JP3898896B2

JP3898896B2 - Endoscope system with photometric range

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Publication number: JP3898896B2
Application number: JP2001019290A
Authority: JP
Inventors: 敏高見
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 2001-01-26
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2021-01-26
Also published as: JP2002219099A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子内視鏡システムにおける測光範囲と非測光範囲とを認識する為の表示に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医用或いは工業用として用いられる電子内視鏡は、一般的に、挿入部先端に設けられた撮像素子であるCCD（Charge Coupled Device）で対象物の光学像を撮像し、撮像された映像を外部モニタに表示して観察するように構成されている。特に、近年、挿入部を有するスコープユニットと、照明用の光源及び画像処理回路を備えるプロセッサユニットとを着脱自在に構成し、用途に応じて種々のスコープユニットを取り替えて用いることができる電子内視鏡システムが広く用いられるに至っている。
【０００３】
このようにスコープユニットを着脱自在にするために、スコープユニットとイメージプロセサ間で渡される映像信号を一定の仕様に整合させる必要があり、このような一定の仕様を満たす信号として、例えば、輝度成分信号（Ｙ信号）及び色成分信号（Ｃ信号）から成る映像信号が用いられる。したがって、スコープユニットには、ＣＣＤを駆動するための駆動回路の他に、このような映像信号を生成するための信号処理回路がさらに搭載されている。プロセッサユニットでは、スコープユニットから受信した映像信号（Ｙ信号及びＣ信号）を処理してＮＴＳＣやＰＡＬ等の所定の規格に則った映像信号を出力する。
【０００４】
一方、スコープユニットには光ファイバから構成されるライトガイドが設けられ、プロセッサユニットの光源からの照明光はこのライトガイドを介して伝わり対象物に照射され、ＣＣＤの受光面には対象物からの反射光が結像光学系を介して結像される。
【０００５】
内視鏡による観察では、照明光を強く反射する部分が存在するとその部分がハレーションを起こすなど観察すべき映像に悪い影響を与えるので、このような事態を避けるために、一般に、内視鏡システムには照明光の光量を調節するための光量調節機能が設けられる。従来の内視鏡システムにおいて光量調節は、映像の輝度信号の輝度の積分値を算出して映像全体の輝度を求め、該求められた輝度と所定の基準値を比較しこの比較結果に応じて光源から照射される照明光の光量を制御することによって行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来実現されていた光量調節は、測光領域は画面の全体に亘るか、或いは内視鏡装置によってある固定された測光範囲とされており、光量調節の効果はある程度期待できるものの、必ずしも操作者の意図に即した光量調節が行われるとは限らない。加えて、外部モニタに表示されている映像のどの部分が測光範囲であるのか、操作者が知ることはできない。
【０００７】
例えば、体腔内の観察において、撮影画面周辺部に起こるハレーションによって光量を減じる制御が行われた場合、画面中心部の観察対象が観察しにくくなることがある。このような事態を避けるために、観察対象に応じて操作者が測光範囲自体を例えば画面中心部に制限することができ、且つこのように制限された測光範囲と非測光範囲が認識できるように外部モニタ上に表示されることが望ましい。測光範囲と非測光範囲の区別ができるだけでなく、測光範囲と非測光範囲のそれぞれの映像の輝度が明らかに異なった状態で表示されるようになっていることがさらに望ましい。
【０００８】
また、通常、スコープユニットとプロセッサユニットはある程度距離をおいて配置されるので、このような測光範囲の調整が、プロセッサに接続されているキーボード等のユーザーインタフェースを介しての観察者による遠隔操作によって実現できる構成と成っている内視鏡システムが望まれる。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされた、すなわち本発明の目的は、操作者が測光範囲を変更することが可能な内視鏡システムであって、且つ、測光範囲の映像に対して非測光範囲の映像の輝度を明らかに異ならせて、測光範囲を際立たせる表示を行うことのできる内視鏡システムを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に記載の発明は、ライトガイドを介してスコープ先端部から照明光を照射して対象物からの光学像を撮像素子で撮像し映像信号を生成する内視鏡システムにおいて、撮像素子で撮像された映像についての水平走査方向における所定の範囲を測光範囲とし、該測光範囲内でのみ映像の輝度成分を積分し、該積分の結果に基づいて照明光の光量を制御する光量制御手段と、光量制御手段に対し、測光範囲の水平走査方向における位置および幅を設定するものであり且つ設定値が可変である設定手段と、設定手段によって設定された測光範囲以外の非測光範囲部分の画像の輝度を低下させる信号処理手段とを備えることを特徴とする。照明光の光量を制御する基となる、画面内の水平方向における測光範囲を、設定手段によって設定した範囲内に制限することができる。また、設定手段において設定する測光範囲の位置と幅は変更することができるので、操作者はその観察対象に応じて測光範囲を変更することができる。さらに、信号処理手段によって非測光範囲部分の輝度が低下された状態で映像が表示されるので、測光範囲と非測光範囲の区別が可能であると共に、全体像の把握も可能である。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、ライトガイドを介してスコープ先端部から照明光を照射して対象物からの光学像を撮像素子で撮像し映像信号を生成する内視鏡システムにおいて、撮像素子で撮像された映像についての垂直走査方向における所定の範囲を測光範囲とし、該測光範囲内でのみ映像の輝度成分を積分し、該積分の結果に基づいて照明光の光量を制御する光量制御手段と、光量制御手段に対し、測光範囲の垂直走査方向における位置および幅を設定するものであり且つ設定値が可変である設定手段と、設定手段によって設定された測光範囲以外の非測光範囲部分の画像の輝度を低下させる信号処理手段とを備えることを特徴とする。照明光の光量を制御する基となる、画面内の垂直走査方向における測光範囲を、設定手段によって設定した範囲内に制限することができる。また、設定手段において設定する測光範囲の位置と幅は変更することができるので、操作者はその観察対象に応じて測光範囲を変更することができる。さらに、信号処理手段によって非測光範囲部分の輝度が低下された状態で映像が表示されるので、測光範囲と非測光範囲の区別が可能であると共に、全体像の把握も可能である。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、ライトガイドを介してスコープ先端部から照明光を照射して対象物からの光学像を撮像素子で撮像し映像信号を生成する内視鏡システムにおいて、撮像素子で撮像された映像についての水平走査方向における所定の範囲と垂直走査方向における所定の範囲との両方の範囲の重複領域を測光領域とし、該測光領域内でのみ前記映像の輝度成分を積分し、該積分の結果に基づいて照明光の光量を制御する光量制御手段と、光量制御手段に対し、測光領域の垂直走査方向における位置および幅を設定するものであり且つ設定値が可変である第１の設定手段と、光量制御手段に対し、測光領域の水平走査方向における位置および幅を設定するものであり且つ設定値が可変である第２の設定手段と、光量制御手段における測光領域以外の非測光領域の画像の輝度を低下させる信号処理手段とを備えることを特徴とする。照明光の光量を制御する基となる、画面内の測光領域を、設定手段によって設定した、水平及び垂直方向の範囲内に制限することができる。また、設定手段において設定する水平及び垂直方向の測光範囲の位置と幅は変更することができるので、操作者はその観察対象に応じて測光領域を調整することができる。さらに、信号処理手段によって非測光領域の輝度が低下された状態で映像が表示されるので、測光領域と非測光領域の区別が可能であると共に、全体像の把握も可能である。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、照明光で照射される対象物からの光学像を撮像する撮像素子と、該照明光を伝送するライトガイドと、撮像素子による出力信号を処理し所定の第１の映像信号を出力する第１の信号処理回路とを有するスコープユニットと、スコープユニットのライトガイドに照明光を供給する光源部を有し、スコープユニットからの第１の映像信号に基づいて所定の第２の映像信号を出力する第２の信号処理回路を有するプロセッサユニットとから成る内視鏡システムにおいて、(a)スコープユニットは、プロセッサユニットとの間で情報を通信するスコープ側通信手段と、撮像素子で撮像された映像についての水平走査方向における所定の範囲及び垂直走査方向における所定の範囲の両方の範囲の重複部分を測光領域とし、該測光領域内でのみ前記第１の映像信号の輝度成分を積分し、該積分結果に応じた信号を前記プロセッサユニットに対して出力する測光手段と、測光手段における測光領域以外の非測光領域に対応する画像内において、前記第１の映像信号の輝度成分のレベルを低下させる輝度信号処理手段と、測光手段に対し、測光領域の垂直走査方向における位置及び幅、及び、測光領域の水平走査方向における位置及び幅を指定する為の測光領域指定情報をスコープ側通信手段を介して受け取り該受け取った測光領域指定情報を測光手段に対して設定するスコープ側制御手段とを有し、(b)プロセッサユニットは、スコープユニットとの間で情報の通信を行うプロセッサ側通信手段と、ユーザーインタフェースと、測光領域指定情報をユーザーインタフェースを介して取得すると共に該取得した測光領域指定情報をプロセッサ側通信手段を介して送信するプロセサ側制御手段と、スコープユニットの測光手段から積分結果に応じた信号を受け取り、該積分結果に応じた信号に基づいて照明光の光量を制御する光量制御手段とを有することを特徴とする。照明光の光量を制御する基となる測光範囲が、測光手段に対して指定した水平及び垂直方向の範囲内の領域に制限される。この測光領域は、プロセッサユニット側のユーザーインタフェースから遠隔操作で指定することができる。また、輝度信号処理手段によって非測光領域の輝度が低下された状態で映像が表示されるので、測光領域と非測光領域の区別が可能であると共に、全体像の把握も可能である。
