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発明の名称 ハレーションを防ぐ自動調光機能を備えた電子内視鏡装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2002−58640(P2002−58640A)
公開日 平成14年2月26日(2002.2.26)
出願番号 特願2001−164232(P2001−164232)
出願日 平成13年5月31日(2001.5.31)
代理人 【識別番号】100090169
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 孝
【テーマコード(参考)】
2H040
4C061
【Fターム(参考)】
2H040 BA10 BA11 CA10 GA02 GA08 
4C061 CC06 GG01 LL01 QQ09 RR02 RR15 RR17 RR22 SS21 TT06
発明者 高橋 正
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 被写体像が形成される撮像素子を有する電子スコープと、前記電子スコープが着脱自在に接続されると共に映像を表示するための表示装置が接続され、前記撮像素子から読み出される被写体像に応じた画像信号を映像信号に変換して前記表示装置へ出力するプロセッサとを備えた電子内視鏡装置であって、光を放射する光源と、前記電子スコープ内に形成され、前記光源からの光を前記電子スコープのプロセッサ側から前記撮像素子のある先端側へ導くファイバーバンドルと、前記光源からの光が入射する前記ファイバーバンドルの入射端と前記光源との間に介在し、該入射端に入射する光量を増減させる絞りと、前記撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、前記表示装置に表示される被写体像の明るさを示す代表輝度値を算出する代表輝度値算出手段と、前記撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、前記表示装置に表示される被写体像にハレーションが発生しているか否かを検出するハレーション検出手段と、前記代表輝度値と被写体像の適正な明るさを示す参照輝度値とを比較し、前記代表輝度値が前記参照輝度値よりも大きい場合には前記絞りを閉じ、前記代表輝度値が前記参照輝度値よりも小さい場合には前記絞りを開けることによって、被写体像の明るさが一定となるよう所定時間間隔毎に前記入射端に入射する光量を調整する光量調整手段とを備え、前記光量調整手段が、ハレーション検出手段においてハレーションが検出された場合、前記代表輝度値が前記参照輝度値よりも小さい値であっても、前記絞りを閉じて前記ファイバーバンドルの入射端に入射する光量を減少させるハレーション強制光量減少手段を有す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、前記ハレーション強制光量減少手段に基づいて光量を減少させた後、前記代表輝度値が前記参照輝度値よりも小さい値であっても、一定期間絞りを開けず光量を増加させない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】 前記一定期間が、およそ7秒間であることを特徴とする請求項2に記載の電子内視鏡装置。
【請求項4】 前記光量調整手段が、前記代表輝度値が被写体像の観察に障害をきたすほどの輝度値である場合、前記一定期間内であっても、前記絞りを開けて光量を増加させることを特徴とする請求項2に記載の電子内視鏡装置。
【請求項5】 前記光量調整手段が、前記代表輝度値が輝度値の値域のおよそ3割の値以下である場合、前記絞りを開けることを特徴とする請求項4に記載の電子内視鏡装置。
【請求項6】 前記撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、前記表示装置に表示される被写体像の各画素の輝度分布を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段をさらに有し、前記ハレーション検出手段が、前記ヒストグラムに基づいて、前記表示装置に表示される被写体像の全画素数に対する所定輝度値以上の値をとる画素数の割合を算出し、該割合を前記ハレーションの割合と定め、前記ハレーションの割合が所定の割合以上である場合にハレーションが生じていると判断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】 前記所定輝度値が輝度値の値域のおよそ8割の値であり、前記所定の割合がおよそ7パーセントであることを特徴とする請求項6に記載の電子内視鏡装置。
