JPS63102746A

JPS63102746A - 内視鏡用撮像装置

Info

Publication number: JPS63102746A
Application number: JP61248573A
Authority: JP
Inventors: 公彦西岡
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1986-10-20
Filing date: 1986-10-20
Publication date: 1988-05-07
Anticipated expiration: 2011-12-25
Also published as: JP2567847B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、電子内視鏡或は内視鏡用テレビカメラの色バ
ランス調整方式に関するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕これ
まで一般の家庭用ビデオカメラでは、第１４図に示す如
く、ビデオカメラ１のレンズ２の前方に白色キャップ３
を装着してホワイトバランスを取ることでカメラの色１
１整を行ってきた。尚、４は撮像管、５はＶＴＲである
。

ところが、電子内視鏡或は内視鏡用テレビカメラにおい
ては、ホワイトバランスを取るために、第１５図に示し
た如く電子内視鏡６の前方に単に白い板７を置いたので
は、板７上の照明光の照度が第１６図に示゛す如く不均
一なため、カメラコントロールユニット８を介してテレ
ビモニター９上に映し出される画像の中心は明るく且つ
周辺は暗くなり、その土間るさと共に色調も変化してし
まうため、ホワイトバランスが取り難いという欠点があ
った・本発明は、上記問題点に鑑み、ホワイトバランスの取り
易い内視鏡用色バランス調整方式を提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明による
内視鏡用色バランス調整方式は、基準物体として拡散性
の良い凹面を用い、該凹面内に内視鏡先端部を配置して
ホワイトバランスをとるようにして、上記凹面上の照度
が均一となり、その結果テレビモニター上に映し出され
る画像のどの部分も同じ明るさ及び色調の白となるよう
にしたものである。

〔実施例〕

以下、図示した各実施例に基づき上記従来例と同一の部
材には同一符号を付して本発明の詳細な説明する。

第１図は第１実施例を示しており、これは白色板の代り
に積分球面１０ａ　（基準物体）を有する反射器１０を
用いたものである・。積分球面１０ａは、ＭｇＯなどの
拡散性の良い白色塗料が塗られている。そして、この球
面１０ａ内に内視鏡６の先端部が配置される。このよう
にすると、積分球の原理により、積分球面１０ａの照度
は、電子内視鏡６の照明光学系からの出射総光量に比例
して、積分球面１０ａの場所によらず一定になるので、
テレビモニター９上の画像１１は画面のどの部分におい
ても同じ明るさ及び色調の白色となり、その結果ホワイ
トバランスが極めて取り易いのである。尚、反射器１０
には白色表示器１２を取り付けておいても良く、反射器
１０単独又は反射器１０と白色表示器１２とで色調整装
置が構成される。

白色表示器１２は第２図（ａｌ、　（ｂ）にその内部構
造を示す如く、高演色性螢光燈１３の前に拡散板１４　
（例えば白色アクリル板）を置いたもので、拡散板１４
の色と画像１１の色とを比較して、同じ色になるように
カメラコントロールユニット８の色調整つまみ１５．１
６をまわせば、ホワイトバランスがとれるのである。

尚、白色表示器１２において、高演色性螢光燈１３の前
方にフィルター１７をいれ、色の変更。

照度の調整などを行っても良い。又、上記色調整装置は
カメラコントロールユニット８と一体に構成しても良い
。或は上記色調整装置をテレビモニター９と一体に構成
しても良い。

第３図は第２実施例を示しており、積分球面１０ａを有
する反射器１０の代りに白い円錐面１８ａと蓋１８ｂを
有する反射器１８を用いたものである。円錐面１８ａは
球面に比べ照度の均一性では劣るが、製作がし易いとい
う利点がある。又、この実施例では、更に円錐面１８ａ
上の電子内視鏡像の縮小像１９をテレビモニター９の画
面の一部に表示し、それを色度センサー２０で受光して
色度を測定し、咳色度が基準の値よりずれていればカメ
ラコントロールユニシトＢ内の色調整回路を自動的に制
御して基準の色度に調整するようになっている。

第４図は第３図で示した電子内視鏡６　（ライン転送式
ＣＣＤを用いている）の構成を示すブロック図、第５図
はその動作を説明するタイミングチヤードである。第４
図において内視鏡６の先端部６ａには対物レンズ２３と
照明レンズ２１が並行して配設され、対物レンズ２３の
後方にライン転送方式固体撮像素子２４が設置され、受
光された光学像をドライブ回路２５にて映像信号Ｖに変
換し、この映像信号■をプリアンプ２６を経て次段回路
へ送るようになっている。照明レンズ２１の後方には光
学ファイバ束等によるライトガイド２２が配設され、そ
の後端面には回転フィルタ２７を介在して照明光が照射
されるようになっている。

