JP3940017B2

JP3940017B2 - Electronic endoscope device capable of recording still images

Info

Publication number: JP3940017B2
Application number: JP2002114505A
Authority: JP
Inventors: 紀子太田; 俊一伊藤; 兼一入山
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2022-04-17
Also published as: JP2003305006A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子を有するビデオスコープ（電子スコープ）と、撮像素子から読み出される画像信号に対して信号処理を施すプロセッサとを備えた電子内視鏡装置に関し、特に、静止画像の記録を実行するフリーズ動作に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子内視鏡装置では、動画像をモニタへ表示するとともに、オペレータの操作に従ってフリーズ動作が実行可能である。すなわち、静止画像の記録処理が実行され、静止画像がメモリやビデオレコーダなどの記録装置に記録される。
【０００３】
電子内視鏡装置において静止画像を記録する場合、ビデオスコープの手ぶれや観察部位自体の動きなどにより、記録された静止画像に解像度、色ずれなどが生じ、画質が低下する恐れがある。特に、観察部位とビデオスコープ先端との距離が離れている状態、あるいは画像の拡大機能を利用してズーム撮影している場合、画質低下が顕著となる。このような問題を解決するため、フリーズ動作実行において、被写体へ照射する光量を増加させるとともに、電子シャッタのシャッタ速度を高速に設定する構成が知られている（特開平６−２９６５８０号、特開平１１−２４４２２９号および特開２００１−１００１１１号参照）。この場合、絞り全開動作やストロボ発光によって光量が増加され、その光量増加に応じてシャッタ速度が設定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構成では、増加させる光量があらかじめ決定されており、適切な明るさの静止画像を記録するためには、順次記録される静止画像の輝度レベルを判断しながらシャッタ速度を調整する必要がある。また、フリーズ動作直前における絞りの開度が小さいと、絞り全開動作によって被写体への光量が瞬間的に過度に増加してしまい、適切な明るさの静止画像を得ることが難しい。
【０００５】
そこで本発明では、フリーズ動作を繰り返し実行することなく、適切な明るさの静止画像を迅速に得ることができる電子内視鏡装置および内視鏡用静止画像記録装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子内視鏡装置は、撮像素子を有するビデオスコープとビデオスコープが接続されるプロセッサとを備えた電子内視鏡装置であって、例えばプロセッサには、被写体像を表示するためのモニタが接続される。電子内視鏡装置は、被写体の動画像を表示するため、被写体に応じた画像信号を撮像素子から所定時間間隔毎に読み出して処理する動画像表示手段を有する。例えば、カラーテレビジョン方式としてＮＴＳＣ方式が適用される場合、動画像表示のため１／６０秒間隔で画像信号を読み出せばよい。また、電子内視鏡装置は、被写体を照明するため光源から放射される光の光量を調整する光量調整手段を有し、光量調整手段は、光量調整パラメータに従って光量を増減させる。
【０００７】
例えば、光量調整手段は絞りであり、光源とライトガイドなどの光伝達部材との間に介在するように絞りが配置される。より具体的には、光源からの光を遮蔽する遮蔽部を有する絞りであって、遮蔽部が円弧を描くように軸回転する絞りであるのがよい。絞りの角度によって被写体への光量が変わる。この場合、光量調整パラメータは軸回転の角度である。また、絞りの代わりに液晶板（液晶シャッター）や偏光板を配置してもよい。この場合、光量調整パラメータは電圧値である。あるいは、光源から放射される光の発光量を制御するように発光制御制御回路を光量調整手段として設けてもよい。この場合、光量調整パラメータは電流である。
【０００８】
モニタに表示される動画像の明るさを適切にするため、電子内視鏡装置は、表示される動画像の明るさが一定となるように光量調整手段を制御する自動調光処理手段を備えるのがよい。例えば、光量調子手段が絞りである場合、撮像素子から順次読み出される画像信号に基づいて輝度値を算出し、その輝度値と被写体像の適切な明るさを示す動画像基準輝度値とに基づいて絞りを開閉させればよい。輝度値は、被写体像の代表的明るさを示す輝度レベルの値であり、例えば明るさを１〜２５６段階に分けた場合、０〜２５５のいずれかの整数値で表される。輝度値としては、例えば被写体像全体の明るさ平均を示す輝度平均値が適用される。この場合、動画像基準輝度値としては、例えば１２０〜１４０のいずれかの値に設定すればよい。
【０００９】
