JPS6267512A

JPS6267512A - 内視鏡装置

Info

Publication number: JPS6267512A
Application number: JP60207918A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Oi; 一成大井; Masanobu Kimura; 正信木村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-09-20
Filing date: 1985-09-20
Publication date: 1987-03-27
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: JP2644991B2

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］この発明は生体内あるいは機械構造内等に視覚部、照明
部を侵入させてＷ察を行なうための内視鏡装置に関する
。

［発明の技術的背景コ従来の内視鏡装置は、第４図に示すように、被写体１１
を光伝送路５０で導いた光によって照明する。光伝送路
５０は、オプティカルファイバーを１００００程度束ね
たものである。光伝送路５ｏの基部は、光源制御部５１
に取付けられている。光源制御部５１内には、光１！［
５２と、絞り装置５３が配役されている。絞り装置５３
は、光伝送路５０に入力する光のｌを調節するためのも
ので、手動による調節が可能である。光源５２としては
、ハロゲンやキセノンの光源が用いられる。

被写体１１からの光は、対物レンズ５４を介してイメー
ジファイバー５５に入光する。イメージファイバー５５
は、直径約１０〜５０譚７のオプティカルファイバーを
１２０００〜３５０００本程度束ねたものである。イメ
ージファイバー５５は、イメージ光を外部の接眼レンズ
５６に導く。

ここでユーザは、接眼レンズ５６を通して被写体１１を
観察し、その照明の状態を調節するのに、手動によって
絞り装置５３を制御する。手動による絞りは、例えば、
手動ダイアルを操作することによってなされる。

一方、被写体１１を観察するのに、ビデオカメラ５７に
よって行なう場合もある。この場合の光量の調整は、ビ
デオカメラ５７の光学系の絞り機構５７Ａが調節される
のが一般的である。これは、オプティカルファイバーの
光量のロスとビデオカメラの感度不足を補うため、光源
からは、常に強い光を放出しておく必要があるからであ
る。ビデオカメラ５７の絞り機構５７Ａを制御するのに
、自動的におこなう手段も考えられている。この手段は
、例えば、ビデオカメラにて得られた、映像信号のレベ
ルを検出してそのレベルが一定となるように絞り機構を
制御するものである。

上記した内視鏡装置は、生体の消化器管、体腔、内燃機
関のシリンダー内、水道管、原子炉内などの観察のため
に利用される。

［背景技術の問題点］上記した従来の内視鏡装置によると、被写体からの光を
一旦、対象物の外部に導き肉眼で観察したり、ビデオカ
メラで撮像している。

従って、往路と帰路の光路が必要である。このため光量
のロスが多いという性質があり、強力な光源を必要とし
、強い光に伴う熱的影響が観察対象に悪影響を与えると
いう問題がある。

また、オプティカルファイバーは材料の性質上、短波長
領域光（青い光）が減衰しやすい。このため光源から照
射される光が被写体に届くとき、実際に光源そのものが
放射する光より赤味を帯びた光となる。更にその被写体
からの反射光をオプティカルファイバーで観測者の目ま
で導くのでより赤味を帯びた映像が観測者にとらえられ
ることになり、現実の色調とは異なったものとして観測
される。

更に、観察対象物の狭い空間内に挿入して使用するもの
であるから、本質的にオプティカルファイバーの本数を
増加するには限度があり、ビデオカメラを用いる場合解
像度が低いという問題がある。

また、光！１５２からの光】を調節するには、いづれに
しても手動によらなければならず観察作業に時間のロス
が大きいという問題がある。ビデオカメラの絞り機構５
７Ａを自動制御しているときも、これによる制御が不十
分なときは、絞り装置５３を手動にによって調整してい
る。

［発明の目的コこの発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、（ａ
）被写体からの光の集光率が高く比較的光源のパワーが
小さくてすみ、（ｂ）観察対象物に挿入するケーブルの
径も小さくできるもビデオカメラの解像度がよ＜、（Ｃ
）被写体に照射する光の成分を損わずに色調よく、（ｄ
）かつ光源の光量の調節も自動的に得られ作業効率を向
上し得る内視鏡装置を提供することを目的とする。

［発明の実施例コ以下この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、この発明の一実施例であり、被写体１１は、
光伝送路１２からの光によって照明される。被写体１１
からの反射光は、対物レンズ１３、撮像素子側にある第
２の光補正フィルタ１７を介して、これに近接した撮像
素子１４の感光面に結像される。光補正フィルタ１７は
個々では５５００にの照明光に体して、ｌｌｉｌ素像１
４の出力が標準となるような特性を有するもので、例え
ばリン酸ガラス系シアンフィルタで構成される。

この撮像素子１４から読みだされた！ｌｉ像信号は、信
号伝送ライン１６を介して対象物の外部に導かれ、観察
制御部２０内の信号処理回路２２に供給される。またこ
の観察制御部２０内には、ドライブ回路２１が設けられ
ており、このドライブ回路２１からのドライブ信号は、
ドライブライン１５を介して、前記撮像素子１４に供給
されている。

