JPH07194527A

JPH07194527A - 内視鏡装置

Info

Publication number: JPH07194527A
Application number: JP5351081A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Komatsu; 康雄小松
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-12-30
Filing date: 1993-12-30
Publication date: 1995-08-01

Abstract

(57)【要約】【目的】観察の際の調光の誤動作を防止し、安全な観
察及び処置を行う。【構成】アイリス信号演算手段３４は、Ａ／Ｄ変換器
１９でＡ／Ｄ変換された映像信号を後述する方法により
映像信号のレベルに応じた調光制御信号を算出する検波
回路４１と、検波回路４１からの調光制御信号をフィル
タ４２を介して入力し、ＲＯＭ３１に格納されている光
源装置１２のＩＤデータ及びＲＯＭ３３に格納されてい
るスコープ１３のＩＤデータによりＣＰＵ３２が判定し
その結果に基づいたデータにより検波回路４１からの調
光制御信号を非線形変換する非線形変換回路４３とから
構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被写体に照射する照明
光を自動調光する内視鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、スコープの先端にＣＣＤを配して
被写体像を電気信号に変換し、信号処理を行いモニタ上
に表示する電子内視鏡装置がある。このような電子内視
鏡装置は、被写体に照射される照射光量を自動制御する
自動調光装置が組み込まれている。

【０００３】上記の電子内視鏡装置は、図１２におい
て、プロセッサ１１と光源装置１２とスコープ１３にて
構成される。光源装置１２内部にはキセノンランプ１４
とレンズ１５があり、キセノンランプ１４から照射され
た光はレンズ１５によって集光されライトガイド１６を
通りスコープ１３先端から図示しない被写体に向けて照
射される。

【０００４】スコープ１３の先端部に配置されたＣＣＤ
１７は、プロセッサ１１内部の図示しない信号発生回路
からの駆動信号により駆動し、被写体像を電気的な映像
信号に変換し出力する。この映像信号をプロセッサ１１
内でＣＤＳ（相関２重サンプリング回路）１８で相関２
重サンプリングした後に、Ａ／Ｄ変換器１９でＡ／Ｄ変
換し信号処理回路２０にて処理を行い、Ｄ／Ａ変換器２
１でＤ／Ａ変換して図示しないモニタに出力する。な
お、この出力はモニタに表示可能な形態の例えばＮＴＳ
Ｃ規格に準拠するものである。

【０００５】また、ＣＤＳ１８の出力である映像信号は
検波回路２２に入力し、フロントパネルに設けられた指
示部２６から指示された測光方式によって映像信号のレ
ベルに応じて検波回路２２が制御量を演算し、フィルタ
２３を通過した後に調光制御信号として出力する。

【０００６】調光制御信号は、光源装置１２のＣＰＵ２
５に入力し、光源装置１２のフロントパネルに設けられ
た指示部２６より指示された調光レベルに応じた差信号
をモータ２７に与え、キセノンランプ１４とレンズ１５
との略中間に置かれた絞り３０を制御しスコープ１３先
端部から被写体に向けて照射される光量を適正に制御す
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例では、ピーク測光、平均測光の測光方法を操作者
がモニタ上の表示を判断して切り換えてきた。これでは
操作者に対する負担が大きい。そこで、特開平５−１６
４９７６号で、画像データのヒストグラムを用いて測光
方式を切り換える技術が提案されている。

【０００８】しかし、図１３（ａ）のようにカニューラ
４１と呼ばれる処置具を使用したときと、図１３（ｂ）
のように胃角部４２を観察しているときの画像では、カ
ニューラ４１、胃角部４２からの強い反射を同一のもの
とみなして処理を行うため、カニューラ４１使用時にカ
ニューラ４１に調光が反応することにより背景の患部が
暗くなり処置具の操作に支障をきたす可能性がある。

【０００９】また電子内視鏡装置には、複数種類の光源
装置が使用可能であるが、光源装置は、その種類ごとに
絞りの反応速度が異なっていた。このため、調光の制御
系を最適にするプロセッサ内のフィルタの特性は光源の
種類ごとに異なる。しかし、プロセッサ内に光源の種類
だけフィルタを持つことはコスト、回路規模の点で不利
である。

【００１０】また、図１４（ａ）に示す絞りの制御信号
であるＥＥ信号に対して、その反応特性は、絞りが閉じ
る方向のスピードに較べ、図１４（ｂ）に示すように絞
りが開く方向のスピードの方が遅いという欠点もある。
このため、観察の際不自然な調光動作となっていた。

