JPS6083476A - ビデオ装置用ビデオ信号レベル制御方法および装置 - 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】 （１）　発明の背景 本発明は、ビデオ読取り装置を備え遠隔のターゲットに
ついてのテレビ画像ｋ　Ｓｌ生する内視鏡に関するもの
であり、より詳細には、ビデオ装備した内視鏡で利用す
るための自動的ビデオ信号レベル制御方法および装置に
関するものである。

電荷結合デバイス（ＣＣＤ）に関係することもあるが、
固体画像感知装置の発達により、従来はこの種の観察装
置ではアクセスできなかった制限区域にもヘッドを入れ
ることのできる極小ビデオカメラを内視鏡挿入ヘッドに
装備することが今や可能である。該カメラは、一般に、
単一の黒と白の画像感知器を有していて、各画像化シー
ケンス中に捉えられた記録画像データを集積することが
できる。ターゲットの全カラービデオ画像も、原色の光
で該ターゲットを逐次的に照明することによって、単一
画像化装置を利用して作り出すことができ、一連の色分
解された画像を発生する。赤、緑および青からなる原色
は通常この目的のために利用される。各々の色分解され
た画像が記録された後に、画像データが画像感知装置か
らクロックされ、ビデオ処理装置に送られるのであるが
、該ビデオ処理装置において該結合データはテレビ画面
上に衣示するのに適切なフォーマットに置かれる。

再発行された、再発行米国特許Ｒｅ、第３１，２８９号
およびＲｅ、第３１，２９０号に非常に詳細に説明され
ているように、６つの個々のランプは原色の光でターゲ
ラトラ照明するのに利用することができて、所望の色分
解を発生する。カキヌマ他に＃＃５捷た別の米国特許第
４，０７４，３０６号には、カラーホイールと共に動作
して色分解を発生する１個のランプを利用する内視鏡に
ついて述べられている。後者の実施例において、色分解
画像はブラウン管上に、１つの上に他のものケと順次に
置かれてターゲットのカラー画像を作り出すので、画像
の登録および原色の適切なバランス全達成することは非
常に困難である。

カキヌマ他の装置において見られる困難さを避ける単一
ランプ照明装置は、ザロフィーン他により１９８３年４
月２１日に出願された関連米国出願第４８７．０７０号
に明らかにされている。このような装置においては、ラ
ンプの出力が各色分解画像化シーケンスの間、厳密に制
御されるのでビデオ画像の色の表われ方は比例的にバラ
ンスをとられ、元の光景の忠実な再現となっている。

当業者には周知のように、内視鏡の観察ヘッドは挿入管
の末端部に設置されておシ、かつ、一般に殆ど光のない
、あったとしても微かな光しかない非常に限定された範
囲内で動作する必要がある。この事は特に該装置が医学
的用途に利用される場合に当てはまる。光は、通常、光
ファイバ束によって画像領域にもたらされる。

該ヘッドはこの比較的限定された領域の方へ近づいたシ
、そこから遠ざかったシするので、該ターゲットから画
像感知装置に反射される光の量は著しく変化する。自動
利得制御回路は該装置のビデオ部分に含まれることもで
きるが、ヘッドがターゲットに接近する場合、感知装置
が光で飽和される（ブルーミング子なわち焦点ぼけ）の
を阻止するほど回路自体が十分でないこともある。同様
にして、光ファイバ束によってターゲット領域に伝送さ
れ得る光の量は限定されており、従って、ヘッドがター
ゲットから比較的短い距離だけ移動する場合に背景（バ
ックグラウンド）ノイズが目に見えΣレベルにまで、ビ
デオ信号の利得が下降することがあり得る。

（２）　発明の概要 従って、本発明の目的はテレビ装置のビデオ信号レベル
全自動的に制御する方法および装置を提供することであ
る。

本発明の別の目的は、ビデオ装備内視鏡用のビデオ信号
レベル制御方法および装置を与えることである。

なお、本発明のまた別の目的は、ビデオ装置のビデオ利
得および照度の両方を自動的に制御しかつ信号を最適レ
ベルに維持することである。

本発明のもう１つの目的は、ビデオ信号レベルを最適範
囲内に維持するための自動利得ｔｉｉ制御装置を提供し
、かつ、該信号レベルが該最適範囲外に移動する際に照
度レベルを自動的に調整するためのターゲット照度制御
装置を提供することによって、ビデオ装備内視鏡を改良
することである。

さらに本発明のもう１つの目的は、共働するように構成
されているビデオ装備内視鏡用の自動ビデオ利得制御装
置ならびに自動光量制御装置を提供することによって、
該装置の観察ヘッドが限定領域内で操作される場合に最
適限度内にビデオ信号レベルを保持することである。

