(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源ランプと内視鏡のライトガイド入射端面との間において照明光路を任意量遮ることができる可動絞りをステップモータによって駆動する電子内視鏡システムの自動調光装置であって、
内視鏡の観察画面の明るさを繰り返し検出し輝度信号値として出力する輝度検出手段と、
前記輝度信号値の検出時に、前記観察画面の明るさを参照値に近づけるための駆動パルスを前記ステップモータに与える制御手段と、
前記輝度信号値の大きさ、前記輝度信号値と前記参照値との差、および前記駆動パルス数の関係を規定するテーブルを格納する記憶手段と、を有し、
前記制御手段は、前記輝度検出手段により出力された輝度信号値と参照値との差を算出し、該算出された差と該出力された輝度信号値の大きさに基づいて、それらに対応する駆動パルス数を前記テーブルから取得して前記ステップモータに出力し、該輝度信号値が第一の閾値以下又は第二の閾値以上のときにはその状態が速やかに解消されるよう、該輝度信号値が該第一の閾値よりも高くかつ該第二の閾値よりも低いときよりも多数の駆動パルスを出力することを特徴とする電子内視鏡システムの自動調光装置。
【請求項２】
前記輝度検出手段は所定のサイクルで前記輝度を検出し、前記制御手段は前記輝度信号値の出力毎に、前記駆動パルスを前記ステップモータに与えることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システムの自動調光装置。
【請求項３】
前記第一の閾値以下の輝度信号値は、前記観察画面が暗い又はほぼ真っ暗な低輝度状態に相当する値であり、
前記第二の閾値以上の輝度信号値は、前記観察画面がハレーション又は白い高輝度状態に相当する値であり、
前記制御手段は、前記テーブルを読み込み、前記輝度検出手段が出力した輝度信号値が低又は高輝度状態に相当する値であるとき、該低又は高輝度状態が速やかに解消されるよう、当該低又は高輝度状態でない通常状態のときよりも多数の駆動パルスを出力することを特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の電子内視鏡システムの自動調光装置。
【請求項４】
前記テーブルはそれぞれ異なる第一および第二のテーブルを含み、前記制御手段は、前記輝度信号値が前記参照値よりも大きい場合には前記第一のテーブルを用いて前記駆動パルス数を設定し、前記参照値が前記輝度信号値よりも大きい場合には前記第二のテーブルを用いて前記駆動パルス数を設定することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の電子内視鏡システムの自動調光装置。
【請求項５】
前記テーブルはそれぞれ異なる第一および第二のテーブルを含み、前記制御手段は、前記可動絞りを絞り込む場合には前記第一のテーブルを用いて前記駆動パルス数を設定し、前記可動絞りを開く場合には前記第二のテーブルを用いて前記駆動パルス数を設定することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の電子内視鏡システムの自動調光装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記輝度信号値と前記参照値との差が所定の許容値より小さい場合には前記ステップモータを駆動しないことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の電子内視鏡システムの自動調光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光源ランプと内視鏡のライトガイド入射端面との間において照明光路を任意量遮ることができる可動絞りを、ステップモータによって駆動するようにした内視鏡用光源装置の絞り制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内視鏡のライトガイドに入射させる照明光の光量を自動調整するために、光源ランプとライトガイド入射端面との間に設けた可動絞りをステップモータによって駆動するようにしたものが知られている。
【０００３】
そのような内視鏡用光源装置の絞り制御装置においては、マイクロコンピュータによる制御処理によって、内視鏡観察画面の明るさを示す輝度信号を短いサイクルで繰り返し検知し、輝度検出毎に、その輝度信号値と目標となる輝度を表す参照値との差に基づいて駆動パルスをステップモータに与えて可動絞りを駆動し、輝度信号値を目標値に近づけるようにしている。
【０００４】
