JP3225538B2 - Electronic endoscope device - Google Patents

Electronic endoscope device

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JP3225538B2
JP3225538B2 JP14064391A JP14064391A JP3225538B2 JP 3225538 B2 JP3225538 B2 JP 3225538B2 JP 14064391 A JP14064391 A JP 14064391A JP 14064391 A JP14064391 A JP 14064391A JP 3225538 B2 JP3225538 B2 JP 3225538B2
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illumination
imaging device
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Inventor
茂 西村
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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、電子内視鏡装置に関
し、特に医療用として好適に用いられる電子内視鏡の撮
像システムに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic endoscope apparatus and, more particularly, to an electronic endoscope imaging system suitably used for medical purposes.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子内視鏡装置は、一般に、内視鏡本体
と、プロセッサと、モニタ装置及び光源装置を備え、内
視鏡本体における挿入部を体腔等の内部に挿入して、光
源装置に内蔵した照明用ランプからの照明光を導光用の
光ファイバ、即ちライトガイドを介して体内に導いて、
観察対象部に向けて照明光を照射し、この観察対象部か
らの反射像をCCD等の固体撮像素子を備えた固体撮像
手段によって光電変換することにより撮像し、この画像
信号を固体撮像手段から読み出してプロセッサに伝送し
て、このプロセッサで信号処理を行った上でモニタ装置
に被写体の映像を表示するようにしている。
2. Description of the Related Art An electronic endoscope apparatus generally includes an endoscope main body, a processor, a monitor device, and a light source device, and an insertion portion of the endoscope main body is inserted into a body cavity or the like to form a light source device. The illumination light from the illumination lamp built into the optical fiber for light guide, that is, guided into the body through the light guide,
Irradiation light is emitted toward the observation target portion, and a reflected image from the observation target portion is imaged by photoelectric conversion by solid-state imaging means having a solid-state imaging device such as a CCD, and this image signal is output from the solid-state imaging means. The data is read out, transmitted to a processor, and subjected to signal processing by the processor before displaying an image of the subject on a monitor device.

【0003】ここで、固体撮像手段により取得される画
像の画質は照明光の光量によって大きく左右される。即
ち、照明光量が少ない場合には、画像が暗くて不鮮明に
なる。これに対して、照明光量が多すぎると、固体撮像
素子が容易に飽和して、所謂白つぶれの現象が起きる等
の不都合がある。従って、モニタ画面に表示されるカラ
ー画像の画質の低下を来たすことになる。このような不
都合を避けて、画質の向上を図るには、常に適切な光量
で照明しなければならない。ところが、挿入部の先端に
近い位置を観察する場合には、被写体からの反射光の光
量が大きく、また遠い位置を観察する場合には、被写体
からの反射光も少なくなるというように、固体撮像手段
と被写体との距離によって最適な照明光量が異なってく
る。また、被写体の光反射率によっても反射光の光量レ
ベルが異なる。このために、観察部位等に応じて適宜照
明光量を調整する必要がある。
[0003] Here, the image quality of an image obtained by the solid-state imaging means largely depends on the amount of illumination light. That is, when the amount of illumination light is small, the image becomes dark and unclear. On the other hand, if the amount of illumination light is too large, the solid-state imaging device easily saturates, causing a so-called overexposure phenomenon. Therefore, the image quality of the color image displayed on the monitor screen is reduced. In order to avoid such inconveniences and to improve the image quality, it is necessary to always illuminate with an appropriate amount of light. However, when observing a position near the distal end of the insertion section, the amount of reflected light from the subject is large, and when observing a position far away, the reflected light from the subject is reduced. The optimal amount of illumination varies depending on the distance between the means and the subject. Also, the light level of the reflected light varies depending on the light reflectance of the subject. For this reason, it is necessary to appropriately adjust the amount of illumination light according to the observation site and the like.

