JPS63129311A - 医療内視鏡用外付けカメラの光源調光制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内視鏡に外付けされるテレビジ日ンカメラに
関し、特に、外付はカメラから入力される映像信号レベ
ルを一定に保持するために、内視鏡光源の光量をこの入
力映像信号レベルに応じて制御する内視鏡用外付はカメ
ラの光源調光制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

先ず、従来の内視鏡の代表的な構成を、第６図を参照し
乍ら説明する。

体咋内に挿入されるスコープ１の一端に対向して設けた
ハーフミラ−２を介して、被検体の光学的画像情報がレ
ンズ３を通ってＣＯＤ等のイメージヤ４に結像されると
共に、フォトセンサ５に入射される。イメージヤ４から
は、映像信号が取シ出され、これをカメラコントロール
ユニット１０で適当に信号処理する。また、フォトセン
サ５からは、被検体の輝度情報信号が得られ、この信号
を増幅器１２で増幅した後に調光信号として光源ユニッ
ト１４に送給される。この光源ユニット１４では、入力
された調光信号によりて、ファイバスコープのライトガ
イド（図示せず）に入射する光源（照射）光の輝朋を変
化させている。

尚、第６図では図示しないが、イメージヤ４等の光学系
をカメラヘッドに収納し、カメラコントロールユニット
１０は電源に接続すると共にモニタにも接続されるよう
に構成されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第６図の構成において、光源ユニット１４への制御信号
（調光信号）は、フォトセンサ５よ）得られる映像信号
レベルを検波して得ている。このような制御信号は、カ
メラヘッド側へ送シ返えされ、更にライトガイドを介し
て光源仙に入力される。このようなファイバスコープと
光源ユニット１４との間の回路（ケーブル）は、所謂”
患者回路”であシ、上述の制御信号と電気的にアイソレ
ート（絶縁）する必要がある。即ち、第６図で示した従
来の内視鏡および外付はカメラの組合せでは、カメラコ
ントロールユニット１００２次回路（ビデイオ信号プロ
セッサ部）は、光源ユニット１４の調光信号と完全に電
気的にアイソレートされている。

しかし乍ら、このような従来の構成では、光源の調光は
、ファイバースコープの光学出力で、映像信号レベルと
は別個に制御される。この結果、ＣＯＤ等のイメージヤ
４の感度のバラツキを、このような調光方法によって制
御することは困難となる欠点があった。

従って、本発明の目的は、内視鏡用外付はカメラにおい
て、電子式イメージヤによって得られる映像信号（レベ
ル情報）と、光源の調光信号との間の電気的な絶縁を確
保し乍ら、映像信号レベルが一定となるように光源の調
光を制御できる光源調光制御装置を提供することである
。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明の内
視鏡用外付はカメラの光源調光制御回路は、内視鏡ファ
イバースコープ像を固体撮像素子等で撮像して映像信号
を得る内視鏡外付はカメラの光源調光制御装置において
、前記映像信号のレベル情報を２値化信号に変換する手
段と、この２値化信号によりスイッチング動作するフォ
トカップラ手段と、このフォトカップラ手段からのスイ
ッチング信号を調光信号として用いることによシ、前記
撮像素子が撮像対象とする被検体への照光光源の発光量
を制御する手段とを具えたことを特徴とするものである
。

このような構成の制御回路によって、映像信号レベルを
制御し乍ら、先ず、調光信号を、カメラコントロールユ
ニットに対して完全に絶縁できる特徴がある。

また、温度ドリフトを防止できると共に、直線性が改善
された制御回路が実現できる特徴がある。

〔実施例〕

以下図面を参照し乍ら、本発明を詳述する。

全体構成図 第１図は、本発明の一実施例の全体を示す図である。

先ず、構成の概要としては、ファイバースコ−プ１と、
カメラヘッド２０と、このカメラヘッド２０からの映像
信号を処理するカメラコントロールユニット４０と、こ
のコントロールユニット４０からの映像信号によ）画像
を映出するモニタ５０と、ファイバースコープ１のライ
トガイド８に連結された光源ユニット８０とよシ成って
いる。

尚、本発明の特徴部分は、光源ユニット８０内に設けら
れた調光回路８２と、カメラコントロールユニット４０
内の映像信号検波器４２とが後述するアイソレータ９０
を介して連結されていることである。即ち、カメラヘッ
ド２０からの帰還ループが形成されている。

