JP2003180631A

JP2003180631A - 内視鏡用自動調光装置および電子内視鏡装置

Info

Publication number: JP2003180631A
Application number: JP2002285880A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Iida; 充飯田; Haruhiko Hibi; 春彦日比; Kenichi Iriyama; 兼一入山
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2003-07-02
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP4223778B2

Abstract

(57)【要約】【課題】接続されるビデオスコープに関わらず、被写
体像の明るさを適正な明るさに維持する。【解決手段】プロセッサ１０内に、ランプ１２，絞り
１６、モータ１８、モータドライバ２０、ＣＰＵ２４を
含むシステムコントロール回路２２、調光回路２３を設
ける。システムコントロール回路２２は、ＥＥＰＲＯＭ
５７に記憶されたビデオスコープ５０の先端部６０にお
ける対物レンズ５３、配光レンズ５２の配置関係のデー
タを読み出す。そして、ビデオスコープ５０内のＣＣＤ
５４に形成される被写体像が分割されることによって規
定される複数のエリアそれぞれに応じた重み付け係数
を、読み出された配置関係のデータに基いて定める。調
光回路２３は、その重み付け係数に基いて被写体像全体
の明るさを示す全体輝度値を算出し、全体輝度値と適正
な明るさを示す参照輝度値との差に従って絞り１６を駆
動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤなどの撮像
素子を有するビデオスコープとビデオスコープが接続さ
れるプロセッサとを備えた電子内視鏡装置に関し、特
に、観察部位へ向けて照射する光の光量を調整して観察
される被写体像の明るさを一定に維持する自動調光に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動調光では、照明光が照射され
た被写体（観察部位）を撮像する撮像素子から読み出さ
れる被写体像に応じた画像信号に基いて被写体像の明る
さを表す代表的な輝度（例えば、輝度平均値）が算出さ
れ、この輝度値と適正な被写体像の明るさを表す参照輝
度値との差に基いて照明光量が調節される。輝度値を算
出する測光方式としては、画面全体の明るさの平均を求
める平均測光や、画面全体の中で輝度値の比較的高い値
を被写体像の明るさとするピーク測光等があり、オペレ
ータは必要に応じて測光方式を選択する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】撮像素子に被写体像を
形成させる対物レンズやライトガイドから射出する光を
被写体に向けて照射する照明用レンズ（拡散レンズ等の
配光レンズ）が設けられたビデオスコープの先端部にお
ける径の大きさ等の先端部仕様は、観察対象の部位
（胃、気管支、大腸など）によって様々であり、対物レ
ンズ、配光レンズの配置場所等はスコープ先端部仕様に
よって異なる。その結果、撮像素子が受ける光量もそれ
らレンズの配置関係の違い、すなわち接続されるビデオ
スコープの先端部仕様の違いによって変化する。しかし
ながら、従来では、接続されるビデオスコープに関わら
ず同じ測光方式で光量調整が行われるため、先端部のレ
ンズ配置によっては適切に被写体像の明るさを検出する
ことができず、その結果、被写体像の明るさを適正に維
持することができない場合があった。

【０００４】そこで本発明では、接続されるビデオスコ
ープの先端部仕様の違いに関わらず、被写体像の明るさ
を適正な明るさに維持することができる自動調光装置お
よびそのような自動調光装置を備えた電子内視鏡装置を
得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の電子内視鏡装置
は、ビデオスコープおよびプロセッサとを備えた電子内
視鏡装置であり、ビデオスコープの先端部には、少なく
とも対物レンズ、照明用レンズおよび撮像素子が設けら
れ、ビデオスコープは着脱自在にプロセッサに接続され
る。また、プロセッサには観察映像を映し出すモニタが
接続可能である。電子内視鏡装置には、照明用の光源お
よび画像信号処理手段が設けられており、光源から放射
される光は、例えば、ビデオスコープ内に通常設けられ
るライトガイドを介して被写体に向けて光が照射され
る。ただし、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）をス
コープ先端部に設けてもよい。スコープ先端に設けられ
た照明用レンズにより、スコープ先端部から射出する光
は観察部位全体に渡って照射する。被写体に光が照射さ
れると、反射した光が先端部に設けられた対物レンズを
介して撮像素子に到達し、これにより被写体像が撮像素
子に形成される。画像信号処理手段は、撮像素子に発生
する画像信号を所定の時間間隔ごとに読み出し、１フレ
ーム分（あるいは１フィールド分）の輝度信号を生成す
る。

【０００６】本発明の電子内視鏡装置は、自動調光処理
を実行するため、スコープ先端データメモリと、測光方
式設定手段と、測光手段と、光量調整手段とを有する。
スコープ先端データメモリには、ビデオスコープの先端
部における仕様であって、少なくとも対物レンズと照明
用レンズとの配置関係を含む先端部仕様がデータとして
記憶される。ただし、レンズの配置関係は、対物レンズ
に対する照明用レンズの位置（照明用レンズに対する対
物レンズの位置）あるいは対物レンズから照明用レンズ
までの距離といった関係を示す。先端部においては、照
明用レンズが２つ配置されているものあり、この場合、
先端部仕様は、２つの照明用レンズそれぞれに対する対
物レンズの位置および距離の相対的な違いとして表され
る。ＣＣＤなどの撮像素子に形成される被写体像の明る
さはレンズの配置関係に影響され、例えば、照明用レン
ズの位置によっては、撮像素子の受ける光量が特定の領
域部分で相対的に多くなる場合がある。その結果、被写
体像の特定部分が他の部分より相対的に明るくなって映
し出される。本発明では、先端部の照明特性あるいは受
光特性が含まれる先端部仕様のデータがあらかじめ記憶
されており、先端部仕様検出手段によって検出される。
撮像素子に形成される被写体像は複数のエリアに分割さ
れており、測光方式設定手段は、検出された先端部仕様
に従って複数のエリアそれぞれに対する重み付け係数を
定める。エリアの分割（分割数、あるいは分割領域）に
関しては、例えば、中央部と４つの周辺部の領域に分け
た５分割や、６分割、さらには蜂の巣状に分割した多重
分割など様々な分割形式が適用可能である。

