JPS63155117A - 外付けカメラを用いた内視鏡用自動調光装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は画角変化に依存しない光間制御機能を設けた外
付はカメラを用いた内視鏡用自動調光装置に関する。

［従来の技術１ 近年、細長の挿入部を体腔内に挿入することによって、
切開を必要とすることなく、体腔内の患部笠を観察した
り、必要に応じ処＠具を用いて治療処置のできる内視鏡
（ファイバスコープ）が広く用いられるようになった。

上記内視鏡による観察あるいは診断においては、症状が
回復しているか否かを知るためには記録Ｊ−る必要があ
り、その場合にはＣＯＤ等の固体ｆｌｉＧ像素子を画像
手段に用いた外付け１ｊメラをｖｉルして、この外付は
カメラによってファイバスコープによる光学像を電気的
な映像信号に変換し、ＶＴＲ等にて記録したり、写真撮
影用カメラを装着して写真陽形することがしばしば行わ
れる。

又、ファイバスコープにおいても対物光学系がズーム光
学系で形成され、変倍してｖＡ察できるものがある。

上記ズーム光学系の場合、変倍すると観察面又は搬影面
において、光量が変化してしまい、観察とか踊影等を行
う場合不都合となる。

このため本出願人は特開昭５７−２１１１１３号公報に
おいて、ズーム光学系の変倍に３！動じて光量調整を行
い、観察面又は陽形面での入射光量を一定に保持する内
視鏡装置を提案した。

この従来例はズーム光学系と連動させて光間制御を行わ
なければならない機構になっており、各ファイバスコー
プごとに設ける必要がある。

ところで、ズーム光学系のファイバスコープに限らず、
ズーム光学系でないファイバスコープに対し、外イ」け
カメラを装着してモニタに表示される映像をＶＴＲ等に
て記録したい場合がある。

この場合、ファイバスコープは用途に応じイメージガイ
ドファイバが大径であるものとか、細径のものであると
か種々のものがある。

例えば第１２図（Ａ）では大径のイメージガイドを右す
るファイバスコープに対し、（ａ）ＩＪ外付はカメラを
装着した場合の撮像領域内のファイババンドルの光学像
領域Ｄ△を示し、その場合の映像信号は（ｂ）に示すよ
うになる。

一方、細径のイメージガイドを有するファイバスコープ
では同様に同図（１３）に示すようになる。

上記外？、Ｊけカメラを装着した場合においては、映像
信号の平均値レベルによって、照明光量を調整する従来
例があるが、上記第１２図（／ｌ）　、　（Ｂ）に示す
ようにファイバスコープの径によって光学像領域（画像
領域又は画角）が変化し、そのため映像信号の平均値レ
ベルはそれぞれＶＡ、ＶＢのように変動してしまう。

［発明が解決しようとする問題点］ つまり、第１２図（Ａ）では、横方向の右効囮像領域Ｌ
Ａの範囲に対し、映像又は画像部分の範囲の割合が大き
く、映像（ｃｉ号自体の振幅が小さくても、映像信号の
平均レベルＶＡは大きくなるのに対し、同図（Ｂ）では
映像信号自体の振幅が大きくないと映像信号の平均レベ
ルＶＢは小さくなってしまう。つまり画角の大きさのた
めに例えば両者ではレベル差Δが生じてしまう。

従って、従来の方法では径の異るファイバスコープ等に
使用すると、照明光量を適切な値に調光することができ
なかった。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、径の
異るファイバスコープ等、巌像面の光学−像の大きさが
異るものに対しても、適切な照明光量に自動調光するこ
とのできる外付はカメラを用いた内視鏡用自動調光装置
を提供することを目的とする。

［問題点を解決する手段及び作用］ 本発明では１８手段を有する外付はカメラにおける映像
信号から表示画像範囲を検出し、画像範囲に対応した場
合の信号を映像信号の平均値レベルによる光量制御信号
に混合して、ｌｌＨ＆面の光学像の大きざに依存するこ
となく適切な光行ｌ制御を行う光量制御信号を生成する
ことができるようにしている。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明づ゛る。

第１図ないし第１０図は本発明の第１実施例に係り、第
１図は第１実施例の全体を示す構成図、第２図は映像プ
ロセッサから出力される映像信号を示す波形図、第３図
はレベルセンυの構成を示１回路図、第４図は光間制御
部の構成を示す説明図、第５図はスライス回路の入出力
信号波形を示す波形図、第６図は画角検出回路の構成を
示すブロック図、第７図は積分回路の構成を示す回路図
、第８図は積分回路の動作説明図、第９図はパルス発生
器の構成を示す回路図、第１０図はピークホールド回路
とサンプルホールド回路の動作説明用波形図である。

