JP3090164B2 - Electronic endoscope device - Google Patents

Electronic endoscope device

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JP3090164B2
JP3090164B2 JP04053632A JP5363292A JP3090164B2 JP 3090164 B2 JP3090164 B2 JP 3090164B2 JP 04053632 A JP04053632 A JP 04053632A JP 5363292 A JP5363292 A JP 5363292A JP 3090164 B2 JP3090164 B2 JP 3090164B2
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征二 松本
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富士写真光機株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は固体撮像素子を用いた電
子内視鏡装置に係り、特に照明光の照射下において被写
体の撮像を行う電子内視鏡装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic endoscope apparatus using a solid-state image pickup device, and more particularly to an electronic endoscope apparatus for imaging a subject under illumination light.

【0002】[0002]

【従来の技術】医療用や工業用として用いられる電子内
視鏡は、内視鏡本体と、プロセッサと、モニタ装置とを
備え、内視鏡本体における挿入部を体腔等の内部に挿入
して、プロセッサに内蔵もしくは独立した照明装置から
被写体に向けて照明光を照射し、当該被写体からの反射
像をCCD等の固体撮像素子によって光電変換し、この
光電変換した信号をプロセッサに伝送し、該プロセッサ
において信号処理を行った上でモニタ装置にカラー表示
するようにしている。
2. Description of the Related Art An electronic endoscope used for medical or industrial purposes includes an endoscope main body, a processor, and a monitor device, and an insertion portion of the endoscope main body is inserted into a body cavity or the like. The illumination light is directed toward the subject from an illumination device built in or independent of the processor, the reflected image from the subject is photoelectrically converted by a solid-state imaging device such as a CCD, and the photoelectrically converted signal is transmitted to the processor. After performing signal processing in the processor, color display is performed on the monitor device.

【0003】ここで、スコープ部の挿入部の細径化を図
るために、1枚の固体撮像素子を用い、しかもその解像
度を向上させるために、赤(R)、緑(G)及び青
(B)の各色の画像をそれぞれフィールド毎に形成し
て、これらを重ね合わせることによって画像を表示す
る、所謂面順次方式で固体撮像素子を駆動するようにし
たものが用いられている。即ち、面順次方式は、照明ラ
ンプからの照明光を回転カラーフィルタを介してR,
G,Bの各色波長領域光による照明を順次繰り返し行
い、一方、固体撮像素子において各色の照明毎に電荷の
蓄積及び転送を繰り返すことにより、R,G,Bの各色
画像信号をそれぞれフィールド毎に形成し、これらの各
色画像信号をR,G,Bのフィールドメモリを介して同
時式信号に変換することによりカラー映像信号を作成す
る方式である。
Here, a single solid-state image sensor is used in order to reduce the diameter of the insertion portion of the scope section, and red (R), green (G), and blue ( The image of each color of B) is formed for each field, and the solid-state imaging device is driven by a so-called plane-sequential system in which the images are displayed by superimposing them. That is, in the field sequential method, the illumination light from the illumination lamp is converted to R,
Illumination with light of each color wavelength region of G and B is sequentially repeated, while charge accumulation and transfer are repeated for each illumination of each color in the solid-state imaging device, so that the R, G, and B color image signals are respectively divided for each field. In this method, a color video signal is created by forming these color image signals and converting them into simultaneous signals via R, G, B field memories.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、固体撮像素
子を駆動して被写体の映像を撮影する際に、鮮明で高画
質の映像を得るには、被写体を適切な照明光量で照明し
なければならない。然るに、照明窓及び観察窓が設けら
れた内視鏡本体の挿入部先端と被写体との位置関係や、
被写体の反射率等によっては適正な照明光量は一定では
ない。例えば、被写体が遠い位置にある場合には、この
被写体からの反射光量が少なくなるので、固体撮像素子
の受光光量も少なくなり、モニタ画面が暗くなる。これ
に対し、被写体が近い位置にある場合には、固体撮像素
子の受光光量が大き過ぎて固体撮像素子がすぐに飽和し
てしまい、所謂白つぶれ現象が生じ、モニタ画像の白部
分の詳細情報が欠落し、やはり画質が悪化する。
By the way, when driving a solid-state image pickup device to capture an image of a subject, in order to obtain a clear and high-quality image, the subject must be illuminated with an appropriate amount of illumination light. . However, the positional relationship between the end of the insertion section of the endoscope body provided with the illumination window and the observation window and the subject,
The appropriate illumination light amount is not constant depending on the reflectance of the subject and the like. For example, when the subject is at a distant position, the amount of light reflected from the subject decreases, so that the amount of light received by the solid-state image sensor decreases, and the monitor screen becomes dark. On the other hand, when the subject is in a close position, the amount of light received by the solid-state imaging device is too large, and the solid-state imaging device is immediately saturated, causing a so-called whiteout phenomenon, and detailed information on a white portion of the monitor image. Is missing, and the image quality also deteriorates.

