JP2003190090A - 電子内視鏡装置および電子内視鏡システムおよびシャッタ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子内視鏡システムにおいて、解像度が高く
ブレの少ない静止画像を得る。 【解決手段】 第１シャッタ部材１１０は、奇数フィー
ルドの撮像の終了期間とそれに続く偶数フィールドの撮
像の開始期間に、光源１０２からの照明光を光ガイド部
材１８に供給し、患部等を照明する。第２シャッタ部材
１１２は露光期間における光量増加期間および光現象期
間を短縮して露光ムラを防止する。撮像センサ１６から
読み出された１組の奇数フィールド画像と偶数フィール
ド画像から構成される１フレームの静止画像を、モニタ
装置２００の画面上に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子内視鏡装置に
関するものであり、特に静止画像の撮像を行う際の露出
制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、開腹せずに消化器官等の観察や処
置を適切に行う方法として、固体撮像素子例えばＣＣＤ
を備えた電子内視鏡を用いる手法が普及している。この
電子内視鏡観察においては、患部等を撮像してその静止
画像に基づいて病変を観察したりまたこの静止画像を記
録したりすることがしばしば行われるので、一般に電子
内視鏡には静止画像を得るためのフリーズ機能が備わっ
ている。

【０００３】一般に、電子内視鏡の撮像およびカラー画
像再現の方式としてはＮＴＳＣ方式が採用されており、
例えばＣＣＤの奇数フィールドに患部の光学像に対応し
た信号電荷を蓄積してこれを読み出してモニタ画面上に
再現した後に偶数フィールドの電荷蓄積および読出しを
行ってモニタ画面上に再現する動作が１／３０秒周期で
繰り返されることにより、モニタ画面にはリアルタイム
の動画像が表示される。

【０００４】この動画像をフリーズする場合、フレーム
単位あるいはフィールド単位でフリーズすることができ
る。フレーム単位でフリーズした場合、奇数フィールド
および偶数フィールド間での露光タイミングにフィール
ド期間（１／６０秒）分の時間的ずれが生じる、即ち１
フレームの静止画像を得るときの実質的なシャッタ速度
が１／６０秒以上となるため、両フィールド画像を合成
して得られる静止画像には像ブレが生じ易い。特に食道
等の動きの早い観察部位であればこの像ブレは顕著にな
る。

【０００５】一方、フィールド単位でフリーズした場
合、静止画像は奇数フィールド画像または偶数フィール
ド画像の何れか一方に相当する。この場合ＣＣＤの電子
シャッタ機能によりシャッタ速度をフィールド期間より
短くできるので像ブレを極力抑えることができる。しか
し、静止画像が１フィールド分の垂直解像度しか持たな
いため、フレーム単位でフリーズした場合に比べて垂直
解像度が半分に低下する、いわゆる粗い画像になるとい
う問題が生じる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みて成されたものであり、解像度が高くかつブレの少
ない静止画像を得るための電子内視鏡装置、電子内視鏡
システムおよびシャッタ機構を得ることを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の電子内視鏡装置
は、光源から電子内視鏡の固体撮像素子までの間の光路
を横切るように所定速度で回転し、第１中心角を有しか
つ所定期間だけ照明光を透過させる第１光透過領域が設
けられる第１シャッタ部材と、第１シャッタ部材と平行
に設けられ、光路を横切るように所定速度より速くかつ
第１シャッタ部材に同期して回転し、第１中心角よりも
大きい第２中心角を有し前期照明光を透過する第２光透
過領域が設けられる第２シャッタ部材とを備え、第１光
透過領域が光を透過する所定期間が、固体撮像素子にお
ける第１フィールドの撮像期間うち撮像終了に到るまで
の所定の撮像終了期間と、固体撮像素子における第２フ
ィールドの撮像期間のうち撮像開始から所定時間経過す
るまでの撮像開始期間とを含むことを最も主要な特徴と
する。これによりブレが少なく解像度の高い静止画像が
得られる。

【０００８】上記電子内視鏡装置において、例えば第２
シャッタ部材の回転速度が第１シャッタ部材の回転速度
の２倍であって、第２透過領域の中心角が第１光透過領
域の中心角の１／２倍である。また、第１および第２シ
ャッタ部材は１フレームの撮像期間に同期して回転する
ことが好ましい。また、第１および第２シャッタ部材が
遮光性部材から形成されてもよく、このとき第１および
第２光透過領域がそれぞれ第１および第２シャッタ部材
に形成された扇形開口部であってもよい。

【０００９】また、本発明にかかる電子内視鏡装置は、
電子内視鏡の固体撮像素子に照明光を供給する光源と、
固体撮像素子における第１フィールドの撮像終了の所定
時間前から第２フィールドの撮像開始から所定時間経過
するまでの光照射期間に照明光を固体撮像素子に導く第
１シャッタ手段と、光照射期間に含まれる光量増加期間
および光量減少期間を短縮する第２シャッタ手段とを備
えることを特徴とする。

