(57)【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と前記ビデオスコープが接続されるプロセッサとを備えた電子内視鏡装置であって、
動画像を表示するため、前記撮像素子から被写体に応じた画像信号を読み出して信号処理を施す動画像表示手段と、
被写体を照明するため光源から放射される光の光量を調整し、光量調整パラメータに従って光量を増減させる光量調整手段と、
被写体像の明るさが一定となるように、前記光量調整パラメータを変化させることによって被写体への光量を制御する自動調光処理手段と、
前記光量調整パラメータを検出する光量調整パラメータ検出手段と、
前記光量調整パラメータのとりうる範囲を、通常観察用の第１の露光時間に応じた第１の範囲と、前記第１の露光時間よりも短い近距離観察用の第２の露光時間に対応し、前記光量調整パラメータが前記第１の範囲にある時と比べて前記被写体への光量が減少する第２の範囲とに二分し、検出される前記光量調整パラメータに従って、前記撮像素子における露光時間を前記第１の露光時間および前記第２の露光時間のいずれかに設定する露光時間設定手段とを備え、
前記第１の範囲と前記第２の範囲との境界となる境界光量調整パラメータの近傍に、前記露光時間の切替を実行させない不感帯域が前記境界光量調整パラメータを間に挟んで設定されていることを特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項２】
前記光量調整手段が、前記光源からの光を遮蔽する遮蔽部を有する絞りであって、前記遮蔽部が円弧を描くように軸回転する絞りであり、
前記光量調整パラメータが前記絞りにおける軸回転の角度であ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】
前記不感帯域が、前記露光時間の切替が実行された場合に、前記第１の露光時間と前記第２の露光時間との比に基づいて前記自動調光処理手段が前記光量調整手段を駆動させる時の前記光量調整パラメータの変動量に従って定められ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】
前記被写体への光量と前記光量調整パラメータとが、前記光量調整パラメータが一定変化量だけ変化するごとに前記被写体への光量が一定倍率だけ変化する関係にあ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５】
前記不感帯域をＳＡ、光量調整パラメータの前記一定変化量をＡ，前記被写体への光量の前記一定倍率をＢ、前記第１の露光時間をＳＴ１、前記第２の露光時間をＳＴ２と表した場合、前記不感帯域が以下の式に基づいて定めることを特徴とする請求項４に記載の電子内視鏡装置。
ＳＡ＝  （Ａ／Ｂ）  ×  （ＳＴ１／ＳＴ２）
【請求項６】
前記露光時間設定手段が、
検出される前記光量調整パラメータが前記第１の範囲の中で前記不感帯域の上限である上限境界光量調整パラメータより大きい場合には前記第１の露光時間を設定し、
検出される前記光量調整パラメータが前記第２の範囲の中で前記不感帯域の下限である下限境界光量調整パラメータより小さい場合には前記第２の露光時間を設定す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７】
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、
動画像を表示するため、前記撮像素子から被写体に応じた画像信号を読み出して信号処理を施す動画像表示手段と、
被写体を照明するため光源から放射される光の光量を調整し、光量調整パラメータに従って光量を増減させる光量調整手段と、
被写体像の明るさが一定となるように、前記光量調整パラメータを変化させることによって被写体への光量を制御する自動調光処理手段と、
前記光量調整パラメータを検出する光量調整パラメータ検出手段と、
前記光量調整パラメータのとりうる範囲を、通常観察用の第１の露光時間に応じた第１の範囲と、前記第１の露光時間よりも短い近距離観察用の第２の露光時間に対応し、前記光量調整パラメータが前記第１の範囲にある時と比べて前記被写体への光量が減少する第２の範囲とに二分し、検出される前記光量調整パラメータに従って、前記撮像素子における露光時間を前記第１の露光時間および前記第２の露光時間のいずれかに設定する露光時間設定手段とを備え、
前記第１の範囲と前記第２の範囲との境界となる境界光量調整パラメータの近傍に、前記露光時間の切替を実行させない不感帯域が前記境界光量調整パラメータを間に挟んで設定されてい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８】