【請求項8】 前記代表輝度値が、1フレーム分もしくは1フィールド分のいずれかの被写体像の明るさの平均値を示す輝度平均値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9】 前記所定時間間隔が、前記表示装置のカラーテレビジョン方式に対応し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10】 前記参照輝度値が、輝度値の値域の4割から6割の間のいずれかの値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11】 被写体像が形成される撮像素子と光を伝達するファイバーバンドルとを有する電子スコープが着脱自在に接続されると共に映像を表示するための表示装置が接続され、前記撮像素子から読み出される被写体像に応じた画像信号を映像信号に変換し、該映像信号を前記表示装置へ出力する電子内視鏡装置のプロセッサであって、光を放射する光源と、前記電子スコープ内に形成され、前記光源からの光を前記電子スコープのプロセッサ側から前記撮像素子のある先端側へ導くファイバーバンドルと、前記光源からの光が入射する前記ファイバーバンドルの入射端と前記光源との間に介在し、該入射端に入射する光量を調整する絞りと、前記撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、前記表示装置に表示される被写体像の明るさを示す代表輝度値を算出する代表輝度値算出手段と、前記撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、前記表示装置に表示される被写体像にハレーションが発生しているか否かを検出するハレーション検出手段と、前記代表輝度値と被写体像の適正な明るさを示す参照輝度値とを比較し、前記代表輝度値が前記参照輝度値よりも大きい場合には前記絞りを閉じ、前記代表輝度値が前記参照輝度値よりも小さい場合には前記絞りを開けることによって、被写体像の明るさが一定となるよう所定時間間隔毎に前記入射端に入射する光量を調整する光量調整手段とを備え、前記光量調整手段が、ハレーション検出手段においてハレーションが検出された場合、前記代表輝度値が前記参照輝度値よりも小さい値であっても、前記絞りを閉じて前記ファイバーバンドルの入射端に入射する光量を減少させるハレーション強制光量減少手段を有す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12】 被写体像が形成される撮像素子を有する電子スコープと、前記電子スコープが着脱自在に接続されると共に映像を表示するための表示装置が接続され、前記撮像素子から読み出される被写体像に応じた画像信号を映像信号に変換して前記表示装置へ出力するプロセッサとを備えた電子内視鏡装置であって、被写体へ向けて光を放射する光源と、前記光源に電流を与え、前記光源から放射される光の発光量を制御する光源制御部と、前記撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、前記表示装置に表示される被写体像の明るさを示す代表輝度値を算出する代表輝度値算出手段と、前記撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、前記表示装置に表示される被写体像にハレーションが発生しているか否かを検出するハレーション検出手段と、前記代表輝度値と被写体像の適正な明るさを示す参照輝度値とを比較し、前記代表輝度値が前記参照輝度値よりも大きい場合には前記光源に与える電流量を減少させ、前記代表輝度値が前記参照輝度値よりも小さい場合には前記光源に与える電流量を増加させることによって、被写体像の明るさが一定となるよう所定時間間隔毎に前記発光量を調整する光量調整手段とを備え、前記光量調整手段が、ハレーション検出手段においてハレーションが検出された場合、前記代表輝度値が前記参照輝度値よりも小さい値であっても、前記光源に与える電流量を減少させて前記発光量を減少させるハレーション強制光量減少手段を有することを特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項13】 前記光源が発光ダイオードであって、該発光ダイオードが前記電子スコープの先端部に設けられていることを特徴とする請求項12に記載の電子内視鏡装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内視鏡(スコープ)を胃などの臓器内に挿入し、光源からの光をスコープを介して観察部位に照射し、観察部位の映像をモニタに映し出して患部を検査する電子内視鏡装置に関し、特に、観察部位の像の明るさを適正な明るさに維持する光量調整に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の内視鏡装置では、観察対象である体腔内の部位の映像を常に適正な明るさでモニタに表示するため、被写体像の明るさを検出し、スコープと光源との間に設けられた絞りを開閉して被写体の明るさが一定となるように光量調整する自動調光機能が備えられている。このような調光方式では、例えば、被写体の明るさの平均値を示す輝度平均値を算出し、この平均輝度値を被写体像の基準となる明るさを示す輝度値(参照値)と比較する。そして、輝度平均値が参照値よりも大きければ絞りを閉じて光量を減少させ、逆に、輝度平均値が参照値よりも小さければ絞りを開いて光量を増加させる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、被写体像全体の明るさが適正であるにもかかわらず、画面上の被写体像の一部領域にハレーション(画面が白くなる状態)が発生する場合がある。この場合、輝度平均値が参照値よりも小さいか等しいと絞りを閉じて光量を減少させる動作が行われないため、ハレーションがいつまでも解消されない。このことは、モニタの映像による部位の観察の障害となり、また、内視鏡操作を伴う医療行為の妨げとなる。