【００１０】また本発明の電子内視鏡システムは、光源
から電子内視鏡の固体撮像素子までの間の光路を横切る
ように所定速度で回転し、第１中心角を有しかつ所定期
間だけ照明光を透過させる第１光透過領域が設けられる
第１シャッタ部材と、第１シャッタ部材と平行に設けら
れ、光路を横切るように所定速度より速くかつ第１シャ
ッタ部材に同期して回転し、第１中心角よりも大きい第
２中心角を有し前期照明光を透過する第２光透過領域が
設けられる第２シャッタ部材とを有し、第１光透過領域
が光を透過する所定期間が、固体撮像素子における第１
フィールドの撮像期間うち撮像終了に到るまでの所定の
撮像終了期間と、固体撮像素子における第２フィールド
の撮像期間のうち撮像開始から所定時間経過するまでの
撮像開始期間とを含むように構成された電子内視鏡装
置、または電子内視鏡の固体撮像素子に照明光を供給す
る光源と、固体撮像素子における第１フィールドの撮像
終了の所定時間前から第２フィールドの撮像開始から所
定時間経過するまでの光照射期間に照明光を固体撮像素
子に導く第１シャッタ手段と、光照射期間に含まれる光
量増加期間および光量減少期間を短縮する第２シャッタ
手段とを有する電子内視鏡装置を備えることを特徴とす
る。

【００１１】また本発明によるシャッタ機構は、光源か
ら電子内視鏡の固体撮像素子までの間の光路を横切るよ
うに所定速度で回転し、第１中心角を有しかつ所定期間
だけ照明光を透過させる第１光透過領域が設けられる第
１シャッタ部材と、第１シャッタ部材と平行に設けら
れ、光路を横切るように所定速度より速くかつ第１シャ
ッタ部材に同期して回転し、第１中心角よりも大きい第
２中心角を有し前期照明光を透過する第２光透過領域が
設けられる第２シャッタ部材とを備え、第１光透過領域
が光を透過する所定期間が、固体撮像素子における第１
フィールドの撮像期間うち撮像終了に到るまでの所定の
撮像終了期間と、固体撮像素子における第２フィールド
の撮像期間のうち撮像開始から所定時間経過するまでの
撮像開始期間とを含むことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
添付図面を参照して説明する。

【００１３】図１は、本発明による電子内視鏡装置およ
び電子内視鏡システムの実施形態を示す図であって、電
子内視鏡システムの主要構成を概略的に示すブロック図
である。

【００１４】電子内視鏡システムは、電子内視鏡１０、
映像信号処理装置１００およびモニタ装置２００を備え
る。本実施形態では撮像方式として同時方式が採用さ
れ、またカラー画像を再現するための信号規格としてＮ
ＴＳＣ規格が採用される。

【００１５】電子内視鏡１０はコネクタを介して映像信
号処理装置１００に接続され、モニタ装置２００はビデ
オ信号用ケーブルを介して映像信号処理装置１００に接
続される。映像信号処理装置１００には、さらに周辺機
器として、キーボード等の外部入力装置２１０、ビデオ
プリンタやＶＣＲ等の記録装置２２０、パーソナルコン
ピュータ（以下、ＰＣと記載する）２３０等が接続され
る。

【００１６】電子内視鏡１０は、操作部１２と、この操
作部１２から延びた可撓性管部材である挿入部１４とを
備え、この挿入部１４の先端部１４ａには固体撮像素子
である撮像センサ１６が固設される。本実施形態ではカ
ラー画像を再現するために同時方式が採用され、撮像セ
ンサ１６は補色チップフィルタが受光面上に配されたイ
ンタライン転送型ＣＣＤを備える。

【００１７】電子内視鏡１０には光ファイバ束から成る
光ガイド部材１８が先端部１４ａにまで挿通しており、
光ガイド部材１８の入射端部１８ａ側は映像信号処理装
置１００に内蔵された光源１０２へ、電子内視鏡１０の
映像信号処理装置１００への装着時に光学的に接続され
る。光源１０２としては、例えばハロゲンランプ、キセ
ノンランプ、複数のＬＥＤ素子から成るＬＥＤ光源等が
挙げられる。光源１０２は光源点灯回路１０４により制
御され、映像信号処理装置１００の電源投入時には常に
一定光量の白色平行光束を照明光として射出する。

【００１８】光源１０２と光ガイド部材１８の入射端部
１８ａとの間には、集光レンズ１０６、絞り１０８、第
１シャッタ部材１１０および第２シャッタ部材１１２が
設けられる。

【００１９】集光レンズ１０６は２つのシャッタ部材１
１０および１１２を透過した照明光を入射端部１８ａに
集光する。絞り１０８は調光回路１１４により駆動され
るモータ１１６によってその開度が調整され、これによ
り光ガイド部材１２に供給する照明光の光量が適宜調節
される。

【００２０】電子内視鏡１０は通常外光の届かない部位
に挿入されて使用されるので、光ガイド部材１８を介し
て先端部１４ａから供給される照明光を用いて撮像が行
われる。本実施形態では、従来ＣＣＤが備える高速電子
シャッタ機能を使用せず、第１シャッタ部材１１０およ
び第２シャッタ部材１１２によって高速シャッタ機能を
実現している。

