(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内に挿入する一方、この体腔内の被写体を撮像する撮像装置を内蔵しまたは外付けで設ける内視鏡と、
前記内視鏡に照明光を供給する光源装置と、
前記内視鏡の撮像装置からの撮像信号を信号処理するとともに、異なる露光時間で撮像した各々の画像を合成してダイナミックレンジの拡大を行う信号処理装置と、
前記信号処理装置がダイナミックレンジを拡大する時において、前記光源装置から撮像装置への入射光量を、通常時と比較して増加する状態とする調光信号を生成する調光信号生成装置と、
前記調光信号生成装置からの調光信号によって前記光源装置からの照明光量を制御する光量制御装置と、
を備えることを特徴とする内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像信号のダイナミックレンジの拡大をより有効に行えるようにした内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
体腔内の観察には、医療用の内視鏡が用いられているが、体腔内は暗いため、この暗い体腔内に照明光を供給する照明装置が必要である。一方、電子式内視鏡や内視鏡外付けカメラを用いた内視鏡装置では、ＣＣＤ等の固体撮像素子のダイナミックレンジのため、照明が明る過ぎるとハレーションを起こし、また、逆に暗過ぎると観察が困難である。
【０００３】
一般に、テレビカメラ等の撮像装置では、その有効撮像輝度域は、撮像装置である例えば固体撮像素子の光電変換特性により一義的に定まる。つまり、固体撮像素子の出力レベルの下限は、ノズルレベルで限定される。一方、前記出力レベルの上限は、飽和レベルで限定される使用可能な動作レンジが定まる。また、固体撮像素子は、その出力レベル特性の傾きが一定の値を有しているので、結果として固体撮像素子の有効撮像輝度は一義的に定まる。
【０００４】
そこで、従来、例えば特開昭５７−３９６７３号公報では、２種類の異なる輝度での撮像信号を合成し、固体撮像素子の撮像信号のダイナミックレンジを拡大する撮像装置が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、内視鏡による撮像においては、観察する体腔内には照明が必要であって、この体腔内は濡れた状態であり、しかも凹凸が非常に多い被写体であるため、ダイナミックレンジが狭いと上述したように近点においては照明が明るすぎてハレーションを起こし、また、遠点においては暗すぎて撮像が不能となる。従って、単に前記従来例のように２種類の異なる輝度での撮像信号を合成し、固体撮像素子の撮像信号のダイナミックレンジを拡大するだけの装置を、前記電子式内視鏡や、内視鏡外付けカメラを用いた内視鏡装置に用いても、この従来の装置では被写体を照明する照明装置に関しての考慮がないので、ダイナミックレンジを拡大しても、特に遠点における被写体は光量が不足して像を撮像することができないといった問題がある。
【０００６】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたもので、近点においてはハレーションを起こさず、遠点においては光量不足を起こすことなく、近点から遠点に到るまでの体腔内の内視鏡画像を所望の輝度により観察することのできる内視鏡装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明による内視鏡装置は、体腔内に挿入する一方、この体腔内の被写体を撮像する撮像装置を内蔵し、または外付けで設ける内視鏡と、前記内視鏡に照明光を供給する光源装置と、前記内視鏡の撮像装置からの撮像信号を信号処理するとともに、異なる露光時間で撮像した各々の画像を合成してダイナミックレンジの拡大を行う信号処理装置と、前記信号処理装置がダイナミックレンジを拡大する時において、前記光源装置から撮像装置への入射光量を、通常時と比較して増加する状態とする調光信号を生成する調光信号生成装置と、前記調光信号生成装置からの調光信号によって前記光源装置からの照明光量を制御する光量制御装置を具備して構成される。
【０００８】
本発明の内視鏡装置では、前記信号処理装置の前記調光信号生成手段が、前記ダイナミックレンジの拡大時において、前記撮像装置への光量を増大するよう調光信号を生成することで、ハレーションを起こすことなく遠点に渡るまでの体腔内の内視鏡画像を所望の輝度により観察することを可能とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００１０】
