JPS6053917A - 内視鏡用自動調光装置 - Google Patents

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】 ［発明の技術分野］ 本発明は観察に適した照明強度に調光可能にす５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ｌラウン
管等の表示装置に被写体の映像を表示可能とするものが
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内視鏡は、ｒメージ
ガイドファイバに光学像を結像するものこ比べ、映像を
記録することも容易であるし、高鞄積化技術の進展と共
に、今後ますます小型にで号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、５像面の
受光素子に入射される光量が大きすぎるてはにじんでブ
ルーシング現象が生じ、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Ｒ像不能に
なるという問題がある。

上記ブルー会ング現象が生じないように照明光の強度を
光＃ｉ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１１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Ｖ
ｊ荷時間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
湿っている場合には反射強度が大きくなり、患部の状態
によっても適切な照明強度が異る。

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ちので撮像に
適した照明強度に自動的に調光可能とする内視鏡用撮像
用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
れる電気信号でスリット等用いて形成した透光部を通過
する光量を可変調節することによって、自動的に観察に
適した光量にできるようになっている。

［発明の実施例コ 以下、回向を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図及び第２図は本発明の第１実施例に係り、第１図
は第１実施例を備えた内視鏡を示し、第２図は照明光の
透過光量を制御するのに用いられる光量調節部材として
の遮光板及びはえの目レンズの一部を拡大して示す。

第１実施例を備えた内視鏡１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、該対物レンズ３
の結像位置にその撮像面が臨むようにＣＯＤ　（電荷結
合素子）等の固体撮像素子４が配設されている。この固
体Ｒ像素子４の撮像面には各受光素子を３原色の各波長
の光のみをそれぞれ透過する図示しないモザイク状の３
原色フィルタが取付けてあり、該固体撮像素子４に印加
されるタロツク信号によって、それぞれ赤、緑、青の透
過フィルタを通した各画素に対応した信号が順次出力さ
れるようになっており、該信号は低雑音指数の前置増幅
器（プリアンプ）５で増幅され、信号ケーブル６を経て
ビデオプロセス部７内のサンプルホールド回路によって
、各色信号Ｒ，Ｇ。

Ｂに分離されて取り込まれ、それぞれ増幅された後、周
期信号が重畳されて、モニタ用カラーテレビジョン８に
入力され、カラー画像として表示可能とする撮像手段が
形成されている。

上記挿入部２内には、対物レンズ３ど隣接するように配
光レンズ９が配設され、該配光レンズ９内側にその出射
端が臨むようにしてライトガイド１０が挿通されている
。

上記ライ１〜カイト１０の手元側後端は光源装置１１に
着脱自在で装着できるようになっている。

上記ライトガイド１０の照明光の入射端となる後端には
、照明ランプ１２の照明光が反射鏡１３で反射され、コ
ンデンサレンズ１４で集光されて照射されるようになっ
ている。

しかして、上記照明ランプ１２によるライｌ−ガイド１
０の入射端に照射される照明光の調節手段が以下のよう
に形成しである。

上記コンデンサレンズ１４と照明ランプ１２との間の光
路上で、例えばコンデンサレンズ１４の瞳位置には第２
図に示すように横長（紙面垂直方向）に開口部及び遮光
部とを設けた遮光板１５と、該遮光板１５に隣接しては
えの目レンズ１６とが配設されている。このはえの目レ
ンズ１６におｌプ　′る上記遮光板１５に対向する側に
は該遮光板１５と略同形状の遮光板を貼着、又は遮光塗
料の塗布等によって遮光部１７Ａ及び透光部１７Ｂとを
設け、上記遮光板１５とはえの目レンズ１６とて光量調
節部材が形成されている。

上記はえの目レンズ１６は、照明ランプ１２側から入射
される略平行の光束の照明光を各凸面状部分で屈折させ
、各他面側の凹面部に集光して遮光板１５側（の開口部
側）に出射できるようにしである。°このはえの目レン
ズ１６は固定されている。

一方、上記遮光板１５の上下の両端は、駆動手段として
のバイモルフ振動子１８．１９の各前端に取付けられ、
該バイモルフ振動子Ｌ８，１９の後端は台座２０等を介
して光源装置１１の内壁等に固定しである。