【0005】そこで、従来は、被写体の位置や該被写体
の光の反射率等に応じて照明ランプから照射する照明光
量を調整する機構が設けられており、これにより被写体
からの反射光量の変化に伴う固体撮像素子の受光量の変
化を調整している。この照明光量を調整する機構は、照
明光を機械的に制御する絞りと、この絞りを駆動するた
め絞り駆動機構と、この絞り駆動機構を制御する制御回
路とからなり、制御回路は固体撮像素子の出力信号を検
波してその中の輝度情報を取り出し、この輝度情報が所
定の基準レベルになるように絞り駆動機構を制御し、こ
れにより固体撮像素子の出力レベルがほぼ一定になるよ
うに照明光量を調整している。
Therefore, conventionally, there is provided a mechanism for adjusting the amount of illumination light emitted from an illumination lamp according to the position of a subject, the reflectance of light of the subject, and the like. The accompanying change in the amount of light received by the solid-state imaging device is adjusted. The mechanism for adjusting the amount of illumination light includes an aperture for mechanically controlling the illumination light, an aperture drive mechanism for driving the aperture, and a control circuit for controlling the aperture drive mechanism. The output signal of the solid-state imaging device is detected to extract luminance information therein, and the diaphragm driving mechanism is controlled so that the luminance information becomes a predetermined reference level. The light amount is being adjusted.

【0006】ところで、キセノンランプ等の照明ランプ
は、経時的に光量が低下していくことが知られており、
光量が低下したときには、前記絞りを開放しても暗い画
面となってしまう。そのため、高価なランプを少しでも
長く使用し、患部も鮮明に観察したいという潜在的要求
があったが、200時間程度毎にランプ交換をしなくて
はならなかった。
Incidentally, it is known that the amount of light of an illumination lamp such as a xenon lamp decreases with time.
When the amount of light decreases, a dark screen is obtained even when the aperture is opened. Therefore, there was a potential demand to use an expensive lamp for as long as possible and to observe the affected part clearly, but the lamp had to be replaced every 200 hours or so.

【0007】また、観察対象とする被写体によっては、
R,G,Bの各波長光の反射率が異なる。例えば、人体
等の体内に挿入されて体内の診断、観察を行うために用
いられる医療用の内視鏡にあっては、赤色波長成分の光
の被写体からの反射率が極めて高く、緑色及び青色の波
長成分は被写体側で吸収されるので、赤色の反射光量が
他の波長光の反射光量に比較して著しく大きくなり、固
体撮像素子の受光量に著しい差異が生じる。また、工業
用の内視鏡にあっても、観察対象となる被写体の表面状
態等によってはR,G,Bの波長光の反射率が大きく変
わるものもある。
Further, depending on the subject to be observed,
The reflectance of light of each wavelength of R, G, and B is different. For example, in a medical endoscope which is inserted into a human body or the like and used for diagnosis and observation inside the body, the reflectance of light of a red wavelength component from a subject is extremely high, and green and blue light are emitted. Is absorbed on the object side, so that the amount of reflected red light becomes significantly larger than the amount of reflected light of other wavelengths, and a remarkable difference occurs in the amount of light received by the solid-state imaging device. Further, even in the case of an industrial endoscope, the reflectivity of light of wavelengths of R, G, and B greatly changes depending on the surface condition of a subject to be observed.

【0008】このため、固体撮像素子において形成され
るR,G,Bの各色画像信号のうち、特定の信号レベル
が高くなり過ぎて飽和電圧までの幅が少なくなるため
に、ダイナミックレンジが小さくなり、また白つぶれ現
象やブルーミング、スミア等が発生するおそれが高くな
る。本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、
固体撮像素子の感度を調整することができ、固体撮像素
子の出力信号の輝度レベルを一定に保つことができる電
子内視鏡装置を提供することを目的とする。
For this reason, among the R, G, and B color image signals formed in the solid-state imaging device, the specific signal level becomes too high and the width up to the saturation voltage is reduced, so that the dynamic range is reduced. In addition, the possibility of occurrence of a whitening phenomenon, blooming, smear, and the like increases. The present invention has been made in view of such circumstances,
It is an object of the present invention to provide an electronic endoscope apparatus that can adjust the sensitivity of a solid-state imaging device and can keep the luminance level of an output signal of the solid-state imaging device constant.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、内視鏡先端部から時系列に色分解したR,
G,Bの照明光を被写体に照射し、該被写体からの反射
像を内視鏡先端部に配設した固体撮像素子で受光し、該
固体撮像素子から順次出力されるR,G,Bの色画像信
号を各色別に画像メモリに順次記憶させるとともに、該
画像メモリから同時にR,G,Bの色画像信号を読み出
す電子内視鏡装置であって、前記固体撮像素子はOFD
電極に印加されるOFD電圧に応じて感度が変化する電
子内視鏡装置において、前記固体撮像素子の感度をR,
G,Bの各照明光毎に設定する設定手段と、前記設定手
段での設定に基づいてR,G,Bの各照明光に対応した
電圧のR,G,B用の感度制御信号を順次垂直同期信号
に同期して前記固体撮像素子のOFD電極に出力する手
段と、を備え、前記固体撮像素子から順次出力される
R,G,Bの色画像信号のレベルを個別に制御すること
を特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a method in which R, color-separated from a distal end of an endoscope in time series.
The illumination light of G and B is applied to the subject, the reflected image from the subject is received by the solid-state imaging device disposed at the end of the endoscope, and the R, G, and B signals sequentially output from the solid-state imaging device are output. An electronic endoscope apparatus for sequentially storing color image signals for each color in an image memory and simultaneously reading out R, G, and B color image signals from the image memory, wherein the solid-state imaging device is an OFD
In an electronic endoscope apparatus in which sensitivity changes according to an OFD voltage applied to an electrode, the sensitivity of the solid-state imaging device is set to R,
Setting means for setting each of the G and B illumination lights; and sensitivity control signals for R, G and B of voltages corresponding to the R, G and B illumination lights based on the settings made by the setting means. Means for outputting to the OFD electrode of the solid-state imaging device in synchronization with a vertical synchronization signal, and individually controlling the levels of R, G, and B color image signals sequentially output from the solid-state imaging device. Features.

