JPH0463687B2

JPH0463687B2 -

Info

Publication number: JPH0463687B2
Application number: JP59155795A
Authority: JP
Inventors: Hisao Yabe
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1984-07-26
Filing date: 1984-07-26
Publication date: 1992-10-12
Also published as: JPS6133638A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕この発明は、内視鏡により体腔内を撮影する内
視鏡撮像装置に関する。

〔従来技術〕

近年、内視鏡の接眼部にテレビジヨンカメラを
取り付け体腔内を撮影する内視鏡撮像装置が開発
されている。この一例として、特願昭59−74295
号に記載の装置がある。一般に、体腔内には胃壁
等の凹凸が激しい部位や、気管支内等の奥行が非
常に深い部位が多く、画面全体にわたつてピント
を合わせて撮影するのが困難である。ここで、被
写界深度を大きくするために、絞りを絞り込む
と、画面が暗くなる欠点が生じる。そのため、診
断に画面全体を有効に使うことが不可能であつ
た。

〔目的〕

この発明は上述した事情に対処すべくなされた
もので、画面全面にわたつてピントの合つた画像
を撮影することができる内視鏡撮像装置を提供す
ることを目的とする。

〔概要〕

この目的は同一部位について最良合焦距離を変
えて複数枚の画像を撮影し、その後、合焦状態に
ある部分を組み合わせて１枚の画像を合成するこ
とにより実現される。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、この発明による内視鏡
撮像装置の一実施例を説明する。第１図はそのブ
ロツク図である。内視鏡本体１０はライトガイド
１２、対物レンズ１４、屈折率可変透光性物質１
６、固体撮像素子１８、可変電圧電源２０、ドラ
イバ２２を有する。ライトガイド１２は光源ユニ
ツト２４に接続され、光源ユニツト２４からの光
を体腔内に導く。屈折率可変透光性物質１６は対
物レンズ１４と固体撮像素子１８の間の光路長を
実質的に可変するものであり、例えば、２枚の透
明電極間に挾さまれたLiNbO₃からなり、透明電
極は可変電圧電源２０に接続される。この実施例
では、透明電極に印加される電圧を変えることに
より、対物レンズ１４の最良合焦距離（対物レン
ズ１４と被写体との距離）が30mm、10mm、７mm、
５mm、４mmと可変されるようになつている。対物
レンズ１４、屈折率可変透光性物質１６、固体撮
像素子１８は内視鏡本体１０の対物端に設けられ
る。固体撮像素子１８は、Ｒ，Ｇ，Ｂのモザイク
フイルタが取付られ、200×200の撮像画素を有す
るCCDからなり、ドライバ２２からのクロツク
パルスに応じて、各画素毎にＲ，Ｇ，Ｂの三原色
のいずれかの成分の画素信号を出力する。

内視鏡本体１０にビデオプロセツサ２６が接続
され、固体撮像素子１８の出力画素信号がビデオ
プロセツサ２６内のサンプルホールド回路２８を
介して、ローパスフイルタ３０に入力される。ロ
ーパスフイルタ３０の出力がＡ／Ｄ変換器９２を
介して分画メモリ３２に入力されるとともに、
Ａ／Ｄ変換器３４を介して画像メモリ４６に入力
される。画像メモリ４６は５枚の画像の画素信号
（各、200×200の画素）を格納する容量を有する。

一方、分画メモリ３２は１枚の画像の画素信号
を格納するランダムアクセスメモリからなり、書
き込み時と読み出し時とで、画素信号の順番を変
えるバツフアメモリである。１枚の画像（200×
200の画素）は分画メモリ３２で、第３図に示す
ように、40×40の分画ユニツトに分割される。す
なわち、５×５画素が１つの分画ユニツトとされ
る。分画メモリ３２からは入力された順番とは異
なり、各分画ユニツト単位で画素信号が出力さ
れ、Ｄ／Ａ変換器９４、ハイパスフイルタ３６を
介して積分器３８に入力される。画像信号のボケ
成分は低周波成分として表われるので、ハイパス
フイルタ３６の出力は各画素のフオーカス情報
（合焦度）である。積分器３８はハイパスフイル
タ３６の出力を各分画ユニツト単位で加算し、各
分画ユニツト毎の合焦度を出力する。積分器３８
の出力がＡ／Ｄ変換器４０を介してフオーカス情
報メモリ４２に入力される。