【０００７】被写体像が複数のエリアに分割されている
ことにより、様々な測光方式によって被写体像の明るさ
を検出することが可能であり、例えば、平均測光、中央
重点平均測光、中央重点測光、スポット測光などが実行
可能である。この場合、複数のエリアそれぞれに対する
重み付け係数を変えることで測光方式が変更される。本
発明では、複数のエリアのうち、被写体像の明るさ検出
において重要なエリアに基いて被写体像全体の代表的な
輝度値が算出されるように、重み付け係数、すなわち測
光方式が定められる。重要なエリアはビデオスコープの
先端部特性によって異なり、分割されたエリアの半分の
領域を重要である場合や、周辺部の領域のみ重要である
場合もあり、あるいは、すべてのエリアが輝度情報とし
て重要な場合もある。この重要なエリアとそれ以外のエ
リアの違いは、重要でないエリアの部分輝度値を考慮し
て被写体像の全体的な輝度値を算出すると、必要以上に
低い輝度値あるいは高い輝度値として算出され、誤った
光量調整が実行されてしまうという点にある。そして、
測光手段は、複数のエリアそれぞれにおける像の明るさ
を表す複数の部分輝度値を輝度信号から検出し、複数の
部分輝度値に対して対応する重み付け係数を乗ずること
により、複数の部分輝度値から１フレーム（１フィール
ド）分の被写体像全体の明るさを表す全体輝度値を算出
する。全体輝度値の算出に関しては、例えば、測光手段
は、重み付け係数が乗じられた部分輝度値の総和を複数
のエリアの数で割ることによって全体輝度値を算出す
る。

【０００８】先端部特性に応じて重み付け係数を定める
ことにより、複数のエリアの中で特定のエリアの部分輝
度値を重点にして全体輝度値を算出することが可能であ
り、また、重み付けを均等にして全体輝度値を算出する
ことも可能である。すなわち、対物レンズと照明用レン
ズの配置関係から輝度情報として重要な部分輝度値を基
にして全体輝度値が算出可能となる。そして、光量調整
手段は、全体輝度値に基いて、被写体に照射される光の
光量を調整する。例えば，明るさとして適正な輝度値を
表す参照値と全体輝度値の差を算出し、その差に基き絞
りなどを駆動させて光量を調整すればよい。

【０００９】例えば、被写体像の特定部分が先端部仕様
の影響によって他の部分に比べて相対的に明るくなる場
合、その部分のエリアの輝度情報は重要な輝度情報であ
る。暗い部分のエリアの輝度情報に基いて全体輝度値を
算出すると、必要以上に絞りが開いて撮像素子の受ける
光量が多くなり、観察される被写体像が過度に明るくな
る。そのため、測光方式設定手段は、先端部特性によっ
て部分輝度値が高輝度値となる高輝度エリアの重み付け
係数を他のエリアの重み付け係数に比べて大きな値に定
めることが好ましい。各エリアの重み付け係数は、高輝
度エリアに重点領域にした重点平均測光が実行できるよ
うに定められる。測光手段は、定められた重み付け係数
に従って全体輝度値を算出する。

【００１０】一方、先端部仕様によっては、被写体像全
体において輝度値の差が生じない場合がある。（例え
ば、先端部において照明用レンズが２つ配置され、その
間に対物レンズが配置されている場合など）。このとき
の測光方式としては平均測光が望ましいことから、測光
方式設定手段は複数のエリアそれぞれの重み付け係数を
等しくし定め、測光手段は平均測光により全体輝度値を
算出する。

【００１１】多くのビデオスコープ内には、観察部位を
処置等するための処置器具が挿入される鉗子チャンネル
が形成されており、スコープ先端部には鉗子口が形成さ
れている。したがって、処置器具が鉗子口から出ている
状態では、観察部位の画像とともに処置器具の画像がモ
ニタに映し出される。金属部材である処置器具が鉗子口
から出ていると、処置器具に光が反射することによって
その処置器具の像に相当する部分が非常に高輝度にな
り、いわゆるハレーションを発生させる。この高輝度の
情報に基いて自動調光すると、他の部分が必要以上に暗
くなる。そのため、対物レンズおよび照明用レンズに対
する先端部に形成された鉗子口の配置関係がデータとし
てスコープ先端データメモリにあらかじめ記憶させ、測
光方式設定手段が、先端部仕様に従って、複数のエリア
の中で鉗子口から突出する処置器具の像が現れる鉗子口
エリアを選定し、測光手段が、鉗子口エリアの部分輝度
値がハレーション発生に応じた境界輝度値より大きいか
否かを判別することが望ましい。鉗子口エリアの部分輝
度値が境界輝度値より大きい場合、処置器具が使用され
ているとみなされ、測光手段は、鉗子口エリア以外のエ
リアで検出される部分輝度値から全体輝度値を算出す
る。

【００１２】処置器具先端部の像は、モニタの画面の隅
付近に現れることが多い。そのため、撮像素子に形成さ
れる被写体像の中心を基準として放射状に分割されるこ
とが望ましい。すなわち、被写体像全体は、中心部から
の放射線を境界線とした複数の分割エリアに分割され
る。

【００１３】重み付け係数に関しては、プロセッサ内の
メモリなどに接続可能なビデオスコープそれぞれの先端
部仕様に適した重み付け係数をあらかじめメモリなどに
記憶させ、測光方式設定手段が、接続されたビデオスコ
ープの先端部特性に応じた重み付け係数のデータを読み
出すようにするのが好ましい。