【００１１】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、被写体のパターンを検出し、その画像の特徴に応
じた調光制御を行うことにより、観察の際の調光の誤動
作を防止し、安全に観察、処置が可能な電子内視鏡を提
供することを目的とする。

【００１２】また、組み合わされる光源装置に応じて調
光制御の演算内容を変更することで安定した調光制御を
可能にする電子内視鏡を提供することを目的とする。

【００１３】さらに、光源装置からの照射光量の変化に
応じて調光制御の演算内容を変更することで絞りの追従
性の良い電子内視鏡を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の内視鏡
装置は、管腔内の被写体に照射する照明光を供給する光
源手段と、前記被写体を撮像する撮像手段とを備えた内
視鏡装置において、前記撮像手段からの撮像信号に基づ
いて、前記光源手段が供給する前記照明光の光量を制御
する制御量を算出する光量制御量算出手段と、前記制御
量に基づいて、前記照明光の光量を制御する光量制御手
段とを備え、前記光量制御量算出手段が、前記光源手段
の種類に応じて、前記制御量の算出を行うことで、観察
の際の調光の誤動作を防止し、安全な観察及び処置が可
能となる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて述べる。

【００１６】図１ないし図１０は本発明の第１実施例に
係わり、図１は電子内視鏡装置の構成を示す構成図、図
２は図１の検波回路の構成を示す構成図、図３は図２の
ブロック輝度平均演算回路を説明する説明図、図４は図
２のＲＯＭに格納されている画面パターンを示すパター
ン図、図５は図１の電子内視鏡装置による輝度の分布状
態と、それに属する画像の一例を示す画像／輝度分布
図、図６は図１のフィルタの構成を示す構成図、図７は
図６のラグリードフィルタの構成を示す構成図、図８は
図７のＬＵＴの特性を示す特性図、図９は図７のＬＵＴ
の作用を説明する第１の説明図、図１０は図７のＬＵＴ
の作用を説明する第２の説明図である。

【００１７】第１実施例の電子内視鏡装置は、図１に示
すように、プロセッサ１１と光源装置１２とスコープ１
３にて構成される。光源装置１２内部にはキセノンラン
プ１４とレンズ１５があり、キセノンランプ１４から照
射された光はレンズ１５によって集光されライトガイド
１６を通りスコープ１３先端から図示しない被写体に向
けて照射される。

【００１８】スコープ１３の先端部に配置されたＣＣＤ
１７は、プロセッサ１１内部の図示しない信号発生回路
からの駆動信号により駆動し、被写体像を電気的な映像
信号に変換し出力する。この映像信号をプロセッサ１１
内でＣＤＳ（相関２重サンプリング回路）１８で相関２
重サンプリングした後に、Ａ／Ｄ変換器１９でＡ／Ｄ変
換し信号処理回路２０にて処理を行い、Ｄ／Ａ変換器２
１でＤ／Ａ変換して図示しないモニタに出力する。な
お、この出力はモニタに表示可能な形態の例えばＮＴＳ
Ｃ規格に準拠するものである。

【００１９】スコープ１３に接続される光源装置１２内
のＲＯＭ３１には、光源装置１２の種類を示すＩＤデー
タが記憶されており、これをプロセッサ１１内のＣＰＵ
３２で判別する。また接続されるスコープ１３内のＲＯ
Ｍ３３にはスコープ１３の種類を示すＩＤデータが記憶
されており、これをプロセッサ内のＣＰＵ３２で判別す
る。これらの判別結果に基づいたデータがＣＰＵ３２内
の図示しないＲＯＭからアイリス信号演算手段３４に送
られる。

【００２０】アイリス信号演算手段３４は、Ａ／Ｄ変換
器１９でＡ／Ｄ変換された映像信号を後述する方法によ
り映像信号のレベルに応じた調光制御信号を算出する検
波回路４１と、検波回路４１からの調光制御信号をフィ
ルタ４２を介して入力し、ＣＰＵ３２内の図示しないＲ
ＯＭから出力されたデータに基づき、検波回路４１から
の調光制御信号を非線形変換する非線形変換回路４３と
から構成される。

