。この映像信号は、ＩＩ）算器３７によって電気的
に振幅の制御が行われ、後段の信号処理回路３８に入力
されるようになっている。そして、この信号処理回路３
８で、ガンマ補正、ニー（Ｋｎｅｅ）、輪郭補正等の信
号処理が施された映像信号が、前記モニタ７に出力され
るようになっている。

本実施例における自動調光制御手段は、第１図に示すよ
うに構成されている。この自動調光制御手段は、前記光
源装置５内に設けられた光源側制御部５０と、前記ビデ
オプロセッサ６内に設けられたビデオプロセッサ側制御
部６０とで構成されている。

前記光源側制御部５０は、前記コントロール回路３５内
に設けられたＣＰＵ５１を備え、このＣＰｔＪ５１には
、前記操作パネル３４に設けられた明るさ設定手段から
の明るさ設定値及び検波方法切換手段により選択された
切換信号が取り込まれるようになっている。このＣＰＵ
５１に取り込まれた明るさ設定値は、Ａ／Ｄコンバータ
５２によりアナログ信号に変換され、絞り３３を制御す
る絞り制御部５３に送られるようになっている。

また、前記光源側制御部５０は、複数の明るさ情報生成
手段として、制御信号として映像信号のピーク値を検出
するピーク値検波回路５４と、制御信号として映像信号
の平均値を検出する平均値検波回路５５とを面え、前記
ビデオプロセッサ６内の前段の信号処理回路３６からの
映像信号が、前記ピーク値検波回路５４及び平均値検波
回路５５に入力されるようになっている。このピーク値
検波回路５４及び平均値検波回路５５の各出力端は、２
人力１出力のスイッチ５６の各入力端に接続され、この
スイッチ５６の出力端は、前記絞り制御回路５３に接続
されている。このスイッチ５６は、ＣＰＵ５１によって
切換えが制御され、操作パネル３４の設定に応じて、ピ
ーク値検波回路５４の出力と、平均値検波回路５５の出
力のいずれか一方を、前記絞り制御回路５３に出力づる
ようになっている。

前記ビーク１ｎ検波回路５４は、第４図に示すように構
成されている。づ゛なわら、ピーク値検波回路５４の入
力端は、ダイオード７１の正極に接続され、このダイオ
ード７１の負極は、オペアンプ７４の非反転入力端に接
続されていると共にホールドコンデンサ７２を介して接
地されている。前記ホールドコンデンサ７２の両端は、
スイッチ７３を介して接続されている。また、前記オペ
アンプ７４の出力端は、スイッチ７５を介して、オペア
ンプ７７の非反転入力端に接続されていると共にホール
ドコンデンサ７６を介して接地されている。そして、前
記オペアンプ７７の出力が、ピーク値検波回路５４の出
力となる。

このピーク値検波回路５４の動作を、第６図を参照して
説明する。第６図（ａ＞に示づような、各フィールドの
垂直同期パルスｖＯのｗＪ間中に、スイッチ７３が閉じ
、ホールドコンデンサ７２の電荷を空にし、その後１フ
ィールド期間の映像信号の最大レベル（ピーク値）をダ
イオード７１゜コンデンサ７２によりボールドし、オペ
アンプ７４によりバッファされる。スイッチ７５は、第
６図（Ｃ）に示すように、垂直同期パルスＶＤの直前に
閉じ、映像信号のピーク値を、ホールドコンデンサ７６
に充電し、１フイ一ルド期間ホールドする。そして、こ
のピーク値が、オペアンプ７７を介して、出力される。

このようにして、信号処理回路３６からの映像信号のピ
ーク値を１フイールドごとに検波することができる。

一方、前記平均値検波回路５５は、第５図に示すように
構成されている。

すなわち、平均値検波回路５５の入力端は、抵抗８１を
介して、Ａベアンプ８４の非反転入力端に接続されてい
ると共にホールドコンデンサ８２を介して接地されてい
る。前記ホールドコンデンサ８２の両端は、スイッチ８
３を介して接続されでいる。また、航記Δベアンプ８４
の出力端は、スイッチ８５を介して、Ａベアシブ８フの
非反転入力端に接続されていると共にホールドコンデン
サ８６を介して接地されている。前記オペアンプ８７は
、抵抗８つを介して貞婦）すされ、また、反転入力端は
、抵抗８８を介して接地されている。

そして、前記オペアンプ８７の出力が、平均値検波回路
５５の出力となる。

この平均値検波回路５５の動作を、第６図を参照して説
明する。スイッチ８３．８５は、ピーク値検波回路５４
と同様に、第６図（ｂ）、（ｃ）に示すタイミングで開
閉する。そして、抵抗８１゜コンデンサ８２により１フ
イ一ルド分の映像信号を積分する。この積分値は、オペ
アンプ８７．抵抗８８．８９により構成されたアンプに
よって増幅される。これは、平均値検波がピーク値検波
に比べて、レベルが低くなるのを補正するためである。

また、前記絞り制御回路５３は、明るさ設定値と検波回
路出力レベルを比較し、常に検波回路出力が一定になる
ように、絞り３３を制御する。すなわち、平均検波回路
５５が選択されているならば、映像の平均レベル（明る
さ）が一定になるように動作し、ピーク値検波回路５４
が選択されているならば、映像のピーク（最も明るい部
分）が一定になるように動作する。また、明るさ設定値
を変えた場合には、この明るさ設定値に対応して、一定
に保たれる映像信号レベルが変化する。

一方、萌記ビデオブロピツサ側制御部６０では、前記１
’）口器３７に、信号処理回路３６の出力が人力され、
利得制御回路６１によって増幅度が制御されている。ま
た、前記ビデ副プロセツサ側制御部６０は、複数の明る
さ情報生成手段として、ピーク値検波回路６２と、平均
値検波回路６３とを備え、前記掛算器３７からの映像信
号が、前記ピーク値検波回路６２及び平均値検波回路６
３に入力されるようになっている。尚、館記ビーク値検
波回路６２及び平均値検波回路６３は、前記光源側制御
部５０のピーク値検波回路５４及び平均値検波回路５５
と同様の構成である。このピーク値検波回路６２及び平
均値検波回路６３の各出力端は、２人力１出力のスイッ
チ６４の各入力端に接続され、このスイッチ６４の出力
端は、前記利得υＪｉ回路６１に接続されている。この
スイッチ６４は、ＣＰＵ５１によって切換えが制御され
、操作パネル３４の設定に応じて、ピーク値検波回路６
２の出力と、平均値検波回路６３の出力のいずれか一方
を、前記利得制御回路６１に出力するようになっている
。また、前記スイツブ−６４は、光源側制御部５０のス
イッチ５６と連動して、絞り制御で使用される検波回路
と同一方式の検波回路を選択するようになっている。前
記利得制御回路６１には、Ａ／Ｄコンバータ５２からの
明るさ設定値が入力され、この利得制御回路６１は、ビ
ーり値検波回路６２と平均値検波回路６３のいずれか選
択されている方の回路の検波レベルと明るさ設定レベル
を比較し、常に検波回路出力が一定になるように掛尊器
３７を制御する。すなわち、平均検波回路６３が選択さ
れているならば、映像の平均レベル（明るさ）が一定に
なるように動作し、ピーク値検波回路６２が選択されて
いるならば、映像のピーク（最も明るい部分）が一定に
なるように動作する。また、明るさ設定値を変えた場合
には、この明るさ設定値に対応して、一定に保たれる映
像信号レベルが変化する。

ところで、本実施例では、光源側制御部５０による絞り
を用いた自動光８制御手段（以下、ＡＬＣと記す。）の
時定数よりも、ビデオブロセツナ側ｉｔ、１ｌｔｌ１１
部６０による自動利得制御手段（以下、八〇〇と記す。

）の時定数を遅く（大きり）シである。また、ＡＧＣの
利得範囲は、Ｏ〜４２ｄＢと利得を増大する方にのみ設
定してあり、ＡＬＣが動作している間、すなわち絞りが
開ききるまでは、ＡＧＣの利１ｑがＱｄＢになるように
している。これは、電気的な増幅度を標準よりも高くし
た場合には、ノイズの増大につながり、Ｓ／Ｎを劣化さ
せるためである。

第７図に、スコープ先端と被写体との距離と映像信号出
力との関係を示す。図の実線部分はＡＬＣのみの動作を
示し、破線部分は八ＬＣと八〇〇を組み合わせた場合で
ある。本実施例によれば、距ｌｅａまでは、検波方法及
び明るさ設定レベルによらず確実にＡＬＣの動作で明る
さを一定レベルに保つことができ、第８図に示すように
Ｓ　／　Ｎの悪化につながるＡＧＣの動作は、絞りが開
きさってはじめて動作する。

このように、本実施例では、ＡＬＣとＡＧＣとを設けて
いるので、ダイナミックレンジの広い、高速応答性の高
い自動調光機能が可能になる。また、ＡＬＣとＡＧＣの
それぞれに、ピーク値検波回路と平均値検波回路とを設
け、且つ、八ＬＣと八〇〇について、いずれかの検波回
路に同時に切換えられるようにしたので、内視鏡の使用
部位や条件等に応じて、適切な測光方式を選択できる。

