JPH03191941A - 電子内視鏡装置の光源光量調整方式 - 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１ 本発明は、電子内視鏡装置において、光源光量の絞り機
構における絞り量を制御するための電子内視鏡装置の光
源光量調整方式に関するものである。 【従来の技術１ 電子内視鏡装置は、挿入部の先端に固体撮像素子を内蔵
した電子内視鏡と、該固体撮像素子から得られたＲ、Ｇ
、Ｂの各色の映像信号を処理するプロセッサと、該プロ
セッサから出力されるカラー映像信号により観察対象部
の映像を表示するディスプレイ装置とから大略構成され
る。然るに、内視鏡は人体の体内等暗所に挿入される関
係から、観察を行う部位に向けて照明を行わなければな
らない。このために、光源部が設けられ、この光源部か
らの照明光はライトガイドを介して挿入部の先端から出
射させるようにしている。 ここで、固体撮像素子を面順次方式で駆動する場合と、
同時式で駆動する場合とがあり、面順次方式の場合には
光源部からの照明光の光路に回転色フイルタディスクを
介在させ、該色フイルタディスクを回転させることによ
って、Ｒ，Ｇ、Ｂの各波長光を選択して順次照射される
。また、同時式の場合には、固体撮像素子側にＲ，Ｇ、
Ｂの波長を選択するフィルタが設けられているので、光
源部は白色光による直接照明を行うようにしている。 ここて、Ｒ，Ｇ、Ｂの順次式照明を行う場合であれ、白
色照明を行う場合であれ、観察を行う部位に応じて照明
光の光量を調整する必要がある。 即ち、挿入部の先端から遠い位置の観察を行う場合には
、当該観察対象部からの反射光量が少なくなって、モニ
タ画面に表示される映像が暗くなるので、光源光量を大
きくしなければならない。また、観察を行う部位が挿入
部の先端に近い場合には、反射光量が大きくなるので、
固体撮像素子が飽和するのを防止するために、光源光量
をある程度絞る必要がある。このために、光源ランプか
らライトガイドに至る光路の途中位置に光量絞り部材を
介装させ、観察を行う部位に応じて光源光量を調整する
ことによって、固体撮像素子の受光量がほぼ一定となる
ように制御している。 例えば、順次式の照明によって映像信号を得る場合にお
いて、固体撮像素子からプロセッサに入力されるＲ、Ｇ
、Ｂの各色の映像信号を処理するが、この固体撮像素子
の出力映像信号のうちの輝度情報を取り出して、この輝
度レベル信号に基づく光量信号を自動光量制御装置（Ａ
ＬＣ）に入力し、その映像レベルが所定の基準値より高
い場合には、光量絞り部材を駆動して、その絞り開口を
小さくして照明光量を低下させ、また基準値より低い場
合には、絞りを開放するように光量絞り部材の制御を行
うようにしている。 ここて、ＡＬＣにおいては、Ｒ，Ｇ、Ｂの各映像信号に
おける映像レベルの和に基づいて光量の制御を行う基準
信号とし、この基準信号と実際に固体撮像素子からの出
力映像信号の映像レベルとを比較するようにしている。 然るに、色フイルタディスクにあっては、ＲｌＧ、Ｈの
各波長光の透過率が一定でなく、また固体撮像素子にお
ける感度特性に差があること等から、Ｒ，Ｇ、Ｂの各色
の映像信号の映像レベルは一定ではない。そこで、基準
値を設定するに当っては、これらＲ，Ｇ、Ｂの各映像信
号に混合比をを与えて一定化する必要があり、このため
に、従来技術においては、光量制御用の基準信号レベル
ＬＣ＝ｋ（αＲ＋βＧ＋γＢ）（ただし、ｋは絞り調整
器における増幅度設定値である。）となるように設定し
、この基準信号によって、実際の撮影時における固体撮
像素子からの出力映像信号に対してネガティブフィード
バックをかけて、その出力信号に基づいて光量絞り部材