図１ないし図７は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１は内視鏡装置の構成を示す構成図、図２は図１のＲ用Ｄレンジ拡大回路の構成を示す構成図、図３は図２の第１ＬＵＴ及び第２ＬＵＴのマッピングを示す図、図４は図１の光源装置の構成を示す構成図、図５は図２のＲ用Ｄレンジ拡大回路の各信号のタイミングを示すタイミングチャート、図６は図２のＲ用Ｄレンジ拡大回路の作用を説明する説明図、図７は図１の内視鏡装置の変形例の構成を示す構成図である。
【００１１】
（構成）
図１に示すように、本実施の形態の内視鏡装置１は、体腔内に挿入し被写体を観察する内視鏡２と、内視鏡２の接眼部に着脱自在に接続され内視鏡２により得られた被写体像を撮像する単板カラー撮像素子であるＣＣＤ３を備えた外付けＴＶカメラ４と、外付けＴＶカメラ４のＣＣＤ３を駆動制御すると共にＣＣＤ３からの撮像信号を信号処理し図示しないモニタに被写体像を表示させるカメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵと記す）５と、内視鏡２より延出され着脱自在に接続されるユニバーサルケーブル６を介して内視鏡２に照明光を供給する光源装置７とを備えて構成される。
【００１２】
ＣＣＵ５は、基準信号を発生する同期信号発生回路（以下、ＳＳＧと記す）１３と、ＳＳＧ１３からの基準信号を入力しＣＣＤ３の駆動信号等を生成するタイミングジェネレータ１４と、タイミングジェネレータ１４からの駆動信号によりＣＣＤ３を駆動するＣＣＤドライバ１５と有している。
【００１３】
また、ＣＣＵ５は、ＣＣＤ３からの撮像信号を増幅するプリアンプ１６と、タイミングジェネレータ１４からのサンプリングパルスに基づき相関二重サンプリング（以下ＣＤＳと略記）するＣＤＳ回路１７と、ＣＤＳ回路１７の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１８とを備え、ＣＣＤ３からの出力の画像信号がプリアンプ１６で増幅された後にＣＤＳ回路１７によってベースバンド帯域に落とされ、Ａ／Ｄ変換器１８によりデジタル信号に変換されるようになっている。
【００１４】
さらに、ＣＣＵ５は、Ａ／Ｄ変換器１８でＡ／Ｄ変換されたデジタル信号をＲＧＢの３つの色信号に分離する色分離回路１９と、色分離回路１９により色分離されたデジタル信号に対してホワイトバランスの調整を行うホワイトバランス回路２０と、ホワイトバランス回路２０によりホワイトバランスの調整がなされたデジタル信号のゲイン調整を行う自動利得制御回路（以下、ＡＧＣ回路と記す）２１と、ＡＧＣ回路２１によりゲイン調整されたデジタル信号に対してｋｎｅｅ処理及びγ補正を行うｋｎｅｅ＆γ回路２２と、スイッチ２３を介してｋｎｅｅ＆γ回路２２によりｋｎｅｅ処理及びγ補正されたＲＧＢのデジタル信号に対してエンハンス処理を行うエンハンス回路２６と、エンハンス処理されたデジタル信号をＤ／Ａ変換し７５Ωドライバ２７を介して図示しないモニタに出力するＤ／Ａ変換器２８とを備えて構成される。
【００１５】
また、ＣＣＵ５は、ｋｎｅｅ＆γ回路２２によりｋｎｅｅ処理及びγ補正されたＲＧＢのデジタル信号を加算平均する加算平均回路２９と、この加算平均回路２９の出力をローパスフィルタ（ＬＰＦ）３０を介して入力しスイッチ３１を介して入力される基準電圧Ｖrefとの差分を増幅して内視鏡２に照明光を供給する光源装置７に調光信号として出力するオペアンプ３３と、装置前面に設けられたダイナミックレンジの拡大を指示するダイナミックレンジ拡大ＯＮ／ＯＦＦスイッチ３４からの入力を受けスイッチ２３及びスイッチ３１の切換とタイミングジェネレータ１４が生成する駆動信号等のタイミングを制御するＣＰＵ３５とを備えている。
【００１６】
ここで、ダイナミックレンジ拡大ＯＮ／ＯＦＦスイッチ３４がＯＮされると、スイッチ２３の各スイッチがａ側からｂ側に切り換えられ、ｋｎｅｅ＆γ回路２２によりｋｎｅｅ処理及びγ補正されたＲＧＢのデジタル信号は、スイッチ２３を介してそれぞれのダイナミックレンジを拡大処理するＲ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｒ、Ｇ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｇ及びＢ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｂに入力されるようになっている。この場合、エンハンス回路２６は、Ｒ用Ｄレンジ拡大回路１５Ｒ、Ｇ用Ｄレンジ拡大回路１５Ｇ及びＢ用Ｄレンジ拡大回路１５Ｂによりダイナミックレンジが拡大されたＲＧＢのデジタル信号に対してエンハンス処理を行うことになる。
【００１７】
