JPS61138241A - 内視鏡装置 - 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】 〔技　　術　　分　　野〕 この発明は固体撮像素子を有し、被写体を撮像する内視
鏡装ηに関する。

〔従　　来　　技　　術〕

近年、内視鏡の先端にＣＣＤ等の固体撮像素子を内蔵し
カラー撮像を行なう内視鏡装置が開発されている０通常
、内視鏡で観察される場所は体腔内とか細い管状部材の
内部であるので、撮像用の照明光が必要である。そこで
、このような内視鏡装置においては、撮像素子の露出は
露光時間の制御ではなく、照明光を調光することにより
制御されている。そして、撮像素子の出力画ｇｌ＠号を
一画面全体にわたって積分し、被写体の明るさを求め、
これに応じて照明光の光量を調整し、撮像素子に入射さ
れる光量を調整していた。

ところで、このような方式では、被写体の明るさを求め
るのに、少なくともｌフレーム分の撮像時間が必要であ
り、急激な明るさの変化に応じきれないという欠点があ
る。医療用の内視鏡の場合は撮像する患部を頻繁に変え
ることがあるので。

このことは特に問題であった。

〔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、
その目的は被写体を撮像する際の照明光の自動調光を高
速で行なえる内視鏡装置を提供することである。

〔概　要〕

この目的は、撮像手段以外に画面全体の光量の急激な変
化を検出する検出手段を設け、撮像手段の出力と検出手
段の出力の和に応じて被写体の照明光の光量を調整する
内視鏡装置により実現される。

〔実　施　例〕

以下図面を参照してこの発明による内視鏡装置の一実施
例を説明する。第１図はこの一実施例のブロック図であ
る。この実施例は内視鏡本体１０゜光源ユニット１２、
モニタ装置１４からなる。内視鏡本体１０は光源ユニッ
ト１２内のランプ３０から照射された照明光を内視鏡先
端まで伝達し、被写体を照明するための光ファイバ束か
らなるライトガイド１６を有する。内視鏡本体ｌＯの先
端には対物レンズ１８を介して入射された被写体像を撮
像する固体撮像素子（例えばＣ０Ｄ）２２が設けられて
いる。対物レンズ１８とＣＣＤ２２の間にはビームスプ
リッタ２０が設けられ、対物レンズ１８から入射された
光が部分され、直進する光がＣＣＤ２２に入射される。

ビームスプリフタ２０の側面には、受光素子としてのＳ
ＢＣ（シリコンブルーセル）２４が設けられ、ビームス
プリフタ２０で光路が９０”曲げられた入射光が５ＢＣ
２４に入射される。５ＢＣ２４は一画面内の被写体の明
るさを全体として検出する。Ｃ０Ｄ２２．５ＢＣ２４の
出力がそれぞれ増幅器２６．２８を介して光源ユニット
１２に供給される。

光源ユニットｌｚ内のランプ３０から照射される照明光
は絞り３２を介してライトガイド１６に入射される。こ
こで、ＣＣＤ２２は面順次撮像方式でカラー撮像を行な
うとし、図示してはいないが、ランプ３０とライトガイ
ド１６の間にはＲｌＧ、Ｂの回転カラーフィルタが設け
られている。

そして、照明光はＣＣＤ２２のｌ撮像フレーム毎＜Ｒ，
Ｇ、Ｂの３原色に着色され、ＣＣＤ２２の出力は１フレ
ーム毎にＲ，Ｇ、Ｈのカラー成分信号となる。ＣＣＤ２
２からのカラー成分信号は映像回路３４に供給され、３
フレ一ム分の成分信号が合成されてｌフレームの画像信
号とされ、映像回路３４からＲ，Ｇ、Ｂの３成分信号が
同時に出力され、モニタ装置ｉ１４に供給されるととも
に調光回路３６に供給される。このため、ＣＣＤ２２の
撮像速度はモニタ装置１４の表示速度よりも約３倍高速
に設定されている。

調光回路３６は映像回路３４の出力Ｒ，Ｇ、Ｂ信号が供
給され３信号を加算する加算回路３８、加算回路３８の
出力端または接地端を選択するセレクタ４０．セレクタ
４０の出力を積分するローパスフィルタ（ＬＰＦ）４２
、Ｉ、ＰＦ４２の出力を増幅する増幅器４４からなる。

ここで、増幅器４４の増幅率は可変となっている。増幅
器４４の出力が調光回路３６の出力として加算器４６の
第一入力端に供給される。

一方、５ＢＣ２４の検、小信号が微分器、すなわち、バ
イパスフィルタ（ＨＰＦ）５０と増幅器５２を介し℃加
算器４６の第二入力端に供給される。増幅器５２は光源
ユニ、ト１２に設けられたスイッチ６８からの信号によ
って増幅率が制御され、ＣＣＤ２２かもの信号と５ＢＣ
２４からの信号が等しい比率で加算されるようになって
いる。