【００１４】
この場合において測光手段は、撮像素子で撮像された映像の水平同期信号及び該映像の画素単位の周波数に相当する周波数のクロック信号に基づいて、水平同期信号に同期したパルス信号であって、水平走査期間内における位置、パルス幅の少なくとも一方の値がそれぞれ異なる複数のパルス信号を生成する水平方向信号生成手段と、スコープ側制御手段からの測光領域指定情報にしたがって、水平方向信号生成手段によって生成されるそれぞれのパルス信号のうちの１つを選択するための水平方向選択手段と、撮像素子で撮像された映像の水平同期信号及び垂直同期信号に基づいて、垂直同期信号に同期したパルス信号であって、垂直走査期間内における位置、パルス幅の少なくとも一方の値がそれぞれ異なる複数のパルス信号を生成する垂直方向信号生成手段と、スコープ側制御手段からの測光領域指定情報にしたがって、垂直方向信号生成手段によって生成されるそれぞれのパルス信号のうちの１つを選択するための垂直方向選択手段と、水平方向選択手段おいて選択されたパルス信号、及び、垂直方向選択手段において選択されたパルス信号の両方が有効である間第１の映像信号の輝度成分を積分し積分結果に応じた信号を生成する積分手段と、積分手段からの信号と所定の基準値とを比較し比較結果に応じた信号を生成し該生成した信号を前記プロセッサユニットに対して出力する比較手段とから構成することができる（請求項５）。水平走査方向及び垂直走査方向に関して選択された同期パルスの両方が有効である間のみの測光が行われ、したがって測光領域は測光領域指定情報にしたがったものになる。
【００１５】
この場合、非測光領域である期間に第１の映像信号の輝度成分のレベルを低下させる為に、輝度信号処理手段は、水平方向選択手段において選択されたパルス信号及び垂直方向選択手段において選択されたパルス信号の両方が有効である期間以外の期間に第１の映像信号の輝度成分のレベルを低下させる処理を行えば良い（請求項６）。
【００１６】
また、スコープユニットは、スコープ側制御手段からの測光領域指定情報にしたがって積分手段からの信号と比較される所定の基準値を変化させる基準値変更手段をさらに有することが好ましい（請求項７）。この構成により、たとえ測光領域のサイズが変化しても、基準値を例えば測光領域のサイズに比例した値に変更することで、照明光の光量の制御を整合させることができる。
【００１７】
また、プロセッサ側制御手段は、さらに、ユーザーインタフェースを介して、輝度信号処理手段によって低下される輝度の低下量を指定する為の低下量指定情報を取得すると共に該低下量指定情報を前記プロセッサ側通信手段を介して送信し、スコープ側制御手段は、さらに、スコープ側通信手段を介して受信した低下量指定情報を輝度信号処理手段に対して設定する構成になっていることが好ましい（請求項８）。この構成であれば、操作者は、プロセサユニットのインタフェースを介して、非測光領域の輝度の低下量を指定することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の第１の実施形態である、内視鏡システム１００のブロック図を示す。図１に示すように内視鏡システム１００は、身体への挿入部であるスコープユニット１０、スコープユニット１０への照明光の供給や信号処理を行うプロセッサユニット５０、及びプロセッサユニット５０から出力される映像を表示するモニタ７０から構成される。なお、図１の内視鏡システム１００は、スコープユニット１０とプロセッサユニット５０とは着脱自在に構成されている。したがって、内視鏡システムの使用目的に応じて様々なタイプのスコープユニットをプロッセサユニットに装着して使用することができる。スコープユニット１０をプロセッサユニット５０に装着すると、これらは電気的に接続され、また、プロセッサユニット５０内部の光源からの照明光がライトガイド７に伝達されるように構成されている。
【００１９】
以下、図１を参照して内視鏡システム１００の動作の詳細を説明する。スコープユニット１０先端にはカラー撮像素子であるＣＣＤ２が設けられており、またＣＣＤ２前方には対物レンズ（不図示）が設けられており、この対物レンズによってＣＣＤ２の受光面上に観察対象物の光学像が形成される。スコープユニット１０にはまた光ファイバから構成されるライトガイド７が設けられており、その一端はプロッセッサユニット５０との接続部に配置され、もう一方の端部はスコープユニット先端部に配置される。スコープユニット１０がプロセッサユニット５０に接続された状態で、プロセッサユニット５０内部のランプ３４からの照明光が、プロセッサユニット５０内部のライトガイド３２からスコープユニット内のライトガイド７に伝わり、スコープユニット１０先端から観察対象物に向けて照射される。
【００２０】
ＣＣＤ２受光面に結像された光学像は、光電変換され電圧信号として取り出され、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路３に対して出力される。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路３は、ＣＣＤ２からの出力信号に基づいて、相関二重サンプリング法（Correlated Double sampling; CDS）によるノイズ低減動作、利得を適正な状態に自動的に調整するＡＧＣ（Auto Gain Control）動作などを行い、信号処理回路６に対して信号を出力する。
【００２１】
パルス回路４によって、ＣＣＤ２を駆動するための各種の駆動信号と、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路３において必要なサンプルパルス等がつくられる。ＣＣＤ２の駆動信号には、読み出される画素単位の周期に対応する周期を持つクロック信号であるφＲ信号等が含まれる。また、パルス回路４では水平同期信号及び垂直同期信号もつくられている。
【００２２】
信号処理回路６は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路３で処理されたＣＣＤ２出力信号に基づいて、映像の輝度成分であるＹ信号と、色成分であるＣ信号をつくる。デコード回路２６は、このＹ信号及びＣ信号をパルス回路４からの同期信号を用いて合成する。さらにデコード回路２６で合成された映像信号は、スコープユニット１０とプロセッサユニット５０が接続された状態で電気的に接続される接点を介して、プロセッサユニット５０に対して出力される。
【００２３】
プロセッサユニット５０において、デコード回路２６からの映像信号は、画像信号処理回路３５で信号処理された後、一般の規格に則った映像信号、例えばＮＴＳＣ信号としてインタフェースコネクタ及び接続ケーブル（不図示）を介してモニタ７０に対して出力される。そして、プロセッサユニット５０からの映像信号によってモニタ７０上に観察対象物の映像が映し出される。画像信号処理回路３５は、モニタ７０に対して出力する映像信号対して様々な効果を与えるための信号処理を行う。
【００２４】
水平カウンタ２１には、パルス回路４からのφＲ信号と水平同期信号HSYNCが入力される。カウンタ２１、水平デコードＲＯＭ１（符号２３）、水平デコードＲＯＭ２（符号２４）、水平デコードＲＯＭ３（符号２５）、及びスイッチ１２によって、水平走査方向における測光範囲を定めるためのパルス信号が作られる。すなわち、水平カウンタ２１は、水平同期信号HSYNCによってリセットされ、φＲ信号をカウントアップするように動作する。水平デコードＲＯＭ１−３は、それぞれ水平カウンタ２１のカウント値をデコードし、水平同期信号HSYNCに同期して、１水平走査期間中に１パルスの信号をそれぞれ出力する。水平デコードＲＯＭ１−３のデコード範囲を、それぞれ、Ｎ１〜Ｎ１＋Ｍ１、Ｎ２〜Ｎ２＋Ｍ２、Ｎ３〜Ｎ３＋Ｍ３とする。それによって、水平デコードＲＯＭ１−３は、１水平走査期間中において水平カウンタ２１のカウント値が、それぞれ、Ｎ１〜Ｎ１＋Ｍ１、Ｎ２〜Ｎ２＋Ｍ２、Ｎ３〜Ｎ３＋Ｍ３である期間にパルスを生成する。すなわち、例えば、カウンタ２１のカウント値をアドレスとして、それぞれ、Ｎ１〜Ｎ１＋Ｍ１、Ｎ２〜Ｎ２＋Ｍ２、Ｎ３〜Ｎ３＋Ｍ３のアドレス範囲にて、パルスに相当する連続する同一データが出力されるよう水平デコードＲＯＭ１−３のデータが設定されている。したがって、これらの水平デコードＲＯＭ１−３により、水平走査期間の開始時点からの、位置、パルス幅がそれぞれ異なる３種類のパルスが生成されることになる。なお、デコードＲＯＭ１−３で生成されるパルスは、有効なレベルがＨＩＧＨレベルである信号として生成されるものとする。