【００２１】第１シャッタ部材１１０は、例えば遮光性
材料から成る円板部材であり、シャッタ駆動回路１１８
により駆動制御されるモータ１２０によって光路を横切
るように光路に略平行な中心軸周りに回転させられる。
第１シャッタ部材１１０の回転周期はＣＣＤの駆動周期
（１／３０Ｈｚ）に一致する。第１シャッタ部材１１０
には第１光透過領域が設けられ、照明光がこの第１光透
過領域を透過するときにのみ、入射端部１８ａ側へ照明
光が供給される。

【００２２】第２シャッタ部材１１２は第１シャッタ部
材１１０と同じ外形を有する遮光性円板部材であり、光
源１０２と第１シャッタ部材１１０との間において第１
シャッタ部材１１０に対して平行に設けられる。第２シ
ャッタ部材１１２はシャッタ駆動回路１１８により駆動
制御されるモータ１２２によって光路を横切るように光
路に略平行な中心軸周りに回転させられ、その回転周期
はＣＣＤの駆動周期に同期させられる。第２シャッタ部
材１１２には第２光透過領域が設けられ、照明光がこの
第２光透過領域を透過するときにのみ、第１シャッタ部
材１１０（入射端部１８ａ）側へ照明光が供給される。

【００２３】従って、照明光は第１および第２透過領域
の双方を透過した場合にのみ光ガイド部材１８の入射端
部１８ａに導かれる。これにより光ガイド部材１８の射
出端部１８ｂからは白色照明光が一定時間だけ間欠的に
射出され、その前方に位置する観察部位、例えば消化器
官の内壁Ｘが白色照明光により照明される。ＣＣＤの各
画素では、観察部位の光学像に対応した量の信号電荷が
蓄積され、所定の蓄積時間経過後にＣＣＤから電荷が読
出される。このように、本実施形態においては円板状の
第１および第２シャッタ部材１１０、１１２をＣＣＤ駆
動と同期して回転させることにより露光タイミングおよ
び露光時間を定めており、連続的な高速シャッタ機能を
実現している。

【００２４】先端部１４ａには撮像センサ１６と組み合
わされた対物レンズ系２０が設けられており、観察部位
からの反射光は対物レンズ系２０によってＣＣＤの受光
面に結像される。撮像センサ１６では、１／６０秒周期
で観察部位の光学像が１フィールド画像分のアナログ電
気信号、即ちアナログ画素信号に光電変換されて、１フ
ィールド毎に、即ち奇数フィールドおよび偶数フィール
ドが交互に読み出される。このアナログ画素信号はＣＣ
Ｄ上の補色チップフィルタによって分離された補色信号
である。

【００２５】撮像センサ１６から読み出されたアナログ
画素信号は、映像信号処理装置１００に順次送られ、プ
リアンプ１３０によって適切な信号レベルに増幅された
後、映像信号処理回路１３２に入力される。映像信号処
理回路１３２では、アナログ画素信号が原色のＲ
（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の３色画像信号に変換
され、さらに撮像センサ１６の特性や電子内視鏡１０の
光学特性等に応じた映像信号処理が施される。

【００２６】映像信号処理回路１３２から出力されたＲ
信号、Ｇ信号およびＢ信号はビデオプロセス回路１３４
に入力され、ここでデジタル変換処理および輝度信号Ｙ
およびクロマ信号Ｃへの変換処理が施され、さらにタイ
ミングコントロール回路１３６により生成された複合同
期信号Ｃ．ＳＹＮＣが付加されて、ＮＴＳＣコンポジッ
トビデオ信号としてモニタ装置２００および記録装置２
２０に出力される。モニタ装置２００ではＮＴＳＣコン
ポジットビデオ信号に基づいて画面上に観察部位の光学
像がカラーで再現され、記録装置２２０では必要に応じ
て適宜カラー画像が記録される。

【００２７】ビデオプロセス回路１３４はまた、ＲＧＢ
の３色デジタル画像信号および複合同期信号Ｃ．ＳＹＮ
Ｃから成るコンポーネントビデオ信号を生成してＰＣ２
３０に出力し、ＰＣ２３０では必要に応じてファイリン
グ処理、即ちカラー画像に対応するコンポーネントビデ
オ信号の記録が行われる。

【００２８】モニタ装置２００ではインタレース走査方
式が採用され、奇数フィールドを走査した後その間を埋
めるように偶数フィールドを飛び越し走査することによ
り１フレームの画像を生成するという動作を１／３０秒
周期で行う。従って、ＣＣＤからのアナログ画素信号の
読出しはフィールド単位即ち１／６０秒周期で実行さ
れ、モニタ装置２００の画面に表示されるカラー画像も
フィールド（１／６０秒）毎に更新される。

【００２９】システムコントロール回路１５０は映像信
号処理装置１００の全動作を制御するマイクロコンピュ
ータであり、中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、種々の
ルーチンを実行するためのプログラムやパラメータを格
納する読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、データ等を一時
的に格納する書込み／読み出し自在なメモリ（ＲＡ
Ｍ）、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）を備える。