Ｒ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｒは、図２に示すように、ｋｎｅｅ＆γ回路２２によりｋｎｅｅ処理及びγ補正されたＲ信号の１フィールド分のデジタル信号を記憶するフィールドメモリ４１と、フィールドメモリ４１に記憶されたＲ信号と現在のフィールドのＲ信号とをタイミングジェネレータ１４からのフィールド判別信号により切り換えて出力する第１セレクタ４２及び第２セレクタ４３とを備えており、第２セレクタ４３はインバータ回路４４を介することで第１セレクタ４２が出力する現在のフィールドのＲ信号と異なるフィールドのＲ信号を出力するようになっている。
【００１８】
また、Ｒ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｒは、第２セレクタ４３が出力するＲ信号に対して画素レートでの出力レベルに対して後述する所定の関数値を出力する第１ルックアップテーブル（以下、第１ＬＵＴ）４５及び第２ルックアップテーブル（以下、第２ＬＵＴ）４６と、前記第１セレクタ４２が出力するＲ信号に対して画素レートでの出力と第１ＬＵＴ４５の出力とを乗算する第１乗算器４７と、第２セレクタ４３が出力するＲ信号に対して画素レートでの出力と第２ＬＵＴ４５の出力とを乗算する第２乗算器４８と、第１乗算器４７の出力及び第２乗算器４８の出力を加算して前記エンハンス回路２６に出力する加算器４９とを備えて構成されている。
【００１９】
なお、Ｇ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｇ及びＢ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｂは、Ｒ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｒと同じ回路構成であるので、説明は省略する。
【００２０】
上述した第１ＬＵＴ４５及び第２ＬＵＴ４６は、図３に示すようなマッピングをしており、Ｒ信号の画素レートでの出力レベルをｘとしたとき、第１ＬＵＴ４５はｃｏｓ2（ｐｘ）を出力し、第２ＬＵＴ４６はｓｉｎ2（ｐｘ）を出力するようになっている。なお、ｐは補正係数であり、例えばｐ＝（２π／４×４）である。
【００２１】
光源装置７は、図４に示すように、照明光を発生するランプ５１と、ランプ５１を駆動するランプ駆動回路５２と、ランプ５１からの照明光を絞り５３を介してユニバーサルケーブル６に内挿され内視鏡２の先端に照明光を伝送するライトガイド５４の入射端に集光させるレンズ５５と、絞り５３を駆動するモータ５６と、オペアンプ３３からの調光信号を入力しモータ５６により絞り５３を制御する調光回路５７とを備えて構成される。
【００２２】
（作用）
次に、このように構成された本実施の形態の内視鏡装置１の作用について説明する。
【００２３】
ＣＣＵ５において、ＳＳＧ１３からの基準信号に基づきタイミングジェネレータ１４で生成された駆動信号でＣＣＤドライバ１５が外付けＴＶカメラ４のＣＣＤ３を駆動する。そして、ＣＣＤ３で撮像された被写体の光電変換信号はプリアンプ１６で増幅された後にＣＤＳ回路１７によってベースバンド帯域に落とされ、Ａ／Ｄ変換器１８によりデジタル信号に変換される。
【００２４】
その後、色分離回路１９によりＡ／Ｄ変換されたデジタル信号をＲＧＢの３つの色信号に分離され、ホワイトバランス回路２０、ＡＧＣ回路２１及びｋｎｅｅ＆γ回路２２によりホワイトバランス調整、ゲイン調整及びｋｎｅｅ処理及びγ補正がなされた後、スイッチ２３を介してエンハンス回路２６でエンハンス処理され、Ｄ／Ａ変換器２８によりＤ／Ａ変換され７５Ωドライバ２７を介して図示しないモニタに出力される。
【００２５】
ｋｎｅｅ＆γ回路２２によりｋｎｅｅ処理及びγ補正されたＲＧＢのデジタル信号は加算平均回路２９で加算平均され、ＬＰＦ３０を介してオペアンプ３３に入力される。そして、オペアンプ３３でスイッチ３１を介して入力される基準電圧Ｖrefとの差分が増幅され光源装置７の調光回路５７に調光信号として出力される。
【００２６】
ここで、装置前面に設けられたダイナミックレンジの拡大を指示するダイナミックレンジ拡大ＯＮ／ＯＦＦスイッチ３４がＯＮされ、ダイナミックレンジの拡大指示がＣＰＵ３５になされると、ＣＰＵ３５は、スイッチ２３内の各スイッチをａ側からｂ側に切り換え、ｋｎｅｅ＆γ回路２２によりｋｎｅｅ処理及びγ補正されたＲＧＢのデジタル信号をＲ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｒ、Ｇ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｇ及びＢ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｂに出力させると共に、タイミングジェネレータ１４を制御し、スイッチ３１をｃ側からｄ側に切り換える。
【００２７】