特開平８−５０２５０号には、そのような内視鏡用光源装置の絞り制御装置において、一回の輝度信号検出毎にステップモータに与えられる駆動パルス数を、検出された輝度と目標値との差に応じて変更することにより、輝度が速やかに目標値に収束する構成が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような絞り制御装置においては、検出輝度値と目標値との差のみに基づいて絞り制御が行われるため、画像がハレーション状態であるにもかかわらず目標値の設定が高いために絞りが速やかに絞られず、応答が悪いと感じられる場合があった。
【０００６】
そこで本発明は、ハレーションが発生している場合には、より速く絞りを駆動して、利用者に応答遅れを感じさせないような内視鏡用光源装置の絞り制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の内視鏡用光源装置の絞り制御装置は、光源ランプと内視鏡のライトガイド入射端面との間において照明光路を任意量遮ることができる可動絞りをステップモータによって駆動する電子内視鏡システムの自動調光装置であって、内視鏡の観察画面の明るさを繰り返し検出し輝度信号値として出力する輝度検出手段と、前記輝度信号値の出力時に、前記観察画面の明るさを参照値に近づけるための駆動パルスを前記ステップモータに与える制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記輝度検出手段により出力された輝度信号値と参照値との差を算出し、該算出された差と該出力された輝度信号値の大きさに基づいて、それらに対応する駆動パルス数を前記テーブルから取得して前記ステップモータに出力し、該輝度信号値が第一の閾値以下又は第二の閾値以上のときにはその状態が速やかに解消されるよう、該輝度信号値が該第一の閾値よりも高くかつ該第二の閾値よりも低いときよりも多数の駆動パルスを出力することを特徴としている。
【０００８】
この構成により、単に輝度信号と参照値との差だけでなく、輝度信号値自体にも基づいて駆動信号を設定するため、極端に輝度信号値が大きい場合（あるいは小さい場合）に速やかにその状態を解消するような駆動制御を行うことができる。
【０００９】
なお、前記輝度検出手段は所定のサイクルで前記輝度を検出し、前記制御手段は前記輝度信号値の出力毎に、前記駆動信号を前記モータに与える構成とすることができる。この様な構成により、定期的に輝度の検出が行われるため、輝度の変化に対して応答を速くすることができる。
【００１０】
なお、前記モータとしてステップモータを用いることができる。この場合、前記制御手段は前記駆動信号として駆動パルスを出力し、前記輝度信号値の大きさと、前記輝度信号値と前記参照値との差とに応じて前記駆動パルスのパルス数を変更する構成とすることができる。
【００１１】
また、例えば前記第一の閾値以下の輝度信号値は、前記観察画面が暗い又はほぼ真っ暗な低輝度状態に相当する値であり、前記第二の閾値以上の輝度信号値は、前記観察画面がハレーション又は白い高輝度状態に相当する値である。この場合、前記制御手段は、前記テーブルを読み込み、前記輝度検出手段が出力した輝度信号値が低又は高輝度状態に相当する値であるとき、該低又は高輝度状態が速やかに解消されるよう、当該低又は高輝度状態でない通常状態のときよりも多数の駆動パルスを出力する。
【００１２】
前記制御手段は、さらに前記輝度信号値と前記参照値のいずれが大きいかに応じて前記駆動パルス数を設定することができる。すなわち、絞りを開く場合と絞りを絞り込む場合とで異なる制御を行うことができ、ハンチングの防止に効果がある。
【００１３】
なお、前記制御手段は、前記輝度信号値と前記参照値との差が所定の許容値より小さい場合には前記ステップモータを駆動しない。
【００１４】
前記制御手段は、前記輝度信号値の大きさ、前記輝度信号値と前記参照値との差、および前記駆動パルス数の関係を規定するテーブルを格納する記憶手段を有する構成とすることができる。
【００１５】
また、別の観点からは、本発明の電子内視鏡システムの自動調光装置は、光源ランプと内視鏡のライトガイド入射端面との間において照明光路を任意量遮ることができる可動絞りをモータによって駆動する電子内視鏡システムの自動調光装置であって、内視鏡の観察画面の明るさを繰り返し検出し輝度信号値として出力する輝度検出手段と、前記輝度信号値の出力時に、前記観察画面の明るさを参照値に近づけるための駆動信号を前記モータに与える制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記可動絞りを絞り込むか、開くかにより異なる駆動信号を前記モータに与えることを特徴としている。すなわち、絞りを開く場合と絞りを絞り込む場合とで異なる制御を行うことができ、ハンチングの防止に効果がある。
【００１６】
なお、前記モータとしてステップモータを用いることができる。この場合、前記制御手段は前記駆動信号として駆動パルスを出力し、前記輝度信号値の大きさと、前記輝度信号値と前記参照値との差とに応じて前記駆動パルスのパルス数を変更する構成とすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態である電子内視鏡システム１００のシステム構成を示すブロック図である。電子内視鏡システム１００は、内視鏡１と光源装置兼ビデオプロセッサ２０を有している。