本発明のこれらのおよびその他の諸口的は、共働する自
動ビデオ利得制御装置ならびにターゲットを照明するた
めの自動光量制御装置を有し、ビデオ信号レベルを最適
範囲内に制御する、内視鏡での利用に適したビデオ装置
によって達成されるのである。

（３）　実施例の説明 図面には、遠方のターゲットのビデオ画像を発生するこ
とのできる、ビデオ装備内視鏡で利用される自動信号レ
ベル制御装置が示されている。前述の再発行米国特許Ｒ
ｅ、第３１，２８９号およびＲｅ、　第３１，２９０号
において非常に詳細に述べられているように、固体画像
感知装置１０は挿入管２８の末端部に位置ぎめされてい
るので、該感知装置の記録面はターゲット２７′（ｉｌ
−観察することができる。典型的には、ターゲットは遠
隔領域に位置しておシ、必然的にターゲラトラ照明する
ために利用できる光は殆ど無い。前記米国特許において
説明されているように、光はアークランプ２５のよ５ブ
工外部光源から光ファイバ束２６を介してターゲット領
域に取入れられる。発明の本実施例においては１つのラ
ンプが利用されており、該ランプは急速にストロ−７”
３れて各画像化シーケンスの間、１連の光パルスでター
ゲット’を照明することができる。本発明に利用される
画像化シーケンスは１ビデオフイールドであると考えら
れ得る。しかし、カラーホイールは該ランプの前に置か
れ、関連米国特許第４８７．０７０号によって明らかに
されたように、異なる原色の光でターゲラ）ｋ逐次的に
照明するよう適合されて、ターゲラ）Ｋついての色分解
された画像を作り出すことができるということを理解さ
れたい。該色分解された画像は後に再合成されて、ター
ゲットの全カラービデオ画像全作り出すのである。

都合のよいことに、画像感知装置は電荷結合テバイス（
ＣＣＤ）であって、各画像化シーケンス中、与えられた
画像を記録する場合、そこに投影された反射光画像を集
積する。従って、各画像検出シーケンスの間、ストロー
ブランプは幾度も脈動化されることができて、比較的小
さなアークランプを利用しているのであるが最高の全輝
度を得るのである。明らかに、光ファイバ束２６の断面
範囲は、通常、挿入管内の利用できる空部の量によって
制限される。従って、該光ファイバ束は単一のエネルギ
ーバーストにおいてターゲット照明に必要とされる全エ
ネルギー全効果的に伝えることができないのである。

すでに明らかなように、画像化７−ケンスの間、急速に
ランプを脈動化させることによって、最小限の光の損失
だゆで、しかもターゲット領域内およびその周囲で形成
されるか１．Ｃすの熱を受けることなく、置市の輝度を
達成することができるのである。この後者の点は、医学
的利用において限られた体の空洞部を観察するため該装
置が利用される場合に重要である。

実際には、固体画像感知装置は記録された画像データを
ビデオ出力信号に変換し、それはビデオライン６１を介
して、ビデオ処理装置６５に送信される。ビデオ処理装
置において該信号はテレビ装置と互換性のある所望のフ
ォーマットで置かれるので、該記録データはテレビ画面
に表示することもできるし、以後の観察のために記憶さ
れたり、ビデオテープにとられることもできる。画像感
知装置１０からクロックされたビデオ信号は、処理の早
い段階で可変利得増幅器１１に送られる。該増幅器の出
力は、ライン１６を介して該増幅器にフィードバック制
御信号を与えるピーク特徴抽出装置１２によって監視さ
れる。該増幅器ならびに該ピーク特徴抽出装置は通常の
自動利得制御（ＡＧＣ）ループを形成しておシ、それは
、例えば、広範囲人力信号からの１ボルトのピーク／ピ
ーク出力全発生するよう調整することができる。

回路限界を超えて、内視鏡環境においてＡＧＣの利用で
きる動作範囲を抑制するような別の諸問題もあシ得る。

例えば、装置の観察ヘッドをターゲットに接近させる場
合、画像感知装置における範囲は光によって飽和状態に
なシ、さらにこの過度の照明全補償しようとして、有用
な非飽和範囲まで不必要に暗（してしまうほど低（、利
得１ａｔ制御装置が設定されてしまう。他方、該観察ヘ
ッドがターゲットから十分遠（にあり、従って利用でき
る光の限定量が最適のターゲット照明全行なうために十
分でない場合には、ＡＧＣは信号出力レベルを、不要な
背景ノイズが太き（なり従って画面に表示してし貰うよ
うな地点にまで上昇させる。通常、利得制御装置は飽和
以下でしかも背景ノイズレベル以上の範囲内で動作する
ようにあらかじめ設定される。しかし、観察ヘッドが制
限領域内で操作される場合、これらの限度はすぐに超過
することもあり得るし、従って、照明レベルはビデオ信
号を所望の動作範囲内に保持するよう変更されなければ
ならない。

