JP3880351B2

JP3880351B2 - 遮光板を駆動する電子内視鏡装置

Info

Publication number: JP3880351B2
Application number: JP2001288183A
Authority: JP
Inventors: 一則阿部; 藤夫岡田
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2021-09-21
Also published as: US20030060683A1; US6540671B1; JP2003093340A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子内視鏡装置、特に遮光板で設定された遮光期間を利用して、１回の露光で撮像素子で得られた蓄積電荷を１フレームの全画素の信号として読み出すことができる電子内視鏡装置の制御内容に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子内視鏡装置では、光源ランプからの光がライトガイドを介してスコープ先端部へ導かれ、このスコープ先端部からの光が被観察体に照射されており、この被観察体は対物光学系を介してＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子で撮像される。このＣＣＤにおいて、例えば１フィールド期間毎に蓄積された信号（電荷）を順次読み出すことにより、動画が形成されるが、静止画形成時には１垂直走査期間内の露光で得られた全画素信号が遮光期間を利用して読み出される。
【０００３】
図３には、上記の静止画形成時の遮光板の駆動期間を説明する図が示されており、電子内視鏡装置では、図３（Ａ）に示す例えば１／６０秒の期間の垂直同期信号が用いられるが、静止画形成時では、図３（Ｂ）に示す駆動期間、即ち１垂直走査期間に２０．５Ｈ（Ｈ：水平走査期間）の垂直ブランキング期間を加えた期間で遮光板が駆動されることにより、図３（Ｃ）で示す遮光期間Ｃが設定される。
【０００４】
そして、図３（Ｃ）の光出力期間（露光期間）ＬでＣＣＤに蓄積された全画素信号の中の奇数フィールド信号を上記遮光期間Ｃで読み出し、偶数フィールド信号を遮光期間Ｃの次の垂直走査期間で読み出すことにより、静止画が形成される。この全画素読出し方式によれば、１垂直走査期間内の露光で得られた全画素信号により静止画がモニタ表示されるので、動画形成時と比較して被観察体の動きの影響を受けない鮮明な画像が得られるという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電子内視鏡装置では、上記遮光板の開始から停止までの動作を１垂直走査期間＋２０．５Ｈの期間で完了しなければならないことから、遮光板の駆動制御が煩雑になるという問題があった。
図４には、回転する遮光板の開始から停止までの動きが示されており、図４（Ａ）に示されるように、動画形成時では、遮光板１は光源光（光路）２を塞がない位置にセットされる。一方、静止画形成時に、この位置から遮光板１の回転を開始すると、図４（Ｂ）の位置まで遮光板１が角度θ_１だけ動いたときに、光源光２を完全に遮光でき、また停止時においても、完全に遮光できるのは図４（Ｃ）の位置までで、この位置から図４（Ｄ）の位置までの角度θ_２の範囲では、光源光を完全に遮光できないことになる。
【０００６】
そして、上記のように回転する遮光板１の開始制御は、図３に示す２０．５Ｈ（約１．３ｍ秒）の短いブランキング期間Ｂ₁（ｔ_１〜ｔ_２）で行われており、この期間で例えば上記角度θ_１を回転させ光源光を完全に遮光するためには、遮光板１を回転駆動するモータの起動トルクを大きくする必要が生じる。一方、遮光板１の停止制御も、２０．５Ｈの短いブランキング期間Ｂ_２（ｔ_３〜ｔ_４）で行われており、この期間で上記角度θ_２を回転させ完全に停止させるためには、モータに逆電位を与えるブレーキ制御等をする必要が生じる。従って、遮光板１の開始及び停止ではその制御が煩雑になるだけでなく、回路構成も複雑になるという不都合がある。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、遮光板の開始及び停止時の制御時間を垂直走査期間の有効期間内で確保し、遮光板の駆動を容易にかつ簡単な回路構成で行うことができる遮光板を駆動する電子内視鏡装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、光源光により照明された被観察体を撮像する撮像素子と、上記光源光を遮光する遮光板とを有し、この遮光板により遮光された期間を利用して上記撮像素子の全画素信号を読み出すことが可能に構成された電子内視鏡装置において、垂直走査期間のブランキング期間に続く有効期間（画像データを保持することが可能な部分）内の所定期間に上記撮像素子で蓄積された電荷を掃き出し、不感期間を設定するように制御する撮像素子駆動回路と、この撮像素子駆動回路で設定された不感期間を加えた期間で上記遮光板を駆動制御する遮光板駆動回路と、を設けたことを特徴とする。
