JPH08554A - 内視鏡撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 撮像側のオートアイリスを有する構成におい
て、アイソレーションの増加を抑えて、回路構成を単純
化すると共に、装置を安価に構成することができる内視
鏡撮像装置を提供すること。 【構成】 二次回路３ａに対して絶縁分離された患者回
路３ｂに、ＣＣＤ１及とアイリス４と、さらに測光回路
としてのＬＰＦ１０，サンプルホールド１１と絞り駆動
回路としてのオートアイリスドライバ１２を配置してい
る。自動調光の制御ループが患者回路３ｂ内で完結して
いるので、従来例のように制御ループの流れが患者回路
−２次回路−患者回路とならず、アイソレーション素子
を削減でき、低コスト化及び小型化を図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オートアイリス機構を
有して固体撮像装置への入射光量の調節ができ、且つ電
源との絶縁分離がなされてた患者回路を有する内視鏡撮
像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】細長の挿入部を体腔内に挿入することに
よって、切開を必要とすることなく体腔内深部の対象部
位を観察したり、必要に応じて処置具を用いて治療処置
のできる内視鏡が広く用いられている。最近では、ＣＣ
Ｄ等を用いた固体撮像装置を備えた電子内視鏡や光学式
内視鏡に外付けのテレビカメラを装着したものなどを用
いて、被写体画像のビデオ信号を得てモニタ等に画像を
表示する電子内視鏡装置が用いられつつある。

【０００３】医療分野に用いる電子内視鏡装置では、他
の電子医療機器と同様に、患者や術者に直接触れる部分
は漏れ電流による感電等を防止するための医用安全上の
対策が施されている。すなわち、商用電源に直接接続さ
れる１次回路、この１次回路と電源用の絶縁トランスを
介して構成される２次回路に加えて、１次回路及び２次
回路に対して所定の耐圧、漏れ電流値の基準を十分満た
すような患者回路を設け、内視鏡挿入部に配設した固体
撮像装置などの電子回路を患者回路で構成するようにし
ている。

【０００４】前記患者回路は、信号ライン、グランド等
が２次回路とは電気的に絶縁された構造となっている。
電子内視鏡装置内の電子回路のうち、２次回路は、通
常、グランドを筐体等へ接続しており、１次回路のグラ
ンドと共通にする場合もある。一方、患者回路のグラン
ドは、２次回路とは別のグランドとし、２次回路に対し
て浮いた状態となっている。また、患者回路−２次回路
間にはアイソレーション素子を設け、電源や信号ライン
等について患者回路と２次回路との間を絶縁するように
している。アイソレーション素子としては、ディジタル
信号ラインではフォトカプラ等が、アナログ信号ライン
ではパルストランス等が用いられる。

【０００５】電子内視鏡装置の撮像部である内視鏡撮像
装置の構成例を図４に示す。

【０００６】ＣＣＤ５１を備えた外付ＴＶカメラ５０
（または電子内視鏡５０）は、映像信号処理を行うカメ
ラコントロールユニット（以下、ＣＣＵと記す）５２に
接続されている。外付ＴＶカメラ５０には、入射光量を
調節するアイリス５３と、このアイリス５３を介して入
射した光像を前記ＣＣＤ５１上に結像する結像光学系５
４とを有している。

【０００７】前記ＣＣＵ５２内の回路は、２次回路の部
分と患者回路の部分とで構成され、患者回路と２次回路
との間には、アイソレーション５５，５６，５７が設け
られ、患者回路−２次回路間が絶縁されている。また２
次回路と患者回路とはグランドが別になっており、２次
回路に対して患者回路が浮いた状態となっている。

【０００８】前記ＣＣＵ５２の患者回路には、ＣＣＤ５
１を駆動するＣＣＤドライバ５８と、ＣＣＤドライバ５
８へ供給する各種タイミングパルスを生成するタイミン
グジェネレー５９と、ＣＣＤ５１の出力信号（ＣＣＤ O
UT）を増幅するプリアンプ６０と、アイリス５３を駆動
するアイリスドライバ６１とを有している。