【００２１】非線形変換された調光制御信号は、Ｄ／Ａ
変換器４５でＤ／Ａ変換され光源装置１２のＣＰＵ２５
に入力し、光源装置１２のフロントパネルに設けられた
指示部２６より指示された調光レベルに応じた差信号を
モータ２７に与え、キセノンランプ１４とレンズ１５と
の略中間に置かれた絞り３０を制御しスコープ１３先端
部から被写体に向けて照射される光量を適正に制御す
る。

【００２２】調光制御信号を演算するアイリス信号演算
手段の検波回路４１は、図２に示すように、Ａ／Ｄ変換
器１９でＡ／Ｄ変換された映像信号をブロック輝度平均
演算回路５１に入力する。このブロック輝度平均演算回
路５１は、１画面分の信号を図３のように１６のブロッ
クに分割し、そのそれぞれについてブロックごとの輝度
の平均値を算出する。そして、図２に戻り、ブロック輝
度平均演算回路５１の出力がデータ演算回路５２に出力
され、このデータ演算回路５２により、図３の１６のブ
ロックごとの輝度平均の値から、その最大値、最小値、
平均値、中央値、平均値付近に属するブロックの個数を
算出し、バッファ５３に（１）平均値、中央値の大小関
係、（２）平均値、中央値の偏差、（３）平均値付近に
属するブロックの個数の各データを出力する。

【００２３】一方、ＲＯＭ５４には予めデータとして図
４のような画面パターンが記憶されており、画像パター
ン判別回路５５で、画面パターンとブロック輝度平均演
算回路５１の出力である１６ブロックのパターンとを比
較し、被写体がどのような画面パターンに属するかを判
断する。

【００２４】そして、バッファ５３に格納された（１）
平均値、中央値の大小関係、（２）平均値、中央値の偏
差、（３）平均値付近に属するブロックの個数と、画像
パターン判別回路５５で判断された（４）画像パターン
によりマイコン５６が判定を行い係数ｋを決定する。こ
の係数ｋは、上記４つの判定データに対して予め一意的
にＲＯＭ５７に記憶されており、これにより乗算器の係
数がマイコンにて制御される。これらＲＯＭ５７の値
は、ＣＰＵ３２にて制御され、接続されるスコープの種
類ごとに、その記憶データが変更される。

【００２５】一方、Ａ／Ｄ変換器１９でＡ／Ｄ変換され
た映像信号は、平均光量を算出する平均測光検波回路５
８及びピーク光量を算出するピーク測光検波回路５９に
も出力されており、平均測光検波回路５８により算出さ
れた平均光量を乗算器６０でマイコン５６から係数ｋよ
り（１−ｋ）倍しまた、ピーク測光検波回路５９により
算出されたピーク光量を乗算器６１でｋ倍し、その後に
加算して検波回路出力として前記のフィルタ４２に出力
する。なお、輝度の分布状態と、それに属する画像の一
例を図５に示す。

【００２６】次に、アイリス信号演算回路３４のフィル
タ４２について説明する。

【００２７】図６に示すように、アイリス信号演算回路
３４内の検波回路４１により、映像信号に応じた検波出
力が演算され、フィルタ４２に出力される。この出力値
は、フィルタ４２内の乗算器７１に入力すると共に、ロ
ーパスフィルタ（ＬＰＦ）７２と１フレームの遅延を生
じる１フレーム遅延器７３に入力する。そして、減算器
７４により検波出力とＬＰＦ７２出力とが減算され検波
出力とその平均値との偏差が求められる。また、減算器
７５により検波出力と１フレーム遅延器７３出力とが減
算されフレーム間の輝度変化が求められる。

【００２８】この偏差と輝度変化によって、制御回路７
６で乗算器の係数、デジタルフィルタの時定数が算出さ
れ、制御回路７６は乗算器の係数、デジタルフィルタの
時定数により乗算器７１及びラグリードフィルタ７７を
制御する。そして、乗算器７１の出力は、ラグリードフ
ィルタ７７を通してアイリス信号演算回路のフィルタ４
２の出力とする。表１に偏差、輝度変化による乗算器の
係数、フィルタの時定数の制御の一例を示す。ここでＴ
A は偏差のしきい値、ＴB は輝度変化のしきい値を示
す。

【００２９】

【表１】次に、ラグリードフィルタ７７について説明する。

【００３０】上述したように、アイリス信号演算回路３
４内の検波回路４１により、映像信号に応じた検波出力
が演算され出力する。この出力はその後段の図７に示す
ようなラグリードフィルタ７７に入力する。このラグリ
ードフィルタ７７は次式のような特性を有している。