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【作用】本発明は、固体撮像素子のOFD電圧によって
固体撮像素子の感度が変化することに着目し、従来、一
定電圧(10〜12V)に固定されていたOFD電圧
を、R,G,Bの色画像信号に対応して各別に設定し、
これにより固体撮像素子から順次出力されるR,G,B
の色画像信号のレベルを個別に調整するようにしてい
る。
The present invention focuses on the fact that the sensitivity of the solid-state imaging device changes depending on the OFD voltage of the solid-state imaging device. The OFD voltage, which has been conventionally fixed at a constant voltage (10 to 12 V), is changed to R, G, B. Each color image signal,
Thereby, R, G, B sequentially output from the solid-state imaging device
Are individually adjusted.

【0013】[0013]

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る電子内視
鏡装置の好ましい実施例を詳述する。先ず、本発明を原
理的に説明する。一般に、固体撮像素子は電荷蓄積時間
内に受光部に入射する光を電荷蓄積するが、固体撮像素
子にはOFD電極を持っているものがあり、このOFD
電極に印加する電圧を或る規定以上にすると、蓄積電荷
をドレインに放出し、殆ど出力が出なくなる固体撮像素
子がある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of an electronic endoscope apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. First, the present invention will be described in principle. Generally, a solid-state imaging device accumulates light incident on a light receiving portion within a charge accumulation time. Some solid-state imaging devices have an OFD electrode.
When the voltage applied to the electrodes exceeds a certain level, there is a solid-state imaging device that releases accumulated charges to the drain and hardly outputs any power.

【0014】図2はこのような固体撮像素子のOFD電
圧−感度特性の一例を示すグラフであり、OFD電圧が
上がるにつれて或る電圧から急傾斜で感度が低下し、電
圧V t 以上では殆ど0近くまで低下していることを示し
ている。このような固体撮像素子を使用してそのOFD
電極に、所定レベルVt 以上の電圧を有する、パルス幅
が制御されたOFDパルスを印加し、固体撮像素子での
有効電荷蓄積時間を変化させることにより、固体撮像素
子の感度制御を行い、R,G,Bの色画像信号のレベル
を個別に制御するようにしている。
FIG. 2 shows the OFD power of such a solid-state imaging device.
5 is a graph illustrating an example of pressure-sensitivity characteristics, where the OFD voltage is
As the voltage rises, the sensitivity decreases due to a steep slope from a certain voltage,
Pressure V tThe above shows that it has dropped to almost 0
ing. The OFD using such a solid-state imaging device
A predetermined level V is applied to the electrode.tPulse width with above voltage
Applies a controlled OFD pulse to the solid-state imaging device.
By changing the effective charge storage time,
Control of the sensitivity of the child, and the level of the R, G, B color image signal
Are controlled individually.

【0015】図1は本発明に係る電子内視鏡装置の第1
実施例を示すブロック図である。同図において、10は
白色発光する照明ランプ(例えば、キセノンランプ)、
14はライトガイドを示している。この照明ランプ10
から発せられた照明光は、集光レンズ11、絞り12及
び回転カラーフィルタ13を介してライトガイド14の
入射端14Aに入射し、ライトガイド14により伝送さ
れて、その出射端14Bから照明用レンズ16を介して
被写体に向けて照射される。尚、回転カラーフィルタ1
3には、R(赤)の波長領域光を透過させるRフィルタ
域と、G(緑)の波長領域光を透過させるGフィルタ域
と、B(青)の波長領域光を透過させるBフィルタ域と
が設けられており、このカラーフィルタ13を回転させ
ることによって、R,G,Bの各波長光による順次照明
が行われる。
FIG. 1 shows a first embodiment of an electronic endoscope apparatus according to the present invention.
It is a block diagram showing an example. In the figure, reference numeral 10 denotes an illumination lamp (for example, a xenon lamp) that emits white light,
Reference numeral 14 denotes a light guide. This lighting lamp 10
The illumination light emitted from the light source enters the incident end 14A of the light guide 14 via the condenser lens 11, the aperture 12, and the rotating color filter 13, is transmitted by the light guide 14, and is transmitted from the exit end 14B to the illumination lens. The light is radiated toward the subject via the light source 16. In addition, the rotating color filter 1
Reference numeral 3 denotes an R filter region that transmits R (red) wavelength region light, a G filter region that transmits G (green) wavelength region light, and a B filter region that transmits B (blue) wavelength region light. By rotating the color filter 13, illumination is sequentially performed with light of each wavelength of R, G, and B.