フオーカス情報メモリ４２は５枚の画像の各分
画ユニツト毎の合焦度を記憶する。フオーカス情
報メモリ４２の出力が判定回路４４に入力され、
各分画ユニツト毎に５枚の画像の合焦度が比較さ
れ、どの画像が最も合焦しているか判定される。
各分画ユニツト毎に画像メモリ４６内の５枚の画
像の中から最も合焦している画像信号が読出され
合成回路４８に書き込まれる。合成回路４８は１
枚の画面の画像信号を記憶するバツフアメモリで
あり、画像メモリ４６の出力が各分画ユニツトに
対応する記憶エリアに格納される。これにより、
１枚の画像信号が合成される。合成回路４８の出
力がＤ／Ａ変換器５０を介してビデオプロセス回
路５２に入力される。ビデオプロセス回路５２の
出力がモニタ装置５４で表示される。

この実施例の動作を説明する。先ず、内視鏡本
体１０の先端を体腔内に挿入した後、可変電圧電
源２０を調整して、屈折率可変透光性物質１６の
屈折率を可変し、対物レンズ１４の最良合焦距離
を４mmとする。実際の被写体との距離は第２図
ａ，ｂに示すように、近距離（４mm以下）から遠
距離（30mm以上）まで広範囲であるとする。この
時、固体撮像素子１８から出力された画像信号は
画像メモリ４６に格納される一方、分画メモリ３
２で40×40の分画ユニツトに分割される。各分画
ユニツト毎の画素信号はハイパスフイルタ３６
で、合焦度が検出され、積分器３８でこれらが各
分画ユニツト毎に加算される。各分画ユニツト毎
の合焦度がフオーカス情報メモリ４２に格納され
る。以下、構図を変えずに、対物レンズの最良合
焦距離を５，７，10，30mmと変化させて、上述の
動作を繰り返し、同一部位についての最良合焦距
離の異なる５枚の画像を撮影する。

この後、判定回路４４で、各分画ユニツト毎に
５枚の画像の合焦度が比較され、５枚の画像の中
で最も合焦度の高い画像が選択される。この最も
合焦度の高い画像が画像メモリ４６から読出さ
れ、合成回路４８に入力され、その分画ユニツト
の画像信号とされる。このようにして、各分画ユ
ニツト毎に最も合焦度の高い画像信号が選択さ
れ、結果的に画面全面にわたつてピントの合つた
画像が撮影されたことになる。合成回路４８の出
力がＤ／Ａ変換器５０、ビデオプロセス回路５２
を介してモニタ装置５４に入力され、カラー表示
される。このように、各被写体について、５枚の
画像を撮影するので、固体撮像素子１８が毎秒
150フレーム（各焦点距離毎に30フレーム）撮影
するとしても、モニタ装置５４には毎秒30フレー
ムが表示される。

以上、説明したように、この実施例によれば、
同一部位について最良合焦距離を変えて５枚の画
像を撮影し、その後、合焦状態にある部分のみを
用いて１枚の画像を合成することにより、画面全
体にピントが合つた画像を得ることができる。

次に、第４図を参照して、この発明の第二実施
例を説明する。第一実施例と同一部分は同一参照
符号を付す。固体撮像素子１８の出力がサンプル
ホールド回路２８、ローパスフイルタ３０、Ａ／
Ｄ変換器７０を介して、分画メモリ７２、フレー
ムメモリ７６に入力される。分画メモリ７２は第
一実施例と同様に１枚の画像信号を格納するラン
ダムアクセスメモリからなる。フレームメモリ７
６は１枚の画像信号を記憶する容量を有し、画像
信号を１枚の画像の撮影時間だけ遅延する。分画
メモリ７２の出力がハイパスフイルタ７４を介し
て、積分器７８に入力される。積分器７８は第一
実施例と同様に各分画ユニツト毎の画像信号の高
周波成分、すなわち、合焦度を求める。積分器７
８の出力が判定回路８０に入力される。判定回路
８０は１枚前に撮影した画像の積分出力も記憶し
ていて、これと現在の画像の積分出力とを比較す
る。フレームメモリ７９の出力が合成回路４８の
入力端に入力され、判定回路８０の出力が１枚の
画像信号を記憶するバツフアメモリである合成回
路４８の制御端に入力され、フレームメモリ７６
の出力がこの判定回路８０の出力に応じて合成回
路４８に書き込まれる。合成回路４８の出力が
Ｄ／Ａ変換器５０、ビデオプロセス回路５２を介
してモニタ装置５４に入力される。

この第二実施例の動作を説明する。第二実施例
においても、第一実施例と同様に、先ず、可変電
圧電源２０を調整して、屈折率可変透光性物質１
６の屈折率を可変し、対物レンズ１４の最良合焦
距離を30mm（最遠）とする。この時得られた画像
信号がフレームメモリ７６に格納されるととも
に、積分器７８で各分画ユニツト毎の合焦度が検
出される。この各分画ユニツト毎の合焦度は判定
回路８０で次の画像が撮影されるまで、記憶され
る。

そして、対物レンズ１４の最良合焦距離を10mm
と変化させて、２枚目の撮影が行なわれる。この
時得られた画像信号により積分器７８で検出され
た各分画ユニツト毎の合焦度が判定回路８０に入
力され、先に撮影された１枚目の画像の各分画ユ
ニツト毎の合焦度と比較される。ここで、合焦度
が増加していれば、先に撮影した画像よりも今回
撮影した画像の方がピントがあつていることにな
る。このため、この場合は、フレームメモリ７６
内の信号は合成回路４８に書き込まれない。逆に
合焦度が減少していれば、今回撮影した画像より
も前回撮影した画像の方がピントが合つている、
すなわち、前回撮影した画像が最良合焦状態であ
ることになり、フレームメモリ７６に格納されて
いる前回撮影した画像信号が合成回路４８の当該
分画ユニツトに対応する記憶エリアに書き込まれ
る。対物レンズの最良合焦距離が４mmになつて
も、合焦度が減少しなければ、４mmが最良合焦状
態であると判定される。

このように、第二実施例によれば、異なる焦点
距離において撮影された２枚の画像間の合焦度の
増減により合焦の画像を検出することにより、第
一実施例のように全ての画像信号を記憶しておく
必要が無く、少ない容量のメモリを用いて画面全
面にわたつてピントの合つた画像を撮影可能であ
る。

なお、この発明は上述の実施例に限定されず、
種々変更可能である。例えば、各分画ユニツトの
合焦度を求めるのに、分画ユニツト内の全部の画
素の画像信号の高周波成分を加算したが、第５図
ａ，ｂに斜線で示すような特定の画素の画像信号
のみを加算するだけでもよい。また、固体撮像素
子としてランダムアクセスができないCCDを用
いたので、１枚の画像を分画ユニツトに分割する
ために分画メモリというランダムアクセスメモリ
を必要としたが、固体撮像素子としてランダムア
クセス可能なMOS型の撮像素子を用いれば、分
画メモリは不要である。さらに、撮像素子は内視
鏡本体の対物端に内蔵したが、従来からあるイメ
ージガイドを有する内視鏡の接眼部にカメラ部を
接続してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、同一
部位について最良合焦距離を変えて複数枚の画像
を撮影し、その後、最良合焦状態にある部分のみ
を用いて１枚の画像を合成することにより、画面
全面でピントの合つた画像が得られる内視鏡撮像
装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による内視鏡撮像装置の一実
施例の構成を示すブロツク図、第２図ａ，ｂはこ
の実施例の撮影対象である体腔内を示す図、第３
図は一画面と分画ユニツトとの関係を示す図、第
４図はこの発明の第二実施例のブロツク図、第５
図ａ，ｂは合焦度を求める変形例を説明する図で
ある。１４…対物レンズ、１６…屈折率可変透光性物
質、１８…固体撮像素子、２０…可変電圧電源、
２４…光源ユニツト、３２…分画メモリ、３６…
ハイパスフイルタ、３８…積分器、４２…フオー
カス情報メモリ、４６…画像メモリ、４８…合成
回路、５４…モニタ装置。

Claims

【特許請求の範囲】１内視鏡を用いて被検体の画像を撮像する手段
と、内視鏡の対物端から前記撮像手段までの光学系
の光路長を可変する手段と、前記可変手段を操作して光路長を変えて被検体
の同一部位を前記撮像手段により複数回撮像させ
る手段と、前記撮像手段により撮像された複数枚の画像の
それぞれを複数の分画ユニツトに分割し、各分画
ユニツト毎の画像の合焦度を検出する手段と、各分画ユニツト毎に前記複数枚の画像の中から
最も合焦度の高い画像を選び、これらを一枚の画
像に合成する手段とを具備する内視鏡撮像装置。