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
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Info
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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
添付図面を参照して説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
回路構成を概略的に示すブロック図である。
すブロック図である。
平面図である。
平面図である。
ャッタ機構を示すブロック図である。
である。
ャートである。
Claims (7)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001396893A JP4024536B2 (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001396893A JP4024536B2 (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | 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 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003190090A true JP2003190090A (ja) | 2003-07-08 |
JP4024536B2 JP4024536B2 (ja) | 2007-12-19 |
Family
ID=27602842
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001396893A Expired - Fee Related JP4024536B2 (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4024536B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007167550A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Pentax Corp | 電子内視鏡装置 |
JP2008029740A (ja) * | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Olympus Medical Systems Corp | 光源装置 |
JP2008104614A (ja) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Pentax Corp | 自動調光機能を備えた内視鏡装置 |
JP2015119836A (ja) * | 2013-12-24 | 2015-07-02 | 富士フイルム株式会社 | 内視鏡システム及びその作動方法 |
-
2001
- 2001-12-27 JP JP2001396893A patent/JP4024536B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JP4024536B2 (ja) | 2007-12-19 |
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