撮像素子を有するビデオスコープと前記ビデオスコープが接続されるプロセッサとを備えた電子内視鏡装置であって、動画像を表示するため、前記撮像素子から被写体に応じた画像信号を読み出して信号処理を施す動画像表示手段と、被写体を照明するため光源から放射される光の光量を調整し、光量調整パラメータに従って光量を増減させる光量調整手段とを備えた電子内視鏡装置用自動調光処理装置において、
被写体像の明るさが一定となるように、前記光量調整パラメータを変化させることによって被写体への光量を制御する自動調光処理手段と、
前記光量調整パラメータを検出する光量調整パラメータ検出手段と、
前記光量調整パラメータのとりうる範囲を、通常観察用の第１の露光時間に応じた第１の範囲と、前記第１の露光時間よりも短い近距離観察用の第２の露光時間に対応し、前記光量調整パラメータが前記第１の範囲にある時と比べて前記被写体への光量が減少する第２の範囲とに二分し、検出される前記光量調整パラメータに従って、前記撮像素子における露光時間を前記第１の露光時間および前記第２の露光時間のいずれかに設定する露光時間設定手段とを備え、
前記第１の範囲と前記第２の範囲との境界となる境界光量調整パラメータの近傍に、前記露光時間の切替を実行させない不感帯域が前記境界光量調整パラメータを間に挟んで設定されていることを特徴とする電子内視鏡装置用自動調光処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子を有するビデオスコープと、撮像素子から読み出される画像信号を処理するプロセッサとを備えた電子内視鏡装置に関し、特に、被写体像の明るさが一定となるように光量調整を行う自動調光処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子内視鏡装置には、被写体を照明するため光を放射する光源と、被写体を照明する光の光量を調整する絞りが設けられており、モニタに表示される被写体像の明るさが一定となるように絞りが駆動する。例えば、ビデオスコープの先端と観察部位との距離が離れた場合には光量を増加させるため絞りが開き、ビデオスコープ先端と観察部位との距離が近づいた場合には光量を減少させるため絞りが閉じる。
【０００３】
電子内視鏡装置において被写体像を観察・記録する際、観察部位自身の動きやビデオスコープの手ブレに起因して、表示される被写体像に像ブレが生じる場合があり、像ブレによって画質が低下する。特に、ビデオスコープ先端が観察部位近くに位置する場合、像ブレが顕著に現われる。このような問題を解決するため、観察部位が近距離にある場合には電子シャッタ動作のシャッタ速度を高速化し、観察部位がビデオスコープ先端から離れている場合にはシャッタ速度を低下させる構成が知られている（特開平１０−８５１７５号参照）。観察部位とスコープ先端の距離は絞りの開度によって判断され、近距離の状態では高速の電子シャッタ速度で撮影される。よって、フリーズ動作によって静止画像を記録する場合、ブレのない鮮明な画像が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、シャッタ速度が切り替わる付近の領域で自動調光処理により絞りが駆動されると、繰り返しシャッタ速度が切り替えられることによって絞りのハンチング動作、すなわち絞りの発振が生じる。その結果、いつまでも被写体像の明るさが適正な明るさにならず、観察、処置等に影響を及ぼす。
【０００５】
そこで本発明では、像ブレを回避し、被写体像の明るさを迅速に調整する自動調光処理が実行可能な電子内視鏡装置および内視鏡用自動調光処理装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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とビデオスコープが接続されるプロセッサとを備えた電子内視鏡装置であって、例えばプロセッサには、被写体像を表示するためのモニタが接続される。電子内視鏡装置は、被写体の動画像を表示するため、被写体に応じた画像信号を撮像素子から読み出して処理する動画像表示手段を有する。例えば、カラーテレビジョン方式としてＮＴＳＣ方式が適用される場合、１フィールド分の画像信号の読出し時間間隔が１／６０秒に設定される。また、電子内視鏡装置は、被写体を照明するため光源から放射される光の光量を調整する光量調整手段を有し、光量調整手段は、光量調整パラメータに従って光量を増減させる。
【０００７】