を制御していた。 而して、前述のβ及びγの値は、経験的に定められ、例
えばβを１．５にしたときに、γを２に設定されたり、
またはβを２．γを３に設定されていた。そして、白ボ
ックス内において、ホワイトバランスを取る際において
、必然的に行われる絞り調整器の操作により絞りの基準
値をプリセットすることによって、所望の映像出力レベ
ルが得られるようにしていた。 【発明が解決しようとする課題】 ところで、前述したように、白ボックス内で絞り調整器
による調整を行った状態で、実際に体腔内に挿入して、
固体撮像素子を用いて撮像を行ったときに、必ずしも一
定の映像出力レベルが得られず、モニタ画面が暗すぎた
り、明るすぎたりする不都合が生じることがある。 本発明者はこのように映像出力レベルのばらつきの発生
原因について検討したところ、以下に示す知見を得るこ
とによって本発明を完成するに至った。 即ち、例えば、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１：２：３に設定したとき
において、白ボックス内における光量制御を行うための
基準となる信号レベルＬＣは、ＲｌＧ、Ｂの各映像信号
比を全て等しくなるように設定している。このため、Ｒ
＝　Ｇ　＝　、Ｂ　＝　Ｌとなり、この結果、ＬＣ＝ｋ
　（Ｒ＋２Ｇ＋３Ｂ）＝６ｋＬとなる。 ところが、体腔内においては、内臓の内壁が赤色を呈し
ているために、白ボックス内における照明系におけるＲ
、Ｇ、Ｂの出力信号レベルの比と体腔内におけるＲ、Ｇ
、Ｂの信号レベルの比とは著しく相違し、体腔内におい
ては、赤色が最も強調されて、緑色は低減し、青色に至
っては殆ど無視し得る状態となるために、ＬＣ＝ｋ　（
Ｒ＋２Ｇ）となる。ここで、Ｒ＝Ｌ＞Ｇであるから、光
量制御基準信号Ｌ（：＝ｋ　（Ｌ＋２Ｇ）＜３ｋＬとな
ってしまう。この結果、白ボックスで調整した６ｋＬよ
りさらに小さな値となるので、この白ボックス内で調整
された赤のレベルを確保するために光量絞り機構が開き
ぎみに制御されることになってしまい、正確な光量調整
が行われなくなる。 このために、白ボックス内で光量制御基準レベルの調整
を行った後に、実際に挿入される体腔等の内部では同様
の信号レベルＬＣにするために、再び絞り調整器を操作
して基準値の再設定を行わなければならず、基準レベル
の設定調整が面倒となるという問題点が生じることとな
る。 而して１本発明は、叙上の点に鑑みてなされたものであ
って、その目的とするところは、白ボックス内で光量制
御基準レベルの調整を行った後に、この白ボックスとは
異なる色温度環境内に挿入しても、正確に光量調整を行
うことができる電子内視鏡装置の光源光量調整方式を提
供することにある。 ［課題を解決するための手段］ 前述した目的を達成するために、本発明は、光量制御信
号ＬＣ＝αＲ＋βＧ＋γＢをホワイトバランス手段より
後方で取り出して、照明系及び撮像系を含めたＲ、Ｇ、
Ｂの総合感度比をＳＲ：ＳＧ：ＳＲとしたときに、はぼ
Ｋ　（１／ＳＲ＋１／ＳＧ＋１／ＳＢ）　　（ただし、
Ｋは増幅度設定値）となる値を光量制御基準レベルとし
て光量絞り機構の作動制御を行うことをその特徴とする
ものである。 ［作用１ 前述したように、光量制御基準レベルの設定に際して、
Ｒ，Ｇ、Ｂの出力信号そのものを要素とすることなく、
色フイルタディスクのＲ，Ｇ、Ｂの各波長に対する感度
や、固体撮像素子のＲ２Ｏ，Ｂに対する感度等照明系及
び撮像系を含めた総合感度比を用い、実際のＲ，Ｇ、Ｂ
の各色の映像信号とは無関係に、Ｋ　（１／ＳＲ＋　１
／ＳＧ＋　１／ＳＢ）に基づいて光量の制御を行うため
の基準値となすことによって、色温度による影響を排除
することができるようになる。従って、白ボックス内に
