JPH0785132B2

JPH0785132B2 - 内視鏡装置

Info

Publication number: JPH0785132B2
Application number: JP61043675A
Authority: JP
Inventors: 勇一村中; 卓司柳澤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-02-28
Filing date: 1986-02-28
Publication date: 1995-09-13
Anticipated expiration: 2010-09-13
Also published as: JPS62201411A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、固体撮像素子を用いた内視鏡装置に関するも
のである。

（従来の技術）従来、内視鏡画像をテレビモニタに写し出して観る場
合、ファイバスコープの接眼部にテレビカメラを取り付
ける方式が採られていた。しかし最近では、固体撮像素
子（例えばCCD）が小型化されたため、これを内視鏡プ
ローブの先端部に収納し、イメージファイバを経由しな
いで直接被写体の映像をテレビモニタに表示し、診断，
治療を行う方法がとられるようになった。

固体撮像素子1aは、その構成の一例を第５図に示すよう
に、各々独立した感光部（P₁₁）…（Pmn）と、垂直転送
部（CV₁）…（CVm）と、ゲート（G₁₁）…（Gmn）と、水
平転送部（Ｈ）とからなり、感光部（P₁₁）…（Pmn）に
フレーム期間中に蓄えられた信号電荷が、ブランキング
期間に各感光部（P₁₁）…（Pmn）からそれぞれ対応する
垂直転送部（CV₁）…（CVm）の部位にゲート（G₁₁）…
（Gmn）を通じて転送され、この転送が完了した時点か
らまた新たな信号電荷蓄積が始まり、転送された電荷は
順次テレビ方式に従って水平転送部（Ｈ）に送られて外
部に採り出されるようになっている。したがって固体撮
像素子1aを採用した場合の被写体への光照射はパルス照
射としても何ら不都合を生じない。このため従来装置に
おいては第４図（ａ），（ｃ）に示すようにフィールド
期間の始端部に対応させ且つ繰り返し周期T₁で光パルス
を照射している。また、固体撮像素子1aから信号を取り
出す方式として、インターレース方式の場合、垂直方向
に隣合った２つの感光部から同時に信号を取り出す方式
が残像特性上有利なため一般にとられている。この場合
１フィールド毎にすべての感光部から信号が取り出され
るため、蓄積期間は１フィールド期間（すなわち前述の
T₁と同じ期間であり、一般には1/60秒）となり、フィー
ルド蓄積モードとして知られている。

ところで、診断及び治療は、医師がリアルタイムで画像
を観察しながら行うが、更に客観的な診断を行い、且つ
治療経過をみるために画像を記録する必要があり、一般
には写真撮影の手段がとられている。

そこで従来のファイバスコープを用いた場合において
は、プローブの接眼部にカメラを装着し、写真撮影を行
っていた。この際被写体は常時動いているため、シャッ
ター速度は1/125秒あるいはそれ以上とし、光量不足を
フラッシュ光源等で補っていた。

一方、固体撮像素子を用いた場合には、テレビモニタの
画像を写真撮影するため、通常画像を一時静止画像にす
る方法がとられており、その手段として、画像信号を処
理するビデオプロセッサにフレームメモリを内蔵し、１
フレームの画像をこれに記憶して、記憶した画像を何回
も取り出すことができるようにしている。

しかしながら、１フレームの画像をフレームメモリに採
り込むには、通常のテレビ方式（インターレース方式）
では２フィールド期間分すなわち1/30秒を必要とするた
め、前述のように、フィールド期間の始端部に対応させ
て光パルスを照射している従来装置においては、この期
間（T₁）の間に被写体（観察対象部位）が動いた分だけ
静止画像にボケを生じるという難点がある。