例えば、光量調整手段は絞りであり、光源とライトガイドなどの光伝達部材との間に介在するように絞りが配置される。より具体的には、光源からの光を遮蔽する遮蔽部を有する絞りであって、遮蔽部が円弧を描くように軸回転する絞りであるのがよい。絞りの角度によって被写体への光量が変わる。この場合、光量調整パラメータは軸回転の角度である。また、絞りの代わりに、液晶板（液晶シャッタ）や偏光板を配置してもよい。この場合、光量調整パラメータは電圧値である。あるいは、光源から放射される光の発光量を制御するように発光制御回路を光量調整手段として設けてもよい。この場合、光量調整パラメータは電流である。
【０００８】
モニタに表示される動画像の明るさを常に適切な明るさで維持するため、電子内視鏡装置は、表示される被写体像の明るさが一定となるように、光量調整パラメータを変化させることによって被写体への光量を制御する自動調光処理手段を備える。例えば、光量調整手段が絞りである場合、撮像素子から順次読み出される画像信号に基づいて輝度値を算出し、その輝度値と被写体像の適切な明るさを示す参照輝度値とに基づいて絞りを開閉させるのが好ましい。輝度値は、被写体像の代表的明るさを示す輝度レベルの値であればよく、例えば明るさを１〜２５６段階に分けた場合、０〜２５５のいずれかの整数値で表される。輝度値としては、例えば被写体像全体の明るさ平均を示す輝度平均値が適用される。この場合、参照輝度値としては、例えば１２０〜１４０のいずれかの値が設定される。
【０００９】
本発明の電子内視鏡装置は、光量調整パラメータを検出する光量調整パラメータ検出手段と、光量調整パラメータのとりうる範囲を通常観察用の第１の露光時間に応じた第１の範囲と近距離観察用の第２の露光時間に応じた第２の範囲とに二分し、検出される光量調整パラメータに従って、撮像素子における露光時間を第１の露光時間および第２の露光時間のいずれかに設定する露光時間設定手段とを備える。例えば、光量調整パラメータが軸回転する絞りの角度である場合、角度の全範囲は、被写体への光量が多くなる第１の範囲と、被写体への光量が少なくなる第２の範囲に二分される。第１の露光時間は、上述した動画像表示における１フィールド分の画像信号読出し時間間隔と一致すればよい。第２の露光時間は、ブレのない映像を得るために第１の露光時間よりも短くなり、近距離撮影に対処可能な第２の範囲は、光量調整パラメータが第１の範囲にある時と比べて被写体への光量が減少する範囲となる。例えば光量調整手段が軸回転する絞りである場合、絞りの移動可能な全範囲の角度に対し、角度の大きい範囲が第１の範囲、角度の小さい範囲が第２の範囲と設定される。第２の動画像表示処理手段は、電子シャッタ動作を実行させることにより、第２の露光時間によって得られる画像信号を順次撮像素子から読み出せばよい。第２の露光時間は、フリーズ動作による静止画像の記録を考慮して定められる。
【００１０】
本発明の電子内視鏡装置では、第１の範囲と第２の範囲との境界となる境界光量調整パラメータの近傍に、露光時間の切替を実行させない不感帯域が境界光量調整パラメータを間に挟んで設定されていることを特徴とする。露光時間設定手段は、光量調整パラメータが不感帯域内にある場合、露光時間の切替設定を実行しない。例えば、露光時間設定手段は、検出される光量調整パラメータが第１の範囲の中で不感帯域の上限である上限境界光量調整パラメータを超えている場合には第１の露光時間を設定し、検出される光量調整パラメータが第２の範囲の中で不感帯域の下限である下限境界光量調整パラメータを超えている場合には第２の露光時間を設定すればよい。
【００１１】
不感帯域が設けられていることにより、検出される光量調整パラメータが境界調整パラメータに非常に近い値であっても、光量調整パラメータが不感帯域内に収まっている限り露光時間の切替設定が実行されない。そのため、露光時間が繰り替えし切替設定されることにより光量調整手段に対してハンチングが生じる恐れがない。
【００１２】
不感帯域、境界光量調整パラメータの値は、光量調整手段の構成、特性や光量調整パラメータと被写体への光量との関係に基づいて定めればよい。しかしながら、絞りの発振を万全に防ぐために不感帯域を必要以上に広く設定した場合、露光時間の切替が適切に実行されなくなり、一方で不感帯域を必要以上に狭く設定した場合、ハンチングが生じてしまう恐れがある。不感帯域を適切に設定できるようにするため、不感帯域が、光量調整手段を駆動させる時の光量調整パラメータの変動量に従って定められるのが望ましい。露光時間設定手段において露光時間の切替が実行された場合、第１の露光時間と第２の露光時間との比により被写体への光量の変動倍率が求められる。自動調光処理手段は被写体像の明るさが一定となるように光量調整を行うため、その比に基づいて光量調整手段を所定量だけ駆動させる。この時の光量調整パラメータの変動量が不感帯域に対応していれば、光量調整の過程で露光時間が再び切り替えられることが起きず、ハンチングを防ぐことができる。
