JPS62111227A - ビデオ内視鏡 - 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】 （９，明の技術分野） この発明はイメージセンサを用いたビデオ内視鏡に関し
、特にイメージセンサを用いて体内の様子をディジタル
画像情報で検出して読取る場合に、イメージセンサから
出力される真数値に対応する変換テーブルを順次更新す
ると共に、イメージセンサに対する光源光量を調整する
ことにより、イメージセンサの充分な分解源を有する感
度領域で複数回測光することにより得られた画像情報を
画素単位で組合わせて合成することによって、広いダイ
ナミックレンジで、かつ高分解能の画像情報を読取るこ
とができるようにしたビデオ内視鏡に関する。

（発明の技術的背景とその問題点） 体内、例えば胃とか十二指腸を外部から観察して診断す
るような場合、従来はいわゆる胃カメラを飲み込んで測
定するようにしている。この胃カメラは光学カメラを多
数本の光ファイバで接続しており、観察できる画素数が
約５０００〜２００００程度であり、これ以上分解能を
あげて体内部を正確に観察することは出来なかった。ま
た、装置が大きいといった欠点もある。

これに対して、　ＣＣＯやＭＯＳ等で成るイメージセン
サを用いた画像読取装置の場合は、画素数に対する相対
的なコストが安くなると共に、走査を電気的に行なうこ
とができ構造上も簡単になり、装置も非常に小型にでき
る。これと共に、画素数が約２５００００程度と非常に
大きく、近年種々の分野で広く用いられるようになって
きた。

しかし、このイメージセンサも構造上オフセット電圧や
暗電流及びスイッチングノイズ等の影響により、素子自
体のダイナミックレンジが狭いといった欠点があり、こ
のためＣＯＤやＭＯＳ等のイメージセンサは近距離から
遠距離まで広い範囲にわたって、体内の様子を同一のレ
ンジで測定するような内視鏡としては、従来まったく使
用することが困難であった。

（発明の目的） この発明は上述ような事情からなされたものであり、こ
の発明の目的は、簡易な構成により広いダイナミックレ
ンジを有すると共に、高い分解能で安定に画像濃度値を
得ると共に、表示を行ない得るビデオ内視鏡を提供する
ことにある。

（発明の概要゛） この発明はビデオ内視鏡に関するもので、光伝送用の光
ファイバと、この光ファイバの一端に設けられた一定光
量の光源と、この光源及び上記光ファイバの一端の間に
配設され、　ＲＧＢ３原色毎に光量を調整できるように
なっているフィルタ手段と、上記光ファイバの他端部近
傍に、該他端部から出て対象物により反射される反射光
を受光するように設けられたイメージセンサと、このイ
メージセンサの出力を上記フィルタ手段の光量に応じて
濃度値に変換するルックアップテーブルと、上記イメー
ジセンサの出力の所定範囲において上記濃度値を記憶す
るフレームメモリと、このフレームメモリの記憶内容を
表示する表示手段とを設けたものである。

（発明の実施例） ＣＣＯ等のイメージセンサ自体のダイナミックレンジは
飽和レベルとノイズレベルの比で決められ１通常ｌ：数
十に限られている。このため、観測のために飲込まれた
体内の明るさもしくは遠近に対応させて、イメージセン
サの感度を調整して画像走査することにより、見掛上の
ダイナミックレンジを拡大することができるが、ディジ
タル画像情報の充分な分解能を持つ領域は限られている
。従って、この発明ではイメージセンサの感度を順次変
換した測光及び検出を複数回行なうことにより、体内画
像の各画ａ　に対応したセンサ画素を順次イメージセン
サの最適な感度領域に対応させるようにする。そして、
測光及び検出の度毎に対応する対数テーブルを適宜切換
え、後にメモリ上でデータ合成し画像情報として使用す
ることにより、ディジタル画像濃度情報として広いダイ
ナミックレンジと充分な分解能を持たせることができる
。

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック構成図であ
り、イメージセンサ１１を有するビデオセンサ１０は光
ファイバ３に接続されており、光ファイバ３の一端は一
定光量の光源ｌで照射され、その間に配設されているフ
ィルタ２を通して光量を調整されて入力するようになっ
ている。そして、光ファイバ３の他端はビデオセンサｌ
Ｏが取付けられており、ビデオセンサ１０を体内に飲込
んだ時に体内の壁４の表面を照射すると共に、壁４から
の反射光がレンズ１２を通してイメージセンサ１１に受
光されるようになっている、このイメージセンサ１１は
図示しない駆動回路で外部から駆動されるようになって
おり、イメージセンサ１１で読取られた信号ＲＳはサン
プルホールド回路２１でサジプリングされ、そのホール
ドされた信号はＡ／Ｄ変換器２２でディジタルの真数値
Ｙに変換され、後述するルックアップテーブル２０で所
定の濃度Ｘに変換されて後、書込制御回路３２を経てフ
レームメモリ３０に所定の配列で格納されるようになっ
ている。