【００３０】外部入力装置２１０から入力された患者名
や図示しないタイマ回路から得られる検査日時等の文字
情報はシステムコントロール回路１５０により文字パタ
ーン信号に変換されてビデオプロセス回路１３４に出力
され、ここでビデオ信号に付加される。これにより、モ
ニタ装置２００の画面上には観察部位の再現カラー画像
と共に文字情報が表示される。

【００３１】タイミングコントロール回路１３６では基
本クロック発生回路（不図示）から得られる基本クロッ
クパルス及びシステムコントロール回路１５０からの制
御信号に基づいて種々の制御クロックパルスが生成さ
れ、これら制御クロックパルスにより電子内視鏡１０お
よび映像信号処理装置１００の各回路が同期して駆動さ
せられる。具体的には、ＣＣＤ駆動回路１３８によるＣ
ＣＤの電荷蓄積および撮像センサ１６からのアナログ画
素信号の読み出し、プリアンプ１３０の増幅処理、映像
信号処理回路１３２の映像信号処理、ビデオプロセス回
路１３４によるエンコード処理等が制御される。

【００３２】操作パネル１５２は映像信号処理装置１０
０の筐体の外側壁面に取付けられ、ホワイトバランスや
光量などを手動で調整するスイッチや、種々のモードを
設定するためのスイッチを複数個備えている。また、そ
の側方には電源回路１５４のＯＮ／ＯＦＦを切替える主
電源ボタン１５６が設けられる。電源回路１５４は図示
しない商用電源に接続され、主電源スイッチ１５６をＯ
Ｎに切替えると、映像信号処理装置１００の各回路や光
源１０２および電子内視鏡１０へ給電され、映像信号処
理装置１００および電子内視鏡１０は作動可能状態とな
る。

【００３３】電子内視鏡１０の操作部１２表面には、フ
リーズ機能のＯＮ／ＯＦＦを切替えるためのフリーズボ
タン２２、ＰＣ２３０による画像の記録動作を実行する
ための記録ボタン２４、オートフォーカス機能のＯＮ／
ＯＦＦを切替えるためのフォーカスボタン２６等が設け
られる。これら各種操作ボタン２２、２４、２６はシス
テムコントロール回路１５０に電気的に接続され、これ
ら操作ボタン２２、２４および２６の手動操作に従って
各機器が操作される。

【００３４】図２は、映像信号処理回路１３２の構成を
さらに詳細に示すブロック図である。映像信号処理回路
１３２はプロセス回路１６２と、Ａ／Ｄ変換器１６４
と、３つの画像メモリ１６６ｇ、１６６ｂおよび１６６
ｒと、２つの増幅器１６８ｂおよび１６８ｒとを備え
る。

【００３５】映像信号処理回路１３２に入力されたアナ
ログ画素信号は、プロセス回路１６２において原色のＲ
ＧＢアナログ画像信号に変換され、さらに適当な映像信
号処理、例えばクランプ処理やサンプルホールド処理、
ホワイトバランス補正処理、ガンマ補正処理、輪郭強調
処理および増幅処理等が施される。続いて、Ａ／Ｄ変換
器１６４においてＧ、Ｂ、Ｒのデジタル画像信号に変換
され、各色に対応した３つの画像メモリ１６６ｇ、１６
６ｂおよび１６６ｒに選択的に書き込まれ、一時的に格
納される。画像メモリ１６６ｇ、１６６ｂおよび１６６
ｒはそれぞれ１フレーム分（１組の奇偶フィールド分）
以上の画像信号を格納できる容量を有する。システムコ
ントロール回路１５０により、画像メモリ１６６ｇ、１
６６ｂおよび１６６ｒに対するＲ、Ｇ、Ｂ信号の書込み
または読出しが許可されると、タイミングコントロール
回路１３６からの制御クロックパルスに基づいてそれぞ
れ書込みまたは読出しが実行される。

【００３６】画像メモリ１６６ｇから読み出されたＧ信
号は、ビデオプロセス回路１３４へ直接送られるが、画
像メモリ１６６ｂから読み出されたＢ信号は増幅器１６
８ｂによって、また画像メモリ１６６ｒから読み出され
たＲ信号は増幅器１６８ｒによってそれぞれゲイン調整
されてビデオプロセス回路１３４へ送られる。３色画像
信号がビデオプロセス回路１３４へ同時に入力されるよ
うに、タイミングコントロール回路１３６によりそれぞ
れ読出しタイミングが調整される。増幅器１６８ｂおよ
び１６８ｒの増幅率は、フロントパネル１５２の所定の
スイッチを手動操作することにより任意に調整される。
これにより、モニタ装置２００の画面上に表示されるカ
ラー画像について青味を強くするあるいは赤味を強くす
るように、操作者の好みに応じて色調が調整される。