【0004】そこで、本発明では、被写体像のごく一部にハレーションが発生した場合でも、適正に光量調整をすることができる電子内視鏡装置を得ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の電子内視鏡装置は、被写体像が形成される撮像素子を有する電子スコープと、電子スコープが着脱自在に接続されるとともに映像を表示するための表示装置が接続され、撮像素子から読み出される被写体像に応じた画像信号を映像信号に変換して表示装置へ出力するプロセッサとを備えた内視鏡装置である。内視鏡装置は、光を放射する光源と、電子スコープ内に形成され、光源からの光を電子スコープのプロセッサ側から撮像素子のある先端側へ導くファイバーバンドルと、光源からの光が入射するファイバーバンドルの入射端と光源との間に介在し、該入射端に入射する光量を増減させる絞りと、撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、表示装置に表示される被写体像の明るさを示す代表輝度値を算出する代表輝度値算出手段と、撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、表示装置に表示される被写体像にハレーションが発生しているか否かを検出するハレーション検出手段と、代表輝度値と被写体像の適正な明るさを示す参照輝度値とを比較し、代表輝度値が参照輝度値よりも大きい場合には絞りを閉じ、代表輝度値が参照輝度値よりも小さい場合には絞りを開けることによって、被写体像の明るさをが一定となるよう所定時間間隔毎に入射端に入射する光量を調整する光量調整手段とを備える。そして、光量調整手段は、ハレーション検出手段においてハレーションが検出された場合、代表輝度値が参照輝度値よりも小さい値であっても、絞りを閉じてファイバーバンドルの入射端に入射する光量を減少させるハレーション強制光量減少手段を有することを特徴とする。これにより、局所的にハレーションが発生しているが代表輝度値が参照輝度値よりも小さい場合でも強制的に絞りを閉じるため、ハレーションが解消される。なお、代表輝度値は、例えば、1フレーム分の被写体像の明るさの平均値を示す輝度平均値であり、好ましくは、参照輝度値は、代表輝度値のとりうる範囲に対応する輝度値の値域の4割から6割の間のいずれかの値である。例えば、輝度値の値域が0〜255である場合、参照輝度値は100から150のいずれかの値となる。所定時間間隔は、表示装置のカラーテレビジョン方式に対応した間隔であることが望ましい。
【0006】光量調整手段は、ハレーション強制光量減少手段に基づいて光量を減少させた後、代表輝度値が参照輝度値よりも小さい値であっても、一定期間絞りを開けず光量を増加させないことが望ましい。光量調整手段は所定時間間隔毎に行われており、この場合、前回の光量調整手段において強制的に絞りが閉じられると、今回の光量調整時においても絞りを開けず、さらには一定期間が過ぎるまで絞りを開けない。これにより、一度絞りを閉じても次の光量調整時において代表輝度値が参照輝度値より小さいために絞りが開いて再びハレーションが発生することがない。一定期間は、例えばおよそ7秒間である。また、光量調整手段は、代表輝度値が被写体像の観察に障害をきたすほどの輝度値である場合、一定期間内であっても、絞りを開けて光量を増加させることが望ましい。これにより、画面に映し出される被写体像が観察に支障があるほど暗い場合には、強制的に絞りが開き、被写体像が明るくなる。例えば、代表輝度値が輝度値の値域のおよそ3割の値以下である場合、絞りを開ける。
【0007】電子内視鏡装置は、撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、表示装置に表示される被写体像の各画素の輝度分布を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段をさらに有することが望ましい。この場合、ハレーション検出手段は、ヒストグラムに基づいて、表示装置に表示される被写体像の全画素数に対する所定輝度値以上の値をとる画素数の割合を算出し、該割合をハレーションの割合と定め、ハレーションの割合が所定の割合以上である場合にハレーションが生じていると判断することが望ましい。例えば、所定輝度値は輝度値の値域のおよそ8割の値であり、所定の割合がおよそ7パーセントである。
【0008】絞りを使用する代わりに、光源から放射される光の光量を直接調整する本発明の電子内視鏡装置は、被写体像が形成される撮像素子を有する電子スコープと、電子スコープが着脱自在に接続されると共に映像を表示するための表示装置が接続され、撮像素子から読み出される被写体像に応じた画像信号を映像信号に変換して表示装置へ出力するプロセッサとを備えた電子内視鏡装置であって、被写体へ向けて光を放射する光源と、光源に電流を与え、光源から放射される光の発光量を制御する光源制御部と、撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、表示装置に表示される被写体像の明るさを示す代表輝度値を算出する代表輝度値算出手段と、撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、表示装置に表示される被写体像にハレーションが発生しているか否かを検出するハレーション検出手段と、代表輝度値と被写体像の適正な明るさを示す参照輝度値とを比較し、代表輝度値が参照輝度値よりも大きい場合には光源に与える電流量を減少させ、代表輝度値が参照輝度値よりも小さい場合には光源に与える電流量を増加させることによって、被写体像の明るさが一定となるよう所定時間間隔毎に発光量を調整する光量調整手段とを備える。光量調整手段は、ハレーション検出手段においてハレーションが検出された場合、代表輝度値が参照輝度値よりも小さい値であっても、光源に与える電流量を減少させて発光量を減少させるハレーション強制光量減少手段を有することを特徴とする。キセノンランプ等の光源から放射される光を光ファイバーバンドルで電子スコープ先端まで伝達し、光源から放射される光の光量を調整してもよいが、好ましくは、光源は発光ダイオードであり、発光ダイオードが電子スコープ先端部に設けられていることが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】以下では、図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。