【0004】以上の要請から、光源装置における照明用
ランプとライトガイドの入射端との間に絞り部材を介装
し、この絞り部材によって、照明光量を調整するように
構成したものは従来から知られている。そして、この絞
り部材を現に撮影している被写体との位置関係等に応じ
て最適な照明光量となるように自動的に制御するため
に、自動光量調整手段(ALC)を備え、固体撮像手段
から出力される映像信号をこの自動光量調整手段に取り
込んで、その輝度成分に基づいて最適光量を演算して、
モータ等からなる絞り部材の駆動手段の作動を制御する
サーボ機構に制御信号を入力して、駆動手段を作動させ
て、絞り部材による照明光の絞り量を調整するようにし
ていた。
[0004] From the above demands, it has been known that a stop member is interposed between an illumination lamp in a light source device and an entrance end of a light guide, and the amount of illumination is adjusted by the stop member. Have been. An automatic light amount adjusting means (ALC) is provided for automatically controlling the aperture member so as to obtain an optimum illumination light amount in accordance with a positional relationship with an object which is currently being photographed. The output video signal is taken into this automatic light amount adjusting means, and the optimum light amount is calculated based on the luminance component.
A control signal is input to a servo mechanism that controls the operation of a driving unit for a diaphragm member such as a motor, and the driving unit is operated to adjust the aperture amount of illumination light by the diaphragm member.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】医療用として用いられ
る内視鏡にあっては、患者の安全保護が図られていなけ
ればならない。このために、撮影システムを構成する部
材を患者回路と2次回路とに分けて、この患者回路と2
次回路との間をトランス,フォトカプラ等からなるアイ
ソレーション手段を介装して、両回路間を絶縁した状態
にして信号の授受を行うようにしている。ここで、自動
光量調整手段はモータ等の絞り駆動手段に接続されてい
るサーボ機構と接続される関係から、2次回路側に設け
なければならない。しかしながら、この自動光量調整手
段は固体撮像手段から出力される映像信号を取り込むた
めに、患者回路側に接続しなければならないことがあ
る。従って、この自動光量調整手段への接続部にもアイ
ソレーション手段を介装する必要があり、このために装
置構成が大型化,複雑化する。しかも、光量絞り部材と
しては、例えば絞り板等が用いられ、この絞り板を照明
光路と直交する方向に変位させることによって絞り量を
変化させるようにしているが、この絞り板では光量を微
細にコントロールすることができないという欠点もあ
る。
In an endoscope used for medical purposes, the safety of a patient must be protected. For this purpose, the members constituting the imaging system are divided into a patient circuit and a secondary circuit.
Signals are transmitted and received between the next circuit and an isolation means including a transformer, a photocoupler, and the like, so that both circuits are insulated. Here, the automatic light amount adjusting means must be provided on the secondary circuit side because of the connection with the servo mechanism connected to the aperture driving means such as a motor. However, in some cases, the automatic light amount adjusting means must be connected to the patient circuit side in order to capture the video signal output from the solid-state imaging means. Therefore, it is necessary to interpose the isolation means also at the connection to the automatic light quantity adjustment means, and the configuration of the apparatus becomes large and complicated. Moreover, for example, a diaphragm plate or the like is used as the light amount diaphragm member, and the diaphragm amount is changed by displacing the diaphragm plate in a direction orthogonal to the illumination optical path. There is also the disadvantage of not being able to control it.

【0006】ところで、固体撮像素子を用いたテレビジ
ョンカメラにおいては、その露光量を調整するために、
所謂電子シャッタ機構を備える構成となっている。この
電子シャッタ機構は、固体撮像素子における信号電荷の
蓄積途中で掃き出しパルスを加えることにより、それま
で蓄積した電荷をドレンに掃き出すと共に、掃き出し転
送時点から後に電荷を新たに蓄積し、この蓄積電荷を色
画像信号として取り出すものであって、この掃き出し転
送時点を調整することによって、露光量を調整し、もっ
て固体撮像素子が飽和して、白つぶれ現象が生じるのを
防止するためのものである。この電子シャッタ機構は、
固体撮像素子に掃き出しパルスを印加するものであるこ
とから、固体撮像素子の駆動回路からこのパルスを出力
させることができ、また前述した自動光量調整手段と同
様の機構を有する露光量調整手段を設けて、この露光量
調整手段からの信号により掃き出しパルスの印加タイミ
ングを設定すればよいことから、この露光量調整機構の
全体を患者回路側に設けることができ、また回路構成が
極めて簡略化することができると共に、微細な制御が可
能となる等の利点がある。
Meanwhile, in a television camera using a solid-state image pickup device, in order to adjust the exposure amount,
It has a so-called electronic shutter mechanism. The electronic shutter mechanism applies a sweeping pulse during the accumulation of signal charges in the solid-state imaging device, thereby sweeping out the accumulated charges to the drain, newly accumulating charges after the sweeping transfer time, and reusing the accumulated charges. It is extracted as a color image signal, and is for adjusting the exposure transfer amount by adjusting the sweep-out transfer time point, thereby preventing the solid-state imaging device from being saturated and causing a whiteout phenomenon. This electronic shutter mechanism
Since the sweep pulse is applied to the solid-state imaging device, this pulse can be output from the driving circuit of the solid-state imaging device, and an exposure amount adjusting unit having a mechanism similar to the automatic light amount adjusting unit described above is provided. Since the application timing of the sweep-out pulse may be set by a signal from the exposure amount adjusting means, the entire exposure amount adjusting mechanism can be provided on the patient circuit side, and the circuit configuration is extremely simplified. In addition to the above, there are advantages such as fine control.