照明光は光源ランプ２８よりレンズ２９を通して回転フ
ィルタ２７　（第７図）上に照射され、この照明光はフ
ィルタ２７に適当な遮光期間をおいて交互に配設された
Ｒ、Ｇ、Ｂ用フィルタを経て前記ライトガイド２２の端
面に入射される。回転フィルタ２７の外周辺には、続出
パルス検出部３０゜スタートパルス検出部３１が固設さ
れ、回転フィルタ２７は回転軸にて所定速度で回転する
ように構成されている。回転軸は伝達系３２を介在して
モータ３３と連結され、モータ３３に設けられた回転検
出部５４からの信号にてモータ駆動部３５を制御し、モ
ータ３３の回転速度を一定とするようにしている。一方
、上記プリアンプ２６からの映像信号Ｖ　（Ｒ，Ｇ、Ｂ
の信号）は更に増幅器３６を通して増幅された後、マル
チプレクサ部３８へ入力される。マルチプレクサ部３８
は入力されるＲ、Ｃ，Ｂの信号に対応した三つのスイッ
チＳＷ１．ＳＷ２．ＳＷ３から成り、これらのスイッチ
はマルチプレクサ用ゲート信号発生部３９からの各スイ
ッチ用ゲート信号Ｓ　Ｇ＋　、　　Ｓ　Ｇｚ　、　　Ｓ
　Ｇ３にて所定のフレーム周期で順次切り換えられ、映
像信号■は後述の可変利得アンプ４８．４９．５０を夫
々介してＲ，Ｇ、Ｂ用の各フレームメモリ４０．４１．
４２へ蓄積され、これらのフレームメモリより読み出さ
れ重ね合わされてカラーテレビモニタ９でカラー表示さ
れるようになっている。

上記において、続出パルス検出部３０は回転フィルタ２
７にその回転方向に配設されたＲ、Ｇ、Ｂ用フィルタの
終端位置を検出するもので、続出ゲート信号発生部４４
ではその検出パルス（続出パルス）Ｐｒと発振器４３か
らの信号を用いて読出ゲート信号Ｇ「を作成している。

この読出ゲート信号Ｇｒは固体撮像素子２９に蓄積され
た映像信号をＲ，Ｇ、Ｂ光の照射されない期間に対応し
た期間に読み出すための信号で、発振器４３からの信号
と共にアンド回路４５に人力されて続出用クロック信号
ＣＫｒを作成し前記ドライバ回路２５を駆動して固体撮
像素子２４の蓄積電荷をＲ，Ｇ。

日毎に映像信号Ｖに変換する一方、続出ゲート信号Ｇｒ
は前記スタートパルス検出部３１　（回転フィルタ２７
の１回転を検出する）からの検出パルス（スタートパル
ス）Ｐｓと共にマルチプレクサ用ゲート信号発生部３９
に入力されて前記の各スイッチ用ゲート信号Ｓ　Ｇ＋　
、Ｓ　Ｇｔ　、Ｓ　Ｇｘを作成してマルチプレクサ部３
８を切り換えＲ，、Ｇ。

日毎に映像信号を可変利得アンプ４８，４９．５０を夫
々介して各フレームメモリ４０，４１．４２へ入力する
ように構成されている。

このような構成では、第５図に示すように、回転フィル
タ２７が１回転する毎に一つのスタートパルスＰｓが出
力されてマルチプレクサ用ゲート信号発生部３９へ送ら
れ、又１回転する毎にＲｌＧ、Ｂフィルタに対応した三
つの続出パルスＰｒが出力されて続出ゲート信号発生部
４４へ送られる。続出ゲート信号発生部４４では、発振
器４３からの信号を用いて続出パルスＰｒと同一周期で
しかもＲ，Ｇ、Ｂ光の照射されない期間に対応した幅の
続出ゲート信号Ｇｒを作成する。この読出ゲート信号Ｇ
ｒの期間に基づいて読出用クロック信号Ｃｋｒ及びスイ
ッチ用ゲート信号ＳＧＩ　、　　ＳＧ２．３Ｇ３が作成
され、カラー表示に必要なＲｌＧ、Ｂ信号を得るように
している。図示の続出ゲート信号Ｏｒにおいて、斜線部
分が夫々Ｒ，Ｇ。