これら、バイモルフ振動子１８．１９にはリード線２１
を介して（バイモルフ）振動子駆動回路２２から駆動用
の制御信号が供給されるようになっている。この駆動用
信号のレベルが大きくなるのに応じて、バイモルフ振動
子１８．１９は、固定された後端側に対し、前端側か同
位相で下方に変位するように（矢符Ａで示す）形成して
あり、この変位に伴って、上記遮光板１５も下方に移動
し、遮光板１５の開口部を通過する照明光量を少くでき
るようにしである。

上記振動子駆動回路２２の制御入力端には、ビデオプロ
セス部７から出力される各色信号Ｒ，Ｇ。

Ｂを加算器２３で加算した加締信号をさらに積分回路２
＜ｌ−で積分した信号が印加され、この信号のレベルが
大きくなるにつれ、振動子駆動回路２２の出力信号のレ
ベルが大きくなるようにしである。

尚、上記加算器２３は、色のバランスを保持して調光用
信号とするものであり、又、積分回路２４は、各受光素
子から出力される信号の受光期間に対応させるためのも
ので、該積分回路２４は、１フレ一ム程度以上の積分時
定数に設定してあり、この積分した信号レベルの大きさ
で、遮光板１５の關口部をそのまま通過できる最大の透
過面積状態から変位させてはえの目レンズ１６を経た照
明光量を（そのレベルが大きくなるのに応じて〉小さく
できるようにしである。

このように構成された第１実施例によれば、内視鏡１を
被写体に近づけたり、遠ざけたりした場合に、その距離
に応じて照明された被写体から入射される光量が変化し
、従って最適となる照明強度が変化する。この状態での
固体Ｒ像素子４から出力される各画素に対応する信号を
取り込み、カラー表示のために分離された各色信号Ｒ，
Ｇ、Ｂを加算し、さらに積分回路２４で積分し、１フレ
一ム期間における被写体から反射されて入射される入射
光量を反映するレベルの調光用信号によって、振動子駆
動回路２２を駆動させ、バイモルフ振動子１８．１９に
駆動用の制御信号を印加して上記調光用信号又は制御信
号のレベルに応じて遮光板１５を変位させ、その状態で
の適切な照明強度に１フレ一ム程度の時間毎に保持され
る。従って、術者は照明強度をその都度適切なものとな
るように調整する手間を省け、診断あるいは治療処置に
専心でき、非常に便利である。

又、照明強度が適切な値に自動調光されるので、暗すぎ
た場合のようなことなく、患部等を詳しく診断すること
ができ、的確な診断あるいは治療処置できる。

第３図は本発明の第２実施例を備えた内視鏡を示す。

この第２実施例においては、照明を３原色の各色で行う
と共に、これら各色での照明強度をそれぞれの色につい
て色のバランスを適切な値に保持して自動調光できるよ
うにしである。

即ち、Ｍ２実施例を備えた内？１鏡３１においては、ビ
デオプロセス部７を経て出力される各色信号Ｒ，Ｇ、Ｂ
は、加算器２３及び積分回路２４を介し、半固定増幅器
３２Ｒ，３２Ｇ、３２Ｂでそれぞれ増幅され、さらにマ
ルチプレクサ３３を経て振動子駆動回路２２に入力され
るようになっている。

上記半固定増幅器３２Ｒ，３２Ｇ、３２Ｂはランプ１２
による透明光のスペクトル強度分布とか、ライトガイド
１０の波長に対する伝達特性とか、固体撮像素子４の感
光特性等を補正するためのものである。

一方、バイモルフ振動子１８．１９で駆動される遮光板
１５に近接してさらに３原色フィルタ３４が配設され、
該３原色フィルタ３４は振動子駆動回路３５の駆動用信
号で駆動されるバイモルフ振動子３６．３７にて迅速に
変位されるようになっている。

上記３原色フィルタ３４は、第４図に示すように赤、緑
笈び青の各色透過フィルタ３４Ｒ，３４Ｇ、３４Ｂがス
トライプ状に形成され、各透過フィルタの間隔は隣接す
る遮光板１５の開口部に臨ませることができるように形
成されており、（バイモルフ）振動子駆動回路３５の出
力信号で上下に振動的に変位されるようになっている。

上記振動子駆動回路３５は、マルチレクサ３８によって
それぞれ各色専用の電源３９Ｒ，３９Ｇ、３９Ｂと順次
導通できるようになっており、これらマルチプレクサ３
８．３３は色フレーム切換回路４０の切換信号によって
、各色での１フレームごとに順次切換えられるようにな
っている。しかして各電源３９Ｒ，３９Ｇ、３９Ｂと順
次導通されることによって、変位量が段階的に異り、は
えの目レンズ１６の透光部１７Ｂに対向する３原色フィ
ルタ３＋、′における透過フィルタ部分が３４Ｒ１３４
Ｇ、３４Ｂ、３４Ｒ，・・・と順次切換えられ、これに
応じてライトガイド１０を紅で被写体に照射される照明
光の色が赤、緑、青、赤・・・と順次切換えられるよう
になっている。