【００１４】本発明の他の局面における内視鏡用自動調
光装置は、撮像素子を有し、体内に挿入されるビデオス
コープと、ビデオスコープが接続されるプロセッサとを
備え、体内へ送る光を放射する照明用光源と、撮像素子
から読み出される被写体像に応じた画像信号を処理して
輝度信号を生成する信号処理手段を有する電子内視鏡装
置に組み込まれる。そして、調光装置は、ビデオスコー
プの先端部における、少なくとも対物レンズと照明用レ
ンズとの配置関係を含む先端部仕様がデータとして記憶
されるスコープ先端データメモリと、ビデオスコープの
先端部仕様を検出する先端部仕様検出手段と、撮像素子
に形成される被写体像が分割されることによって規定さ
れる複数のエリアそれぞれに対する重み付け係数を、先
端部仕様検出手段により検出された先端部仕様に従って
定める測光方式設定手段と、複数のエリアそれぞれにお
ける像の明るさを表す複数の部分輝度値を輝度信号から
検出し、複数の部分輝度値に対して対応する重み付け係
数を乗ずることにより、複数の部分輝度値から被写体像
全体の明るさを表す全体輝度値を算出する測光手段と、
全体輝度値に基いて、体内へ送る光の光量を調整する光
量調整手段とを備えたことを特徴とする。あるいは、本
発明の他の局面における電子内視鏡装置は、先端部に少
なくとも対物レンズ、照明用レンズおよび撮像素子が設
けられるビデオスコープと、ビデオスコープが着脱自在
に接続されるプロセッサとを備えた電子内視鏡装置であ
って、被写体像を構成するエリアを複数のエリアに分割
し、先端部仕様に従って複数のエリアの中から重点領域
を定め、他の領域に比べて重点領域に重点を置くことに
より被写体像の全体輝度値を算出する輝度算出手段と、
全体輝度値に基いて被写体に向けて照射する光の光量を
調整する光量調整手段とを備えたことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下では、図面を用いて本発明の
実施形態である電子内視鏡装置について説明する。

【００１６】図１は、本実施形態である電子内視鏡装置
のブロック図である。ビデオスコープとプロセッサとを
備えた電子内視鏡装置は、胃などの体内にある臓器を検
査、手術などを行う際に使用され、検査等が開始される
と、ビデオスコープが体内へ挿入される。

【００１７】電子内視鏡装置では、撮像素子の１つであ
るＣＣＤ（Charge-Coupled Device）５４を有するビデ
オスコープ５０と、ＣＣＤ５４から読み出される画像信
号を処理するプロセッサ１０とが備えられ、被写体像を
表示するモニタ３２がプロセッサ１０に接続される。ビ
デオスコープ５０はプロセッサ１０に着脱自在に接続さ
れ、また、プロセッサ１０には、モニタ３２に加えてキ
ーボード３４が接続される。

【００１８】ランプ電源スイッチ（図示せず）がＯＮに
なると、ランプ制御回路１１Ａを含むランプ電源部１１
からランプ（照明用光源）１２へ電源が供給され、これ
によりランプ１２から光が放射する。ランプ１２から放
射された光は、集光レンズ１４を介してビデオスコープ
５０内に設けられた光ファイバー束５１の入射端５１ａ
に入射する。光ファイバー束５１は、ランプ１２から放
射される光を観察部位のあるビデオスコープ５０の先端
部６０へ光を伝達する極細の光ファイバーの束であり、
光ファイバー束５１を通った光は出射端５１ｂから出射
する。これにより、照明用レンズである配光レンズ５２
を介して観察部位Ｓに光が照射される。また、ビデオス
コープ５０には、鉗子チャンネル５８が形成されてお
り、観察部位を処置等する場合には処置器具（ここでは
図示せず）が鉗子チャンネル５８に挿入される。さらに
は、鉗子チャンネル５８のほかに、送気送水用の管（図
示せず）もビデオスコープ５０内に形成されている。

【００１９】観察部位Ｓにおいて反射した光は、対物レ
ンズ５３を通ってＣＣＤ５４の受光領域に到達し、これ
により観察部位Ｓの被写体像がＣＣＤ５４の受光領域に
形成される。本実施形態では、カラー撮像方式として同
時単板式が適用されており、ＣＣＤの受光面上にはイエ
ロー（Ｙｅ）、シアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍｇ）、グ
リーン（Ｇ）の色要素が市松状に並べられた補色カラー
フィルタ（図示せず）が受光領域の各画素位置に対応す
るよう配置されている。そして、ＣＣＤ５４では、補色
カラーフィルタを通る色に応じた被写体像の画像信号が
光電変換により発生し、所定時間間隔ごとに１フレーム
もしくは１フィールド分の画像信号が、色差線順次方式
に従って順次読み出される。本実施形態では、カラーテ
レビジョン方式としてＮＴＳＣ方式が適用されており、
１／３０（１／６０）秒間隔ごとに１フレーム（１フィ
ールド）分の画像信号が順次読み出され、初期信号処理
回路５５へ送られる。

【００２０】初期信号処理回路５５では、カラー画像信
号に対してホワイトバランス、ガンマ補正などを含む様
々な処理が施され、輝度信号および色差信号が映像信号
として生成される。また、初期信号処理回路５５には、
ＣＣＤ５４を駆動するためのＣＣＤドライバ（図示せ
ず）が含まれており、ＣＣＤドライバからＣＣＤ５４へ
駆動信号が出力される。生成された映像信号はプロセッ
サ信号処理回路２８へ送られるとともに、映像信号に含
まれる輝度信号は調光回路２３にも送られる。調光回路
２３へ順次送られる１フレーム分（１フィールド分）の
輝度信号に合わせて、同期信号等が所定のタイミングで
調光回路２３へ送られる。

【００２１】プロセッサ信号処理回路２８では、初期信
号処理回路５５送られてくる映像信号に対して所定の処
理が施される。処理された映像信号は、ＮＴＳＣコンポ
ジット信号、Ｙ／Ｃ分離信号（いわゆるＳビデオ信
号）、ＲＧＢ分離信号などのビデオ信号としてモニタ３
２へ出力され、これにより被写体像がモニタ３２に映し
出される。