一方、前記光伝送路１２の基部も観察制御部２０内に導
かれ、その端部は、第１の光補正フィルタ３６を介して
自動絞り装置３３に対向している。この自動絞り装置３
３は、例えば、ラック２９．３０と、各ラックを駆動す
るビニオン２７．２８を有し、ラック２９．３０が形成
する隙間にキセノン光＋１３１が対向させられている。

第５図にキセノン光源の発光スペクトルを示す。（東京
電気大学出版会発行　色彩科学ハンドブック第２３８頁
参照）。第１の光補正フィルタ３６は、キセノン光３１
１３１の発光スペクトル中に含まれるケルン状成分を補
正し、はぼ５５００にの黒体放射スペクトルに近くする
働きをもつ。３２は、光源の光を前記隙間を通して光伝
送路の端部に集光させる反射鏡である。

上記の自動絞り装置３３の隙間は、モータ２６の回転に
よって拡大縮小が自在である。更にこのモータ２６は、
前記信号処理回路２２で得られる輝度信号を積分回路２
４で積分した出力に応答する。つまり積分回路２４の出
力は、モータドライブ回路２５に供給され、このモータ
ドライブ回路２５は、積分出力の値に対応したドライブ
パルスを発生し、その数に応じた回転角にモータ２６の
軸が回転することになる。この場合、積分出力の値と、
モータ２６の回転角〈絞り量）との間には、一定の関連
づけが成されており、積分値が基準値を越えた場合は、
絞り開口を小さくし、積分値が基準値を下回る場合は、
絞り開口を大きくする制御がおこなわれる。さらに積分
回路２４には、観察対象物によっては、前記基準値が小
さくてもよいもの、あるいはその逆のものがあるので、
基準値の可変手段２４Ａが接続されている。

上記したようにこの内視鏡装置によると、第２の補正フ
ィルタ１７を用いて５５００にの照明下に於いて、撮像
素子出力が標準状態にされているため、太陽光ないし蛍
光灯照明の下では適正な色再現が得られる。また第１の
補正フィルタ３６は高輝度が得られるキセノン光源の発
光スペクトルを５５００Ｋに近付けているため、暗い洞
内の被写体を撮像する際にもキセノン光源の発光スペク
トル中に含まれているケルン状のピークを持った光成分
による色再現の不良を著しく改善し、色再現性を良好に
保っている。また、被写体１１に照射する光量を、撮像
するのに最適な量となるように自動的に調節することが
できる。しかも撮像素子１４を被写体の近くまで接近さ
せる構造であるから、光伝送路は往路だけでよく、光量
のロスは、従来に比べて格段と少ない。これは、伝送路
が長くなればなるほどその効果が顕著となる。勿論、オ
プティカルファイバー長を変えると、オプティカルファ
イバーの分光透過特性は変わるので、第１、または第２
若しくは両方の光補正フィルタの特性をオプティカルフ
ァイバー長変化に応じて、撮像素子出力が色信号に対し
て所望の割合いとなるように適宜調整したものを用いれ
ばよい。そして帰路に於いては、従来のようなオプティ
カルファイバーは無く、信号伝送ラインのみである。よ
って、対象物に挿入するケーブルの径は、従来に比べて
小さくできる。さらに出力端子２３からのビデオ信号は
、輝度レベルが所定のレベルに自動的に調整されたもの
であるから、ユーザが手動操作する必要も無く、観察作
業の能率向上が得られる。ビデオ信号は、モニタテレビ
ジョン受像機によって再生される。

この発明は、上記の実施例に限らず、種々の実施例が可
能である。

第２図は、絞り装置としてエレクトロクロミック素子３
５を利用したもので、積分出力を層幅する増幅器３４に
よって制御される。エレクトロクロミック素子について
は、たとえば、特開昭５６−４６７９号に開示されてい
る。その他の部分は、第１図の実施例と同じであるから
同一符号を付して説明は省略する。

第３図は、撮像素子１４から出力された撮像信号を処理
するための回路の例を示している。

撮像素子１４は、例えば第３図（Ａ）に示すような色フ
ィルタ配列を有する。このフィルタにおいて、ＷＳＹｅ
ＳＣｙは次の色の透過を意味する。

Ｗ・・・金色（白）Ｙｅ・・・黄色Ｃｙ・・・シアン撮像素子１４の撮像出力は、ｎ番目の走査線でＷ＋ＷＳ
Ｙｅ＋Ｃｙｓ　ｗ＋ｗ、・・・となり、（ｎ＋ｎ）番目
の走査線で、Ｗ＋ＣＭ、Ｗ＋Ｙ６．Ｗ十Ｃｙ１・・・と
なる。