【０００９】前記ＣＣＵ５２の二次回路には、アイソレ
ーション５６を介して同期信号を供給するＳＳＧ６２
と、アンプ６０及びアイソレーション５７を介して入力
するＣＣＤ出力に対する相関二重サンプリング処理をす
るＣＤＳ回路６３と、ＣＤＳ回路６３の出力を処理して
ビデオ信号に変換する映像信号処理回路６４とを有して
いる。また、前記ＣＣＵ５２の二次回路には、ＣＤＳ回
路６３の出力から輝度成分を検波して調光信号を生成す
る測光回路６５を有している。前記測光信号は、二次回
路側のＶ／Ｆ変換器６６により電圧／周波数変換された
後、アイソレーション５５を介して、患者回路のＦ／Ｖ
変換器６７に入力する。Ｆ／Ｖ変換器６７により電圧信
号に戻された調光信号を受けて、オートアイリスドライ
バ６１が、アイリス５３の開口量を適正に調節する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の構成で
は、先端にオートアイリスを有する外付けＴＶカメラま
たは電子内視鏡において、アイリスをドライブする信号
は、ＣＣＤ出力→アイソレーション→測光→アイソレー
ション→オートアイリスドライバの流れで作られてお
り、信号は患者回路→２次回路→患者回路のように伝達
されている。このため、アイソレーション素子数が余分
に増え、回路構成も複雑となる。このため、ＥＭＣ（el
ectro-magnetic compatibility）対策上不利になるとい
う欠点や、部品点数が多くなって装置のコストが高くな
ってしまう欠点があった。

【００１１】本発明は、これらの事情に鑑みてなされた
もので、撮像側のオートアイリスを有する構成におい
て、アイソレーションの増加を抑えて、回路構成を単純
化すると共に、装置を安価に構成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している。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、被写体の内視
鏡による観察像を光学結像する撮像光学系と、前記撮像
光学系により結像された光学像を撮像する固体撮像装置
と、前記撮像光学系への入射光量を調整する入射光絞り
手段と、前記固体撮像装置の出力を処理する信号処理手
段と、を有している内視鏡撮像装置において、前記固体
撮像装置の出力より内視鏡画像の明るさを検出する測光
回路と、前記測光回路の出力信号に応じて、前記入射光
絞り手段を駆動制御する絞り駆動回路とを有し、前記信
号処理手段を有し且つ電源と電気的に分離されていない
二次回路に対して所定の耐圧が得られるように絶縁分離
され且つ前記固体撮像装置及び前記入射絞り手段を含む
患者回路に、前記測光回路と前記絞り駆動回路とを設け
ている。

【００１３】

【作用】本発明の構成では、電源と電気的に分離されて
いない二次回路に対して所定の耐圧が得られるように絶
縁分離された患者回路に、前記固体撮像装置及と前記入
射絞り手段と、さらに前記測光手段と前記絞り駆動手段
とを配置しており、自動調光の制御ループが患者回路内
で完結している。このため、従来例のように制御ループ
の流れが患者回路−２次回路−患者回路とならず、アイ
ソレーション素子を削減でき、低コスト化及び小型化を
図ることができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の第１実施例に係る内視鏡撮像装置
の主要部の構成を示すブロック図である。

【００１５】内視鏡撮像装置２０は、光学式内視鏡の接
眼部に装着され且つ固体撮像装置としてのＣＣＤ１が搭
載された外付ＴＶカメラ２と、このＣＣＤ１と接続され
ＣＣＤ１の駆動及び映像信号処理を行う映像信号処理装
置としてのカメラコントロールユニット（ＣＣＵ）３
と、を備えて主要部が構成されている。ＣＣＵ３からの
出力信号であるビデオ信号は、ＴＶモニタ等に出力され
て画像表示や録画されるようになっている。

【００１６】尚、前記固体撮像装置は、電子内視鏡の挿
入部先端部に設けても良い。

【００１７】前記外付ＴＶカメラ２には、前記光学式内
視鏡の接眼部を介して入射する光線の光量を調節するア
イリス４と、このアイリス４を介して入射した光像を前
記ＣＣＤ１上に結像する結像光学系５とを有している。
尚、符号１９は、バッファである。

【００１８】ＣＣＵ２は内部の回路において、２次回路
３ａの部分と、この２次回路３ａと絶縁され２次回路３
ａに対して所定の耐圧、漏れ電流値の基準を十分満たす
ように構成された患者回路３ｂの部分とを有している。
患者回路３ｂと２次回路３ａとはグランドが別になって
おり、患者回路３ｂが２次回路３ａに対して浮いた状態
となっている。このように患者回路３ｂを設けることに
より、内視鏡の挿入部など患者や術者に直接触れる部分
において漏れ電流を防止でき、患者等に対して漏れ電流
による感電などを防止することができる。