【００１８】
電子式内視鏡１の挿入部の先端には、対物レンズ２による被写体の結像位置に、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）からなる固体撮像素子３が配置されている。内視鏡１の観察範囲（すなわち固体撮像素子３の撮像範囲）を照明するための照明用ライトガイドファイババンドル４の射出端に面して、照明光の配光角を広げて被写体に照射するための照明レンズ５も内視鏡１の挿入部先端に配置されている。
【００１９】
光源装置兼ビデオプロセッサ（以下光源装置と略す）２０に着脱自在に接続される内視鏡１のコネクタ部６には、固体撮像素子３に入出力される信号を伝達する信号線を光源装置２０に接続するためのコネクタ７や、ライトガイドファイババンドル４の入射端などが配置されている。
【００２０】
光源装置２０内には、固体撮像素子３から送られてくる映像信号を処理するための映像信号処理部２１の他、ライトガイドファイババンドル４に供給する照明光を発生するための光源ランプ２２などが設けられている。映像信号処理部２１の出力端にはＴＶモニタ４９が接続され、内視鏡観察像（すなわち固体撮像素子３にて撮像された像）がこのＴＶモニタ４９に表示される。
【００２１】
ライトガイドファイババンドル４の照明光入射端４ａと光源ランプ２２との間には、光源ランプ２２から放射された照明光をライトガイドファイババンドル４の入射端面に収束させるための集光レンズ２４が配置されている。
【００２２】
また、光源ランプ２２と集光レンズ２４との間には、その間の照明光路を任意量遮ってライトガイドファイババンドル４に入射する照明光線の光量を変えることができるように可動絞り２５が配置されている。可動絞り２５は後述するステップモータ２５３によって駆動される。
【００２３】
２３は、内視鏡１の種別など内視鏡１固有のデータを格納したＲＯＭである。
【００２４】
光源ランプ２２を駆動するランプ制御回路２７、可動絞り２５を駆動する絞り駆動回路２８などは、光源装置２０内に設けられたマイクロコンピュータ制御部３０によって動作が制御される。 また、光源装置２０に内視鏡１が接続された状態で制御部３０と内視鏡１内部のＲＯＭ２３とが接続され、制御部３０は接続された内視鏡１のデータをＲＯＭ２３から読み出す。
【００２５】
図２は可動絞り２５の外形を示す斜視図である。可動絞りは薄板をＵ字状の断面に折り曲げて、その底面中央に連結した回転軸２５１を照明光軸に対して垂直に配置し、ステップモータ２５３により回転駆動されるようになっている。
【００２６】
図３は、可動絞り２５を照明光軸方向から見た状態を示している。図３に示されるように、可動絞り２５の板面が照明光軸と平行になっている時は照明光路Ｌはほとんど遮られない。
【００２７】
この状態から、ステップモータ２５３により駆動される可動絞り２５の回転角に対応して照明光路Ｌが次第に遮られて、ライトガイドファイババンドル４に入射する照明光線束が減らされる。
【００２８】
図４は絞り駆動回路２８を示すブロック図である。絞り駆動回路２８は、パルス制御回路部２８１とモータ駆動回路部２８２とを含んでいる。パルス制御回路部２８１は、後述する入出力ポート４１を介して制御部３０から、可動絞り２５を閉じるための逆転又は開くための正転のいずれかを指示する方向指示信号と、回転量に対応する駆動パルス信号とを受けて、ステップモータ２５３に与える駆動パルスを設定する。そしてモータ駆動回路部２８２は、パルス制御回路部２８１から入力されるパルス信号に従って、ステップモータ２５３を駆動するための駆動パルスを出力する。
【００２９】
本実施の形態においては、可動絞り２５が図３に示される状態の時にステップモータ２５３に逆転パルス２４０パルスを与えることにより、可動絞り２５を全閉状態とすることができる。ステップモータ２５３を正転すると、可動絞り２５はライトガイドファイババンドル４に入射する光量を増やす方向に回転する。
【００３０】
図５は、制御部３０とその周辺を示すブロック図である。制御部３０では、演算処理を行うための中央演算装置（ＣＰＵ）３１に接続されたシステムバス３２に、プログラムなどを格納した読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）３３、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３４などが接続されている。
【００３１】
また、システムバス３２に接続されたＣＲＴコントーラ（ＣＲＴＣ）３７を通して、ビデオ用ランダムアクセスメモリ（ビデオＲＡＭ）３６に格納された表示用文字データと、映像信号処理部２１から出力される映像データとが合成されてＴＶモニタ４９に出力される。
【００３２】