【００２５】
スコープユニット１０に設けられたスイッチ１２によって、３種類のパルスのいずれかが選択される。したがって、操作者はその意図に従ってスコープユニット１０に設けられているスイッチ１２を操作し、目的の測光範囲が得られるように選択を行うことができる。スイッチ１２によって選択されたいずれか１つのパルスは、ＡＮＤゲート４８及びＡＮＤゲート４９に対して出力される。なお、スイッチ１２として、ロータリスイッチ、電子スイッチ等を用いることができる。
【００２６】
一方、垂直カウンタ４１には、パルス回路４から水平同期信号HSYNCと垂直同期信号VSYNCとが入力される。垂直カウンタ４１、垂直デコードＲＯＭ１（符号４２）、垂直デコードＲＯＭ２（符号４３）、垂直デコードＲＯＭ３（符号４４）、及びスイッチ４５によって、垂直走査方向における測光範囲を定めるためのパルス信号が作られる。すなわち、垂直カウンタ４１は、垂直同期信号VSYNCによってリセットされ、水平同期信号HSYNCをカウントアップするように動作する。垂直デコードＲＯＭ１−３は、それぞれ垂直カウンタ４１のカウント値をデコードし、垂直同期信号VSYNCに同期して、１垂直走査期間中に１つのパルスをそれぞれ出力する。垂直デコードＲＯＭ１−３のデコード範囲を、それぞれ、Ｎ４〜Ｎ４＋Ｍ４、Ｎ５〜Ｎ５＋Ｍ５、Ｎ６〜Ｎ６＋Ｍ６とする。それによって、垂直デコードＲＯＭ１−３は、１垂直走査期間中において垂直カウンタ２１のカウント値が、それぞれ、Ｎ４〜Ｎ４＋Ｍ４、Ｎ５〜Ｎ５＋Ｍ５、Ｎ６〜Ｎ６＋Ｍ６である期間にパルスを生成する。したがって、これらの垂直デコードＲＯＭ１−３により、垂直走査期間の開始時点からの、位置、パルス幅がそれぞれ異なる３種類のパルスが生成されることになる。なお、垂直デコードＲＯＭ１−３で生成されるパルスは、有効なレベルがＨＩＧＨレベルである信号として生成されるものとする。
【００２７】
スコープユニット１０に設けられたスイッチ４５によって、垂直デコードＲＯＭ１−３で生成される３種類のパルスのいずれかが選択される。したがって、操作者はその意図に従ってスコープユニット１０に設けられているスイッチ４５を操作し、目的の測光範囲が得られるように選択を行うことができる。スイッチ４５によって選択された１つのパルスは、ＡＮＤゲート４８及びＡＮＤゲート４９に対して出力される。なお、スイッチ４５として、ロータリスイッチ、電子スイッチ等を用いることができる。
【００２８】
スイッチ１２によって選択されたパルス、及びスイッチ４５によって選択されたパルスは、それぞれアンドゲート４８に入力される。さらに、これらのパルスは、ＡＮＤゲート４９にも入力される。したがって、ＡＮＤゲート４８及びＡＮＤゲート４９の出力は、１画面内の水平方向の測光範囲と垂直方向の測光範囲との両方の重複領域としての測光領域でのみ有効となるパルスとなる。
【００２９】
ＡＮＤゲート４８からの出力パルスは、切替回路１３の２つの入力端子１３ａ、１３ｂの信号の選択を切り替えるためにも用いられる。ＡＮＤゲート４８からパルスが出力されているとき、入力端子１３ａの信号が選択され、出力されていないとき、入力端子１３ｂの信号が選択される。したがって、ＡＮＤゲート４８からパルスが出力されているときは、信号処理回路６からの輝度信号６ｂ（Ｙ信号）が切替回路１１及び切替回路１３を介して積分回路３０に入る。一方、ＡＮＤゲート４８からパルスが出力されていない間は、切替回路１３の出力はＧＮＤレベルとなり、積分回路３０にＹ信号が入力されない。したがって、ＡＮＤゲート４８から測光領域であることを示すパルスが出力されている間のＹ信号が、積分回路３０における積分に反映されることになる。
【００３０】
積分回路３０では、Ｙ信号が積分されると共に、ホールド動作が行われる。積分回路３０からの出力信号は比較器３１の一方の入力端子３１ａに入る。一方、比較器３１のもう一方の入力端子には、入力３１ａに入力される電圧と比較するための基準電圧が入力されている。比較器３１は、積分回路３０から入力される積分結果と基準電圧（入力３１ｂ）を比較し、比較結果に応じた信号を、プロセッサユニット５０内の絞り制御部３３に対して出力する。絞り制御部３３は、比較器３１からの比較結果の信号に応じて絞りを制御し、ランプ３４からライトガイド３２へ供給する照明光の光量を制御する。したがって、ＡＮＤゲート４８から出力されるパルスで定められるに測光範囲での積分結果（すなわち測光結果）に応じて、撮影対象物に照射する光量が制御されることになる。なお、安定した比較動作を行うために、比較器３１は、入力電圧に対するヒステリシスを持つタイプのもの、或いはある入力電圧範囲を無感帯として持つウインドウコンパレータから成ることが好ましい。
【００３１】
図１に示すように比較器３１の入力端子３１ｂに入力される基準電圧は、切替回路１４によって、３つの基準電圧ＶＲ１、ＶＲ２、及びＶＲ３の中の１つが切り替えて用いられる。また、切替回路１４における切替は、スイッチ１２における選択及びスイッチ４５における選択に連動して選択回路４７によって行われるように構成されている。選択回路４７は、スイッチ１２及びスイッチ４５での選択に基づいて、測光領域の大きさに比例した基準電圧を選択する。したがって、測光領域の大きさが変わった場合であっても、基準電圧もそれに応じて変わるので、より整合の取れた光量制御が行われることになる。
【００３２】
上述のように、ＡＮＤゲート４９から出力されるパルスは測光領域に対応している。このＡＮＤゲート４９からの出力が有効（ＯＮ）であるとき、選択回路１１に於いて入力端子１１ａ側の信号が選択される。すなわち、測光領域対応する期間中、輝度信号６ｂのレベルは変更されない。一方、ＡＮＤゲート４９の出力が有効でないときは、すなわち、測光領域以外の非測光領域に対応する期間中は、入力端子１１ｂの信号が選択される。入力端子１１ｂには、輝度信号６ｂを抵抗８で分圧したレベルの信号が入力されているので、非測光領域に対応する期間中、デコード回路２６に入力される輝度信号（Ｙ信号）が低下される。抵抗８を用いた分圧によって、ここでは、例えば輝度レベルを１／２に低下させるように設定される。
【００３３】
したがって、モニタ７０に表示される映像において、測光領域のみが通常の輝度で表示され、非測光領域は輝度が低くされた状態で表示されることになる（図３参照）。なお、ＡＮＤゲート４９と切替回路１１の間にはスイッチ１５が設けられているので、スイッチ１５を切り替えてＯＦＦにし、ＡＮＤゲート４９からの信号が切替回路１１に入力されないようにすると、切替回路１１の選択は入力端子１１ａ側に固定される。この場合、Ｙ信号の切替が行われず、常に全画面が通常の輝度で表意されることになる。すなわち、操作者が、非測光領域の輝度を落として表示させるか否かを、スイッチ１５によって切り替えることができる。
【００３４】
以上説明した動作のタイミングチャートを図２及び図３に示す。図２には、理解のために、ＣＣＤ２からの出力信号も同時に示している。なお、図２は、スイッチ１２で選択されるパルスが水平デコードＲＯＭ１である場合の例である。水平カウンタ２１は、水平同期信号HSYNCでリセットされ、φＲ信号をカウントする。図２には水平カウンタ２１のカウント値が示されている。カウント値がＮ１〜Ｎ１＋Ｍ１である間に水平デコードＲＯＭ１はパルス５１を出力する。パルス５１が出力されている間、積分回路３０による積分が行われ、積分回路出力５２は図のように次第にレベルが高くなる。比較器３１は、積分結果のレベルが比較器３１の基準電圧を超えるとＯＮになる信号を出力する（信号５３）。絞り制御部３３は、比較器３１からの信号を受けると絞り機構を駆動する。絞り羽やモータから成る絞り機構の応答は、水平走査周期よりもかなり遅く、１０ｍｓオーダーであるため、絞り制御動作の応答５４として示すように、絞り機構は徐々に反応する。
【００３５】
図３は、垂直方向の測光範囲の選択の動作を説明するために、図２よりも長い時間に亘る動作を示したタイムチャートである。なお、図３は、スイッチ４５で選択されるのが垂直デコードＲＯＭ２の出力パルスである場合の例である。図３に示すように、垂直カウンタ４１のカウント値は、垂直同期信号VSYNCでリセットされ、水平同期信号HSYNCでカウントアップされる。垂直デコードＲＯＭ２は、カウント値がＮ５〜Ｎ５＋Ｍ５である間にＨＩＧＨとなるパルス５６を出力する。パルス５６が出力され且つパルス５１が出力されている間にのみＡＮＤゲート４８の出力がＨＩＧＨになり、それにより積分回路３０による積分が行われ、積分回路３０からは積分回路出力信号５２が出力される。したがって比較器３１からは、垂直デコードＲＯＭ５からのパルス５６が出力されている間のみ、比較結果の信号５３が出力されることになる。したがって、絞り制御部３３における絞り制御動作は、パルス５６が出力されている期間のみの比較結果信号５３を反映することになる。
【００３６】
図３には、測光領域を表すタイミング信号５７（すなわち、ＡＮＤゲート４８及びＡＮＤゲート４９の出力信号）も示されている。この信号５７がＬＯＷである間、選択回路１１において入力端子１１ｂの信号が選択され、それにより映像の輝度レベルが低下される。一方、信号５７がＨＩＧＨである間、選択回路１１において入力端子１１ａの信号が選択され、この場合映像の輝度は通常のままである。
【００３７】
以上述べたように、内視鏡システム１００は、撮影画面内の水平走査方向及び垂直走査方向における測光範囲の重複領域でのみ測光を行い、その測光結果に基づいて光量調節を行う。しかもこの場合において、それぞれの測光範囲は複数種類の中から選択することができる。
【００３８】