（発明が解決しようとする問題点）上述したように従来装置においては、静止画像にボケを
生じるという問題点がある。

そこで本発明はかかる事情に鑑みて成されたものであ
り、その目的とするところは、静止画像のボケの減少を
図り、光量ムラのない静止画像を得ることが可能な内視
鏡装置を提供するところにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明に係る内視鏡装置においては、連続光を発生する
光源と、円形の回転遮蔽板を備え、その回転遮蔽板上
に、前記固体撮像素子におけるフィールド間の光不感時
間よりも遮蔽時間的に若干大きくなる狭角部を介して前
記光源からの連続光をパルス状に通過させる第1,第２の
露光開口部を設け、前記回転遮蔽板を連続回転させて前
記光源から発せられた連続光より、第１のフィールド期
間の終端部分及び第２のフィールド期間の始端部分にて
前記被写体に照射される光パルスを生成するロータリシ
ャッタとを有して光パルス発生手段を構成している。

（作用）光源から発生した連続光は、ロータリシャッタの回転遮
蔽板の回転により、第１のフィールド期間の終端部分及
び第２のフィールド期間の始端部分にてパルス状に被写
体に照射される。このため、光パルスの照射は、第1,第
２のフィールド期間にまたがる最短期間内において行わ
れることになり、従来のようにフィールド期間の始端部
分においてのみ行うものではないから、被写体の動きに
起因する静止画像のボケを大幅に改善することができ
る。

また、狭角部を固体撮像素子におけるフィールド間の光
不感時間よりも遮断時間的に若干大きくなるように設定
することにより、回転遮蔽板の回転ムラや同期ずれが多
少生じたとしても、それを吸収して第1,第２のフィール
ド期間内における照射光量をそれぞれ一定に保つことが
でき、光量ムラのない静止画像を得ることができる。

（実施例）以下、図面に示した実施例により本発明を具体的に説明
する。

第１図のブロック図において、１は一般的な内視鏡のス
コープで、その先端部には照明光照射口手段，撮影（撮
像）用光学系（共に図示せず）及び固体撮像素子1aが、
適宜の手段により設けられている。２はその一端が該ス
コープ１内の照明光照射口手段に連接されたフレキシブ
ルなライトガイド、３は内視鏡装置を作動状態にした際
に、それと連動してONされる例えば白色光の光源（ラン
プ）、４は光源３からの連続光を前記ライトガイド２の
他端面2aに集光せしめる如く配設されたコンデンサレン
ズ、５は連続光軸０上に挿設された赤外線カットフィル
タ、６はモータ７の回転軸7aに固着された回転遮蔽板
（以下、シャッタブレードという）で、装置本体に対し
て該モータ７と一体的に変位可能に設けられている。
尚、このシャッタブレードの形状については後述する。

８は該モータ７を矢印Ａ−Ａ′方向（光軸０と直交する
方向）に変位させるためのスクリュウネジで、その一端
はギア９が固設してある。10及び11はそれぞれの駆動ギ
ア10a,11aを介してスクリュウネジ・ギア９（即ちスク
リュウネジ８）を正逆方向に回転せしめるための変位駆
動モータで、その一方は正転用、他方は逆転用として設
けられている。この場合、正転時、逆転時の両モータ間
の機械的干渉を避けるために、それぞれのモータ軸とそ
れぞれの変位駆動ギア10a,11aとの間に適宜の一方向回
転伝達クラッチ（図示せず）を設けるものとする。これ
ら両モータ10,11は１個の可逆転モータで置き換え得る
こともできる。

尚、前記シャッタブレード6,モータ7,10,11,スクリュウ
ネジ8,スクリュウネジ・ギア9,駆動ギア10a,11aより、
第１のフィールド期間の終端部分及び第２のフィールド
期間の始端部分にて被写体（図示せず）に照射される光
パルスを生成するロータリシャッタ15が構成され、この
ロータリシャッタ15と、光源3,フィルタ5,コンデンサレ
ンズ4,モータ制御回路13とを有して光パルス発生手段15
が構成される。