尚、この実施例においては白黒の固体撮像素子４−が用
いてあり、ビデオプロセス部７は該固体撮像素子４′の
出力信号を各１フレームごとに上記色フレーム切換回路
４０の切換信号でマルチプレクサ等を介して切換えるこ
とによって（図示略）、各色信号Ｒ，Ｇ、Ｂに分離し、
モニタ用カラーテレビジョン８に出力して時分割的に各
色で表示するようにしである。

このように構成された第２実施例に係る内視鏡３１を用
いると、マルチプレクサ３３．３８は同期して切換えら
れ、３原色フィルタ３４の各色透過フィルタ３４Ｒ，３
４Ｇ、３４Ｂを通して被写体は３原色の各色で順次照明
される。しかして各色で照明れた被写体は撮像面に結像
され、電気信号に変換されて各受光素子から各クロック
信号の印加と共に、電荷転送であるいはＸＹアドレス信
号の印加と共に順次出力され、増幅後ビデオプロセス部
７に取込まれる。このビデオプロセス部７で各色信号Ｒ
，Ｇ、Ｂに分離されてカラーテレビジョン８に各色で順
次表示されることになる。これと共に、各色信号Ｒ，Ｇ
、Ｂの各出力レベルに応じて、加算器２３及び積分回路
２４を経て色のバランスをくずすことのない調光用信号
にし、さらに色補正した後振動子駆動回路２２を経て遮
光板１５の変位量を各各フレームごとに自動的に調整す
る。従って、各色での照明においてもそれぞれ適切な照
明強度に自動調光できる。

この実施例は、各色ごとに色補正して自動調光できるの
でより忠実な搬像あるいは再生ができると共に、白黒の
固体撮像素子４−は各色での照明ごとにその受光素子を
全て用いることができるので解像力を向上できるという
特徴を有する。

第５図は本発明の第３実施例を備えた内視鏡の挿入部先
端周辺を示す。

この実施例においては、第１図に示すようなスリット１
５と、該遮光板１５に対向した遮光板４コとがライトガ
イド１０の前端と配光レンズ９との間で、例えば配光レ
ンズ９の瞳位置に配設されている。尚、一方の遮光板４
１は固定され、他方の遮光板１５はバイモルフ振動子１
８．１９を介して固定され、第１図に示したように振動
子駆動回路２２の制御信号で駆動されこれら遮光板１５
゜４１の透光部を経て通る被写体側に出射される照明光
の光量を制御できるようにしである。

第６図は本発明の第４実施例を備えた内視鏡の挿入部先
端周辺を示す。

この実施例においては、上記第３実施例にあけるライト
ガイド１０の代りに、挿入部２の先端側に照明手段とし
てランプ４２が配設されている。

尚、上記ランプ４２の代りに光量ダイオードを用いるこ
ともできることは明らかである。この場合３原色の色を
単数の発光ダイオードで実現できない場合には、３原色
の色で照明できるように複数にすれば良いことは明らか
である。

第７図は本発明の第４実施例を用いた内視鏡の挿入部先
端周辺を示す。

この実施例においては、第５図に示す遮光板１５及び４
１を用いた光量調節部材及びバイモルフ振動子１８．１
９による駆動手段が固体撮像素子４′の前面に設けてあ
り、撮像面に入射される受光量を調節することによって
、自動調節するようにしである。

尚、第５図、第６図あるいは第７図において、２枚の遮
光板１５’、４１を用いた調光手段の代りに第１図ある
いはＭ３図に示すようにはえの目レンズ１６を用いるこ
ともできる。

又、２枚の遮光板１５．４１を共に逆方向に変位させた
り、遮光板１５とはえの目レンズ１６を共に逆方向に移
動させることもできる。さらに、第１図あるいは第３図
において、はえの目レンズ１６側を変位させて調光する
こともできる。

又、上述においては光量調節部材における透光部はスリ
ット状のものに限定されるものでなく、円状あるいは正
方形状等の開口でも良いし、その他の形状でも良く、要
するに変位されることによって、透光部の面積が可変さ
れるものであれば良い。又、この変位は上下あるいは左
右方向のみに限定されるものでなく、回転的に変位させ
ることによって透光部の面積が可変されるものでも良い
。