【００１９】患者回路３ｂ側には、ＣＣＤ１を駆動する
駆動パルスを出力するＣＣＤドライバ７と、ＣＣＤドラ
イバ７へ供給する駆動用タイミングパルスを生成するタ
イミングジェネレータ８と、ＣＣＤ１の出力信号（ＣＣ
Ｄ OUT）を増幅するプリアンプ９とが設けられている。
また、患者回路３ｂ側には、プリアンプ７の出力のうち
低域成分を通過させて調光用の検波信号を得るＬＰＦ
（ローパスフィルタ）１０と、このＬＰＦ１０の出力を
タイミングジェネレータ８のパルスのタイミングでホー
ルドするサンプルホールド回路１１と、このサンプルホ
ールド回路１１がホールドした信号を受けて、アイリス
４の開口量を調節するオートアイリスドライバ１２とを
有している。

【００２０】２次回路３ｂ側には、タイミングジェネレ
ータ８へ供給する水平同期信号（ＨD ）及び垂直同期信
号（ＶD ）を生成する標準信号生成回路（ＳＳＧ，Stan
dardsignal generator ）１３と、ＣＣＤ１の出力信号
のノイズを除去するＣＤＳ回路（相関二重サンプリング
回路）１４と、ＣＤＳ回路１４の出力を受けて各種映像
信号処理を行う映像信号処理回路１５とが設けられ、Ｃ
ＣＤ１で撮像した内視鏡画像のビデオ信号を映像信号処
理回路１５より出力するようになっている。

【００２１】患者回路３ｂと２次回路３ａとの間には、
二つのアイソレーション素子１６，１７が設けられ、患
者回路−２次回路間が絶縁されて電気的に分離された構
造となっている。すなわち、ＳＳＧ１３とタイミングジ
ェネレータ８との間の水平同期信号ＨD 及び垂直同期信
号ＶD の信号ラインは、フォトカプラ等によるアイソレ
ーション素子１６を介して接続され、プリアンプ９とＣ
ＤＳ回路１４との間のＣＣＤ出力信号（ＣＣＤ OUT）の
信号ラインは、パルストランス等によるアイソレーショ
ン素子１７を介して接続され、それぞれの信号ラインに
おいて信号伝送がなされるようになっている。

【００２２】ＣＣＵ２の動作時には、図示しない水晶発
振器よりクロックＣＬＫがＳＳＧ１３へ送られ、クロッ
クＣＬＫに同期した水平同期信号ＨD 及び垂直同期信号
ＶDが生成される。このＳＳＧ１３からの水平同期信号
ＨD 及び垂直同期信号ＶD が、アイソレーション素子１
６を介して患者回路３ｂのタイミングジェネレータ８へ
伝送され、例えば水平転送クロック、垂直転送クロッ
ク、リセットパルス等の駆動パルスが生成される。これ
らの駆動パルスがＣＣＤドライバ７を介してＣＣＤ１に
入力され、ＣＣＤ１において被写体像の光電変換と蓄積
電荷の転送が行われる。

【００２３】ＣＣＤ１の出力信号（ＣＣＤ OUT）は、プ
リアンプ９で増幅された後、アイソレーション素子１７
を介してＣＤＳ回路１４へ入力され、映像信号処理回路
１５によって信号処理されてＮＴＳＣ，ＰＡＬ等のビデ
オ信号に変換される。

【００２４】一方、プリアンプ９の出力は、ＬＰＦ１０
により画像の明るさを反映している成分が検波されて調
光用の検波信号となる。この検波信号は、サンプルホー
ルド回路１１により、タイミングジェネレータ８のパル
スのタイミングでホールドされ、オートアイリスドライ
バ１２に供給される。このオートアイリスドライバ１２
は、サンプルホールド回路１１によりホールドされた検
波信号に応じて、アイリス４の開口量を調節し、ＣＣＤ
１に入射する光の光量を適正に維持している。これによ
り、ＣＣＤ１が出力する信号からなる画像は、明るさが
自動的に適正に保たれ、画質が良好に維持される。

