JPH03130711A - 内視鏡用撮影システムの露光制御装置 - Google Patents

内視鏡用撮影システムの露光制御装置

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JPH03130711A
JPH03130711A JP1270081A JP27008189A JPH03130711A JP H03130711 A JPH03130711 A JP H03130711A JP 1270081 A JP1270081 A JP 1270081A JP 27008189 A JP27008189 A JP 27008189A JP H03130711 A JPH03130711 A JP H03130711A
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Masaaki Nakajima
雅章 中島
Katsuhiko Furuya
勝彦 古谷
Tadashi Takahashi
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Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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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、露光時間を自動制御するようにした内視鏡
用撮影システムの露光制御装置に関する。
〔従来の技術〕
内視鏡は一般に、体腔内の観察を行うだけでなく、写真
撮影も行うことができるようになっている。この写真撮
影時の露光時間は、光源によって照明される被写体から
の反射光を受光する受光素子の出力を積分し、その積分
電圧が設定電圧に達したとき、光源装置内の照明光路中
に設けた機械式のシャッタを閉じることによって制御さ
れている。
しかし、機械式のシャッタは、閉じるための信号を受け
てから実際に閉じ終わるまでに時間を要するので、その
遅れの分だけ露光過多になってしまう。この露光過多と
なる分の露光時間ΔTは、その時の全露光時間Tの長さ
とは無関係に一定である。したがって、全露光時間Tが
短いとき、即ち近接撮影時などのように被写体が明るい
ときには、八Tの及ぼす影響が大きくなって著しい露光
過多となる。
そこで従来は、受光素子の出力を積分した積分状態値の
出力の立ち上がりを微分検出し、この微分出力値が基準
値以上のときには、光源装置から内視鏡に供給される照
明光の明るさを観察状態レベルに低減させて全露光時間
Tを長くし、ΔTの及ぼす影響度を低減させていた(特
公昭61−36928号公報)。
〔発明が解決しようとする課題〕
内視鏡の撮影システムにおいては、露光時間が短いとき
には上述のように露光過多となるが、被写体が絶え間な
く連動をする生体であるため、露光時間が少々長くなる
とブレの問題が発生する。
したがって、露光過多もブレも共に少ない理想的な露光
時間は非常に狭い範囲にある。
しかし上述のように、従来の内視鏡用撮影システムの露
光制御装置においては、露光時間が著しく短くなるとき
に、単に光源装置から内視鏡に供給される照明光の明る
さを観察状態のレベルに低減させて露光時間を延ばして
いただけだったので、露光時間を具体的に一定範囲にな
るように制御しているわけではない。したがって、露光
時間が理想範囲に入ることがあったとしてもそれは偶然
であり、露光過多又はブレの発生する場合が少なくなか
った。
この発明は、そのような従来の欠点を解消し、露光過多
もブレも共に少ない理想的な露光時間制御を行うことが
できる内視鏡用撮影システムの露光制御装置を提供する
ことを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、本発明の内視鏡用撮影シス
テムの露光制御装置は、第1図に示されるように、被写
体を照明する照明光を内視鏡に対して供給する光源と、
上記被写体で反射された後に撮影装置の撮影面に露光さ
れる光の明るさを電気信号に変換する光電変換手段と、
上記光電変換手段からの出力を積分してその積分状態値
を出力する積分手段と、上記積分手段からの出力の時間
変化率を検出して、その検出値から予想露光時間を算出
する予想露光時間算出手段と、上記予想露光時間算出手
段からの出力により動作して、上記撮影面の露光時間が
