(57)【要約】【課題】通常観察および自家蛍光観察においても、１枚のロータリーシャッタで適正に被写体像の明るさを調整する。【解決手段】１枚のロータリーシャッタ２８をランプとライトガイドとの間に配置する。同時式通常観察の場合、ロータリーシャッタ２８の開口部６０Ａと遮光部６０Ｂが順次光路を通過するように第１の位置に位置決めし、１フィールド期間に同期して回転する。そして、被写体像の明るさが適正な明るさで維持されるように、ロータリーシャッタ２８の回転位相をシフト制御する。自家蛍光観察の場合、開口部６２と遮光部６３が順次光束ＬＢの光路を通過するようにロータリーシャッタ２８を第２の位置に位置決めする。面順次式通常観察の場合、開口部６４Ｒ、６４Ｇ、６４Ｂおよび遮光部６５が順次光路を通過するように、ロータリーシャッタ２８を第３の位置に位置決めする。【選択図】図３
2007229135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子を有するビデオスコープを備えた電子内視鏡装置であって、
通常観察用の通常光と自家蛍光観察用の励起光とを選択的に放射可能な光源部と、
前記撮像素子から読み出される通常光あるいは自家蛍光に応じた画像信号に基づいて、映像信号を生成する画像信号処理手段と、
画像信号読み出し用の電荷蓄積時間に従い、１フレーム又は１フィールド期間内において前記撮像素子へ電荷掃き出しパルスを出力する電荷蓄積時間調整手段と、
通常光を透過させる第１および第２の透過部と、通常光を遮断する第１および第２の遮光部とを有し、前記第１の透過部と前記第１の遮光部あるいは前記第２の透過部と前記第２の遮光部とが通常光の光路を順次横切るように回転する１枚のロータリーシャッタと、
前記ロータリーシャッタを、通常観察において通常光を前記第１の透過部と前記第１の遮光部によって透過、遮光させる第１の位置と、自家蛍光観察において通常光を前記第２の透過部と前記第２の遮光部によって透過、遮光させる第２の位置のいずれかへ選択的に位置決め可能なロータリーシャッタ位置決め手段と、
前記ロータリーシャッタの回転を１フレーム又は１フィールド期間に同期させ、前記第１もしくは第２の透過部が通常光の光路を横切る照明期間の少なくとも一部が、画像信号読み出し用の電荷蓄積時間に含まれるように、前記ロータリーシャッタを回転させる調光手段とを備え、
前記調光手段が、前記撮像素子から読み出される画像信号に基づいた輝度信号に従って被写体像の明るさを適正な明るさで維持するように、前記ロータリーシャッタの回転速度を変えて回転位相をシフトさせることを特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項２】
前記第１の透過部および前記第２の透過部が、それぞれ周方向に沿って形成される第１の開口部および第２の開口部を有し、前記第１の開口部と前記第２の開口部とが同心円状の環状領域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
【請求項３】
面順次方式に従う赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフィルタ要素を備えた回転フィルタをさらに有し、
前記ロータリーシャッタが、前記回転フィルタの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフィルタ要素に応じて所定間隔をおいて形成される第３の透過部および第３の遮光部をさらに有し、
前記ロータリーシャッタ位置決め手段が、前記ロータリーシャッタを、前記第３の透過部および前記第３の遮光部によって通常光を透過、遮光させる第３の位置へ位置決めし、
前記調光手段が、前記ロータリーシャッタの回転を１フレーム又は１フィールド期間に同期させ、前記第３の透過部が通常光の光路を横切る照明期間の少なくとも一部が、画像信号読み出し用の電荷蓄積時間に含まれるように、前記ロータリーシャッタを回転させることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
【請求項４】
前記第１の透過部、前記第２の透過部、前記第３の透過部が、前記ロータリーシャッタの径方向外側へ、前記第１の透過部、前記第２の透過部、前記第３の透過部の順番で形成されることを特徴とする請求項３に記載の電子内視鏡装置。
【請求項５】
撮像素子を有するビデオスコープが接続される電子内視鏡装置のプロセッサであって、
