JPH0815617A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 照明光の熱により被写体である生体組織が熱
傷を負わないように制御する内視鏡装置を提供するこ
と。 【構成】 固体撮像素子２の赤外受光エリア１４によ
り、照明光のうち熱の発生原因となる波長である赤外光
を検出し、この検出信号と画像撮像エリア１３の出力と
の比を調光信号発生回路２０で取った調光信号を基に、
絞り１１の開口量を制御して光源装置６のランプ１０が
発する照明光の光量を抑制するので、照明光の熱により
生体組織が熱傷を負うことがない。

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
光による熱傷に対する対策を講じた内視鏡装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、体腔内に細長な挿入部を挿入する
ことにより、体腔内の臓器を観察したり、必要に応じ、
処置具チャンネル内に挿入した処置具を用いて、各種治
療処置のできる内視鏡が広く用いられている。

【０００３】また、ボイラー・ガスタービンエンジン・
化学プラント等の配管・自動車エンジンのボディ等の内
部の傷や腐蝕等の観察や検査等に、工業用内視鏡が広く
利用されている。

【０００４】さらに、電荷結合素子（ＣＣＤ）などの固
体撮像素子を撮像手段に用いた電子内視鏡も各種用いら
れている。

【０００５】前記電子内視鏡装置は、光ファイバを画像
伝送手段として用いる従来の光学式ファイバ内視鏡に比
べ、ファイバの析損による画質劣化がないこと、画像記
録が容易であること等により、固体撮像素子の性能向上
に伴って広く用いられる状況にある。

【０００６】電子内視鏡を用いた電子内視鏡装置におい
ては、観察画像の明るさを最適に制御するため、測光手
段及び露光量制御手段が設けられていものがある。すな
わち、この装置は、測光手段で検出された画像の明るさ
が常に一定となるように撮像素子の露光量を制御してい
る。

【０００７】また、露光量の調節とは別に、撮像手段に
入射される光量が適正レベルとなるように自動的に制御
する自動調光回路を設けた装置も提案されている。この
装置は、撮像手段に入射される光量を適正に保ち、得ら
れる画像の画質が低下することを防止している。例え
ば、特開昭６２−１４０５６４号公報やこれを改良し応
答性を良くした特開平３−１１８０２２号公報に記載の
技術がある。これらの技術では、撮像手段である固体撮
像素子の出力を用いて調光信号を生成し、光源側絞りの
開閉量を制御し、光源装置の光源から発する照明光量を
適正に制御している。これにより、撮像手段に入射され
る光量が適正レベルに維持される。

【０００８】一方、電子内視鏡またはファイバ式内視鏡
を用いた内視鏡装置において、観察部位に多量の照明光
が照射され、この熱のために観察部位が傷損することを
防止する技術が提案されている。この技術は、特開平３
−２１２１９号公報において提案されている特殊な構成
の装置である。すなわち、内視鏡先端部より出射される
照明光のうち、体外へ透過する光の増大いわゆるトラン
スイルミネーションによって、内視鏡先端部の位置を確
認できる構成であり、体外観察モードが選択されると時
間設定手段により一定時間経過後に同モードを解除する
ようになっている。このように、トランスイルミネーシ
ョンによる光の増大は、自動的に解除されるので、観察
光による火傷の発生が防止できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の電子内視鏡装置
においては、光源の照明光量を制御する自動調光にあた
り、固体撮像素子にて受光される全光量で制御してい
た。しかし、十分な撮像光量を得るために照射光量を上
げすぎると、トランスイルミネーション程ではないにし
ても、照射光の光エネルギーによって生体組織が熱変性
（熱傷）をおこす可能性があった。

【００１０】また、撮像手段側のアイリスを自動的に制
御するオートアイリス付内視鏡では、オートアイリスと
光源の絞りを関連させて制御するのは回路規模が大きく
なり、技術的にも困難なためオートアイリス優先の制御
となっていた。すなわち、従来は、オートアイリスと光
源絞りの検波時定数を変えて制御しており、撮像側アイ
リスの時定数を小さくして優先化を図っている。従っ
て、光源が最大光量付近で使用されることが多く、体内
での熱傷に対する対策を講じる必要がある。

【００１１】本発明は前記事情にかんがみてなされたも
ので、照明光の熱により被写体である生体組織が熱傷を
負わないように制御する内視鏡装置を提供することを目
的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、被写体を結像
する対物光学系と、対物光学系が結像する被写体像を撮
像する撮像手段と、この撮像手段の出力を信号処理する
手段と、前記被写体に照明光を照射する光源手段とを有
する内視鏡装置において、前記照明光のうち前記被写体
に照射されて熱が発生する原因となる波長の光の光量ま
たは前記照明光の光量のうち少なくとも一方と相関のあ
る信号を検出する手段と、前記検出する手段が検出した
検出信号を用いて、前記光源手段が発する照明光の光
量、前記照明光の発光時間、または前記撮像手段に入射
する光量のうち少なくとも一つを制御する手段と、を備
えている。

【００１３】

【作用】本発明の構成において、検出する手段により、
照明光のうち熱の発生原因となる波長の光の光量または
照明光の光量の少なくとも一方と相関のある信号を検出
し、この検出信号を用いて、光源手段が発する照明光の
光量、照明光の発光時間、または前記撮像手段に入射す
る光量のうち少なくとも一つを制御手段により制御する
ことで、照明光の熱により被写体である生体組織が熱傷
を負わないようにしている。