【００２５】以上のように、本実施例では、オートアイ
リスのための構成が患者回路にのみ設けられ、二次回路
を含めて自動調光の制御ループが構成されていない。す
なわち、患者回路−２次回路間の信号伝送ラインの数を
少なくすることができる。従って、本実施例の構成によ
れば、患者回路と２次回路とを絶縁するアイソレーショ
ン素子の数を減らすことができ、患者回路を有する内視
鏡撮像装置のコストを低減させて安価な構成で且つ小型
化を図ることができる。また、本実施例は、前述した従
来例の構成と比較しても、アイソレーション素子及びＶ
／Ｆ変換器、Ｆ／Ｖ変換器を不要とすることができる。

【００２６】さらに、本実施例は、患者回路と２次回路
との間の伝送信号数が少なくなるため、患者回路におい
て特にラインからのＥＭＩ(electro-magnetic interfer
ence)の影響を減少でき、ＥＭＣ対策上有利な構成とす
ることができる。

【００２７】図２は本発明の第２実施例に係る内視鏡撮
像装置の主要部の構成を示すブロック図である。

【００２８】図２に示す第２実施例の内視鏡撮像装置２
２は、第１実施例のプリアンプ９の後に設けた調光側Ｃ
ＤＳ回路２３の出力を用いて、自動調光を行う構成にな
っている。その他、第１実施例と同様の構成及び作用に
ついては、同じ符号を付して説明を省略すると共に、異
なる点についてのみ説明する。

【００２９】本実施例のＣＣＵ３の患者回路３ｃには、
前記プリアンプ９とＬＰＦ１０との間に調光側ＣＤＳ回
路２３が介装され接続されている。

【００３０】ＣＤＳ回路２３は、ＣＣＤ出力信号に含ま
れる１／ｆ及びリセットノイズを除去するために相関二
重サンプリングを行い、キャリア信号からベースバンド
の信号を与えると共に、その際ノイズ成分を除去してＳ
／Ｎ比を改善した信号にする。

【００３１】前記構成において、プリアンプ９の出力
は、ＣＤＳ回路２３によりＣＣＤ出力のノイズを除去し
た後、ＬＰＦ１０により検波信号を得るようにしてい
る。その後、検波信号は、サンプルホールド回路１１に
よりホールドされ、オートアイリスドライバ１２に供給
され、オートアイリスドライバ１２によりアイリス４の
開口量を適正に自動調節する制御信号となる。以上によ
り、ＣＣＤ１が出力する信号からなる画像は、明るさが
自動的に適正に保たれ画質が良好に維持される。

【００３２】第２実施例の構成によれば、患者回路と２
次回路とを絶縁するアイソレーション素子等の数を削減
して第１実施例の効果と同様が得られると共に、二重サ
ンプリング処理の後に自動調光用の検波信号を得ている
ので、従来例と同等の自動調光制御ができる。

【００３３】図３は本発明の第３実施例に係る内視鏡撮
像装置の主要部の構成を示すブロック図である。

【００３４】図３に示す第２実施例の内視鏡撮像装置２
５は、第２実施例の構成に加えて、て、自動調光のため
の明るさを検出する方式である測光方式を切り換えるこ
とができる構成になっている。その他、第１実施例と同
様の構成及び作用については、同じ符号を付して説明を
省略すると共に、異なる点についてのみ説明する。

【００３５】本実施例のＣＣＵ３の患者回路３ｄには、
第２実施例のＬＰＦ１０に代えて、ＬＰＦ２６が設けら
れている。このＬＰＦ２６は、例えば複数の抵抗器とコ
ンデンサと切り換え用のリレーとからなり、アイソレー
ション１８を介してＣＣＵ３のフロントパネルスイッチ
２７から入力される切り換えパルスにより、帯域特性す
なわち時定数が切り換えられるようになっている。

【００３６】前記構成において、プリアンプ９の出力
は、ＣＤＳ回路２３によりＣＣＤ出力のノイズを除去し
た後、ＬＰＦ１０により検波信号を得ている。この検波
信号は、サンプルホールド回路１１及びオートアイリス
ドライバ１２を介して、アイリス４の開口量を適正に自
動調節するために用いられる。

【００３７】ここで、切り換える測光方式の例として、
平均測光またはピーク測光を例に自動測光の動作につい
て説明する。

【００３８】フロントパネル２７から所定の切り換えパ
ルス、例えばＯＦＦ信号が入力されていると、ＬＰＦ２
６は、ＣＣＤ出力の画像においてその明るさの平均値が
得られる時定数に設定される。すなわち、サンプルホー
ルド回路１１では、ＬＰＦ２６の出力をホルードし、こ
のホールド値が画像の明るさの平均値となり、画像の明
るさの平均値を基準に適正な明るさが維持できるよう
に、アイリス４が制御される。