【0016】このようにして照明された被写体からの反
射像は、対物レンズ18を介して固体撮像素子(以下、
CCDという)20の受光面に結像される。CCD20
は、前述した図2のグラフに示すようなOFD電圧−感
度特性と有するもので、CCD駆動信号を出力するCC
D駆動回路22により駆動され、上記R,G,Bの順次
照明光によって照明された被写体からの反射像を光電変
化し、R,G,Bの各色の画像信号を順次映像信号処理
回路24に出力する。ここで、CCD20は、CCD感
度制御回路26からCCD駆動回路22を介してOFD
電極に印加されるOFDパルスによって感度が制御され
る。また、タイミングパルス発生器28は同期信号発生
器30から加えれる同期信号に同期して前記CCD駆動
回路22にタイミングパルスを加えるとともに、CCD
感度制御回路26に同期信号を加える。尚、CCD感度
制御回路26の詳細については後述する。
The reflected image from the object illuminated in this way is transmitted through an objective lens 18 to a solid-state image pickup device (hereinafter, referred to as a solid-state image pickup device).
An image is formed on a light receiving surface of a CCD (referred to as CCD) 20. CCD20
Has an OFD voltage-sensitivity characteristic as shown in the graph of FIG. 2 and outputs a CCD driving signal.
The reflected image from the subject, which is driven by the D drive circuit 22 and is illuminated by the R, G, and B sequential illumination light, photoelectrically changes, and the image signals of the R, G, and B colors are sequentially transmitted to the video signal processing circuit 24. Output. Here, the CCD 20 receives an OFD signal from the CCD sensitivity control circuit 26 via the CCD drive circuit 22.
The sensitivity is controlled by the OFD pulse applied to the electrode. The timing pulse generator 28 applies a timing pulse to the CCD drive circuit 22 in synchronization with a synchronization signal applied from the synchronization signal
A synchronization signal is applied to the sensitivity control circuit 26. The details of the CCD sensitivity control circuit 26 will be described later.

【0017】映像信号処理回路24から出力される各色
画像信号は、自動絞り制御回路32に加えられるととも
に、A/D変換器40に加えられる。自動絞り制御回路
32は、映像信号処理回路24から入力する映像信号を
検波してその中の輝度情報を取り出し、この輝度情報が
予め設定された所定の基準レベルになるように絞り12
を制御する。
Each color image signal output from the video signal processing circuit 24 is applied to an automatic aperture control circuit 32 and to an A / D converter 40. The automatic aperture control circuit 32 detects a video signal input from the video signal processing circuit 24, extracts luminance information from the video signal, and controls the aperture 12 so that the luminance information becomes a predetermined reference level.
Control.

【0018】A/D変換器40は入力信号をデジタル信
号に変換してフィールドメモリ42に出力する。フィー
ルドメモリ42はR画像信号を記憶するRメモリ域42
R,G画像信号を記憶するGメモリ域42G,B画像信
号を記憶するBメモリ域42Bを有し、A/D変換器4
0から順次加えられるR,G,Bの色画像信号を対応す
る色のメモリ域に記憶するとともに、これらのメモリ域
42R,42G,42Bに記憶されている画像信号を同
時に読み出し、これにより同時式の画像信号に変換す
る。
The A / D converter 40 converts an input signal into a digital signal and outputs the digital signal to the field memory 42. The field memory 42 is an R memory area 42 for storing an R image signal.
The A / D converter 4 has a G memory area 42G for storing R and G image signals and a B memory area 42B for storing B image signals.
The R, G, and B color image signals sequentially added from 0 are stored in the corresponding color memory areas, and the image signals stored in these memory areas 42R, 42G, and 42B are read out at the same time. Is converted to an image signal.

【0019】このフィールドメモリ42における各メモ
リ域42R,42G,42Bの出力側には、それぞれD
/A変換器44R,44G,44Bが設けられており、
同時式に変換された画像信号は、これらのD/A変換器
44R,44G,44Bにおいてアナログ信号に変換さ
れた後に、カラーエンコーダ46によって複合映像信号
に変換される。そして、この複合映像信号、又はR,
G,B信号は図示しないモニタ装置に出力され、ここで
被写体のカラー表示が行われる。
On the output side of each of the memory areas 42R, 42G, 42B in the field memory 42, D
/ A converters 44R, 44G, 44B are provided,
The image signals converted simultaneously are converted into analog signals by the D / A converters 44R, 44G, and 44B, and then converted into composite video signals by the color encoder 46. Then, the composite video signal, or R,
The G and B signals are output to a monitor device (not shown), where the subject is displayed in color.

【0020】次に、CCD感度制御回路26について説
明する。このCCD感度制御回路26は、設定器
OFD 、GOFD 、BOFD 、スイッチR SW、GSW、BSW
パルス幅変換回路26A及び増幅回路26Bから構成さ
れている。設定器ROFD 、GOFD 、BOFD は例えば電圧
設定ボリュームであり、CCD20から順次出力される
各色別の画像信号レベルが一定になるように、予めマニ
ュアル操作に応じた電圧信号をスイッチRSW、GSW、B
SWを介してパルス幅変換回路26Aに出力する。
Next, the CCD sensitivity control circuit 26 will be described.
I will tell. The CCD sensitivity control circuit 26 includes a setting device
ROFD, GOFD, BOFD, Switch R SW, GSW, BSW,
It comprises a pulse width conversion circuit 26A and an amplification circuit 26B.
Have been. Setting device ROFD, GOFD, BOFDIs the voltage
Setting volume, which is sequentially output from the CCD 20
Manifold in advance so that the image signal level for each color is constant.
Switches the voltage signal according to theSW, GSW, B
SWTo the pulse width conversion circuit 26A.