【００１４】

【実施例】図を参照して本発明の実施例について、以下
に説明する。図１及び図２は本発明の第１実施例に係
り、図１は内視鏡装置のブロック構成図、図２は内視鏡
装置の全体的な構成図である。

【００１５】図２に示すように、内視鏡装置１は、撮像
手段としての固体撮像素子２を挿入部先端に配置した内
視鏡３と、この固体撮像素子２の出力を処理して標準的
な映像信号に変換すると共に、後述の自動調光信号を出
力するＣＣＵ（カメラコントロールユニット）４と、こ
のＣＣＵ４の出力を受けて内視鏡像を表示するモニタ５
と、前記内視鏡３に照明光を供給する光源装置６とを有
している。

【００１６】前記内視鏡３は、挿入部先端であって、前
記固体撮像素子２に被写体７を結像する対物光学系８を
配置し、且つ、前記被写体７に照射するために光源装置
６からの照明光を伝達するライトガイド９を挿通してい
る。

【００１７】前記光源装置６は、照明光を発する光源ラ
ンプ１０と、前記ライトガイド９の入射端と光源ランプ
１０との間に絞り１１を設けている。この絞り１１は、
ライトガイド９に入射する照明光の光量を調節してい
る。

【００１８】また、前記固体撮像素子２はＣＣＵ４によ
って駆動されると共に、被写体像を光電変換した電気信
号を信号線１２を介して、ＣＣＵ４に供給するようにな
っている。この固体撮像素子２は、少なくとも可視領域
と赤外光領域の光に対する感度を有している。

【００１９】前記固体撮像素子２は、図１に示すよう
に、その撮像面に、通常の色モザイクフィルタを施した
画像撮像エリア１３と、可視カットフィルタを施した赤
外受光エリア１４とを設けている。図１に示す構成で
は、赤外受光エリア１４は、固体撮像素子２の撮像面の
うち例えば水平走査方向の数列に渡り配置されている。
このように配置することで、画像撮像エリア１３が撮像
する面が四角い形状に維持でき、また後段の信号処理も
処理し易い。また、前画像撮像エリア１３は、撮像面の
多く、例えば９割以上を占有している。

【００２０】尚、赤外受光エリア１４の配置は、図示例
に限らず、例えば四隅の各位置に配置しても良い。この
場合、表示画像は、四隅を欠いた画像になるが通常もこ
のように表示している構成例もあり、また観察がし難い
ということもないので好都合である。また、例えば固体
撮像素子２が、Ｘ−Ｙアドレス型撮像素子であれば、読
み出し位置は自在なので、分散した赤外受光エリア１４
の各画素の信号をまとめて処理することができる。

【００２１】この固体撮像素子２の各画素から読み出さ
れた信号は、ＣＣＵ４の信号処理回路１５により相関二
重サンプリング、γ補正等の処理がなされるようになっ
ている。前記処理の後、固体撮像素子２の出力信号のう
ち、画像撮像エリア１３の画素からの信号は、前記モニ
タ５とＣＣＵ４の積分回路１６に供給されるようになっ
ている。また、信号処理回路１５から出力される信号の
うち、固体撮像素子２の赤外受光エリア１４の画素から
の信号は、ＣＣＵ４の積分回路１７に供給されるように
なっている。

【００２２】画像撮像エリア１３の各画素からの信号
と、赤外受光エリア１４の各画素からの赤外受光エリア
信号とは、積分回路１６，１７により直流化された後、
サンプルホールド（以下、Ｓ／Ｈと略記する）１８，１
９によりサンプルホールドされ、それぞれ調光信号発生
回路２０に入力される。この調光信号発生回路２０で
は、Ｓ／Ｈ１８，１９からの出力の比を取り、光源の絞
り１１を制御する調光信号として出力するようになって
いる。

【００２３】光源装置６に設けられたドライバ２１は、
前記調光信号を受け、絞り１１の開閉量を制御するよう
になっている。

【００２４】前構成において、画像撮像エリア１３の各
画素からの信号は、通常の構成と同様に信号処理回路１
５により処理されて、モニタ５にて内視鏡像として表示
される。

【００２５】一方、赤外受光エリア１４の画素からの信
号は、被写体７に照射される照明光のうち、熱の発生に
係わる波長域を有する赤外光成分を効率よく光電変換し
た信号である。前記調光信号発生回路２０では、可視光
を含む成分からなる光を受光した画像撮像エリア１３か
らの出力に対して、赤外光を中心とした成分からなる光
を受光した赤外受光エリア１４からの出力の割合を算出
する。すなわち、調光信号は、照明光の成分の強度に占
める熱発生の原因となる赤外光の成分の強度がどの程度
か反映している。勿論、調光信号は、照明光の明るさの
程度も反映している。

【００２６】光源装置６のドライバ２１を介して供給さ
れる調光信号に応じて、絞り１１の開閉量が制御され、
照明光量の適正なレベルが維持される。この調節によ
り、表示される内視鏡画像の画質が良好に保たれる。

【００２７】このように、本装置１は、熱の発生に係る
波長である赤外光を用いて調光信号を生成しており、赤
外光成分が多くなれば調光信号のレベルも大きくなり、
ドライバ２１を介して、絞り１１を絞り込むように制御
する。

【００２８】本実施例では、熱の発生に係る波長である
赤外光が多くなれば、つまり強度が大きくなればなるほ
ど、絞り１１を絞り込み、照明光の光量を抑えるので、
熱線つまり赤外光により生体組織が熱傷を負うことがな
い。

