JPH01170914A

JPH01170914A - 内視鏡の光源装置

Info

Publication number: JPH01170914A
Application number: JP62330546A
Authority: JP
Inventors: Hideo Sugimoto; 秀夫杉本; Shigeo Suzuki; 茂夫鈴木
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1987-12-26
Filing date: 1987-12-26
Publication date: 1989-07-06
Anticipated expiration: 2013-06-18
Also published as: JP2767105B2

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］この発明は、内視鏡の光源装置に関し、特に、観察光像
を電気信号に変換して出力する固体撮像装置を有する内
視鏡の光源装置に関するものである。

［従来の技術］近年ＣＯＤ　（電荷結合素子）など固体撮像装置を用い
たいわゆる電子内視鏡が開発され、実用化されつつある
。ＣＣＤ等の固体撮像装置を用いて安定した良質の観察
画面を得るためには、固体撮像装置に入射する光量が常
に一定でなければならない、しかし、その光量は被写体
までの距離によって変化する。そこで、光源装置から内
視鏡の照明用ライトガイドに入射する照明光量を可動絞
り等によって自動的に調整していた。ただし、内視鏡の
使用状態は多様なので、明るさのレベルを、例えば標準
プラスマイナス各３段階等のように、任意に設定できる
ようになっていた。

［発明が解決しようとする問題点Ｊ固体撮像素子から出力される信号のＳ／Ｎ比は観察画像
のＳ／Ｎ比を左右する。そこで電子内視鏡においては、
Ｓ／Ｎ比を良くするために、固体撮像装置からの出力信
号の信号レベルの高い領域が用いられる。

第２図は固体撮像素子（ＣＣＤ）から得られる信号の特
性を示しており、飽＃債城直前の信号レベルの高いＢ点
から０点の範囲が動作範囲として使用される。Ａ点はそ
の中間の点であり、Ａ点のレベルに基準の明るさが設定
される。そして０点では基準より暗＜、Ｂ点では基準よ
り明るく設定される。

ところが、第３図に示されるように、特性曲線中のＡ、
Ｂ、Ｃ各点における変化率（即ち、接線の傾き）は大き
く異なっている。即ち、変化率は０点で大きく、Ｂ点で
小さい、一般的にこの変化率は、自動制御において利得
を表し、制御系の応答性に影響する。即ち、変化率が大
きい０点はど利得が高くて速い応答が得られ、Ａ点、Ｂ
点の順に応答が遅くなる。

このようにして、従来の内視鏡の光源装置においては、
画面を明るくするほど光量調整用の絞りの応答が遅くな
る現象が発生していた。その結果、内視鏡が挿入された
体腔内壁が運動をすると、光量調整が遅れて良質な観察
画面を得ることができなくなってしまう欠点があった。

この発明は、従来のそのような欠点を解消し、照明の明
るさの設定レベルの如何にかかわらず早い応答速度で照
明光量を一定に保つことができる内視鏡の光源装置を提
供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］上述の問題点を解決するための、本発明による内視鏡の
光源装置は、観察光像を電気信号に変換して出力する固
体撮像装置を有する内視鏡の照明用ライトガイドに照明
光を供給する内視鏡の光源装置において、上記ライトガ
イドに照明光を入射する光源と、その光源から上記ライ
トガイドに入射する照明光の光量を調整する光量調整手
段と、上記固体撮像装置からの出力電圧を基準電圧と比
較して上記光量調整手段に制御信号を出力する演算増幅
器と、上記基準電圧を設定する設定回路と、その基準電
圧に基いて上記演算増幅器の利得を補正する利得補正手
段とを有することを特徴とする。

［作用］固体撮像装置は、入射した光像の明るさに対応した電圧
の画像信号を出力する。そして、演算増幅器が、固体撮
像素子からの出力電圧（＃度信号）と基準電圧とを比較
し、その比較結果によって光量調整手段の動作を制御す
る。これと並行して、利得補正手段が演算増幅器の利得
を補正し、その結果、光量調整手段の動作の応答速度が
制御される。

［実施例〕本発明の一実施例を第１図にもとづいて説明する。

１は内視鏡の挿入部、２はその先端に配置された対物レ
ンズであり、対物レンズ２による被写体の結像位置に例
えばＣＣＤ　（電荷結合素子）よりなる固体撮像装置３
の受光面が配置されている。

４は、対物レンズの視野範囲を照明する照明用ライトガ
イドであり、４ａはその出射端部、５は、ライトガイド
出射端部４ａから出射された照明光の配光角を拡げる配
光用レンズである。このように、照明用ライトガイド４
によって照明された被写体の像（観察光像）が、固体撮
像装置３において電気信号に変換して出力される。

４ｂは、照明用ライトガイドの入射端部、６゜７は、光
源装置内に配置された光源及び反射鏡であり、光源６か
ら出射された照明光が、集光レンズ７によって照明用ラ
イトガイドの入射端部４ｂに入射するようになっている
。また、光源６と集光レンズ７との間には、集光レンズ
７に達する光量を調整する可動絞り８が配置されており
、この可動絞り８の動きはモータ９によって制御される
。