通常観察用の通常光と自家蛍光観察用の励起光とを選択的に放射可能な光源部と、
１フレーム又は１フィールド期間内において前記撮像素子へ出力される電荷掃き出しパルスに従って前記撮像素子から読み出される通常光あるいは自家蛍光に応じた画像信号に基づいて、映像信号を生成する画像信号処理手段と、
通常光を透過させる第１および第２の透過部と、通常光を遮断する第１および第２の遮光部とを有し、前記第１の透過部と前記第１の遮光部あるいは前記第２の透過部と前記第２の遮光部とが通常光の光路を順次横切るように回転する１枚のロータリーシャッタと、
前記ロータリーシャッタを、通常観察において通常光を前記第１の透過部と前記第１の遮光部によって透過、遮光させる第１の位置と、自家蛍光観察において通常光を前記第２の透過部と前記第２の遮光部によって透過、遮光させる第２の位置のいずれかへ選択的に位置決め可能なロータリーシャッタ位置決め手段と、
前記ロータリーシャッタの回転を１フレーム又は１フィールド期間に同期させ、前記第１もしくは第２の透過部が通常光の光路を横切る照明期間の少なくとも一部が、画像信号読み出し用の電荷蓄積時間に含まれるように、前記ロータリーシャッタを回転させる調光手段とを備え、
前記調光手段が、前記撮像素子から読み出される画像信号に基づいた輝度信号に従って被写体像の明るさを適正な明るさで維持するように、前記ロータリーシャッタの回転速度を変えて回転位相をシフトさせることを特徴とする電子内視鏡装置のプロセッサ。
【請求項６】
通常光を透過させる第１および第２の透過部と、通常光を遮断する第１および第２の遮光部とを有し、前記第１の透過部と前記第１の遮光部あるいは前記第２の透過部と前記第２の遮光部とが通常光の光路を順次横切るように回転する１枚のロータリーシャッタと、
前記ロータリーシャッタを、通常観察において通常光を前記第１の透過部と前記第１の遮光部によって透過、遮光させる第１の位置と、自家蛍光観察において通常光を前記第２の透過部と前記第２の遮光部によって透過、遮光させる第２の位置のいずれかへ選択的に位置決め可能なロータリーシャッタ位置決め手段と、
前記ロータリーシャッタの回転を１フレーム又は１フィールド期間に同期させ、前記第１もしくは第２の透過部が通常光の光路を横切る照明期間の少なくとも一部が、ビデオスコープの撮像素子に対する画像信号読み出し用の電荷蓄積時間に含まれるように、前記ロータリーシャッタを回転させる調光手段とを備え、
前記調光手段が、前記撮像素子から読み出される画像信号に基づいた輝度信号に従って被写体像の明るさを適正な明るさで維持するように、前記ロータリーシャッタの回転速度を変えて回転位相をシフトさせることを特徴とする内視鏡用自動調光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体像の明るさを調整可能な電子内視鏡装置に関し、特に、ロータリーシャッタを使用した自動調光処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡装置では、モニタに表示される被写体像の明るさを適正な明るさで維持するように、絞りなどの調光機構による調光、あるいは電子シャッタ機能を利用した自動調光が可能であり、被写体へ照射する光の光量調整、あるいは撮像素子の電荷蓄積時間の調整を行う。
【０００３】
ロータリーシャッタを備えた調光機構では、光の開口部と遮光部とがそれぞれ周方向に沿って形成された２枚のロータリーシャッタが回転し、開口部の重なる透過領域とそれ以外の遮光部とが交互に照明光の光路を通る（横切る）ことによって、透過領域が通過時に蓄積された電荷が遮光部が通過時に順次読み出される。被写体像の明るさを調整するため、２枚のロータリーシャッタの相対的な回転位相差を変化させ、光の透過領域の周方向長さを変化させることによって照明光の光量を調整する（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１１９４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