光源装置２０のパネルスイッチ２０１、光源ランプ２２を制御するためのランプ制御回路２７及び外部のキーボード２０２は、各々入出力ポート３８，３９及び４０を介してシステムバス３２に接続されている。
【００３３】
パネルスイッチ２０１には、可動絞り２５を動作させることによって行われる観察画面の明るさ調節を、自動または手動のいずれで行うかを選択する自／手切り換えスイッチや、観察画面の明るさを調整するための輝度調整スイッチなどが配置されている。
【００３４】
絞り駆動回路２８への信号出力は入出力ポート４１を介して行われ、映像信号処理部２１から取り出された観察画面の明るさを示す輝度信号Ｙが、アナログデジタル変換器４２において０〜２５５の範囲の値（輝度信号値）を有するデジタル信号に変換されて制御部３０に入力される。なお、映像信号処理部２１および制御部３０が輝度検出手段を構成している。なお、輝度としては基本的に観察画面の平均輝度値を算出するようになっているが、キーボード２０２などにより、観察画面内の特定の領域での輝度のみを検出するようにすることも可能である。
【００３５】
なお、輝度信号値が０〜２０の時、画像はほぼ真っ暗な状態、２１〜５０の時、暗い状態、５１〜１８０で通常の観察状態、１８１〜２２０でハレーション状態、そして、輝度信号値が２２１〜２５５では画面はほぼ真っ白な状態となる。
【００３６】
上述の輝度調整スイッチにより設定される明るさの目標値となる参照値の値は、明るさ指数により入力するようになっている。明るさ指数と参照値との関係は図１０に示すようになっている。自動調光装置は、従って、選択された参照値に上記輝度信号値が近づくように可動絞り２５を回転させる。
【００３７】
また、内視鏡１のコネクタ部６を光源装置２０に接続することにより、内視鏡１内に配置されているＲＯＭ２３が入出力ポート４３を介してマイコン制御部３０に接続される。ＲＯＭ２３には、前述のように、その内視鏡１の種類や、その内視鏡固有のデータが格納されている。
【００３８】
図６は、マイコン制御部３０のＲＯＭ３３に格納されたメインプログラムの内容を示している。図６において、Ｓは処理ステップを示す。メインプログラムでは、各回路の初期設定、各変数、絞り位置の初期設定、など各種の初期設定を行ったあと（Ｓ１）、パネルスイッチ２０１の状態に対応した処理、例えばポンプのオン・オフなどの処理が実行される（Ｓ２）。次に、キーボード２０２からの入力に対応した処理、例えば、キーボード２０２から入力された文字をモニタに表示するなどの処理が行われ（Ｓ３）、ランプ制御回路２７関連の処理、たとえば、パネルスイッチ２０１の走査によるランプのオン・オフや点灯中のランプの状態の監視などを行う（Ｓ４）。次に、内視鏡１側に関連する処理（Ｓ５）が実行される。ここでは、例えば、内視鏡が光源装置に接続されたとき、内視鏡のＲＯＭの内容を読み出して内視鏡名などをモニタに表示するなどの処理が行われる。次に、日付及び時刻等をモニタ４９に表示するための処理（Ｓ６）、そして、その他の処理、例えば、光源装置２０に接続された周辺装置（ＶＣＲ（ビデオカセットレコーダ）やビデオプリンタなど）の制御など、種々の処理が実行される（Ｓ７）。
【００３９】
図７は、内視鏡観察画面の明るさを、設定された明るさ指数に対応した明るさに自動調整するために、図６のメインプログラム実行中に実行される割り込み処理を示すフローチャートである。すなわち、図７に示す処理は、撮像開始後一定の間隔、例えば３３ｍｓ（ミリ秒）、で定期的に実行されて、ステップモータ２５３の動作を制御する処理である。
【００４０】
図７において、まず映像信号処理部２１から輝度信号を入力する（Ｓ１１）。輝度信号値と参照値との差が許容範囲（たとえば４）以内であれば（Ｓ１２：ＮＯ）ステップモータ２５３の駆動は行わず、割り込み処理を終了する。両者の差が許容範囲を越えていれば（Ｓ１２：ＹＥＳ）、輝度信号値が参照値に近づくよう、以下の処理を実行してステップモータ２５３を駆動する。まず、参照値と輝度信号値との大小を比較する（Ｓ１３）。参照値より輝度信号値の方が大きい場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）にはステップモータ２５３に逆転信号を送り（Ｓ１４）、さらにテーブル１に従ってパルスをステップモータ２５３に送る（Ｓ１５）。輝度信号値が参照値以下の場合（Ｓ１３：ＮＯ）にはステップモータ２５３に正転信号を送り（Ｓ１６）、テーブル２に従ってパルスをステップモータ２５３に送る（Ｓ１７）。
【００４１】
図８は、テーブル１の内容を示す図である。テーブル１においては、輝度信号値が１８１〜２２０の時、すなわち画面がハレーション状態の時、および、輝度信号値が２２１以上の、画面が真っ白な状態の時には、輝度信号値と参照値との差が比較的小さい場合にも、ステップモータ２５３に多数のパルスを送るようにして、ハレーション状態、画面が白い状態を速やかに解消するようにしている。
【００４２】
例えば、参照値が１２８で、輝度信号値が１９８の時には、両者の差は７０となる。この時、テーブル１に従い、４０パルスをステップモータ２５３に送る。
【００４３】
図９はテーブル２の内容を示す図である。テーブル２においては、輝度信号値が２０以下の、画面がほぼ真っ暗な状態の時、および画面が比較的暗い、輝度信号値２１〜５０の時には、多数のパルスをステップモータ２５３に送り、画面が暗い状態を速やかに解消するようにしている。なおテーブル１およびテーブル２はＲＯＭ３３に格納されている。
【００４４】
なお、本実施の形態においては、絞りを開く時と絞る時とで異なるテーブルを用いている。
もしも単一のテーブルによりステップモータ２５３の駆動量を制御すると、次のような状態が発生しうる。例えば、ある参照値が設定されているとき、輝度信号値がそれより所定量大きいとする。すると、輝度信号値が減少するようステップモータ２５３が駆動される。この結果減少した輝度信号値がもしも参照値より前記所定量だけ小さくなったとすると、今度は、輝度信号値が増加するようにステップモータ２５３が駆動されることになる。この時、単一のテーブルに基づいて制御する構成であると、輝度信号値を減少させるためにステップモータ２５３に送ったパルス数と同数のパルス数を輝度信号値を増加させるために送ることになる可能性が高くなる。すると、参照値を中心として、輝度信号値が所定量大きい値と所定量小さい値とを交互に取り続ける、ハンチング状態となる。
【００４５】
しかし、本実施の形態においては、絞りを開くときと絞る時とで異なるテーブルを用いているため、ハンチング状態となることなく、輝度信号値を確実に参照値に収束させることが可能となる。
【００４６】
なお、上記の実施の形態においては、２つのテーブルのみを示した。しかし、検出された輝度信号値および、輝度信号値と参照値との差が同一でも、内視鏡の種類によっては、可動絞りの駆動量を変えた方がよい場合がある。内視鏡１の種類は、ＲＯＭ２３より取得することができるため、あらかじめ種々の内視鏡に対応したテーブル１およびテーブル２を光源装置２０のＲＯＭ３３に格納しておけば、ＣＰＵ３１が取得した、接続されている内視鏡１に対応したテーブル１およびテーブル２を用いることで、より応答速度の速い自動絞り調整装置を実現することができる。また、利用者が、複数のテーブルからテーブル１、テーブル２を選択できる構成として、自動調光装置の特性を自由に設定できるようにしても良い。また、内視鏡１固有のテーブル１、テーブル２を当該内視鏡１のＲＯＭ２３に格納しておくようにしても良い。
【００４７】
なお、本実施の形態においては、特にハレーション防止に重点を置き、絞りを絞るときの方が絞りを開くときより多数のパルスを送るように設定されている。しかし、画面が暗い状態の防止に重点を置くなら、絞りを開く時により多くのパルスを送るようにすればよい。
【００４８】
本実施の形態においては、可動絞り２５の形状はＵ字型の絞りを用い、ステップモータにより可動絞りを回転させて光量の調整を行っているが、本発明はこの構成に限らず、様々な構造の絞りに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態の可動絞りの斜視図である。
【図３】実施の形態の可動絞りの正面図である。
【図４】実施の形態の絞り駆動回路のブロック図である。
【図５】実施の形態の制御回路のブロック図である。
【図６】実施の形態のメインプログラムの内容を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態の駆動パルス制御のための割り込み処理の内容を示すフローチャートである。
【図８】可動絞りを絞り込む時に参照されるテーブル１である。
【図９】可動絞りを開く時に参照されるテーブル２である。
【図１０】明るさ指数と参照値との関係を示すテーブルである。
【符号の説明】
１００      電子内視鏡システム
１      内視鏡
２０      光源装置
２１      映像信号処理部
２７      ランプ制御回路
２５      可動絞り
２８      絞り駆動回路
３０      制御部
３３      ＲＯＭ
２５３      ステップモータ
２８１      パルス制御回路部
２８２      モータ駆動回路部
【図１】
0004043559.tif 000002
【図２】
0004043559.tif 000003
【図３】
0004043559.tif 000004
【図４】
0004043559.tif 000005
【図５】
0004043559.tif 000006
【図６】
0004043559.tif 000007
【図７】
0004043559.tif 000008
【図８】
0004043559.tif 000009
【図９】
0004043559.tif 000010
【図１０】
0004043559.tif 000011