【0021】ここで、各スイッチRSW、GSW、BSWは、
それぞれイネーブル信号発生器48から出力されるB,
R,Gのイネーブル信号BEN,REN,GENによってオン
/オフが制御され、イネーブル信号BEN,REN,GEN
入力時にオンされる。これにより、現在被写体を照明し
ている照明光に対応した設定器からの電圧信号を入力さ
せるようにしている。尚、イネーブル信号発生器48
は、カラーフィルタ13におけるR,G,Bの各フィル
タ域が照明光路に臨んだときを検出する検出器49から
の検出出力に基づいてR,G,Bのイネーブル信号
EN,GEN,BENを発生するもので、これらのイネーブ
ル信号REN,GEN,BENは、通常、フィールドメモリ4
2の各メモリ域42R,42G,42Bに対応する色の
画像信号を記憶させるために使用されている。
Here, the switches R SW , G SW , and B SW are:
B output from the enable signal generator 48,
ON / OFF is controlled by R and G enable signals B EN , R EN and G EN , and turned on when the enable signals B EN , R EN and G EN are input. As a result, a voltage signal is input from the setting device corresponding to the illumination light that is currently illuminating the subject. The enable signal generator 48
Are R, G, B enable signals R EN , G EN , B based on a detection output from a detector 49 that detects when each of the R, G, B filter areas in the color filter 13 has reached the illumination optical path. EN , and these enable signals R EN , G EN , and B EN are normally transmitted to the field memory 4.
2 are used to store image signals of colors corresponding to the respective memory areas 42R, 42G, and 42B.

【0022】即ち、図6のタイミングチャートに示すよ
うに、R,G,Bの順次照明光によって被写体を照明す
ると(図6(A))、CCD20からは1フィールド分
遅れてその照明された被写体像のR,G,Bの色画像信
号が順次出力される(図6(B))。一方、前記R,
G,Bのイネーブル信号REN,GEN,BENは、図6
(C)〜(E)に示すタイミングで発生しており、前述
したようにイネーブル信号REN,G EN,BENによってフ
ィールドメモリ42の書き込み行われる。そして、この
イネーブル信号RENの出力時にスイッチGSWをオンに
し、イネーブル信号GENの出力時にスイッチBSWをオン
にし、イネーブル信号BENの出力時にスイッチRSWをオ
ンにすることにより、現在被写体を照明している照明光
に対応した設定器からの電圧信号をパルス幅変換回路2
6Aに入力させるようにしている。
That is, as shown in the timing chart of FIG.
As described above, the subject is illuminated by the R, G,
Then (FIG. 6A), one field from the CCD 20
R, G, B color image signals of the illuminated subject image with a delay
Are sequentially output (FIG. 6B). Meanwhile, the R,
G, B enable signal REN, GEN, BENFigure 6
It occurs at the timings shown in FIGS.
As described above, the enable signal REN, G EN, BENBy
The writing of the field memory 42 is performed. And this
Enable signal RENSwitch G when outputSWTurn on
And the enable signal GENSwitch B when outputSWOn
And the enable signal BENSwitch R at the output ofSWThe
Illumination light that is currently illuminating the subject
Pulse width conversion circuit 2 converts the voltage signal from the setting device corresponding to
6A.

【0023】パルス幅変換回路26Aは入力する電圧信
号に対応したパルス幅を有するパルス信号を垂直同期信
号に同期して出力するもので、例えば図3に示すように
同期信号発生器30から入力する同期信号に同期した比
較信号Aと、入力する電圧信号Bとを比較することによ
り、その入力信号レベルに対応したパルス幅のパルス信
号Cを増幅回路26Bに出力する。
The pulse width conversion circuit 26A outputs a pulse signal having a pulse width corresponding to the input voltage signal in synchronization with the vertical synchronizing signal. For example, the pulse signal is input from the synchronizing signal generator 30 as shown in FIG. By comparing the comparison signal A synchronized with the synchronization signal and the input voltage signal B, a pulse signal C having a pulse width corresponding to the input signal level is output to the amplifier circuit 26B.

【0024】増幅回路26Bはパルス幅変換回路26A
から入力するパルス信号を、図2に示すように基準電圧
B が10V、ピーク電圧Vt が15Vになるように増
幅し、これをOFDパルスとしてCCD駆動回路22を
介してCCD20のOFD電極に印加する。これによ
り、CCD20での有効電荷蓄積時間がOFDパルスの
パルス幅に応じて制御され、CCD20の感度が設定さ
れる。
The amplification circuit 26B has a pulse width conversion circuit 26A.
A pulse signal to be input, the reference voltage V B is 10V as shown in FIG. 2, and amplified as peak voltage V t becomes 15V, which in OFD electrode of CCD20 through the CCD driving circuit 22 as the OFD pulses from Apply. Thereby, the effective charge accumulation time in the CCD 20 is controlled according to the pulse width of the OFD pulse, and the sensitivity of the CCD 20 is set.