【００２２】システムコントロール回路２２には、ＣＰ
Ｕ２４、ＲＯＭ２５、ＲＡＭ２６が含まれており、ＣＰ
Ｕ２４は、プロセッサ１０全体を制御し、調光回路２
３、ランプ制御回路１１Ａ、プロセッサ信号処理回路２
８などの各回路に制御信号を出力する。タイミングコン
トロール回路３０では、信号の処理タイミングを調整す
るクロックパルスがプロセッサ１０内の各回路に出力さ
れ、また、ビデオ信号に付随される同期信号がプロセッ
サ信号処理回路２８に送られる。システムコントロール
回路２２内のＲＯＭ２５には、電子内視鏡装置全体を制
御するためのプログラムや後述する調光テーブルのデー
タがあらかじめ記憶されている。

【００２３】ライトガイド５１の入射端５１ａと集光レ
ンズ１６との間には被写体Ｓに照射される光の光量を調
整のため絞り１６が設けられており、モータ１８の駆動
によって開閉する。本実施形態では、ＤＳＰ（Digital
Signal Processor）で構成された調光回路２３により、
絞り１６を通過する光、すなわち被写体Ｓへ照射される
光の光量調整が行われる。初期信号処理回路５５から出
力される輝度信号は、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）によっ
てデジタルの輝度信号に変換された後、調光回路２３へ
入力される。後述するように、ＣＣＤ５４に形成される
被写体像は、複数のエリアに分割されており、調光回路
２３では、送られてくる輝度信号に基き、各エリア毎に
輝度値が算出され、さらにその算出された輝度値に基い
て、被写体像全体の明るさに対応した代表的な輝度値が
算出される。この全体的な輝度値に従って、調光回路２
３からモータドライバ２０へ制御信号が送られ、モータ
１８がモータドライバ２０によって駆動される。これに
より、絞り１６が所定の開度まで開く。

【００２４】ビデオスコープ５０内には、ビデオスコー
プ５０全体を制御するスコープ制御部５６と、スコープ
先端部の特性を含むビデオスコープ５０に関連したデー
タがあらかじめ記憶されたＥＥＰＲＯＭ５７とが設けら
れている。スコープ先端部の仕様に関するデータには、
ＣＣＤ５４の画素数、サイズや配光レンズ５２および対
物レンズ５３の配置関係、さらには鉗子チャンネル５８
の先端部に形成された鉗子口５９Ａの配置に関するデー
タが含まれる。スコープ制御部５６は、初期信号処理回
路５５を制御するとともに、ＥＥＰＲＯＭ５７からスコ
ープ関連データを読みだす。ビデオスコープ５０がプロ
セッサ１０に接続されると、スコープ制御部５６とシス
テムコントロール回路２２との間でデータが送受信さ
れ、スコープ関連データがシステムコントロール回路２
２へ送られる。調光回路２３では、後述するように、送
られてきたスコープ先端部の仕様データに基いて自動調
光を行う。

【００２５】フロントパネル４６には、自動調光におい
て基準となる参照輝度値の設定をするための設定スイッ
チ４６Ａが設けらており、オペレータがスイッチを操作
すると、操作に応じた信号がシステムコントロール回路
２２へ送られる。参照輝度値のデータは、ＲＡＭ２６へ
一時的に格納されるとともに、必要に応じてシステムコ
ントロール回路２２から調光回路２３へ送られる。キー
ボード３４において文字情報をモニタ３２に表示するた
めキー操作がなされると、キーボード３４操作に応じた
信号がシステムコントロール回路２２へ入力され、その
信号に基き、プロセッサ信号処理回路２８においてキャ
ラクタ信号が映像信号にスーパーインポーズされる。

【００２６】図２は、ビデオスコープの先端部６０と、
鉗子チャンネル５８を通して処置器具を使用した場合に
モニタ３２に表示される被写体像を示した図である。図
２を用いて、先端部６０の特性について説明する。

【００２７】通常、ビデオスコープは、観察対称の違い
によってスコープ先端部における対物レンズ、配光レン
ズの配置が異なる。例えば、大腸などの下部消化管を観
察するビデオスコープでは、スコープの径が大きいた
め、鉗子チャンネル以外にもレンズの外表面を洗浄する
ための送気、送水ノズルや観察部位を染色、洗浄するた
めのウォータジェットノズルなどがスコープ内に形成さ
れており、これらノズルによって先端部における対物レ
ンズ、配光レンズの位置が影響される。一方、気管支や
食道などを観察する上部消化管用のビデオスコープの場
合、スコープの径が小さく、対物レンズ、配光レンズの
位置が制限される。このようにスコープの先端部の仕様
は、ビデオスコープの種類毎に異なる。本実施形態で
は、上部消化管用と下部消化管用の２つのビデオスコー
プ５０を用意し、上部消化管用のビデオスコープ５０を
タイプＡのビデオスコープとして表し、下部消化管用の
ビデオスコープ５０をタイプＢのビデオスコープとして
表す。