内視鏡システム１００がモニタ７０上に映し出す画面の例を図４に示す。図４に示される画面６１において、画面中央部に観察対象物６２が存在する。撮影画面６１内の周辺部の映像の高い輝度に引きずられて照明光の光量が絞られ、その結果観察対象物６２の輝度が低くなり観察しにくくなることを避けるために、測光領域は、水平方向測光範囲６３及び垂直方向測光範囲６４で囲まれた矩形の測光領域６５に絞られている。なお、水平方向測光範囲６３は、前述の水平デコードＲＯＭ１のパルス５１の位置及びパルス幅に対応し、垂直方向測光範囲６４は、垂直デコードＲＯＭ２のパルス５６の位置及びパルス幅に対応している。測光領域以外の非測光領域６６の映像は輝度が低下されている。このように、操作者は測光領域を明確に認識しながら観察できることともに、全体像を把握することもできる。
【００３９】
図５は、本発明の第２の実施形態である、内視鏡システム２００のブロック図である。内視鏡システム２００は、内視鏡システム１００と同様に、身体への挿入部であるスコープユニット２１０、スコープユニット２１０への照明光の供給や信号処理を行うプロセッサユニット２５０、及びプロセッサユニット２５０から出力される映像を表示するモニタ７０から構成される。なお、スコープユニット２１０とプロセッサユニと２５０とは、着脱自在に構成されている。図５の内視鏡システム２００において、水平走査方向の測光範囲に関し、図２で示したタイミングチャートと同様の光量制御の処理が実行される。したがって、図５において、内視鏡システム１００における機能と同一の部分については、同一の符号を用いて表し、これら同一機能の部分に関しては既に上述しているので詳細な説明を省略する。
【００４０】
スコープユニット２１０において、カラー撮像素子であるＣＣＤ２で撮像され、信号処理回路６によって輝度成分信号６ｂ（Ｙ信号）及び色成分信号６ａ（Ｃ信号）として生成された映像信号は、デコード回路２６によって合成されて、プロセッサユニット２５０に対して出力される。また、スコープＣＰＵ７１からの制御により切替回路７７において選択される水平方向の測光範囲にしたがって、Ｙ信号が積分回路３０で積分される。そして、積分結果は比較器３１において基準電圧と比較され、比較結果がプロセッサユニット２５０の絞り制御部３３へ出力され、それにより照明光の光量制御が行われる。スコープユニット２１０をプロセッサユニット２５０に装着した状態で、スコープユニット２１０とプロセッサユニット２５０は電気的に接続され、また、プロセッサユニット２５０からの照明光がスコープユニット２１０内のライトガイド７に伝達される。
【００４１】
スコープユニット２１０内のデコード回路２６で合成された映像信号は、画像信号処理回路３５で処理され、例えばＮＴＳＣの規格にしたがう映像信号としてモニタ７０に対して出力される。
【００４２】
プロセッサユニット２５０には、プロセッサＣＰＵ７２がさらに搭載されている。プロセッサＣＰＵ７２は、キーボード７３からの入力により画像処理回路３５を制御して映像信号に所定の処理を行う。また、プロセッサＣＰＵ７２は通信機能を持っており、スコープユニット２１０が装着されることによりスコープＣＰＵ７１と電気的に接続され、通信ライン７５を介してスコープＣＰＵ７１との通信を行う。
【００４３】
スコープユニット２１０内に搭載されたスコープＣＰＵ７１は、信号ライン７５を介してプロセッサＣＰＵ７１と通信を行う機能を持つ。スコープＣＰＵ７１は、プロセッサＣＰＵ７２との通信によって取得しデータにしたがって、切替回路７７及び切替回路７８における選択を制御し、また、レベル調整回路７６を制御する。
【００４４】
すなわち、プロセッサユニット２５０が配置されている場所にいる観察者は、測光範囲に関する撮影画面内の水平走査方向における位置及び幅の指定を含む測光範囲情報を、プロセッサユニット２５０のユーザーインタフェースを司る入力装置であるキーボード７３を介して入力する。測光範囲情報を取得したプロセッサＣＰＵ７２は、その測光範囲情報をスコープＣＰＵ７１に対して送信する。スコープＣＰＵ７１は、得られた測光範囲情報に相当する測光範囲となるように、選択回路７７を制御して水平デコードＲＯＭ１−３の出力パルスの中から適切なものを選択するとともに、比較器３１に入力される基準電圧が測光範囲の大きさに比例するように、選択回路７８における選択を制御する。
【００４５】
さらに、キーボード７３からは、非測光領域での輝度レベルをどの程度低下させるかを指定する低下量情報が入力される。この低下量情報がプロセッサＣＰＵ７２からスコープＣＰＵ７１に送信されると、スコープＣＰＵ７１は、指定された低下量だけ輝度信号のレベルが低下するようにレベル調整回路７６を制御する。レベル調整回路７６は、スコープＣＰＵ７１からの制御にしたがって、輝度信号６ｂのレベルを低下させ、レベルを低下させた輝度信号を選択回路１１に出力する。したがって、非測光領域の輝度のレベルは、キーボード７３から任意に設定することができる。
【００４６】
以上のように、内視鏡システム２００では、プロセッサユニット２５０における観察者が、キーボードからの入力操作によって、測光範囲及び非測光領域の輝度レベルを調節することが可能である。
【００４７】
なお、図５で示した内視鏡システム２００における測光範囲の調節は、水平走査方向のみ可能である構成となっているが、図１に示される垂直方向の測光範囲の調節のための回路を内視鏡システム２００に適用し、水平方向及び垂直方向両方向の調節が可能な構成とすることができることはいうまでもない。
【００４８】
また、内視鏡システム１００又は２００において、水平デコードＲＯＭ又は垂直デコードＲＯＭの種類を増やすことで、測光範囲として選択できる種類を増加させることが可能である。また、比較器３１に入力する基準電圧の電圧の種類は、図１又は図５の実施形態では３種類であったが（ＶＲ１，ＶＲ２，ＶＲ３）、この基準電圧の種類もさらに増加させることができる。それによって、増加した測光範囲の種類に対応して、最適な基準電圧を用いることが可能になる。
【００４９】
上述した内視鏡システム１００及び２００では、カウンタ、デコードＲＯＭ、積分回路、及び比較器などから成る、測光のための回路をスコープユニット側に搭載する構成と成っているが、これらの回路をプロセッサユニット側に搭載する構成とすることも可能である。なお、内視鏡システム１００及び２００では、映像信号の生成及び測光のための回路がスコープユニット側に集中して搭載されているので、外来ノイズに対する耐性を高め易いという特長を持っている。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、測光領域のサイズに関し画面内の水平走査方向及び垂直走査方向両方向において調整が可能であり、しかも、測光範囲の映像よりも非測光範囲の映像の輝度を低下させて測光範囲を際立たせて表示することのできる内視鏡システムが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態としての内視鏡システムの構成を表すブロック図である。
【図２】本発明の内視鏡システムの動作を表すタイミングチャートである。
【図３】本発明の内視鏡システムの動作を表すタイミングチャートであり、図２よりも長い時間範囲における動作を示す。
【図４】本発明の内視鏡システムによって映し出される画像の例である。
【図５】本発明の第２の実施形態としての内視鏡システムの構成を表すブロック図である。
【符号の説明】
２ＣＣＤ
３ＣＤＳ／ＡＧＣ回路
４パルス回路
６信号処理回路
１０スコープユニット
１１切替回路
１２スイッチ
１３切替回路
１４切替回路
１５スイッチ
２１水平カウンタ
２３水平デコードＲＯＭ１
２４水平デコードＲＯＭ２
２５水平デコードＲＯＭ３
２７エッジ検出回路
３０積分回路
３１比較器
３３絞り制御回路
３４ランプ
３５画像信号処理回路
４１垂直カウンタ
４２垂直デコードＲＯＭ１
４３垂直デコードＲＯＭ２
４４垂直デコードＲＯＭ３
４５切替回路
４６エッジ検出回路
６５測光領域
６６非測光領域
５０プロセッサユニット
７０モニタ
７１スコープＣＰＵ
７２プロセッサＣＰＵ
７５通信ライン
７６レベル調整回路
１００内視鏡システム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a display for recognizing a photometric range and a non-photometric range in an electronic endoscope system.
[0002]
[Prior art]
In general, an electronic endoscope used for medical use or industrial use takes an optical image of an object with a CCD (Charge Coupled Device), which is an image pickup device provided at the distal end of an insertion portion, and externally captures the taken image. It is configured to be displayed on a monitor for observation. In particular, in recent years, a scope unit having an insertion portion and a processor unit including an illumination light source and an image processing circuit are configured to be detachable so that various scope units can be used in accordance with applications. Mirror systems have been widely used.