【0010】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。この電子内視鏡装置は、電子スコープであるスコープ30を体腔内に送り込み、観察部位Sの映像をスコープ30およびプロセッサ10を介してモニタ23に表示させる装置である。
【0011】スコープ30内には、キセノンランプなどの光源19からの光をスコープ30の先端側へ導くファイバーバンドルのライトガイド32が設けられており、光源19から放射された光は、光を収束させる集光レンズ27を介してライトガイド32の入射端32aに入射する。ライトガイド32を通過した光は、ライトガイド32の出射端32bから出射し、光の配光角を広げる配光レンズ34を介して体腔Sに照射する。観察部位Sに照射される光量は、光源19と集光レンズ27との間に設けられた絞り18により調整され、絞り18の開閉に従ってライトガイド32の入射端32aに入射する光量が増減する。絞り18は、ステッピングモータ26により駆動され、パルス信号が絞り制御回路17からステッピングモータ26へ送られる。
【0012】観察部位Sの画像は、対物レンズLを介してCCDなどの撮像素子31上に結像される。撮像素子31の各画素上には赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の色モザイクフィルタが設けられ、光電変換により各色に応じた画像信号が発生する。発生した1フレーム分の画像信号は所定間隔毎に順次読み出され、プロセッサ10に送られる。なお、本実施形態ではカラーテレビジョン方式としてNTSC方式が適用されており、1/30秒間隔毎に画像信号が読み出される。
【0013】スコープ30から送られてきた1フレーム分の画像信号は、CCDプロセス回路11においてそれぞれ各色(R,G,B)に応じた画像信号毎に分離され、増幅される。増幅された画像信号は、A/D変換器12においてアナログ信号からデジタル信号に変換され、信号処理回路13に送られる。
【0014】信号処理回路13では、画像信号に対するリセット雑音の除去などの処理が行われ、処理された画像信号は信号変換回路25とホワイトバランス調整回路14に送られる。
【0015】信号変換回路25では、R,G,B各色に応じた画像信号に基づいて1フレーム分の輝度信号が求められる。この輝度信号は、ヒストグラム処理のためヒストグラム処理回路16へ送られる。
【0016】ヒストグラム処理回路16では、輝度信号に基づいてヒストグラム処理が施され、ヒストグラムデータが生成される。生成されたヒストグラムデータは、CPU22によって読み出される。CPU22では、ヒストグラムデータに基づいて1フレーム分の被写体像の明るさの平均値を示す輝度平均値が算出される。この輝度平均値は、1フレーム分の各画素の輝度の平均値である。
【0017】CPU22には、操作パネル20におけるスイッチ操作やキーボード21の操作による信号が入力され、これにより、自動調光時の基準輝度値となる参照値の設定やモニタ23における表示画面の変更などが行われる。また、ステッピングモータ26を駆動するための制御信号がCPU22から絞り制御回路17へ送られる。
【0018】絞り制御回路17では、送られてきた制御信号に基づき、絞り18を開く正相のパルス数か、もしくは絞り18を閉じる逆相のパルス数のパルス信号がステッピングモータ26に送られる。パルス信号がステッピングモータ26に送られると、ステッピングモータ26が駆動(回転)し、これにより絞り18が開閉する。
【0019】ホワイトバランス調整回路14では、各色(R,G,B)に応じた画像信号に基づいて色温度補正処理(ホワイトバランス調整)が施される。ここでは、白い被写体を撮像した時に、その画像を構成するすべての画素におけるR,G,Bの画像信号の比が1になるように調整される。ホワイトバランス調整された画像信号は、D/A変換器24においてアナログ信号に変換され、ビデオプロセス回路15に送られる。ビデオプロセス回路15では、R,G,Bの画像信号が映像信号であるNTSC信号に変換され、モニタ23に送られる。これにより、モニタ23において観察部位Sの映像が映し出される。
【0020】スコープ30内のEEPROM33には、接続されているスコープ30の特性がデータとして記憶されており、スコープ30がプロセッサ10に接続されると、そのデータがCPU22によって読み出される。
【0021】図2は、絞り18およびステッピングモータ26を、絞り18から光源19へ向かう方向から見た時の平面図である。
【0022】絞り18の先端部(遮蔽部)18aは、光源19から平行に出射する光をすべて遮蔽できるように円形状に形成されている。先端部18aから延びている平板状の支持アーム18bには、ステッピングモータ26がギア(図示せず)を介して接続されており、ステッピングモータ26が回転すると、絞り18はステッピングモータ26の回転軸を中心に回転する。絞り18が回転すると、先端部18aの位置に応じて、絞り18を通過する光量、すなわち、被写体Sに照射される光量が変化する。ここでは、絞り18が光源19に移動する方向を絞り18の閉じる方向、絞り18が光源19から離れていく方向を絞り18の開く方向とする。