【００２８】タイプＡのビデオスコープ５０の場合、ラ
イトガイド５１はビデオスコープ５０の先端部６０の付
近において２方向に分岐しており、図２に示すように、
配光レンズ５２は２つの配光レンズ５２Ａ、５２Ｂから
なる。また、先端部６０には、鉗子口５９Ａのほかに送
気、送水口６１が形成されている。対物レンズ５３は、
配光レンズ５２Ａ、５２Ｂの間に配置されており、配光
レンズ５２Ａ，５２Ｂは対物レンズ５３を挟んで対照的
な位置に配置されている。したがって、対物レンズ５３
の後方に配置されたＣＣＤ５４が受ける光量は、受光領
域全体に渡ってほぼ均一といえる。一方、タイプＢのビ
デオスコープ５０の場合、タイプＡのビデオスコープ５
０と同様に２つの配光レンズ５２Ａ、５２Ｂが先端部６
０に設けられているが、配光レンズ５２Ａ、５２Ｂは対
物レンズ５３を基準として非対称的な位置にあり、配光
レンズ５２Ａから対物レンズ５３までの距離は配光レン
ズ５２Ｂから対物レンズ５３までの距離に比べて短い。
その反面、配光レンズ５２Ｂからの照明光量は、開口径
の大きさの違いにより、配光レンズ５２Ａからの照明光
量より大きい。そのため、ＣＣＤ５４の受光領域におい
て、ある特定領域の受光量が相対的に多くなる。また、
２つの送気、送水口６１が先端部６０において形成され
ており、一方が送水用、他方が送気用に使用される。

【００２９】このように、被写体像を形成する対物レン
ズ５３と、被写体である観察部位に照射する光が通過す
る配光レンズ５２Ａ、５２Ｂとの先端部における配置関
係により、ＣＣＤ５４が受ける光量は変化する。したが
って、調光回路２３において検出される被写体像の明る
さ（輝度値）も先端部の特性によって変わってくる。そ
こで、本実施形態では、後述するように、スコープ先端
部６０の特性に応じて、被写体像の明るさが検出され
る。

【００３０】また、先端部６０における鉗子口５９Ａの
位置もスコープ毎に異なり、したがって、処置器具が使
用されているときに現れる処置器具先端部５９の像の位
置もスコープ毎に異なる。図２に示すように、タイプＡ
の場合、処置器具の先端部５９はモニタ３２の左隅に映
し出され、タイプＢの場合、モニタ３２の上部に映し出
される。この処置器具先端部５９の表示位置は、対物レ
ンズ５３と鉗子口５９Ａの配置関係によって左右され
る。本実施形態では、後述するように、処置器具を使用
している場合、処置器具先端部５９の映像部分を考慮し
て被写体像の明るさを検出する。

【００３１】図３は、プロセッサ１０のＣＰＵ２４が実
行するプロセッサ全体動作を制御する処理を示したメイ
ンルーチンである。また、図４は、被写体像の分割エリ
アを示した図である。メイン電源スイッチ（図示せず）
がＯＮになると処理が開始される。

【００３２】ステップ１０１では、絞り位置などが初期
設定される。ステップ１０２では、ビデオスコープ５０
がプロセッサ１０に接続されているか否かが判定され
る。ビデオスコープ５０が接続されていると判断される
と、ステップ１０３に進む。一方、ビデオスコープ５０
が接続されていないと判断された場合、繰り返しステッ
プ１０２が実行される。

【００３３】ステップ１０３では、ビデオスコープ５０
内のＥＥＰＲＯＭ５７からスコープ先端部の特性データ
を含むスコープ関連のデータが読み出される。そして，
ステップ１０４では、読み出された先端部の特性データ
に基いて、重み付け係数の値が定められる。

【００３４】図４に示すように、被写体像が形成される
ＣＣＤ５４の受光領域５４Ａは、１２のエリアに分割さ
れており、それぞれ、エリア１、エリア２、・・・・エ
リア１２と表される。本実施形態では、中心点ＣＰから
放射状に境界線を引くことによって受光領域５４Ａが１
２のエリアに分割されており、ビデオスコープ５０が接
続されると、そのスコープタイプに応じた各エリアの重
み付け係数Ｗ（ｘ）（ｘ＝１、２、・・・１２）の値が
定められる。なお、重み付け係数Ｗ（ｘ）の値はビデオ
スコープ５０のタイプによって異なり、本実施形態で
は、重み付け係数Ｗ（ｘ）はあらかじめ調光テーブルデ
ータとしてＲＯＭ２５に記憶されている。

【００３５】タイプＡのビデオスコープ５０が接続され
た場合、対物レンズ５３を挟んで配光レンズ５２Ａ、５
２Ｂは対称的な位置にあり、ＣＣＤ５４の受ける光量は
受光領域全体に渡ってほぼ均一となる。したがって、エ
リア１〜１２それぞれの輝度値（以下、部分輝度値とい
う）を考慮して被写体像全体の輝度値を算出するため、
各エリアの重み付け係数Ｗ（ｘ）はすべて等しい値に設
定される。これは、タイプＡのビデオスコープ５０の場
合、いわゆる平均測光によって全体の輝度値が算出され
ることを示す。ここでは、重み付け係数Ｗ（ｘ）の値は
すべて１に設定される。

【００３６】一方、タイプＢのビデオスコープ５０が接
続された場合、配光レンズ５２Ａ、５２Ｂは、対物レン
ズ５３を基準として非対称であり、その結果、受光領域
５４Ａの特定部分の受光量が他の領域に比べて多く、逆
にその他の領域における受光量が少なくなる。ここで
は、エリア５、エリア６、エリア７（図２、４参照）に
おける受光量が、他のエリアに比べて少なくなる。その
ため、エリア１、エリア１１、エリア１２の重み付け係
数Ｗ（ｘ）の値は、以下に示すように、他のエリアの重
み付け係数Ｗ（ｘ）の値よりも小さく設定される。Ｗ（ｘ）＝１．２（ｘ＝１〜４、８〜１２）（１）Ｗ（ｘ）＝０．８（ｘ＝５、６、７）（２）これは、タイプＢのビデオスコープ５０の場合、エリア
５、エリア６、エリア７以外の領域を重点領域として、
いわゆる重点平均測光によって全体輝度値が算出される
ことを示す。接続されたビデオスコープ５０の先端部６
０に応じた重み付け係数Ｗ（ｘ）のデータはＲＯＭ２５
から読み出されると、調光回路２３へ送られる。また、
ステップ１０４では、後述するように、スコープ関連デ
ータに含まれる鉗子口５９Ａの配置に関するデータに基
いて、鉗子口５９Ａの位置に対応するエリアデータが調
光回路２３へ送られる。ステップ１０４が実行される
と、ステップ１０５へ進む。