【００２９】また、本実施例は、固体撮像素子の出力の
一部を利用することで、特別なセンサを設けることな
く、照明による熱傷防止の構成を実現できる。

【００３０】さらに、本実施例では、可視光も考慮して
調光するため、不自然な調光となることもない。

【００３１】尚、絞りにより光量を抑える構成以外に、
光源であるランプの発光光量を低下させるように構成し
ても良い。

【００３２】図３は本発明の第２実施例に係り、（ａ）
は内視鏡装置のブロック構成図、（ｂ）は光源内部の構
成図である。

【００３３】図３（ａ）に示す内視鏡装置２５は、調光
信号を生成する構成が第１実施例と異なっている。この
内視鏡装置２５は、第１実施例に示す同時撮像方式に限
らず、異なる複数の波長帯域を有する光を時系列的に照
射して撮像する面順次撮像方式の構成にも適用できる。
その他、第１実施例と同様の構成及び作用については、
同じ符号を付して説明を省略する。

【００３４】面順次撮像方式を例に、以下、第２実施例
の構成について説明する。

【００３５】図３（ａ）に示す内視鏡装置２５は、ファ
イバ内視鏡に接続される図示しない外付けカメラに内蔵
された固体撮像素子２６と、この固体撮像素子２６の出
力を標準的な映像信号に変換処理するＣＣＵ２７と、こ
のＣＣＵ２７の出力を受けて内視鏡像を表示するモニタ
５と、前記ＣＣＵ２７が出力する調光信号を受けて照明
光の光量を制御する光源装置２８とを有している。

【００３６】前記光源装置２８は、図３（ｂ）に示すよ
うに、広帯域の白色光を発する光源ランプ３３と、この
光源ランプ３３の光を赤外光を含むＲ（赤）成分，Ｇ
（緑）成分，Ｂ（青）成分の光に時系列的に分離する回
転フィルタ３４とを有している。前記回転フィルタ３４
を経た光は、ライトガイド３５を介して、内視鏡挿入部
先端から出射されるようになっている。

【００３７】前記固体撮像素子２６は撮像面にはモザイ
クフィルタを配置せず、Ｒ，Ｇ，Ｂの各光からなる像を
順次、光電変換してＣＣＵ２７の信号処理回路２９に入
力するようになっている。信号処理回路２７は、γ補
正、ホワイトバランス、マトリクス処理等をした後、
Ｒ，Ｇ，Ｂ信号をモニタ５と、ＣＣＵ２７の積分回路３
０に出力するようになっている。積分回路３０は、Ｒ，
Ｇ，Ｂ信号をそれぞれ直流化し、サンプルホールド回路
３１は、その各出力をサンプルホールドして、ＲＧＢ重
み付け処理回路３２に出力するようになっている。

【００３８】ＲＧＢ重み付け処理回路３２は、Ｒ，Ｇ，
Ｂの各色に重みづけをして、調光信号を生成するように
なっている。このＲＧＢ重み付け処理回路３２は、熱に
関係のあるＲ（赤）成分の信号を中心に調光信号を生成
する。例えば、重み付けの計数をγ，α，βとし、γＲ
と、αＧと、βＢとを求め更に各値の加算値を求めて、
調光信号を生成することができる。重み付け係数γは、
α，βよりも大きな値にして、熱発生の原因となる光の
成分が強調された調光信号が得られるようにする。尚、
第１実施例と同様に、Ｒ／ＧまたはＲ／Ｂを生成して、
調光信号としてもよい。

【００３９】この調光信号を受けて前記光源装置２８
は、図示しない絞りの開閉量を制御し、照明光の光量を
適正に調節している。この調節により、表示される内視
鏡画像の画質が良好に保たれる。

【００４０】本実施例では、赤外光を含んだ赤成分の光
の重み付けを大きくして、調光信号を生成しており、熱
の発生に関係のある赤信号の増加した場合、調光信号は
その増加を強く反映する。従って、熱の発生に関係のあ
る赤信号の増加により、前記絞りの開閉量が小さくな
り、本実施例では、熱による生体組織の損傷を防ぐこと
ができる。

【００４１】その他の構成及び作用効果は、第１実施例
と同様で、説明を省略する。

【００４２】図４及び図５は本発明の第３実施例に係
り、図４は内視鏡の概略を示す内部構成図、図５は内視
鏡装置のブロック図である。

【００４３】図４に示す本実施例の内視鏡３７は、硬性
内視鏡であり、挿入部先端から順に、対物光学系４２
と、この対物光学系４２が結像した被写体像を後方に伝
達するリレー光学系４３と、リレー光学系４３が伝達し
た被写体像を後方に結像する結像光学系４４と、この結
像光学系４４が結像した像を光電変換して電気信号を出
力固体撮像素子４５とを有している。この固体撮像素子
４５の出力は、図５に示すＣＣＵ４８の積分回路４９及
び図示しない信号処理回路に入力するようになってい
る。

【００４４】また前記内視鏡３７は、図５に示す光源装
置４６からの照明光を伝送するライトガイド４７を挿通
し、挿入部先端から照明光を出射するようになってい
る。

【００４５】さらに、前記内視鏡３７のリレー光学系４
３は、その後端から、アフォーカル光束を前記結像光学
系４４に入射するようになっており、このリレー光学系
４３と結像光学系４４の間に薄いガラス板５０を配置し
てる。このガラス板５０は、光軸を通る光線に対し、ブ
リュースター角で配置され、入射光の一部を反射して赤
外センサ５１に入射するようになっている。赤外センサ
５１は、入射光を光電変換して前記ＣＣＵ４８のバッフ
ァ５２に入力されている。