所定の範囲内に入るように、上記光源から内視鏡に供給
される照明光の明るさを制御して上記露光時間を制御す
る制御手段とを有することを特徴とする。
〔作用〕
撮影面に露光される光の明るさは光電変換手段で電気信
号に変換され、その出力が積分手段で積分されて積分状
態値が出力される。そして、その積分状態値の時間変化
率から予想露光時間が予想露光時間算出手段で算出され
、その予想露光時間算出手段からの出力にもとずいて、
露光時間が所定の理想的範囲内に入るように、光源から
内視鏡に供給される照明光の明るさが制御手段で制御さ
れる。
〔実施例〕
図面を参照して実施例を説明する。
第2図は内視鏡の撮影システムを示している。
lは内視鏡であり、その接眼部14に、アダプタ3を介
してカメラ(撮影装置)2が着脱自在に取り付けられて
いる。
4は光源装置であり、内視鏡1のコネクタ11が着脱自
在に接続されている。そして、光源40から出射された
照明光が、集光レンズ41によって集光して、内視鏡の
ライトガイドファイバ12に供給される。
光源40とライトガイドファイバ12との間の照明光路
中には、照明光路を全開又は全開にする開閉自在なシャ
ッタ(光源シャッタ)42と、照明光の通過面積を可変
する絞り43とが設けられている。
そして照明光はライトガイドファイバI2により伝達さ
れ、内視鏡の挿入部先端13から被写体100に照射さ
れる。被写体100で反射された光は、図示されていな
いイメージガイドファイバにより伝達されて、カメラ2
のフィルム面(撮影面)25を露光する。カメラ2内の
シャッタ(カメラシャッタ)22は、シンクロスイッチ
2Iがオンにされたときだけ、一定時間(例えば0.2
5秒)開く。
15は、フィルム面25に露光される光の明るさ(以下
「光束」という)を電気信号に変換するために接眼部1
4に設けられた受光素子であり、その出力電圧は測光回
路(積分回路)16によって積分されて、積分状態値が
測光回路16から出力される。この測光回路16は、光
源装置4内に設けてもよいが、内視鏡l内に設けてもよ
い。
45は、光源装置4表面のオペレーションパネル46に
設けられた露光指数設定スイッチ。50は、マイクロコ
ンピュータを内蔵した制御部である。
第3図は、実施例の電気的構成を示すブロック図であり
、制御部50内では、中央演算装置1(CPU)51に
接続されたシステムバス52に、ROM53.RAM5
4及び経過時間カウント用のプログラマブルインタバル
タイマ(PIT)55が接続されている。CPU51に
は、シンクロスイッチ21からの出力信号が割り込み入
力する。
また、システムバス52には第1ないし第3の入出力ボ
ート5B、57.58が接続されており、第1の入出力
ボート56の入力端には露光指数設定スイッチ45が接
続され、また、受光素子15からの出力が測光回路(積
分回路)16で積分されて、その積分状態値(積分出力
電圧■)がアナログディジタル変換器17を介して第2
の入出力ボート57の入力端に入力するように接続され
ている。第3の入出力ボート58の出力端には、光源4
0の発光明るさ、光源シャッタ42の開閉及び絞り43
の開度など各動作を制御する駆動回路40a、42a、
43aが接続されている。
また、シンクロスイッチ21のオンに連動して光源シャ
ッタ42を所定の短時間開じておくための信号を生成す
る初期シャツタ閉信号生成手段と、同じくシンクロスイ
ッチ21のオンに連動して装置の全動作期間を限定する
全動作期間信号を生成する手段とが設けられ、それらの
出力信号が制御部50に入力するようになっているが、
それらの図示は省略されている。
第4図は、上記実施例の動作を示すタイムチャートであ
る。
カメラ2のシンクロスイッチ21がオンされると、カメ
ラ2のシャッタ(カメラシャッタ)22はやや遅れて開
き、一定時間(例えば0.25秒)経逼後に閉じる。ま
た、シンクロスイッチ2Iのオンと同時に、初期シャツ
タ閉信号により光源装置4内の光源シャッタ42が一部
閉じられると共に、全動作期間信号がオンにされる。
それから所定の短い時間経過後に初期シャツタ閉信号が
立ち下がると、それと同時に光源シャッタ42が開き始
める。
そのとき、光源40の発光明るさと絞り43の開度によ
って決まる内視鏡に供給される照明光の明るさ(光束)
Φは、観察状態での照明光束Φ。
を維持しており、光源シャッタ42が開くのにしたがっ
て、測光回路16から出力される積分出力電圧が上昇し
始める。
そしてCPU51で、光源シャッタ42の開き始めを起