２枚のロータリーシャッタを使用する場合、調光機構の構成が複雑になり、同時に回転している２つのロータリーシャッタの相対的な位相制御を行うため、精度ある自動調光処理が難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の電子内視鏡装置は、撮像素子を有するビデオスコープを備え、１枚のロータリーシャッタによって調光可能であって、通常観察および自家蛍光観察両方において調光可能な電子内視鏡装置である。電子内視鏡装置は、通常観察用の通常光と自家蛍光観察用の励起光とを選択的に放射可能な光源部と、画像信号処理手段と、電荷蓄積時間調整手段とを備える。画像信号処理手段は、撮像素子から読み出される通常光あるいは自家蛍光に応じた画像信号に基づいて、映像信号が生成される。ここでの通常光は、フルカラー画像を表示するための光であって、キセノンランプ、ハロゲンランプなどの白色系の光であって、可視光波長領域に渡り、連続的で略一様なスペクトル（分光）分布をもつような光であればよい。自家蛍光観察においては、光源が通常光および励起光を交互に放射し、画像信号処理手段によって通常光に応じた映像信号と自家蛍光に応じた映像信号を生成し、２台のモニタあるいは１台のモニタに通常観察の画像と自家蛍光観察の画像を表示する。電荷蓄積時間調整手段は、画像信号読み出し用の電荷蓄積時間に従い、１フレーム又は１フィールド期間内において撮像素子へ電荷掃き出しパルスを出力する。
【０００６】
本発明では、光源からの照明光を透過する透過部と、照明光を遮断する遮光部とを有する１枚のロータリーシャッタが設けられており、通常観察において通常光を透過させる第１の透過部および通常光を遮光する第１の遮光部が形成されるとともに、自家蛍光観察において通常光を透過させる第２の透過部および通常光を遮光する第２の遮光部が形成される。そして、ロータリーシャッタは、第１の透過部（もしくは第２の透過部）と第１の遮光部（もしくは第２の遮光部）とが通常光の光路を順に通過する（横切る）ように配置され、回転する。透過部は、ガラスなど光を透過する部材によって構成してもよいが、周方向に沿った開口部として形成すればよい。
【０００７】
例えば、ロータリーシャッタはディスク状に形成される。ロータリーシャッタの構成としては、例えば１フィールド期間に合わせて一回転させる場合、半円分だけ周方向に沿って第１の透過部が形成される。あるいは、１フィールド期間に合わせて半回転させるロータリーシャッタの構成としては、向かい合う四半分円の周方向に沿って一対の第１の透過部が形成される。透過部の周方向長さは、画像信号読み出し用の電荷蓄積時間に合わせて定めればよい。第２の透過部、遮光部においても、励起光の照射タイミング、通常光の照射期間等に従って構成すればよい。
【０００８】
通常観察と自家蛍光観察に応じて光源からの光を透過、遮光するため、電子内視鏡装置は、ロータリーシャッタを、第１の位置および第２の位置へ選択的に位置決め可能なロータリーシャッタ位置決め手段を備える。ここで、第１の位置は、通常光を第１の遮光部と第１の透過部によって透過、遮光させる位置を示す。第２の位置は、励起光を第２の透過部と第２の遮光部によって透過、遮光させる位置を示す。ロータリーシャッタの位置変更を簡素かつ精度よく行うため、第１の透過部および第２の透過部が、それぞれ周方向に沿って形成される第１の開口部および第２の開口部を有し、第１の開口部と第２の開口部とが同心円状に形成されるように構成すればよい。同心円状に構成することで、一方向の移動によってロータリーシャッタが第１および第２の位置へ移動する。自家蛍光観察の場合、第２の遮光部が光路を通過している間、光源が励起光を放射するように構成する。
【０００９】
本発明の電子内視鏡装置は、ロータリーシャッタの回転を制御して自動調光を行う調光手段を備える。調光手段は、ロータリーシャッタの回転を１フレーム又は１フィールド期間に同期させるとともに、画像信号読み出し用の電荷蓄積時間内に照明期間の少なくとも一部が含まれるように、ロータリーシャッタを回転させる。ここで、照明期間は、１もしくは第２の透過部が通常光の光路を横切る期間を表す。例えば、照明期間を、電荷掃き出しパルス後から１フレームもしくは１フィールド期間までの電荷蓄積時間と一致させればよい。
【００１０】
そして、調光手段は、撮像素子から読み出される画像信号に基づいて検出される輝度信号に従い、被写体像の明るさを適正な明るさで維持するように、ロータリーシャッタの回転速度を変えて回転位相をシフトさせる。被写体像が明るすぎる場合、画像信号読み出し用の電荷蓄積時間内における照明期間を短くするように、ロータリーシャッタの位相を時系列に沿って先もしくは後へシフトさせる。一方、被写体像が暗い場合、画像信号読み出し用の電荷蓄積時間内における照明期間を短くするように、ロータリーシャッタの位相をシフトさせる。位相シフトによって照明期間の一部が次、もしくは前の１フィールドまたは１フレーム期間に重なるが、電荷掃き出しパルスによって画像信号読み出しには影響しない。