【００４６】前記ガラス板５０は、ブリュースターの法
則により、屈折光線と反射光線との間の角度が９０度と
なり、両光線内で最大の偏光としている。すなわち、反
射光線は入射平面に垂直な方向で最大の偏光となり、透
過した光線は入射平面内で最大の偏光となり、前記結像
光学系４４に入射される。

【００４７】前記ＣＣＵ４８の重み付け回路５４は、前
記積分回路４９の出力をサンプルホールド５３がホール
ドした出力と、バッファ５２の出力とを入力し、異なる
重み付けをして調光信号を生成する。この調光信号を受
けて光源装置４６は、照明光量の調節をする。

【００４８】前記構成では、固体撮像素子４５の出力か
ら得られた（可視光）信号と赤外（熱線）信号との重み
づけより調光信号を生成している。このため、可視光信
号に対して、赤外信号の割合が少ない場合は、生体組織
に赤外線が吸収されて発熱していることになるので、光
量を減少させる。

【００４９】本実施例では、熱の原因となる赤外線を中
心に調光することで、照明による熱傷を防止でき、且つ
可視光も考慮して調光するため、不自然な調光となるこ
とを防げることができる。

【００５０】図６ないし図１０は本発明の第４実施例に
係り、図６は内視鏡装置の概略を示すブロック構成図、
図７は輝度検波回路のブロック図、図８はＣＣＤ暗電流
検波回路のブロック図、図９は光源絞り制御回路のブロ
ック図、図１０は暗電流検波の動作を示す波形図であ
る。

【００５１】本実施例の装置は、光源装置の絞りに加え
て、撮像手段の前方に設けたアイリス（絞り）を有して
おり、オートアイリス付医療用ビデオラパシステムと呼
ばれることがある。但し、以下では、単に内視鏡装置と
称する。

【００５２】本実施例では、固体撮像素子としてのＣＣ
Ｄの暗電流が温度によって敏感に変化することを利用
し、ＣＣＤを赤外光検知センサとして利用し、暗電流が
増加すると、光源の出射光量を下げるように制御する構
成となっている。

【００５３】図６に示す内視鏡装置５５は、内視鏡５６
と、この内視鏡５６の出力を標準的な映像信号に変換す
るＣＣＵ５７と、前記内視鏡５６に照明光を供給する光
源装置５７とを有している。

【００５４】前記内視鏡５６には、挿入部の先端から順
に、対物光学系５８と、アイリス５９と、固体撮像素子
としてのＣＣＤ６０とが配置され、アイリス５９は、Ｃ
ＣＤ６０に入射する光量を調節している。また、内視鏡
５６は 、挿入部先端から順に、配光レンズ６１と、ラ
イトガイド６２の出射端とを配置し、このライトガイド
６２の出射端は、前記光源装置５８の集光レンズ６３に
対向するように接続されている。光源装置５８のランプ
６４から出射された光は、レンズ６５によ平行光束にさ
れ光源側絞り６６及び前記集光レンズ６５を介して、ラ
イトガイド６２に入射するようになっている。

【００５５】前記ＣＣＵ５７は、患者の安全のために、
相互に電気的に絶縁分離された患者回路と二次回路とか
ら構成されており、後述のアイソレーションを介して信
号が伝達されるようになっている。

【００５６】前記内視鏡５６のＣＣＤ６０はＣＣＵ５７
のＣＣＤ駆動回路３６により駆動され、読み出された信
号が、ＣＣＵ５７のプリアンプ６７に入力するようにな
っている。プリアンプ６７の出力は、アイソレーション
６８を介して二重積分サンプリング回路（以下、ＣＤＳ
回路）６９によりノイズ成分が取り除かれ、プリプロセ
ス回路７０及びポストプロセス回路７１によりγ補正等
の各種処理がなされ、モニタ７２に表示されるようにな
っている。

【００５７】また、ＣＤＳ回路６９の出力は、輝度成分
を検出する輝度検波回路７３と、ＣＣＤ出力の暗電流を
検出するＣＣＤ暗電流検波回路７４とに供給されるよう
になっている。前記輝度検波回路７３の出力は、アイソ
レーション７５を介して、前記アイリス５９の開閉量を
制御するアートアイリス駆動回路７６に供給されてい
る。

【００５８】また、ＣＣＤ暗電流検波回路７４の出力
と、前記輝度検波回路７３の出力とを入力して、光源絞
り制御装置７８は、アイソレーション７９及び光源絞り
駆動回路８０を介して、光源側絞り６６の開閉量を調節
するようになっている。

【００５９】図７には輝度検波回路７３のブロック構成
が示されている。この輝度検波回路７３は、ＣＤＳ出力
を直流レベルで固定するクランプ回路８１と、このクラ
ンプ回路８１の出力を直流化する積分回路８２と、この
積分回路８２の出力を所定のタイミングでホールドする
サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路８３と、このＳ／Ｈ回
路８３の出力のレベルを調節するゲイン調整回路８４
と、オートアイリスのループ内での安定化を図るための
ループフィルタ８５及びバッファ８６とを有している。
以上の構成により、輝度検波回路７３は、ＣＣＤ出力の
輝度を検出し、オートアイリス制御のための輝度検波出
力として出力する。

【００６０】また、図８に示すＣＣＤ暗電流検波回路７
４は、ＣＤＳ出力を各入力する第１，第２Ｓ／Ｈ回路８
８と、Ａ／Ｄ変換器８９、メモリ９０及びＤ／Ａ変換器
９１を介して入力するつまりメモリ９０に記憶されたデ
ータと前記第１Ｓ／Ｈ回路の出力とを比較してその差を
出力する差動アンプ９２と、を有している。