【0007】しかしながら、この電子シャッタ機構によ
る露光量の調整のみによっては完全に調整するのが困難
な場合がある。例えば、食道用内視鏡においては、食道
の奥部まで照明光を行き渡らせるために、強い照明光を
照射する必要がある。これに対して、例えば胃用内視鏡
で胃壁の検査を行う場合等にあっては、至近距離の被写
体を撮影することから、この被写体に対する照明光を著
しく弱くしなければならない。然るに、通常光源装置は
これら各種の内視鏡に共用されるものであるところか
ら、光源装置の光量が一定である場合には、電子シャッ
タ機構によっては十分に露光調整を行うことができない
ことがあり、前述した胃用内視鏡の場合には、露光時間
を最小限にしたとしても、固体撮像素子が飽和してしま
ったり、また食道用内視鏡においては、露光時間を最大
限に取ったとしても、得られる画像が暗く、不鮮明にな
るといった問題点があり、これがために電子シャッタ機
構を用いて露光調整を行うようにした電子内視鏡装置は
未だ実用化されていないのが現状である。
However, it may be difficult to completely adjust the exposure amount only by adjusting the exposure amount by the electronic shutter mechanism. For example, in an esophagus endoscope, it is necessary to irradiate strong illumination light in order to spread the illumination light to a deep part of the esophagus. On the other hand, for example, in the case of examining the stomach wall with a stomach endoscope, since an object at a close distance is photographed, the illumination light for the object must be significantly reduced. However, since the light source device is commonly used for these various endoscopes, if the light amount of the light source device is constant, it may not be possible to perform sufficient exposure adjustment depending on the electronic shutter mechanism. In the case of the gastric endoscope described above, even if the exposure time is minimized, the solid-state imaging device may become saturated, and in the case of an esophageal endoscope, the exposure time may be maximized. Even so, there is a problem that the obtained image is dark and unclear, and as a result, an electronic endoscope device that performs exposure adjustment using an electronic shutter mechanism has not yet been put to practical use. It is.

【0008】本発明は以上のような従来技術の欠点や問
題点を解消するためになされたものであって、その目的
とするところは、簡単な構成によって、患者保護を十分
に図ることができ、かつ極めて鮮明な被写体像の撮影を
行うことができるようにした電子内視鏡装置を提供する
ことにある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks and problems of the prior art, and it is an object of the present invention to sufficiently protect a patient with a simple configuration. Another object of the present invention is to provide an electronic endoscope apparatus capable of capturing a very clear image of a subject.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、被写体に向けてR,G,Bの順次照
明による照明光を照射する照明手段と、被写体の撮像を
行う固体撮像手段とを備えた電子内視鏡装置であって、
前記固体撮像手段からの出力信号のうち、R,G,Bの
いずれかの画像信号から輝度信号を取得して、この輝度
信号に基づいて適正露光時間を演算して前記固体撮像素
子における信号電荷の蓄積途中で所定のタイミングで掃
き出しパルスを印加することによりその露光時間を制御
する電子シャッタ機構を備えた露光量制御手段を有し、
この露光量制御手段は、R,G,Bの各々の全照明期間
のうち、前記固体撮像素子が飽和しない最大露光時間を
それぞれRmax,Gmax,Bmaxとして設定して
おき、R,G,Bの順次照明を行った時に、Rmax:
Gmax:Bmaxの比が保たれるように、前記電子シ
ャッタ機構における掃き出しパルスの印加タイミングを
決定するように制御するものであることをその特徴とす
るものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides an illumination means for irradiating an object with illumination light by R, G, and B sequential illumination, and a solid-state device for imaging an object. An electronic endoscope device including an imaging unit,
Among the output signals from the solid-state imaging means, a luminance signal is obtained from any of the R, G, and B image signals, and a proper exposure time is calculated based on the luminance signal to obtain a signal charge in the solid-state imaging device. Exposure amount control means having an electronic shutter mechanism for controlling the exposure time by applying a sweep pulse at a predetermined timing during the accumulation of
This exposure amount control means is provided for each of the entire illumination periods of R, G, and B.
The maximum exposure time during which the solid-state imaging device is not saturated
Set as Rmax, Gmax, Bmax respectively
R, G, and B are sequentially illuminated, and Rmax:
The electronic shutter mechanism is controlled so as to determine the application timing of the sweeping pulse so that the ratio of Gmax: Bmax is maintained .