電子内視鏡装置は、フリーズ動作を実行するための静止画像記録手段を備えており、静止画像記録手段は、静止画像を記録するため、動画像表示における画像信号読出し時間間隔に相当する上記所定時間間隔よりも短い時間に対応した電子シャッタ速度による電子シャッタ動作によって、撮像素子から被写体に応じた画像信号を読み出して処理する。例えば、ビデオスコープなどにフリーズスイッチを設け、プロセッサにビデオレコーダなどの記録装置が接続される。そして、オペレータのスイッチ操作に従って、静止画像がプロセッサ内のメモリおよび記録装置へ記録される。静止画像記録時の露光時間に対応する電子シャッタ速度は、動画像表示における読出し時間間隔やビデオスコープ先端と観察被写体との距離等を考慮して定めればよい。
【００１０】
本発明の静止画像記録手段は、光量増加手段と、記録実行手段とを有することを特徴とする。光量増加手段は、被写体への光量が静止画像の記録に対応する基準光量に達するように、光量調整パラメータを変化させることによって光量調整手段を制御する。ここで、基準光量は、所望する明るさの静止画像を得るために必要な光量を示し、設定された電子シャッタ速度又は／および動画像表示における画像信号の読出し時間間隔（所定時間間隔）に基づいて定められる。記録された静止画像から医師が正確に診断できるように、静止画像の明るさと動画像の明るさが実質的に等しくなるようにするのが望ましい。この場合、基準光量は、電子シャッタ速度に対応した時間と所定時間間隔との比に基づいて定められる。例えば、所定時間間隔が１／６０秒で電子シャッタ速度が１／１２０秒である場合、基準光量は、フリーズ動作実行直前において被写体へ照射される光量の２倍の光量に定められる。
【００１１】
被写体への光量が基準光量に達するまでの間、静止画像記録動作は実行されない。そして、被写体への光量が基準光量に達した場合、静止画像記録動作を実行させて静止画像を記録する。例えば、画像記録手段は、プロセッサ内に設けたメモリに静止画像の画像信号を格納し、メモリからビデオレコーダなどの記録装置へ画像信号を送る。記録実行手段は、基準光量に達すると同時に静止画像を記録してもよく、あるいは遅延時間（Delay Time）を設けて静止画像を記録してもよい。
【００１２】
本発明の光量増加手段は、光量変化パラメータと被写体への光量との対応関係から得られる光量調整パラメータの必要変動量分だけ光量調整手段を駆動させることを特徴とする。基準光量に達するまでに必要となる光量調整パラメータの変動量が対応関係に基づいて求められると、光量調整手段は、その求められた光量調整パラメータの変動量に従って駆動する。例えば、軸回転角度を光量調整パラメータとする絞りが適用される場合、光量増加手段は、基準光量に達するための移動角度を定め、遮蔽部を移動角度だけ移動させればよい。
【００１３】
被写体への光量が基準光量に達する時点を見計らって記録動作が実行されるため、像ブレがない静止画像を一度で得ることができる。また、光量調整手段の構成に応じて電子シャッタ速度を設定することが可能であり、画像信号の読出し時間間隔（所定時間間隔）および電子シャッタ速度に従って基準光量を適宜設定することが可能である。そのため、フリーズ動作時における光量増加の程度が適正に設定されることにより、適切な明るさの静止画像を得ることができる。
【００１４】
さらに、本発明では、被写体への光量を基準光量に到達させるのに、フィードバック制御ではなくフィードフォワード制御によって光量調整手段が駆動される。したがって、光量増加が迅速に実行され、フリーズ動作がスムーズに行われる。
【００１５】
被写体への光量の程度あるいは光量調整手段の状態に関わらず光量調整手段が迅速に光量を基準光量へ調整することができるようにするため、光量調整パラメータと被写体への光量とが対数グラフにおいて略線形関係にあることが望ましい。ただし、ここでの線形関係は、光量調整パラメータが一定量だけ変化するごとに被写体への光量が一定倍率だけ変化する関係を示す。例えば、光量調整手段が軸回転する絞りである場合、任意の角度に位置する絞りを所定量だけ開けると、その量に応じた光量の増加分が常に一定となるのが望ましい。
【００１６】
フリーズ動作を実行開始してから実際に静止画像を記録するまでの間、例えば記録実行手段は、被写体への光量が基準光量に達するまで電子シャッタ動作および静止画像記録動作を実行させず、被写体への光量が基準光量に達した場合に電子シャッタ動作および静止画像記録動作を実行させることが望ましい。あるいは、記録実行手段は、伝シャッタ動作を実行させる一方で静止画像記録動作を実行させず、被写体への光量が基準光量に達した場合、静止画像記録動作を実行させるようにしてもよい。
【００１７】