請求項２に係る発明は、動画形成時には、上記遮光板を駆動することなく、上記撮像素子から１垂直走査期間毎に蓄積された電荷をフィールド信号として読み出し、静止画形成時に、上記遮光板を駆動させ、１垂直走査期間内の露光で得られた全画素をフレーム信号として読み出すことを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、撮像素子の蓄積電荷の掃き出し制御により１垂直走査期間の有効期間内に、垂直ブランキング期間に連結される形で不感期間が設けられる。例えば、この不感期間を２０Ｈに設定すると、ブランキング期間と合わせて４０．５Ｈの期間を、遮光板の開始時及び停止時の両方の駆動時間として利用することが可能となる。この結果、全画素読出しを行う際の遮光板の開始、停止の制御時間に余裕ができ、完全な遮光状態を容易に作ることが可能となり、そのための構成も簡単になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１には、実施形態例に係る電子内視鏡装置の一部の構成が示されており、この電子内視鏡装置は、スコープ、プロセッサ装置及び光源装置等を有している。この図１において、光源装置には、キセノンランプ等の光源ランプ１１、光量絞り１２、上記ランプ１１の光を遮光するために回転する遮光板１４、集光レンズ１５が設けられ、この集光レンズ１５からの光がライトガイド１６へ供給される。そして、上記遮光板１４は、遮光板駆動回路１８に接続されており、当該例の遮光板駆動回路１８では、静止画形成時にモータを回転制御し、遮光板１４を１回転させる。なお、この遮光板１４の代わりに、回転運動以外の揺動運動、直線運動等で駆動されるものを用いることもできる。
【００１１】
上記ライトガイド１６は、光源装置からスコープ先端まで導かれており、このスコープ先端には、対物光学系を介して被観察体を撮像するＣＣＤ（撮像素子）２０が配置される。このＣＣＤ２０には、ＣＣＤ駆動回路２２が接続されており、このＣＣＤ駆動回路２２は、タイミングジェネレータ（ＴＧ）２３から供給されるクロック信号、垂直同期信号、水平同期信号等のタイミング信号に基づいて、掃出しパルス（SUBパルス）、読出しパルスを形成し、ＣＣＤ２０に蓄積された電荷を読み出す制御を行う。また、当該例では、画像の明るさ制御を上述した絞り１２により行っているが、このＣＣＤ駆動回路２２による電子シャッタ制御によって撮影時の露光時間を可変制御することにより、画像の明るさを一定にすることもできる。
【００１２】
一方、上記ＣＣＤ２０の後段には、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling−相関二重サンプリング）／ＡＧＣ（Automatic Gain Control−自動利得制御回路）２４が配置されており、このＣＤＳ／ＡＧＣ２４はＣＣＤ２０の出力信号に対し相関二重サンプリングを施すと共に、所定の増幅処理をする。このＣＤＳ／ＡＧＣ２４には、Ａ／Ｄ変換器２５を介して、ＤＳＰ（Digital Signal Processor−デジタル信号プロセッサ）２６が設けられている。このＤＳＰ２６では、ホワイトバランス、ガンマ補正等の各種の処理を施し、例えば輝度信号と色差信号を形成すると共に、明るさ制御のための測光処理を行う。
【００１３】
また、上記回路での各種の統括制御を行うマイコン２８が設けられており、このマイコン２８は光源装置、プロセッサ装置内の各回路も制御するものとする。更に、プロセッサ装置では、上記ＤＳＰ２６から出力された画像信号を入力するように、信号処理回路３０、そしてＤ／Ａ変換器３１が設けられており、モニタへ出力するための各種の処理が上記信号処理回路３０で行われる。
【００１４】
実施形態例は以上の構成からなり、その作用を図２を参照しながら説明する。図２（Ａ）に示されるように、当該例では、例えば１/６０秒の周期の垂直同期信号が用いられており、ＣＣＤ駆動回路２２では不感期間を設けるために図２（Ｂ）に示される掃出しパルス（SUBパルス）が形成される。即ち、垂直走査期間の有効期間Ｊの開始部分において１Ｈ（Ｈ：水平走査期間）のタイミングでSUBパルスを例えば２０個形成し、２０．５Ｈのブランキング期間Ｂに続いて、２０Ｈの不感期間（この期間は任意に設定できる）を作る。これにより、ＣＣＤ２０での最大の露光時間は、Ｔａとなる。
【００１５】