【0010】[0010]

【作用】前述した如く、内視鏡の種類や用途等によって
は、適正照明光量は、電子シャッタ機構を用いても補正
できない程度の差が生じる。そこで、絞り部材によって
予め照明光量を調整しておき、このようにして調整され
た照明光量のレベルの範囲内において電子シャッタ機構
を作動させて露光時間を調整することにより、固体撮像
素子の露光量を微細に制御することができる。例えば、
胃用内視鏡を用いる場合においては、絞り部材によって
光源装置から送られる照明光の光量を絞るようになし、
また食道用内視鏡を用いる場合には、絞り部材を開放す
るようにして強い照明光を照射する。これによって、電
子シャッタ機構による露光調整機能を十分に発揮させる
ことができ、固体撮像手段と被写体との間の位置関係
や、被写体の反射率、固体撮像手段の感度等がどのよう
な状態となってたとしても、R,G,Bの順次照明によ
る照明光に応じて、各色画像信号を取得する際に、それ
ぞれ個別的に掃き出しパルスの印加タイミングを設定す
ることによって、常に鮮明な画像を取得することができ
る。
As described above, depending on the type and use of the endoscope, there is a difference in the appropriate amount of illumination that cannot be corrected even by using the electronic shutter mechanism. Therefore, the illumination light amount is adjusted in advance by the aperture member, and the electronic shutter mechanism is operated to adjust the exposure time within the range of the illumination light amount level adjusted in this manner, whereby the exposure amount of the solid-state imaging device is adjusted. Can be finely controlled. For example,
In the case of using a gastric endoscope, the amount of illumination light sent from the light source device is reduced by a diaphragm member,
When an esophageal endoscope is used, the illuminating member is opened to emit strong illumination light. Thus, the exposure adjustment function of the electronic shutter mechanism can be sufficiently exhibited, and the state of the positional relationship between the solid-state imaging device and the subject, the reflectance of the subject, the sensitivity of the solid-state imaging device, and the like are determined. Even if it is, by the sequential illumination of R, G, B
When acquiring each color image signal according to the illumination light
Set the application timing of the sweep pulse individually
This makes it possible to always obtain a clear image.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。まず、図1に本発明の電子内視鏡装置全体の基本
構成を示す。同図において、1は内視鏡本体、2はプロ
セッサ、3は光源装置をそれぞれ示し、内視鏡本体1は
その挿入部1aを体腔内に挿入されるようになってお
り、また可撓性コード1bによってプロセッサ2及び光
源装置3に着脱可能に接続されるように構成されてい
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, FIG. 1 shows the basic configuration of the entire electronic endoscope apparatus of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an endoscope main body, 2 denotes a processor, and 3 denotes a light source device. The endoscope main body 1 has an insertion portion 1a inserted into a body cavity. It is configured to be detachably connected to the processor 2 and the light source device 3 by the cord 1b.

【0012】光源装置3には照明用ランプ31が内蔵さ
れており、この照明用ランプ31からの照明光は光量絞
り部材32及びコンデンサレンズ33を順次介して回転
カラーフィルタ34を透過させることによって、R
(赤),G(緑),B(青)の波長光による順次照明が
出力される。11は光ファイババンドルからなるライト
ガイドを示し、このライトガイド11は内視鏡本体1に
おける可撓性コード1bの端部位置から挿入部1aの先
端に設けた照明窓に臨む位置まで挿通されており、可撓
性コード1bを光源装置3に接続すると、ライトガイド
11の入射端が照明光路に臨んで、R,G,Bの順次照
明光が入射されるようになる。ライトガイド11により
伝送された照明光は、挿入部1aの先端における照明窓
から被写体に向けて照射される。
The light source device 3 has a built-in illumination lamp 31. Illumination light from the illumination lamp 31 is transmitted through a rotary color filter 34 through a light quantity stop member 32 and a condenser lens 33 in order. R
Illumination is sequentially output by light of wavelengths (red), G (green), and B (blue). Reference numeral 11 denotes a light guide made of an optical fiber bundle. The light guide 11 is inserted from the end of the flexible cord 1b in the endoscope body 1 to a position facing an illumination window provided at the tip of the insertion portion 1a. When the flexible cord 1b is connected to the light source device 3, the incident end of the light guide 11 faces the illumination optical path, and the illumination light of R, G, and B is sequentially incident. The illumination light transmitted by the light guide 11 is emitted toward the subject from an illumination window at the tip of the insertion section 1a.

【0013】挿入部1aの先端部には対物レンズ12が
装着されており、この対物レンズ12における結像位置
にはCCD等の固体撮像素子13が装着されており、こ
の固体撮像素子13に被写体像が結像されて、光電変換
されることになる。そして、固体撮像素子13により取
得した映像信号は、信号ケーブル14を介してプロセッ
サ2に伝送されて、このプロセッサ2によって信号処理
が行われる。このために、プロセッサ2には映像信号処
理回路21が設けられて、所定の信号処理が行われて、
R,G,Bの各色の画像信号が生成される。そして、こ
れら各色の画像信号は、A/D変換器22を介してフィ
ールドメモリ23に記憶させた上で、これら3色の画像
信号を同時に読み出して、D/A変換器24によってア
ナログ信号に変換されて、カラーエンコーダ25によっ
て合成されて、コンポジット映像信号としてモニタ装置
26に出力して、このモニタ装置26に被写体の映像が
表示されるようになっている。
An objective lens 12 is mounted on the distal end of the insertion portion 1a, and a solid-state image sensor 13 such as a CCD is mounted at an image forming position on the objective lens 12. The image is formed and photoelectrically converted. Then, the video signal acquired by the solid-state imaging device 13 is transmitted to the processor 2 via the signal cable 14, and the processor 2 performs signal processing. For this purpose, the processor 2 is provided with a video signal processing circuit 21 for performing predetermined signal processing.
Image signals of each color of R, G, and B are generated. Then, the image signals of these colors are stored in a field memory 23 via an A / D converter 22, and then these three color image signals are simultaneously read out and converted into analog signals by a D / A converter 24. Then, they are combined by the color encoder 25 and output to the monitor device 26 as a composite video signal, so that an image of the subject is displayed on the monitor device 26.