【００１３】
特に、被写体への光量と光量調整パラメータとが、光量調整パラメータが一定量変化するごとに被写体への光量が一定倍率だけ変化する関係にあるのが望ましい。このような関係が維持されていると、第１の露光時間と第２の露光時間との比が一定であれば、任意の光量調整パラメータに対して常に同一の不感帯域を用いることができる。この場合、不感帯域は、以下の式に基づいて定めればよい。
ＳＡ＝（Ａ／Ｂ）×（ＳＴ１／ＳＴ２）  ・・・・（１）
ただし、不感帯域をＳＡ、光量調整パラメータの一定変化量をＡ，被写体への光量の一定倍率をＢ、第１の露光時間をＳＴ１、第２の露光時間をＳＴ２と表す。
【００１４】
例えば光量調整手段が軸回転する絞りである場合、露光時間が切り替えられると、被写体への光量が（ＳＴ１／ＳＴ２）倍あるいは（ＳＴ２／ＳＴ１）倍に変化する。絞りの角度がＡ度開くごとに被写体への光量がＢ倍となる特性を有する場合、絞りが開くと、自動調光処理において被写体像の明るさを一定に維持すため、絞りは（Ａ／Ｂ）×（ＳＴ１／ＳＴ２）だけ移動する。この移動範囲を不感帯域に設定することにより、絞りの発振を防ぐことができる。
【００１５】
本発明の電子内視鏡装置のプロセッサは、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、動画像を表示するため、撮像素子から被写体に応じた画像信号を読み出して信号処理を施す動画像表示手段と、被写体を照明するため光源から放射される光の光量を調整し、光量調整パラメータに従って光量を増減させる光量調整手段と、被写体像の明るさが一定となるように、光量調整パラメータを変化させることによって被写体への光量を制御する自動調光処理手段と、光量調整パラメータを検出する光量調整パラメータ検出手段と、光量調整パラメータのとりうる範囲を、通常観察用の第１の露光時間に応じた第１の範囲と、第１の露光時間よりも短い近距離観察用の第２の露光時間に対応し、光量調整パラメータが第１の範囲にある時と比べて被写体への光量が減少する第２の範囲とに二分し、検出される光量調整パラメータに従って、撮像素子における露光時間を第１の露光時間および第２の露光時間のいずれかに設定する露光時間設定手段とを備え、第１の範囲と第２の範囲との境界となる境界光量調整パラメータの近傍に、露光時間の切替を実行させない不感帯域が境界光量調整パラメータを間に挟んで設定されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の電子内視鏡装置用自動調光処理装置は、撮像素子を有するビデオスコープとビデオスコープが接続されるプロセッサとを備えた電子内視鏡装置であって、動画像を表示するため、撮像素子から被写体に応じた画像信号を読み出して信号処理を施す動画像表示手段と、被写体を照明するため光源から放射される光の光量を調整し、光量調整パラメータに従って光量を増減させる光量調整手段とを備えた電子内視鏡装置において、被写体像の明るさが一定となるように、光量調整パラメータを変化させることによって被写体への光量を制御する自動調光処理手段と、光量調整パラメータを検出する光量調整パラメータ検出手段と、光量調整パラメータのとりうる範囲を、通常観察用の第１の露光時間に応じた第１の範囲と、第１の露光時間よりも短い近距離観察用の第２の露光時間に対応し、光量調整パラメータが第１の範囲にある時と比べて被写体への光量が減少する第２の範囲とに二分し、検出される光量調整パラメータに従って、撮像素子における露光時間を第１の露光時間および第２の露光時間のいずれかに設定する露光時間設定手段とを備え、第１の範囲と第２の範囲との境界となる境界光量調整パラメータの近傍に、露光時間の切替を実行させない不感帯域が境界光量調整パラメータを間に挟んで設定されていることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態である電子内視鏡装置について説明する。
【００１８】
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。
【００１９】
電子内視鏡装置では、撮像素子であるＣＣＤ５４を有するビデオスコープ５０と、ＣＣＤ５４から読み出される画像信号を処理するプロセッサ１０とが備えられており、観察部位の画像を動画像あるいは静止画像として表示するモニタ６０がプロセッサ１０に接続される。ビデオスコープ５０はプロセッサ１０に着脱自在に接続可能であり、また、プロセッサ１０にはビデオレコーダ７０、ビデオプリンタ８０が接続されている。