点(10=0)として、微小時間dt=t+  to=
t+における積分出力電圧■の時間変化率(微分値)d
V/d t=C’V+ /l+が検出され、その検出値
から予想露光時間T′が算出される。ただしV+はt、
における積分出力電圧。Cは1より大きい補正係数であ
る。
予想露光時間T′の算出は設定電圧Vrが基準となり、
この設定電圧Vrは、露光指数設定スイッチ45から入
力される露出指数に応じて自動設定される。予想露光時
間T′は、具体的には、T’ = (Vr  V+ )
d t/dV+t+として算出される。
そこで本実施例では、例えば露光時間として3つの基準
露光時間T+ 、T2 、Tsを設定している。具体的
には T、=0.01秒 ”r2=o、015秒 Ti=o、oa秒 である。
そして、光源40と絞り43の一方又は双方を制御して
、照明光束Φを次のように制御する。
■T ’ < T IのときΦ=Φ。/3■T1≦T’
<TzのときΦ;Φ。
■T2≦T’<T3のときΦ=3Φ。/2■T、≦T′
のときΦ=最大 このように制御することによって、露光時間をほとんど
の場合T1〜T3の範囲、即ち0.O1〜0.03秒と
いう理想的な範囲にすることができる。
第5図は、上記の■の場合、即ち、予想露光時間T′が
短すぎるので、照明光束Φを観察時の3分の1に下げて
、露光時間Tを理想範囲に入るようにした場合を示して
いる。点線は本発明の制御を行わない場合であり、実線
は本発明の制御を行った場合である。
また、第6図は、上記の■の場合、即ち、予想露光時間
T′が理想範囲内にはあるが比較的長い時間なので、照
明光束Φを観察時の1.5倍に上げて、露光時間Tを理
想範囲内の比較的短い時間に制御した場合を示す。点線
は本発明の制御を行わない場合であり、実線は本発明の
制御を行った場合である。
上記の制御をさらに高精度なものにするには、光源シャ
ッタ42が全開になった後に、再度積分出力を微分検出
して予想露光時間を算出し、内視鏡に供給される照明光
束Φの制御をもう一度行うとよい。というのは、上述の
起点t0直後の制御時には、光源シャッタ42が開きつ
つある状態なので、積分出力電圧■の上昇が時間に対し
て線形ではなく、dV/dtが確定値になっていないこ
とや、dVの値が小さくて計算誤差が生じやすいからで
ある。
そこで、toから光源シャッタ42が全開になるのに必
要な時間へT以上経過後のt2を次の起点として、所定
の短い時間(ts −t= )の間で積分出力電圧Vの
時間変化率を検出する。そしてt1時点での残りの露光
時間Txを Tx= (V r  V3 ) d t/ dVとして
算出する。■、はt、における積分出力電圧である。
そして、t、からT3までの間の時間をT4として、T
 x > 74のとき、即ち、全露光時間がTs  (
0,03秒)をオーバーしてしまうときには照明光束Φ
を最大にする。
このようにして露光時間制御が行われ、全動作期間信号
がオフになると、システムは撮影前の状態、即ち観察状
態に戻る。
第7図ないし第9図は、上記の制御を行うための制御部
50の処理フロー図であり、第7図と第8図は1回だけ
の制御を行う場合を示している。
Sはステップを示す。
この処理は、初期シャツタ閉信号が立ち下がることによ
ってスタートし、slで光源シャッタ42を開き、その
開き始めと同時に、S2で測光回路16から積分出力電
圧Vを入力する。そしてS3で、■が設定電圧Vrより
小さかったら、s4で、光源シャッタ42が開き始めて
からの経過時間tが時間変化率を検出するための所定経
過時間t1に達したかどうかを判定する。
そして、tがtlに達していないときは、s2に戻って
新しい積分出力電圧■を入力する。s3で■が設定電圧
Vr以上になってしまったときにはsl2へ進んで、s
l4で光源シャッタ42を閉じて終了する。s4で、経
過時間tがtlに達したら、s5で、 d V/ d t =V1 / t +を算出し、続い
てT’ = (V r  ’v’+ ) d t/ d
 V+ tを算出する。
そして、s6ないしs8で、T′をTI、T2及びT、
と比較して、s6でT’ <’r、のときは、s9で照
明光束Φを観察時の照明光束Φ。の1/3にし、slで
T’ <72のときは、ΦはそのままΦ。を維持させ、
s8でT’ <T*のときは、Φ=3Φ。/2とし、T
’ <Tyでないとき(即ちT′≧T、のとき)は照明
光束Φを最大にする。
このように照明光束Φを適正値にしておいて、S12で
、積分出力電圧■を入力して、S13で■が設定電圧V