おいてホワイトバランスを取るために通常行われる光量
調整時に光量の制御を行うための基準レベルを設定して
おけば、体腔内等のように、特殊な色温度環境下で用い
る場合にも、この基準値の再調整を行う必要はない。ま
た、そのような環境下で再度ホワイトバランスをとって
も、絞り調整に関して再調整を行う必要はない。

【実施例】 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。 まず、第１図に内視鏡装置における撮像システムの概略
構成を示す。図中において、１は固体撮像素子としての
ＣＯＤ、１０は照明手段、２０は映像信号の処理を行う
プロセッサである。 ＣＣＤＩは、照明光を伝送するライトガイド１１の出射
端１１ａに装着したレンズ１２と共に内視鏡の挿入部の
先端位置に設けられている。従って、このライトガイド
１１からの照明光による照明下において、観察対象部の
像をＣＣＤＩによって撮像することかできるようになっ
ている。照明手段１゜は、光源ランプ１３を有し、該光
源ランプ１３からの照明光は、光量絞り部材１４．集光
レンズ１５及び色フイルタディスク１６を介してライト
ガイド１１の入射端１１ｂに入射されるようになってい
る。 プロセッサ２０は、ＣＣＤＩから出力されるＲ２Ｏ，Ｂ
の各色のＣＣＤ出力映像信号を処理するビデオ信号処理
回路２１を有し、該ビデオ信号処理回路２１で処理され
たＲ、Ｇ、Ｂの各色の映像信号はＡ／Ｄ変換器２２によ
ってディジタル信号に変換されて、フィールドメモリ２
３に格納されるようになっている。そして、このフィー
ルドメモリ２３に１フイ一ルド分の映像信号か入力され
たときに、Ｒ，Ｇ、Ｂのそれぞれの信号か同時に読み出
されて、Ｄ／Ａ変換器２４Ｒ，２４Ｇ、２４Ｂを介して
アナロク信号に変換されて、エンコータ２５によりミキ
シングしてカラー映像信号が出力されるようになってい
る。 而して、既に説明したように、体腔内等の撮影を行う際
において、内視鏡の挿入部の先端に近い部位の撮影を行
う場合と、挿入部先端から離れた部位の撮影を行う場合
とでは、光源ランプ１３からライトガイド１１の入射端
１１ｂに入射される照明光の光量を変化させなければな
らない。このために、光量絞り部材１４を可変絞りとな
し、ＣＣＤＩからの出力映像信号の輝度レベルの変化に
追従して光量絞り部材１４による絞り量を変化させるよ
うにしている。 そこで、該光量絞り部材１４を駆動するために。 Ａ　Ｌ　Ｃ３０が設けられている。このＡ　Ｌ　Ｃ３０
は、光量絞り部材１４を駆動するためのサーボ機構を備
えた絞り駆動機構３１を有し、ＣＧＤＩからビデオ信号
処理回路２１に入力されるＲ、Ｇ、Ｂの各ＣＣＤ出力映
像信号に基づいて絞り駆動機構３１に対する駆動信号を
得るようになっている。 このために、ＣＣＤ出力映像信号と比較すべき光量制御
基準レベルを設定しなければならないが、照明手段ｌＯ
側、例えば光源ランプ１３から出射される照明光の光量
を一定にした場合において、色フイルタディスク１６の
Ｒ，Ｇ、Ｂの各色の波長領域光の透過率に差がある。ま
た、光量絞り部材１４の構造によっては、Ｒ，Ｇ、Ｂの
各波長光の光量が一定とならないものがある。さらに、
ＣＣＤ１における感度は、Ｒ，Ｇ、Ｂの各波長光によっ
て均一とはならない。このために、光量制御基準信号の
レベルに対して一定の比を与えて、この基準信号レベル
の調整を行わなければならない。 而して、ビデオ信号処理回路２１から得られるＲ、Ｇ、
Ｂの各色のＣＣＤ出力映像信号をそのまま取り入れて基
準レベルの設定を行うようにすると、特殊な色温度下に
おいては目標とした出力レベルが選られないことになる
。そこで、本発明においては、白ボックス内においてプ
ロセッサ２０から出力されるカラー映像信号のホワイト
バランスを取る際において、絞り調整器３２による光量
レベルの調整によって所定の基準レベルをプリセットし
た後に、体腔内等特殊な色温度環境下で撮影を行う場合
においても、この基準レベル値の再調整を行う必要がな
いように光量制御基準信号レベルを設定することがてき
るようにしている。 ここで、まず前述した照明手段１０側及びＣＣＤ１にお
けるＲ、Ｇ、Ｂの総合感度比を求める。ここで、総合感
度比は色フイルタディスク１６のＲ２Ｏ，Ｂの各波長光
に対する感度比、ライトガイドの各波長の透過率及び光
量絞り部材１４の通過時にＲ，Ｇ、Ｂの各波長の減衰率
が異なる場合には、この減衰比や、固体撮像素子として
のＣＣ；ＤｉのＲ，Ｇ、Ｂに対する感度比を含めた照明
系及び撮像系全体の感度比である。而して、この総合感
度比は照明系及び撮像系を構成する各部材の設計値によ
り計算することができ、また実測値によっても求めるこ
とができる。このようにしてＲ，Ｇ。 Ｂの総合感度比ＳＲ：ＳＧ：ＳＲを求め、光量制御に使
用する映像信号におけるＲ、Ｇ、Ｂの混合比をＬＲ：　
ＬＧ：　ＬＢとしたときにおいて、ＳＲｘ　ＬＲ：　Ｓ
Ｇｘ　ＬＧ：５ＢｘＬＢ岬１　：　１　：　ｌとなるよ
うにＬＨ，ＬＧ、　ＬＢの各々の値を設定する。即ち、
ＬＲ：　ＬＧ　：　ＬＢ＃　１／ＳＲ：１／ＳＧ：　１
／ＳＢとなるように設定する。この結果、絞り駆動機構
３１に制御信号を入力して、映像信号のレベルが一定と
なるように絞り量を制御するための基準信号レベルＬＣ
としては、ＬＧ絢ＬＲ＋　ＬＧ＋ＬＢ″：Ｋ　（１／Ｓ
Ｒ＋１／ＳＧ＋１／ＳＢ）　　（ただし、Ｋは絞り調整
器３２によってプリセットされた増幅度設定値である。 ）となる。 このように、基準信号レベルＬＣを実際にＣＣＤ１から
出力される映像信号と比較して、絞り駆動機構３１に制
御信号を入力するために、ＲＧＢ比設定手段３３が設け
られている。このＲＧＢ比設定手段３３は、例えば、第
２図に示したように構成される。而して、ＲＧＢ比設定
手段３３は、抵抗ＲＬに対する分割抵抗旧、　Ｒ２，Ｒ
３にそれぞれスイッチＳｌ。 Ｓ２．　Ｓ３を接続し、このスイッチＳｌ、　Ｓ２．　
Ｓ３をＲ２Ｏ，Ｂのイネイブル信号に基づいてＯＮ、Ｏ
ＦＦするようになすことにより構成され、これら抵抗Ｒ
１゜Ｒ２，Ｒ３によってＳＲ，ＳＧ、　ＳＨの比、即ち
ｌ／ＳＲ。 １／ＳＧ、　１／ＳＢが得られるように抵抗値が設定さ
れている。また、増幅手段３６には、絞り設定器３Ｚが
接続されて、この増幅手段３６の増幅度Ｋを設定するよ
うにしている。なお、ここで、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の
抵抗値は照明系及び撮像系の設計値からＲ２Ｏ，Ｈの総
合感度比ＳＲ，ＳＧ、　ＳＢを演算することにより設定
することもできるか、実際に白ボックス内で撮影を行う
ことによって、実測した上で設定することもできる。そ
して、後者の方式に、よる場合には、抵抗Ｒ１，Ｒ２，
Ｒ３は可変抵抗とすればよい。 従って、増幅手段３６による増幅度にとＲＧＢ比設定手
段３３における１／ＳＲ＋　Ｌ／ＳＧ＋　ｌ／ＳＲとに
より光量制御用の基準レベルＬＣが得られて、この基準
信号によってＣＣＤＩから出力されるＲ、Ｇ、Ｈの出力
映像信号に対してネガティブフィードバックをかけるこ
とによりて、この基準信号とＣＣＤ出力映像信号との差
を演算して、増幅器３４によって増幅し、検波回路３５
によって光源光量の制御信号レベルが得られることにな
る。そして、この制御信号を絞り駆動機構３１に入力す
ることによって、光量絞り部材１４の絞り量を変化させ
ることができる。 而して、制御信号出力回路３３のＲＧＢ比設定手段３３
ａによって予めｌ／ＳＲ＋　１／ＳＧ＋　１／ＳＢが設
定されているから、白ボックス内でＣＣＤＩにおけるＲ
、Ｇ、Ｂの各色の映像信号のホワイトバランスを取る際
において、モニタ画面に適正な輝度レベルで映像が表示
されるように絞り調整器３２を操作してＡ　Ｌ　Ｃ３０
に入力されるＣＣＤ１の出力映像信号の増幅度Ｋを設定
することによって、基準信号レベルＬＣが得られる。こ
のように、光源光量の制御するための基準信号レベルＬ
Ｃを増幅度設定値にと総合感度比ＳＲ，ＳＧ、　ＳＢと
に基づいて設定するようにしているので、色温度の影響
を排除することができるようになり、−度山ボックスで
調整を行った後に、内視鏡の挿入部の挿入されるべき対
象物に応じて光量絞り部材１４の制御により行う制御映
像レベルを再調整する必要がなくなる。 なお、プロセッサとして、第３図に示したように、ビデ
オ信号処理回路工２１′の外に、Ｄ／Ａ変換器２４Ｒ，
２４Ｇ、　２４Ｂの出力側にビデオ信号処理回路１１４
０を設ける構成とした場合には、ＲＧＢ比設定手段３３
′はこのビデオ信号処理回路［４０に接続すればよい。 また、順次式の照明を行う場合たけてなく、白色照明を
行う場合にもいても同様の光量制御を行うことができる
。そして、この場合においては、色フイルタディスクが
用いないので、固体撮像素子及びこの固体撮像素子に装
着され４フイルタにおけるＲ、Ｇ、Ｈの各感度比に基づ
（て制御すればよい。 ｒ発明の効果１ 以上説明したように、本発明は、観察対象部（向けて照
射される照明光の光源光量に対するＲｌＧ、Ｂの各色映
像信号の総合感度比をＳＲ：ＳＧ：Ｓとしたときに、光
量絞り機構によって光源光最尤はぼＫ　（１／ＳＲ＋　
１／ＳＧ＋　１／ＳＲ）となる制御基準信七に基づいて
光源光量の制御を行うように設定しｔので、ホワイトバ
ランスを取るために、通常行才れる白ボックス内での絞
り調整を行った後に、や腔内等特殊な色温度環境下にお
いて撮影を行うＶに、再調整を行う必要かなく、またこ
のような生殊な温度環境下にある体腔内等でホワイトバ
ラニスを取るようにしても格別支障を来たすことはぬい
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１の実施例を示すもので
、第１図は電子内視鏡の撮影システムの全体構成を示す
説明図、第２図は制御信号出力回路の構成説明図、第３
図は本発明の第２の実施例を示す電子内視鏡の撮影シス
テムの全体構成説明図である。 １：固体撮像素子、１０：照明手段、１１ニライト・ガ
イド、１３：光源ランプ、１４：光量絞り部材、１６：
色フイルタディスク、２０：プロセッサ、２１：ビデオ
信号処理回路、３０：ＡＬＣ１３１：絞り駆動手段、３
２：絞り調整器、３３：制御信号出力回路、３３、３３
’　　：　ＲＧＢ比設定手段、３４：増幅器、３５：検
波回路、２１′：ビデオ信号処理回路ｌ、４０ニビデオ
信号処理回路■。 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 挿入部の先端に固体撮像素子を内蔵した電子内視鏡と、
   該固体撮像素子から得られたＲ、Ｇ、Ｂの各色の映像信
   号を処理するプロセッサと、該プロセッサから出力され
   るカラー映像信号により観察対象部の映像を表示するデ
   ィスプレイ装置を備えた電子内視鏡装置において、光量
   制御信号をホワイトバランス手段より後方で取り出して
   、照明系及び撮像系を含めたＲ、Ｇ、Ｂの総合感度比を
   ＳＲ：ＳＧ：ＳＢとしたときに、ほぼその逆数比１／Ｓ
   Ｒ：１／ＳＧ：１／ＳＢの割合で光量絞り機構の作動制
   御を行うことを特徴とする電子内視鏡装置の光源光量調
   整方式。