[0003]
In order to make the scope unit detachable in this way, it is necessary to match the video signal passed between the scope unit and the image processor with a certain specification. As a signal satisfying such a certain specification, for example, a luminance component A video signal composed of a signal (Y signal) and a color component signal (C signal) is used. Therefore, in addition to the drive circuit for driving the CCD, the scope unit further includes a signal processing circuit for generating such a video signal. The processor unit processes the video signal (Y signal and C signal) received from the scope unit and outputs a video signal conforming to a predetermined standard such as NTSC or PAL.
[0004]
On the other hand, the scope unit is provided with a light guide made of an optical fiber. Illumination light from the light source of the processor unit is transmitted through the light guide to irradiate the object, and the light receiving surface of the CCD is irradiated from the object. The reflected light is imaged through the imaging optical system.
[0005]
In endoscope observation, if there is a part that strongly reflects the illumination light, it will adversely affect the image to be observed, such as halation, so in order to avoid this situation, an endoscope system is generally used. Is provided with a light amount adjustment function for adjusting the amount of illumination light. In the conventional endoscope system, the light amount adjustment is performed by calculating an integral value of the luminance signal of the video to obtain the luminance of the entire video, comparing the obtained luminance with a predetermined reference value, and according to the comparison result. This is done by controlling the amount of illumination light emitted from the light source.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, with the light amount adjustment that has been realized in the past, the photometric area covers the entire screen or is set to a fixed photometric range by the endoscope apparatus. The amount of light adjustment according to the intention is not always performed. In addition, the operator cannot know which part of the image displayed on the external monitor is in the photometric range.
[0007]
For example, in the case of observation inside a body cavity, if control is performed to reduce the amount of light by halation occurring in the periphery of the imaging screen, it may be difficult to observe the observation target at the center of the screen. In order to avoid such a situation, the operator can limit the photometric range itself to, for example, the center of the screen according to the observation target, and can recognize the limited photometric range and the non-photometric range in this way. It is desirable to display on an external monitor. It is further desirable that not only the photometric range and the non-photometric range can be distinguished, but also that the luminance of each image in the photometric range and the non-photometric range is displayed in a clearly different state.
[0008]
Further, since the scope unit and the processor unit are usually arranged at a certain distance, such adjustment of the photometric range is performed by remote operation by an observer via a user interface such as a keyboard connected to the processor. An endoscope system having a configuration that can be realized is desired.
[0009]
The present invention has been made in view of such circumstances, that is, an object of the present invention is an endoscope system in which an operator can change a photometric range, and is not intended for an image in the photometric range. It is an object of the present invention to provide an endoscope system capable of performing a display that makes a photometric range conspicuous by clearly changing the luminance of an image in the photometric range.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the invention described in claim 1 is an endoscope system that irradiates illumination light from a distal end portion of a scope through a light guide and picks up an optical image from an object with an image pickup device to generate a video signal. A light amount control that controls a light amount of illumination light based on a result of integration by setting a predetermined range in the horizontal scanning direction of an image captured by the element as a photometric range, integrating the luminance component of the video only within the photometric range Means for setting the position and width of the photometric range in the horizontal scanning direction with respect to the light amount control means, and a setting means whose setting value is variable, and a non-photometric range portion other than the photometric range set by the setting means And signal processing means for reducing the brightness of the image. The photometric range in the horizontal direction in the screen, which is the basis for controlling the amount of illumination light, can be limited to the range set by the setting means. In addition, since the position and width of the photometric range set by the setting means can be changed, the operator can change the photometric range according to the observation target. Furthermore, since the image is displayed with the brightness of the non-photometric range portion lowered by the signal processing means, it is possible to distinguish the photometric range from the non-photometric range and to grasp the whole image.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an endoscope system that irradiates illumination light from a distal end portion of a scope through a light guide, picks up an optical image from an object with the image pickup device, and generates a video signal. A light amount control means for setting a predetermined range in the vertical scanning direction of the captured image as a photometric range, integrating the luminance component of the image only within the photometric range, and controlling the amount of illumination light based on the result of the integration; , A setting means for setting the position and width of the photometric range in the vertical scanning direction with respect to the light quantity control means, and an image of a non-photometric range portion other than the photometric range set by the setting means, and the setting value being variable And signal processing means for reducing the luminance of the signal. The photometric range in the vertical scanning direction in the screen, which is the basis for controlling the amount of illumination light, can be limited to the range set by the setting means. In addition, since the position and width of the photometric range set by the setting means can be changed, the operator can change the photometric range according to the observation target. Furthermore, since the image is displayed with the brightness of the non-photometric range portion lowered by the signal processing means, it is possible to distinguish the photometric range from the non-photometric range and to grasp the whole image.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an endoscope system that irradiates illumination light from a distal end portion of a scope through a light guide, picks up an optical image from an object with the image pickup device, and generates a video signal. The overlap area of both the predetermined range in the horizontal scanning direction and the predetermined range in the vertical scanning direction of the captured image is set as a photometric area, and the luminance component of the video is integrated only in the photometric area, A light amount control means for controlling the light amount of the illumination light based on the result of the integration, and a position and width in the vertical scanning direction of the photometry area for the light amount control means, and a set value is variable. The setting means, the second setting means for setting the position and width of the photometric area in the horizontal scanning direction with respect to the light quantity control means, and the photometric measurement in the light quantity control means. Characterized in that it comprises a signal processing means for reducing the brightness of the image of the non-metering area other than the frequency. The photometric area in the screen, which is the basis for controlling the amount of illumination light, can be limited to the horizontal and vertical ranges set by the setting means. Further, since the position and width of the horizontal and vertical photometric ranges set by the setting means can be changed, the operator can adjust the photometric area in accordance with the observation target. Further, since the image is displayed with the luminance of the non-photometric area lowered by the signal processing means, it is possible to distinguish the photometric area from the non-photometric area and to grasp the whole image.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, an image sensor that captures an optical image from an object irradiated with illumination light, a light guide that transmits the illumination light, an output signal from the image sensor, and a predetermined first signal are processed. A scope unit having a first signal processing circuit that outputs a video signal of the above and a light source unit that supplies illumination light to a light guide of the scope unit, and a predetermined amount based on the first video signal from the scope unit In an endoscope system including a processor unit having a second signal processing circuit that outputs a second video signal, (a) a scope unit includes a scope-side communication unit that communicates information with the processor unit; An overlapping portion of both the predetermined range in the horizontal scanning direction and the predetermined range in the vertical scanning direction of the image captured by the image sensor is set as a photometric area, and the photometry A photometric means for integrating the luminance component of the first video signal only within the area and outputting a signal corresponding to the integration result to the processor unit; and an image corresponding to a non-photometric area other than the photometric area in the photometric means The luminance signal processing means for reducing the level of the luminance component of the first video signal, and the photometric means with respect to the position and width of the photometric area in the vertical scanning direction, and the position of the photometric area in the horizontal scanning direction and Scope side control means for receiving photometry area designation information for designating the width via the scope side communication means and setting the received photometry area designation information for the photometry means, and (b) the processor unit, Communication means on the processor side that communicates information with the scope unit, user interface, and user interface for photometric area specification information And receiving a signal corresponding to the integration result from the processor side control means for transmitting the acquired photometry area designation information via the processor side communication means and the photometry means of the scope unit, and a signal corresponding to the integration result And a light amount control means for controlling the light amount of the illumination light based on the above. The photometric range that serves as a basis for controlling the amount of illumination light is limited to regions within the horizontal and vertical ranges designated for the photometric means. This photometric area can be specified by remote operation from the user interface on the processor unit side. Further, since the image is displayed with the luminance of the non-photometric area lowered by the luminance signal processing means, it is possible to distinguish the photometric area from the non-photometric area and to grasp the whole image.
[0014]
In this case, the photometric means is a pulse signal synchronized with the horizontal synchronizing signal based on the horizontal synchronizing signal of the video imaged by the image sensor and the clock signal having a frequency corresponding to the frequency of the pixel unit of the video image. Generated by the horizontal direction signal generating means according to the horizontal direction signal generating means for generating a plurality of pulse signals having different values of at least one of the position and the pulse width within the scanning period and the photometric area designation information from the scope side control means. A horizontal direction selecting means for selecting one of the respective pulse signals, and a pulse signal synchronized with the vertical synchronization signal based on the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal of the image captured by the image sensor. A plurality of pulse signals having different values of at least one of position and pulse width in the vertical scanning period are generated. A direct direction signal generating means, a vertical direction selecting means for selecting one of the respective pulse signals generated by the vertical direction signal generating means in accordance with the photometric area designation information from the scope side control means, and a horizontal While both the pulse signal selected by the direction selection means and the pulse signal selected by the vertical direction selection means are valid, the luminance component of the first video signal is integrated to generate a signal corresponding to the integration result. The integration means and comparison means for comparing the signal from the integration means with a predetermined reference value to generate a signal according to the comparison result and outputting the generated signal to the processor unit can be configured ( Claim 5). Photometry is performed only while both the synchronization pulses selected in the horizontal scanning direction and the vertical scanning direction are valid, and therefore the photometric area is in accordance with the photometric area designation information.