【００２０】
ランプ点灯スイッチ（図示せず）がＯＮになると、ランプ電源３６から光源ランプ３４へ電力が供給されて点灯する。点灯した光源ランプ３４から放射された光は、集光レンズ（図示せず）および絞り３３を介してビデオスコープ５０内に設けられた光ファイバー束５６の入射端に入射する。光ファイバー束５６は、光源ランプ３４から放射される光を観察部位Ｓのあるビデオスコープ５０の先端側へ伝達する光ファイバーであり、光ファイバー束５６を通った光は出射端５６Ｂから出射する。出射端５６Ｂから出射した光は拡散レンズである配光レンズ（図示せず）を介して観察部位Ｓに照射される。
【００２１】
観察部位Ｓにおいて反射した光は、対物レンズ（図示せず）を通ってＣＣＤ（Charge-Coupled Device ）５４の受光面に到達し、これにより観察部位Ｓの被写体像がＣＣＤ５４の受光面に形成される。本実施形態では、カラー撮像方式として単板同時式が適用されており、ＣＣＤ５４の受光面上にはイエロー（Ｙｅ）、シアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍｇ）、グリーン（Ｇ）の色要素が市松状に並べられた補色カラーフィルタ（図示せず）が受光面の各画素に対応するよう配置されている。ＣＣＤ５４では、補色カラーフィルタを通る色に応じた被写体像のアナログ画像信号が光電変換により発生し、所定時間間隔ごとに１フィールド（１フレーム分）の画像信号が、色差線順次方式に従って順次読み出される。カラーテレビジョン方式としては例えばＮＴＳＣ方式が適用されており、１／６０秒間隔（１／３０秒間隔）ごとに１フィールド分（１フレーム分）の画像信号が動画表示のために順次読み出され、信号線ＩＣを経由してプロセッサ１０へ送られる。ＣＣＤ５４はＣＣＤ駆動回路５２によって駆動されおり、ＣＣＤ駆動回路５２から画像信号を読み出すためのパルス信号が出力される。
【００２２】
プロセッサ１０に入力された画像信号は、不図示の前段回路にて増幅処理された後、Ａ／Ｄ変換器２２に送られる。Ａ／Ｄ変換器２２では、アナログの画像信号がデジタルの画像信号に変換され、デジタル画像信号が信号処理回路２４へ送られる。信号処理回路２４では、デジタル画像信号に対して、Ｒ，Ｇ，Ｂゲイン処理、ガンマ補正など様々な信号処理が施されるとともに、画像信号に基づいて輝度信号が生成される。１フレーム分のデジタル画像信号が順次フィールドメモリであるメモリ２６に格納される一方、輝度信号はＣＰＵ（Central Processing Unit）を含むシステムコントロール回路３０へ順次送られる。メモリ２６からデジタル画像信号が読み出されると、デジタル画像信号はＤ／Ａ変換器２８においてアナログ画像信号に変換される。アナログ画像信号は、不図示の後段回路にて所定の信号処理が施されてＮＴＳＣコンポジット信号、Ｙ／Ｃ分離信号（Ｓビデオ信号）、ＲＧＢ分離信号などのビデオ信号としてモニタ６０へ出力され、これにより被写体像が動画像としてモニタ６０に映し出される。
【００２３】
システムコントロール回路３０はプロセッサ１０全体を制御し、信号処理回路２４、絞り制御回路３２、ＣＣＤ駆動回路５２などの各回路に制御信号を出力する。システムコントロール回路３０内のＲＯＭ（図示せず）には自動調光処理を実行するとともにプロセッサ全体の動作を制御するためのプログラムが格納されている。タイミングコントロール回路（図示せず）では、信号の処理タイミングを調整するクロックパルスがプロセッサ１０内の各回路へ向けて出力される。
【００２４】
ライトガイド５６の入射端と集光レンズとの間には、被写体Ｓに照射される光の光量を調整するための絞り３３が設けられており、絞り制御回路３２の制御によって開閉する。信号処理回路２４からシステムコントロール回路３０へ送られる輝度信号に基づき、制御信号がシステムコントロール回路３０から絞り制御回路３２へ出力される。絞り制御回路３２は制御信号に基づいてモータ（図示せず）を駆動させ、これによりモータと接続された絞り３３が開閉する。また、絞り３３の開度を示す信号が絞り制御回路３２からシステムコントロール回路３０へ送られる。
【００２５】
ビデオスコープ５０にはフリーズスイッチボタン５８が設けられており、オペレータによってフリーズスイッチボタン５８が押下されると、押下操作により生じた操作信号がプロセッサ１０のシステムコントロール回路３０へ送られる。そして、検出された操作信号に基づいて、フリーズ動作が実行される。すなわち、静止画像を記録するため、１フレーム分の画像信号が画像記録用メモリ７５に記録されるととともに、ビデオレコーダ７０、ビデオプリンタ８０へ静止画像が映像信号として送信される。ビデオレコーダ７０は動画像及び静止画像を記録するための記録装置であり、ビデオプリンタ８０では、送られてきた静止画像のビデオ信号に基づいて静止画像が印刷される。