【0025】即ち、図4に示すように照明がオンの期間
中をCCD20が蓄積可能な全電荷蓄積時間(ts +t
d )とすると、OFDパルスのパルス幅ts が電荷放出
時間(無効電荷蓄積時間)となり、残りの時間td が有
効電荷蓄積時間となる。従って、上述したようにOFD
パルスのパルス幅ts をR,G,Bの順次照明光に対応
して可変にすることにより、R,G,Bの各フィールド
内の有効電荷蓄積時間td をそれぞれ制御することがで
き、その結果、CCD20から順次出力されるR,G,
Bの色画像信号の各信号レベルを一定にすることができ
る。尚、体腔内の観察時には、赤色の反射光量が他の波
長光の反射光量に比較して著しく大きく、次に緑色の反
射光量が大きく、青色の反射光量が最も小さくなるた
め、図4に示すように青色の有効電荷蓄積時間が最も長
く(全電荷蓄積時間と同じ長さ)、緑色、赤色の順に有
効電荷蓄積時間が短くなるように設定されている。
That is, as shown in FIG. 4, the total charge accumulation time (t s + t) that can be accumulated by the CCD 20 while the illumination is on.
If d ), the pulse width t s of the OFD pulse becomes the charge release time (ineffective charge storage time), and the remaining time t d becomes the effective charge storage time. Therefore, as described above, OFD
By making the pulse width t s of the pulse variable corresponding to the sequential illumination light of R, G, and B, the effective charge accumulation time t d in each of the R, G, and B fields can be controlled, respectively. As a result, R, G,
Each signal level of the B color image signal can be made constant. Note that, when observing the inside of the body cavity, the amount of reflected red light is significantly larger than the amount of reflected light of other wavelengths, then the amount of reflected green is large, and the amount of reflected blue is the smallest. Thus, the blue effective charge accumulation time is set to be the longest (the same length as the total charge accumulation time), and the effective charge accumulation time is shortened in the order of green and red.

【0026】図5は本発明に係る電子内視鏡装置の第2
実施例を示すブロック図である。尚、図1に示した第1
実施例と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細
な説明は省略する。同図に示すように、この電子内視鏡
装置は、OFDパルスのパルス幅を各色毎の映像信号の
レベルに対応して自動的に制御できるように構成されて
いる。即ち、CCD感度制御回路34には第1実施例の
設定器ROFD 、GOFD 、BOFD 及びスイッチRSW
SW、BSWの代わりに検波回路34Aが設けられ、且つ
D/A変換器44R,44G,44Bの各出力を、スイ
ッチ47R,47G,47Bを介して検波回路34Aに
加えるようにしている。ここで、各スイッチ47R,4
7G,47Bは、第1実施例と同様にそれぞれイネーブ
ル信号発生器48から出力されるB,R,Gのイネーブ
ル信号BEN,REN,GENによってオン/オフが制御さ
れ、イネーブル信号BEN,REN,GENの入力時にオンさ
れる。
FIG. 5 shows a second embodiment of the electronic endoscope apparatus according to the present invention.
It is a block diagram showing an example. Incidentally, the first type shown in FIG.
The same reference numerals are given to portions common to the embodiment, and the detailed description thereof will be omitted. As shown in the figure, the electronic endoscope apparatus is configured so that the pulse width of the OFD pulse can be automatically controlled in accordance with the level of the video signal for each color. That is, the CCD sensitivity control circuit 34 includes the setting devices R OFD , G OFD , B OFD and the switch R SW , of the first embodiment.
A detection circuit 34A is provided instead of G SW and B SW , and each output of the D / A converters 44R, 44G and 44B is applied to the detection circuit 34A via switches 47R, 47G and 47B. Here, each switch 47R, 4
7G and 47B are controlled on / off by B, R and G enable signals B EN , R EN and G EN output from the enable signal generator 48, respectively, as in the first embodiment, and the enable signal B EN , R EN and G EN are turned on.

【0027】これにより、現在被写体を照明している照
明光と色と同じ色の映像信号を入力させるようにしてい
る。次に、現在被写体を照明している照明光と、検波回
路34Aに入力する映像信号との関係を図6のタイミン
グチャートを参照しながら説明する。前述したように
R,G,Bのイネーブル信号REN,GEN,BENは、図6
(C)〜(E)に示すタイミングで発生している。従っ
て、フィールドメモリ42から読み出されD/A変換器
44R,44G,44Bでアナログ信号に変換された各
出力は、図6(F)〜(H)に示すようになる。
Thus, a video signal of the same color as that of the illumination light which is currently illuminating the subject is input. Next, the relationship between the illumination light that currently illuminates the subject and the video signal input to the detection circuit 34A will be described with reference to the timing chart of FIG. As described above, the enable signals R EN , G EN , and B EN for R, G, and B are set as shown in FIG.
It occurs at the timings shown in (C) to (E). Accordingly, the outputs read from the field memory 42 and converted into analog signals by the D / A converters 44R, 44G, and 44B are as shown in FIGS.