また、12は、前記スコープ１内に具備された撮像用光学
系の結像面に適宜配置された固体撮像素子1aからのフィ
ールド画像信号に基づいてフレーム画像を形成するビデ
オプロセッサで、前記撮像素子1aからのフィールド画像
信号に基づいて対象部位の光量の最適値をも検出し得る
機能を備え、更に、該光量最適値信号に基づいた光量制
御信号とビデオフレームレート信号とを後述のモータ制
御回路13に出力し得る如く、予め構成されている。該モ
ータ制御回路13は、これらの信号を受けて前記３個のモ
ータ7,10,11の作動を制御するための回路で、ビデオプ
ロセッサ12からのビデオフレームレート信号を受けるこ
とによりシャッタブレード・モータ７の回転周期をビデ
オフレームレートと同期させ、光量制御信号に基づいて
変位駆動モータ10,11の回転量を制御するものである。1
4は前記ビデオプロセッサ12に接続された表示装置であ
る。

次に第２図を基に前記シャッタブレード６について説明
する。シャッタブレード６は、前記光源３よりの連続光
を遮蔽することにより前記光パルスを生成するものであ
り、第２図に示すように、第1,第２の露光開口部16,17
を設けて成る。18は第１の露光遮断部、19は第２の露光
遮断部（狭角部）である。この第２の露光遮断部19は角
度θで形成されている。360゜に対する角度θの割合を
撮像系の固体撮像素子におけるフィールド間の光不感時
間の割合よりも若干大きくするとよい。このようにする
と、シャッタブレード６の回転ムラや同期ずれが多少生
じたとしても、第1,第２のフィールド期間内における照
射光量をそれぞれ一定に保つことができる。

而して、シャッタブレード６の形状は、光軸０に対する
シャッタブレード回転軸7aの位置が変化した際、即ち、
両軸0,7a間の間隔が変化した際に、光源３からの連続光
の該ブレード透過時間を変え得るように設計してある。
即ち、第1,第２の露光開口部16,17における一方の開口
端縁の切欠角度を、回転軸7aに近づくに従って小さくし
てある。

さて、スコープ１を生体腔内に挿入し光源３を点灯する
と、そこからの照明光がフィルタ5,コンデンサレンズ4,
シャッタブレード6,ライトガイド２を介してスコープ１
の先端から対象部位（被写体）に向ってパルス状に照射
される。そして、対象部位からの反射光（像光）はスコ
ープ１内の撮像素子1aに入射し、該素子1aからのフィー
ルド画像信号がビデオプロセッサ12内においてビデオ信
号に変換されて表示装置14に至り、画像として表示され
る。

この時、シャッタブレード６はビデオフレームレートに
同期して一定の角速度で回転している。従って、前記光
パルスは、第４図（ｂ），（ｃ）に示すように、一つの
フィールド期間（第１フィールド期間）の終端部分に１
回，そして次に来るフィールド期間（第２フィールド期
間）の始端部分に１回照射される。

すなわち、光パルスの照射は２つのフィールド期間にま
たがる最短期間（T₂）において行われたことになる。

通常、T₂/T₁は1/13〜1/15であるので、以上のように光
パルスの位相を制御することにより、１フィールド期間
である1/60秒の1/10程度の期間で画像をとらえることは
容易であり、この場合は、カメラシャッタ速度を1/600
で切った場合と等価である。したがって、静止画像のボ
ケを大幅に軽減することができる。

また、ビデオプロセッサ12からの光量制御信号がモータ
制御回路13に送られ、駆動モータ10,11の回転駆動によ
り、最適露光時間となるように光軸０に対するブレード
６の回転中心位置がシフトされる。その結果、光源３の
強度を一定に保ったまま、且つビデオフレームレートに
同期して回転しているシャッタブレード６の角速度を一
定に保ったままで、ロータリシャッタ15の露光時間を最
適状態に設定することができる。それ故、対象部位の深
さに起因する光量変動を適確に修正することができる。