【００６１】このＣＣＤ暗電流検波回路７４は、ＣＣＵ
５７の電源投入時に、ＣＣＤ６０の出力のＯＢ（オプテ
ィカルブラック）部を図１０（ａ）に示す水平同期信号
ＨDのタイミングで第２Ｓ／Ｈ回路でサンプルし、メモ
リ９０に格納する。図１０（ｂ）には、電源投入時にお
けるＣＣＤ出力の様子を示している。尚、予め所定の値
をＯＢ部の基準値として記憶しておいても良い。

【００６２】一方、ＣＣＤ暗電流検波回路７４は、動作
時はＣＣＤ６０のＯＢ部を第１Ｓ／Ｈ回路８７でサンプ
ルし、前記電源投入時の出力との差分を出力する。この
差分出力が、ＣＣＤ出力の暗電流として検出されたＣＣ
Ｄ暗電流検波出力である。

【００６３】図９に示す光源絞り制御回路７８は、ＧＣ
Ａ（ゲインコントロールアンプ）９３により、前記輝度
検波出力を前記ＣＣＤ暗電流検波出力によってゲインコ
ントロールする。

【００６４】前記ＣＣＤ６０は照明光の出射端近くに配
置されているので、その光量による熱の影響を受け、図
１０（ｂ）に示すように、暗電流が増加する。光源絞り
制御回路７８は、ＣＣＤの暗電流が増加するつまり発熱
の影響が大きくなると、光源側絞り６６を絞ることがで
き、生体への熱傷を防いでいる。

【００６５】本実施例では、オートアイリス用の輝度検
波出力が絞る方向にあって、かつＣＣＤの暗電流が多い
時（近点撮像での光源光量大）に、光源の絞りを絞る方
向に制御されるので、生体組織の熱傷を防ぐことができ
る。

【００６６】図１１及び図１２は本発明の第５実施例に
係り、図１１は内視鏡装置の構成図、図１２は内視鏡装
置の動作を示すタイミングチャ−ト図である。

【００６７】図１１に示す内視鏡装置９５は、生体組織
が熱傷を負わないように、照射光量を最適に制御する構
成になっている。この内視鏡装置９５は、内視鏡９６
と、ＣＣＵ９７と、光源装置９８とを有している。内視
鏡９６は、固体撮像素子としてのＣＣＤ９９と、このＣ
ＣＤ９９の前方に配置したアイリス１００とを有してい
る。ＣＣＤ９９の出力は、ＣＣＵ９７のプリアンプを介
して各種信号処理をする信号処理回路１０２により、標
準的な映像信号に変換されて外部に出力される。前記信
号処理回路１０２の処理信号うち、例えば図示しないＣ
ＤＳ出力は、光量検波回路１０３により輝度成分が検出
され制御信号として、アイリスドライバ１０４とＣＣＤ
ドライバ１０５に出力されるようになっている。

【００６８】前記アイリスドライバ１０４は、前記制御
信号に応じて、アイリス１００の開閉量を適正に制御す
る。

【００６９】一方、ＣＣＤドライバ１０５は、転送期間
に蓄積電荷を読み出すようにＣＣＤ９９を制御すると共
に、このＣＣＤ９９が電荷を蓄積する露光期間のタイミ
ングに同期した信号を光源装置９８のパルス幅制御回路
１２７に出力するようになっている。パルス幅制御回路
１２７は、露光期間に同期して光源１２８を制御するよ
うになっている。

【００７０】前記構成で、ＣＣＤ６０の出力より照明光
の光量を検出し、アイリスドライバ１０４によりアイリ
ス１００を制御し且つＣＣＤ素子シャッタと合わせて、
検出光量の最適な制御を行う。このとき、図１２（ｂ）
に示すＣＣＤ素子シャッタの露光期間にあわせて、図１
２（ａ）に示すように、光源装置９８の光源１２８をパ
ルス点灯させる。このとき、ＣＣＤドライバ１０５から
は、図１２（ｃ）に示すトリガＴＲＩＧ及びタイミング
信号ＳＧがパルス幅制御回路１２７に出力され、光源１
２８は、このトリガＴＲＩＧに同期して発光すると共
に、タイミング信号ＳＧに同期して消灯する。そして、
ＣＣＤの電子シャッタの露光時間のみ光源１２８が点灯
されることになる。

【００７１】本実施例では、ＣＣＤの素子シャッタが露
光している期間のみ光源を点灯させることにより、生体
組織に照射する全光量を減少させ、生体組織が熱傷を負
わないようにすることができる。

【００７２】図１３及び図１４は本発明の第６実施例に
係り、図１３は内視鏡装置の構成図、図１４は内視鏡装
置の動作を示すタイミングチャート図である。

【００７３】本実施例の内視鏡装置１２１は、第５実施
例の構成に加えて、ＣＣＤ９９側のアイリス１００の開
口量に対して、光源の発光パルス幅を変化させる構成も
有している。このため、第５実施例のＣＣＵ９７及び光
源装置９８に代えてＣＣＵ１２２及び光源装置１２３を
有している。その他、第５実施例と同様の構成及び作用
については、同じ符号を付して説明を省略すると共に、
異なる点についてのみ説明する。

【００７４】前記ＣＣＵ１２２は、前記光量検波回路１
０３の出力を調光制御回路１２４を介して、前記ＣＣＤ
ドライバ１０５と前記アイリスドライバ１０４に供給し
ている。