【0028】そして、図5で説明したようにイネーブル
信号RENの出力時にスイッチ47Gをオンにし、イネー
ブル信号GENの出力時にスイッチ47Bをオンにし、イ
ネーブル信号BENの出力時にスイッチ47Rをオンにし
て映像信号を取り込む(図6(I)〜(K)参照)。こ
れにより、検波回路34Aに入力する映像信号は図6
(L)に示すようになり、現在被写体を照明している照
明光(図6(A))の色に対応するようになる。
[0028] Then, to select the switch 47G when the output enable signal R EN as described in FIG. 5, to turn on the switch 47B when the output enable signal G EN, turn on the switch 47R when the output enable signal B EN To capture a video signal (see FIGS. 6 (I) to 6 (K)). As a result, the video signal input to the detection circuit 34A is
As shown in (L), the color corresponds to the color of the illumination light (FIG. 6A) that currently illuminates the subject.

【0029】尚、第2実施例では、映像信号処理回路2
4から出力される映像信号を自動絞り制御回路32に加
えるようにしているが、検波回路34Aに加えられる映
像信号と同じ信号にしてもよい。また、検波回路34A
に入力させる信号は上記実施例に限らず、例えば、映像
信号処理回路24から出力される映像信号を2フィール
ド分遅延させる遅延手段を介して入力させてもよい。更
に、第2実施例の場合には、電荷蓄積時間を制御する電
子シャッターと同様な動作をさせることができるため、
絞り12、自動絞り制御回路32を省略することができ
る。
In the second embodiment, the video signal processing circuit 2
Although the video signal output from 4 is applied to the automatic aperture control circuit 32, it may be the same as the video signal applied to the detection circuit 34A. The detection circuit 34A
The signal to be input to the image signal is not limited to the above embodiment, and may be input, for example, via a delay unit that delays the video signal output from the video signal processing circuit 24 by two fields. Further, in the case of the second embodiment, since the same operation as the electronic shutter for controlling the charge accumulation time can be performed,
The aperture 12 and the automatic aperture control circuit 32 can be omitted.

【0030】図7は本発明に係る電子内視鏡装置の第3
実施例を示すブロック図である。尚、図1に示した第1
実施例と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細
な説明は省略する。第3実施例では、CCD21として
図8のグラフに示すようなOFD電圧−感度特性と有す
るものを使用しており、そのOFD電極の電圧の増減に
よってCCD21の感度を変化させるようにしている。
FIG. 7 shows a third embodiment of the electronic endoscope apparatus according to the present invention.
It is a block diagram showing an example. Incidentally, the first type shown in FIG.
The same reference numerals are given to portions common to the embodiment, and the detailed description thereof will be omitted. In the third embodiment, the CCD 21 having an OFD voltage-sensitivity characteristic as shown in the graph of FIG. 8 is used, and the sensitivity of the CCD 21 is changed by increasing or decreasing the voltage of the OFD electrode.

【0031】そして、CCD21のOFD電極に印加す
るOFD電圧は、設定器ROFD 、G OFD 、BOFD からス
イッチRSW、GSW、BSW及びCCD駆動回路22を介し
て出力される。尚、スイッチRSW、GSW、BSWは、第1
実施例と同様にそれぞれイネーブル信号発生器48から
出力されるB,R,Gのイネーブル信号BEN,REN,G
ENによってオン/オフが制御され、イネーブル信号
EN,REN,GENの入力時にオンされる。
Then, a voltage is applied to the OFD electrode of the CCD 21.
The OFD voltage is set by the setting device ROFD, G OFD, BOFDFrom
Itch RSW, GSW, BSWAnd via the CCD drive circuit 22
Output. In addition, switch RSW, GSW, BSWIs the first
As in the embodiment, each of the enable signal generators 48
B, R, G enable signal B outputEN, REN, G
ENON / OFF is controlled by the enable signal
BEN, REN, GENTurns on when is input.

【0032】これにより、現在被写体を照明している照
明光に対応した設定器からのOFD電圧がCCD21の
OFD電極に印加され、CCD21の感度制御が照明光
の色別に行われ、R,G,Bの色画像信号のレベルが個
別に制御される。
As a result, the OFD voltage from the setting device corresponding to the illumination light that is currently illuminating the subject is applied to the OFD electrode of the CCD 21, and the sensitivity of the CCD 21 is controlled for each color of the illumination light. The levels of the B color image signals are individually controlled.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る電子内
視鏡装置によれば、所定レベル以上の電圧を有する、パ
ルス幅が照明光の色別に制御されたOFDパルスをOF
D電極に印加することにより、固体撮像素子での有効電
荷蓄積時間を照明光の色別に制御することができ、固体
撮像素子の感度を照明光の色別に任意に調整することが
できる。また、OFDパルスのパルス幅を照明光の色別
の色画像信号レベルに応じて制御することにより、被写
体の照明状態及び照明光の色にかかわらず、固体撮像素
子の出力信号の輝度レベルを一定に保つことができ、機
械的な絞り制御機構を省略することもできる。更に、O
FDパルスの基準電圧を比較的低い値に設定し、固体撮
像素子を高感度で使用しても白つぶれ現象等の画質劣化
を防止することができ、これにより体腔内をより鮮明に
観察できるようになり、また経時的に照度が低下する照
明ランプを従来よりも長く使用することができるという
利点がある。
As described above, according to the electronic endoscope apparatus of the present invention, an OFD pulse having a voltage not lower than a predetermined level and having a pulse width controlled for each color of the illumination light is used as an OFD pulse.
By applying the voltage to the D electrode, the effective charge accumulation time in the solid-state imaging device can be controlled for each color of the illumination light, and the sensitivity of the solid-state imaging device can be arbitrarily adjusted for each color of the illumination light. Further, by controlling the pulse width of the OFD pulse in accordance with the color image signal level of each color of the illumination light, the luminance level of the output signal of the solid-state imaging device is constant regardless of the illumination state of the subject and the color of the illumination light. , And a mechanical aperture control mechanism can be omitted. Furthermore, O
By setting the reference voltage of the FD pulse to a relatively low value, even if the solid-state imaging device is used with high sensitivity, it is possible to prevent the image quality deterioration such as the overexposure phenomenon, so that the inside of the body cavity can be more clearly observed. In addition, there is an advantage that an illumination lamp whose illuminance decreases with time can be used longer than before.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は本発明に係る電子内視鏡装置の第1実施
例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an electronic endoscope apparatus according to the present invention.