次に、第１図の構成の内、特徴のある回路構成のみ第２
図に示し、以下この回路の構成および動作を詳述する。

光源調光制御回路 先ず、破線２０で囲まれたカメラヘッド部であり患者回
路を持つ、スコープ１側と機械的に結合される。破線４
０はカメラコントロール側で構成されるビデオプロセッ
サであり、カメラコントロールユニットの２次側回路で
ある。このカメラヘッド２０とカメラコントロール４０
とはケーブル３０により接続されている。イメージヤ（
Ｃ０Ｄ）４の光電変換出力は映像プロセス回路４１に入
力され所定の信号処理されて映像信号出力４３となる（
例えばＮＴ８Ｃカラー信号）。映像信号出力４３は他方
；検波器４２に入力され、映像信号のレベルが検波され
直流に変換される。検波器４２はビデオ信号のピーク値
を検波する場合と平均値を検波する場合があるが、本実
施例ではピーク値を検波している。検波器４２の出力は
セランイド変調器４４の変調入力となる。この変調器４
４のもう一方の入力には映像プロセス回路４１内で使用
される基準信号の１つである垂直同期信号４００１が入
力される。

セラソイド変調器 第４図は、セラソイド変調器４４の内部構成を具体的に
示したものである。垂直同期信号４００１は、のこぎシ
波発生器４００２をトリガーし、のこぎシ波発生器４０
０２で発生したのこぎり波は比較器４００３の一方の入
力となる。この比較器４００３のもう一方の入力には検
波器４２からの出力４００５が入力されるようになって
いる。

ここで、このセラソイド変調器４４は、のこぎり波電圧
と変調入力電圧を比較し、一致した点で、パルスを送出
するようにしたパルス位置変調器で、その変調品質は、
のこぎり波電圧の直線性に左右されるものである。

このようなセラソイド変調器４４の動作を第４図を参照
し乍ら説明する。

垂直同期信号４００１を入力すると、５００２で示した
のこぎり波発生器４００２の出力波形が得られ、５００
３で示したセラソイド変調器４４の出力波形となる。５
００２−ａ　、５００２−ｂは検波器４２の出力電圧で
あり、映像信号４３の大きさにより５００２−ａ、又は
５ｏｏ２−ｂに示すようにその直流レベルが変動する。

電圧５００２−ａ。

５００２−ｂは比較器４００３のスレッシツルド電位を
決定するもので、５００２−ａ　、５００２−ｂの大き
さに応じて比較器４θ０３の出力レベルとのデユーティ
比は変化することになる。即ち、検波器４２の出力電位
が５００２−　ａの時は矩形波５００３である。５００
２−ｂの時は破線で示した矩形波５００３’が比較器４
００３の出力波形となる。そのデユーティ比は検波器４
２の出力電位により変化する。変調器４４の出力はＨｉ
ｇｈ　−ＬＯＷの２値信号となるようにする。

次に、第２図の回路図に戻って、このセラソイド変調器
４４の出力信号は、電流増幅器４５により電流増幅され
てカメラヘッド２０内の発光ダイオード２２へ通電され
る。この発光ダイオード２２は比較器４００３の出力５
００３のＨｉｇｈ　レベルで通電し発光するようになり
、Ｌｏｗレベルでは通電せず発光しないように設計され
ている。こノ発光および非発光はフォトトランジスタ２
４によシ検出され、フォトダイオード２４のコレクタ一
端子２５は抵抗器２６を介して電源電圧１７が印加され
ている。その結果、フォトトランジスタ２４のコレクタ
には、発光ダイオード２２の通電状態に応じてＯＮ１０
　Ｆ　Ｆのスイッチング波形が生じる。第５図６００３
はフォトトランジスタ２４のコレクタ２５に生じるスイ
ッチング波形である。この波形は発光ダイオード２２に
通電する電流（即ち、比較器４００３の出力波波形５０
０３およびｓｏｏ：ｔ’）にそれのスイッチング位相は
対応している。コレクタ２５の出力は別の抵抗器２７、
コンデンサ２８で構成される積分回路２３に入力される
。ここで積分されＰＷＭ（パルス幅）変調された二値信
号が直流に変換される。第５図の６００４はデユーティ
比５０％の時（即ち矩形波５００３の稜）の積分器２３
の出力電圧であり、また６００５は矩形波５００３’の
時の出力電圧である。パルス６００３のデユーティ比に
応じて。

平均τα流電位が変動することがわかる。本実施例では
映像信号レベルが、はぼ正常の時は第４図の矩形波５０
０３となシ、その時の直流電圧は第５図の６００４であ
る。一方、映像信号が正常より大きいレベルへ変化した
時は矩形波５００３’　となり、その時の積分器２８の
直流出力電圧は正常時よシも低下して第５図の６００５
となる。積分器２８の直流出力Ｆｉ電圧増幅器２９によ
り電圧増幅され、コネクタービン２１を経て光源ユニッ
ト８０間の日光回路８２に入力され光源の発光量が制御
される。光源ユニット８０に゛よる発光した光束はファ
イバースフ−ｆノのライトガイドを通して被写体（図示
せず）に照射される。本実施例では、ＣＣＤイメージヤ
１から発光までの制御ループが負帰迩ルーｆｌ構成して
おり、この結果、映像信号レベルは被写体の状態（反射
率の変動、距離等）が変化しても常に一定レベルの映像
信号が得られる。

ＰＷＭ信号成分の除去 更に、本発明によれば、ケーブル部材３ｏにおいてＰＷ
Ｍ信号がケーブル間容量結合により、ＣＣＤイメージヤ
１の光電変換出力信号に漏洩した場合の、ｉＱＰＷＭ成
分をキャンセルする回路９０をカメラコントロール４ｏ
に接続する。カメラコントロール４０の電流増幅器４５
の出力であるＰＷＭ信号は移相器９２にも入力され、映
像信号出力４３に含まれるＰＷＭ信号と逆相関係になる
様に移相される。移相器９２の出力は混合器９４の一方
の入力となると共に、もう一方の入力である映像信号４
３に混合される。その結果、映像信号４３に含まれるＰ
ＷＭ成分はキャンセルされて良１スな映像信号出力９６
が出力されるようＫなる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、調光信号を完全に
カメラコントロールユニツ）　（２次回路）と電気的に
絶縁することができ、更に高精度な調光制御が実ルされ
る。又、映像信号のレベル情報を２値化信号に変換して
フォトカブラ−により結合しているため、フォトトラン
ジスタおよび発光ダイオードが持つ半導体特有の温度ド
リフト等の問題は発生しない効果がある。また、ＰＷＭ
信号は垂直同期信号に同期している為に仮にＰＷＭ信号
が映像信号にリーク（漏洩）したとしても、リークによ
るノイズ妨害は少ない利点がある。更にリークした場合
、逆相のＰＷＭ信号を発生させこれを映像信号に重畳さ
せることにより、リークによるブイズをキャンセルする
手段も付加したのでその効果は顕著となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の全体を表わす図、第２図
は、第１図における発光制御ループを構成する回路のブ
ロックダイヤグラム、 第３図は、第２図のセラソイド変誌器の内部回路のブロ
ックダイヤグラム、 第４図および第５図は、第２図の検波器およびセランイ
ド変調器の動作波形図、および記６図は、従来の内視鏡
を説明するための図である。 ４・・・ＣＣＤイメージヤ、２ｏ・・・カメラヘッド、
２２・・・フォトダイオード、２３・・・積分回路、４
゜・・・カメラコントロールユニット、４２・・・検波
器、４４・・・セラソイド変調器、８ｏ・・・光源ユニ
ット、８２・・・調光回路、９ｏ・・・ＰＷＭ成分キャ
ンセル回路、９２・・・移相器。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）内視鏡ファイバースコープ像を固体撮像素子等で
   撮像して映像信号を得る内視鏡外付けカメラの光源調光
   制御装置において、 前記映像信号のレベル情報を２値化信号に変換する手段
   と、 この２値化信号によりスイッチング動作するフォトカッ
   プラ手段と、 このフォトカップラ手段からのスイッチング信号を調光
   信号として用いることにより、前記撮像素子が撮像対象
   とする被検体への照光光源の発光量を制御する手段とを
   具えたことを特徴とする内視鏡用外付けカメラの光源調
   光制御装置。
2. （２）前記レベル変換手段、フォトカップラ手段および
   発光量制御手段を、前記映像信号のレベルを検波する検
   波器と、検波信号によりＰＷＭ変調するＰＷＭ変調器と
   、このＰＷＭ信号を送信する光学式送信回路とこの送信
   されたＰＷＭ信号を送信側とは電気的に絶縁された受信
   器により受信する受信回路と、この受信されたＰＷＭ信
   号を元の映像信号のレベル情報に復調する復調器と、こ
   の復調されたレベル情報により前記撮像素子が撮像しよ
   うとする被写体への照光光源の発光量を制御する調光回
   路とによって構成したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の装置。
3. （３）前記ＰＷＭ変調器をセラソイド変調器としたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の装置。
4. （４）前記ＰＷＭ信号を、前記映像信号の同期信号に同
   期させる手段を更に設けたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の装置。
5. （５）前記ＰＷＭ信号の位相とは逆の位相の信号を発生
   させる手段と、この逆位相のＰＷＭ信号を前記ＰＷＭ信
   号に重畳する手段とを具え、これにより前記映像信号に
   漏洩したＰＷＭ信号成分をキャンセルする回路手段を更
   に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   装置。