rに達したかどうかを判定し、達していなければS12
に戻って同じ動作をくり返し、積分出力電圧■が設定電
圧Vrに達したら、S14で光源シャッタ42を閉じて
終了する。
第9図は、光源シャッタ42が全開となった後に2回め
の制御を行う場合の処理フローであり、第7図の処理フ
ローにつづけて行われる。
ここでは、1回めの制御が終了した後、S21で、測光
回路16から積分出力電圧■を入力する。
そしてS22で、■が設定電圧Vrより小さかったら、
S23で、経過時間tがt、に達したかどうかを判定す
る。
そして、tがt2に達していないときは、S21に戻っ
て新しい積分出力電圧■を入力する。S22で、■が設
定電圧Vr以上になってしまったときには、S32へ進
んでS34で光源シャッタ42を閉じて終了する。S2
3で、tがt2に達したら、S24で、t = t 2
の時の積分出力信号を■2として記憶する。
次にS25ないし82Bで、S21ないしS24と同様
にして、t =t !の時の積分出力電圧を■、として
記憶する。そして、S29で、dv/d t= (Vi
 −L )/ (t3−tz )を算出し、続いて Tx= (Vr−V3 )d t/dVを算出する。
そしてS30で、TxをT、と比較して、Tx>Ttで
ないときは照明光束Φはそのまま変化させず、T x 
> T rのときは照明光束Φを最大にする。
このように照明光束Φを再制御しておいて、S32で積
分出力電圧■を入力して、S33で■が設定電圧Vrに
達したかどうかを判定し、達していなければS32に戻
って同じ動作をくり返し、積分出力電圧■が設定電圧V
rに達したら、S34で光源シャッタ42を閉じて終了
する。
なお、上記実施例においては、照明光束Φの制御を観察
時の照明光束Φ。を含めて4段階に制御しているが、こ
れは何段階であってもよい。また、2回目の制御は必ず
しも行わなくてもよく、3回以上の光量制御を行っても
よい。
〔発明の効果〕
本発明の内視鏡用撮影システムの露光制御装置によれば
、撮影のための露光時間が予め設定した所定の範囲内に
入るように、光源装置から内視鏡に供給される照明光束
が制御されるので、常に理想的な露光時間で撮影を行う
ことができ、露光過多もブレも少ない良質の撮影を安定
して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成略示図、 第2図は実施例の構成略示図、 第3図は実施例の回路ブロック図、 第4図は実施例の動作を示すタイムチャート図、第5図
及び第6図は実施例の動作例を示す線図、第7図ないし
第9図は実施例の制御処理フロー図である。 l・・・内視鏡、 2・・・カメラ(撮影装置)、 4・・・光源装置、 12・・・ライトガイドファイバ、 15・・・受光素子(光電変換手段)、I6−・・測光
回路(積分手段)、 25・・・撮影面、 40・・・光源、 42・・・光源シャッタ、 43・・・絞り、 50・・・制御部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 被写体を照明する照明光を内視鏡に対して供給する光源
    と、 上記被写体で反射された後に撮影装置の撮影面に露光さ
    れる光の明るさを、電気信号に変換する光電変換手段と
    、 上記光電変換手段からの出力を積分してその積分状態値
    を出力する積分手段と、 上記積分手段からの出力の時間変化率を検出して、その
    検出値から予想露光時間を算出する予想露光時間算出手
    段と、 上記予想露光時間算出手段からの出力により動作して、
    上記撮影面の露光時間が所定の範囲内に入るように、上
    記光源から内視鏡に供給される照明光の明るさを制御し
    て上記露光時間を制御する制御手段 とを有することを特徴とする内視鏡用撮影システムの露
    光制御装置。
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CN111948798A (zh) * 2020-08-21 2020-11-17 微创(上海)医疗机器人有限公司 内窥镜系统及用于检测内窥镜的末端与组织接触的方法
CN111948798B (zh) * 2020-08-21 2022-04-01 上海微创医疗机器人(集团)股份有限公司 内窥镜系统及用于检测内窥镜的末端与组织接触的方法

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