【００７５】前記アイリスドライバ１０４は、前記調光
制御回路１２４の出力に応じて、前記アイリス１００の
開口量と、光源装置１２３のアイリス制御回路１２５に
より光源側絞り１２６の開口量を制御している。また、
前記ＣＣＤドライバ１０５は、ＣＣＤ９９の素子シャッ
タのスピードつまり露光時間を制御すると共に、制御信
号を光源装置１２３のパルス幅制御回路１２７に供給し
ている。このパルス幅制御回路１２７は、前記制御信号
により光源１２８をパルス発光させ且つその発光期間を
制御している。

【００７６】前記構成で、アイリスドライバ１０４の制
御によりアイリス１００を図１４（ｄ）に示すように閉
じる方向に駆動すると、ＣＣＤ９９に入射する光量が減
少する。このため、調光制御回路１２４の制御により、
アイリス制御回路１２５が光源側絞り１２６を開く方向
に駆動し、図１４（ｅ）に示すように、照明パルス強度
が強くなる。逆に、アイリス１００を開く方向に駆動す
ると、照明パルス強度が弱くなる。つまり、本装置１２
１は、ＣＣＤ側のアイリスの開口量に応じて、発光パル
ス強度を変え、ＣＣＤ画像の明るさを適正に維持するよ
うに制御している。

【００７７】また、調光制御回路１２４はＣＣＤ画像の
明るさに応じて、ＣＣＤ９９のシャッタスピードを可変
し、適正な露光で撮像しようとする。このとき、ＣＣＤ
９９のシャッタスピードが図１４（ａ）に示すように、
速くなった場合、図１４（ｂ）に示すトリガＴＲＩＧに
対して図１４（ｃ）に示すタイミング信号ＳＧの発生す
るタイミングが速くなり、発光期間も短くなる。すなわ
ち、本装置１２１は、ＣＣＤ９９の露光期間に照明光の
発光期間が同期するように制御している。

【００７８】前記調光制御回路１２４は、光量検波回路
１０３の出力を基に前記制御を行っており、つまりシャ
ッタスピード、アイリスの開口量及び照明パルスの発光
期間等は、照明光が照射される被写体（撮像対象）の明
るさに応じて制御される。

【００７９】本実施例では、ＣＣＤの素子シャッタが露
光している期間のみ光源を点灯させることにより、生体
組織に照射する全光量を減少させ、生体組織が熱傷を負
わないようにすることができる。そして本実施例では、
ＣＣＤ素子シャッタの露光期間は撮像対象の明るさに応
じて可変され、対象が変わっても画質を良好に維持する
ことができる。

【００８０】図１５及び図１６は本発明の第７実施例に
係り、図１５は内視鏡装置の構成図、図１６は内視鏡装
置の動作を説明するための波形図である。

【００８１】本実施例の内視鏡装置１３１は、ＣＣＤ９
９側のアイリス１００の開口量に対して、光源の発光パ
ルス波形を変化させる構成になっている。このため、第
６実施例のＣＣＵ１２２及び光源装置手１２３に代えて
ＣＣＵ１３２及び光源装置１３３を有している。その
他、第６実施例と同様の構成及び作用については、同じ
符号を付して説明を省略すると共に、異なる点について
のみ説明する。

【００８２】図１５に示すＣＣＵ１３２は、前記調光制
御回路１２４に代えて、光源装置１３３を制御する調光
制御回路１３４を有している。また、光源装置１３３
は、パルス幅制御回路１２７及びアイリス制御回路１２
５に代えて、パルス幅制御回路１３５及びパルス強度制
御回路１３６を有している。

【００８３】前記調光制御回路１３４は、前記ＣＣＤド
ライバ１０５及びアイリスドライバ１０４の制御に加え
て、光源装置１３３のパルス幅制御回路１３５及びパル
ス強度制御回路１３６を制御するようになっている。そ
して、調光制御回路１３４は、光量検波回路１０３の検
波信号に基づき、ＣＣＤ素子シャッタ、カメラアイリ
ス、光源による調光のバランスを管理し制御している。

【００８４】前記パルス幅制御回路１３５及びパルス強
度制御回路１３６は、調光制御回路１３４が出力するＣ
ＣＤ出力の検波し求めた光量である受光光量情報と、ア
イリスドライバ１０４が指示するアイリス１００の開口
量である開口情報とを用いて、照明光のパルス幅とパル
ス強度を制御している。尚、パルス幅制御回路１３５
は、第６実施例と同様に、ＣＣＤ素子シャッタに同期し
て、光源１２８を点滅させている。

【００８５】前記構成において、ＣＣＤ側のアイリス１
００は、被写界深度を設定するために設定しており、ア
イリス優先で制御するため、アイリス１００の開口量に
合わせて照明光量を調整する。アイリス優先とすること
で、以下の利点が得られる。すなわち、アイリス１００
をできるだけ絞った状態で、適正な明るさを得ることに
よって、深い観察領域を得ることができ、被写体の距離
が変化しても焦点調整の必要がなくなるので、操作性が
向上する。

【００８６】まず、アイリス１００が閉じている（開口
量が小さい）場合であり、且つＣＣＤの受光光量が少な
いときは、光源光量を増加させるため、図１６（ａ）に
示すようにパルス幅を狭くし且つ照明光のパルス強度を
上げる。これにより、光量不足による画質の劣化を防止
している。