ここでシャッタブレード６の形状について更に言及する
と、その形状は第２図示のものに限定されるものではな
く、第３図ように第1,第２の露光開口部20,21を有する
ものでもよい。この場合には、軸間距離の変更により最
適露光時間に設定することは不可能となるが、第1,第２
の露光開口部20,21を有しているため、光パルス照射は
第1,第２フィールド期間にまたがる最短期間（T₂）にお
いて行われることになり、静止画像のボケを大幅に軽減
することは可能である。それ故、第３図に示すシャッタ
ブレード６′を用いても本発明の目的は十分に達成され
るものである。

また、本発明を図示実施例のような形で実施した場合に
は、光強度を一定に、しかも常時点灯の状態のまま光パ
ルスの露光（照射）の制御ができるので、機器としての
耐久性乃至光源たるランプの寿命を長く保持することが
できるという利点もある。

尚、シャッタブレード6,6′の回転ムラはそのままロー
タリシャッタ15としての精度に影響するので、ブレード
自身の回転バランスを良好に保持し得る手段を考慮する
必要がある。第２図，第３図示のように回転軸7aに対し
て非対称な形状のブレードの場合には、ブレード各部位
の厚みを変えたり、或いは質量の不足する側にカウンタ
ウェイト部を付設するなどして、ブレード自身の重心位
置が回転軸7a上に位置するように設計するとよい。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこ
れに拘束されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲での種々の変形実施が可能であることはいうまでもな
い。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、光パルスの照射を
第1,第２のフィールド期間にまたがる最短期間内におい
て行っているので、静止画像のボケを大幅に軽減するこ
とができ、また、パルス状に通過させる第1,第２の露光
開口部間の狭角部を固体撮像素子におけるフィールド間
の光不感時間よりも遮断時間的に若干大きくなるように
設定しているので、回転遮蔽板の回転ムラや同期ずれが
多少生じたとしても、それを吸収して第1,第２のフィー
ルド期間内における照射光量をそれぞれ一定に保つこと
ができ、光量ムラのない静止画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例たる内視鏡装置のブロック
図、第２図はシャッタブレード（回転遮蔽板）の平面
図、第３図はシャッタブレードの他の実施例を示す平面
図、第４図（ａ）（ｂ），（ｃ）は光パルスと画像信号
との位相関係を示すタイミング図、第５図は固体撮像素
子の一例を示す説明図である。 1a……固体撮像素子、３……光源、 6,6′……シャッタブレード（回転遮蔽板）、 15……ロータリシャッタ、 16……光パルス発生手段、 16,20……第１の露光開口部、 17,21……第２の露光開口部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体に照射される光パルスを発生する光
パルス発生手段と、被写体に照射された光パルスの反射
成分に応じてこの被写体のフィールド画像信号を出力す
る固体撮像素子とを備え、この固体撮像素子より連続し
て出力される第1,第２のフィールド画像信号を基に前記
被写体のフレーム画像を形成する内視鏡装置において、前記光パルス発生手段は、連続光を発生する光源と、円
形の回転遮蔽板を備え、その回転遮蔽板上に、前記固体
撮像素子におけるフィールド間の光不感時間よりも遮蔽
時間的に若干大きくなる狭角部を介して前記光源からの
連続光をパルス状に通過させる第1,第２の露光開口部を
設け、前記回転遮蔽板を連続回転させて前記光源から発
せられた連続光より、第１のフィールド期間の終端部分
及び第２のフィールド期間の始端部分にて前記被写体に
照射される光パルスを生成するロータリシャッタとを有
することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】前記回転遮蔽板は、その重心位置が回転軸
上に位置するように形成した特許請求の範囲第１項記載
の内視鏡装置。
【請求項３】前記回転遮蔽板は、この回転遮蔽板の回転
軸と前記連続光軸との軸間距離の変更により前記光パル
スの照射時間を変え得る如く形成した特許請求の範囲第
１項又は第２項に記載の内視鏡装置。