[0015]
In this case, the luminance signal processing means is selected by the pulse signal selected by the horizontal direction selecting means and the vertical direction selecting means in order to reduce the level of the luminance component of the first video signal during the non-photometric area. Processing for reducing the level of the luminance component of the first video signal may be performed in a period other than the period in which both of the pulse signals are valid.
[0016]
The scope unit preferably further includes reference value changing means for changing a predetermined reference value to be compared with the signal from the integrating means in accordance with the photometric area designation information from the scope-side control means. With this configuration, even if the size of the photometric area changes, the control of the amount of illumination light can be matched by changing the reference value to a value proportional to the size of the photometric area, for example.
[0017]
The processor-side control means further acquires reduction amount designation information for designating a luminance reduction amount to be reduced by the luminance signal processing means via the user interface and sends the reduction amount designation information to the processor side. Preferably, the scope-side control means is configured to set the amount-of-decrease designation information received via the scope-side communication means to the luminance signal processing means. 8). With this configuration, the operator can specify the amount of decrease in luminance in the non-photometric area via the interface of the processor unit.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a block diagram of an endoscope system 100 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the endoscope system 100 is output from a scope unit 10 that is an insertion unit into the body, a processor unit 50 that supplies illumination light to the scope unit 10 and performs signal processing, and the processor unit 50. It is comprised from the monitor 70 which displays an image | video. In the endoscope system 100 of FIG. 1, the scope unit 10 and the processor unit 50 are configured to be detachable. Therefore, various types of scope units can be attached to the processor unit for use according to the purpose of use of the endoscope system. When the scope unit 10 is attached to the processor unit 50, they are electrically connected, and the illumination light from the light source inside the processor unit 50 is transmitted to the light guide 7.
[0019]
The details of the operation of the endoscope system 100 will be described below with reference to FIG. A CCD 2 that is a color image sensor is provided at the tip of the scope unit 10, and an objective lens (not shown) is provided in front of the CCD 2, and the optical of an observation object is formed on the light receiving surface of the CCD 2 by the objective lens. An image is formed. The scope unit 10 is also provided with a light guide 7 made of an optical fiber, one end of which is disposed at a connection portion with the processor unit 50 and the other end is disposed at the distal end portion of the scope unit. . With the scope unit 10 connected to the processor unit 50, the illumination light from the lamp 34 inside the processor unit 50 is transmitted from the light guide 32 inside the processor unit 50 to the light guide 7 inside the scope unit, and the tip of the scope unit 10 To the object to be observed.
[0020]
The optical image formed on the light receiving surface of the CCD 2 is photoelectrically converted and taken out as a voltage signal and output to the CDS / AGC circuit 3. Based on the output signal from the CCD 2, the CDS / AGC circuit 3 performs noise reduction operation by a correlated double sampling (CDS) and automatically adjusts the gain to an appropriate state. The operation is performed and a signal is output to the signal processing circuit 6.
[0021]
The pulse circuit 4 generates various drive signals for driving the CCD 2 and sample pulses necessary for the CDS / AGC circuit 3. The drive signal of the CCD 2 includes a φR signal that is a clock signal having a period corresponding to the period of a pixel unit to be read. The pulse circuit 4 also generates a horizontal synchronizing signal and a vertical synchronizing signal.
[0022]
Based on the CCD 2 output signal processed by the CDS / AGC circuit 3, the signal processing circuit 6 generates a Y signal that is a luminance component of a video and a C signal that is a color component. The decode circuit 26 synthesizes the Y signal and the C signal using the synchronization signal from the pulse circuit 4. Further, the video signal synthesized by the decoding circuit 26 is output to the processor unit 50 through a contact point that is electrically connected in a state where the scope unit 10 and the processor unit 50 are connected.
[0023]
In the processor unit 50, the video signal from the decoding circuit 26 is subjected to signal processing by the image signal processing circuit 35, and is then passed through an interface connector and a connection cable (not shown) as a video signal in accordance with a general standard, for example, an NTSC signal. Is output to the monitor 70. Then, an image of the observation object is displayed on the monitor 70 by the video signal from the processor unit 50. The image signal processing circuit 35 performs signal processing for giving various effects to the video signal output to the monitor 70.
[0024]
The horizontal counter 21 receives the φR signal from the pulse circuit 4 and the horizontal synchronization signal HSYNC. The counter 21, the horizontal decode ROM 1 (reference numeral 23), the horizontal decode ROM 2 (reference numeral 24), the horizontal decode ROM 3 (reference numeral 25), and the switch 12 generate a pulse signal for determining the photometric range in the horizontal scanning direction. That is, the horizontal counter 21 is reset by the horizontal synchronization signal HSYNC, and operates to count up the φR signal. The horizontal decode ROMs 1-3 each decode the count value of the horizontal counter 21 and output one pulse signal in one horizontal scanning period in synchronization with the horizontal synchronization signal HSYNC. The decoding ranges of the horizontal decoding ROM 1-3 are N1 to N1 + M1, N2 to N2 + M2, and N3 to N3 + M3, respectively. Thereby, the horizontal decode ROM 1-3 generates a pulse during a period in which the count values of the horizontal counter 21 are N1 to N1 + M1, N2 to N2 + M2, and N3 to N3 + M3, respectively, during one horizontal scanning period. That is, for example, with the count value of the counter 21 as an address, the horizontal decode ROM 1-3 so that the same continuous data corresponding to a pulse is output in the address ranges of N1 to N1 + M1, N2 to N2 + M2, and N3 to N3 + M3, respectively. Is set. Therefore, these horizontal decode ROMs 1-3 generate three types of pulses having different positions and pulse widths from the start of the horizontal scanning period. It is assumed that the pulse generated by the decode ROM 1-3 is generated as a signal whose effective level is a HIGH level.
[0025]
One of three types of pulses is selected by the switch 12 provided in the scope unit 10. Therefore, the operator can operate the switch 12 provided in the scope unit 10 according to the intention and make a selection so as to obtain a target photometric range. Any one pulse selected by the switch 12 is output to the AND gate 48 and the AND gate 49. As the switch 12, a rotary switch, an electronic switch, or the like can be used.
[0026]
On the other hand, the vertical counter 41 receives the horizontal synchronization signal HSYNC and the vertical synchronization signal VSYNC from the pulse circuit 4. The vertical counter 41, the vertical decode ROM 1 (reference numeral 42), the vertical decode ROM 2 (reference numeral 43), the vertical decode ROM 3 (reference numeral 44), and the switch 45 generate a pulse signal for determining the photometric range in the vertical scanning direction. That is, the vertical counter 41 is reset by the vertical synchronization signal VSYNC and operates to count up the horizontal synchronization signal HSYNC. Each of the vertical decode ROMs 1-3 decodes the count value of the vertical counter 41 and outputs one pulse during one vertical scanning period in synchronization with the vertical synchronization signal VSYNC. The decoding ranges of the vertical decoding ROM 1-3 are N4 to N4 + M4, N5 to N5 + M5, and N6 to N6 + M6, respectively. Thereby, the vertical decode ROM 1-3 generates a pulse in a period in which the count values of the vertical counter 21 are N4 to N4 + M4, N5 to N5 + M5, and N6 to N6 + M6, respectively, during one vertical scanning period. Therefore, these vertical decode ROMs 1-3 generate three types of pulses having different positions and pulse widths from the start of the vertical scanning period. It is assumed that the pulse generated by the vertical decode ROM 1-3 is generated as a signal whose effective level is a HIGH level.
[0027]
One of three types of pulses generated by the vertical decode ROM 1-3 is selected by a switch 45 provided in the scope unit 10. Therefore, the operator can operate the switch 45 provided in the scope unit 10 in accordance with the intention and make a selection so as to obtain a target photometric range. One pulse selected by the switch 45 is output to the AND gate 48 and the AND gate 49. As the switch 45, a rotary switch, an electronic switch or the like can be used.
[0028]
The pulse selected by the switch 12 and the pulse selected by the switch 45 are input to the AND gate 48, respectively. Further, these pulses are also input to the AND gate 49. Therefore, the outputs of the AND gate 48 and the AND gate 49 are pulses that are effective only in the photometric area as an overlapping area of both the horizontal photometric range and the vertical photometric range in one screen.
[0029]
The output pulse from the AND gate 48 is also used to switch the selection of signals at the two input terminals 13a and 13b of the switching circuit 13. When a pulse is output from the AND gate 48, the signal of the input terminal 13a is selected. When the pulse is not output, the signal of the input terminal 13b is selected. Therefore, when a pulse is output from the AND gate 48, the luminance signal 6 b (Y signal) from the signal processing circuit 6 enters the integration circuit 30 via the switching circuit 11 and the switching circuit 13. On the other hand, while no pulse is output from the AND gate 48, the output of the switching circuit 13 is at the GND level, and the Y signal is not input to the integrating circuit 30. Therefore, the Y signal while the pulse indicating the photometric area is output from the AND gate 48 is reflected in the integration in the integration circuit 30.