Ｂの映像信号読出期間で、各斜線部分の前のローレベル
期間がＲ，Ｇ、Ｂ光の照射によって固体撮像素子２４に
Ｒ，Ｇ、Ｂの信号電荷が蓄積される期間である。従って
、Ｒ，Ｇ、Ｂ用フレームメモリ４０，４１．４２のスイ
ッチ用ゲート信号ＳＣ。

ｓｃｚ　、ＳＧ３　は夫々Ｒ，Ｇ、Ｂの映像信号続出期
間に対応したゲート信号となるようになっている。

又、色度センサー２０からの信号は、基準信号との比較
回路４６に入り、比較後基準値とのズレがあればアンプ
ゲイン変換信号発生器４７に信号が入り、アンプゲイン
変換信号発生器４７の出力により可変利得アンプ４８，
４９．５０のゲインを変えてＲ，Ｇ、Ｂの各信号を増幅
する。

第６図は第１図におけるライトガイド２２２回転フィル
タ２７．光源ランプ２８及びレンズ２９の詳細を示す図
であって、光源ランプ２８からほぼ平行に出射した光は
レンズ群２９ａにより集光された後レンズ群２９ｂによ
り再び平行光束となり更に回転フィルタ２７を介してレ
ンズ群２９ｃによりライトガイド２２０入射端面に集光
してライトガイド２２に入射する。尚、回転フィルタ２
７は回転軸５１に装着されていると共に、該回転フィル
タ２７の両側即ちレンズ群２９ｂ及び２９Ｃの間には二
つの絞り５２が配設されている。

ここで回転フィルタ２７は例えば第７図に示されている
ように形成されている。即ち、回転フィルタ２７は、そ
の回転時に、内視鏡６の固体撮像素子２４が画像情報（
各画素の電荷）を読み出す間は該固体撮像素子２４を遮
光するようにその同一円周上に設けられた三つの遮光領
域２７ａ　（角度ｂ）を備えており、更に同一円周上に
各々青。

緑、赤の色光を透過する透過領域２７ｂ、２７ｃ。

２７ｄ　（以下開口部という）を備えている。この開口
部２７ｂ、２７ｃ、２７ｄの形状は第７図に実線で示さ
れているようにその円周方向の境界が直線状でもよく、
また第７図に点線で示されているようにその外縁及び内
縁が遮光領域２７ａ内に延びている（例えば半径Ｄ／２
の）円弧状であっても該回転フィルタ２７を通過しよう
とする光束は鎖線５３で示されているように径りの円形
であるから固体撮像素子の読出しに影響せず、而も開口
部２７ｂ、２７ｃ、２７ｄを透過する光量を増大せしめ
るのでよい。この場合、絞り５２の形状は回転フィルタ
２７を通過しようとする光束と略同じ径の円形でよく、
また絞り５２は省略されてもよい。

又、第２図実施例の変形例として第８図に示した如く一
部を変更して色度センサー２０により検出された色度座
標をテレビモニター９上に表示するようにしてもよい。

色度センサー２０からの信号は色度座標計算回路５４に
よって色度座標を計算され、映像信号変換回路５５によ
って映像信号に変換されてフレームメモリー４０．４１
．４２に入り、テレビモニター９上に表示される。尚、
可変利得アンプ４８．４９．５０のゲインを使用者が変
化させることにより、白の色度を使用者の好みの色度に
することができるのは上記第１及び第２実施例と同じで
ある。

第９図は第３実施例を示しており、５６は底面が半球状
で且つ側面が円筒状の内面に白色の拡散性のよい塗料を
塗って成る半球円筒面５６ａと内面に同じ塗料が塗られ
た蓋５６ｂとを有する反射器であって、積分球面を有す
る反射器の代りになるものである。半球円筒面５６ａの
画面照度の均一性は積分球面より劣るが、製作し易く、
塗料がはがれても補修し易いなどの点で優れている。尚
、この例ではファイバースコープ５７にテレビカメラ５
８を増り付けている。更にこの例ではカメラコントロー
ルユニット８の内部にテレビモニター９の画面の一部に
白色の表示を行なう白色表示回路５９を設け、且つその
回路の色バランスを色調可変回路６０により内視鏡像の
色バランスとは独立に変えられるようにしている。従っ
て、テレビモニター９の色にはテレビモニターごとの色
のバラツキがあるので、それを含めて基準白色部６１の
色度が基準の色度になるように色調可変回路６０を調整
しておくことができ、そうすれば、この基準白色部６１
は基準白色表示器として使えるのである。即ち、基準白
色部６１とファイバースコープ像６２とが等色となるよ
うにカメラコントロールユニット８のファイバースコー
プ像の色調を色調可変回路６０でを調整すれば、モニタ
ー９の色バラツキも含めてホワイトバランスをとること
ができるのである。尚、６３は光源である。