【００８７】一方、アイリスが開いている（開口量が大
きい）場合であり、且つＣＣＤの受光量が大きすぎる場
合には、図１６（ｂ）に示すように、パルス幅を広く
し、且つ照明光のパルス強度を下げる。これにより、光
量過多による画像の白飛びを防止している。

【００８８】以上の制御において、パルス幅とパルス強
度の両者は、発光パルスの光エネルギーの総量が同一に
なるように制御される。

【００８９】本実施例では、照明光をＣＣＤ素子シャッ
タに同期させて点滅しており、さらにアイリスの開閉に
応じてパルス波形を変化させる、つまり発光パルスの総
エネルギー量が一定になるように制御するので、照明光
による熱傷を防ぐことができる。

【００９０】［付記１］ 請求項１記載の内視鏡装置で
あって、前記検出する手段は、前記照明光のうち熱の発
生原因となる波長の光を少なくとも受光して前記検出信
号としての電気信号に変換する手段である。

【００９１】［付記２］ 付記１記載の内視鏡装置であ
って、前記制御する手段は、前記変換する手段からの電
気信号を用いて、前記光源手段が発する照明光の光量を
制御する。

【００９２】［付記３］ 請求項１記載の内視鏡装置で
あって、前記検出する手段は、前記照明光のうち熱の発
生原因となる波長の光の光量と相関のある信号と、前記
照明光の光量と相関のある信号を検出する手段と、前記
検出する手段からの二つの前記検出信号を用いて、前記
光源手段が発する照明光の光量と前記撮像手段に入射す
る光量とを制御する。

【００９３】［付記４］ 請求項１記載の内視鏡装置で
あって、前記検出する手段は、前記照明光の光量と相関
のある信号を検出し、前記制御する手段は、前記検出す
る手段からの検出信号を用いて、前記光源手段が発する
照明光の発光強度または発光時間の少なくも一方を制御
する。

【００９４】［付記５］ 付記１記載の内視鏡装置であ
って、前記変換する手段は、熱の発生原因となる波長の
光と、少なくとも可視光領域の波長を含む光とを別々に
光電変換した電気信号をそれぞれ出力し、前記制御する
手段は、前記各電気信号を用いて調光信号を生成し、こ
の調光信号により前記光源手段が発する照明光の光量を
適正に制御するもの。

【００９５】［付記６］ 付記１記載の内視鏡装置であ
って、前記撮像手段は少なくとも可視光と赤外光に対す
る受光感度を有する固体撮像素子であり、前記変換する
手段は、主に熱の発生原因となる赤外光を透過するフィ
ルタを撮像面の一部に配置した赤外受光部を含む前記固
体撮像素子であって、前記赤外受光部の画素が出力する
信号と、前記赤外受光部以外の画素が出力する信号とを
前記制御する手段へ出力する。

【００９６】［付記７］ 付記６記載の内視鏡装置であ
って、前記制御する手段は、前記赤外受光部の画素が出
力する信号と、前記赤外受光部以外の画素が出力する信
号との比を取って調光信号を生成し、この調光信号によ
り、前記光源手段が発する照明光の光量を適正に制御す
るもの。

【００９７】［付記８］ 付記１記載の内視鏡装置であ
って、前記検出する手段は、前記対物光学系と前記撮像
手段との間の光路中に配置されて、入射する光線の一部
を反射し且つ多くの光線を透過する透明な部材と、前記
透明な部材が反射した光線のうち主に熱の発生原因とな
る赤外光を光電変換して前記電気信号を得る赤外光検出
手段とを有し、前記赤外光検出手段が検出した信号と、
前記撮像手段が出力する信号とを前記制御する手段に出
力する構成になっている。

【００９８】［付記９］ 付記８記載の内視鏡装置であ
って、前記制御する手段は、前記赤外光検出手段が検出
した信号に対して重み付けを重くし、前記撮像手段が出
力する信号の重み付けを軽くして、この重み付けが変え
られた両方の信号を用いて調光信号を生成し、この調光
信号により、前記光源手段が発する照明光の光量を適正
に制御するもの。

【００９９】［付記１０］ 付記８記載の内視鏡装置で
あって、前記透明な部材は、前記対物光学系側から入射
する光線に対して、ブリュースター角で配置された薄い
ガラス板である。

【０１００】［付記１１］ 請求項１記載の内視鏡装置
であって、前記検出する手段は、主に熱の発生原因とな
る赤外光成分を含む赤成分、緑成分及び青成分に対する
受光感度を少なくとも有する固体撮像素子と、この固体
撮像素子が出力する電気信号を受けて、赤成分、緑成分
及び青成分からなる各信号を生成する信号処理手段とを
有し、前記制御する手段は、前記信号処理手段の出力す
る赤成分、緑成分及び青成分からなる各信号を用いて、
前記光源手段が発する照明光の光量を適正に制御するも
の。

【０１０１】［付記１２］ 付記１記載の内視鏡装置で
あって、前記検出する手段は、前記撮像手段が出力する
電気信号のうち前記熱の発生原因となる波長の光と相関
のある暗電流を検出する暗電流検出手段と、前記撮像手
段が出力する電気信号のうち輝度成分を検出する輝度検
出手段とを有し、前記制御する手段は、前記暗電流検出
手段の出力と輝度検出手段の出力とを用いて、前記光源
手段が発する照明光の光量を適正に制御するもの。