[0030]
In the integrating circuit 30, the Y signal is integrated and a hold operation is performed. An output signal from the integrating circuit 30 enters one input terminal 31 a of the comparator 31. On the other hand, a reference voltage for comparison with the voltage input to the input 31a is input to the other input terminal of the comparator 31. The comparator 31 compares the integration result input from the integration circuit 30 with the reference voltage (input 31b), and outputs a signal corresponding to the comparison result to the aperture control unit 33 in the processor unit 50. The aperture control unit 33 controls the aperture according to the comparison result signal from the comparator 31 and controls the amount of illumination light supplied from the lamp 34 to the light guide 32. Therefore, the amount of light applied to the object to be photographed is controlled according to the integration result (that is, the photometry result) in the photometry range as determined by the pulse output from the AND gate 48. In order to perform a stable comparison operation, the comparator 31 is preferably a type having hysteresis with respect to an input voltage or a window comparator having a certain input voltage range as a dead zone.
[0031]
As shown in FIG. 1, the reference voltage input to the input terminal 31b of the comparator 31 is used by switching one of the three reference voltages VR1, VR2, and VR3 by the switching circuit. The switching in the switching circuit 14 is configured to be performed by the selection circuit 47 in conjunction with the selection in the switch 12 and the selection in the switch 45. The selection circuit 47 selects a reference voltage proportional to the size of the photometric area based on the selection by the switch 12 and the switch 45. Therefore, even when the size of the photometric area changes, the reference voltage also changes accordingly, so that more consistent light quantity control is performed.
[0032]
As described above, the pulse output from the AND gate 49 corresponds to the photometric area. When the output from the AND gate 49 is valid (ON), the selection circuit 11 selects the signal on the input terminal 11a side. That is, the level of the luminance signal 6b is not changed during the period corresponding to the photometric area. On the other hand, when the output of the AND gate 49 is not valid, that is, during the period corresponding to the non-photometry area other than the photometry area, the signal of the input terminal 11b is selected. Since a signal having a level obtained by dividing the luminance signal 6b by the resistor 8 is input to the input terminal 11b, the luminance signal (Y signal) input to the decoding circuit 26 is reduced during the period corresponding to the non-photometric area. Is done. Here, for example, the luminance level is set to be halved by the voltage division using the resistor 8.
[0033]
Therefore, in the video displayed on the monitor 70, only the photometric area is displayed with normal luminance, and the non-photometric area is displayed with the luminance lowered (see FIG. 3). Since the switch 15 is provided between the AND gate 49 and the switching circuit 11, if the switch 15 is switched to OFF to prevent the signal from the AND gate 49 from being input to the switching circuit 11, the switching circuit 11. Is fixed to the input terminal 11a side. In this case, the Y signal is not switched, and the entire screen is always expressed with normal luminance. In other words, the operator can switch by the switch 15 whether or not the brightness of the non-photometric area is reduced.
[0034]
Timing charts of the operation described above are shown in FIGS. In FIG. 2, the output signal from the CCD 2 is also shown for the sake of understanding. FIG. 2 shows an example in which the pulse selected by the switch 12 is the horizontal decode ROM 1. The horizontal counter 21 is reset by the horizontal synchronization signal HSYNC and counts the φR signal. FIG. 2 shows the count value of the horizontal counter 21. The horizontal decoding ROM 1 outputs a pulse 51 while the count value is N1 to N1 + M1. While the pulse 51 is being output, the integration by the integrating circuit 30 is performed, and the level of the integrating circuit output 52 gradually increases as shown in the figure. The comparator 31 outputs a signal that turns ON when the level of the integration result exceeds the reference voltage of the comparator 31 (signal 53). When the aperture controller 33 receives a signal from the comparator 31, the aperture controller 33 drives the aperture mechanism. The response of the aperture mechanism composed of aperture blades and motors is considerably slower than the horizontal scanning cycle and is on the order of 10 ms. Therefore, as shown as the response 54 of the aperture control operation, the aperture mechanism reacts gradually.
[0035]
FIG. 3 is a time chart showing the operation over a longer time than that in FIG. 2 in order to explain the operation of selecting the photometry range in the vertical direction. FIG. 3 shows an example in which the output pulse of the vertical decode ROM 2 is selected by the switch 45. As shown in FIG. 3, the count value of the vertical counter 41 is reset by the vertical synchronization signal VSYNC and counted up by the horizontal synchronization signal HSYNC. The vertical decode ROM 2 outputs a pulse 56 that becomes HIGH while the count value is N5 to N5 + M5. Only while the pulse 56 is output and the pulse 51 is output, the output of the AND gate 48 becomes HIGH, whereby the integration by the integrating circuit 30 is performed, and the integrating circuit 30 outputs an integrating circuit output signal 52. The Accordingly, the comparison result signal 53 is output from the comparator 31 only while the pulse 56 from the vertical decode ROM 5 is output. Therefore, the aperture control operation in the aperture controller 33 reflects the comparison result signal 53 only during the period in which the pulse 56 is output.
[0036]
FIG. 3 also shows a timing signal 57 (that is, output signals of the AND gate 48 and the AND gate 49) representing the photometric area. While the signal 57 is LOW, the selection circuit 11 selects the signal at the input terminal 11b, thereby lowering the luminance level of the video. On the other hand, while the signal 57 is HIGH, the signal of the input terminal 11a is selected in the selection circuit 11, and in this case, the luminance of the image remains normal.
[0037]
As described above, the endoscope system 100 performs photometry only in the overlapping region of the photometric range in the horizontal scanning direction and the vertical scanning direction in the imaging screen, and adjusts the light amount based on the photometric result. In addition, in this case, each photometric range can be selected from a plurality of types.
[0038]
An example of a screen displayed on the monitor 70 by the endoscope system 100 is shown in FIG. In the screen 61 shown in FIG. 4, the observation object 62 exists in the center of the screen. In order to avoid the fact that the amount of illumination light is reduced by being dragged to the high luminance of the peripheral image in the photographing screen 61 and the luminance of the observation object 62 becomes low as a result, it is difficult to observe the photometric region. It is narrowed down to a rectangular photometric area 65 surrounded by the direction photometric range 63 and the vertical direction photometric range 64. The horizontal photometry range 63 corresponds to the position and pulse width of the pulse 51 of the horizontal decode ROM 1 described above, and the vertical photometry range 64 corresponds to the position and pulse width of the pulse 56 of the vertical decode ROM 2. The brightness of the image in the non-photometry area 66 other than the photometry area is reduced. Thus, the operator can observe the photometric area while clearly recognizing the photometric area, and can also grasp the whole image.
[0039]
FIG. 5 is a block diagram of an endoscope system 200 according to the second embodiment of the present invention. Similar to the endoscope system 100, the endoscope system 200 includes a scope unit 210 that is an insertion part to the body, a processor unit 250 that supplies illumination light to the scope unit 210 and performs signal processing, and a processor unit 250. It is comprised from the monitor 70 which displays the image | video output. The scope unit 210 and the processor uni 250 are configured to be detachable. In the endoscope system 200 of FIG. 5, a light amount control process similar to that in the timing chart shown in FIG. 2 is executed for the photometric range in the horizontal scanning direction. Accordingly, in FIG. 5, the same parts as those in the endoscope system 100 are denoted by the same reference numerals, and those parts having the same functions have already been described above, and detailed description thereof will be omitted.
[0040]
In the scope unit 210, the video signal captured by the CCD 2, which is a color imaging device, and generated as the luminance component signal 6 b (Y signal) and the color component signal 6 a (C signal) by the signal processing circuit 6 is synthesized by the decoding circuit 26. And output to the processor unit 250. Further, the Y signal is integrated by the integrating circuit 30 in accordance with the horizontal photometric range selected by the switching circuit 77 under the control of the scope CPU 71. Then, the integration result is compared with the reference voltage in the comparator 31, and the comparison result is output to the aperture control unit 33 of the processor unit 250, thereby controlling the amount of illumination light. With the scope unit 210 attached to the processor unit 250, the scope unit 210 and the processor unit 250 are electrically connected, and illumination light from the processor unit 250 is transmitted to the light guide 7 in the scope unit 210.
[0041]
The video signal synthesized by the decoding circuit 26 in the scope unit 210 is processed by the image signal processing circuit 35 and output to the monitor 70 as a video signal in accordance with, for example, the NTSC standard.
[0042]
The processor unit 250 further includes a processor CPU 72. The processor CPU 72 controls the image processing circuit 35 by input from the keyboard 73 to perform predetermined processing on the video signal. The processor CPU 72 has a communication function. When the scope unit 210 is attached, the processor CPU 72 is electrically connected to the scope CPU 71 and communicates with the scope CPU 71 via the communication line 75.
[0043]
The scope CPU 71 mounted in the scope unit 210 has a function of communicating with the processor CPU 71 via the signal line 75. The scope CPU 71 controls the selection in the switching circuit 77 and the switching circuit 78 according to the data acquired by communication with the processor CPU 72 and controls the level adjustment circuit 76.
[0044]
In other words, an observer at the place where the processor unit 250 is arranged can input photometric range information including designation of the position and width in the horizontal scanning direction in the imaging screen regarding the photometric range to the user interface of the processor unit 250. It inputs via the keyboard 73 which is. The processor CPU 72 that has acquired the photometric range information transmits the photometric range information to the scope CPU 71. The scope CPU 71 controls the selection circuit 77 to select an appropriate one from the output pulses of the horizontal decode ROM 1-3 so that the photometric range corresponding to the obtained photometric range information is obtained, and also to the comparator 31. Selection in the selection circuit 78 is controlled so that the input reference voltage is proportional to the size of the photometric range.