１０は、固体撮像装置３に制御信号を出力すると共に、
固体撮像装置３からの出力信号を処理する公知の画像信
号制御回路であり、そこで処理された画像信号を記憶す
る記憶装置１１及び画像を再現するモニタ１２が順次接
続されている。また、画像信号制御回路ｌＯの輝度信号
出力端は、ローパスフィルタ１３を介して、演算増幅器
１４の負側の入力端に接続されている。したがって、画
像信号制御回路１０から出力される画像の明るさに対応
する電圧の輝度信号がローパスフィルタ１３で平滑化さ
れ、演算増幅器１４に入力する。

そのローパスフィルタ１３からの出力電圧をＶとする。

ローパスフィルタ１３と演算増幅器１４の間には第１の
抵抗器Ｒ１（抵抗値ｒｌ）が接続され、演算増幅器１４
の負側入力端と出力端との間には第２の抵抗器Ｒ２（抵
抗値ｒ２）が接続されている。また、演算増幅器１４の
正側入力端には、任意の基準電圧ｖＯを設定して出力す
る公知の設定回路１５が接続されている。

このように接続された演算増幅器１４の増幅作用の利得
は一般にｒ　２　／　ｒ　１である。したがって、Ｖ＞
ＶＯのとき、即ち固体撮像装置３に入射する光量が設定
より明るいときには、演算増幅器１４の出力電圧は−（
Ｖ−ＶＯ）ｒ２／ｒｌとなり、負の電圧レベルとなる。

逆に、Ｖ＜ＶＯのとき、即ち、固体撮像装置３に入射す
る光量が設定より暗いときには、演算増幅器１４の出力
電圧は（ＶＯ−Ｖ）ｒ２／ｒｌとなり、正の電圧レベル
となる。

演算増幅器１４の出力端は駆動回路１６を介してモータ
９に接続されている。そして、演算増幅器１４の出力が
正の電圧レベルのときには、モータ９が可動絞り８を開
いて、照明用ライトガイド４に入射する光量が増加する
。逆に、演算増幅器１４の出力が負の電圧レベルのとき
には、モータ９が可動絞り８を閉じて、照明光量が減少
する。

そして、いずれの場合にも、演算増幅器１４の出力電圧
が零になるとモータ９は停止して、照明光量は一定とな
る。

このような回路構成によって、固体撮像装置３に入射す
る光量が設定回路１５における設定に従って一定に調整
される。しかし、この光量制御の状態は、発明が解決し
ようとする問題点の項で説明したように、設定回路１５
における設定電圧のちがいによって、第３図のＡ、Ｂ、
Ｃに例示されるような利得の差が生じる。その結果、モ
ータ９の作動の応答性に変動が生じ、照明状態を明るく
設定すると応答性が遅くなってしまう。

そこで本発明においては、演算増幅器１４の利得を補正
する利得補正回路２０が設けられている。以下その一実
施例について、ひきつづき第１図にもとづいて説明する
。

２１．２２は、第１及び第２のオペアンプであり、それ
らの正側入力端は設定回路１５の出力端に接続されてい
る。（オペアンプと演算増幅器とは同義であるが、１４
のものと２１及び２２のものとを明確に区別するために
、あえて、２１，２２のものだけをオペアンプという）
、これら第１及び第２のオペアンプ２１．２２の負側の
入力端には基準電圧Ｖｔ及びｖ２を出力する直流基準電
源２３．２４が接続されている。この基準電圧Ｖ１、Ｖ
２は各々、第５図に示されるように１例えばＡ点と０点
の中間のｍ点、及びＡ点とＢ点の中間のｎ点の電圧に相
当するように設定されている。

また、並列に配置された第１のスイッチＳ１と第２のス
イッチとを有するアナログスイッチ２５が設けられてお
り、第１及び第２の両スイッチＳ１、Ｓ２ともに、一端
が第１の抵抗器Ｒ１の一端側に接続され、他端が、第１
の利得補正用抵抗器Ｒ３（抵抗値ｒ３）又は第２の利得
補正用抵抗器Ｒ４（抵抗値ｒ４）を介して、第１の抵抗
器Ｒ１の他端側に接続されている。したがって、第１の
スイッチＳ１が閉になると第１の利得補正用抵抗器Ｒ３
が第１の抵抗器Ｒ１に並列に接続される。

第２のスイッチＳ２が閉になると、第２の利得補正用抵
抗器Ｒ４が第１の抵抗器Ｒ１に並列に接続される。

上記の第１のスイッチＳ１は、第１のオペアンプ２１の
出力がＬレベルのとき開き、Ｈレベルのときに閉じる。

また、第２のスイッチＳ２は、第２のオペアンプ２２の
出力がＬレベルのとき開き、Ｈレベルのときに閉じるよ
うに設けられている。

次に上記の利得補正回路２０の動作について説明をする
。

（１）設定電圧ｖＯがｍ点以下の電圧レベルのとき。

このときは、Ｖ２＞Ｖｌ＞ＶＯであるから、第■及び第
２のオペアンプ２１．２２ともにその出力はＬレベルで
ある。したがって第１及び第２のスイッチＳｌ、３２と
もに開いている。

（２）設定電圧ｖＯがｍ点とｎ点との間の電圧レベルの
ときこのときには、Ｖ２＞ＶＯ＞Ｖｔであるから、第１のオ
ペアンプ２１の出力はＨレベルとなり、第１のスイッチ
Ｓ１のみが閉じる。したがって。

第１の抵抗器Ｒ１に並列に第１の利得補正用抵抗器Ｒ３
が接続される。その結果、ローパスフィルター３と演算
増幅器１４との間の抵抗値が、オームの法則に従って低
下し、演算増幅器１４の利得が大きくなるように補正さ
れる。

（３）設定電圧ｖＯがｎ点以上の電圧レベルのときこのときには、ＶＯ＞Ｖ２＞Ｖｌであるから、第１及び
第２のオペアンプ２１．２２の出力がＨレベルとなり、
第１及び第２のスイッチＳｌ、Ｓ２が共に閉じる。した
がって第１及び第２の利得補正用抵抗器Ｒ３、Ｒ４が各
々第１の抵抗器Ｒ１に並列に接続される。したがって、
その間の抵抗値はオームの法則に従ってさらに小さくな
り、演算増幅器１４の利得はさらに大きくなるように補
正される。

第４図は、利得を補正した状態の固体撮像装置（ＣＣＤ
）３の特性を示しており、補正後はＡ点・はＡ２点に移
行し、Ｂ点はＢ′点に移行する。モしてＣ，Ａ’、Ｂ’
　を結ぶ線（点線）が−直線となって、各点においてほ
ぼ等しい変化率を有する（そうなるように各抵抗器Ｒ１
〜Ｒ４の抵抗値を選択する）。

このようにして、設定電圧ｖＯのいかんにかかわらず、
固体撮像装置（ＣＣＤ）３の入射光量に対する出力電圧
特性は直線となるように補正されている。その結果、ど
のような状態においてもモータ９が一定の速い反応速度
で作動して可動絞りが開閉し、常に良好な照明状態が得
られる。

尚、上記実施例においては、利得補正用抵抗器Ｒ３、Ｒ
４が第１の抵抗器Ｒ１に並列に接続されるようにしたが
、本発明はこれに限定されるものではなく、利得補正用
抵抗器を第２の抵抗器Ｒ２に並列に接続してもよい、も
ちろん、この場合には、各スイッチが、Ｌレベルの入力
信号によって閉じ、Ｈレベルの入力信号によって開く等
の回路上の変更を行う。

［発明の効果］本発明の内視鏡の光源装置によれば、利得補正手段が演
算増幅器の利得を補正し、その結果、光量調整手段の動
作の応答速度が制御されるので、照明光の明るさをどの
ように設定しても、常に良好な明るさの、質の良い観察
画像を得ることができる優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図ないし第４
図は固体撮像装置への入射光量と出力電圧の関係を示す
特性曲線の線図、第５図は固体撮像装置への入射光量と
ローパスフィルタからの出力電圧の関係を示す特性曲線
の線図である。３・・・固体撮像装置、４・・・照明用ライドガイド、
６・・・光源、８・・・可動絞り、９・・・モータ、１
０・・・画像信号制御回路、１３・・・ローパスフィル
タ、１４・・・演算増幅器、１５・・・設定回路、１６
・・・駆動回路、２０・・・利得補正回路、２１．２２
・・・オペアンプ。２３．２４・・・基準電源、Ｒ１，Ｒ２・・・抵抗器、
Ｒ３，Ｒ４・・・利得補正用抵抗器′、Ｓｌ、３２・・
・スイッチ。代理人　弁理士　　三　井　和彦第４図　　　　　　　第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）観察光像を電気信号に変換して出力する固体撮像
装置を有する内視鏡の照明用ライトガイドに照明光を供
給する内視鏡の光源装置において、上記ライトガイドに
照明光を入射する光源と、その光源から上記ライトガイ
ドに入射する照明光の光量を調整する光量調整手段と、
上記固体撮像装置からの出力電圧を基準電圧と比較して
上記光量調整手段に制御信号を出力する演算増幅器と、
上記基準電圧を設定する設定回路と、その基準電圧に基
いて上記演算増幅器の利得を補正する利得補正手段とを
有することを特徴とする内視鏡の光源装置。
（２）上記固体撮像装置に電荷結合素子（ＣＣＤ）が用
いられている特許請求の範囲第１項記載の内視鏡の光源
装置。
（３）上記演算増幅器が、上記固体撮像装置からの入力
ラインに直列に接続された第１の抵抗器と、上記入力ラ
インが接続された入力端子と出力端子との間に接続され
た第２の抵抗器を有しており、上記利得補正手段が、上
記の第１又は第２の抵抗器と並列に利得補正用の抵抗器
を接続することによって上記演算増幅器の利得を補正す
る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の内視鏡の光源
装置。
（４）上記利得補正用の抵抗器が、並列に配置された複
数の抵抗器よりなり、それら抵抗器が各々独立して上記
第１又は第２の抵抗器に接続される特許請求の範囲第３
項記載の内視鏡の光源装置。