第１実施例に係る内視鏡１１は、体腔内に挿入できるよ
うにＩｌＨにした挿入部１２と、この挿入部１２の後端
に形成された接眼部１３とを有し、挿入部１２内を挿通
された照明光を伝送するライトガイド１４は接眼部１３
近傍において外部に延設され、光源装置１５に装着でき
るようにしてあり、このライトガイド１４で照明光を伝
送し、先端面から配光レンズ１６を経て被写体１７側を
照明できるようにしである。

上記挿入部１３の先端部には、対物レンズ１８が配設さ
れ、この対物レンズ１８の焦点面にはノァイババンドル
で形成したイメージガイド１９の＠端面が配設され、挿
入部１３内を挿通されたこのイメージガイド１９によっ
て接眼部１３側に伝送し、眼接レンズ２１後方から肉眼
による′ＩＡ察を行うことができる。

上記光源装置１５内には光源ランプ２２が収納され、こ
の光源ランプ２２の照明光は、反射鏡２３で反射され、
集光レンズ２４で集光されてライ１〜ガイド１４の端面
に照射される。

ところで、上記接眼部１３には第１実滴例に係る外付は
カメラ２５を７を脱自在に装着でき、このカメラ２５内
には＠像レンズ２６とこの撮像レンズ２６の焦点面に配
設された固体撮像素子としてのＣＣＤ２７とが収納され
ている。しかして、イメージガイド１９で接眼部側に伝
送された光学像は、この撮像用レンズ２６でＣＣＤ２７
のＩＩＩ像面に結像される。このＣＯＤの撮像面に結像
された光学像はこのＣ０Ｄ２７で光電変換された後、伝
送ケーブルを経て映像プロセッサ２８に入力され、信号
処理されてＮＴＳＣ方式等の映像信号■Ｓに変換されて
モニタ２９にてカラー表示される。

第２図（ａ）に示す上記映像信号ｖＳはクランプ回路３
１に入力され、映像ブロセッ１１２８から出力される同
図（ｂ）に示すクランプパルスＣＰによってその映像信
号ｖＳにおけるペデスタル部が直流クランプされる。つ
まり映像化ｑＶＳにおけるバックボーヂ領域ＢＰのほぼ
中央位置にクランプパルスＣＰは一致して４３す、この
クランプパルスＣＰによって、ペデスタルレベルＰＬが
直流再生され、このペデスタルレベルＰＬに直流再生さ
れた映像信号ｖＳは次段のスライス回路３２とレベルは
ンサ３３とにそれぞれ入力される。

上記レベルセンサ３３は映像信号■Ｓの平均値又はピー
ク値を検出するものであり、この第１実施例では平均値
を検出している。第３図はこのレベルセンサ３３の具体
的構成を示している。

映像信号■Ｓは、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１とで形成
した積分回路３５に入力され、このコンデンサＣ１で積
分することによって検出された映像信号ＶＳの平均電位
は、直流増幅器３６に入力されて直流増幅され、映像信
号ｖＳの平均電圧信号ｆ茗が出力される。このレベルセ
ンサ３３の出力は、混合器３７を経て増幅器３８で増幅
されて、ライトガイド１４への入力光量（照射光量）を
制御する光量制御部３９に入力される。この光、帛制御
部３９は、光量１１１１１部材４１と、この光量制御部
材４１の回転ｍを制御する駆動モータ４２とからなる。

第４図は、上記光量制御部３９の１実施例を示す。

正転及び逆転可能なモータ４２は、その回転軸に光ｎｌ
制御部材４１が取付けてあり、このモータ４２を正転さ
せることににって、ライトガイド１４の端面に対向する
光路から退避した実線で示す位置にある光り制御部４４
４１は点線で示１位四へと回動的に移動して、ライトガ
イド１４に照射される光量の一部を遮光することによっ
て、ライトガイド１４に入射される光分を可変ｉ１１１
２１−（−きるようにしである。

ところで、第１実施例では上記クランプ回路３１の出力
を直流クランプした映像信号ＶＳのクランプ電位より若
干高電位の部分をスライスするスライス回路３２と、こ
のスライス回路３２の出力から画角検出を行う画角検出
回路４４と、この画角検出回路４４の出力をインバータ
４５を介してレベルセンサ３３の出力と混合する混合器
３７とを設けて光ｆｉ　ｉｂｌ制御信号における画角依
存性を補償する手段を形成しであることが特徴となって
いる。