加算器４６の出力が絞り駆動回路５４に供給され、この
信号により絞り３２が制御され、照明光が調光される。

この実施例では測光方式としては、全面測光と部分測光
の２通りが選択でき、部分測光の場合は測光部分を選択
できるようになっている。そのため、光源ユニット１２
には、部分測光の際の測光中心を指定する測光中心指定
器６０も接続されている。３１１光中心指定器６０とし
ては、ジ菖イスティック、ライトペン、キーボード等が
用いられる。ａｍ光中心指定器６０から入力される測光
中心信号Ｘ、ｙが測光部分演算回路６２に入力され。

測光中心信号ｘ、ｙの周囲の所定の部分１例えば、測光
中心（ｘ、ｙ）を中心とする半径ｒの円とか、測光中心
（ｘ、ｙ）を中心とする一辺ｄの正方形が測光部分とし
て求められる。この測光部分を表わす信号が測光パター
ン発生器６４に供給される。測光パターン発生器６４は
ＣＣＤ２２の画素に対応した記憶領域を有する画素対応
メモリを内蔵していて、測光部分信号に応じて測光部分
内の画素に対応したメモリ領域のみが所定のデータ、例
えば、ビットｌとされる。ここで、メモリは初期状態で
は全領域にビット１が書込まれていて、測光部分信号に
応じて測光部分以外の領域がビット０にされるとする。

このビットｌが測光パターンを構成する。測光パターン
発生器６４の出力が調光回路３６内のセレクタ４０に制
御信号として供給される。測光部分信号は増幅率調整回
路６６にも供給され、これにより増幅器４４の増幅率が
制御される。

次に、この実施例の動作を説明する。内視鏡本体１０の
先端が体腔内とか管状部材の中に挿入されランプ３６が
点灯されると、被写体の像が対物レンズ１８、ビームス
プリッタ２ｏを介して、ＣＣＤ２２、ＳＢＣ２４ｋｍ入
射される。ＣＣＤ２２の出力が増幅器２６、映像回路３
４を介してモニタ装置１４に供給され、被写体の画像が
モニタ装置１４でカラー表示される。一方、映像回路３
４からの３成分信号は加算回路３８で加算され、加算結
果がセレクタ４０に供給される。

ここで、測光方式の選択は測光中心指定器６０により行
なわれ、測光中心が指定されなければ全面測光が選択さ
れ、測光中心が指定されれば部分測光が選択されること
になる。

全面測光の場合は、測光部分信号は全画素を測光部分と
して指定するので、測光パターン発生器６４内の画素対
応メモリの全領域がビットｌのままとされる。測光パタ
ーン発生器６４はＣＣＤ２２の信号読出しと同期して画
素対応メモリからデータを出力する。セレクタ４０はビ
ットｌの制Ｗ信号に応じて加算回路４０の出力を、ピッ
）０の制御信号に応じて接地端を選択するとする。その
ため、この場合は、セレクタ４０は常に加算回路３８の
出力をＬＰＦ４４に供給する。すなわち、ＣＣＤ２２の
出力が全てＬＰＦ４２に供給される。ＬＰＦ４２は３成
分の加算画像信号を１フレームにわたって積分し、一画
面の被写体の明るさを求め、これを増幅器４４を介して
加算器４６に供給する。この時、増幅器４４の増幅率は
所定の増幅率に固定される。

また、５ＢＣ２４の出力が増幅器２８を介して）（ＰＦ
５０に入力されている。５ＢＣ２４は画面全体の明るさ
に応じた検出信号を発生している。

そして、この検出信号は被写体の明るさの変化に追従性
よく応答している。ＨＰＦ５０は画面全体の明るさが急
激に変化した場合のみ微分パルス信号を発生し加算器４
６に供給する。すなわち、画面全体の明るさの変化が緩
やかな場合は、絞り駆動回路５４にはＬＰＦ４２の出力
のみが供給される。ＬＰＦ４２による積分結果は画面全
体の正確な明るさを反映しているので、絞りが正確に制
御される。そして、画面の明るさが急激に変化した場合
は、ＨＰＦ５０から微分パルスが発生され、絞り駆動回
路５４にはＬＰＦ４２の出力とＨＰＦ５０の出力の加算
結果が供給される。ＨＰＦ５０の出力は画面の明るさの
急激な変化に追従しているので、被写体の明るさが高速
に変化しても、絞りが迅速に制御され、応答性のよい絞
り制御が実現される。

測光中心指定器６０から測光中心信号ｘ、ｙが入力され
部分測光が選択されると、測光部分演算回路６２は測光
中心（ｘ、ｙ）の周囲の所定の部分を表わす測光部分信
号を測光パターン発生器６４に供給する。そして、測光
パターン発生器６４の画素対応メモリ内の測光部分以外
の領域のデータがビットｏに変更される。前述したよう
に、この画素対応メモリからの信号読出しとＣＣＤ２２
からの信号読出しは同期しているので、ＣＣひ２２の各
画素から信号が読出される時に、その画素に対応する測
光パターン発生器６４のメモリ領域からデータが読出さ
れる。この結果、測光部分内の画素からの信号読出し時
には、セレクタ４０は加算回路３Ｂの出方をＬＰＦ４２
に供給し、測光部分以外の画素からの信号読出し時には
、セレクタ４０は接地信号をＬＰＦ４２に供給する。す
なわち、部分測光が選択されると、指定された測光部分
内の画素からの信号のみがＬＰＦ４２に供給され、この
部分のみの明るさが求められ加算器４６に供給される。