フィルタ２は第２図に示すように、ＲＧＢの３原色毎に
３個の分光特性（Ｒ１−Ｒ３，Ｇｌ〜Ｇ３．８１〜日３
）の異なる領域を有しており、フィルタ２のどのフィル
タ領域が光源１から光ファイバ３への光路に挿入されて
いるかは、検出器２３で検出されるようになっている。

なお、フィルタ領域はそれぞれたとえばｌ　：　１０Ｇ
の透過光量比を有している。検出器２３の検出信号ＯＳ
はテーブル切換回路２４に入力され、テーブル切換回路
２４は第３図で示すようにＲＧＢの分光特性毎に濃度値
変換様のテーブル２０Ｒ（Ｒ１−Ｒ３）、　２０Ｇ（Ｇ
ｌ〜Ｇ３）及び２０Ｅ＋（８１〜８３）が設けられてお
り、フィルタ２の選択された使用領域に応じていずれか
のテーブル２０Ｒ，２０Ｇ、２０Ｂを選択し、Ａ／Ｄ変
換器２２からの真数値Ｙに応じた濃度値Ｘに変換するよ
うになっている。

このルックアップテーブル２０内に設けられているＲＧ
Ｂ毎のテーブル２０Ｒ，２０Ｇ及び２０Ｂの光入力と出
力（真数値Ｙ）との関係は、例えばＲ色に関しては第４
図に示すようになっており、出力が線形となる領域（下
限値ＰＬと北限値ＰＨとの間）の測光値を濃度値Ｘに変
換するようにしている。従って、フィルタ２の領域Ｒ１
−Ｒ３は第４図の特性曲線Ｒ１〜Ｒ３と対応するような
分光特性となっており、ルックアップテーブル２０内の
テーブル２０Ｒは入力の光量に応じて、そのディジタル
値が全領域にわたって直線となるような濃度値Ｘへの変
換を行なうことができる。このような各領域におけるＡ
／Ｄ変換器２２からの真数値Ｙの上限値ＰＭ及び下限値
ＰＬの間の判別はウィンドコンパレータ３１で行なよう
になっており、上限値ＰＮよりも小さく下限値ＰＬより
も大きい場合に、書込制御回路３２を経てルックアップ
テーブル２０からの濃度値Ｘをフレームメモリ３０に書
込むようにする。

フレームメモリ３０に記憶された濃度値はＩｌ／Ａ変換
器３３でアナログ信号に変換されて後１表示制御回路３
４を経てＣＲＴ３５に表示されるようになっている。ま
た、データとして直接利用することも可能である。

このような構成において、ビデオセンサｌＯはたとえば
第５図に示すような位置関係で体内に飲込まれて利用さ
れ、同一位置から近距離領域５を検出したり、遠距離領
域６を検出したりすることになる。従って、フィルタ２
をＲＧＢ毎に先ず光の減衰量が多い順番に回転して用い
る。

この場合、フィルタ２からの透過光は光ファイバ３を通
って体内の壁４を照射し、その反射光はレンズ１２を経
てイメージセンサ１１に受光されることにより、その読
取信号Ｒ３が体内から伝送されて来る。この読泡信号Ｒ
５をサンプルホールド回路２１でサンプリングしてＡ／
Ｄ変換器２２でＡ／Ｄ変換した場合、そのＡ／［１変換
値Ｙが例えば第４図の特性曲線Ｒ１となった場合、上限
値Ｐ）１及び下限値ＰＬよりも小さい値があるので、こ
の領域外のデータはウィンドコンパレータ３１で検出し
て取込まないようにし、線形範囲のみのデータを書込制
御回路３２を経てフレームメモリ３０に書込む、そして
、例えば、上限（ＩＰＮよりも大きい測光値Ｙがある場
合は、フィルタ２を光の減衰量がその次に小さい領域Ｒ
２として光ファイバ３を照射し、これと共にそのフィル
タ２３の使用領域位置が検出器２３で検出されるので、
テーブル切換回路２４を介してルックアップテーブル２
０をフィルタＲ２に対応したテーブルに切換える。

これにより、ルックアップテーブル２０の特性は第４図
の特性Ｒ２となり、最初の測定で上限値ＰＮよりも大き
かった値が下限値Ｐ［と上限値ＰＭの線形範囲内に入る
か否かをウィンドコンパレータ３１で判断する。この線
形領域に入れば書込制御回路３２を経てそのデータをフ
レームメモリ３０に書込む、この２番目の測定において
も上限値ＰＭよりも大きい測光値がある場合には、更に
光の減衰量が少ないフィルタＲ３に切換え、テーブルも
それに応じたテニブルに切換えることにより、岐路的に
は全ての測光値が線形範囲Ｐ［及びＰにの間に入ってフ
レームメモリ３０に書込まれることになる。