【0023】絞り18の回転角度aは、絞り18が開くほど増加し、全閉で0度、全開で30度である。すなわち、絞り18は0〜30度の範囲で回転(移動)する。ステッピングモータ26の位置を示す回転位置変数pは、0〜240の値をとり、0で絞り18は全閉、240で絞り18は全開である。本実施形態では、絞り18の回転角度aとステッピングモータ26の回転位置変数pとの間には線形関係が成り立っており、絞り18の回転角度aが1度に対し、ステッピングモータの回転位置変数pは8となる。また、回転位置変数pは絞り18の開度を示し、本実施形態では、回転角度aの代わりに回転位置変数pによって絞り18の位置、すなわち開度を表す。例えば、回転位置変数pが120である場合、開度は全開の時を基準として半分の開度となる。
【0024】さらに、本実施形態では、ステッピングモータ26に入力されるパルス数vpに関し、1パルスは回転位置変数pを1だけ変動させる。例えば、パルス数vp=16のパルス信号がステッピングモータ26へ送られた場合、回転位置変数pが16だけ変動するように絞り18が開く(閉じる)。このとき、絞り18は2度だけ回転する。このように、パルス数vpは、絞り18の移動量(目標変動量)に対応する。
【0025】図3は、CPU22によって実行される内視鏡装置全体の動作を示すフローチャートである。
【0026】ステップ101では、電源がON状態になることによって、絞り18、制御に関する各変数、モニタ23の文字表示などがそれぞれ初期値に設定される。また、接続されたスコープ30のEEPROM33からデータが読み出される。
【0027】ステップ102では、操作パネル20におけるスイッチ操作に基づいて、光源19の明るさ設定や自動調光時の参照値の設定などが行われる。ステップ103では、キーボード21の操作に基づいて、モニタ23への文字の入力や表示画面の変更などが行われる。ステップ104では、スコープ30の接続に関する処理が施され、あらたにスコープ30がプロセッサ10に接続されると、接続されたスコープ30のEEPROM33からスコープの特性に関するデータが読み出される。ステップ105では、その他の処理、例えばモニタ23上に時刻が表示される。
【0028】このような内視鏡装置全体の動作は、電源がOFFになるまで繰り返し行われる。それぞれの各ステップにおいてサブルーチンが実行される。
【0029】図4は、自動調光による光量調整動作を示す割り込みルーチンである。この割り込みルーチンは、NTSC方式に従って約1/30秒ごとに実行されるルーチンであり、図3のステップ102〜105が実行されている間に割り込んで処理される。以下では、図5、図6、図7を同時に参照しながら、光量調整動作について説明する。
【0030】ステップ201では、1画面分のヒストグラムのデータがヒストグラム処理回路16からCPU22によって読み出される。ヒストグラムは、図5に示すように、モニタ23に表示される被写体像の各画素の輝度値としてとりうる値(0〜255)を横軸とし、その横軸の各輝度値に応じた画素の個数(度数)を縦軸にとったグラフであり、被写体像の各画素の輝度分布が示される。ステップ201が実行されると、ステップ202に進む。
【0031】ステップ202では、得られたヒストグラムのデータに基づき、輝度平均値vaが算出される。具体的には、輝度平均値vaは、次式に示すように、図5に示すヒストグラムの横軸の各輝度値に対応する画素の数を乗じたものの総和を1フレーム分の画素数で割ることによって算出される。ただし、jは輝度レベルを表し、nj は輝度レベルjの度数を表す。
va=(Σnj ×j)/Σnj (j=0〜255) ・・・(1)
また、ステップ202では、画面上において画面が白く映し出される現象であるハレーションが発生しているか否か、特に画面上において局所的にどの程度ハレーションが発生しているか否かを検出するため、ハレーション割合vhがヒストグラムのデータに基づいて算出される。
【0032】通常、局所的なハレーションは、観察部位のごく小さな領域がスコープ30の対物レンズLに接近し、その他の部分は対物レンズLから離れた状態において発生する。すなわち、ごく一部の領域は十分明るいが被写体像全体としての明るさは適正でないため、絞り18が開くように制御される。これにより、モニタ23に映し出される被写体像の一部領域にだけハレーションが発生する。
【0033】図5に示すヒストグラムは、ハレーションが発生している状態でのヒストグラムであり、輝度値220〜255の範囲において画素の個数が多い。そこで、本実施形態では、次式に示すように、1フレーム分の画素の総和をf0とし、220以上の値である境界輝度値vhから輝度値255までの範囲にある画素の個数をfhとした場合、f0に対するfhの比に100を掛けた値「tr」をハレーション割合と定める。ただし、境界輝度値vhは、ハレーション状態となる最小輝度値であり、ここでは「220」である。
tr=100×fh/f0 ・・・・・・(2)
ただし、f0=Σnj (j=0〜255)
fh=Σnj (j=220〜255)
ステップ202においてハレーション割合trが算出されると、ステップ203に進む。
【0034】ステップ203では、ハレーション割合trが基準割合C2よりも小さいか否かが判定される。この基準割合C2は、ハレーション発生を検出するための基準となる割合で、ここでは基準割合C2=7(%)である。すなわち、ハレーション割合trが7(%)以上の場合、実質的に被写体像にハレーションが発生しているとみなし、以下で述べるステップ217、218の実行によってハレーションを解消するための処理が行われる。一方、ハレーション割合trが基準割合C2よりも小さいと判断された場合、以下で述べるステップ205〜208の実行によって従来と同じ光量調整が施される。また、ハレーションを解消するために一定期間絞り18を駆動させないための処理が、以下に述べるように、ステップ209〜216において実行される。