【0014】而して、固体撮像素子13に蓄積された信
号電荷の読み出し駆動を行うために、固体撮像素子駆動
回路27がプロセッサ2(または内視鏡本体1側)に設
けられており、この固体撮像素子駆動回路27からの駆
動パルス信号によって固体撮像素子13における受光エ
リアに蓄積された信号電荷が蓄積部(または転送部)に
転送され、また蓄積部から信号ケーブル14に送り出さ
れる。そして、この固体撮像素子駆動回路27には同期
回路28が接続されており、この同期回路28から送ら
れる同期信号に基づいて固体撮像素子13を駆動するの
に必要なパルス信号が生成される。また、同期回路28
は映像信号処理回路21,A/D変換器22,フィール
ドメモリ23及びD/A変換器24にも接続されて、こ
れら各回路の作動に必要な基準クロック信号,水平同期
信号及び垂直同期信号が得られるようになっている。
In order to read out the signal charges stored in the solid-state imaging device 13, a solid-state imaging device driving circuit 27 is provided in the processor 2 (or the endoscope main body 1 side). The signal charge accumulated in the light receiving area of the solid-state imaging device 13 is transferred to a storage unit (or a transfer unit) by a drive pulse signal from the solid-state imaging device drive circuit 27, and is sent out to the signal cable 14 from the storage unit. A synchronization circuit 28 is connected to the solid-state imaging device driving circuit 27, and a pulse signal required to drive the solid-state imaging device 13 is generated based on a synchronization signal sent from the synchronization circuit 28. The synchronization circuit 28
Is also connected to a video signal processing circuit 21, an A / D converter 22, a field memory 23, and a D / A converter 24. The reference clock signal, the horizontal synchronizing signal, and the vertical synchronizing signal necessary for the operation of these circuits are provided. You can get it.

【0015】ここで、固体撮像素子13は電子シャッタ
機構を備えている。そこで、以下にフレーム転送方式の
CCDを用いた場合における電子シャッタ機構について
説明する。フレーム転送方式で固体撮像素子13を駆動
するには、周知のように、R,G,Bの各色の波長光に
よる順次照明が行われている間に受光エリアに受光させ
ることにより、この受光エリアに信号電荷の蓄積を行わ
せ、この電荷蓄積時間のうちのある時間経過したとき
に、固体撮像素子駆動回路27から掃き出しパルスとし
て、逆転送パルスを固体撮像素子13に加えて、この間
に受光エリアに蓄積された電荷を不要電荷としてドレン
に掃き出させる。次に、新たに受光エリアに蓄積した信
号電荷は垂直ブランキング期間に正転送パルスを固体撮
像素子13に印加することにより画像信号として転送部
に転送して取り出す。
Here, the solid-state image pickup device 13 has an electronic shutter mechanism. Therefore, an electronic shutter mechanism in the case where a frame transfer type CCD is used will be described below. In order to drive the solid-state imaging device 13 by the frame transfer method, as is well known, the light receiving area is made to receive light while sequentially illuminating with the wavelength light of each color of R, G, and B. Accumulates a signal charge, and when a certain time of the charge accumulation time has elapsed, a reverse transfer pulse is applied to the solid-state imaging device 13 as a sweeping pulse from the solid-state imaging device driving circuit 27, and during this time, the light receiving area is The electric charge accumulated in the drain is swept to the drain as unnecessary electric charge. Next, the signal charge newly accumulated in the light receiving area is transferred to the transfer unit as an image signal by applying a positive transfer pulse to the solid-state imaging device 13 during the vertical blanking period, and is extracted.

【0016】逆転送パルスの印加タイミングを設定する
ために、プロセッサ2には露光量制御回路29が設けら
れている。この露光量制御回路29は、エンコーダ25
からの出力映像信号のうち、輝度信号Y(またはR,
G,B画像のいずれか、例えばG画像の出力信号)を取
り込んで、その輝度レベルに応じて逆転送パルスの出力
タイミングを設定する構成となっている。ところで、回
転カラーフィルタ34,ライトガイド11の光透過特性
や、固体撮像素子13における感度特性等から、R,
G,Bの色画像信号の出力レベルは同一ではなく、図2
に示したように、Rの色画像信号のレベルが最も高く、
次いでGの信号のレベルが高く、Bの色画像信号はR,
Gに比較して極めてレベルが低くなる傾向にある。従っ
て、これらR,G,Bの各色画像についてそれぞれ個別
的に逆転送パルスの印加タイミングを設定しなければな
らない。ただし、これらR,G,Bの色画像信号におけ
る出力レベルの比率は前述した感度特性等から予め定ま
っている。そこで、R,G,Bのそれぞれの全照明期間
のうちの最大露光時間をプリセットしておき、この最大
露光時間の範囲内において、輝度信号Yに応じて逆転送
パルスの印加タイミングを決定するように構成してい
る。
In order to set the application timing of the reverse transfer pulse, the processor 2 is provided with an exposure control circuit 29. The exposure amount control circuit 29 includes an encoder 25
Of the output video signals from the luminance signal Y (or R,
One of the G and B images, for example, an output signal of the G image) is taken in, and the output timing of the reverse transfer pulse is set according to the luminance level. By the way, from the light transmission characteristics of the rotating color filter 34 and the light guide 11 and the sensitivity characteristics of the solid-state imaging device 13, R, R
The output levels of the G and B color image signals are not the same.
As shown in the above, the level of the R color image signal is the highest,
Next, the level of the G signal is high, and the B color image signal is R,
The level tends to be extremely lower than that of G. Therefore, it is necessary to individually set the application timing of the reverse transfer pulse for each of the R, G, and B color images. However, the ratio of the output levels in the R, G, and B color image signals is determined in advance from the sensitivity characteristics described above. Therefore, the maximum exposure time of all the illumination periods of R, G, and B is preset, and the application timing of the reverse transfer pulse is determined according to the luminance signal Y within the range of the maximum exposure time. It is composed.

【0017】而して、図3の(a)に示したように、照
明用ランプ31からの照明光を回転カラーフィルタ34
を介することによって、R,G,Bの波長光による順次
照明となし、これをライトガイド11を通して観察対象
部に照射するが、被写体にはR,G,Bの各波長領域光
による照明と、このR,G,Bの各波長光による照明期
間相互の間の遮光期間Sが順次繰り返されることにな
る。従って、図3の(b)に示したように、このR,
G,Bの各波長光の照射時には、受光エリアにR,G,
Bの各フィールド期間RF,GF,BFにおける信号電
荷の蓄積が行われ、遮光期間S中の垂直ブランキング期
間VB内に、転送パルスTPを加えることにより、受光
エリアに蓄積された信号電荷が蓄積部に転送される。
As shown in FIG. 3A, the illumination light from the illumination lamp 31 is supplied to the rotating color filter 34.
, The illumination is sequentially performed with the R, G, and B wavelength lights, and this is illuminated to the observation target portion through the light guide 11. The subject is illuminated with the R, G, and B wavelength region lights, The light-shielding period S between the illumination periods by the R, G, and B wavelength lights is sequentially repeated. Therefore, as shown in FIG.
When irradiating light of each wavelength of G and B, R, G, and
The signal charges are accumulated in each of the field periods RF, GF, and BF of B, and the signal charges accumulated in the light receiving area are accumulated by applying the transfer pulse TP during the vertical blanking period VB during the light shielding period S. Transferred to the department.

【0018】ここで、全フィールド期間RF,GF,B
Fのうちの一部を無効蓄積期間RD,GD,BDとする
ことによって、有効電荷蓄積期間RE,GE,BEを制
限して固体撮像素子13の露光量の調整を行う。即ち、
例えば遮光期間Sを経てRフィールド期間RFが開始し
て、固体撮像素子13における受光エリアの露光が開始
して、信号電荷が蓄積されて行くが、この信号電荷の蓄
積途中で、固体撮像素子駆動回路27から固体撮像素子
13に逆転送パルスRPを加えると、(c)に示したよ
うに、それまでに蓄積された電荷が不要電荷としてドレ
ンに掃き出される。そして、この逆転送パルスRPが印
加された後もRフィールド期間RFが継続するので、そ
れ以後において電荷の蓄積が再開する。Rフィールド期
間RFが終了して遮光期間Sに入ると、固体撮像素子1
3に転送パルスTPが加えられて、無効電荷蓄積期間R
Dが経過した後の、有効電荷蓄積期間REの間において
蓄積された電荷のみが転送される。しかも、既に説明し
たように、R,G,Bのそれぞれの全照明期間のうちの
最大露光時間、つまり固体撮像素子13が飽和しない最
大露光露光時間が予めそれぞれRmax,Gmax,B
maxとしてプリセットしておくことによって、露光量
制御回路29においては、エンコーダ25からの出力映
像信号のうち輝度信号Yを取り込んで、この輝度信号Y
に基づいてこのRmax:Gmax:Bmaxの比が保
たれるように露光時間の制御、即ち逆転送パルスRPの
印加タイミングの設定が行われる。
Here, all field periods RF, GF, B
By setting a part of F to be the invalid accumulation periods RD, GD, and BD, the effective charge accumulation periods RE, GE, and BE are limited, and the exposure amount of the solid-state imaging device 13 is adjusted. That is,
For example, the R field period RF starts after the light shielding period S, the exposure of the light receiving area in the solid-state imaging device 13 starts, and signal charges are accumulated. When the reverse transfer pulse RP is applied from the circuit 27 to the solid-state imaging device 13, as shown in (c), the charges accumulated so far are swept out to the drain as unnecessary charges. Then, since the R field period RF continues even after the application of the reverse transfer pulse RP, the accumulation of electric charges is restarted thereafter. When the R field period RF ends and the light shielding period S starts, the solid-state imaging device 1
3, the transfer pulse TP is applied, and the invalid charge accumulation period R
Only the charge accumulated during the effective charge accumulation period RE after D has elapsed is transferred. Moreover, as described above, the maximum exposure time of all the R, G, and B illumination periods , that is, the maximum exposure time during which the solid-state imaging device 13 is not saturated.
Large exposure Exposure time Rmax, Gmax, B
By presetting the luminance signal Y as a maximum value, the exposure amount control circuit 29 takes in the luminance signal Y from the video signals output from the encoder 25 and outputs the luminance signal Y.
, The exposure time is controlled so that the ratio of Rmax: Gmax: Bmax is maintained, that is, the application timing of the reverse transfer pulse RP is set.

【0019】以上のように、固体撮像素子13と被写体
との間の位置関係や、被写体の光反射率等に応じて、全
フィールド期間に対して有効電荷蓄積期間を制限するこ
とによって、即ち固体撮像素子13の露光時間を制限す
ることによって、露光量が最適な状態となるように調整
される。従って、逆転送パルスRPの印加タイミングを
演算する露光量制御回路29と固体撮像素子駆動回路2
7とによって電子シャッタ機構が構成される。
As described above, by limiting the effective charge accumulation period for the entire field period according to the positional relationship between the solid-state imaging device 13 and the subject, the light reflectance of the subject, etc. By limiting the exposure time of the image sensor 13, the exposure amount is adjusted to be in an optimal state. Therefore, the exposure amount control circuit 29 for calculating the application timing of the reverse transfer pulse RP and the solid-state image sensor driving circuit 2
7 constitute an electronic shutter mechanism.

【0020】この電子シャッタ機構によって、固体撮像
素子13における受光量が大きい場合には無効電荷蓄積
期間を長く取り、また受光量が小さいときには、無効電
荷蓄積期間を短縮したり、また無効電荷蓄積期間を無く
すことによって、固体撮像素子13が飽和して、白つぶ
れ現象が生じたり、またこの固体撮像素子13に蓄積さ
れる電荷が少な過ぎて画像が不鮮明になるのを防止する
ことができる。
With this electronic shutter mechanism, when the amount of light received by the solid-state imaging device 13 is large, the ineffective charge accumulation period is lengthened. When the amount of received light is small, the ineffective charge accumulation period is shortened. By eliminating the above, it is possible to prevent the solid-state image sensor 13 from saturating and causing a whiteout phenomenon, and prevent the image stored in the solid-state image sensor 13 from being too small to be unclear.

【0021】ところで、光源装置3には各種の内視鏡が
接続されるようになっており、既に説明したように、食
道用内視鏡と胃用内視鏡とでは必要とする照明光量が著
しく相違する。このために、電子シャッタ機構による露
光時間を調整しただけでは十分ではなく、食道用内視鏡
を接続して被写体を撮影したときには、たとえ電子シャ
ッタ機構を全開状態にしても、画像が暗くなり過ぎて、
不鮮明になったり、また胃用内視鏡を接続した場合に
は、電子シャッタ機構で露光時間を最小限に抑制したと
しても、固体撮像素子を飽和させることがある。そこ
で、この電子シャッタ機構と平行して光源光量そのもの
を調整できるように構成した。この光源光量の調整は、
光源装置3に内蔵されている光量絞り部材32によって
行う。この光量絞り部材32は手動操作によってまたは
自動的に照明光の光量調整を行うことができるようにな
っている。
By the way, various endoscopes are connected to the light source device 3. As described above, the esophageal endoscope and the stomach endoscope have a required amount of illumination light. Significantly different. Therefore, simply adjusting the exposure time by the electronic shutter mechanism is not enough. When the subject is photographed by connecting the esophageal endoscope, the image becomes too dark even if the electronic shutter mechanism is fully opened. hand,
When the image becomes unclear or when a gastric endoscope is connected, the solid-state imaging device may be saturated even if the exposure time is minimized by the electronic shutter mechanism. In view of this, the light source itself can be adjusted in parallel with the electronic shutter mechanism. This adjustment of the light source light amount
This is performed by a light amount stop member 32 built in the light source device 3. The light amount diaphragm member 32 can adjust the light amount of the illumination light manually or automatically.