【００１１】
電化蓄積時間調整手段は、ここでは、光量調整する目的で電荷掃き出しパルスを出力するのではなく、ロータリーシャッタの位相シフトによって画像信号読み出しに不必要な蓄積電荷を吐き出す機能を果たす。このような電荷掃き出しパルスの出力を利用した１枚のロータリーシャッタの回転制御によって、自動調光処理が実行される。また、ロータリーシャッタの位置を移動することで、フルカラー画像を表示する通常観察においては調光機能を果たし、自家蛍光観察においては励起光を放射する期間を与えるとともに自動調光処理が可能となる。
【００１２】
面順次方式に従ったビデオスコープ、すなわち撮像素子の受光面にカラーフィルタを配設していないビデオスコープも適用可能にするため、順次方式に従う赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフィルタ要素を備えた回転フィルタを設け、ロータリーシャッタにおいては、回転フィルタの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフィルタ要素に応じて所定間隔をおいて形成される第３の透過部および第３の透過部間にある第３の遮光部を設けるのがよい。ロータリーシャッタの第３の透過部に合わせ、３つのフィルタ要素が設けられた回転フィルタを用意してロータリーシャッタと同期しながら回転させてもよく、あるいは、第３の透過部に３つのフィルタ要素を設けてもよい。この場合、ロータリーシャッタ位置決め手段は、ロータリーシャッタを、第３の透過部および第３の遮光部によって通常光を透過、遮光させる第３の位置へ位置決めさせる。また、調光手段は、ロータリーシャッタの回転を１フレーム又は１フィールド期間に同期させ、第３の透過部が通常光もしくは励起光の光路を横切る照明期間の少なくとも一部が、画像信号読み出し用の電荷蓄積時間に含まれるように、ロータリーシャッタを回転させる。透過部の構成としては、例えば、第１の透過部、第２の透過部、第３の透過部が、ロータリーシャッタの径方向外側へ、第１の透過部、第２の透過部、第３の透過部の順番で形成されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の内視鏡用自動調光装置は、通常光を透過させる第１および第２の透過部と、通常光を遮断する第１および第２の遮光部とを有し、第１の透過部と第１の遮光部あるいは第２の透過部と第２の遮光部とが通常光の光路を順次横切るように回転する１枚のロータリーシャッタと、ロータリーシャッタを、通常観察において通常光を第１の透過部と第１の遮光部によって透過、遮光させる第１の位置と、自家蛍光観察において通常光を第２の透過部と第２の遮光部によって透過、遮光させる第２の位置のいずれかへ選択的に位置決め可能なロータリーシャッタ位置決め手段と、ロータリーシャッタの回転を１フレーム又は１フィールド期間に同期させ、第１もしくは第２の透過部が通常光の光路を横切る照明期間の少なくとも一部が、ビデオスコープの撮像素子に対する画像信号読み出し用の電荷蓄積時間に含まれるように、ロータリーシャッタを回転させる調光手段とを備え、調光手段が、撮像素子から読み出される画像信号に基づいた輝度信号に従って被写体像の明るさを適正な明るさで維持するように、ロータリーシャッタの回転速度を変えて回転位相をシフトさせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、通常観察および自家蛍光観察においても、１枚のロータリーシャッタで適正に被写体像の明るさを調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、第１の実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。
【００１７】
電子内視鏡装置は、ビデオスコープ１０とプロセッサ２０とを備え、ビデオスコープ１０は着脱自在にプロセッサ２０に接続される。プロセッサ２０には、モニタ７０が接続される。本実施形態では、面順次式通常観察モード、同時式通常観察モード、自家蛍光観察モードが設定可能であり、プロセッサ２０のフロントパネルに設けられたモード切替ボタン１１の操作によって観察モードが切り替えられる。なお、面順次式通常観察モードは面順次方式に応じたビデオスコープに対応し、同時式通常観察モードは同時方式に応じたビデオスコープに対応している。
【００１８】