【００３７】電子内視鏡１０の通常観察時には、画像メ
モリ１６６ｇ、１６６ｂおよび１６６ｒに対する画像信
号の書込みが許可されており、フィールド単位で即ち１
／６０秒毎に各画像メモリ１６６ｇ、１６６ｂおよび１
６６ｒに格納されたＲＧＢ画像信号は更新される。これ
に伴って、モニタ装置２００の画面上に表示されるカラ
ー画像も次々に新たに撮像されたものに更新される。従
って、モニタ装置２００の画面上には観察部位Ｘの光学
像がリアルタイムの動画として表示される。

【００３８】ここで、電子内視鏡１０のフリーズボタン
２２が押下されてフリーズ機能がＯＦＦからＯＮに切替
えられると、画像メモリ１６６ｇ、１６６ｂおよび１６
６ｒに対する画像信号の書込みが禁止され、これらから
はフリーズボタン２２の押下時点で格納されていた１フ
レーム分、即ち１組の奇偶フィールド分のＲＧＢ画像信
号が繰り返し読み出される。これにより、モニタ装置２
００の画面上には同じカラー画像が表示され続ける、即
ち実質的に静止画が表示されることになる。なお、フリ
ーズボタン２２が再度押下されてフリーズ機能がＯＮか
らＯＦＦに切替えられると、画像メモリ１６６ｇ、１６
６ｂおよび１６６ｒに対する画像信号の書込みが再び許
可されて、モニタ画面上では静止画から動画へ切替わ
る。

【００３９】図３は第１シャッタ部材１１０を光源１０
２側（図１の右方）から見た平面図である。第１シャッ
タ部材１１０は中心ＣＲ１周りに回転する遮光性の円板
部材であり、その一部に扇形の第１開口部１１０２が形
成されている。第１開口部１１０２の中心角はθ１で示
され、ここではθ１はπ／２である。第１シャッタ部材
１１０の外縁には原点検出用穴１１０４が形成され、こ
の原点検出用穴１１０４は第１開口部１１０２の円周方
向中心を通る直線、即ち中心角θ１の二等分線ＣＬ１上
に位置する。第１シャッタ部材１１０が時計回りに定速
回転する時、第１開口部１１０２は一定時間だけ照明光
を透過させる。即ち第１開口部１１０２は上述した第１
光透過領域に相当する。図３では第１開口部１１０２を
透過するときの光束断面をハッチングで示しており、こ
の光束断面が占める中心ＣＲ１周りの角度をθ３で示
す。

【００４０】図４は第２シャッタ部材１１２を光源１０
２側（図１の右方）から見た平面図である。第２シャッ
タ部材１１２は中心ＣＲ２周りに回転する遮光性の円板
部材であり、その一部に扇形の第２開口部１１２２が形
成されている。中心ＣＲ２から光束までの距離は中心Ｃ
Ｒ１から光束までの距離に等しい。第２開口部１１２２
の中心角θ２は中心角θ１の略２倍であり、ここではθ
２はπである。第２シャッタ部材１１２の外縁には原点
検出用穴１１２４が形成され、この原点検出用穴１１２
４は第２開口部１１２２の円周方向中心を通る直線、即
ち中心角θ２の二等分線ＣＬ２上に位置する。第２シャ
ッタ部材１１２は時計回りに第１シャッタ部材１１０の
２倍の速度で定速回転し、第２開口部１１２２は一定時
間だけ照明光を透過させる。即ち第２開口部１１２２は
上述した第２光透過領域に相当する。図４では第２開口
部１１２２を透過するときの光束断面をハッチングで示
し、この光束断面が占める中心ＣＲ２周りの角度は図３
と同様θ３である。

【００４１】図５は、シャッタ機構の構成を示すブロッ
ク図であり、図６はシャッタ機構に使用される複数のパ
ルス信号のタイミングチャートである。

【００４２】シャッタ駆動回路１１８は、第１シャッタ
部材１１０を定速回転させるための第１基準パルスを生
成するパルス生成回路１１８０を備える。パルス生成回
路１１８０にはタイミングコントロール回路１３６から
フィールドパルスが入力される。フィールドパルスは図
６（ａ）に示すように、フィールド期間（１／６０秒）
毎にハイレベルおよびローレベルが切替わるパルスであ
り、奇数フィールドを撮像する時にはハイレベル、偶数
フィールドを撮像する時にはローレベルとなる。パルス
生成回路１１８０はフィールドパルスの立ち下がりによ
って一定時間だけローレベルに切替わる第１基準パルス
を生成し、シャッタ駆動回路１１８の位相比較器１１８
２に出力する。即ち、図６（ｂ）に示すように、第１基
準パルスは周期１／３０ｓｅｃであって偶数フィールド
の撮像開始タイミングに同期してローレベルに切替わる
パルスである。

【００４３】第１シャッタ部材１１０の近傍には原点位
置検出センサ１１８４が設けられており、この原点位置
検出センサ１１８４は第１シャッタ部材１１０の原点検
出用穴１１０４を検出したときに所定時間だけローレベ
ルとなる第１検出パルスを位相比較器１１８２に出力す
る。