上記スライス回路３２は、第５図に示す゛ような動作を
する。

第５図（ａ）に示すようにスライス回路３２に入力され
る映像信号■Ｓは、そのペデスタルレベルＰＬは、ある
直流電位［ＥＲにクランプされている。

この電流電位ＥＲに対し、スライス回路３２のスライス
を１１うしきい値レベル（スレッショルド電位）Ｅｓは
若干高電位に設定しである。例えばこのしきい値Ｅｓは
、映像信号■Ｓの飽和電位Ｅｐに対し、約１／１０の電
位に設定してあり、このスライスレベルに設定したスラ
イス回路３２を通すことによって、第５図（ａ）の波形
の映像信号ＶＳは、同図（ｂ）に示すような出力波形に
なる。つまり、入力される映像信号■Ｓのレベルがしき
い値Ｅｓを越えると“Ｏ″レベルら“１″レベルに切換
わる２値信号がスライス回路３２の出力信号となる。

第１２図で説明したように、使用されるファイバスコー
プの外径とかズーム比率等により、映像信号の範囲は第
８図（ａ）とか（ｂ）に示すように変化する。しかるに
、このスライス回路３２の目的は、この映像信号範囲の
差（又は画角の差）を検出することにある。このスライ
ス回路３２の出力は、次段の画角検出回路４４に入力さ
れ、実際に得られる映像信号の画角が検出される。第６
図は画角検出回路４４の１実施例を示す。

スライス回路３２の出力は、積分回路５１に入力され、
スライス回路３２の出力信号の゛１″レベルにおいて積
分される。この積分回路５１の出力はピークホールド回
路５２に入力され、積分回路５１の出力信号におけるピ
ーク値が検出され、このピーク値はサンプルホールド回
路５３に入力され、υンブリングパルス発生回路５４の
リンブリングパルスＳｐでサンプルホールドされ、この
回路４４の出力信号になる。尚、垂直同期信号Ｖは、サ
ンプリングパルス発生回路５４に入力されてナンブリン
グバルスＳｐが生成されると共に、遅延回路５５を介し
てパルス発生器５６に入力され、遅延した垂直同期信号
によってピークホールド回路５２をリセッ１−するリセ
ットパルスＲρを生成する。このリセットパルスＲｐは
ピークホールド回路５２でピークホールドした値がサン
プリングパルスＳｐでサンプルホールドされた直後にリ
セットするためのものである。

上記積分回路５１の１実施例を第７図に示づ。

スライス回路３２の出力は、逆方向ダイオード６１を杼
で、」ンデンサＣ２の一端に印加され、このコンデンサ
Ｃ２の他端は接地されている。又、このコンデンサＣ２
の一端は抵抗Ｒ２を介して正の電源端子Ｅに接続されて
いる。

この積分回路５１の動作は第８図に示づように。

なる。

第８図において、（Ａ）は例えば広角時とかイメージガ
イドが太径である場合の時を示し、（Ｂ）は。

挟角時又はイメージガイドが細径の場合を示す。

第８図（ａ）はモニタ２９の画面に映出された映像を示
し、これら映像に対応する映像借りを同図（ｂ）に示し
、さらにスライス回路３２を通した出力波形を同図（Ｃ
）に示し、上記積分回路５１の出力は同図（ｄ）に示す
。

上記映像信号の幅く信号期間）は、画角の大きさによっ
て異り、従って、スライス回路３２の出力パルスも同図
（Ｃ）に示ずように変化する。第８図（Ｃ）に示すパル
スは、そのパルス期間、積分回路５１で積分されて同図
（（１）に示すｔＪＡ山状波になる。

第７図に示す上記積分回路５１は、ダイオードＤ１によ
って、第８図（Ｃ）に示すパルスが０″の場合にはコン
デンサＣ２に蓄積された電荷を放電して、コンデンサＣ
２の電位をリセットし、一方″１ｖルベルの場合にはダ
イオードＤ１がカットオフとなり、コンデンサＣ２の端
子電圧は電圧十Ｅに向って、抵抗Ｒ２の低抗値、コンデ
ンサＣ２の８串を時定数として上界し、その結果第８図
（ｄ）に示す波形の鋸歯状の積分波が得られる。この鋸
歯状の積分信号は、第８図（Ｃ）のパルス幅、換言すれ
ば画角の大きさに比例したものとなる。

上記積分回路５１の出力はピークホールド回路５２に人
力され、積分信号のピーク値が検出される。

このピークボールド回路５２の１例を第９図に示す。積
分回路５１の出力信号はダイオード０２を介して他端が
接地されたコンデンサＣ３の一端に印加され、コンデン
サＣ３を充電し、積分回路５１で積分された積分信号（
第８図（ｄ）に示Ｖ）の最？５電位（第８図（ｄ）　ｒ
ｖａ　、　Ｖｂ　ｔ’示−Ｊ’）　力保持される。この
コンデンサＣ３で保持された最高電位は次段のサンプル
ホールド回路５３に入力され、サンプルホールドされる
。

ところで映像信号のレベルは、被写体に応じて変動する
ため、ある時点でピークホールドした電圧が、その時点
以降でのＩＱＱ電圧をホールドしているとは限らないた
め、この第１実施例では、１フイールドごとにコンデン
サＣ３で充電保持された電圧をリセットしている。つま
り、垂直同期信号Ｖを遅延回路５５を介してパルス発生
器５６に入力して、サンプリングパルスＳρの直後にリ
セットパルスＲｐを生成し、このリセットパルスＲｐを
抵抗Ｒ３を介してトランジスタＱ１のベースに印加し、
このリセットパルスＰｐ印加時にトランジスタＱ１のコ
レクタ・エミッタをオンし、このコレクタが接続された
コンデン’ＪＣ３の電荷を放電してリセットするように
している。

第１０図はピークホールド回路５２とサンプルホールド
回路５３の動作波形を示す。

第１０図（ａ）は、映像信号を垂直期間Ｔｖの尺度で示
したもので、同図（ｂ）は垂直同期信号Ｖを示す。

第１０図（Ｃ）に示すようにサンプリングパルスＳＰは
、例えば垂直同期信号■の前縁、つまり立上りエツジで
トリガされるサンプリングパルス発生回路５４で生成さ
れ、従ってこの垂直同期信号■の立上がりから短い期間
゛１″となる幅の狭いパルスで、このサンプリングパル
スＳｐのパルス期間がサンプリング期間となり、ピーク
ホールド回路５２の出力はサンプルホールドされ、且つ
このサンプルホールドされた直後、ｄ延回路５５で僅か
に遅延されたりヒツトパルスＲρでリセットされる。こ
の場合、パルス発生器５６のリセットパルスＲｐとして
は、例えば垂直同期信号■を遅延回路５５″ｃ−遅延し
たものどりることで生成でき、このようにすると、第１
０図（ｄ）における符号ＴＲがリセット期間になる。し
かして、このリセットパルスＲρによるリセットの後は
、映像信号が発生するまではりヒツトされた電圧の期間
Ｔ’　Ｒになる。この期間Ｔ’　Ｒの領域に、ピークホ
ールドされた電圧を置き換えるのがサンプルボールド回
路５３の役割であり、これはリセットされる」前のピー
クホールドされた電圧をサンプルホールドすることによ
り第１０図（ｅ）に示すように殆んど完全に直流の電圧
ＶＤを得ることが可能となりこの電圧Ｖｏは画角の大き
さに対応した直流信号であり、この実施例では画角の大
きさに比例した電位の直流信号となる。

上記サンプルホールド回路５３の出力はインバータ４５
を介して反転された後、況合器３７によってレベルセン
サ３３の出力と混合され、増幅器３８を経て光量制御信
号としてモータ４２に入力される。つまり、レベルセン
サ３３による光ｍ制御信号に夕４し、オフセット電圧が
付加されて光量ｉｌ制御信号になる。これは、レベルセ
ンサ３３による中純に映像信号の平均電圧を検出し、こ
の検出信号で調光制御して光量を一定レベルに保持する
制御系では、基準画角に対し、イの画角内での映像信号
の平均レベルが変化することなく単に画角が小ざくなる
のみでも、映像信号の平均値レベルで検出される電圧が
小さく、その結果光源によるライトガイドへの照射光量
を増大させて映像信号のレベルを大きくしてしまう不都
合な光量制御を行うことになる。逆に画角が大きくなる
と映像信号レベルを低下させてしまうのに対し、この実
施例では画角変化に対応した映像信号レベルが変化する
のを解消する光量制御信号を生成してｉＩ２合器３アで
混合することによって、画角変化には影響されないよう
にしている。

つまり、ある基準画角に対し、画角変化してレベルセン
サ３３の出力レベルが変化した場合、その変化帛を画角
変化補償用（光量制御）信号生成手段によって生成し、
インバータ４５にＪ：つτ反転して混合することによっ
て純粋に画角変化による成分では光ｍ制御信号のレベル
が変化しないようにしである。

従って、この第１実施例によれば、外（Ｊ　Ｇノカメラ
２５をファイバスコープ１１に装着して、を二り２９で
被写体１７の映像を表示した場合、イメージガイド１９
の外径が異るためにモニタ２９の画面上に表示される画
像の面積が異る場合で６光Ｌｌ　ａｉ’ｌ　ＩＩＩ信号
における画角依存性を消去する手段を形成しであるので
、常に見易い状態での照明光量に自動調光ぐきる。

又、外付はカメラ２５の撮像レンズ２６又はファイバス
コープ１１の対物レンズ１８がズーム光学系で形成しで
ある場合において、ズーム光学系を調整して画角変化し
た場合においても、画角変化に依存して光１制御機能が
誤動作することなく常に望ましい照明光は状態に自動調
光できる。

第１１図は本発明の第２実施例における主要部を示す。

第１図におけるクランプ回路３１の出力は、第１１図に
示すように積分回路６１に入力され積分された後、サン
プルホールド回路６２で積分値のピーク値が保持される
。このサンプルホールド値は、除算器６３において、画
角検出回路４４の出り信号で除算され、画角期間Ｔで映
像信号を除免して、画角期間Ｔにおける映像信号の平均
レベルを検出し、この信号を光ｆａ　ｆｒｉｌｌ　ＩＩ
！信号にしている。

つまり画角の大きさで映像信号の平均レベルを規格化し
て、画角に依存しない光量υ■御信号を生成している。

尚、画角検出手段の出力を表示器等で表示して、この表
示された値によって、通常の光量制御信号に適当な補正
因子を乗じたり、除したり、減算又は加口する等の混合
を行い、画角に依存しない光用制御を行うように１にと
もできる。つまり、ズーム光学系でない場合には、画角
ｔま外付はカメラ装着時に決定するため、猛省時にこの
補正をマニュアルで設定することもできる。

又、画角検出手段の出力でＲＯＭ等の両角変化を補正す
るデータを読み出し、光量制御信号に混合して光耐制御
信号を生成するようにしても良い。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、画角を検出Ｊる手段
を設けて、映像信号の平均値レベル等のレベルによる光
量制御信号と混合して画角に依存しない光量制御信号を
生成しているので、イメージガイドの径饗の異る内視鏡
に装着しても、搬像に適した照明光Ｍに自動調光できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１０図は本発明の第１実施例に係り、第
１図は第１実施例の仝休を示す構成図、第２図は映像プ
ロセッサから出力される映像信号を示す波形図、第３図
はレベルセンサの構成を示す回路図、第４図は光量制御
部の構成を示す説明図、第５図はスライス回路の入出力
信号波形を示、す波形図、第６図は画角検出回路の構成
を示すブロック図、第７図は積分回路の構成を示す回路
図、第８図は積分回路の動作説明図、第９図はパルス発
生器の構成を示す回路図、第１０図はピークホールド回
路とサンプルホールド回路の動作説明用波形図、第１１
図は本発明の第２実施例の主要部を示す構成図、第１２
図は躍象面の画像領域の大きさによって映像信号の平均
値レベルが変化してしまうことを示す説明図である。 １１・・・ファイバスコープ １２・・・挿入部　　　　　１３・・・接眼部１４・・
・ライトガイド　　１５・・・光澱装置１８・・・対物
レンズ　　　１９・・・イメージガイド２２・・・光源
ランプ　　　２５・・・外イ・」けカメラ２６・・・搬
像レンズ　　　２７・・・ＣＣＤ２８・・・映像プロセ
ッサ　３１・・・クランプ回路３２・・・スライス回路
　　３３・・・レベルセンサ３７・・・混合器　　　　
　３９・・・光量制御部４１・・・光ｆｉｌ　ｉ、ＩＪ
　１１１１部材　　４２・・・［−タ４４・・・画角検
出回路 第１図 第２図 日ｐ 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 イメージガイドを用いた内視鏡に、画像手段として固体
   撮像素子を用いた外付けカメラを装着して、被写体への
   照明光量を制御する外付けカメラを用いた内視鏡用自動
   調光装置において、 前記画像手段の有効撮像領域内における内視鏡光学像の
   大きさを検出する像範囲検出手段と、前記撮像手段に基
   づく映像信号の平均レベル等を検出するレベル検出手段
   と、これら両検出手段により得られた信号を混合して光
   量制御信号を形成したことを特徴とする外付けカメラを
   用いた内視鏡用自動調光装置。