プロセッサ２０には、ハロゲンランプ、キセノンランプ等のランプ２２と、半導体レーザ等のレーザ光源２４とが設けられており、ランプ２２、レーザ光源２４は、それぞれランプ電源２３、レーザ用電源２５からの電力供給によって駆動する。ランプ２２は、可視光の波長領域において分光分布特性が連続的で略一様な白色系の光（白色光又は通常光）を放出する。一方、レーザ光源２４は、紫外線領域あるいは紫外線領域に近い波長領域（およそ４００ｎｍ〜４６０ｎｍ）のスペクトル光を励起光として放射する。
【００１９】
フルカラー画像を表示する通常観察モードが設定された場合、ランプ２２から放射された光は、ハーフミラー２６、集光レンズ２７を介してライトガイド１２の入射端１２Ａに入射する。光ファイバー束であるライトガイド１２は、ランプ２２からの光をビデオスコープ１０の先端部へ導き、ライトガイド１２から射出した光は、配光レンズ１４を介してスコープ先端部から射出する。これにより、被写体が照射される。
【００２０】
ロータリーシャッタ２８、回転フィルタ２９は、それぞれモータ３６、３８の回転によって回転し、モータ３６、３８は、それぞれ駆動回路３７、３９から送られてくる駆動信号に従って回転する。モータ３６、３８は、それぞれプレート状の位置決め板４０、４２に取り付けられており、位置決め板４０、４２は、それぞれリニアモータ４１、４３の駆動によって直線的に移動可能である。リニアモータ４１、４３は、それぞれ駆動回路４４、４５によって駆動される。
【００２１】
ロータリーシャッタ２８、回転フィルタ２９は、ロータリーシャッタ２８、回転フィルタ２９の回転軸が光束ＬＢ、すなわちランプ２２からライトガイド１２へ向かって進む通常光の光路に沿って配置されており、ランプ２２から放射される光の光束ＬＢを遮る位置と、光束ＬＢから退避する位置のいずれかに位置決めされる。同時方式に応じたビデオスコープがプロセッサ２０に装着され、同時式通常観察モードが設定されている場合、位置決め板４２が光束ＬＢに対し直交方向へ移動し、回転フィルタ２９は退避位置に配置される。ロータリーシャッタ２８は、光束ＬＢを遮る位置であって、かつ同時式通常観察モードに合わせた位置（以下、第１の位置という）に位置決めされる。
【００２２】
この場合、白色光で照明された被写体で反射した光は対物レンズ１５、励起光カットフィルタ１６を介してＣＣＤ１７の受光面に到達し、反射した光による被写体像がＣＣＤ１７の受光面に形成される。ＣＣＤ１７の前面には、対応する補色光および生体組織から生じた自家蛍光を透過する補色モザイクフィルタ（図示せず）が各画素に対応して配置されており、各色要素のフィルタを通った光に基づき、被写体像に応じたアナログの画像信号が光電変換により発生する。画像信号は、ＮＴＳＣ方式などのＴＶ規格に従って所定の時間間隔（ここでは１／６０秒）で１フィールドずつ順次読み出され、プロセッサ２０の映像信号処理回路３０へ送られる。ＣＣＤ１７は、プロセッサ２０の撮像素子駆動回路３１によって駆動される。
【００２３】
映像信号処理回路３０では、アナログ画像信号に対して、増幅処理、デジタル化処理が施されるととともに、ホワイトバランス調整、ガンマ補正など様々な信号処理が施され、ＮＴＳＣ信号などの映像信号が生成される。映像信号はモニタ７０へ送られ、これによりカラー観察画像がモニタ７０に動画像として表示される。
【００２４】
自家蛍光観察画像を表示する自家蛍光観察モードが設定された場合、レーザ光源２４が所定の時間間隔（１／６０秒間隔）で間欠的に点灯し、レーザ光源２４から励起光が間欠的に放出される。放出された励起光はハーフミラー２６において反射し、集光レンズ２７を介してライトガイド１２の入射端１２Ａに入射する。自家蛍光観察モードの場合、位置決め板４０がモータ４１によってシフトし、ロータリーシャッタ２８は、光束ＬＢを遮る位置であって、かつ自家蛍光観察モードに合わせた位置（以下、第２の位置という）まで移動する。一方、回転フィルタ２９は、退避位置のまま維持される。
【００２５】
ロータリーシャッタ２８は、画像信号の読み出し時間間隔（１／６０秒間隔）に従い、また、レーザ光源２４から光が放出されてない期間にランプ２２からの光を透過するように、一定速度で回転する。ロータリーシャッタ２８の回転タイミングとレーザ光源２４からの励起光の発光タイミングを調整することにより、レーザ光源２４からの励起光とランプ２２からの白色光とが交互に被写体へ照射される。
【００２６】
通常光が被写体に照射されると、上述したようにカラー画像信号が生成される。一方、励起光が被写体に照射されると、生体組織から生じる自家蛍光がＣＣＤ１７に到達する一方、被写体で反射した励起光は励起光フィルタ１６により遮断される。その結果、自家蛍光に応じた蛍光像がＣＣＤ１７に形成される。ＣＣＤ１７は、光強度の弱い自家蛍光に対応した高感度撮像素子で構成されており、自家蛍光の場合には所定の増幅処理が施される。
【００２７】
１フィールドごとに励起光による画像信号（蛍光観察画像信号）と白色光による通常観察用の画像信号（通常観察画像信号）とが交互にＣＣＤ１７から読み出されると、映像信号処理回路３０では、通常観察画像信号と蛍光観察画像信号とが交互に処理され、自家蛍光観察画像およびカラー観察画像の映像信号がそれぞれ生成される。このとき、通常観察画像と自家蛍光観察画像とを同時に表示するように信号処理が施され、これにより、通常観察画像と自家蛍光観察画像とが並んでモニタ７０に表示される。
【００２８】
面順次方式に応じたビデオスコープがプロセッサ２０に装着され、面順次通常観察モードが設定された場合、位置決め板４２がシフトし、回転フィルタ２９が光束ＬＢを遮る位置に位置決めされるとともに、位置決め板４０がシフトし、ロータリーシャッタ２８が面順次方式に合わせた位置（第２の位置）まで移動する。ランプ２２から光が放射されている間、ロータリーシャッタ２８と回転フィルタ２９が同期しながら回転し、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光が順次被写体に照射される。赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に応じた画像信号がＣＣＤ１７から順次読み出され、映像信号処理回路３０では、読み出された画像信号に基づいて映像信号が生成される。なお、面順次方式に応じたビデオスコープでは、撮像素子前面にカラーフィルタが設けられていない。
【００２９】
システムコントロール回路３４は、プロセッサ２０の動作を制御し、ランプ電源２３およびレーザ用光源２５、また、タイミングコントローラ３２などの回路へ制御信号を出力する。タイミングコントローラ３２は、信号処理のタイミングを調整するクロックパルス信号を出力し、駆動回路３７、３９、撮像素子駆動回路３１などへ制御信号を出力する。また、映像信号処理回路３０では、画像信号に基づき、被写体像に応じた輝度信号が生成され、システムコントロール回路へ送られる。システムコントロール回路３４では、輝度信号の輝度レベルとあらかじめ定められた参照輝度レベルとの差に基づいて、駆動回路３７へ制御信号を出力する。その結果、ロータリーシャッタ２８は、被写体像の明るさが適正な明るさで維持されるように、位相制御される。
【００３０】
図２は、ロータリーシャッタ２８、回転フィルタ２９の平面図である。図３は、図２のロータリーシャッタ２８の領域分けを示した図である。なお、図２は通常光の光路に沿った方向から見た図となっている。
【００３１】
図２に示すように、ディスク状であるロータリーシャッタ２８には、複数の開口部２８Ａが形成されており、ランプ２２からの白色光（通常光）を透過させる。ロータリーシャッタ２８の開口部２８Ａ以外は、遮光部２８Ｂとして構成される。回転フィルタ２９には、周方向に沿って扇形の開口部２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂが所定間隔をあけて周縁部に形成されている。ロータリーシャッタ２９は、中心軸Ｃ周りに回転するとともに、ランプ２２から放出される光の光路に対して垂直な方向である移動軸ＣＬに沿って移動可能である。
【００３２】
図３に示すように、ロータリーシャッタ２８においては、同心円状の３つの環状のエリアＡ１、Ａ２、Ａ３（以下、第１、第２、第３のエリアという）が規定され、それぞれ同時式通常観察モード、自家蛍光観察モード、面順次式通常観察モードに対応する。第１のエリアＡ１は、四半分円だけ周方向に沿って開口部６０Ａと遮光部６０Ｂが交互に形成され、ロータリーシャッタ２８の軸中心Ｃに対して開口部６０Ａ同士及び遮光部６０Ｂ同士が互いに対向するように構成されている。第２のエリアＡ２では、第１のエリアＡ１の外周に沿って規定され、四半円分の長さの弧状である開口部６２が構成され、それ以外は遮光部６３として構成される。第３のエリアＡ３には、第２のエリアＡ２の外周に３つの扇状の開口部６４Ｒ、６４Ｇ、６４Ｂが所定の間隔をおいて形成され、それ以外は遮光部６５として規定される。なお、開口部６０Ａの１つと開口部６２、開口部６４Ｒは１つの開口空間として形成される。
【００３３】