【0022】従って、光量絞り部材32によって被写体
に向けて照射される照明光の光量レベルを調整した上
で、電子シャッタ機構によって、実際に取得される画像
信号に基づいて固体撮像素子13の露光時間を調整する
際において、照明光量レベル自体が低過ぎたり、また高
過ぎたりすることがなくなるので、確実に露光調整を行
うことができる。
Therefore, after adjusting the light amount level of the illumination light irradiated toward the subject by the light amount stop member 32, the exposure time of the solid-state imaging device 13 is determined by the electronic shutter mechanism based on the image signal actually acquired. Is adjusted, the illumination light level itself does not become too low or too high, so that exposure adjustment can be performed reliably.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、簡
単な構成によって、固体撮像手段の露光量を微細に調整
でき、極めて鮮明な被写体像の撮影を行うことができる
等の効果を奏する。
The present invention is constructed as described above.
Fine adjustment of the exposure amount of the solid-state imaging means with a simple configuration
It can shoot very clear subject images
And so on.

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

【図1】本発明の第1の実施例を示す電子内視鏡装置の
回路構成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an electronic endoscope apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】電子シャッタ機構を作動させない場合のR,
G,Bの色画像信号の出力レベルを示す線図である。
FIG. 2 shows R, R when the electronic shutter mechanism is not operated.
FIG. 3 is a diagram illustrating output levels of G and B color image signals.

【図3】電子シャッタ機構の作動説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory view of an electronic shutter mechanism.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,内視鏡本体 2 プロセッサ 3 光源装置 13 固体撮像素子 21 映像信号処理回路 27 固体撮像素子駆動回路 29 露光量制御回路 31 照明用ランプ 32 光量絞り部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, Endoscope main body 2 Processor 3 Light source device 13 Solid-state image sensor 21 Video signal processing circuit 27 Solid-state image sensor drive circuit 29 Exposure amount control circuit 31 Illumination lamp 32 Light intensity stop member

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 1/04 - 1/06 G02B 23/24 - 23/26 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) A61B 1/04-1/06 G02B 23/24-23/26

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被写体に向けてR,G,Bの順次照明に
よる照明光を照射する照明手段と、被写体の撮像を行う
固体撮像手段とを備えた電子内視鏡装置において、 前記固体撮像手段からの出力信号のうち、R,G,Bの
いずれかの画像信号から輝度信号を取得して、この輝度
信号に基づいて適正露光時間を演算して前記固体撮像素
子における信号電荷の蓄積途中で所定のタイミングで掃
き出しパルスを印加することによりその露光時間を制御
する電子シャッタ機構を備えた露光量制御手段を有し、 この露光量制御手段は、R,G,Bの各々の全照明期間
のうち、前記固体撮像素子が飽和しない最大露光時間を
それぞれRmax,Gmax,Bmaxとして設定して
おき、R,G,Bの順次照明を行った時に、Rmax:
Gmax:Bmaxの比が保たれるように、前記電子シ
ャッタ機構における掃き出しパルスの印加タイミングを
決定するように制御するものであることを特徴とする電
子内視鏡装置。
1. An electronic endoscope apparatus comprising: illuminating means for illuminating a subject with illumination light by sequential illumination of R, G, and B; and solid-state imaging means for imaging a subject. Of the R, G, and B image signals among the output signals from the image sensor, calculate an appropriate exposure time based on the luminance signal, and calculate the appropriate exposure time during the accumulation of signal charges in the solid-state imaging device. having an exposure amount control means having an electronic shutter mechanism for controlling the exposure time by applying a pulse sweeping at a predetermined timing, the exposure amount control means, R, G, total illumination period of each of B
The maximum exposure time during which the solid-state imaging device is not saturated
Set as Rmax, Gmax, Bmax respectively
R, G, and B are sequentially illuminated, and Rmax:
An electronic endoscope apparatus, which controls so as to determine the application timing of a sweeping pulse in the electronic shutter mechanism so that a ratio of Gmax: Bmax is maintained .
【請求項2】 前記露光量制御手段により設定される
R,G,Bの各照明時の掃き出しパルスの印加タイミン
グは、前記各画像信号の出力レベルがほぼ一定になるよ
うに制御されるものであることを特徴とする請求項1記
載の電子内視鏡装置。
2. The application timing of the sweep pulse for each of R, G, and B illuminations set by the exposure amount control means is controlled so that the output level of each of the image signals is substantially constant. 2. The electronic endoscope apparatus according to claim 1, wherein:
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