【0035】ステップ203において、ハレーション割合trが基準割合C2以上であると判断された場合、ステップ217に進む。図6に示す表T1では、ハレーション割合trに応じたパルス数vpが表示されており、ハレーション割合trが大きいほど、パルス数vpも大きい。そして、ステップ217においてパルス数vpが表T1に基づいて定められると、パルス数vpだけ絞り18が閉じる方向へ回転するように絞り18が制御される。これにより、観察部位Sに照射される光量が減少する。絞り18が駆動されると、ステップ218に進む。なお、表T1は、メモリ(図示せず)にあらかじめデータとして格納されている。
【0036】ステップ218では、処理状態変数vi、ハレーションカウント変数vc1、例外輝度差カウント変数vc2が、それぞれvi=1、vc1=0、vc2=0に定められる。処理状態変数viは、割り込みルーチンの処理状態が、ハレーション解消のための処理を行うハレーション処理状態であるか、それとも通常の光量調整を行う通常処理状態であるか示す変数であり、ハレーション処理状態である場合には処理状態変数vi=1、通常処理状態である場合には処理状態変数vi=0に設定されている。ハレーションカウント変数vc1は、ハレーション処理を一定期間おこなう場合にその期間(以下では、処理期間という)をカウントするためのカウンタである。また、例外輝度差カウント変数vc2は、ハレーション処理が一定期間行われている間において、輝度平均値vaと参照値vrの差が必要以上に大きい場合にその状態をカウントするためのカウンタである。処理状態変数vi、ハレーションカウント変数vc1、例外輝度差カウント変数vc2がそれぞれ所定の値に設定されると、このルーチンは終了する。
【0037】一方、ステップ203において、ハレーション割合trが基準割合C2よりも小さい場合、すなわち、被写体像にハレーションが発生していないとみなせる場合、ステップ204に移る。ステップ204では、処理状態変数viが0であるか否かが判定される。すなわち、今回のルーチンにおいてハレーション処理を行うか否かが判定される。
【0038】ステップ204において、処理状態変数viが0でない、すなわち1である場合、ステップ209に移る。ステップ209では、ハレーションカウント変数vc1に1が加算され、ハレーション処理の処理期間が計測される。ハレーションカウント変数vc1に1が加算されると、ステップ210に移る。
【0039】ステップ210では、ハレーションカウント変数vc1がカウント終了定数C6より大きいか否かが判定される。カウント終了定数C6は、ハレーション処理の処理期間終了の判断基準となる定数であり、処理期間はカウント終了定数C6に従う。ここでは、カウント終了変数C6=200に設定されており、この割り込みルーチンが1/30秒間隔で実行されていることから、本実施形態では、ハレーション処理の処理期間は約7秒となる。
【0040】ステップ210において、ハレーションカウント変数vc1がカウント終了定数C6(=200)より大きいと判断された場合、ステップ216に移る。そして、ステップ216では、状態処理変数viが0に設定される。これにより、次回の割り込みルーチンでは通常の光量調整が施される。ステップ216が実行されると、この割り込みルーチンは終了する。
【0041】一方、ステップ210において、ハレーションカウント変数vc1がカウント終了定数C6(=200)より大きくないと判断された場合、すなわち、まだ処理期間を経過していないと判断された場合、ステップ211に移る。ステップ211では、参照値vrと輝度平均値vaとの差が限界輝度差C7より大きいか否かが判定される。参照値vrは、観察部位Sに適正な光量が照射されている(画面が適度な明るさに保たれている)状態での輝度平均値であり、100〜150のいずれかの値である。一方、限界輝度差C7は、ハレーション処理が実行される処理期間の間であっても、被写体像が観察に支障をきたすほど暗くなっているかを判別するための定数であり、ここでは限界輝度差C7=50である。すなわち、参照値vrと輝度平均値との差が50より大きいか否かが判定される。ここでは、参照値vrは128である。
【0042】ステップ211において、参照値vrと輝度平均値vaとの差が50より大きい場合、ステップ212に進む。ステップ212では、例外輝度差カウント変数vc2に1が加算される。これにより、参照値vrと輝度平均値vaとの差が50より大きい状態が続く期間が計測される。ステップ212が実行されると、ステップ214に進む。
【0043】ステップ214では、例外輝度差カウント変数vc2が強制終了定数C8よりも大きいか否かが判定される。強制終了定数C8は、ハレーション処理を強制的に終了させるための判断基準となる定数であり、ここでは、強制終了定数C8=4である。すなわち、参照値vrと輝度平均値vaとの差が50より大きい状態が5回続いた場合、処理期間の途中でもハレーション処理を強制的に終了させる。例外輝度差カウント変数vc2が強制終了定数C8より大きいと判断されると、ステップ215に進む。ステップ215では、処理状態変数viが0に設定され、これにより、次回の割り込みルーチンでは通常の光量調整が施される。一方、例外輝度差カウント変数vc2が強制終了定数C8以下であると判断されると、ルーチンは終了する。