[0045]
Further, the keyboard 73 receives reduction amount information for designating how much the luminance level in the non-photometric area is to be reduced. When this decrease amount information is transmitted from the processor CPU 72 to the scope CPU 71, the scope CPU 71 controls the level adjustment circuit 76 so that the level of the luminance signal is decreased by the specified decrease amount. The level adjustment circuit 76 reduces the level of the luminance signal 6b according to the control from the scope CPU 71, and outputs the luminance signal with the reduced level to the selection circuit 11. Therefore, the brightness level of the non-photometric area can be arbitrarily set from the keyboard 73.
[0046]
As described above, in the endoscope system 200, the observer in the processor unit 250 can adjust the luminance level of the photometric range and the non-photometric region by an input operation from the keyboard.
[0047]
Note that the adjustment of the photometric range in the endoscope system 200 shown in FIG. 5 is possible only in the horizontal scanning direction, but the circuit for adjusting the photometric range in the vertical direction shown in FIG. Needless to say, the present invention can be applied to the endoscope system 200 and can be adjusted in both the horizontal and vertical directions.
[0048]
Further, in the endoscope system 100 or 200, the types that can be selected as the photometric range can be increased by increasing the types of horizontal decode ROM or vertical decode ROM. In addition, although there are three types of reference voltage input to the comparator 31 in the embodiment of FIG. 1 or FIG. 5 (VR1, VR2, VR3), this reference voltage type may be further increased. it can. As a result, it is possible to use an optimum reference voltage corresponding to the type of the increased photometric range.
[0049]
In the endoscope systems 100 and 200 described above, a circuit for photometry, which includes a counter, a decode ROM, an integration circuit, a comparator, and the like, is mounted on the scope unit side. It can also be configured to be mounted on the unit side. Note that the endoscope systems 100 and 200 have a feature that it is easy to improve resistance to external noise because circuits for generating video signals and measuring light are concentrated on the scope unit side.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the size of the photometric area can be adjusted in both the horizontal scanning direction and the vertical scanning direction in the screen, and the luminance of the image in the non-photometric range can be set to be higher than that of the image in the photometric range. An endoscope system capable of lowering and displaying the photometric range in a prominent manner is realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an endoscope system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the endoscope system of the present invention.
FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the endoscope system of the present invention, showing the operation in a longer time range than FIG.
FIG. 4 is an example of an image displayed by the endoscope system of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an endoscope system as a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
2 CCD
3 CDS / AGC circuit
4 Pulse circuit
6 Signal processing circuit
10 Scope unit
11 Switching circuit
12 switch
13 Switching circuit
14 switching circuit
15 switch
21 Horizontal counter
23 Horizontal decode ROM1
24 Horizontal decode ROM2
25 Horizontal decode ROM3
27 Edge detection circuit
30 Integration circuit
31 comparator
33 Aperture control circuit
34 Lamp
35 Image signal processing circuit
41 Vertical counter
42 Vertical decode ROM1
43 Vertical decode ROM2
44 Vertical decode ROM3
45 switching circuit
46 Edge detection circuit
65 Metering area
66 Non-photometric area
50 processor units
70 monitors
71 Scope CPU
72 processor CPU
75 communication line
76 Level adjustment circuit
100 Endoscope system

Claims

In an endoscope system that irradiates illumination light from a distal end of a scope through a light guide and captures an optical image from an object with an image sensor to generate a video signal.
A predetermined range in the horizontal scanning direction of the image captured by the image sensor is set as a photometric range, the luminance component of the image is integrated only within the photometric range, and the amount of the illumination light is calculated based on the integration result. A light amount control means for controlling,
Setting means for setting a position and a width in the horizontal scanning direction of the photometric range with respect to the light amount control means, and a setting value being variable;
Signal processing means for reducing the luminance of the image of the non-photometric range part other than the photometric range set by the setting means;
An endoscope system characterized by comprising:

In an endoscope system that irradiates illumination light from a distal end of a scope through a light guide and captures an optical image from an object with an image sensor to generate a video signal.
A predetermined range in the vertical scanning direction of an image captured by the image sensor is set as a photometric range, the luminance component of the image is integrated only within the photometric range, and the amount of the illumination light is calculated based on the integration result. A light amount control means for controlling,
Setting means for setting the position and width of the photometric range in the vertical scanning direction with respect to the light quantity control means, and a setting value is variable;
Signal processing means for reducing the brightness of the image of the non-photometric range part other than the photometric range set by the setting means;
An endoscope system characterized by comprising:

In an endoscope system that irradiates illumination light from a distal end of a scope through a light guide and captures an optical image from an object with an image sensor to generate a video signal.
The overlapping area of both the predetermined range in the horizontal scanning direction and the predetermined range in the vertical scanning direction for the image captured by the image sensor is set as a photometric area, and the luminance component of the video is only within the photometric area. A light amount control means for integrating and controlling the light amount of the illumination light based on the result of the integration;
A first setting means for setting a position and a width of the photometric area in the vertical scanning direction with respect to the light quantity control means, and a setting value being variable;
A second setting unit that sets a position and a width of the photometric area in the horizontal scanning direction with respect to the light amount control unit, and a setting value is variable;
Signal processing means for reducing the brightness of the image of the non-photometry area other than the photometry area in the light quantity control means;
An endoscope system comprising:

An image sensor that captures an optical image from an object irradiated with illumination light, a light guide that transmits the illumination light, and a first video signal that is processed by an output signal from the image sensor and outputs a predetermined first video signal A scope unit having a signal processing circuit, and a light source unit for supplying illumination light to a light guide of the scope unit, and a predetermined second video signal based on the first video signal from the scope unit. In an endoscope system including a processor unit having a second signal processing circuit for outputting,
The scope unit is
Scope-side communication means for communicating information with the processor unit;
An overlapping portion of both the predetermined range in the horizontal scanning direction and the predetermined range in the vertical scanning direction of the video imaged by the imaging device is set as a photometric area, and the first video signal of the first video signal is only in the photometric area. Photometric means for integrating the luminance component and outputting a signal corresponding to the integration result to the processor unit;
Luminance signal processing means for reducing the level of the luminance component of the first video signal in an image corresponding to a non-photometric area other than the photometric area in the photometric means;
Photometric area designation information for designating the position and width of the photometric area in the vertical scanning direction and the position and width of the photometric area in the horizontal scanning direction to the photometric means via the scope side communication means. And a scope-side control means for setting the received photometric area designation information for the photometric means,
The processor unit is
Processor-side communication means for communicating information with the scope unit;
A user interface;
Processor-side control means for obtaining the photometric area designation information via the user interface and transmitting the obtained photometric area designation information via the processor-side communication means;
Receiving a signal according to the integration result from the photometry means of the scope unit, and having a light amount control means for controlling the light amount of the illumination light based on the signal according to the integration result;
Endoscope system characterized by.

The photometric means is
A pulse signal synchronized with the horizontal synchronization signal based on a horizontal synchronization signal of a video imaged by the imaging device and a clock signal having a frequency corresponding to a frequency of a pixel unit of the video image, and a position within a horizontal scanning period Horizontal signal generation means for generating a plurality of pulse signals each having a different pulse width at least one value;
Horizontal direction selection means for selecting one of the respective pulse signals generated by the horizontal direction signal generation means according to the photometric area designation information from the scope side control means;
A pulse signal synchronized with the vertical synchronization signal based on a horizontal synchronization signal and a vertical synchronization signal of an image captured by the image sensor, and at least one of position and pulse width in the vertical scanning period is different. Vertical direction signal generating means for generating a plurality of pulse signals;
Vertical direction selection means for selecting one of the respective pulse signals generated by the vertical direction signal generation means in accordance with the photometric area designation information from the scope side control means;
While both the pulse signal selected by the horizontal direction selecting unit and the pulse signal selected by the vertical direction selecting unit are valid, the luminance component of the first video signal is integrated and the integration result is determined. An integration means for generating a signal;
Comparing means for comparing the signal from the integrating means with a predetermined reference value to generate a signal according to the comparison result and outputting the generated signal to the processor unit;
The endoscope system according to claim 4, further comprising:

The luminance signal processing unit is configured to output the luminance of the first video signal during a period other than a period in which both the pulse signal selected by the horizontal direction selecting unit and the pulse signal selected by the vertical direction selecting unit are valid. The endoscope system according to claim 5, wherein the level of the component is reduced.

The scope unit further comprises reference value changing means for changing a predetermined reference value to be compared with a signal from the integrating means in accordance with the photometric area designation information from the scope side control means. The endoscope system according to item 5 or claim 6.

The processor-side control means further acquires reduction amount designation information for designating a luminance reduction amount to be reduced by the luminance signal processing means via the user interface and sends the reduction amount designation information to the processor. Send via the side communication means,
The scope side control means further sets the reduction amount designation information received via the scope side communication means to the luminance signal processing means;
The endoscope system according to any one of claims 4 to 7, characterized in that: