JPH067227B2 - 電子内視鏡装置 - Google Patents

電子内視鏡装置

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JPH067227B2
JPH067227B2 JP62186538A JP18653887A JPH067227B2 JP H067227 B2 JPH067227 B2 JP H067227B2 JP 62186538 A JP62186538 A JP 62186538A JP 18653887 A JP18653887 A JP 18653887A JP H067227 B2 JPH067227 B2 JP H067227B2
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JP
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signal
diaphragm
stepping motor
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ref
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修 高見
清夫 細井
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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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、電子内視鏡装置に関し、特に当該装置の照射
光源の光量を調整する絞り機構の自動制御に関する。
(従来の技術) 固体撮像素子(CCD)等の撮像素子を用いた電子内視
鏡装置の照射用光源部には、当該撮像素子の感度域に合
わせて照射光量を調整する機能が必要とされている。こ
の照射光量の調整を、絞りの開閉制御で以て行なう場合
に、撮像による診断を円滑に行なう為にも絞り機構の自
動制御が不可欠である。絞り制御として例えばDCモー
タを用いて絞りを駆動する場合には、その速度の調整が
容易、起動トルクが大きい、モータが小さい等のメリッ
トがある反面、絞り駆動の様な精密な位置制御の場合で
は所定の位置に止めるための制御が複雑になる等のデメ
リットがある。またDCモータはブラシと整流子がある
ため保守性にも問題がある。
この様なDCモータの問題点を避けるためにステッピン
グモータを使用した場合にはフィードバック無しに決め
られた角度だけ回転させることが出来、静止時には極め
て大きな保持トルクを有し、制御系が簡単になり、また
その精度は高く、さらにモータ自身も経時変化が少なく
保守性に優れているといったメリットがある。しかしス
テッピングモータを有効に利用して制御対象に応じた制
御方法を行なう上では、難解な問題も幾つか存在してい
た。
第5図に、この様なステッピングモータを用いた電子内
視鏡装置の光源部要部の概略構成図を示す。1は内視鏡
挿入部、2は挿入部先端まで照射光を導くライトガイド
(LG)、4は挿入部先端に組み込まれた撮像素子(不
図示)の出力信号をビデオ信号3に変換するビデオ処理
ユニット、5は撮影画像を表示するモニタ、6はLG2
に照射光を供給する光源部である。そして光源部6に
は、ランプ9、集光レンズ8、光量調整の絞り機構とし
ての絞り羽根7と、その駆動を行なうステッピングモー
タ10、および絞り機構の制御を行なう絞り制御部11
がある。
撮像時には、挿入部先端に組み込まれた撮像素子(不図
示)の出力信号は、ビデオ処理ユニット4によりビデオ
信号3に変換されて光源部6に送られる。光源部6では
この信号を基にして、照射光が適正な光量になる様に絞
りの自動制御を行なう。またビデオ処理ユニット4のも
う一方のビデオ信号出力はモニタ5に送られて内視鏡画
像として表示される。
第6図に、従来の絞り制御部11の概略構成図を示す。
12は制御目標値設定部で、ビデオ信号を所定のレベル
にするための制御目標値(REF)14をDC電圧レベ
ルで出力する。13は入力ビデオ信号3の入力処理を行
なう積分回路で、ビデオ信号の積分処理信号(AE)1
5を出力する。16は差動アンプで、ABとREFの差
(AE−REF)17を出力する。18はAE−REF
の正負判定部、24がその出力でモータの回転方向信
号、19は絶対値回路、20がその出力で実際のビデオ
信号が目標値からどれだけ離れているかを示す|AE−
REF|信号、22はコンパレータで|AE−REF|
信号20とモータ駆動の不感幅設定レベル信号21との
比較を行なって前者が後者より大きい場合のみモータ駆
動信号23を出力する。25は発振器でステッピングモ
ータの励磁パルスの基になる一定周期のパルス列(駆動
パルス)26を出力する。そして27はステッピングモ
ータ駆動回路で、モータ駆動信号23がある場合にの
み、モータの回転方向信号24によってステッピングモ
ータの正転/逆転の励磁モードを決めながら、一定周期
のパルス列(駆動パルス)26をモータ駆動パルス信号
28として出力する。
この様な構成を持つ電子内視鏡装置光源部において、制
御入力信号(AE)15が制御目標値(REF)14か
ら不感幅設定レベル21を越えて入って来ると、コンパ
レータ22によりモータ駆動信号23がオンで出力され
て絞り駆動が稼働状態になり、一定速度で絞りの開閉が
開始される。第7図は、この様な従来例に於けるステッ
ピングモータの駆動状況を示すタイミングチャートであ
る。ステッピングモータ駆動回路27に入力される3種
の信号、駆動パルス26とモータ駆動信号23およびモ
ータの回転方向信号24に従って、モータ励磁パルス2
8が出力されるタイミングを表している。このようにし
て光量を変動して結果AE信号15が変化し、続いて繰
り返される上記の様な絞りの開閉制御動作に反映され
る。こうしてAE15とREF14の差が不感幅設定レ
ベル21の範囲内に収まる様になるまで絞り調整が行わ
れる。
しかし、この様な場合であれば、不感幅を設定している
ために制御目標値に幅が出来、場合により絞りの設定に
高低が生じて画像の明るさにある幅(ヒステリシス)出
来てしまう。また、一定速度で絞りを開閉するために、
絞り駆動結果のAE信号の反応に遅れがあると、絞りの
開閉位置が適正な個所から行き過ぎてしまうといった状
態が起こり、目標値に集束できずそのまわりでハンチン
グを起こすという問題が生じる事もある。これを防ぐに
は、AE信号の遅れはTVカメラ系で決まってしまい変
更できないため、モータ駆動速度を下げるか、もしくは
不感幅を広げねばならず、この結果は応答性の悪さ、ヒ
ステリシスの拡大等の性能面の劣化を生む事になってし
まう。
これらの問題を解決するためには、AE信号の遅れを考
慮した制御が必要になり、さらに絞り機構の遅延をも考
慮した制御を行わねばならず、このためには、系の遅延
等の特性を知り制御目標値までの絞り駆動量を検出し
て、絞りの駆動量を精細に制御しなければならない。し
かしこの様な精細な制御を実現するためには、系の特性
の厳密な解析を行わねばならず、また制御方法の複雑化
を伴う事になってさらに実現が難しくなる。
(発明が解決しようとする問題点) このように、従来の撮像素子の感度域に合わせて絞りの
開閉を制御し、照射光量の自動調整を行う電子内視鏡の
光源装置において、絞りの駆動速度を早くすると光量が
目標値に収束せず目標値付近でハンチングを起こすとい
う問題があった。
また、ハンチングを防ぐために、絞りの駆動速度を遅く
する、あるいは不感幅を大きくするという方法をとる
と、応答速度の悪化、ヒステリシスの拡大等の性能の劣
化を生じるという問題があった。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) このような問題点を解決するために、光源と、前記光源
から観察領域への光量を調整する絞り手段と、前記観察
領域を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像し
た画像を表示する表示手段と、前記観察領域の露光量を
検出する検出手段と、前記検出手段により求められた露
光量と所定の基準値との差を求める演算手段と、前記絞
り手段を駆動するものであり、所定のパルスが入力され
ることにより一定角度づつ回転するステッピングモータ
と、前記所定のパルスを前記ステッピングモータに送る
ステッピングモータ駆動手段とを備え、前記ステッピン
グモータ駆動手段は、前記演算手段により求めた差が大
きい場合は、前記所定のパルスの周期を短くし、差が小
さい場合は、前記所定のパルスの周期を長くするもので
あることを特徴とする電子内視鏡装置を提供する。
(作用) 本発明は、映像信号から求めた露光量と所定の基準値の
比較に結果に基づき、観察領域に照射する光の光量を異
なる変化速度で変化させることにより、ハンチングを防
止すると共に良好な応答速度を得ることができる。
(実施例) 第1図は本発明が適用された一実施例としての電子内視
鏡装置光源部の絞り制御部の概略構成図、第5図ステピ
ッングモータを用いた電子内視鏡装置の光源部要部の概
略構成図である。
装置の概略を第5図により説明すると、1は内視鏡挿入
部、2は挿入部先端まで照射光を導くライトガイド(L
G)、4は挿入部先端に組み込まれた撮像素子(不図
示)の出力信号をビデオ信号3に変換するビデオ処理ユ
ニット、5は撮像画像を表示するモニタ、6はLG2に
照射光を供給する光源部である。そして光源部6には、
ランプ9、集光レンズ8、光量調整の為の絞り機構とし
ての絞り羽根7と、その駆動を行なうステッピングモー
タ10、および絞り機構の制御を行なう絞り制御部11
がある。
そして第1図において本発明が適用された一実施例とし
ての電子内視鏡装置光源部の絞り制御部11の構成を説
明すると、12は制御目標値設定部で、ビデオ信号を所
定のレベルにするための制御目標値(REF)14をD
C電圧レベルで出力する。13は入力ビデオ信号3の入
力処理を行なう積分回路で、ビデオ信号の積分処理信号
(AE)15を出力する。16は差動アンプで、AEと
REFの差(AE−REF)17を出力する。18はA
E−REFの正負判定部、24がその出力でモータの回
転方向信号、19は絶対値回路、20がその出力で実際
のビデオ信号が目標値からどれだけ離れているかを示す
|AE−REF|信号である。そして22がコンパレー
タで|AE−REF|信号20とモータ駆動の不感幅設
定レベル信号21との比較を行なって前者が後者より大
きい場合のみモータ駆動信号23を出力する。なお本実
施例では、コンパレータ22とモータ駆動の不感幅設定
レベル信号21とを従来例に準じてそのまま構成に残し
ているが、これは除去する事も可能である。除去する場
合にはモータ駆動信号23は常にオンにしておく必要が
ある。またこのままの構成で不感幅設定レベル21を0
にしても構わない。ここで、これら制御目標値設定部1
2、積分回路13、差動アンプ16、正負判定部18、
絶対値回路19、およびコンパレータ22で、検出制御
部が構成されている。そして29はパルス発生部であ
り、本実施例においてはV/Fコンバータを使用してい
る。第3図にこのV/Fコンバータ29の出力特性を示
す。同図で明らかな様に、入力値|AE−REF|の大
きさに応じこれに比例して出力周波数を連続的に変えて
駆動パルス30として出力している。この時、モータの
駆動トルクの制約から励磁クロックの周波数には上限が
存在するため、V/Fコンバータ29の出力周波数は|
AE−REF|の最大値に対して駆動可能な上限周波数
を対応させている。また出力周波数の下限は、|AE−
REF|=0の時、周波数も0としている。そして27
はステッピングモータ駆動回路で、モータ駆動信号23
がある場合にのみ、モータの回転方向信号24によって
ステッピングモータの正転/逆転の励磁モードを決めな
がら、駆動パルス30をモータ駆動パルス信号28とし
て出力する。
次に動作を説明すると、撮像時には、挿入部先端に組み
込まれた撮像素子(不図示)の出力信号は、ビデオ処理
ユニット4によりビデオ信号3に変換された光源部6に
送られる。光源部6ではこの信号を基にして、照射光が
適正な光量になる様に絞りの自動制御を行なう。またビ
デオ処理ユニット4のもう一方のビデオ信号出力はモニ
タ5に送られて内視鏡画像として表示されている。
制御入力信号(AE)15が制御目標値(REF)14
から不感幅設定レベル21を越えて入って来ると、コン
パレータ22によりモータ駆動信号23がオンで出力さ
れて絞り駆動が稼働状態になり、一定速度で絞りの開閉
が始動される。第2図に、この様な本実施例に於けるス
テッピングモータの駆動状況のタイミングチャートを示
す。AE−REF信号17の正負の変動に従って、ステ
ッピングモータ駆動回路27に入力される駆動パルス3
0とモータ駆動信号23およびモータの回転方向信号2
4の3種の信号により、モータ励磁パルス28が出力さ
れている。このようにして光量が変動した結果AE信号
15が変化し、続いて行うべき絞りの開閉制御に反映さ
れる。こうしてAE15とREF14の差が不感幅設定
レベル21の範囲内に収まる様になるまで、もしくは一
致するまで絞り調整が行われる。
このようにして、AE信号15と制御目標値(REF)
14の差に応じて絞り駆動速度を変化させるため、差が
小さいのに駆動速度が大きくハンチングを起こすという
問題を防ぐ事ができる。また差が大きい時、すなわちR
EF14と実際の絞り開度の反映値AE15が掛け離れ
ている時には、絞り駆動量が大きくなる様に駆動パルス
30が短い周期でV/Fコンバータ29より出力される
ため、応答性を速くすることが可能である。そして差が
小さい時は駆動パルス30の周期が長くなり、絞りの駆
動0に近い遅い速度で行なわれるために、従来例のよう
な不感幅を設けなくても何ら問題がない。かつ制御目標
との絞り位置の差を割り出して制御する等の複雑な制御
を必要としないため、簡易な回路で実現可能であり、さ
らにステッピングモータを用いているため、静止させる
ための特別の制御等も不要で、メンテナンス性も良くな
っている。
次に、第4図に、本発明が適用された第2の実施例とし
て、logアンプ等の非線型な出力特性を有するγ補正
回路を追加した電子内視鏡装置の光源部の要部概略ブロ
ック図を示す。γ補正回路31は、第1図に示した第1
の実施例の構成ブロック図の中の、検出制御部内の絶対
値回路19の後段に設けられており、その出力値|AE
−REF|を受けて補正した後に、同じく検出制御部中
のコンパレータ22と、パルス発生回路としてのV/F
コンバータ29とに出力するものである。その他の構成
については、第1の実施例の第1図と同様である。
この様な構成にすると、AE信号15と制御目標値(R
EF)14との偏差の大きさに応じて、非線型な特性を
付加して、収束特性をより良く改善する事ができ、本発
明による効果をさらに高める事が可能になる。
[発明の効果] 本発明によれば、光量の収束に要する時間が短く、か
つ、光量収束時のハンチングを防止できるので、照射光
量の応答速度が早く、ハンチングの無い良好な内視鏡画
像が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が適用された一実施例としての電子内視
鏡装置光源の絞り制御部の概略構成図、第2図は第1の
実施例に於けるステッピングモータの駆動状況を示すタ
イミングチャート、第3図はパルス発生部としてのV/
Fコンバータの出力特性を示した図、第4図は本発明が
適用された第2の実施例としてのlogアンプ等の非線
型な出力特性を有するγ補正回路を追加した電子内視鏡
装置の光源部の要部概略ブロック図、第5図はステッピ
ングモータを用いた電子内視鏡装置の光源部要部の概略
構成図、第6図は従来の電子内視鏡装置光源部の絞り制
御部の概略構成図、そして第7図は従来例に於けるステ
ッピングモータの駆動状況を示すタイミングチャートで
ある。 1…内視鏡挿入部 2…ライトガイド(LG) 3…ビデオ信号 4…ビデオ処理ユニット 5…モニタ 6…光源部 7…絞り羽根 8…集光レンズ 9…ランプ 10…ステッピングモータ 11…絞り制御部 12…制御目標値設定部 13…積分回路 14…制御目標値(REF) 15…ビデオ信号の積分処理信号(AE) 16…差動アンプ 17…AEとREFの差(AE−REF) 18…正負判定部 19…絶対値回路 20…|AE−REF|信号 21…不感幅設定レベル信号 22…コンパレータ 23…モータ駆動信号 24…モータの回転方向信号 25…発振器 26…一定周期のパルス列(駆動パルス) 27…ステッピングモータ駆動回路 28…モータ駆動パルス信号 29…V/Fコンバータ 30…駆動パルス 31…γ補正回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源と、前記光源から観察領域への光量を
    調整する絞り手段と、前記観察領域を撮像する撮像手段
    と、前記撮像手段により撮像した画像を表示する表示手
    段と、前記観察領域の露光量を検出する検出手段と、前
    記検出手段により求められた露光量と所定の基準値との
    差を求める演算手段と、前記絞り手段を駆動するもので
    あり、所定のパルスが入力されることにより一定角度づ
    つ回転するステッピングモータと、前記所定のパルスを
    前記ステッピングモータに送るステッピングモータ駆動
    手段とを備え、 前記ステッピングモータ駆動手段は、前記演算手段によ
    り求めた差が大きい場合は、前記所定のパルスの周期を
    短くし、差が小さい場合は、前記所定のパルスの周期を
    長くするものであることを特徴とする電子内視鏡装置。
  2. 【請求項2】前記検出する手段は、前記撮像手段により
    撮像した画像から露光量を検出するものであることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の電子内視鏡装置。
  3. 【請求項3】前記演算手段は、非線形な出力特性をも
    つ、γ補正回路を含むことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の電子内視鏡装置。
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JPS6431115A JPS6431115A (en) 1989-02-01
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DE19529164B4 (de) * 1994-08-08 2007-07-19 Pentax Corp. Vorrichtung zum Steuern der von der Beleuchtungseinheit eines Endoskops abgegebenen Lichtmenge

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DE2460675C3 (de) * 1974-12-20 1981-06-11 Agfa-Gevaert Ag, 5090 Leverkusen Kinematografische Kamera
JPS6141431A (ja) * 1984-08-06 1986-02-27 オリンパス光学工業株式会社 内視鏡用光源装置の絞り装置
JPS6141428A (ja) * 1984-08-06 1986-02-27 オリンパス光学工業株式会社 内視鏡用光源装置の絞り装置

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