【００３１】

【数１】このラグリードフィルタの特性を決定する係数ａ，ｂ
は、接続される光源装置内１２のＲＯＭ３１からのＩＤ
データにより識別される光源装置１２の種類に応じて、
プロセッサ１１内のＣＰＵ３２内の図示しないＲＯＭか
らデータとして読み出され、マイコンに供給され設定さ
れる。この係数ａ，ｂは光源装置の調光の制御系を最適
にする定数が予めデータとしてプロセッサ１１内のＣＰ
Ｕ３２内の図示しないＲＯＭに記憶されている。

【００３２】そして、このラグリードフィルタ７７出力
は、非線形変換回路４３のルックアップテーブル（ＬＵ
Ｔ）４３ａにより非線形変換され、アイリス信号演算手
段出力となる。

【００３３】ここで、非線形変換のためのＬＵＴ４３ａ
は、例えば図８に示すような特性を有しており、光源装
置１２の種類によってその変換テーブルの特性は書き換
えられる。

【００３４】このＬＵＴ４３ａの動作について説明す
る。図９は検波回路４１の特性を示しているもので、画
面の輝度の値に応じてその出力値が線形であることを示
している。これに対し、図１０は、光源装置１２の調光
信号制御量と絞り３０によって制御される照射光量との
関係を示したもので、調光信号の小さい範囲ではわずか
な信号変化に対し照射光量の変化が大きく、調光信号の
大きい範囲ではわずかな信号変化に対し照射光量の変化
は小さいという非線形の特性を示す。

【００３５】従って、上述した図８のような変換テーブ
ルを有したＬＵＴ４３ａにて、検波手段出力を非線形変
換し、画面の輝度に対して照射光量の関係が線形になる
ようにする。これにより、光源装置１２のフロントパネ
ルの光量設定指示部２６により画面の目標の輝度レベル
を高く設定した場合、制御信号の変化に対する光量変化
が増大し調光の応答スピードは向上する。また輝度レベ
ルを低く設定した場合、光量変化は減少しハンチングが
起こり難くなる。

【００３６】このフィルタ４２によれば、絞りの開方向
及び光量変化の大きい場合には検波出力のゲインが増
大、フィルタの時定数が小さくなり、図１４（ａ）に示
す絞りの制御信号であるＥＥ信号に対して、図１４
（ｃ）のように絞りの追従が良くなる。

【００３７】なお、このラグリードフィルタの係数、Ｌ
ＵＴの変換テーブルは光源装置の種類に応じてプロセッ
サ内部のＲＯＭから読み出されるとしたが、これに限ら
ず、光源装置内に設けられたＲＯＭに、光源装置の種類
別あるいは個体別のラグリードフィルタの係数、ＬＵＴ
の変換テーブルを記憶しておき、この光源装置内のＲＯ
Ｍからデータを読み出しても良い。

【００３８】このように本実施例の電子内視鏡装置によ
れば、画像パターン判別結果を調光制御のパラメータに
加えることで、被写体内に輝点が現れた時も、例えばそ
れがカニューラであるか胃角部あるいは他の観察対象で
あるかが判別でき、例えばカニューラに対して調光が適
正に働き、処置を施す患部が暗くなるという不具合が解
消でき、観察対象に応じた最適な調光を行うことができ
る。

【００３９】また、接続されるスコープに応じて画像パ
ターンや係数が記憶されたＲＯＭの内容を変更するた
め、スコープの種類により画面上に現れる処置具の位置
の違いや画角の違いを考慮した照明光量の制御が可能で
ある。

【００４０】なお、本実施例ではマイコンを用いて係数
ｋを求めたが、メンバーシップ関数を用いたファジー制
御を行っても良い。

【００４１】次に第２実施例について説明する。図１１
は第２実施例に係る検波回路の構成を示す構成図であ
る。第２実施例は、第１実施例とほとんど同じでるの
で、異なる構成のみ説明し、同一構成には同じ符号をつ
け説明は省略する。

【００４２】図１３に示すように、第２実施例の検波回
路４１ａでは、Ａ／Ｄ変換され映像信号を、ブロック輝
度平均演算回路５１により１画面分の信号を図３で示し
たように１６のブロックに分割し、そのそれぞれについ
てブロックごとの輝度の平均値を算出する。さらに画像
パターン判別回路５５により、予めデータとしてＲＯＭ
５４に記憶されている図４に示したのような画面パター
ンと、ここで求めた１６ブロックのパターンとを比較
し、被写体がどのような画面パターンに属するかを判断
する。