まず、動画形成時では、図１の遮光板１４がランプ１１からの光を遮光しない位置に［図４（Ａ）のように］配置されており、このランプ光はライトガイド１６を介して被観察体へ照射される。これにより照明された被観察体は、ＣＣＤ２０で撮像されることになるが、このＣＣＤ２０に上記時間Ｔａで蓄積された電荷をフィールド単位（例えば画素混合読出し方式）で読み出すことにより、１フレームの動画信号が形成される。即ち、このＣＣＤ２０から出力されたフィールド信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路２４、ＤＳＰ２６、信号処理回路３０等を介してカラー画像処理が行われた後、モニタへ供給されており、これによりモニタ上に被観察体の動画が表示される。
【００１６】
一方、スコープ操作部に設けられたフリーズスイッチが操作されると、マイコン２８は遮光板駆動回路１８に対し静止画形成のための遮光板１４の駆動指令を出力する。この遮光板駆動回路１８では、図２（Ｃ）に示されるように、開始点ｔ_１から停止点ｔ_６の間で、遮光板１４を１回転させることになり、図２（Ｄ）の光出力に示されるように、Ｌ_１の露光（時間Ｔａ）が行われた後の次の期間Ｃが遮光される。
【００１７】
即ち、図２（Ｃ）に示されるように、ブランキング期間Ｂ（２０．５Ｈ）と不感期間（２０Ｈ）を合わせたｔ_１〜ｔ_５の４０．５Ｈの期間に、遮光板１４の開始時制御が行われ、ランプ１１の光を完全に遮光する状態にセットされる。また、ブランキング期間Ｂと不感期間を合わせたｔ_３〜ｔ_６の４０．５Ｈの期間に、遮光板１４の停止時制御が行われ、遮光状態から光源光を出力する状態にセットされる。ここで、上記ｔ_１〜ｔ_５、ｔ_３〜ｔ_６の期間は、従来よりも２０Ｈ（約１．２７ｍｓｅｃ）の時間だけ長くなっており、それだけ開始時及び停止時の制御に余裕ができるという利点がある。
【００１８】
そして、図２（Ｄ）に示す時間Ｔａの露光Ｌ_１の全画素信号については、読出しパルスを用い、図２（Ｅ）に示されるように、次の遮光期間Ｃで奇数フィールド信号Ｏ_１が読み出され、次の期間（垂直走査期間）で偶数のフィールド信号Ｅ_１が読み出される。これらフィールド信号Ｏ_１とＥ_１から構成される１フレームの静止画信号は動画と同様の処理が施された後、モニタへ供給されることになり、この結果、モニタ上に被観察体の静止画が表示される。
【００１９】
また、このような電子内視鏡装置の光源装置では、ＤＳＰ２６から得られた測光信号に基づいて絞り１２の開口量を制御することにより、画像の明るさを制御しているが、この画像の明るさ制御をＣＣＤ駆動回路２２による電子シャッタ制御で行うことも可能である。即ち、この場合は、図２（Ｆ）に示されるように、上述した２０Ｈの不感期間後において、電子シャッタ用のSUBパルスをＣＣＤ駆動回路２２で形成して蓄積電荷を掃き出すことにより、例えば露光時間を図のＴｂに設定することができ、この露光時間を上記測光信号に基づいて変化させれば、画像の明るさを一定にすることが可能となる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、遮光板により遮光された期間を利用して撮像素子の全画素信号を読み出すことができる電子内視鏡装置において、垂直走査期間のブランキング期間に続く有効期間内に、撮像素子の蓄積電荷を掃き出すことにより不感期間を設定し、この不感期間を遮光板の駆動制御期間として加えたので、遮光板の開始及び停止時の制御が余裕を持って行われ、遮光板の駆動が容易になると共に、簡単な回路構成で行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係る電子内視鏡装置の主要構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態例の遮光板駆動時の各部の動作、作用を示す波形図である。
【図３】従来の遮光板駆動時の各部の動作、作用を示す波形図である。
【図４】遮光板の開始から停止までの間の動作状態を示す図である。
【符号の説明】
１，１４…遮光板、１１…光源ランプ、
１６…ライトガイド、
１８…遮光板駆動回路、２０…ＣＣＤ、
２２…ＣＣＤ駆動回路、２６…ＤＳＰ、
２８…マイコン。

Claims

光源光により照明された被観察体を撮像する撮像素子と、上記光源光を遮光する遮光板とを有し、この遮光板により遮光された期間を利用して上記撮像素子の全画素信号を読み出すことが可能に構成された電子内視鏡装置において、
垂直走査期間のブランキング期間に続く有効期間内の所定期間に上記撮像素子で蓄積された電荷を掃き出し、不感期間を設定するように制御する撮像素子駆動回路と、
この撮像素子駆動回路で設定された不感期間を加えた期間で上記遮光板を駆動制御する遮光板駆動回路と、を設けたことを特徴とする遮光板を駆動する電子内視鏡装置。
動画形成時には、上記遮光板を駆動することなく、上記撮像素子から１垂直走査期間毎に蓄積された電荷をフィールド信号として読み出し、静止画形成時に、上記遮光板を駆動させ、１垂直走査期間内の露光で得られた全画素をフレーム信号として読み出すことを特徴とする上記請求項１記載の遮光板を駆動する電子内視鏡装置。