第１０図は第９図で示したテレビカメラ５８及びカメラ
コントロールユニット８のブロック図で、撮像レンズ６
４によりＣＣＤ（ｒＭ体撮像素子）６５上に結像した内
視鏡像の信号は、ＣＣＤ６５→画像生成回路６６−色調
可変回路６７と伝わり、又基準白色表示信号は白色表示
回路５６−色調可変回路６０と伝わり、これらは合成回
路６８で一つの画像信号となって、テレビモニタ−９上
ニ画像として表示される。

尚、第１実施例の反射器１０．第２実施例の反射器１８
．第３実施例の反射器５６のように、内視鏡先端部を入
れる部分以外からは外部の光が入らないようにしておけ
ば、より精度のよい色調整ができる。又、光源ランプを
点灯せずに反射器１０．１８．５６を用いれば、真っ暗
な物体が表示されることになるので、テレビモニター９
の黒レベルの調整を行うことができる。又、色度センサ
ー２０で照度も検出することができるので、自動的にモ
ニター９の黒レベルを調整すべくフィードバックをかけ
ることができ、自動黒レベル調整が可能となる。又、こ
れまでの例では、反射器の凹曲面（基準物体）の色は白
色であったが、黄色。

肌色、薄いピンク色などに物体を塗ると共に基準白色表
示器１２又は基準白色部６１の代りに黄色。

肌色、薄いピンク色などの基準色表示器又は基準色部を
用いて調色するようにしても良い。特に体内は赤系〜黄
色系の色が多いので、白色よりも精度のよい異和感のな
い色合せができる。

第１１図は第４実施例を示しており、これは第２実施例
を発展させ、２色以上（この例では３色）の色を有する
反射器６９の凹面を電子スコープで撮影し、そのテレビ
モニター９上の色度を各色毎に検出し、その色度と基準
の色度とを比較し、差の２乗平均（ＣＩ　Ｂ均等色空間
における二つの色の差ΔＢ＝　（（ΔＵｘ）”＋　（Δ
Ｖ”）”＋（ΔＷＸ　）　Ｊ　ｌ／２　）が最小になる
ように、カメラコントロールユニット８の色調整回路を
動かすものである。

第１２図は反射器６９を第１１図の右側から見た図で、
反射器６９の半球面６９ａに扇状に３色（例えば白、黄
、マゼンタ或は青、黄、赤等）の塗料を塗ったものであ
る。尚、′反射器６９の点線図示部分は外光の侵入を防
ぐための隔壁である。

第１３図は第４実施例のブロック図であって、第４図と
共通の部分は省略しである。この例において、カラーセ
ンサー７１により３色のモニター像７０を受光し、色度
計算回路７２，７３．７４で色度座標信号を計算する。

そして、比較回路４６で基準の色度値と比較し、そのず
れが一定値以上の場合には、Ｒ，Ｇ、Ｈの３色のゲイン
を各色毎にいくら増減すればいいかを計算し、その信号
をアンプゲイン変換信号発生器４７に送ってアンプゲイ
ン変換信号に替え、可変利得アンプ４日。

４９．５０のゲインを変える。このような動作をテレビ
モニター９の色度の実測値と基準値との差が一定値以下
となるまで繰り返す。このようにすれば、第２実施例よ
りも温かに正確な色調整ができるのである。尚、第１１
図において反射器６９には半球面６９ａの代りに凹面で
あれば例えば円錐面を設けても良い。

又、第２実施例と本実施例では、モニター９の画面上の
色度を自動的に基準値に近づけるようにしているが、モ
ニター９へ入る人力信号自身を測定してそれを一定の基
準値に近づけるよう自動化してもよい。

尚、上記各実施例において反射器の凹面の形伏は、楕円
１放物面１円筒の内面などでも良いが、微分可能な曲面
の方が照度の不連続的変化がないので優れている。又、
該凹面に拡散性の良い塗料を塗る代りに、適当な表面処
理によって微小な凹凸を凹面に付けて代用しても良い。