【０１０２】［付記１３］ 付記４記載の内視鏡装置で
あって、前記撮像手段は固体撮像素子であり、前記検出
する手段は、前記固体撮像素子の出力のうち画像の明る
さ成分を検波して制御信号を生成する手段であり、前記
制御する手段は、前記固体撮像素子を所望の露光時間で
駆動し信号の読み出しの制御をすると共に、前記生成す
る手段の出力する調光信号に応じて前記固体撮像素子の
露光期間を可変する駆動手段と、前記駆動手段が出力す
るタイミング信号によって、前記露光期間に合わせて前
記光源手段から照明光を発光させ、それ以外の期間では
消灯させる光源発光期間制御手段とを有している。

【０１０３】［付記１４］ 付記１３記載の内視鏡装置
であって、前記制御する手段は、前記固体撮像素子と前
記対物光学系との間に配置されて前記固体撮像素子に入
射する光量を調節するため前記生成する手段の制御信号
に応じて開口量が制御される撮像側絞り手段と、前記光
源手段が発する照明光の光量を調節するため前記生成す
る手段の制御信号に応じて開口量が制御される光源側絞
り手段とを有し、前記制御信号により前記撮像側絞りの
開口量が大きなる場合に、前記光源側絞り手段の開口を
絞って照明光量を小さくし、前記制御信号により前記撮
像側絞りの開口量が小さくなる場合に、前記光源側絞り
手段の開口を開いて照明光量を大きくするように制御す
る構成となっている。

【０１０４】［付記１５］ 付記４記載の内視鏡装置で
あって、前記撮像手段は固体撮像素子であり、前記検出
する手段は、前記固体撮像素子の出力のうち画像の明る
さ成分を検波して受光光量を検出する手段であり、前記
制御する手段は、前記固体撮像素子を所定の露光時間で
駆動し信号の読み出しの制御をする駆動手段と、前記固
体撮像素子と前記対物光学系との間に配置されて前記固
体撮像素子に入射する光量を調節するため前記検出する
手段が検出した受光光量に応じて開口量が制御される撮
像側絞り手段と、前記光源手段が発する照明光をパルス
点灯させるものであって、前記撮像側絞り手段の開口量
に応じて、前記照明光の発光パルス幅及び発光パルス強
度の両方を同時に可変制御する手段とを有している。

【０１０５】［付記１６］ 付記１５記載の内視鏡装置
であって、前記可変制御する手段は、前記撮像側絞り手
段の開口量が小さな場合であり且つ前記検出する手段が
検出した受光光量が不足している場合には、照明光の発
光パルス幅を狭く且つ発光パルス強度を強くする一方、
前記撮像側絞りの開口量が大きな場合であり且つ前記検
出する手段が検出した受光光量が多すぎる場合には、発
光パルス幅を広くし且つ発光パルス強度を弱くし、パル
ス発光する前記照明光の総光量がパルス毎に一定になる
ように可変制御する。

【０１０６】

【発明の効果】本発明によれば、光源手段が発する照明
光の光量、照明光の発光時間または前記撮像手段に入射
する光量の少なくとも一つを制御して、照明光の熱によ
り被写体である生体組織が熱傷を負わないようすること
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１及び図２は第１実施例に係り、図１は内視
鏡装置のブロック構成図。

【図２】図２は内視鏡装置の全体的な構成図。

【図３】図３は第２実施例に係り、（ａ）は内視鏡装置
のブロック構成図、（ｂ）は光源内部の構成図。

【図４】図４及び図５は第３実施例に係り、図４は内視
鏡の概略を示す内部構成図。

【図５】図５は内視鏡装置のブロック図。

【図６】図６ないし図１０は第４実施例に係り、図６は
内視鏡装置の概略を示すブロック構成図。

【図７】図７は輝度検波回路のブロック図。

【図８】図８はＣＣＤ暗電流検波回路のブロック図。

【図９】図９は光源絞り制御回路のブロック図。

【図１０】図１０は暗電流検波の動作を示す波形図。

【図１１】図１１及び図１２は第５実施例に係り、図１
１は内視鏡装置の構成図。

【図１２】図１２は内視鏡装置の動作を示すタイミング
チャ−ト図。

【図１３】図１３及び図１４は第６実施例に係り、図１
３は内視鏡装置の構成図。

【図１４】図１４は内視鏡装置の動作を示すタイミング
チャート図。

【図１５】図１５及び図１６は第７実施例に係り、図１
５は内視鏡装置の構成図。

【図１６】図１６は内視鏡装置の動作を説明するための
波形図。

【符号の説明】

１…内視鏡装置 ２…固体撮像素子 １３…画像撮像エリア １４…赤外受光エリア ３…内視鏡 ４…ＣＣＵ ６…光源装置 ７…被写体 １０…ランプ １１…絞り １５…信号処理回路 １６，１７…積分回路 １８，１９…Ｓ／Ｈ回路 ２０…調光信号発生回路 ２１…ドライバ

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【手続補正書】

【提出日】平成７年８月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小笠原 弘太郎 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 望田 明彦 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 舩橋 一郎 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 上原 政夫 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 坂本 信行 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 小柳 秀樹 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体を結像する対物光学系と、対物光
   学系が結像する被写体像を撮像する撮像手段と、この撮
   像手段の出力を信号処理する手段と、前記被写体に照明
   光を照射する光源手段とを有する内視鏡装置において、 前記照明光のうち前記被写体に照射されて熱が発生する
   原因となる波長の光の光量または前記照明光の光量のう
   ち、少なくとも一方と相関のある信号を検出する手段
   と、 前記検出する手段が検出した検出信号を用いて、前記光
   源手段が発する照明光の光量、前記照明光の発光時間、
   または前記撮像手段に入射する光量のうち少なくとも一
   つを制御する手段と、を備えていることを特徴とする内
   視鏡装置。