【００４３】この判断結果に基づいて１６ブロックの輝
度の平均値に対する重み付けの係数ｋをマイコン５６に
て決定する。この係数ｋは上記画像パターンの判定結果
に対して予め一意的にＲＯＭに記憶されており、これに
より乗算器の係数がマイコンにて制御される。これらＲ
ＯＭの値はＣＰＵにて制御され接続されるスコープの種
類ごとに、その記憶データが変更される。１６ブロック
の輝度の平均値Ｘｉと係数ｋｉとを乗算器８１で乗算し
た値の加算平均を求め、これを検波手段出力とする。

【００４４】ここで画像パターンを重み付け係数ｋｉに
ついて説明する。ここで胃角部が撮像された時には図４
（ｄ），図８（ｅ）のような画像パターンに分類され、
図３のｅ，ｆ，ｇ，ｈあるいはｄ，ｇ，ｈ，ｊ，ｋ，
ｍ，ｎのブロックのみに等しい係数を設定する。また、
カニューラ使用時には図８（ｃ）に示す画像パターンに
分類され図７のｊ，ｍ以外のブロックに等しい係数を設
定する。

【００４５】その他の構成、作用は第１実施例と同じで
ある。

【００４６】このように第２実施例によれば、第１実施
例と同様に、画像パターンを判別しこの情報を基に調光
動作を行うため、それぞれの画像に適した調光制御によ
る観察が可能となる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
量制御量算出手段が光源手段の種類に応じて制御量の算
出を行うので、観察の際の調光の誤動作を防止し、安全
な観察及び処置を行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る電子内視鏡装置の構成を示す
構成図

【図２】図１の検波回路の構成を示す構成図

【図３】図２のブロック輝度平均演算回路を説明する説
明図

【図４】図２のＲＯＭに格納されている画面パターンを
示すパターン図

【図５】図１の電子内視鏡装置による輝度の分布状態
と、それに属する画像の一例を示す画像／輝度分布図

【図６】図１のフィルタの構成を示す構成図

【図７】図６のラグリードフィルタの構成を示す構成図

【図８】図７のＬＵＴの特性を示す特性図

【図９】図７のＬＵＴの作用を説明する第１の説明図

【図１０】図７のＬＵＴの作用を説明する第２の説明図

【図１１】第２実施例に係る検波回路の構成を示す構成
図

【図１２】従来例に係る電子内視鏡装置の構成を示す構
成図

【図１３】図１２の従来の電子内視鏡装置による調光を
説明する説明図

【図１４】絞りの制御信号に対しての絞りの反応特性を
説明する特性図

【符号の説明】

１１…プロセッサ１２…光源装置１３…スコープ１４…キセノンランプ１５…レンズ１６…ライトガイド１７…ＣＣＤ１８…ＣＤＳ１９…Ａ／Ｄ変換器２０…信号処理回路２５，３２…ＣＰＵ２６…指示部３０…絞り３１，３３…ＲＯＭ３４…アイリス信号演算手段４１…検波回路４２…フィルタ４３…非線形変換回路４５…Ｄ／Ａ変換器

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【手続補正書】

【提出日】平成６年２月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４４】ここで画像パターンを重み付け係数ｋｉに
ついて説明する。ここで胃角部が撮像された時には図４
（ｄ），図８（ｅ）のような画像パターンに分類され、
図３のｅ，ｆ，ｇ，ｈあるいはｄ，ｇ，ｈ，ｊ，ｋ，
ｍ，ｎのブロックのみに等しい係数の重み付けを行い、
胃角部に対して調光の制御を行う。また、カニューラ使
用時には図８（ｃ）に示す画像パターンに分類され図７
のｊ，ｍ以外のブロックに等しい係数の重み付けを行
い、カニューラ以外の部分に対して調光の制御を行う。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管腔内の被写体に照射する照明光を供給
する光源手段と、前記被写体を撮像する撮像手段とを備
えた内視鏡装置において、前記撮像手段からの撮像信号に基づいて、前記光源手段
が供給する前記照明光の光量を制御する制御量を算出す
る光量制御量算出手段と、前記制御量に基づいて、前記照明光の光量を制御する光
量制御手段とを備え、前記光量制御量算出手段は、前記光源手段の種類に応じて、前記制御量の算出を行う
ことを特徴とする内視鏡装置。