【図2】図2は本発明に適用するCCDのOFD電圧−
感度特性の一例を示すグラフである。
FIG. 2 is a diagram showing an OFD voltage of a CCD applied to the present invention.
4 is a graph illustrating an example of a sensitivity characteristic.

【図3】図3は図1に示したパルス幅変換回路を説明す
るために用いた信号波形図である。
FIG. 3 is a signal waveform diagram used for explaining the pulse width conversion circuit shown in FIG. 1;

【図4】図4はOFDパルスと有効電荷蓄積時間との関
係を説明するために用いたタイミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart used to explain a relationship between an OFD pulse and an effective charge accumulation time.

【図5】図5は本発明に係る電子内視鏡装置の第2実施
例を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment of the electronic endoscope apparatus according to the present invention.

【図6】図6は図1及び図5に示した第1、第2実施例
のスイッチのオン/オフ制御を説明するために用いたタ
イミングチャートである。
FIG. 6 is a timing chart used to explain the on / off control of the switches of the first and second embodiments shown in FIGS. 1 and 5;

【図7】図7は本発明に係る電子内視鏡装置の第3実施
例を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a third embodiment of the electronic endoscope apparatus according to the present invention.

【図8】図8は第3実施例に適用するCCDのOFD電
圧−感度特性の一例を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing an example of an OFD voltage-sensitivity characteristic of a CCD applied to the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…照明ランプ 13…回転カラーフィルタ 20、21…固体撮像素子(CCD) 22…CCD駆動回路 24…映像信号処理回路 26、34…CCD感度制御回路 26A…パルス幅変換回路 26B…増幅回路 34A…検波回路 42…フィールドメモリ 47R、47G、47B、RSW、GSW、BSW、…スイッ
チ 48…イネーブル信号発生器 ROFD 、GOFD 、BOFD …設定器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Illumination lamp 13 ... Rotating color filter 20,21 ... Solid-state image sensor (CCD) 22 ... CCD drive circuit 24 ... Video signal processing circuit 26,34 ... CCD sensitivity control circuit 26A ... Pulse width conversion circuit 26B ... Amplification circuit 34A ... Detector circuit 42: Field memory 47R, 47G, 47B, R SW , G SW , B SW , Switch 48: Enable signal generator R OFD , G OFD , B OFD : Setting device

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 内視鏡先端部から時系列に色分解した
R,G,Bの照明光を被写体に照射し、該被写体からの
反射像を内視鏡先端部に配設した固体撮像素子で受光
し、該固体撮像素子から順次出力されるR,G,Bの色
画像信号を各色別に画像メモリに順次記憶させるととも
に、該画像メモリから同時にR,G,Bの色画像信号を
読み出す電子内視鏡装置であって、前記固体撮像素子は
OFD電極に印加されるOFD電圧に応じて感度が変化
する電子内視鏡装置において、 前記固体撮像素子の感度をR,G,Bの各照明光毎に設
定する設定手段と、 前記設定手段での設定に基づいてR,G,Bの各照明光
に対応した電圧のR,G,B用の感度制御信号を順次垂
直同期信号に同期して前記固体撮像素子のOFD電極に
出力する手段と、 を備え、前記固体撮像素子から順次出力されるR,G,
Bの色画像信号のレベルを個別に制御することを特徴と
する電子内視鏡装置。
1. A solid-state imaging device in which R, G, and B illumination lights, which are color-separated in a time series, are radiated from a distal end portion of an endoscope to a subject, and a reflection image from the subject is disposed at the distal end portion of the endoscope. And sequentially stores the R, G, and B color image signals sequentially output from the solid-state imaging device in an image memory for each color, and simultaneously reads the R, G, and B color image signals from the image memory. An endoscope apparatus, wherein the solid-state imaging device has a sensitivity that changes according to an OFD voltage applied to an OFD electrode, wherein the sensitivity of the solid-state imaging device is set to each of R, G, and B illuminations. Setting means for setting for each light; and sensitivity control signals for R, G, and B of voltages corresponding to the respective illumination lights of R, G, and B are sequentially synchronized with the vertical synchronization signal based on the setting by the setting means. Means for outputting a signal to an OFD electrode of the solid-state imaging device. R sequentially output from the serial solid-state image pickup element, G,
An electronic endoscope apparatus wherein the level of a B color image signal is individually controlled.
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