同時式通常観察モードの場合、ロータリーシャッタ２８は、第１のエリアＡ１が光束ＬＢを横切るように、第１の位置へ位置決めされる（図２参照）。ロータリーシャッタ２８が回転すると、開口部６０Ａ、６０Ｂが交互に光束ＬＢ、すなわち光路を横切り、光の遮光、透過が繰り返される。ロータリーシャッタ２８の回転速度は、１／６０秒で半回転（１／３０秒で１回転）するように制御される。
【００３４】
自家蛍光観察モードの場合、ロータリーシャッタ２８は、第２のエリアＡ２内に光束ＬＢが収まるように、第２の位置へ位置決めされる（図３参照）。ロータリーシャッタ２８が回転すると、開口部６２、遮光部６３が規則的に光路を横切り、光の遮光、透過が繰り返される。ロータリーシャッタ２８は、１／６０秒で半回転する。
【００３５】
面順次式通常観察モードの場合、ロータリーシャッタ２８は、第３のエリアＡ３内に光束ＬＢが収まるように、第３の位置へ位置決めされる。ロータリーシャッタ２８と回転フィルタ２９は、開口部６４Ｒ、６４Ｇ、６４Ｂと色フィルタ２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂとが互いに向かい合うように、同期しながら回転する。これにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の光がライトガイド１２へ順次繰り返し入射する。ロータリーシャッタ２８、回転フィルタは、１／６０秒で半回転する。
【００３６】
図４は、自動調光処理のタイミングチャートを示した図である。
【００３７】
同時式通常観察モードの場合、１フィールド期間Ｃ０は、ロータリーシャッタ２８の開口部６０Ａが光束ＬＢの光路を通り通常光が被写体に照射される照明期間Ｃと、それ以外の遮光部６０Ｂが拘束ＬＢを横切る遮光期間Ｃ１とに分かれ、照明期間Ｃだけランプ２４からの照明光が被写体に反射されてＣＣＤ１７に到達する。撮像素子駆動回路３１は、各１フィールド期間内において電荷掃き出しパルス信号Ｋを所定のタイミングで出力する。パルス信号Ｋの出力は、照明期間Ｃに従う。
【００３８】
これにより、パルス信号Ｋの出力前の期間Ｂにおいて蓄積された電荷は捨てられ、期間Ａの間照明光によって蓄積された電荷が次のフィールド期間において転送され、画像信号として読み出される。開口部６０Ａが光束ＬＢを通過する照明期間Ｃと画像信号読み出し用の電荷蓄積時間Ａとが一致した状態においては、照明期間Ｃにわたって得られる照明光量全部が画像信号生成に利用される。
【００３９】
あらかじめ定められた参照輝度レベルと検出された１フィールド分の輝度信号の輝度レベルとの差に基づき、被写体像の明るさが適正であるか判断される。そして、輝度差が生じている場合、ロータリーシャッタ２８の位相が制御される。ここでロータリーシャッタ２８の位相は、１フィールド期間を基準にした時のロータリーシャッタ２８の回転角度を表し、遮光部６０Ｂの光束ＬＢの通過開始時を基準角度とし、基準角度に基づいてロータリーシャッタ２８の位相が定められている。
【００４０】
被写体像の明るさが適正な明るさを超えている場合、すなわち、検出された輝度レベルが参照輝度レベルに比べて大きい場合、照明光量を減少させるようにロータリーシャッタ２８の位相がシフトされる。ここでは、ロータリーシャッタ２８の回転速度を一時的に上昇させ、輝度差に応じた期間ＣＳだけロータリーシャッタ２８の位相をシフトする。モータ３６はステッピングモータであり、モータ３６へ出力するパルス周期を一時的に増加させることによってロータリーシャッタ２８の回転速度が一時的に上昇する。
【００４１】
位相シフトにより、１フィールド期間において照明期間Ｃの一部期間Ｃ’が画像信号読み出し用の電荷蓄積期間Ａに収まり、シフトした期間ＣＳの電荷は電荷掃き出しパルス信号Ｋの出力前期間Ｂに属する。その結果、画像信号生成に対する照明光量が減少し、被写体像の明るさが適正な明るさまで変化する。被写体像の明るさが低下した場合、照明光の光量を増加させるようにロータリーシャッタ２８の回転速度を一時的に低下させ、それによってロータリーシャッタ２８の回転位相が所定量だけシフトされる。回転速度を一時的に上昇させる場合、モータ３６へ出力するパルス周期が一時的に高められる。
【００４２】
自家蛍光観察モードの場合、電荷掃き出し用のクロックパルス信号は第１フィールド（奇数フィールド）期間に出力される。そして、励起光は、第２フィールド（偶数フィールド）期間に照射される。なお、励起光の照射期間は、レーザ光であるため任意に調整可能である。自家蛍光観察モードの場合、同時式通常観察モードと同様に、ロータリーシャッタ２８の回転位相が制御される。