〔発明の効果〕

以上の各実施例で述べた如く、本発明による内視鏡用色
バランス調整方式によれば、電子内視鏡ので、モニター
上の画像の照度及び色度が共に均一となり、その結果精
度のよい色調整が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内視鏡用色バランス調整方式の第
１実施例を示す図、第２図ｔａｇ、　（ｂｌは夫々第１
実施例に用いる白色表示器の平面図及び正面図、第３圀
は第２実施例を示す図、第４図及び第５図は夫々第３図
で示す電子内視鏡の構成を示すブロック図及びその動作
を説明するタイミング図、第６図及び第７図は夫々第３
図で示した電子内視鏡の先端部の構成図及びフィルタの
平面図、第８図は第２実施例の変形例に用いる電子内視
鏡の要部ブロック図、第９図は第３実施例を示す図、第
１０図は第３実施例に用いるテレビカメラのブロック図
、第１１図は第４実施例を示す図、第１２図及び第１３
図は夫々第４実施例に用いる反射器の正面図及び電子内
視鏡の要部ブロック図、第１４図は従来例を示す図、第
１５図は他の従来例を示す図、第１６図は他の従来例に
用いる白い板上の照度分布を示す図である。６・９１．電子内視鏡、８・・・・カメラコントロール
ユニット、９・・・・テレビモニター、ｌＯ・・・・反
射器、１１・・・・画像、１２・・・・白色表示器、１
３・・・・高演色性螢光燈、１４・・・・拡散板、１５
．１６、・３１色調整つまみ、１７・・・・フィルタ・
１８・・・・反射器、１９・・・・縮小像、２０・・・
・色度センサー、４６・・・・基準信号との比較回路、
４７・・・・アンプゲイン変換信号発生器、４８．４９
．５０・・・・可変利得アンプ、５４・・・・色度座標
計算回路、５５・・・・映像信号変換回路、５６・・・
・反射器、５９・・・・白色表示回路、６０・・・・色
調可変回路、６１・・・・基準白色部、６２・・・・フ
ァイバースコープ像、６９・・・・反射器、７０・・・
・電子内視鏡による像、７１１１０．カラーセンサー。１１図第２図 °°′■＝ギ１′、″ オ６因オフ図１８図１９図オｉｏ　ｖＡ第１１Ｎ第１２図第１３図第４４図ＪＰ１５図第１６図 −ｂ（Ｊ　−：、ｉｆｆ　Ｏ３０−臆手続補正書（自発）昭和６２年１０月１４日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基準物体に内視鏡の照明光を投射し、該基準物体
からの反射光を前記内視鏡の対物レンズを介して撮像手
段に導き、該撮像手段から出力されるビデオ信号を信号
処理手段を介して表示装置に表示し、該表示手段におい
て前記基準物体の色が所定の色と同じ色に表示されるよ
うに前記信号処理手段における色バランス調整手段を制
御する内視鏡用色バランス調整方式において、前記基準
物体として凹状拡散面を用いたことを特徴とする内視鏡
用色バランス調整方式。
（２）表示手段上に表示された基準物体の像の色バラン
スを色度センサーにより測定し、この測定値により色バ
ランス調整手段を制御するようにしたことを特徴とする
特許請求の範囲（１）に記載の内視鏡用色バランス調整
方式。
（３）基準物体の色が白色であることを特徴とする特許
請求の範囲（２）に記載の内視鏡用色バランス調整方式
。
（４）基準物体の色が所定の単色であることを特徴とす
る特許請求の範囲（２）に記載の内視鏡用色バランス調
整方式。
（５）所定の色を表示手段上に表示するようにしたこと
を特徴とする特許請求の範囲（３）又は（４）に記載の
内視鏡用色バランス調整方式。
（６）基準物体の色が複数の色から成ることを特徴とす
る特許請求の範囲（２）に記載の内視鏡用色バランス調
整方式。
（７）測定値に基づいて基準物体の像の色度座標を計算
し、所定の色の色度座標との差を最小とするように色バ
ランス調整手段を制御するようにしたことを特徴とする
特許請求の範囲（６）に記載の内視鏡用色バランス調整
方式。
（８）表示手段上に表示された基準物体の像の色バラン
スを色度センサーにより測定し、この測定値より該像の
色度座標を表示手段上に表示するようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲（１）又は（２）又は（６）又は
（７）の何れかに記載の内視鏡用色バランス調整方式。