ここで、８１分画素数は全面測光の場合に比べて少なく
なるので、これを補正するために、増幅率調整回路６６
は増幅器４４の増幅率を全面測光の場合に比べて測光部
分の画素数に逆比例して増加している。他の動作は全面
測光の場合と同様である。

最後に第２図（ａ）〜（ｆ）に示すタイミングチャート
を参照して各部の信号を説明する。被写体の明るさは第
２図（ａ）に示すように変化するとする。これに応じて
、ＣＣＤ２２の出力を積分するＬＰＦ４２の出力は第２
図（ｂ）に示すようにＣＣＤ２２の１フレームの撮像周
期毎に段階的に変化する５時刻Ｌｌで被写体の明るさが
急激に変化するが、ＬＰＦ４２の出力はこれに追従でき
、ない、一方、第２図（Ｃ）に示すように５ＢＣ２４の
出力信号は被写体の明るさの変化によく追従して変化す
る。しかし、被写体の明るさの変化が緩やかな時はＨＰ
Ｆ５０からは出力は発生されない、そのため、時刻ｔ１
までは加算器４６の出力は第２図（ｅ）に示すようにＬ
ＰＦ４２の出力そのものである。そして、絞り３２も第
２１１１ｍに示すようにＬＰＦ４２の出力に応じて制御
されている。

時刻ｔｉで、被写体の明るさが急激に変化し５ＢＣ２４
の出力が急激に変化すると、第２図（ｄ）に示すように
ＨＰＦ５０から微分パルス信号が出力される。これによ
り、第２図（ｅ）に示すように加算器４６の出力が急激
に増加し、これにより、第２図（ｆ）に示すように絞り
３２が被写体の明るさの変化にすぐに応答して制御され
る。ここで、ＨＰＦ５０の時定数はＣＣＤ２２の１〜２
フレ一ム分の撮像時間に設定されている。

以上説明したようにこの実施例によれば、ＣＯＤ等の撮
像素子を有し、被写体を撮像する内視鏡装置において、
画面全体の光量を検出するＳＢＣ等の受光素子をさらに
設け、１画面にわたる撮像素子の積分信号と受光°素子
の微分信号との和により照明光を調光することにより高
速な自動調光が可能な内視鏡装置が実現される。また、
通常時はＣＯＤの出力を積分した信号に応じて調光して
いるので、被写体の明るさに正確に応じて照明光を制御
できる。さらに、部分測光の場合、積分範囲を変更する
ことにより、簡単に測光部分を変更できる。

なお、この発明は上述の実施例に限定されるものではな
く種々変更可能である０例えば、実施例では部分測光方
式も可能としたが、この発明は、通常時はＣＣＤの出力
の積分信号により照明光を制御し、被写体の明るさの急
激な変化時にはＳＢＣ等の受光素子の微分信号により照
明光を制御するものであり、ＣＣＤの出力の積分信号に
基ずいて全面測光を行なう場合のみでもよい。さらに、
ＣＯＤ等の撮像素子は内視鏡先端に内蔵するのではなく
、イメージガイドを有する従来の内視鏡装置の接眼部に
接続し、イメージガイドを伝達された像を撮像してもよ
い。

〔発　明　の　効　果〕゛ 以上説明したようにこの発明によれば、被写体の明るさ
の変化に応じて正確、かつ高速に照明光の光量を制御で
きる内視鏡装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１ｒＩｌはこの発明による内視鏡装置の一実施例の構
成を示すブロック図、第２図（＆）〜（ｆ）はこの実施
例の動作を示すタイミングチャートである。 １０・・・内視鏡本体、１２・・・光源ユニット１４・
・・モニタ装置、ｚＯ・・・ビームスプリフタ２２・・
・ＣＣＤ、　　　２４・・・５ＢＣ３２・・・絞り、　
　　　３６・・・調光回路４０・・・セレクタ、　　４
２・・・ＬＰＦ４６・・・加算器、５０・・・ＨＰＦ ６０・・・測光中心指定器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被写体を照明する光源手段と、前記光源手段により照明
   された被写体を撮像する走査型の撮像手段と、一画面分
   の前記撮像手段の出力を積分する手段と、被写体全体の
   光量を検出する受光手段と、前記受光手段の出力の急激
   な変化を検出する微分手段と、前記積分手段の出力と微
   分手段の出力の和に応じて前記光源手段から照射される
   照明光の光量を調整する調光手段とを具備する内視鏡装
   置。