【００４３】
面順次式観察モードの場合、同時式通常観察モードと同様に、ロータリーシャッタ２８の回転位相が制御される。ロータリーシャッタ２８の位相制御により、ロータリーシャッタ２８の回転位相と回転フィルタ２９の回転位相に差が生じる。これにより、開口部６４Ｒ、６４Ｇ、６４Ｂと色フィルタ２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂとの位置がずれて、被写体に照射するＲ、Ｇ、Ｂの光の光量が変化し、被写体像の明るさが調整される。
【００４４】
以上のように本実施形態によれば、上記の開口部が設けられた１枚のロータリーシャッタ２８がランプ２２とライトガイド１２との間に配置されており、同時式通常観察、自家蛍光観察、面順次式通常観察が可能である。同時式通常観察の場合、ロータリーシャッタ２８の開口部６０Ａと遮光部６０Ｂが順次光束ＬＢの光路を通過するようにロータリーシャッタ２８が第１の位置に位置決めされ、１フィールド期間に同期して回転する。そして、被写体像の明るさが適正な明るさで維持されるように、ロータリーシャッタ２８の回転位相がシフト制御される。
【００４５】
自家蛍光観察の場合、ロータリーシャッタ２８の開口部６２と遮光部６３が順次光束ＬＢの光路を通過するようにロータリーシャッタ２８が第２の位置に位置決めされ、遮光部６３が光を通過する間にレーザ光源２４から励起光が放射される。そして、被写体像の明るさが適正な明るさで維持されるように、ロータリーシャッタ２８の回転位相がシフト制御される。
【００４６】
面順次通常観察の場合、ロータリーシャッタ２８の開口部６４Ｒ、６４Ｇ、６４Ｂと遮光部６５が順次光束ＬＢの光路を通過するように、ロータリーシャッタ２８が第３の位置に位置決めされ、回転フィルタ２９と同期するようにロータリーシャッタ２８が回転する。そして、被写体像の明るさが適正な明るさで維持されるように、ロータリーシャッタ２８の回転位相がシフト制御される。
【００４７】
開口部の周方向に沿った長さは、画像信号読み出し用の電荷蓄積時間に合わせて定めればよい。また、開口部、遮光部の構成は本実施形態以外の構成でもよく、ロータリーシャッタ２８の径方向に沿って各観察方式に合わせた開口部、遮光部を形成すればよい。ロータリーシャッタの回転は１フレーム期間に合わせて１回転、半回転させてもよく、これに合わせて開口部、遮光部を規則的に形成すればよい。
【００４８】
ロータリーシャッタの回転位相は、時系列的に前後、どちらのシフト制御でもよい。ロータリーシャッタを駆動するモータは、ステッピングモータ以外のモータを用いてもよい。ＣＣＤの電荷転送方式、および撮像方式については、実施形態以外の方式を適用してもよい。撮像素子駆動回路、映像信号処理回路をビデオスコープに設けるようにしてもよい。
【００４９】
面順次方式には対応せず、同時式通常観察、自家蛍光観察に対応するロータリーシャッタを構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１の実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。
【図２】ロータリーシャッタ、回転フィルタの平面図である。
【図３】図２のロータリーシャッタの領域分けを示した図である。
【図４】自動調光処理のタイミングチャートを示した図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  ビデオスコープ
１７  ＣＣＤ（撮像素子）
２０  プロセッサ
２２  ランプ
２４  レーザ光源
２８  ロータリーシャッタ
２９  回転フィルタ
３０  映像信号処理回路
３４  システムコントロール回路
３６  モータ
３７  駆動回路
３８  モータ
３９  駆動回路
４０  位置決め板
４１  リニアモータ
４２  位置決め板
４３  リニアモータ
４４  駆動回路
４５  駆動回路
６０Ａ  開口部（第１の透過部）
６０Ｂ  遮光部（第１の遮光部）
６２  開口部（第２の透過部）
６３  遮光部（第２の遮光部）
６４Ｒ、６４Ｂ、６４Ｇ  開口部（第３の透過部）
６５  遮光部（第３の遮光部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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