【００３９】一方、フロントパネル２７から所定の切り
換えパルス、例えばＯＮ信号が入力されてると、ＬＰＦ
２６は、ＣＣＤ出力の画像においてその明るさのピーク
が得られる時定数に設定される。このときの時定数は、
平均測光よりも時定数が小さく設定されており、サンプ
ルホールド回路１１でホルードされた値は、画像の明る
さのピーク値となっている。従って、画像の明るさのピ
ーク値を基準に適正な明るさが維持されるようにアイリ
ス４が制御される。

【００４０】測光モードを平均測光にした場合には、多
くの場合、観察対象が一様に観察できる一方、ピーク測
光とした場合、平均測光時における画像の白飛び部分が
明瞭に観察できる。観察対象やその凹凸、あるいは照明
の当たり具合に応じて、測光モードを切り換え、観察し
たい部位を適正な明るさにして観察することができる。

【００４１】尚、測光モードは、前記ピーク測光及び平
均測光以外に、例えば気管枝などの奥まった部分を観察
し易いように、最低値測光方式を加えても良い。

【００４２】本実施例によれば、ＣＤＳ回路を介して自
動調光用の検波信号を得ているので、従来例と同様の制
御動作が得られると共に、アイソレーション素子として
はホトカプラを使用できるので、トランスを用いたもの
より比較的安価に構成できる。

【００４３】［付記］以上詳述したように本発明の実施
態様によれば、以下のような構成を得ることができる。
すなわち、 ［付記１］ 請求項１記載の内視鏡撮像装置であって、
前記固体撮像装置の出力信号を相関二重サンプリングを
する手段を前記患者回路に設け、前記測光回路は、相関
二重サンプリングをする手段の出力を基に、内視鏡画像
の明るさを検出する。

【００４４】［付記２］ 請求項１記載の内視鏡撮像装
置であって、前記測光手段は、内視鏡画像の明るさ検出
する測光方式を選択するため、切り換え可能な複数の異
なる設定がなされ、切り換えられた設定に応じて内視鏡
画像の明るさを検出する。

【００４５】［付記３］ 付記２記載の内視鏡撮像装置
であって、前記測光手段は、内視鏡画像の明るさの平均
値を検出する平均測光と、内視鏡画像の明るさのピーク
値を検出するピーク測光とが切り換え可能で、選択され
た測平均測光またはピーク測光によって内視鏡画像の明
るさを検出する。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の内視鏡撮像
装置によれば、患者回路と２次回路との間の伝送信号数
を少なくすることができ、患者回路を有する装置を安価
に構成することが可能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は第１実施例に係る内視鏡撮像装置の主要
部の構成を示すブロック図。

【図２】図２は第２実施例に係る内視鏡撮像装置の主要
部の構成を示すブロック図。

【図３】図３は第３実施例に係る内視鏡撮像装置の主要
部の構成を示すブロック図。

【図４】図４は従来例に係る内視鏡撮像装置の構成を示
すブロック図。

【符号の説明】

２０…内視鏡撮像装置 １…ＣＣＤ ２…外付ＴＶカメラ ３…ＣＣＵ ３ａ…患者回路 ３ｂ…二次回路 ４…アイリス １０…ＬＰＦ １１…サンプルホールド １２…オートアイリスドライバ １６，１７…アイソレーション素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 真司 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 望田 明彦 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 舩橋 一郎 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 上原 政夫 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 坂本 信之 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 小柳 秀樹 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体の内視鏡による観察像を光学結像
   する撮像光学系と、前記撮像光学系により結像された光
   学像を撮像する固体撮像装置と、前記撮像光学系への入
   射光量を調整する入射光絞り手段と、前記固体撮像装置
   の出力を処理する信号処理手段と、を有している内視鏡
   撮像装置において、 前記固体撮像装置の出力より内視鏡画像の明るさを検出
   する測光回路と、 前記測光回路の出力信号に応じて、前記入射光絞り手段
   を駆動制御する絞り駆動回路と、を有し、 前記信号処理手段を有し且つ電源と電気的に分離されて
   いない二次回路に対して所定の耐圧が得られるように絶
   縁分離され且つ前記固体撮像装置及び前記入射絞り手段
   を含む患者回路に、前記測光回路と前記絞り駆動回路と
   を設けていることを特徴とする内視鏡像の明るさ内視鏡
   撮像装置。