【００４４】位相比較器１１８２には、パルス生成回路
１１８０から出力された第１基準パルスと原点位置検出
センサ１１８４から出力された第１検出パルスとが入力
され、両者の位相差が検出され、ローパスフィルタ（Ｌ
ＰＦ）１１８６はこの位相差に対応した出力電圧を発生
する。モータドライバ１１８８は両者の位相差がなくな
るようにモータ１２０をフィードバック制御する。例え
ば、図６（ｃ）に示すように第１検出パルスが第１基準
パルスより遅れてローレベルとなった場合には、ＬＰＦ
１１８６は正電圧を発生し、モータ１２０は早く駆動さ
れる。これにより第１検出パルスのローレベル出現タイ
ミングが早くなる。第１検出パルスが第１基準パルスよ
り早くローレベルとなった場合には、上記動作と反対の
動作が行われる。

【００４５】以上の構成により、第１シャッタ部材１１
０は第１基準パルスに同期して即ち回転周期１／３０Ｈ
ｚで回転させられ、奇数フィールドの撮像期間から偶数
フィールドの撮像期間へ移行する時点で、常に照明光が
第１開口部１１０２の円周方向中心を透過する。従っ
て、第１シャッタ部材１１０は、奇数フィールドの撮像
期間のうち撮像終了までの所定期間即ち撮像終了期間か
ら、偶数フィールドの撮像期間のうち撮像開始から所定
時間経過するまでの撮像開始期間に至るまで照明光を透
過することができる。

【００４６】第２シャッタ部材１１２についても同様
に、シャッタ駆動回路１１８は、第２基準パルスを生成
するパルス生成回路１１８１、第２シャッタ部材１１２
の原点検出用穴１１２４を検出して第２検出パルスを出
力する原点位置検出センサ１１８５、第２基準パルスお
よび第２検出パルスの位相を比較する位相比較器１１８
３、位相差に応じた電圧値を出力するＬＰＦ１１８７、
位相差がなくなるようにモータ１２２を駆動制御するモ
ータドライバ１１８９とを備える。

【００４７】パルス生成回路１１８１はフィールドパル
スの立ち下がりおよび立ち上がりによって一定時間だけ
ローレベルに切替わる第２基準パルスを生成する。即
ち、図６（ｄ）に示すように、第２基準パルスは周期１
／６０ｓｅｃであって奇数および偶数フィールドの撮像
開始タイミングに同期してローレベルに切替わるパルス
である。図６（ｅ）は第２基準パルスに同期して第２シ
ャッタ部材１１２が回転しているときの第２検出パルス
を示す。

【００４８】第２シャッタ部材１１２は第２基準パルス
に同期して即ち回転周期１／６０Ｈｚで回転させられ、
奇数フィールドの撮像期間から偶数フィールドの撮像期
間へ移行する時点および偶数フィールドの撮像期間から
奇数フィールドの撮像期間へ移行する時点で、常に照明
光が第２開口部１１２２の円周方向中心を透過する。従
って、第２シャッタ部材１１２は、奇数フィールドの撮
像終了期間から偶数フィールドの撮像開始期間までを含
む期間および偶数フィールドの撮像終了期間から奇数フ
ィールドの撮像開始期間までを含む期間において、照明
光を透過することができる。

【００４９】次に図７のタイミングチャートを参照し
て、電子内視鏡システムの動作を説明する。図７（ａ）
に示すようにＣＣＤの露光タイミングは１／６０秒周期
で行われており、まず奇数フィールドがフィールド期間
（１／６０秒）の終了時期に露光され、次のフィールド
期間において、その開始時期に偶数フィールドが露光さ
れるとともに直前に蓄積された奇数フィールドの信号電
荷が読み出される。

【００５０】図７（ｂ）は第２シャッタ部材１１２を設
けず第１シャッタ部材１１０のみを光路上に設けたとき
のシャッタタイミングを示し、その縦軸に光量をとる。
図７（ｃ）は第２シャッタ部材１１２と第１シャッタ部
材１１０との間（図５の矢印Ｂで示す位置）における照
明光の透過タイミングを示し、図７（ｄ）は第１シャッ
タ部材１１０よりも光ガイド部材１８側の位置（図５の
矢印Ｃで示す位置）における照明光の透過タイミングを
示す。

【００５１】図７（ｂ）を参照して、第２シャッタ部材
１１２を設けず第１シャッタ部材１１０のみを光路上に
設けた場合のシャッタタイミングについて述べる。照明
光は１／３０秒毎に一定期間（照射期間Ｔ１）だけ第１
シャッタ部材１１０へ導かれる。第１シャッタ部材１１
０は光路を横断するように回転するために全光束を一瞬
に遮断・解放できず、厳密には、照射期間Ｔ１は、第１
開口部１１０２が光路に差し掛かって透過光量が徐々に
増加する光量増加期間Ｔ２と、照明光が完全に透過する
開放期間Ｔ３と、第１開口部１１０２が光路から外れて
透過光量が徐々に減少する光量減少期間Ｔ４とに分けら
れる。本実施形態においては、光量増加期間Ｔ２と光量
減少期間Ｔ４とは実質的に等しく、Ｔ１、Ｔ２およびＴ
４は以下の（１）式により定義される。