さらに、遮光板等を傾けるように変位させるものをも含
むものである。

尚、上述の実施例においては、駆動手段としてバイモル
フ振動子を用いたが、通常の圧電振動子でもよいし、磁
石とソレノイド（電磁石を含む）との組合わせでも形成
できる。

又、固体撮像素子としてＣ０Ｄ（電荷結合素子）等の電
荷転送方式のものに限定されるものでなく、ＸＹアドレ
ス方式のものでも適用できることは明らかである。

尚、上記第３図に示す実施例において、加算器２３及び
積分回路２４は、半固定増幅器３２Ｒ９３２Ｇ、３２Ｂ
の出力側に設けることもできる。

尚、上記第５実施例のように自動調光手段を搬像手段側
に設ける場合には、必ずしも内視鏡のように、照明手段
を有するものに限定されるものでなく、広く光学機器類
に適用できるものである。

又、本発明はカラー用のみでなく白黒の場合にも適用で
きることは明らかである。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、固体Ｒ画素子から出
力される信号レベルに応じて被写体側に照射される照明
光量あるいは撮像面に入射される受光量をバイモルフ振
動子等用いた透過光量制卸手段にて制御するように構成
しであるので、被写体との観察距離等を変えた場合にお
いても、観察に適した適度の照明強度あるいは入射光量
強度に自動調光できる。

又、機械が簡単で、且つ低コストで実現できる。

さらに、小スペース内にも収納できるという利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１実施例に係り、第１図
は第１実施例を備えた内視鏡全体を示す説明図、第２図
は第１実施例における透過光量を調節する光量調節部材
周辺部を拡大して示す概略断面図、第３図及び第４図は
本発明の第２実施例に係り、第３図は第２実施例を備え
た内視鏡全体を示す説明図、第４図は３原色フィルタの
構造を示す正面図、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部周辺を示す断面図、第６図は本発
明の第４実施例に係る内視鏡挿入部の先端部周辺を示す
断面図、第７図は本発明の第５実施例に係る内視鏡挿入
部の先端部周辺を示す断面図である。 １．３１・・・内視鏡　２・・・挿入部３・・・対物レ
ンズ　４，４′・・・固体撮像素子５・・・プリアンプ
　７・・・ビデオプロセス部１０・・・ライトガイド １１・・・光源装置　１２・・・照明ランプ１３・・・
反射鏡　１４・・・コンデンサレンズ１５．４１・・・
遮光板 １６・・・はえの目レンズ １７Ａ・・・遮光部　１７Ｂ・・・透光部１８．１９，
３６．３７・・・バイモルフ振動子２２．４０・・・バ
イモルフ振動子駆動回路２３・・・加算器　２４・・・
積分回路３３．３８・・・マルチプレクサ ３４・・・３原色フィルタ ４０・・・色フレーム切換回路 ４２・・・ランプ 手　続　補　正　書　く自発） 昭和５８年特許願第１６３５８５号 ２、発明の名称 内視鏡用自動調光装置 ６、補正の対象　明細書の発明の詳細な説明の欄７、補
正の内容　別紙の通り １、明細書の第１２ページの第１０行目に「・・・出力
して時分割的に各色で表示」とあるのを「・・・出力し
て同時に表示」に訂正する。 ２、明細書の第１３ページの第３行目に「・・・各色で
順次表示」とあるのを「・・・各色で表示・・・」に訂
正する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被写体を照明する照明手段と、照明された被写体
   を固体撮像素子の撮像面に結像し、撮像面に配列された
   各受光素子の信号を取り込むことにより画像として表示
   可能とする撮像手段とを備え　べた内視鏡において、前
   記照明手段又は撮像手段に、変位に応じて透光部の面積
   が可変される光量調節用部材と、該光量調り用部材を入
   力信号のレベルに応じて変位させる駆動手段とを設け、
   受光素子　豹の出力信号に基づいて形成した制御信号に
   よって、前記駆動手段を介して光量調節部材を変位させ
   ることを特徴とする内視鏡用自動調光装置。　しく２）
   前記光量調節用部材は、スリット状開口部　３を設けた
   遮光板を対向して配置し、少くともその一方をバイモル
   フ振動子等の駆動手段で変位可能にしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記　剣（３）前記制御信号は、
   受光素子から出力される言号を適宜時定数の積分回路を
   介して形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の内′月鏡用自動調光装置。