【００３７】ステップ１０５では、他のタイプのビデオ
スコープへ取り替えるため、ビデオスコープ５０が取り
外されたか否かが判定される。ビデオスコープ５０が取
り外されていると判断されると、ステップ１０２に戻
る。一方、ビデオスコープ５０が取り外されていないと
判断されると、ステップ１０６に進み、キーボード操作
に関連した処理や時刻表示処理など、その他の処理が実
行される。ステップ１０６が実行されると、ステップ１
０５に戻る。メインルーチンのステップ１０２〜１０６
は、電源がＯＦＦになるまで繰り返し実行される。

【００３８】図５は、調光回路２３において実行される
自動調光処理を示した割り込みルーチンであり、１フレ
ーム分の画像信号読み出しの時間間隔（１／３０秒）に
応じて図３のメインルーチンに割り込んで処理される。
なお、本実施形態で表される輝度値は、０〜２５５の範
囲で表される輝度レベルを示す。

【００３９】ステップ２０１では、ハレーション発生状
態変数ＫＭが０であるか否かが判定される。ハレーショ
ン発生状態変数ＫＭは、処置器具の先端部５９がスコー
プ先端部６０の鉗子口５９Ａから突出することによっ
て、画処置器具先端部５９の像が映し出されるエリアの
輝度値が高輝度になった状態、すなわち実質的にハレー
ションが発生している、あるいは発生しているとみなせ
る状態を示す変数であり、処置器具の使用によってハレ
ーションが発生している場合、ＫＭ＝１に設定され、一
方、処置器具が使用されずハレーションが発生していな
い場合、ＫＭ＝０に設定される。ステップ２０１におい
てハレーション発生状態変数ＫＭが０であると判断され
た場合、ステップ２０２に進む。

【００４０】図６は、ステップ２０２のサブルーチンで
ある。

【００４１】ステップ３０１では、受光領域５４Ａにお
いて分割によって定められたエリアの場所および分割数
Ｄが設定される。本実施形態では、受光領域５４Ａは図
４に示すようにエリア１〜エリア１２まで分割されてお
り、分割数Ｄは１２である。ステップ３０２では、オペ
レータによって設定された、あるいはデフォルトの参照
輝度値Ｖｒｅｆが読み出される。ここでは、参照輝度値
Ｖｒｅｆは１２８に設定される。ステップ３０３では、
各エリアの重み付け係数Ｗ（ｘ）（ｘ＝１、２、・・・
１２）の値が、システムコントロール回路２２から送ら
れてくる重み付け係数データに従って設定される。タイ
プＡのビデオスコープ５０の場合、重み付け係数Ｗ
（ｘ）はすべて１に設定され、タイプＢのビデオスコー
プ５０の場合、（１）（２）式によって重み付け係数Ｗ
（ｘ）の値が定められる。ステップ３０３が実行される
と、ステップ３０４に移る。

【００４２】ステップ３０４では、各エリアの輝度平均
値を表す部分輝度値Ａ（ｘ）（ｘ＝１、２、・・・１
２）が算出される。部分輝度値Ａ（ｘ）は、対応するエ
リアＡ（ｘ）内における各画素の輝度値の総和をエリア
（ｘ）の画素数で割ることにより算出される。ステップ
３０５では、各エリアにおける重み付け係数Ｗ（ｘ）と
部分輝度値Ａ（ｘ）との積Ｗ（ｘ）・Ａ（ｘ）を全エリ
ア１〜１２について総和した輝度総和ＳＵＭ（＝ΣＷ
（ｘ）×Ａ（ｘ））が算出される。

【００４３】そして、ステップ３０６では、輝度総和Ｓ
ＵＭがエリア数Ｄ（＝１２）によって割られ、これによ
り被写体像全体の明るさを示す代表的な輝度値として全
体輝度値Ｖｒが算出される。ステップ３０６が実行され
ると、ステップ３０７へ移る。

【００４４】ステップ３０７では、全体輝度値Ｖｒと参
照輝度値Ｖｒｅｆとの差ΔＶが求められる。そして、ス
テップ３０８では、求められた輝度差ΔＶに基づいて制
御信号がモータドライバ２０へ送られる。これにより、
絞り１６は輝度差ΔＶが解消するように所定量だけ駆動
される。ステップ３０８が実行されると、このサブルー
チンは終了し、図５のステップ２０２に戻る。

【００４５】一方、図５のステップ２０１においてハレ
ーション発生状態変数ＫＭが１であると判断されると、
ステップ２０３に移る。

【００４６】図７は、ステップ２０３のサブルーチンで
ある。

【００４７】ステップ４０１〜４０３の実行は、図６の
ステップ３０１〜３０３の実行に対応する。すなわち、
エリアおよびエリア数、参照輝度値Ｖｒｅｆ、各エリア
の重み係数Ｗ（ｘ）が定められる。ステップ４０４で
は、エリア１〜１２の中で画面上において処置器具先端
部５９の映し出される鉗子口エリアＡＫの重み付け係数
Ｗ（ｅ）が、０に定められる。ステップ４０５が実行さ
れると、ステップ４０６に進む。

【００４８】ステップ４０６〜ステップ４１０の実行
は、それぞれ図６のステップ３０４〜３０８の実行と同
じである。すなわち、全体輝度値Ｖｒが算出され、輝度
平均値Ｖｒと参照輝度値Ｖｒｅｆとの輝度差ΔＶに基い
て絞り１６が駆動される。ただし、全体輝度値Ｖｒの算
出において、鉗子口エリアＡＫの部分輝度値Ａ（ｘ）と
対応する重み付け係数Ｗ（ｅ）との積は０になる。した
がって、全体輝度値Ｖｒは鉗子口エリアＡＫにおける部
分輝度値に影響を受けない。ステップ４１０が実行され
ると、このサブルーチンは終了し、図５のステップ２０
３に戻る。

【００４９】ステップ２０２もしくはステップ２０３が
実行されるとステップ２０４に移る。ステップ２０４で
は、鉗子口エリアＡＫの部分輝度値Ａ（ｘ）が境界輝度
値Ｖｂより大きいか否かが判定される。上述したよう
に、鉗子口エリアＡＫは、エリア１〜エリア１２の中で
処置器具先端部５９の像が現れるエリアを表し、例え
ば、タイプＡのビデオスコープ５０の場合にはエリア４
に処置器具先端部５９が映し出され、タイプＢのビデオ
スコープ５０の場合にはエリア２に処置器具先端部５９
が映し出される（図２、図４参照）。なお、これら処置
器具先端部５９の現れる鉗子口５９Ａの位置は、あらか
じめＥＥＰＲＯＭ５７にデータとして記憶されており、
ビデオスコープ５０がプロセッサ１０に接続されると図
３のステップ１０３において読み出され、そして、図４
のステップ１０４において、重み付け係数Ｗ（ｘ）のデ
ータとともに鉗子口５９Ａの位置に対応した鉗子口エリ
アＡＫのデータも調光回路２３へ送られる。境界輝度値
Ｖｂは、ハレーション発生状態となる閾値であり、金属
製の処置器具先端部５９に光が反射した時の鉗子口エリ
アＡＫの部分輝度値Ａ（ｘ）が境界輝度値Ｖｂ以上であ
る場合、処置器具が使用され、ハレーションが発生せし
ているとみなす。ここでは、境界輝度値Ｖｂは２２０で
ある。

【００５０】ステップ２０４において鉗子口エリアの部
分輝度値Ａ（ｘ）が境界輝度値Ｖｂより大きい、すなわ
ち処置器具先端部５９が先端部６０から突出することに
よって鉗子口エリアＡＫが他のエリアに比べて高輝度状
態であると判断された場合、ステップ２０５に移り、ハ
レーション発生状態変数ＫＭが１に設定される。これに
より、次回の光量調整処理において、ステップ２０３が
実行される。一方、ステップ２０４において鉗子口エリ
アの部分輝度値Ａ（ｘ）が境界輝度値Ｖｂより大きくな
い、すなわち処置器具は使用されていないと判断される
と、ステップ２０６に移り、ハレーション発生状態変数
ＫＭが０に設定される。これにより、次回の光量調整に
おいてステップ２０２が実行される。ステップ２０５も
しくはステップ２０６が実行されると、この割り込みル
ーチンは終了する。

【００５１】このように本実施形態によれば、ステップ
１０３においてビデオスコープ５０の先端部６０に関す
る仕様データが読み出され、ステップ１０４において重
み付け係数Ｗ（ｘ）が定められる。そして、各重み付け
係数Ｗ（ｘ）に基いて部分輝度値Ａ（ｘ）、さらには全
体輝度値Ｖｒが算出される。そして、全体輝度値Ｖｒと
参照輝度値Ｖｒｅｆとの輝度差ΔＶに基づいて、絞り１
６が駆動される。

【００５２】本実施形態では、２つのタイプＡ、Ｂのビ
デオスコープ５０が接続される構成であるが、それ以外
のタイプ、すなわち図２に示した先端部の仕様以外の仕
様のビデオスコープを接続させるようにしてもよい。こ
の場合、その先端部特性に適した重み付け係数Ｗ
（ｘ）、すなわち測光方式（スポット測光など）が設定
される。また、撮像素子の画素数と画面に表示される被
写体像を構成する画素数が異なる場合、表示される被写
体像を対象にして分割エリア、分割数を設定すればよ
い。

【００５３】重み付け係数Ｗ（ｘ）のデータをプロセッ
サ１０内のＲＯＭ２５の代わりにＥＥＰＲＯＭ５７にあ
らかじめ記憶させるようにしてもよい。この場合、重み
付け係数Ｗ（ｘ）のデータが直接読み出され、それに基
いて全体輝度値が算出される。

【００５４】配光レンズ５２は、２つに限定されず、単
一で構成してもよい。また、被写体像全体の明るさを表
す代表的な全体輝度値Ｖｒは、上記に示した計算方法
（ステップ３０６、４０６）以外で算出してもよい。部
分輝度値Ａ（ｘ）も同様である。

【００５５】なお、本実施形態では、光源としてのラン
プ１２と信号処理回路がプロセッサ１０内において一体
となっているが、光源装置と信号処理装置を別々に用意
された電子内視鏡装置を構成してもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、接続され
るビデオスコープに関わらず、被写体像の明るさを適正
な明るさに維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態である電子内視鏡装置のブロック図
である。

【図２】スコープ先端部および処置器具とともに映し出
される観察部位の画像を示した図である。

【図３】電子内視鏡装置全体の動作のメインルーチンを
示した図である。

【図４】複数の分割エリアを示した図である。

【図５】自動調光処理の割り込みルーチンを示した図で
ある。

【図６】図５の光量調整処理のサブルーチンである。

【図７】図５の鉗子口を考慮した光量制御処理のサブル
ーチンである。

【符号の説明】

１０プロセッサ１２ランプ（照明用光源）１６絞り１８モータ２０モータドライバ２２システムコントロール回路２３調光回路２４ＣＰＵ２５ＲＯＭ２６ＲＡＭ５０ビデオスコープ５２配光レンズ（照明用レンズ）５３対物レンズ５４ＣＣＤ（撮像素子）５５初期信号処理回路５７ＥＥＰＲＯＭ（スコープ先端データメモリ）５８鉗子チャンネル５９処置器具先端部５９Ａ鉗子口６０スコープの先端部Ａ（ｘ）部分輝度値Ｗ（ｘ）重み付け係数Ｖｒ全体輝度値Ｖｒｅｆ参照輝度値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 5/238 Ｈ０４Ｎ 5/238 Ｚ (72)発明者入山兼一東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内Ｆターム(参考） 2H040 BA11 CA10 GA02 4C061 CC06 DD03 FF40 JJ17 JJ18 LL02 MM05 NN01 NN05 QQ09 RR02 RR15 RR18 RR22 WW10 WW18 5C022 AA09 AB06 AB15 AC69 AC74

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端部に少なくとも対物レンズ、照明用
レンズおよび撮像素子が設けられるビデオスコープと、
前記ビデオスコープが着脱自在に接続されるプロセッサ
とを備えた電子内視鏡装置であって、被写体に向けて照射する光を放射する照明用光源と、前記撮像素子から被写体像に応じた画像信号を読み出
し、輝度信号を生成する画像信号処理手段と、前記ビデオスコープの先端部における、少なくとも前記
対物レンズと前記照明用レンズとの配置関係を含む先端
部仕様がデータとして記憶されるスコープ先端データメ
モリと、前記ビデオスコープの前記先端部仕様を検出する先端部
仕様検出手段と、前記撮像素子に形成される被写体像が分割されることに
よって規定される複数のエリアそれぞれに対する重み付
け係数を、前記先端部仕様に従って定める測光方式設定
手段と、前記複数のエリアそれぞれにおける像の明るさを表す複
数の部分輝度値を前記輝度信号から検出し、複数の前記
部分輝度値に対して対応する前記重み付け係数を乗ずる
ことにより、複数の前記部分輝度値から被写体像全体の
明るさを表す全体輝度値を算出する測光手段と、前記全体輝度値に基いて、前記被写体に向けて照射する
光の光量を調整する光量調整手段とを備えたことを特徴
とする電子内視鏡装置。
【請求項２】前記測光方式設定手段が、前記先端部仕
様検出手段によって検出された先端部仕様によって、前
記部分輝度値が相対的に高輝度値となる高輝度エリアの
重み付け係数を他のエリアの重み付け係数に比べて大き
な値に定め、前記測光手段が、前記複数のエリアの中で
前記高輝度エリアを重点領域として重点平均測光を実行
することにより、前記全体輝度値を算出することを特徴
とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
【請求項３】前記測光方式設定手段が、前記複数のエ
リアそれぞれの重み付け係数を等しく定め、前記測光手段が、平均測光により前記全体輝度値を算出
することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装
置。
【請求項４】前記先端部において前記照明用レンズが
２つ配置され、前記対物レンズと前記照明用レンズとの
配置関係が、前記２つの照明用レンズそれぞれに対する
前記対物レンズの位置および距離の相対的な違いである
ことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
【請求項５】前記先端部仕様が、前記対物レンズおよ
び照明用レンズに対する前記先端部に形成された鉗子口
の配置関係を含み、前記測光方式設定手段が、前記先端部仕様に従って、前
記複数のエリアの中で前記鉗子口から突出する処置器具
の先端部の像が現れる鉗子口エリアを選定し、前記測光手段が、前記鉗子口エリアの部分輝度値がハレーション発生に応
じた境界輝度値より大きいか否かを判別し、前記鉗子口エリアの部分輝度値が前記境界輝度値より大
きい場合、前記鉗子口エリア以外のエリアで検出される
部分輝度値から前記全体輝度値を算出することを特徴と
する請求項１に記載の電子内視鏡装置。
【請求項６】前記複数のエリアが、前記撮像素子に形
成される被写体像の中心部を基準として放射状に分割さ
れることによって規定されることを特徴とする請求項５
に記載の電子内視鏡装置。
【請求項７】接続可能なビデオスコープそれぞれの先
端部仕様に適した重み付け係数がデータとしてあらかじ
め記憶された重み付け係数メモリをさらに有し、前記測光方式設定手段が、前記先端部特性に応じた重み
付け係数のデータを読み出すことを特徴とする請求項１
に記載の電子内視鏡装置。
【請求項８】撮像素子を有し、体内に挿入されるビデ
オスコープと、前記ビデオスコープが接続されるプロセ
ッサとを備え、体内へ送る光を放射する照明用光源と、
前記撮像素子から読み出される被写体像に応じた画像信
号を処理して輝度信号を生成する信号処理手段を有する
電子内視鏡装置に組み込まれた内視鏡用自動調光装置で
あって、前記ビデオスコープの先端部における、少なくとも対物
レンズと照明用レンズとの配置関係を含む先端部仕様が
データとして記憶されるスコープ先端データメモリと、前記ビデオスコープの前記先端部仕様を検出する先端部
仕様検出手段と、前記撮像素子に形成される被写体像が分割されることに
よって規定される複数のエリアそれぞれに対する重み付
け係数を、前記先端部仕様に従って定める測光方式設定
手段と、前記複数のエリアそれぞれにおける像の明るさを表す複
数の部分輝度値を前記輝度信号から検出し、複数の前記
部分輝度値に対して対応する前記重み付け係数を乗ずる
ことにより、複数の前記部分輝度値から被写体像全体の
明るさを表す全体輝度値を算出する測光手段と、前記全体輝度値に基いて、体内へ送る光の光量を調整す
る光量調整手段とを備えたことを特徴とする内視鏡用自
動調光装置。
【請求項９】先端部に少なくとも対物レンズ、照明用
レンズおよび撮像素子が設けられるビデオスコープと、
前記ビデオスコープが着脱自在に接続されるプロセッサ
とを備えた電子内視鏡装置であって、被写体像を構成するエリアを複数のエリアに分割し、前
記先端部仕様に従って前記複数のエリアの中から重点領
域を定め、他の領域に比べて前記重点領域に重点を置く
ことにより被写体像の全体輝度値を算出する輝度算出手
段と、前記全体輝度値に基いて、前記被写体に向けて照射する
光の光量を調整する光量調整手段とを備えたことを特徴
とする電子内視鏡装置。