また、△［ＣとＡＧＣの検波方式が同時に切換えられる
ので、光源光量が不足気味な電子内視鏡において、Ｓ／
間の悪化を伴うＡＧＣのゲインアップを不必要に発生す
ることがなく、また、光猾不定時には確実にＡＧＣがゲ
インアップする。

また、本実施例では、絞り全問後に、ＡＧＣが動作する
ようにしたので、ピーク値検波と平均値検波のいずれの
検波方式を用いても、ＡＬＣの動作範囲内では、ＡＬＣ
の動作のみで、良好なＳ／間が得られ、絞り全開点でも
急な明るさの変動がない。

尚、本発明は、上記実施例に限定されず、例えば、明る
さ設定値を出力するＡ／Ｄコンバータ５２は、Ｆ／］ン
バータでも使用できる。

また、自動調光ｉｔ、ＩＩ　ｔｉｆ１手段の各構成要素
は、光源装置５．ビデオプロセッサ６のいずれに設ける
ことも容易であり、光源装置５とビデオプロセッサ６を
一体化することも可能である。

また、操作パネル３４の代わりに、内視鏡の操作部３等
に、スイッチ等よる明るさ設定手段及び検波方法切換手
段を設けても良い。

また、ビデオプロセッサ６としてｔま、固体光像素子に
白黒用のチップを用いた面順次式に対応するものでも良
いし、前面にカラーフィルタ７レイを設けたチップを用
いた同時式に対応するものでもよい。尚、前記面順次式
の場合には、光源装置は、例えば、照明光をＲ，Ｇ、Ｂ
等に時系列的に分離する回転フィルタを設けたものと覆
る。

尚、本発明は、挿入部の先端部に固体撮像素子をイ■す
る電子内視鏡に限らず、ファイバスコープ等肉眼観察が
可能な内視鏡の接眼部に、あるいは、前記接眼部と交換
して、テレビカメラを接続して使用する内視鏡装置に対
して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かできる。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、切換手段によって
明るさ情報の生成方式を切換えることにより、自動光量
制御手段及び自動利（７υ１ｗ手段が共に、同じ方式の
明るさ情報生成手段に切換えられるので、内視鏡の使用
部位や条件等に応じた適切な測光方式を選択できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本発明の一実施例に係り、第１図
は自動調光ｔ、ＩＩ御手段を示すブロック図、第２図は
内？ＩＡ鏡装置の全体を示す側面図、第３図は内視鏡装
置の構成を示す説明図、第４図はピーク値検波回路を示
す回路図、第５図は平均値検波回路を承り回路図、第６
図はピーク値検波回路及び平均値検波回路にお（〕るス
イッチの動作を示すタイミングヂャート、第７図は内視
鏡先端と被写体との距離と映画信号出力との関係を示す
説明図、第８図は内視鏡先端と被写体との距離とＳ／間
との関係を示す説明図である。１・・・電子内視鏡　　　　５・・・光源装置６・・・
ビデオプロセッサ　２６・・・Ｃ０Ｄ３３・・・絞り　
　　　　　３７・・・掛算器５３・・・絞り制御回路５４．６２・・・ピーク値検波回路５５．６３・・・平均値検波回路５６．６４・・・スイッチ６１・・・利得制御回路第図第３図第２図第４図第６図（・）状態　　　　　　　　　　　　　　１手続ネ巾正
書（自発）明細書中筒１０ページの第１７行目の「ニー昭和６３年１１月２９日（Ｋｎｅｅ）」を削除します。２、発明の名称内視鏡用自動調光制御２１Ｉ装置３、補正をする者事件との関係

Claims

【特許請求の範囲】

内視鏡に対して照明光を供給する光源部と、内視鏡像を
撮像する撮像手段からの信号を映像信号処理する信号処
理手段と、前記信号処理手段からの映像信号のレベルが
略一定になるように前記光源部から出力される照明光量
を調整する自動光量制御手段と、前記信号処理手段に設
けられ、この信号処理手段からの映像信号のレベルが略
一定になるように出力レベルを調整する自動利得制御手
段とを備えた内視鏡用自動調光制御装置において、前記
自動光量制御手段及び自動利得制御手段は、各々、前記
撮像手段からの信号に基づいて明るさ情報を生成すると
共にその生成方式が異なり且つ切換可能な複数の明るさ
情報生成手段を有し、更に、前記自動光量制御手段及び
自動利得制御手段に対して、同じ方式の明るさ情報生成
手段に切換える切換手段を備えたことを特徴とする内視
鏡用自動調光制御装置。