この場合、各テーブルの濃度値は光の人力に応じて予め
調整されて濃度値が格納°されているので、どのテーブ
ルで濃度値に変換されたかをメモリに記憶させておくこ
とができ、フレームメモリ３０に書込む時、又はフレー
ムメモリ３０からデータを読出して利用する時に、実際
の光入力に応じた濃度値データを正しく利用することが
できる。フレームメモリ３０からの読出データはＤ／Ａ
変換舅３３でアナログ量に変換され１表示制御回路３４
を経てＣＲＴ３５に表示される。従って、ダイナミック
レンジの狭いイメージセンサでも、第５図で示すような
近距離の領域５を検出する場合においても、又遠距離の
領域６を測定す菖場合においても、光源の光量（フィル
タによる光透過量）が調整されることにより、検出系全
体のダイナミックレンジを広げることができると共に、
その感度を上げることができるので正確な内部観察を行
なうことができる。

尚、上述の実施例では、イメージセンサ１１に対する光
源光量の調整をフィルタによって行なうようにしている
が、フィルタを使うこと無く光源光量を常に一定とし、
イメージセンサの蓄積時間を調整することによって同様
な効果を得ることもできる。又、上述の実施例ではフレ
ームメモリを１つとして、ウィンドコンパレータで上限
値及び下限値の範囲を判別するようにしているが、フレ
ームメモリを複数個設け、所定範囲内にあるデータのみ
を整理して記憶し、同様な効果を上げることも可能であ
る。更に、上述の実施例では最初に光の減衰量の最も小
さいフィルタを使って測光するようにしているが。

真中の光の減衰量を使って測光し、下限値Ｐ【よりも小
さい測光値がある場合はフィルタＲ１（Ｇｌ。

Ｂｌ）を使用して測光し、領域ＰＭよりも大きいデータ
がある場合はフィルタＲ３（Ｇ３．Ｂ３）を用いて測光
するようにしてもよい、更に、これらフィルタの分光特
性及びこれに対応するルックアップテーブルのテーブル
数は任意の数として利用することができ、数を増加する
ことにより更に検出精度の向上を図ることができる。

（発明の効果） 以上のようにこの発明のビデオ内視鏡によれば、従来イ
メージセンサ自体のダイナミックレンジが狭いことから
利用できなかった体内の近距離及び遠距離の診断を、広
いダイナミックレンジでかつ高感度に測定することがで
きる。

又、イメージセンサを用いることによりビデオセンサを
小型にできると共に、その伝送線の数も少なく、検出の
ための画・素数を非常に大きくとれる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック構成因、第
２図はこの発明に用いるフィルタの一例を示す図、第３
図はルックアップテーブルの構成例を示す図、１４４図
はこの発明による光入力と出力との関係を説明するため
の図、第５図はこの発明による体内診療の様子を説明す
るための図である。 １・・・光源、２・・・フィルタ、３・・・光ファイバ
、ｌＯ・・・ビデオセンサ、　１１・・・イメージセン
サ、１２・・・レンズ、２０・・・ルックアップテーブ
ル、２２・・・Ａ／Ｄ変換器、２４・・・テーブル切換
回路、３０・・・フレームメモリ、３１・・・ウィンド
コンパレータ、３２・・・書込制御回路、３５・・・Ｃ
ＲＴ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光伝送用の光ファイバと、この光ファイバの一端
   に設けられた一定光量の光源と、この光源及び前記光フ
   ァイバの一端の間に配設され、ＲＧＢ３原色毎に光量を
   調整できるようになっているフィルタ手段と、前記光フ
   ァイバの他端部に反射光を受光するように設けられたイ
   メージセンサと、このイメージセンサの出力を前記フィ
   ルタ手段の光量に応じて濃度値に変換するルックアップ
   テーブルと、前記イメージセンサの出力の所定範囲にお
   いて前記濃度値を記憶するフレームメモリと、このフレ
   ームメモリの記憶内容を表示する表示手段とを具備した
   ことを特徴とするビデオ内視鏡。
2. （２）前記フィルタ手段がＲＧＢ３原色毎に複数段階の
   光量を調整できるようになっており、これに応じて前記
   ルックアップテーブルもＲＧＢ３原色毎に複数のテーブ
   ルを有しており、前記フィルタ手段と前記ルックアップ
   テーブルのテーブルとを関連させることにより、前記イ
   メージセンサの見掛け上のダイナミックレンジを広く取
   れるようにした特許請求の範囲第１項に記載のビデオ内
   視鏡。