【００２６】
本実施形態では、後述するように、ＣＣＤ５４において１フィールド分の画像信号を生成する際の露光時間は、動画像表示における画像信号の読出し時間間隔（ここでは１／６０秒）と一致した時間に設定されるか、あるいは観察部位Ｓとビデオスコープ５０の先端部とが近距離である場合に適した露光時間に設定される。近距離観察用の露光時間は、ここでは１／１２０秒に定められている。近距離観察用の露光時間で画像信号がＣＣＤ５４から読み出されている状態でフリーズスイッチボタン５８が押下されると、その露光時間に従って静止画像が記録される。なお、露光時間は、ＣＣＤ５４において電子シャッタ動作を実行するときの電子シャッタ速度に相当する。そのため、以下では露光時間を電子シャッタ速度で表す。
【００２７】
図２は、絞り３３の一部構成を示した平面図であり、光源ランプ３４とライトガイド５６の入射端との間を通過する光束と、絞り３３との相対的位置関係を示している。また、図３は、絞り３３の角度と、絞り３３の開口面積との関係、すなわち絞り３３の開口特性を示した対数グラフである。なお、絞り３３の開口面積と絞り３３を通過する光の光量は比例関係にある。
【００２８】
絞り３３は、光源ランプ３４からの光をほとんどすべて遮断できるほどの大きさを有する先端部３３Ａとアーム部（図示せず）とが一体となって構成されており、アーム部の先端にはモータが機械的に接続されている。モータが回転することにより、絞り３３はアーム部の先端を軸として軸回転し、先端部３３Ａは円弧ＣＣに沿って連続的に移動する。先端部３３Ａには切欠き部３３Ｃが形成されており、また、円弧ＣＣに沿って微細孔３３Ｂが多数形成されている。光束ＢＬの中心とアーム部先端の回転軸とを結ぶ線ＢＣは、絞り３３の角度を規定するための基準線であり、絞り３３は０度〜３０度の範囲で移動する。図３では、絞り３３の角度が１８度、３０度の場合における先端部３３Ａと光束ＢＬとの相対的位置関係が表されている。
【００２９】
本実施形態では、絞り３３の開口面積、すなわち被写体への光量は、絞り３３の角度の指数関数として表される。したがって、図３の対数グラフにおいて示すように、絞り３３が一定角度開く度に被写体への光量が一定倍率だけ増加する。絞り３３の先端部３３Ａには、この線形関係が維持されるように、複数の微細孔３３Ｂが所定の数だけ形成されている。本実施形態では、絞り３３が３度開く毎に照度被写体への光量が２倍となる。なお、以下では、絞り３３の角度を符号「Ｄ」によって表す。
【００３０】
図４は、絞り３３の開度と電子シャッタ速度との関係を示した図であり、図５は、被写体像の明るさを示す輝度信号レベルを時系列的に示した図である。図４、図５を用いて、絞り３３の発振について説明する。
【００３１】
上述したように、電子シャッタ速度は、通常観察時の場合に画像信号の読出し時間間隔と同じ時間間隔（＝１／６０秒）に設定され、近距離観察の場合には１／１２０秒に設定される（以下では、それぞれ通常シャッタ速度ＳＳ１、高速シャッタ速度ＳＳ２と表す）。本実施形態では、図４に示すように、すなわち絞り３３の角度に応じて電子シャッタ速度が通常シャッタ速度ＳＳ１、あるいは高速シャッタ速度ＳＳ２のいずれかに設定される。絞り３３の角度Ｄのとりうる範囲０度〜３０度は、境界角度αを挟んで、通常シャッタ速度ＳＳ１に応じた第１の範囲Ｋ１と高速シャッタ速度ＳＳ２に応じた第２の範囲Ｋ２に二分されている。そして、絞り３３の角度Ｄが検出されると、特性直線Ｌに従って通常シャッタ速度ＳＳ１か高速シャッタ速度ＳＳ２のうちいずれかに電子シャッタ速度が設定される。絞り３３の角度Ｄが境界角度α以上である場合には通常シャッタ速度ＳＳ１（＝１／６０秒）が設定され、絞り３３の角度Ｄが境界角度αより小さい場合には高速シャッタ速度ＳＳ２（＝１／１２０秒）が設定される。すなわち、境界角度αに対応する切り替えポイントＰを境にして、電子シャッタ速度が切り替えられる。本実施形態では、境界角度αは１５度に設定されている。
【００３２】
図５では、システムコントロール回路３０が検出する輝度信号のレベルが時系列的に示されており、また、絞り３３を通過する光の光量が輝度信号レベルによって表されている。動画像表示においては、画像信号から検出される輝度信号レベル、すなわち輝度値Ｙが被写体像の適切な明るさ基準を示す輝度値Ｙ１（以下では、参照輝度値という）で維持されるように自動調光処理が施されている。ただし、輝度値は、被写体像の明るさを２５６段階で分類したときに、０〜２５５の間のいずれかの整数値として定められる。また、輝度値はここでは輝度平均値を示しており、０〜２５５の各輝度値における画素の数とその輝度値との乗数の総和を１フィールド分の画素数で割ることによって算出される。この場合、参照輝度値Ｙ１は、例えば１２８に設定される。
【００３３】
ここで、図４に示すように、絞り３３が角度Ｄ１の位置にある時にスコープ先端と被写体との距離が近づいた場合（図５の時刻ｔ0参照）、自動調光処理のため、検出される輝度値Ｙが参照輝度値Ｙ１となるように絞り３３が所定角度だけ閉じる方向へ駆動される（図４の矢印Ｍ１参照）。絞り３３が駆動される期間Ｔ１の中で、境界角度αよりわずかに小さい角度Ｄ２まで絞り３３が移動する。
【００３４】
絞り３３が角度Ｄ２まで移動すると、角度Ｄ２が境界角度αより小さいため、電子シャッタ速度は、時刻ｔ１において通常シャッタ速度ＳＳ１から高速シャッタ速度ＳＳ２へ切り替えられる。高速電子シャッタ速度ＳＳ２（＝１／１２０秒）が通常シャッタ速度ＳＳ１（＝１／６０秒）の２倍のシャッタ速度であることから、ＣＣＤ５４における露光時間が半分となり、検出される輝度値Ｙは高速シャッタ速度ＳＳ２へ切り替わる直前の輝度値の半分である輝度値Ｙ２となる（図５参照）。
【００３５】
上述したように自動調光処理では輝度値Ｙが参照輝度値Ｙ１と一致するように絞り３３が駆動されることから、絞り３３は開く方向へ駆動される。絞り３３が開いていく期間Ｔ２の中で、絞り３３は、境界角度α以上である角度Ｄ３まで移動する（図４の矢印Ｍ２参照）。
【００３６】
絞り３３が角度Ｄ３まで移動すると、電子シャッタ速度が時刻ｔ２において高速シャッタ速度ＳＳ２から通常シャッタ速度ＳＳ１に切り替えられる。通常シャッタ速度ＳＳ１に切り替えられると、露光時間が２倍になるため、検出される輝度値Ｙが電子シャッタ速度の切替直前の輝度値の２倍である輝度値Ｙ３になる（図５参照）。その結果、輝度値Ｙが参照輝度値Ｙ１と等しくなるように、絞り３３が再び閉じる方向へ駆動される。
【００３７】
このような絞り３３の移動が繰り返されると、絞り３３が発振（ハンチング）を起こしてしまい、いつまでも被写体像の明るさが適切な明るさに収束せず、モニタ上では、被写体像の明暗の変化が繰り返される。そこで本実施形態では、絞り３３の発振が生じないように、不感帯域を設けている。
【００３８】
図６は、本実施形態において適用される、不感帯域を設けた絞り３３の開度と電子シャッタ速度との関係を示した図である。
【００３９】
図６に示すように、絞り３３の発振を回避するため不感帯エリアＲが設けられており、境界角度α付近でシャッタ速度の切替を実行させないように不感帯域ＳＡが設定されている。不感帯エリアＲでは、絞り３３が境界角度αを通過しても、しばらくは電子シャッタ速度が切り替えられない。絞り３３が閉じる方向へ駆動される場合、下限切替ポイントＰ１に応じた下限境界角度αDまで絞り３３が移動すると、電子シャッタ速度が通常シャッタ速度ＳＳ１から高速シャッタ速度ＳＳ２へ切り替えられる。一方、絞り３３が開く方向へ駆動される場合、上限切替ポイントＰ２に応じた上限境界角度αUまで絞り３３が移動すると、電子シャッタ速度が高速シャッタ速度ＳＳ２から通常シャッタ速度ＳＳ１へ切り替えられる。本実施形態では、下限境界角度αDと上限境界角度αUとの範囲、すなわち不感帯域ＳＡは、境界角度αを中心に挟んで３度に設定されている。
【００４０】
図７は、自動調光処理を示したフローチャートである。自動調光処理は、図示しないプロセッサ１０全体動作のメインルーチンに対して１／６０秒間隔で割り込んで実行される。
【００４１】
ステップＳ１０１では、ＣＣＤ５４から読み出される画像信号に基づいて輝度値Ｙが算出される。そして、ステップＳ１０２では、輝度値Ｙが参照輝度値Ｙ０より大きいか否かが判断される。参照輝度値Ｙ０は被写体像の適切な明るさを示す輝度値であり、ここでは１２８に定められている。
【００４２】
ステップＳ１０２において輝度値Ｙが参照輝度値Ｙ０よりも大きいと判断された場合、ステップＳ１０３に移る。ステップＳ１０３では、被写体像の明るさが一定となるように絞り３３が閉じる方向へ駆動される。このときの絞り３３の駆動量、すなわち移動角度は、輝度値Ｙと参照輝度値Ｙ０との差に応じて定められる。ステップＳ１０３が実行されると、この割り込みルーチンは終了する。
【００４３】
一方、ステップＳ１０２において輝度値Ｙが参照輝度値Ｙ０以下であると判断された場合、ステップＳ１０４へ進む。ステップＳ１０４では、輝度値Ｙと参照輝度値Ｙ０との差に基づいて、絞り３３が所定角度だけ開く方向へ駆動される。ステップＳ１０４が実行されると、この割り込みルーチンは終了する。
【００４４】
図８は、電子シャッタ速度切り替え動作を示したフローチャートである。この処理は、図示しないメインルーチンに対して１／６０秒間間隔毎に割り込んで処理される。
【００４５】
ステップＳ２０１では、絞り３３の角度Ｄが検出される。そして、ステップＳ２０２では、絞り３３の角度Ｄが上限境界角度αUより大きいか否かが判断される。角度Ｄが上限境界角度αUより大きいと判断された場合、ステップＳ２０３へ進み、電子シャッタ速度が通常シャッタ速度ＳＳ１に設定される。ステップＳ２０３が実行されると、この割り込みルーチンは終了する。一方、角度Ｄが上限境界角度αU以下であると判断された場合、ステップＳ２０４へ進む。
【００４６】
ステップＳ２０４では、絞り３３の角度Ｄが下限境界角度αDより小さいか否かが判断される。絞り３３の角度Ｄが下限境界角度αD以上であると判断された場合、絞り３３の角度Ｄは不感帯域ＳＡ内にあるため、電子シャッタ速度の切り替えは実行されず、このまま割り込みルーチンは終了する。一方、絞り３３の角度Ｄが下限境界角度αDより小さいと判断されると、ステップＳ２０５へ進み、電子シャッタ速度が高速シャッタ速度ＳＳ２に設定される。ステップＳ２０５が実行されると、この割り込みルーチンは終了する。
【００４７】
このように本実施形態によれば、絞り３３の境界角度αを境にして、電子シャッタ速度の切替を行わない不感帯域ＳＡが設定されている。絞り３３の角度が上限境界角度αUを超えると、電子シャッタ速度が通常シャッタ速度ＳＳ１へ切り替わり、絞り３３の角度が下限境界角度αDより小さくなると、電子シャッタ速度が高速シャッタ速度ＳＳ２へ切り替わる。なお、不感帯域ＳＡは余裕を与えるために３度以上に設定してもよい。また、境界角度αを中心に設定せずに境界角度αを間に挟むようにして不感帯域を設定してもよい。境界角度αの値は、シャッタ速度の比や絞りの特性などを考慮して経験的に定めればよい。
【００４８】
本実施形態では、絞り３３の角度Ｄが３度開くごとに被写体への光量が２倍になる特性を有する絞り３３が適用されているが、その他の特性を有する絞りを適用してもよい。角度ＤがＡ度分だけ移動したときに、被写体への光量がＢ倍になる特性を有する絞りが適用される場合、不感帯域ＳＡは、以下の式によって求められる。
ＳＡ＝  （Ａ／Ｂ）×（ＳＴ１／ＳＴ２）      ・・・・（２）
ただし、通常シャッタ速度をＳＴ１、高速シャッタ速度をＳＴ２で表す。
【００４９】
本実施形態では、被写体への光量調整のため絞り３３が適用されているが、液晶板によって光量調整を行ってもよい。この場合、液晶板をライトガイドの入射端と光源ランプとの間に設ける。あるいは、光源ランプとして発光ダイオードを適用させ、発光ダイオードの発光量を制御して光量調整を行ってもよい。
【００５０】
【発明の効果】
このように本発明によれば、像ブレを回避し、被写体像の明るさを迅速に調整する自動調光処理が実行できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本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】絞りの構成を示した平面図である。
【図３】絞りの角度と開口面積との関係を表す対数グラフを示した図である。
【図４】絞りの開度と電子シャッタ速度との関係を示した図である。
【図５】被写体像の明るさを示す輝度信号レベルを時系列的に示した図である。
【図６】本実施形態において適用される、不感帯域を設けた絞りの開度と電子シャッタ速度との関係を示した図である。
【図７】自動調光処理の割り込みルーチンを示したフローチャートの図である。
【図８】電子シャッタ速度切り替え動作の割り込みルーチンを示したフローチャートの図である。
【符号の説明】
１０  プロセッサ
２４  信号処理回路
３０  システムコントロール回路
３２  絞り制御回路
３３  絞り（光量調整手段）
３３Ａ  先端部（遮蔽部）
５０  ビデオスコープ
５２  ＣＣＤ駆動回路
５４  ＣＣＤ（撮像素子）
５８  フリーズスイッチボタン
６０  モニタ
Ｄ  絞りの角度（光量調整パラメータ）
Ｋ１  第１の範囲
Ｋ２  第２の範囲
ＳＳ１  通常シャッタ速度（第１の露光時間）
ＳＳ２  高速シャッタ速度（第２の露光時間）
α  境界角度（境界光量調整パラメータ）
ＳＡ  不感帯域
Ｙ    輝度値
Ｙ１  参照輝度値
αU  上限境界角度（上限境界光量調整パラメータ）
αD  下限境界角度（下限境界光量調整パラメータ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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