【0044】一方、ステップ211において、参照値vrと輝度平均値vaとの差が50以下の場合、ステップ213に移り、例外輝度差カウント変数vc2が0に設定される(リセットされる)。これは、参照値vrと輝度平均値vaとの差が50より大きい状態が続く場合にのみ例外輝度差カウント変数vcが加算されるようにするための処理である。ステップ213が実行されると、状態処理変数viが「1」の状態でルーチンが終了する。
【0045】ステップ204において状態処理変数viが0であると判断された場合、ステップ205に移る。ステップ205では、輝度平均値vaと参照値vrとの差(|vr−va|)が許容値C1よりも大きいか否かが判定される。許容値C1は、輝度平均値vaと参照値vrとの差の許容差を示す値であり、ここでは4である。輝度平均値vaと参照値vrとの差が許容値C1よりも大きいと判断されると、ステップ206に移る。一方、輝度平均値vaと参照値vrとの差が許容値C1よりも大きくないと判断されると、実質的に輝度平均値vaは参照値vrと等しいとみなされ、光量制御は実行されず、割り込みルーチンが終了する。
【0046】ステップ206では、輝度平均値vaが参照値vrよりも大きいか否かが判定される。輝度平均値vaが参照値vrより大きいと判断されると、ステップ207に進む。ステップ207では、図7に示す表T2を用いてパルス数vpが求められる。表T2は、絞り18の移動量に対応するパルス数vpを定めた表であり、表T2には、輝度平均値vaと参照値vrとの差に対し、その差の範囲に応じたパルス数vpが示されている。例えば、輝度平均値vaと参照値vrとの差が34である場合、パルス数vpは「8」であり、絞り18の移動量(回転位置変数pの変化量)が8に定められる。表T2も、メモリ(図示せず)にあらかじめデータとして格納されている。
【0047】そして、パルス数vpが求められると、定められたパルス数vpだけ絞り18の閉じる方向に駆動され、これにより、絞り18は、駆動前の回転位置変数pにパルス数vp分を引いた回転位置変数pーvpの位置まで移動する。たとえば、駆動前の回転位置変数pが「100」、定められたパルス数vpが「8」である場合、絞り18は回転位置変数p=92の位置まで移動する。すなわち、絞り18は1度だけ閉じる。ステップ207が実行されると、このルーチンは終了する。
【0048】一方、ステップ206において、輝度平均値vaが参照値vr以下であると判断された場合、ステップ208に進む。ステップ208では、ステップ207と同じように、図7の表T2に基づいてパルス数vpが定められる。パルス数vpが定められると、定められたパルス数vpだけ絞り18の開く方向へ駆動され、これにより、絞り18は、駆動前の回転位置変数pにパルス数vpを加算した回転位置変数p+vpの位置まで移動する。ステップ208が実行されると、このルーチンは終了する。
【0049】このように第1の実施形態によれば、輝度平均値vaと参照値vrとを比較するステップ206の実行の前に、ステップ203においてハレーション割合trが基準割合C2(=7%)以上である場合、ハレーションの発生を検出し、ステップ217において強制的に絞り18を閉じる。輝度平均値vaと参照値vrとの大小の差を考慮せずに絞り18を閉じるため、特に、局所的にハレーションが発生しているにも関わらず輝度平均値vaが参照値vr以下である場合においても、適切にハレーションを解消することができる。また、ステップ217の実行によって一度絞り18が閉じられた後、ステップ204、209、210の実行により、処理期間である約7秒間は、ハレーション処理のために絞り18が開く向きには駆動されない。すなわち、ハレーションが確実に解消されるまで、絞り18の開く向きの駆動が禁止される。
【0050】さらに、ステップ210〜215の実行により、ハレーションの処理期間においても、輝度平均値vaと参照値vrとの差が限界輝度差C7(=50)よい大きい場合、被写体像の明るさが観察に支障をきたすようになるため、ステップ215において処理状態変数viを0に設定する。これにより、次回の割り込みルーチンでは、通常の光量調整が行われ、絞り18が開くように制御される。
【0051】なお、輝度平均値vaの代わりに、1フレームの中の最大輝度値であるピーク値や、1フレームの各画素の輝度値の中央値である中央値を参照値vrと比較してもよい。また、輝度平均値vaは、1フィールド分の明るさの平均値としてもよい。
【0052】基準割合C2は、7%以外の値でもよい。また、ヒストグラム処理回路16によってヒストグラムを生成せず、輝度平均値vaとハレーション発生の基準となる輝度値(例えば、輝度値220)とを比較してハレーション発生を検出してもよい。
【0053】本実施形態では、NTSC方式が適用されているが、PAL方式を適用してもよい。この場合、約1/25秒間隔で図4の割り込みルーチンが実行される。
【0054】図4のルーチンにおいて実行されるハレーション処理の処理期間は、7秒に限定されず、およそ2秒から9秒のいずれかの期間であればよい。
【0055】本実施形態では、輝度値のとりうる範囲(輝度平均値vaのとりうる範囲)、すなわち値域を0〜255と定めているが、それ以外の値域となるようにさだめてもよい。この場合、ステップ211では、輝度平均値vaがその値域のおよそ3割の値以下になったら絞り18を開けるようにする。例えば、輝度値の値域が0〜512の場合、輝度値がおよそ150以下になったら絞り18を開けるようにする。また、ステップ202におけるハレーション割合trの算出において、境界輝度値vhはその値域のおよそ8割の値に定められる。また、参照値vrは、その値域の4割から6割のいずれかの値となる。例えば、輝度値の値域が1000〜1255の場合、境界輝度値vhはおよそ1220となる。
【0056】次に、図8から図11を用いて、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、絞りを用いた光量調整の代わりに、光源から放射される光の光量(以下、発光量という)を調整する。
【0057】図8は、第2の実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。なお、第1の実施形態の電子内視鏡装置と同じ構成部分は、そのまま同じ符号で参照される。
【0058】スコープ30内には発光ダイオード(Light Emitting Diode)112が設けられており、プロセッサ10内には電流制御回路111が設けられている。スコープ30がプロセッサ10に接続されると、発光ダイオード112と電流制御回路111は電気的に接続される。スコープ30の先端部に設けられた発光ダイオード112は、白色光を発光し、発光ダイオード112から発光した光は配光レンズ34を介して被写体Sに照射する。このとき、発光ダイオード112の発光量は、電流制御回路111によって制御される。電流制御回路111はCPU22と接続されており、CPU22から送られてくる制御信号に基いて、発光ダイオード112に与える電流量Iを調整する。この電流量Iの値に従って発光量が変化し、被写体Sに照射する光の光量もそれに従って変化する。
【0059】図9は、第2の実施形態における光量調整動作を示す割り込みルーチンである。また、図10では、ハレーション割合と変動させる電流量に応じた変数との関係を示す表が示されており、図11では、輝度平均値と参照値との差と変動させる電流に応じた変数との関係を示す表が示されている。
【0060】第1の実施形態では、絞り18のパルス数vpに応じて絞り18を移動させることによって光量調整を行っていたが、第2の実施形態では、発光ダイオード112に与える電流量Iを以下の式に従って変動(変化)させることにより、光量調整を行う。
ΔI=Iu × kp ・・・ (3)
ただし、ΔIは増加あるいは減少させる電流量を表し、「Iu」は電流変化の単位量を示す。「Iu」は、ここでは0.2mAである。kpは、第1の実施形態におけるパルス数vpに対応した変数であり、以下では電流変動変数という。この電流変動変数kpの値に従って、変動させる電流量ΔIが決まる。
【0061】ステップ307、308およびステップ317を除くステップ301〜318の実行は、第1の実施形態における、ステップ207、208、217を除いたステップ201〜218の実行(図4参照)と対応する。ステップ317では、図10に示す表T3を用いて電流変動変数kpが求められる。表T3には、ハレーション割合trそれぞれに応じた電流変動変数kpが示されており、表T3は、第1の実施形態における表T1(図6参照)と対応する。第2の実施形態では、電流変動変数kpの値は、表T1に示された値に等しく、第1の実施形態で示したパルス数vpに従って変化する被写体Sへ照射される光の光量と、電流変動変数kpの値に従って変化する被写体Sへ照射される光の光量は、光量変化の割合において、実質的に等しい。なお、表T3は、メモリにあらかじめデータとして格納されている。電流変動変数kpが求められると、(3)式に基いて変動分の電流量ΔIが求められる。そして、発光ダイオード112に与える電流量IがΔIだけ減少するように、CPU22から電流制御回路111へ制御信号が送られる。これにより、被写体Sに照射する光の光量が減少する。ステップ317が実行されると、ステップ318に移る。
【0062】一方、ステップ307、308では、図11に示す表T4に基づいて電流変動変数kpが定められる。表T4には、輝度平均値vaと参照値vrとの差に応じた電流変動変数kpが示されており、表T4は第1の実施形態における表T2(図2参照)に対応する。ここでも、表T4における電流変動変数kpの値は表T2に示された値に等しく、第1の実施形態で示したパルス数vpに従って変化する被写体Sへの光量と、電流変動変数kpの値に従って変化する被写体Sへの光量は、光量変化の割合において、実質的に等しい。なお、表T4は、メモリにあらかじめデータとして格納されている。ステップ307では、表T4を用いて電流変動変数kpが定められると、発光ダイオード112に与える電流量Iが(3)式で示したΔIだけ減少するように、CPU22から電流制御回路111へ制御信号が送られる。一方、ステップ308では、表T4を用いて電流変動変数kpが定められると、発光ダイオード112に与える電流量Iが(3)式で示したΔIだけ増加するように、CPU22から電流制御回路111へ制御信号が送られる。これにより、被写体Sに照射する光の光量が増加する。ステップ307もしくはステップ308が実行されると、このルーチンは終了する。
【0063】このように本実施形態によれば、表T3もしくは表T4を用いて電流変動変数kpが設定され、この電流変動変数kpに基いて発光ダイオード112の発光量が増減し、これにより被写体Sへ照射される光の光量調整が行われる。
【0064】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、被写体像のごく一部にハレーションが発生した場合でも、適正に光量調整を行い、ハレーションを解消することができる。




 

 


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