スイッチ３１のｃ側からｄ側への切り換えにより、オペアンプ３３の＋側入力がグランドレベルとなり、オペアンプ３３の出力である調光信号は、光源装置７内の絞り５３を開口状態にするようなレベル信号となり、この調光信号を光源装置７内の調光回路５７が入力することにより、調光回路５７はモータ５６を駆動制御し絞り５３を開口状態にする。これにより内視鏡２のライトガイド５４の入射端には、最大光量のランプ５１からの照明光がレンズ５５を介して供給されることとなる。
【００２８】
また、タイミングジェネレータ１４ではＣＰＵ３５の制御に基づき駆動信号を生成し、タイミングジェネレータ１４で生成された駆動信号によりＣＣＤドライバ１５は、フィールド単位で異なる時間のシャッタ時間、例えば第１のシャッタ時間を１／６０ｓｅｃとして被写体を撮像すると共に、第２のシャッタ時間を例えば第１のシャッタ時間の１／４（１／２４０ｓｅｃ）として高速シャッタで被写体を撮像するようにＣＣＤ３を駆動する。すなわち、Ａフィールドの被写体像は上記の第１のシャッタ時間で撮像され、Ｂフィールドの被写体像は上記の第２のシャッタ時間で撮像される。そして、後述するように、Ｒ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｒ、Ｇ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｇ及びＢ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｂで、この異なるシャッタ時間での被写体の撮像信号によりダイナミックレンジを拡大する。
【００２９】
次に、Ｒ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｒ、Ｇ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｇ及びＢ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｂにおけるダイナミックレンジの拡大処理の詳細について、図５のタイミングチャートを参照し、Ｒ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｒを例に説明する。
【００３０】
ダイナミックレンジ拡大ＯＮ／ＯＦＦスイッチ３４がＯＮされ、絞り５３が開口状態となって内視鏡２のライトガイド５４の入射端に最大光量の照明光が供給された状態でｋｎｅｅ＆γ回路２２によりｋｎｅｅ処理及びγ補正されたＲＧＢのデジタル信号がスイッチ２３を介してＲ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｒに出力される。
【００３１】
Ｒ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｒでは、タイミングジェネレータ１４から映像信号ＶＤ（図５（ａ））に同期したフィールド判別信号（図５（ｂ））がＲ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｒの第１セレクタ４２及びインバータ回路４４を介して第２セレクタ４３に出力される。
【００３２】
また、ｋｎｅｅ＆γ回路４２のＲ出力は、Ｒ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｒのフィードメモリ４１（図５（ｃ））と第１セレクタ４２及び第２セレクタ４３の一方の入力端に入力され、フィードメモリ４１の出力（図５（ｄ））が第１セレクタ４２及び第２セレクタ４３の他方の入力端に入力される。
【００３３】
これにより、フィールド判別信号に基づき、第１セレクタ４２からは第１のシャッタ時間（１／６０ｓｅｃ）で撮像されたＡフィールドの画像のデジタル信号が出力され、第２セレクタ４３からは第２のシャッタ時間（１／２４０ｓｅｃ）で撮像されたＢフィールドの画像のデジタル信号が出力されることになる。
【００３４】
そして、第１セレクタ４２からのＡフィールドの画像のデジタル信号が第１乗算器４７を経て加算器４９に出力される。一方、第２セレクタ４３からのＢフィールドの画像のデジタル信号が第１ＬＵＴ（図５（ｅ））、第２ＬＵＴ４６（図５（ｆ））及び第２乗算器４８に出力される。
【００３５】
このとき、第１ＬＵＴ４５からは、Ｂフィールドの画像のデジタル信号の画素レートでの出力値ｘに対してｃｏｓ2（ｐｘ）が第１乗算器４７に出力され、第１乗算器４７で画素レートでＡフィールドの画像のデジタル信号と前記ｃｏｓ2（ｐｘ）が乗算される（図５（ｇ））。また、前記第２ＬＵＴ４６からは、Ｂフィールドの画像のデジタル信号の画素レートでの出力値ｘに対してｓｉｎ2（ｐｘ）が第２乗算器４８に出力される。この第２乗算器４８では、Ｂフィールドの画像のデジタル信号と前記ｓｉｎ2（ｐｘ）が乗算される（図５（ｈ））。そして、前記加算器４９にて、第１乗算器４７の出力と第２乗算器４８の出力が加算される（図５（ｉ））。
【００３６】
図５においては、簡単なためにＡnフィールドの各画素の出力をＡnで、また、Ｂnフィールドの各画素の出力をＢnで代表させて図示しているが、本実施の形態でのダイナミックレンジの拡大処理では、上述したように、画素レートで処理を行っているため、正確には、Ａフィールドの画像のデジタル信号の画素レートでの各出力値をｘ、Ｂフィールドの画像のデジタル信号の画素レートでの各出力値をｕとすると、加算器４９により
Ｍ＝ｘｃｏｓ2（ｐｘ）＋ｕｓｉｎ2（ｐｘ）
が得られることになる。
【００３７】
なお、Ｇ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｇ及びＢ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｂは、Ｒ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｒと同様に作用するので、説明は省略する。
【００３８】
（効果）
従って、本実施の形態によれば、体腔内の観察部位の通常観察から詳細観察に移行において、ダイナミックレンジ拡大ＯＮ／ＯＦＦスイッチ３４をＯＮすると、絞り５３が開口状態となって内視鏡２のライトガイド５４の入射端に最大光量の照明光が供給された状態でｋｎｅｅ＆γ回路２２によりｋｎｅｅ処理及びγ補正されたＲＧＢのデジタル信号がスイッチ２３を介してＲ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｒに出力され、図６に示すように、第１のシャッタ時間（１／６０ｓｅｃ）で撮像されたＡフィールドの画像のデジタル信号ｙ1及び第２のシャッタ時間（１／２４０ｓｅｃ）で撮像されたＢフィールドの画像のデジタル信号ｙ2に対して、Ｒ用Ｄレンジ拡大回路１５Ｒより出力される上記出力Ｍは、低輝度域では、ｃｏｓ2（ｐｘ）による重み付けによって主に第１のシャッタ時間（１／６０ｓｅｃ）で撮像されたＡフィールドの画像のデジタル信号となり、高輝度域では逆にｓｉｎ2（ｐｘ）による重み付けによって主に第２のシャッタ時間（１／２４０ｓｅｃ）で撮像されたＢフィールドの画像のデジタル信号となるため、Ｓ／Ｎを低輝度域で劣化させることなくダイナミックレンジを拡大することができ、かつ、最大光量の照明光の供給及び上記ダイナミックレンジの拡大により、ハレーションを起こすことなく遠点に渡るまでの体腔内の内視鏡画像を所望の輝度により観察することができる。
【００３９】
また、出力Ｍはｘに対してｐを適切に設定することにより、第２のシャッタ時間で撮像した信号が飽和するまでの明るさの範囲で、連続した単調増加関数にしているので、得られる画像は一様となり、違和感のない画像を得ることができる。
【００４０】
ここで、補正係数ｐをｐ＝（２π／４×４）としたが、これに限らず、補正係数ｐはＣＣＤの特性に応じて少なくとも上記出力Ｍがｘに対して単調増加関数となるように選択することが可能である。また、出力Ｍは上記関数、すなわち、
ｘｃｏｓ2（ｐｘ）＋ｕｓｉｎ2（ｐｘ）
に限らず、少なくとも、低輝度領域では低速シャッタ時間で撮像した信号を主とし、高輝度領域では高速シャッタ時間で撮像した信号を主とする関数であればよい。
【００４１】
なお、本実施の形態では、色分離回路９によりＲＧＢに色分離してそれぞれのＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に対してＲ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｒ、Ｇ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｇ及びＢ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｂによりダイナミックレンジを拡大するとしたが、これに限らず、色分離回路で輝度信号と色差信号に分離し、輝度信号と色差信号の両方あるいは輝度信号のみに対してダイナミックレンジを拡大するように構成してもよい。
【００４２】
なお、図７に示すように、ＣＣＤ３の撮像面の前段に入射光量を制御するアイリス装置６１が設けられた外付けＴＶカメラ４ａにおいては、ダイナミックレンジ拡大ＯＮ／ＯＦＦスイッチ３４がＯＮされた際に、ＣＰＵ３５がアイリス装置６１を開口状態に制御することで、本実施の形態と同等の作用・効果を得ることができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、内視鏡２の接眼部に着脱自在に接続される外付けＴＶカメラ４により被写体を撮像するとしたが、これに限らず、例えば挿入部の先端部内にＣＣＤを備えた電子内視鏡により被写体を撮像する場合にも本実施例を適用することができることは言うまでもない。
【００４４】
図８ないし図１０は本発明の第２の実施の形態に係わり、図８は内視鏡装置の構成を示す構成図、図９は図８の検波回路の構成を示す構成図、図１０は図９の検波回路の作用を説明する説明図である。
【００４５】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００４６】
（構成）
図８に示すように、本実施の形態では、加算平均回路２９の出力が検波回路８０に出力される。検波回路８０は、図９に示すように、加算平均回路２９の出力をＤ／Ａ変換器８１でＤ／Ａ変換し、ＣＰＵ３５により制御されるスイッチ８２を介して平均化回路８３で平均化されオペアンプ８４により基準電圧Ｖrefとの差分が増幅されて、光源装置７の調光回路５７に調光信号として出力される。
【００４７】
その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００４８】
（作用）
本実施の形態においては、スイッチ８２は、ダイナミックレンジ拡大ＯＮ／ＯＦＦスイッチ３４がＯＦＦの場合はＣＰＵ３５の制御により常にＯＮ状態となっており、ダイナミックレンジ拡大ＯＮ／ＯＦＦスイッチ３４がＯＮされると、ＣＰＵ３５はタイミングジェネレータ１４から映像信号ＶＤ（図１０（ａ））に同期したフィールド判別信号（図１０（ｂ））に基づき、第２のシャッタ時間（１／２４０ｓｅｃ）で撮像されたＢフィールド（図１０（ｃ））の画像信号（図１０（ｄ））のみを平均化回路８３で平均化して調光信号を生成する（図１０（ｅ））ため、フィールド判別信号に同期させてスイッチ８２をＯＮ／ＯＦＦする。
【００４９】
その他の作用は第１の実施の形態と同じである。
【００５０】
（効果）
このように本実施の形態では、第１の実施の効果に加え、ダイナミックレンジ拡大ＯＮ／ＯＦＦスイッチ３４がＯＮされた場合、高速の例えば第２のシャッタ時間（１／２４０ｓｅｃ）で撮像されたＢフィールドの画像信号を平均化し、この平均化信号により光源装置７の調光回路５７に対する調光信号を生成しているので、飽和する可能性のある低速の例えば第１のシャッタ時間（１／６０ｓｅｃ）で撮像された画像信号により調光することがなく、ハレーションを起こすことなく遠点に渡るまでの体腔内の内視鏡画像を精度の高い調光により得ることができる。
【００５１】
図１１は本発明の第３の実施の形態に係る内視鏡装置の構成を示す構成図である。
【００５２】
第３の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００５３】
（構成）
第１の実施の形態では、ダイナミックレンジ拡大ＯＮ／ＯＦＦスイッチ３４のＯＮ信号によるダイナミックレンジの拡大と加算平均回路２９の出力による調光信号の生成を行うとしたが、図１１に示すように、本実施の形態では、加算平均回路２９の出力状態に基づきダイナミックレンジの拡大を行うように構成されている。そこで、ダイナミックレンジ拡大ＯＮ／ＯＦＦスイッチ３４及びＣＰＵ３５は省略されている。
【００５４】
詳細には、加算平均回路２９の出力をサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ回路）１０１によりサンプルホールドし、サンプルホールドした信号を比較器１０２、１０３で所定の閾値と比較する。すなわち、比較器１０２では所定の第１の閾値より大きいかどうか比較し、比較器１０２では所定の第２の閾値より小さいかどうか比較し、比較器１０２の比較結果が高輝度画素数カウンタ１０４に、また比較器１０３の比較結果が低輝度画素数カウンタ１０５にそれぞれ比較され、差分回路１０６により高輝度画素数カウンタ１０４と低輝度画素数カウンタ１０５とカウント値の差分がとられる。そして、差分回路１０６の結果に基づきＤレンジ切換判定回路１０７が、第１の実施の形態のＣＰＵ３５と同様に、スイッチ２３を切り換えると共に、タイミングジェネレータ１４を制御するようになっている。
【００５５】
その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００５６】
（作用）
Ｄレンジ切換判定回路１０７では、高輝度画素数カウンタ１０４と低輝度画素数カウンタ１０５とカウント値の差分が０に近い所定の値と比較しこの所定の値より差分の絶対値が小さいかどうかによりスイッチ２３を切り換える。すなわち、高輝度画素数カウンタ１０４と低輝度画素数カウンタ１０５とカウント値の差分の絶対値が所定の値より小さい０に近い値の場合は、明暗のある画像となっているので、ダイナミックレンジを拡大する必要があるため、スイッチ２３をａ側からｂ側に切り換え、ｋｎｅｅ＆γ回路２２によりｋｎｅｅ処理及びγ補正されたＲＧＢのデジタル信号をＲ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｒ、Ｇ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｇ及びＢ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｂに出力させると共に、タイミングジェネレータ１４を制御する。
【００５７】
その他の作用は第１の実施の形態と同じである。
【００５８】
（効果）
このように本実施の形態では、Ｄレンジ切換判定回路１０７により明暗のある画像の場合、自動的にＲＧＢのデジタル信号をＲ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｒ、Ｇ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｇ及びＢ用Ｄレンジ拡大回路２５Ｂに出力させダイナミックレンジ拡大処理を行うので、ハレーションを起こすことなく遠点に渡るまでの体腔内の内視鏡画像を精度の高い調光により得ることができる。
【００５９】
［付記］
（付記項１）  体腔内に挿入する一方、この体腔内の被写体を撮像する撮像装置を内蔵しまたは外付けで設ける内視鏡と、
前記内視鏡に照明光を供給する光源装置と、
前記内視鏡の撮像装置からの撮像信号を信号処理するとともに、異なる露光時間で撮像した各々の画像を合成してダイナミックレンジの拡大を行う信号処理装置と、
前記信号処理装置がダイナミックレンジを拡大する時において、前記光源装置から撮像装置への入射光量と、通常時と比較して増加する状態とする調光信号を生成する調光信号生成装置と、
前記調光信号生成装置からの調光信号によって前記光源装置からの照明光量を制御する光量制御装置と、
を備えることを特徴とする内視鏡装置。
【００６０】
（付記項２）  体腔内に挿入する一方、この体腔内の被写体を撮像する撮像装置を内蔵しまたは外付けで設ける内視鏡と、
前記内視鏡に照明光を供給するとともに調光信号によって前記内視鏡に供給する照明光量が制御される光源装置と、
前記内視鏡の撮像装置からの撮像信号を信号処理するとともに、異なる露光時間で撮像した各々の画像を合成してダイナミックレンジの拡大を行う信号処理装置と、
前記信号処理装置がダイナミックレンジを拡大する時において、前記光源装置の撮像装置への入射光量を、通常時と比較して増加する状態とする調光信号を生成する調光信号生成装置と、
を備えることを特徴とする内視鏡装置。
【００６１】
（付記項３）  体腔内に挿入する一方、この体腔内の被写体を撮像する撮像装置を内蔵しまたは外付けで設ける内視鏡と、
前記内視鏡に照明光を供給する光源装置と、
前記内視鏡の撮像装置からの撮像信号を信号処理するとともに、前記被写体を第１の露光時間で撮像した第１の撮像信号と、前記被写体を前記第１の露光時間より短い第２の露光時間で、前記第１の撮像信号が飽和する光量レベルより高い値で飽和する第２の撮像信号とを得て、前記第１及び第２の撮像信号に対して夫々飽和するまでの光量レベルの増加に関して単調減少の第１の重み付けと単調増加の第２の重み付けを、前記第１及び第２の重み付けの和が１となる条件の下で行う第１及び第２の重み付け処理回路と、前記第１及び第２の重み付け処理回路により前記第１及び第２の撮像信号に対して夫々前記第１及び第２の重み付けがされた第１及び第２の画像信号とを加算する加算回路とを有して、前記第１及び第２の画像信号を加算してダイナミックレンジの拡大を行う信号処理装置と、
前記信号処理装置がダイナミックレンジを拡大する時において、前記光源装置から撮像装置への入射光量を、通常時と比較して増加する状態とする調光信号を生成する調光信号生成装置と、
前記調光信号生成装置からの調光信号によって前記光源装置からの照明光量を制御する光量制御装置と、
を備えることを特徴とする内視鏡装置。
【００６２】
（付記項４）  請求項１または３の内視鏡装置であって、
前記光量制御装置は、絞りである。
【００６３】
（付記項５）  請求項２の内視鏡装置であって、
前記光源装置から撮像装置へに入射光量を制御する装置は絞りであり、前記調光信号生成装置からの調光信号によって制御される。
【００６４】
（付記項６）  請求項１または２の内視鏡装置であって、
前記信号処理装置における異なる露光時間で撮像した各々の画像のうち一方は、高速の露光時間により撮像されて画像であり、他方は低速の露光時間により撮像された画像である。
【００６５】
（付記項７）  請求項１または２の内視鏡装置であって、
前記調光信号生成装置は、ダイナミックレンジの拡大時において、前記異なる露光時間のうち高速の露光時間により撮像された画像に基づき、前記調光信号を生成する。
【００６６】
（付記項８）  体腔内に挿入し被写体を撮像する撮像素子を有する内視鏡と、前記内視鏡に照明光を供給する光源装置と、前記内視鏡からの撮像信号を信号処理すると共に２つの異なる露光時間で撮像した各々の画像を合成しダイナミックレンジの拡大を行う信号処理装置とを備えた内視鏡装置において、
前記信号処理装置は、前記ダイナミックレンジの拡大時において、前記撮像素子への光量を制御する絞りを開口状態とする調光信号を生成する調光信号生成手段
を具備することを特徴とする内視鏡装置。
【００６７】
（付記項９）  前記絞りは前記光源装置内に設けられている
ことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡装置。
【００６８】
（付記項１０）  前記内視鏡は接眼部に着脱自在に接続される前記撮像素子を有する外付けＴＶカメラを備えた内視鏡であって、
前記絞りは外付けＴＶカメラ内に設けられている
ことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡装置。
【００６９】
（付記項１１）  前記ダイナミックレンジの拡大時において、前記調光信号生成手段は、前記２つの異なる露光時間のうち高速の露光時間により撮像された画像に基づき、前記調光信号を生成する
ことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡装置。
【００７０】
（付記項１２）  体腔内に挿入し被写体を撮像する撮像素子を有する内視鏡と、前記内視鏡に照明光を供給する光源装置と、前記内視鏡からの撮像信号を信号処理すると共に２つの異なる露光時間で撮像した各々の画像を合成しダイナミックレンジの拡大を行う信号処理装置とを備えた内視鏡装置において、
前記内視鏡からの撮像信号より高輝度部と低輝度部の画素数を差分を算出する高輝度部／低輝度部差分算出手段と、
前記高輝度部／低輝度部差分算出手段の算出結果に基づき、前記ダイナミックレンジの拡大処理を制御するダイナミックレンジ拡大制御手段と
を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の内視鏡装置によれば、近点においてはハレーションを起こさず、遠点においては光量不足を起こすことなく、近点から遠点に到るまでの体腔内の内視鏡画像を所望の輝度により観察することのできるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡装置の構成を示す構成図
【図２】図１のＲ用Ｄレンジ拡大回路の構成を示す構成図
【図３】図２の第１ＬＵＴ及び第２ＬＵＴのマッピングを示す図
【図４】図１の光源装置の構成を示す構成図
【図５】図２のＲ用Ｄレンジ拡大回路の各信号のタイミングを示すタイミングチャート
【図６】図２のＲ用Ｄレンジ拡大回路の作用を説明する説明図
【図７】図１の内視鏡装置の変形例の構成を示す構成図
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る内視鏡装置の構成を示す構成図
【図９】図８の検波回路の構成を示す構成図
【図１０】図９の検波回路の作用を説明する説明図
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る内視鏡装置の構成を示す構成図
【符号の説明】
１…内視鏡装置
２…内視鏡
３…ＣＣＤ
４…外付けＴＶカメラ
５…ＣＣＵ
６…ユニバーサルケーブル
７…光源装置
１３…ＳＳＧ
１４…タイミングジェネレータ
１５…ＣＣＤドライバ
１６…プリアンプ
１７…ＣＤＳ回路
１８…Ａ／Ｄ変換器
１９…色分離回路
２０…ホワイトバランス回路
２１…ＡＧＣ回路
２２…ｋｎｅｅ＆γ回路
２３、３１…スイッチ
２５Ｒ…Ｒ用Ｄレンジ拡大回路
２５Ｇ…Ｇ用Ｄレンジ拡大回路
２５Ｂ…Ｂ用Ｄレンジ拡大回路
２６…エンハンス回路
２７…７５Ωドライバ
２８…Ｄ／Ａ変換器
２９…加算平均回路
３０…ＬＰＦ
３３…オペアンプ
３４…ダイナミックレンジ拡大ＯＮ／ＯＦＦスイッチ
３５…ＣＰＵ
４１…フィールドメモリ
４２…第１セレクタ
４３…第２セレクタ
４４…インバータ回路
４５…第１ＬＵＴ
４６…第２ＬＵＴ
４７…第１乗算器
４８…第２乗算器
４９…加算器
５１…ランプ
５２…ランプ駆動回路
５３…絞り
５４…ライトガイド
５５…レンズ
５６…モータ
５７…調光回路
【図１】
0004033565.tif 000002
【図２】
0004033565.tif 000003
【図３】
0004033565.tif 000004
【図４】
0004033565.tif 000005
【図５】
0004033565.tif 000006
【図６】
0004033565.tif 000007
【図７】
0004033565.tif 000008
【図８】
0004033565.tif 000009
【図９】
0004033565.tif 000010
【図１０】
0004033565.tif 000011
【図１１】
0004033565.tif 000012