以下でより詳細に説明するが、本発明による技術はＡ（
、ＩＣループを自動光量制御装置に結合し、利得制御装
置がビデオ信号レベルを最適範囲内に保持することがで
きない場合における各照明シーケンスの間、ターゲット
に与、えられる照明の世上変化させるのである。ＡＧＣ
フィードバック信号は人力リード１８手段を介して１組
のアナログ比較装置１４と１５によって監視される。

下限の利得閾値は調整用能な抵抗器１７によって比較装
置１５内でセットされる。画像感知装置が光によって飽
和し、さらにブルーミングし始める点のちょうど下の点
１でビデオ信号が上昇する場合に比較装置１５がオンす
るように、該下限の利得閾値は設定されている。フィー
ドバック信号が該下限の閾値レベルに達し、比較装置が
オンすると、増分信号が下流のアップ／ダウンカウンタ
２０に送られ、カウンタにカウントを１だけウントダウ
ンさせる。該アップ／ダウンカウンタ２０は、次いで、
ランプ駆動回路におけるストローブパルス発生装置２１
を制御するよう構成されている。該発生装置は、カウン
タによって与えられるカウントに等しい回数だけランプ
をストローブする。制御器１９はカウンタに作動的に接
続されておシ、該カウンタはその中に最大カウントと最
小カラン）ｋ設定することができるので、装置の動作可
能出力が超過することはない。

パルス発生装置はビデオシーケンサ３６からの信号によ
って作動する。該シーケンサはビデオフィールドの開始
に前記発生装置を作動し、該発生装置がフィールド期間
中ランプ金あらかじめ設定された回数だけストローブす
るようにさせている。一度、そのカウントに達成すると
、発生装置は閉塞されて、新らしい画像化シーケンスが
後続フィールドの開始で再開する１で作動されることは
ない。

同様に、上限の利得閾値も調整可能抵抗器１６によって
比較装置１４内に設定される。ここでもまた、ビデオ信
号に与えられた利得が背景ノイズの画像に干渉し始める
点のちょうど下の点に達する時に該比較装置がオンする
ように、上限閾値が設定されている。この場合、比較装
置１４はオンしてカウンタ２０に信号を送信し、該カウ
ンタはカウントを１ユニツト増加し、従って、照明シー
ケンスの間ターゲットに送られる照明量を増加させる。

この監視技術の結果として、固体画像感知装置に当たる
画像輝度は自動的に制御されて、ビデオ出力信号レベル
金、内視鏡検査の全サイクルの間、最：Ａ範囲内に維持
するのである。このプロセスの間中、自動利得制御装置
が信号レベル全所望の範囲内に保持することができる場
合には、照明の強度は離散的に変化する。自動利得制御
装置と自動光量制御装Ｆｔｋ結合的に動作させることに
よって、装置の観察ヘッドが与えられたターゲットに関
して再位置ぎめされ、画面の広純囲にわたって商品１市
ビデオ画像を速成するので、ビデ第１ｇ号レベルが最適
動作範囲内に維持され得るのである。