【００５２】

【数１】

【００５３】第１シャッタ部材１１０は照明光を光路断
面の一方の端から徐々に透過した後他方の端から徐々に
遮るため、光量増加期間Ｔ２および光量減少期間Ｔ４に
おいて、光ガイド部材１８の入射端面に供給される照明
光には断面上における光量の偏りが生じる。特に、本実
施形態のように光量増加期間Ｔ２のときには奇数フィー
ルドが撮像され、光量減少期間Ｔ４のときには偶数フィ
ールドが撮像される場合には、一組のフィールド画像に
おいて光量の偏りが正反対になる可能性が高く、動画像
においてはちらつきが目立ち、フリーズ時の静止画像に
おいても観察に耐え得る程度の画質が得られない。

【００５４】第１開口部１１０２が光路を横切る速度を
速めることにより光量増加期間Ｔ２および光量減少期間
Ｔ４の長さを短くすればこれらの問題は解消される。し
かし、１／３０秒毎に露光を行うために第１シャッタ部
材１１０の回転速度は変えられないので、第１シャッタ
部材１１０の外径を非現実的な大きな値に設定しなけれ
ばならず、実用的ではない。そこで、本実施形態では第
１シャッタ部材１１０の外径を変えることなく光量増加
期間Ｔ２および光量減少期間Ｔ４を短くするために第２
シャッタ部材１１２を設けている。

【００５５】第２シャッタ部材１１２は、その回転周期
が１／６０Ｈｚである、即ち第１シャッタ部材１１０の
回転速度の２倍の速度で回転し、また第１シャッタ部材
１１０と同様、奇数フィールドの撮像終了から偶数フィ
ールドの撮像開始に至る期間に照明光を透過するので、
第１および第２シャッタ部材１１０、１１２を透過した
照明光量は図７（ｄ）に示すものとなる。特に、第２シ
ャッタ部材１１２の照射時間Ｔ６、光量増加期間Ｔ７お
よび光量減少期間Ｔ９が第１シャッタ部材１１０の照射
時間Ｔ１、光量増加期間Ｔ２および光量減少期間Ｔ４よ
りそれぞれ短いので、第１および第２シャッタ部材１１
０、１１２を透過した照明光の光量増加期間Ｔ１０およ
び光量減少期間Ｔ１１を光量増加期間Ｔ２および光量減
少期間Ｔ４よりそれぞれ短くできる。

【００５６】一例として、第１シャッタ部材１１０の開
度が５０％以上の期間を露光時間Ｔ５に定め、第２シャ
ッタ部材１１２の開度が５０％以上の期間が露光時間Ｔ
５に一致するように、第２開口部１１２２の中心角θ２
を定める。このとき、図７（ｄ）に示すように、両シャ
ッタ部材１１０、１１２を透過した照明光は、光量が５
０％に至るまでの時間が短縮されるので、露光ムラの少
ない画質の良好な動画像および静止画像が得られる。

【００５７】

【数２】

【００５８】上記条件の時には（２）式の関係が成り立
つことから、θ２＝２・θ１−θ３となる。ここでθ３
＝π／４［ｒａｄ］、Ｔ５＝１／１２０［ｓｅｃ］と設
定すると、θ１＝３／４π［ｒａｄ］、θ２＝５／４π
［ｒａｄ］となる。

【００５９】このように、フリーズ機能がＯＮのときに
１組の奇数フィールド画像と偶数フィールド画像から構
成される１フレームの静止画像は、露光期間Ｔ５のシャ
ッタ速度で撮像された静止画像に相当する。本実施形態
においては第１シャッタ部材１１０によってフィールド
期間（１／６０秒）よりシャッタ速度（Ｔ５）を短く設
定でき、高速シャッタ機能を実現できる。さらに、第１
シャッタ部材１１０より高速で回転する第２シャッタ部
材１１２を設けることによって光量増加期間Ｔ１０およ
び光量減少期間Ｔ１１を短くすることにより、シャッタ
開放・遮蔽に要する時間が短縮され、露光ムラが防止さ
れる。これによりフリーズ時に解像度が高く像ブレの少
ない静止画像を得ることができる。

【００６０】なお、図７においては、第１シャッタ部材
１１０の開放期間Ｔ３は第２シャッタ部材１１２の開放
期間Ｔ８より短く示されているが、Ｔ３＝Ｔ５となるよ
うに、第１開口部１１０２の中心角θ１をさらに大きく
設定してもよい。

