JPH02193633A - 電子内視鏡装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、画像停止機能を有する電子内視鏡装置に関す
る。

（従来の技術） 従来ＣＣＤイメージセンサ（以下簡単にＣＣＤセンサと
いう。）を用いた電子内視鏡装置においては、検査の場
合の写真撮影および画像記録等の必要性から、画像をフ
リーズする操作、すなわち静止画像出力機能が不可欠の
ものとなってきている。

以下図面を用いて従来の電子内視鏡を説明する。

第４図はＣＣＤセンサ３４の説明図である。ＣＣＤセン
サ３４は被検体に相対して置かれ、被検体は照明手段（
図示省略）によって照される。被検体に相対したＣＣＤ
センサ３４の感光部を構成する画素３５は一定時間（一
般には１６．５ｍ５ｅｃ）画像に応じた電荷を蓄積し、
蓄積された電荷はその後瞬時にそれぞれの画像素子３５
の側部にある垂直ＣＣＤ３６に転送され、順次−段ずつ
水平ＣＣＤ３７に転送される。水平ＣＣＤ３７に転送さ
れた電荷は図示省略のカメラ回路に送られ、その後Ａ／
Ｄ変換器、メモリ、Ｄ／Ａ変換器を介してモニタに出力
される。１６．５ｍ５ｅｃの間画素３５に蓄積された電
荷が垂直ＣＣＤ３６に転送されてから、その全ての電荷
が水平ＣＣＤ３７に送り込まれるまでの動作は１６．５
ｍ５ｅｃで終了し、垂直ＣＣＤ３６が全て空白状態にな
った後に、それまで画素３５に蓄積されていた電荷が垂
直ＣＣＤ３６に転送される。

被検体を照明する光量の調節は、カメラ回路に送られた
電荷をもとにカメラ回路からの分岐路につながるオート
ライトコントローラ（図示省略）によって制御されてい
る。このオートライトコントローラは、被検体がＣＣＤ
センサ３４から離れている場合、すなわち遠景の場合は
光量を多く、近景の場合は光量を少なくするように光量
絞りを調節している。

画像を停止する場合、すなわち画像をフリーズする場合
、被検体がたえず動いているために、電荷を蓄積してい
る１６．５ｍ５ｅｃの間にも体動してしまい、これによ
る画像ボケが起こり、鮮明な画像が得られないという欠
点がある。殊に、ＣＣＤセンサが被検体の表面から近い
位置にある時にこの欠点が顕著となるが、従来はメカニ
カルチョッパといわれる機構を採用してこの欠点を補っ
ていた。

第６図はメカニカルチョッパの外形例を示す図であるが
、このメカニカルチョッパ２０を光源と光量絞りとの間
に配置し、ＣＣＤセンサの駆動に同期して回転させ、被
検体を照明する光を時間幅の狭いパルス状にしてＣＣＤ
センサの電荷蓄積時間を実効的に制限し、この結果減少
する光量を光量絞りにより調節している。

その他にＣＣＤセンサの電荷を蓄積する時間、すなわち
シャッタ時間を調節する方法があるが、上述のＣＣＤセ
ンサにおいてはシャッタスピードが１　／　１０００　
ｓ　ｅ　ｃ　〜１　／　２０００　ｓ　ｅ　ｃの範囲に
限定されるため光量減少に伴うＣＣＤセンサの感度の低
下が避けられず、適切ではない。

これに替わるＣＣＤセンサとしては、東芝レビュー４３
巻７号（（株）東芝、１９８８）ｐ５４０〜ｐ５４３に
記載のフレームインターライン転送構造を有するＣＣＤ
センサ（Ｆ　Ｉ　ＴＣＣＤ）がある。これは１フイール
ドの電荷を蓄積できる蓄積部を持つため、パルスを印加
するタイミングに制限が少なく、１　／　６０　ｓ　ｅ
　ｃ　〜１　／　２０００　ｓｅｃのシャッタ時間が自
由に選択できる。

（発明が解決しようとする課題） 上記の従来技術においては、メカニカルチョ・ソバ機構
を採用して通常画像からフリーズ像に切り替えるときの
画像の明るさの変化を解決しようとしているが、機械構
造を採用しているため装置の大型化が避けられない、回
転から来るチヨ・ソバの摩耗の不安がある、機械機構の
ため反応スピードが遅く、それにより絞り、チョッパを
制御しきれず、通常の画像からフリーズ像に切り換える
ときに通常画像と極端に明るさの異なるフリーズ像が出
力される場合や、光量の足りない暗いフリーズ像が出力
される場合がある等種々の問題点がある。

シャッタスピードを変化させる方法においても、光量の
減少に伴う蓄積電荷の減少が避けられず、絞りの制御や
メカニカルチョッパ機構を併用しなければならず、上述
の欠点は解決されていない。

本発明は上記の問題点を解決し、常に通常画像と等しい
明るさのフリーズ像を出力し、機械機構からくる装置の
大型化や種々の不安を招かない電子内視鏡装置を提供す
ることを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記課題を解決するため、本発明は、被検体体腔内の照
明のための導光手段と、シャッタ時間可変機能を有する
ＣＣＤセンサとを装備した内視鏡スコープを被検体内に
挿入して被検体体腔内を画像としてモニタ出力し１、か
つ被検体体腔内の画像を静止画像としてモニタ出力する
機能を有する電子内視鏡装置において、被検体体腔内の
照明光量を制御するオートライトコントローラは、画像
停止命令があったときの照明光量をＣＣＤドライブ回路
に出力する手段と、画像停止命令があった後に照明光量
を所定の一定値にするよう光量調節部を制御する手段と
を有し、前記ＣＣＤドライブ回路は、画像停止直前の画
像の明るさと、静止画像の明るさがほぼ等しくなるよう
に前記所定の一定値の照明光量の下でのＣＣＤセンサの
シャッタ時間を前記オートライトコントローラから入力
された照明光量によって決定し、このシャ・ツタ時間で
ＣＣＤセンサを駆動する手段を有することを特徴とする
。

（作用） 外部から静止画像出力命令がなされると、オートライト
コントローラは現在の照明光量を検知してＣＣＤドライ
ブ回路に伝達し、ＣＣＤドライブ回路はその光量によっ
て適切なシャ・ツタ−時間を決定し、ＣＣＤセンサを制
御する。それによって得られた画像情報は、出力手段に
よって静止画像として出力される。

（実施例） 以下、第１図ないし第３図を使って本発明の一実施例を
説明する。

第１図は本発明の一実施例における電子内視鏡の通常時
とフリーズ時の制御系を示すプロ・ツク図、第２図は電
子内視鏡の構成図である。

被検体体腔内に挿入される内視鏡スコープ５０は、光源
１、光量絞り２からの光を体腔内に導く導光手段として
のライトガイド３とＣＣＤセンサ４、フリーズボタンス
イッチ５が装備され構成されている。ＣＣＤセンサ４か
らカメラ回路６、Ａ／Ｄ変換器７、メモリ８、Ｄ／Ａ変
換器９、モニタ１０へとつながり、カメラ回路６からの
分岐路にはオートライトコントローラ１１、ＣＣＤドラ
イブ回路１２、ＣＣＤセンサ４がつながり、オートライ
トコントローラ１１からの分岐路には光量調節手段とし
ての光量絞り２がつながれている。

また、フリーズボタンスイッチ５からの信号は二分され
、オートライトコントローラ１１とＡ／Ｄ変換器７に送
られる。

内視鏡スコープ５０は被検体の体腔内に挿入され、検査
対象部位の表面付近にＣＣＤセンサ４が相対するように
オペレータによって配置される。

通常検査時においては、反射ミラー付きのキセノン光源
１から発光した光は反射ミラーによって集光され、ライ
トガイド３で導光されて被検体内を照明する。体腔臓器
表面で反射された光は、図示しない光学系により集光さ
れ、ＣＣＤセンサ４上に結像され、画像に応じた電荷に
変換される。この電荷はカメラ回路６によりビデオ信号
に変換され、さらにＡ／Ｄ変換器７によりデジタル信号
に変換され、画像メモリ８で一時記憶された後Ｄ／Ａ変
換器９でアナログ信号に変換されてモニタ１０上に画像
として出力される。また、カメラ回路６からの出力はオ
ートライトコントローラ１１におくられ、そのビデオ信
号に応じて光量絞り２を調節している。体腔臓器は凹凸
に富むため、ＣＣＤセンサ４に入射する光量は時々刻々
変化し、そのために画像が明るくなったり暗くなったり
するのを避けるため、どのような条件で撮影しても画像
の平均的明るさが一定となるように、カメラ回路６に送
られたビデオ信号を基にしてオートライトコントローラ
１１が適切な光量を決定し光量絞り２をコントロールし
ている。

ところで、所望の画像が得られたとき、オペレーターは
フリーズボタンスイッチ５を押す。すると画像メモリ８
にはその画像が記録され新たな画像の書き込みは禁止さ
れ、モニタ１０には静止画像が表示される。この際、対
象物の動きによる画像のボケを軽減するためにＣＣＤセ
ンサ４を電子シャッタ動作させる。すなわち、ＣＣＤセ
ンサ４の画像蓄積時間（シャッタ時間）を短時間に制限
する。この動作に適するＣＣＤセンサとして、前述のフ
レームインターライン転送（Ｆ　Ｉ　Ｔ）構造を有する
ＣＣＤセンサを用いる。

上記のＣＣＤセンサを用いた本発明における電子内視鏡
においては、フリーズボタンスイッチ５が押されると、
フリーズ信号がオートライトコントローラ１１に送られ
る。オートライトコントローラ１１はただちに光量絞り
２を全開にする指令を出し、フリーズ直前の光量絞り値
をＣＣＤドライブ回路１２に送る。ＣＣＤドライブ回路
１２では、送られた絞り値から第３図に示した一定の関
係で決まるシャッタ時間でＣＣＤセンサを作動するパル
ス信号をＣＣＤセンサ４に送る。具体例を示すと、フリ
ーズ直前の絞り値が全開の１／３（開口面積として）で
あった場合は、フリーズ時に絞り値を全開にすると光量
は３倍になるので、ＣＣＤセンサ４のシャッタ時間を１
／３にすれば画像の明るさは等しくなる。すなわち、通
常の画像蓄積時間１６．５ｍ５ｅｃの１／３である５゜
’Ｂｎｓｅｃにシャッタ時間が設定される。第３図に示
される関係は、上述の方法からもわかるように、フリー
ズ直前の画像の明るさとフリーズ画像の明るさが等しく
なるように決められている。すなわち、フリーズ直前の
画像が近接像である場合、画面が明るくなり過ぎるのを
抑えるために光量絞りの値は大きい状態になっている。

この場合に光量絞り２を全開にするとＣＣＤセンサ４に
入射する光量は十分に多いのでシャッタ時間を短くする
。

近接像は動きによるボケの影響が出やすいので、シャッ
タ時間を短くすることは非常に効果的である。遠景像の
場合は、近接像とは逆に光量絞りの値が比較的小さくな
っているので、光量絞り２を全開にしてもＣＣＤセンサ
４に入射する光量はそれほど増加しないのでシャッタ時
間は長めになる。

遠景像は動きによるボケが出にくく、シャッタ時間を遅
くすることで感度の低下も抑えられるのでこの方法は効
果的である。

また、上述の実施例において、フリーズボタンスイッチ
が押されたとき、光量絞りを全開にすることは必ずしも
必要ではなく、例えば全開の９０％にして、これによる
適切なシャッタ時間のパルス信号をＣＣＤドライブ回路
がＣＣＤセンサに印加するようにしても同程度の効果が
得られる。この場合フリーズ直前の絞り値が全開の９０
％以上であれば、絞り値を変化させずにシャッタ時間を
通常と同様に１６．５ｍ５ｅｃにする。

上述の実施例では、ＣＣＤイメージセンサのシャッタ時
間を決める照明光量として光量絞りの値を用いているが
、別の方法としてライトガイド入射端の光量の値を用い
てＣＣＤセンサのシャッタ時間を決めてもよい。すなわ
ち、ライトガイド入射端の光量をフォト・ダイオード等
の光センサで計測して上述の実施例における第３図と同
等の関係においてシャッタ時間を決定してもよい。

また、ＦＩＴＣＣＤセンサばかりでなく、これと同程度
のシャッタ時間を設定できるＣＣＤセンサであれば同様
に本発明が実施できることはいうまでもない。

［発明の効果コ 本発明の上記の構成においては、画像ボケが少なく、通
常画像と等しい明るさのフリーズ像を出力することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における一実施例の電子内視鏡の通常時
とフリーズ時の制御系を示す図、第２図は本発明におけ
る一実施例の電子内視鏡の構成を示すブロック図、第３
図は本発明の実施例における光量絞り値とシャッタ時間
との関係を示す図、第４図は従来技術におけるＣＣＤセ
ンサの構成図、第５図は従来技術におけるメカニカルチ
ョッパの外形例を示す図である。 １・・・光源、２・・・光量絞り、３・・・ライトガイ
ド、４．３４・・・ＣＣＤセンサ、 ６・・・カメラ回路、７・・・Ａ／Ｄ変換器、８・・・
メモリ、９・・・Ｄ／Ａ変換器、１０・・・モニタ １１・・・オートライトコントローラ １２・・・ＣＣＤドライブ回路 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　　　近　　藤　　　猛 第 第 図 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検体体腔内の照明のための導光手段と、シャッタ時間
   可変機能を有するＣＣＤセンサとを装備した内視鏡スコ
   ープを被検体内に挿入して被検体体腔内を画像としてモ
   ニタ出力し、かつ被検体体腔内の画像を静止画像として
   モニタ出力することの可能な電子内視鏡装置において、
   画像停止命令があったときの照明光量値をＣＣＤドライ
   ブ回路に出力し、照明光量を所定の一定値にするよう光
   量調節手段を制御するオートライトコントローラと、画
   像停止直前の画像の明るさと静止画像の明るさがほぼ等
   しくなるように前記所定の一定値の照明光量の下でのＣ
   ＣＤセンサのシャッタ時間を前記オートライトコントロ
   ーラから入力された照明光量値によって決定し、このシ
   ャッタ時間でＣＣＤセンサを駆動するＣＣＤドライブ回
   路とを有することを特徴とする電子内視鏡装置。