上述の実施例について本発明の説明を行ってきたが、特
許請求の範囲内です捷ざまな変更がなされ得る点を理解
されたい。

【図面の簡単な説明】

添付の図面には、遠方のターゲットのビデオ画像全発生
するビデオ装備内視鏡として具体化された本発明の装置
を衆わす電気的回路図が示されている。 図中、１０は固体画像感知装置、１１は可変利得増幅器
、１２はピーク特徴抽出装置、１４と１５はアナログ比
較装置、１６と１７は調整ｉｉＪ能抵抗抵抗器９は制優
器、２０はアップ／り“ランカウンタ、２１はストロー
ブパルス発生装置、２２はストローブパルストリガ、２
５はランプ、２６は光ファイバ束、２７はターゲット、
２８は挿入管、３５はビデオ処理装置、３６はビデオジ
−ケンサケそれぞれ示す。 特許出願人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ビデオ信号レベルを制御する方法であって、記録
   されたターゲットの光の画像を集積し、該記録された画
   像データのビデオ信号を発生する固体画像感知装置を与
   える段階と、 各画像化シーケンスの間、該ターゲットを１連の光パル
   スで照明する段階と、 画像化装置からのビデオ出力信号を可変利得増幅器に送
   る段階と、 該増幅器の利得を制御してそのビデオ出方の信号レベル
   全厚えられた範囲内に維持する段階と、および 該増幅器の利得が与えられた範囲より上あるいは下にな
   る場合、各照明シーケンス中のランプからの光パルス数
   を変化させる段階、 とかも成ることを特徴とする前記方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の方法であってさらに
   画像感知装置が光で飽和される前にパルス数が減小する
   ように前記範囲の低限全調整する段階から成ること全特
   徴とする前記方法。 五　特許請求の範囲第１項に記載の方法であってさらに
   、ターゲットの光の画像が各ビデオフィールドの間両像
   感知装置によって記録されるように、各画像化シーケン
   スの間ランプ駆動機構を動作させたり、不動作にしたり
   する段階から成ること全特徴とする前記方法。 ４　特許請求の範囲第１項に記載の方法であってさらに
   、ランプからの光をファイバ束によってターゲットに伝
   える段階から成ることを特徴とする前記方法。 ５　特許請求の範囲第４項に記載の方法であってさらに
   、該光ファイバ束と１１！ｊ　＠　ｉ察知装置の両方を
   内視鏡挿入管の末端部に設置する段階から成ることを特
   徴とする前記方法。 ６　固体画像感知装置が遠隔のターゲットの光の画像を
   記録し、かつ、該ターゲットの情報を表わすビデオ信号
   を発生するビデオ装置用ビデオ信号レベル制御装置であ
   って、 ビデオ処理装置圧与えられたビデオ信号のレベルを調整
   する可変利得増幅器と、 該増幅器のビデオ信号出力のレベルを感知し、かつ、前
   記ビデオ信号レベルを最適範囲内に維持する増幅器てフ
   ィードバック信号を与える自動利得制御回路と、 ターゲラトラ感知装置の視界内で照明し、かつ、プログ
   ラム可能なランプ駆動機構金有してランプのパルス繰返
   し数音調整し各画像化シーケンス中のターゲットて当る
   照明−ｆｆｉＴｈ制御するストローブランプと、 利得制御回路内のフィードバック信号のレベルを感知し
   、かつ、利得レベルが下限の閾値レベルよｐ下に下降す
   る場合に第１出方信号金、そして利得レベルが上限の閾
   値レベルよシ上に上昇する場合に第２出力信号を発生す
   る比較装置と、および 該比較装置出力に応答して、利得が上限の閾値レベルを
   超える場合にはパルス繰返し数を増加し、かつ、利得が
   下限の閾値レベル以下に下降する場合にはパルス繰返し
   数を減少させ、よってビデオ信号レベルが所望最適範囲
   内に維持されるようランプ駆動機構をプログラムする制
   御装置と、 全備えていることを特徴とする前記ビデオ信号レベル制
   御装置。 ｌ　特許請求の範囲第６項に記載のビデオ信号レベル制
   御装置において、前記比較装置は、フィードバックレベ
   ルが上限閾値レベルに達する場合にその出力状襲全変え
   る第１の比較装置と、フィードバックレベルが下限閾値
   レベルに達する場合にその出力状態を変えるよう梠成さ
   れた第２の比較装置とを備えていることを特徴とする前
   記ビデオ信号レベル制御装置。 ８　特許請求の範囲第７項に記載のビデオ信号レベル制
   御装置であってさらに、 前記ランプ駆動機構内のパルス発生装置を前記第１と第
   ２の比較装置に結合し、かつ、前記比較装置の出力に応
   答して、第１比較装置が負荷状態にある場合１つだけ照
   明パルスの数を増加し、さらに第２比較装置が負荷状態
   にある場合、１つだけ照明パルスの数を減少させるカウ
   ンタ装置を備えていることを特徴とする前記ビデオ信号
   レベル制御装置。 ９　特許請求の範囲第８項に記載のビデオ信号レベル制
   御装置であってさらに、 各ビデオフィールド内における照明期間の開始に該カウ
   ンタを作動するビデオシーケンザを備えていることｋｉ
   ！徴とする前記ビデオ信号レベル制御装置。 １０、特許請求の範囲第６項に記載のビデオ信号レベル
   制御装置において、前記画像感知装置はそこに記録さ′
   ｉ″Ｌｆｃ光の画像を集積する電荷結合デバイスとなっ
   ており、かつ、比較装置は該画像感知装置が照明で飽和
   される前に発生装置のパルス繰返し数を減少するように
   設定されていることを特徴とする前記ビデオ信号レベル
   制御装置。 １１、特許請求の範囲第６項に記載のビデオ信号レベル
   制御装置であって、前記ランプからの光をターゲットに
   伝える元ファイバ束全備えていること全特徴とする前記
   ビデオ信号レベル制御装置。 １２、特許請求の範囲第８項に記載のビデオ信号レベル
   制ＰＩＩ装置であってさらに、前記カウンタに関連し、
   カウンタ内に最大ならびに最小のカラントラ設定する制
   御装置を備えていることを特徴とする前記ビデオ信号レ
   ベル制御装置。