【００６１】以上のように、本実施形態の電子内視鏡装
置および電子内視鏡システムによると、フリーズボタン
２２の押下によりフリーズ機能がＯＮに切替えられる
と、奇数フィールドの撮像の終了期間と、それに続く偶
数フィールドの撮像の開始期間に第１および第２シャッ
タ部材１１０、１１２が照明光を透過し、撮像センサ１
６から読み出された１組の奇数フィールド画像と偶数フ
ィールド画像から構成される１フレームの静止画像がモ
ニタ装置２００の画面上に表示される。これによりシャ
ッタ速度をフィールド期間（１／６０秒）よりも短くし
て高速シャッタ機能を実現することができ、解像度が高
く像ブレの少ない静止画像を得ることができる。さら
に、もう１枚のシャッタ部材（１１２）を設けて光量増
加期間Ｔ１０および光現象期間Ｔ１１を短縮する、即ち
光量を急激に増減することによって、１枚のシャッタ部
材（１１０）の使用時に生じる露光ムラを著しく低減で
きる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の電子内視鏡
装置は、シャッタ部材により高速シャッタ機能を実現し
ており、解像度が高くかつブレの少ない静止画像を得る
ことができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態である電子内視鏡システムの
回路構成を概略的に示すブロック図である。

【図２】図１に示す映像信号処理回路の構成を詳細に示
すブロック図である。

【図３】図１に示す第１シャッタ部材を光源側から見た
平面図である。

【図４】図１に示す第２シャッタ部材を光源側から見た
平面図である。

【図５】図１に示す電子内視鏡システムに設けられたシ
ャッタ機構を示すブロック図である。

【図６】シャッタ機構の動作を示すタイミングチャート
である。

【図７】電子内視鏡システムの動作を示すタイミングチ
ャートである。

【符号の説明】

１０ 電子内視鏡 １６ 撮像センサ １００ 映像信号処理装置 １０２ 光源 １１０ 第１シャッタ部材 １１２ 第２シャッタ部材 １１０２ 第１開口部 １１２２ 第２開口部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｇ 7/18 7/18 Ｍ Ｆターム(参考） 2H040 BA01 BA11 CA06 CA10 GA03 GA06 GA10 GA12 4C061 CC06 GG01 LL02 MM05 NN01 NN05 QQ09 RR03 RR15 RR18 RR26 SS05 WW10 WW18 5C022 AA09 AB15 AC53 5C054 CC07 EB05 ED07 EH07 HA12

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から電子内視鏡の固体撮像素子まで
   の間の光路を横切るように所定速度で回転し、第１中心
   角を有しかつ所定期間だけ照明光を透過させる第１光透
   過領域が設けられる第１シャッタ部材と、 前記第１シャッタ部材と平行に設けられ、前記光路を横
   切るように前記所定速度より速くかつ前記第１シャッタ
   部材に同期して回転し、前記第１中心角よりも大きい第
   ２中心角を有し前期照明光を透過する第２光透過領域が
   設けられる第２シャッタ部材とを備え、 前記第１光透過領域が光を透過する前記所定期間が、前
   記固体撮像素子における第１フィールドの撮像期間うち
   撮像終了に到るまでの所定の撮像終了期間と、前記固体
   撮像素子における第２フィールドの撮像期間のうち撮像
   開始から所定時間経過するまでの撮像開始期間とを含む
   ことを特徴とする電子内視鏡装置。
2. 【請求項２】 前記第２シャッタ部材の回転速度が前記
   第１シャッタ部材の回転速度の２倍であって、前記第２
   透過領域の中心角が前記第１光透過領域の中心角の１／
   ２倍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。
3. 【請求項３】 前記第１および第２シャッタ部材が、１
   フレームの撮像期間に同期して回転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。
4. 【請求項４】 前記第１および第２シャッタ部材が遮光
   性部材から形成され、前記第１および第２光透過領域が
   それぞれ前記第１および第２シャッタ部材に形成された
   扇形開口部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。
5. 【請求項５】 電子内視鏡の固体撮像素子に照明光を供
   給する光源と、 前記固体撮像素子における第１フィールドの撮像終了の
   所定時間前から第２フィールドの撮像開始から所定時間
   経過するまでの光照射期間に前記照明光を前記固体撮像
   素子に導く第１シャッタ手段と、 前記光照射期間に含まれる光量増加期間および光量減少
   期間を短縮する第２シャッタ手段とを備えることを特徴
   とする電子内視鏡装置。
6. 【請求項６】 請求項１または請求項５に記載の電子内
   視鏡装置を備えることを特徴とする電子内視鏡システ
   ム。
7. 【請求項７】 光源から電子内視鏡の固体撮像素子まで
   の間の光路を横切るように所定速度で回転し、第１中心
   角を有しかつ所定期間だけ照明光を透過させる第１光透
   過領域が設けられる第１シャッタ部材と、 前記第１シャッタ部材と平行に設けられ、前記光路を横
   切るように前記所定速度より速くかつ前記第１シャッタ
   部材に同期して回転し、前記第１中心角よりも大きい第
   ２中心角を有し前期照明光を透過する第２光透過領域が
   設けられる第２シャッタ部材とを備え、 前記第１光透過領域が光を透過する所定期間が、前記固
   体撮像素子における第１フィールドの撮像期間うち撮像
   終了に到るまでの所定の撮像終了期間と、前記固体撮像
   素子における第２フィールドの撮像期間のうち撮像開始
   から所定時間経過するまでの撮像開始期間とを含むこと
   を特徴とするシャッタ機構。