JPH0542647B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、撮像に適した照明強度に自動的に調
光可能とする液晶フイルタを用いた内視鏡用自動
調光装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕 近年、内視鏡においても固体撮像素子を用いて
ブラウン管等の表示装置に被写体の映像を表示す
る電子式観察装置あるいは撮像装置が実現化され
る状況にある。

上記固体撮像素子を用いた電子式の場合には、
イメージガイドフアイバに光学像を結像するもの
に比べ、映像を記録することも容易であるし、高
集積化技術の進展と共に、今後ますます小型にで
きるという利点を有する。

しかしながら、上記固体撮像素子を用いた場
合、撮像面の受光素子に入射される光量が大きす
ぎると、周辺に漏れ、再生画面上においてはにじ
んでブルーミング現象が生じ、その部分は像を忠
実に再生できなくなると共に、正規の状態に復帰
するまで撮像不能になるという問題がある。

上記ブルーミング現象が生じないように照明光
の強度を光源装置側で機械的に調節できるように
したものがあるが、内視鏡に用いて体腔内で使用
する場合には、被写体までの距離に応じて調節し
なければならないため、あるいは挿入部の先端側
を湾曲した場合体腔壁面との距離は複雑に変化す
るため、適当な照明強度にすることを短時間で行
うことは殆んど不可能になる。

又、体腔内において使用する場合には、患部が
体液等で湿つている場合には反射強度が大きくな
り、患部の状態によつても適切な照明強度は異
る。逆に、照明強度が小さすぎると、患部を鮮明
に撮像することができなくなり、診断に支障を来
たすことになる。

〔発明の目的〕

本発明は上述した点にかんがみてなされたもの
で、ブルーミング現象が生じることを防止すると
共に、撮像に適した照明強度に自動的に調光可能
とする液晶フイルタを用いた内視鏡自動調光装置
を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は固体撮像素子で受光された光量に応じ
て出力される電気信号で照明光源から被写体に照
射される照明強度を液晶フイルタを用いて可変調
節することによつて、自動的に観察に適した照明
光にできるようになつている。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明を具体的に説明す
る。

第１図は、本発明の第１実施例を示す内視鏡用
自動調光装置の構成図である。

この内視鏡用自動調光装置を有する内視鏡装置
（内視鏡）３１は、細径の挿入部２の先端側に結
像用の対物レンズ３が配設されていて、該対物レ
ンズ３の結像位置に、その撮像面が臨むように
CCD（電荷結合素子）等の固体撮像素子４′が配
設されている。

この実施例を備えた内視鏡装置３１において
は、モノクローム（白黒）の固体撮像素子４′が
用いられ、一方光源装置１５においては、３原色
の各色（波長）の光で順次照明できるように、照
明ランプ１６とコンデンサレンズ１８との間の光
路上に、液晶フイルタ（液晶板）２０′に密着し
て３原色フイルタ３２が配設してある。

上記３原色フイルタ３２は、例えば第２図に示
すようにストライプ状に赤の色の光のみを通す赤
透過フイルタ３２Ｒ、緑の色の光のみを通す緑透
過フイルタ３２Ｇ、青の色の光のみを通す青透過
フイルタ３２Ｂが順次繰り返すように配列して形
成されている。

しかして、この３原色フイルタ３２に接するよ
うに配設されている液晶板２０′、各色の透過フ
イルタ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂにおけるストライ
プ状部分に接する部分がｎ個の電極に分割されて
おり（第３図参照）、同色のフイルタ部分に接す
る対応する各電極部分はそれぞれ導通し、各色の
透過フイルタ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂに対してそ
れぞれｎ個の電極が形成され、これら電極に印加
されるハイレベルの電圧によつて遮光部が形成さ
れ、透過光量を可変して被写体への照明強度ある
いは固体撮像素子４′で受光される光量を可変で
きるようになつている。

ところで、上記３原色フイルタ３２及び液晶板
２０′の組合せで各色の光で照明された被写体か
らの反射光が受光される固体撮像素子４′は、プ
リアンプ５で増幅され、さらに信号ケーブル６を
介して色増幅器７′でさらに増幅され、マルチプ
レクサ３３を経て各色フレームメモリ３４Ｒ，３
４Ｇ，３４Ｂに記憶されるようになつている。

又、上記マルチプレクサ３３で切換えられて導
通されてフレームメモリに書き込まれる色信号
Ｒ，Ｇ，Ｂは、色増幅器７Ｒ，７Ｇ，７Ｂで更に
充分増幅され、加算器２１及び積分回路２２を介
し、それぞれ色補正用の半固定増幅器３５Ｒ，３
５Ｇ，３５Ｂをそれぞれ経て液晶駆動回路２３
Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの入力端にそれぞれ印加され
るようになつている。上記マルチプレクサ３３
は、信号読取り回路８のクロツク信号の基づいて
各色で１フレーム分の画素の信号読み取りのたび
に切換え信号が出力される色切換回路３６によつ
て制御され、又、この切換信号は各液晶駆動回路
２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂにマルチプレクサ３７を
介して切換信号が制御端に印加されるようになつ
ている。この場合、切換信号が印加されない液晶
駆動回路はその回路内あるいは付加されたアナロ
グスイツチ等を介してｎ個の出力端全てがハイレ
ベルの電圧を出力し、該出力端に接続された液晶
板２０′の電極を全て遮光するようになつている。
尚、３原色フイルタ３２における２つのフイルタ
が組合わせを変えながら上記状態に設定されるこ
とになり、残りの１つのフイルタ自動調光機能に
関与することになる。

ところで、上記各フレームメモリ３４Ｒ，３４
Ｇ，３４Ｂは、デイジタルメモリである場合に
は、Ａ／Ｄ変換器を介装して書き込まれ、読み出
された場合にはＤ／Ａ変換器を経てアナログ量に
されて後、カラーブラウン管１２に表示される。

尚、半固定増幅器３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂは、
照明ランプ１６の発光スペクトル分布特性、ライ
トガイド１３の伝達特性、固体撮像素子４′の感
光特性等を考慮して適正な色合いでのカラー撮像
あるいはカラー再生像を得ることができるよう
に、各色に対して独立に増幅度を設定して色補正
できるようになつている。第１図中の符号１４は
配光レンズを、符号１７は反射鏡をそれぞれ示し
ている。

このように構成された第１実施例によれば、最
初例えばマルチプレクサ３３が第１図に示すよう
に赤のフレームメモリ３４Ｒと導通すると、この
赤色に対する液晶駆動回路２３Ｒが動作可能な状
態になり、他の液晶駆動回路２３Ｇ，２３Ｂの各
ｎ個の出力端は全てハイレベルの信号を出力して
縁及び青透過フイルタ３２Ｇ，３２Ｂに接する液
晶板２０′部分は遮光状態になる。従つて、ラン
プ１６の照明光は液晶板２０′の透光部を通り、
赤透過フイルタ３２Ｒで赤の色のみの照明光とな
り、該照明光で被写体を照明する。被写体で反射
された光は対物レンズ３で固体撮像素子４′の撮
像面に結像され、印加されたクロツク信号と共に
各受光素子の出力信号は増幅され、マルチプレク
サ３３を経て赤のフレームメモリ３４Ｒに巻き込
まれる。マルチプレクサ３３を経た赤の色の信号
Ｒは、上記フレームメモリ３４Ｒに書き込まれる
のと同時に、加算器２１及び積分回路２２を経た
後半固定増幅器３５Ｒを経て液晶駆動回路２３Ｒ
に入力され、前記積分回路２２からの信号レベル
の大きさに応じ、液晶駆動回路２３Ｒのｎ個の出
力端からそのいくつかがハイレベルとなるデイジ
タル信号が出力され、該ハイレベルのデイジタル
信号が印加された液晶板２０′の電極部分が遮光
部となり、該液晶板２０′を透過する光量が減少
して被写体への照明強度が減少する。従つて、上
記赤のフレーメモリ３４Ｒに書き込まれる赤の色
信号Ｒは、速やかに自動調光されて大きすぎた
り、小さすぎたりすることなく適宜のレベルとな
る。

このようにして赤の色の照明のもとで、１フレ
ーム分の書き込みを終えると、マルチプレクサ３
３は緑のフレームメモリ３４Ｇと導通し、且つマ
ルチプレクサ３７は液晶駆動回路２３Ｇを動作状
態にし、上述したように緑の色の照明のもとで自
動調光する。

上記録の色信号Ｇをフレームメモリ３４Ｇに書
き込んでいる間に、他のフレームメモリ３４Ｒ，
３４Ｂは読み出され、カラーブラウン管１２に表
示される。（この場合フレームメモリ３４Ｂには
まだ青の色信号Ｂのデータが書き込まれてないの
で、このフレームメモリ３４Ｂにデータが書き込
まれるまで、青の色に関する信号は出力されない
で、ノイズが出力される可能性がある。従つて、
このノイズが現われないようにデータが書き込ま
れるまで一時表示を停止しても良い。） このように自動調光手段が形成してあるので、
被写体との距離が近くて照明強度が大きすぎる場
合にも、自動的に適正レベルに設定される。従つ
て、術者は調整する手間を必要とせず、適正な明
るさ（コントラスト）での撮像及び再生が可能に
なる。又、ブルーミング現象も防止できる。

第４図は本発明の第２実施例に係る内視鏡の挿
入部先端側を示す。

この第２実施例を備えた内視鏡４１において
は、上記第１実施例における３原色フイルタ３２
及び液晶板２０′が、光源装置内に収納しないで、
ライトガイド１３の前端面と、該前端面から照明
光が出射される光路前方の配光レンズ１４との間
で、例えば該配光レンズ１４の瞳位置に配設さ
れ、リード線束４２を介して（第３図に示す）液
晶駆動回路２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂに接続されて
いる。

この実施例の作用効果は上記第１実施例と同様
のものとなる。

第５図は本発明の第３実施例に係る内視鏡挿入
部の先端側を示す。

この実施例の内視鏡５１においては、上記第２
実施例におけるライトガイド１３を用いないで、
該ライトガイド１３の前端周辺部で、３原色フイ
ルタ３２及び液晶板２０′の後方に発光ダイオー
ド（３原色を含むもので、単数に限定されるもの
でなく、複数個用いても良い。）あるいはランプ
５２が配設されている。この他は、上記第１実施
例と同様の構成である。この実施例も上記第２実
施例と同様に小さな挿入部２に収容して使用でき
るという特徴を有する。

第６図は本発明の第４実施例の要部を示す。

この実施例においては、上記第１実施例の反射
鏡に３原色フイルタ３２及び液晶板６１が用いて
ある。

即ち、照明ランプ１６で照明光が照射される光
路上に（位置的には後方）凹面状の結晶板６１
と、該結晶板６１の凹面側に３原色フイルタ３２
が接着する等して形成してある。この場合液晶板
６１は、例えば電圧が印加されるとその部分が透
過部となるものであり、印加されないと反射して
コンデンサレンズ１８を経てライトガイド１３の
入射端面にフイルタされた各色の照明光を照射で
きるようになつている。

この実施例は上記第２実施例と略同様の作用効
果を有する。

尚、本発明は上述したものに限定されるもので
なく、例えば液晶フイルタ（液晶板）２０′とし
て透光部あるいは反射部がストライプ状に形成さ
れているが、これに限定されるものではなく、第
７図に示すように円心円状に形成した液晶フイル
タ６２でも良い。即ち、電圧を印加することによ
り、各円心円（円心円環）６２ａ，６２ｂ……の
部分を透光部から遮光部に変えたり、反射部から
透過部に変えたりできるものである。

さらに網目状に形成したものでも良いし、他の
形状でも良いことは明らかである。この場合、３
原色フイルタ３２との組合わせで用いる場合に
は、勿論フイルタ３２側の各色透過フイルタ３２
Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂに応じたものとしなければな
らないことは明らかである。

又、上記各色で照明する場合には、必ずしも３
原色で構成しなければならないものでなく、他の
組合わせでも可能である。

尚、本発明は上述した構成の内視鏡３１，４
１，５１等に限定されるものでなく、例えば上記
第１図に示す第１実施例において、フレームメモ
リ３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ等を用いることなく実
時間で再生する構成にすることもできる。

尚、上述した各実施例を組合わせたものも本発
明に属するものである。

尚、上述した実施例は、被写体に照射される照
明強度を調整しているが、固体撮像素子４′の撮
像面の前に液晶フイルタ（液晶液）２０′を配設
して受光量を制御して自動調光手段を形成するこ
ともできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、受光素子か
ら出力される信号に基づいて液晶フイルタを用い
て被写体への照明強度を調整する自動調光手段を
形成してあるので、ブルーミング現象を生じるこ
となく、且つ適度の明るさで撮像及び再生ができ
る。従つて、被写体との距離を変えた場合にも速
やかに照明強度を自動的に適度のものにでき、調
光作業を必要としないし、患部等被写体を明瞭に
観察でき、的確な診断をすることができることに
なる。

又、簡単な構成で、且つ小さなスペース内にも
収納できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示す内視鏡用
自動調光装置の構成ブロツク図、第２図は、３原
色フイルタの要部拡大正面図、第３図は、液晶板
の各電極部分を示す要部拡大図、第４図は、本発
明の第２実施例を示す内視鏡用自動調光装置にお
ける要部拡大断面図、第５図は、本発明の第３実
施例を示す内視鏡用自動調光装置における要部拡
大断面図、第６図は、本発明の第４実施例を示す
内視鏡用自動調光装置における要部拡大断面図、
第７図は、液晶フイルタの他の例を示す要部拡大
図である。 ３１，４１，５１……内視鏡（装置）、２……
挿入部、３……対物レンズ、４′……固体撮像素
子、５……プリアンプ、７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ……色
増幅器、８……信号読取り回路、９……基準発振
器、１２……カラーブラウン管、１３……ライト
ガイド、１４……配光レンズ、１５……光源装
置、１６……照明ランプ、１７……反射鏡、１８
……コンデンサレンズ、２０′，６１，６２……
液晶フイルタ（液晶板）、２１……加算器、２２
……積分回路、２３，２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ…
…液晶駆動回路、３２……３原色フイルタ、３
３，３７……マルチプレクサ、５２……ランプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 照明光源からの照明光で被写体を照明し、被
   写体光を結像光学系にて固体撮像素子の撮像面に
   形成して被写体画像信号を得る内視鏡において、 ３原色を各々透過する３種の液晶透過フイルタ
   を順次繰り返すように配列して構成される結晶透
   過フイルタ部と、該液晶透過フイルタ部の各液晶
   透過フイルタに各々対応して設けられる複数に分
   割された電極とを有し、前記照明光源からの照明
   光路に配設される３原色フイルタと、 この３原色フイルタの前記３種の液晶透過フイ
   ルタを順次透過させるよう、前記電極を制御する
   と共に、前記撮像素子からの出力に基づき、前記
   透過させる液晶透過フイルタに対応する複数の電
   極の動作電極数を変える制御手段と、 を具備したことを特徴とする液晶フイルタを用い
   た内視鏡用自動調光装置。