このように得られた信号は、信号処理回路２２内の増幅
器２２１で増幅され、クランプ回路２２２に供給されて
映像の黒レベル部分がある直流電圧に固定される。次に
水平ならびに垂直の帰線期間部分に含まれる駆動パルス
の飛込みなどによるノイズを除去し、幅が広く安定な黒
信号基準を作るために、ブリブランキング処理回路２２
３で、ブリブランキング処理される。このように得られ
たＩｌｌ倍信号、帯域フィルタ２２４によって、変調色
信号を分離される。この変調色信号は、−水平ライン遅
延回路２２７、加算器２２８、減算器２２９かうなるク
シ形フィルタに供給され、赤と青の変調色信号に分離さ
れる。この赤と青の変調色信号は、マトリックスエンコ
ーダ回路２３１に供給されクロマ信号に変換される。更
に撮像信号は、低域フィルタ２２５によって約ＩＭＨ２
に帯域制限され、色差信号生成用の信号としてマトリッ
クスエンコーダ回路２３１に供給される。従ってマトリ
ックス回路２３１からは、色差信号が得られこれは加算
器２３２に供給される。加算器２３２には、低域フィル
タ２２６を通った輝度信号が供給されている。また加算
器２３２では、複合同期信号も加えられる。従って、加
算器２３２からは、ビデオ信号が得られ、これは増幅器
２３４で増幅されて出力端子２３に出力される。この撮
像方式は、例えば、１９８３年テレビジョン学会全国大
会講演予稿集４−３　（９９〜１００頁）「周波数イン
ターリーブ方式ＣＯＤ単板カラーカメラの試作」に記載
されている。積分回路２４には、低域フィルタ２２６の
出力が供給される。また第１、第２の光補正フィルタは
、光源から撮像素子までの間ならどこでも配置してよく
、例えば第１の光補正フィルタ３６をオプティカルファ
イバー１２の撮像素子側に配設してもよい。また、第１
の光補正フィルタ３６をオプティカルファイバー１２の
一部として一体に製作してもよい。同様に第２の光補正
フィルタ１７を撮像素子上に接着するなどして一体にし
てもよく、対物レンズと被写体の間に配置してもよい。

また第１、第２の光補正フィルタを一体に製作し、撮像
素子側あるいは対物レンズと被写体の間、オプティカル
ファイバーの撮像素子側、オプティカルファイバーの光
源側、オプティカルファイバーと絞りの間、光源と絞り
の間などに配置してもよい。またここでは、光源とキセ
ノンランプを例に説明してきたが、ハロゲンランプを用
いてもよく、その際、光補正フィルタは３００Ｋを５５
００Ｋに変換する色温度補正フィルタにすればよい。ま
た撮像素子の標準照明光は５５００Ｋに限ることはない
。

［発明の効果コ以上説明したように、この発明によると（ａ）被写体か
らの光の集光率が高く比較的光源のパワーが小さくてす
み、（ｂ）観察対象物に挿入するケーブルの径も小さく
できるもビデオカメラの解像度がよく、（Ｃ）かつ光源
の光量の調節も自動的に得られ作業効率を向上しうる上
に（ｄ）色再現性をも良好に保つことができる内視鏡装
置を提供することができる。

またＷ４像素子を作る技術も進歩していることから、画
素数が多く（２０万程度）解像度の高い画像を得られる
。そして色フィルタを備えさせることで、通常のハロゲ
ンあるいはキセノン光源でカラー画像を得ることができ
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構成説明図、第２図
はこの発明の他の実施例を示す構成説明図、第３図はカ
ラーｍ像方式の例を説明するのに示し１１・・・被写体
、１２・・・光伝送路、１３・・・対物レンズ、１４・
・・ｍ機素子１５・・・信号伝送ライン、２０・・・ｗｉ像副制御部
２２・・・信号処理回路２４・・・積分回路、２５・・・モータドライブ回路、
２６・・・モータ３１・・・光源、３３・・・絞り装置。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）オプティカルファイバーによる光伝送路と、前記
光伝送路の一端と前記光源との間配設された第１の光補
正フィルタと、前記光伝送路の一端に照射光を与えるための光源と、前記光伝送路の一端と前記光源との間に配設された自動
絞り手段と、前記光伝送路の他端側に配設され、光伝送路の出力光に
より照明された被写体からの光を受ける対物レンズと、前記対物レンズからの光学像を受ける撮像素子と、前記
対物レンズと撮像素子の間に配設された第２の光補正フ
ィルタと、前記撮像素子の出力信号を前記光伝送路の前記一端側に
配設される信号処理回路に導く信号伝送路前記信号伝送
路で得られた輝度信号を積分し、その積分出力値が常に
所定の値となるように前記自動絞り手段を制御する手段
とを具備したことを特徴とする内視鏡装置。
（２）前記第１の光補正フィルタをオプティカルファイ
バーの光源と反対側に配設したことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の内視鏡装置。
（３）前記第１の光補正フィルタをオプティカルファイ
バーと一体化したことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の内視鏡装置。
（４）前記第２の光補正フィルタを前記撮像素子と一体
化したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内
視鏡装置。
（５）前記第２の光補正フィルタを被写体と対物レンズ
の間に配設したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の内視鏡装置。
（６）前記第１の光補正フィルタを前記第２の光補正フ
ィルタと一体化したことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の内視鏡装置。
（７）前記第１の光補正フィルタを前記第２の光補正フ
ィルタと一体化し固体撮像素子側に配設したことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の内視鏡装置。