本発明の電子内視鏡装置のプロセッサは、撮像素子を有するビデオスコープが接続される電子内視鏡装置のプロセッサであって、被写体の動画像を表示するため、被写体に応じた画像信号を撮像素子から所定時間間隔毎に読み出して処理する動画像表示手段と、被写体を照明するため光源から放射される光の光量を調整し、光量調整パラメータに従って被写体への光量を増減させる光量調整手段と、被写体の静止画像を記録するため、所定時間間隔よりも短い時間に対応した電子シャッタ速度による電子シャッタ動作によって撮像素子から被写体に応じた画像信号を読み出して処理する静止画像記録手段とを備え、静止画像記録手段が、被写体への光量が静止画像の記録に対応する基準光量に達するように、光量調整パラメータを変化させることによって光量調整手段を制御する光量増加手段と、被写体への光量が基準光量に達した場合、静止画像記録動作を実行させて静止画像を記録する記録実行手段とを有し、光量増加手段が、光量変化パラメータと被写体への光量との対応関係から得られる光量調整パラメータの必要変動量分だけ光量調整手段を駆動させることを特徴とする。
【００１８】
本発明の電子内視鏡装置用静止画像記録装置は、撮像素子を有するビデオスコープとビデオスコープが接続されるプロセッサとを備えた電子内視鏡装置であって、被写体の動画像を表示するため、被写体に応じた画像信号を撮像素子から所定時間間隔毎に読み出して処理する動画像表示手段と、被写体を照明するため光源から放射される光の光量を調整し、光量調整パラメータに従って被写体への光量を増減させる光量調整手段とを備えた電子内視鏡装置用静止画像記録装置において、被写体の静止画像を記録するため、所定時間間隔よりも短い時間に対応した電子シャッタ速度による電子シャッタ動作によって撮像素子から被写体に応じた画像信号を読み出して処理する静止画像記録手段を備え、静止画像記録手段が、被写体への光量が静止画像の記録に対応する基準光量に達するように、光量調整パラメータを変化させることによって光量調整手段を制御する光量増加手段と、被写体への光量が基準光量に達した場合、静止画像記録動作を実行させて静止画像を記録する記録実行手段とを有し、光量増加手段が、光量変化パラメータと被写体への光量との対応関係から得られる光量調整パラメータの必要変動量分だけ光量調整手段を駆動させることを特徴とする。
【００１９】
本発明のプログラムは、撮像素子を有するビデオスコープとビデオスコープが接続されるプロセッサとを備えた電子内視鏡装置であって、被写体の動画像を表示するため、被写体に応じた画像信号を撮像素子から所定時間間隔毎に読み出して処理する動画像表示手段と、被写体を照明するため光源から放射される光の光量を調整し、光量調整パラメータに従って被写体への光量を増減させる光量調整手段と、被写体の静止画像を記録するため、所定時間間隔よりも短い時間に対応した電子シャッタ速度による電子シャッタ動作によって撮像素子から被写体に応じた画像信号を読み出して処理する静止画像記録手段とを備えた電子内視鏡装置において静止画像記録を実行するためのプログラムであって、被写体への光量が静止画像の記録に対応する基準光量に達するように、光量調整パラメータを変化させることによって光量調整手段を制御する光量増加手段と、被写体への光量が基準光量に達した場合、静止画像記録動作を実行させて静止画像を記録する記録実行手段とを機能させ、光量変化パラメータと被写体への光量との対応関係から得られる光量調整パラメータの必要変動量分だけ光量調整手段を駆動させるように光量増加手段を機能させることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態である電子内視鏡装置について説明する。
【００２１】
図１は、第１の実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。
【００２２】
電子内視鏡装置では、撮像素子であるＣＣＤ５４を有するビデオスコープ５０と、ＣＣＤ５４から読み出される画像信号を処理するプロセッサ１０とが備えられており、観察部位の画像を動画像あるいは静止画像として表示するモニタ６０がプロセッサ１０に接続される。ビデオスコープ５０はプロセッサ１０に着脱自在に接続可能であり、また、プロセッサ１０にはビデオレコーダ７０、ビデオプリンタ８０が接続されている。
【００２３】
ランプ点灯スイッチ（図示せず）がＯＮになると、ランプ電源３６から光源ランプ３４へ電力が供給されて点灯する。点灯した光源ランプ３４から放射された光は、集光レンズ（図示せず）および絞り３３を介してビデオスコープ５０内に設けられた光ファイバー束５６の入射端に入射する。光ファイバー束５６は、光源ランプ３４から放射される光を観察部位Ｓのあるビデオスコープ５０の先端側へ伝達する光ファイバーであり、光ファイバー束５６を通った光は出射端５６Ｂから出射する。出射端５６Ｂから出射した光は拡散レンズである配光レンズ（図示せず）を介して観察部位Ｓに照射される。
【００２４】
観察部位Ｓにおいて反射した光は、対物レンズ（図示せず）を通ってＣＣＤ（Charge-Coupled Device ）５４の受光面に到達し、これにより観察部位Ｓの被写体像がＣＣＤ５４の受光面に形成される。本実施形態では、カラー撮像方式として単板同時式が適用されており、ＣＣＤ５４の受光面上にはイエロー（Ｙｅ）、シアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍｇ）、グリーン（Ｇ）の色要素が市松状に並べられた補色カラーフィルタ（図示せず）が受光面の各画素に対応するよう配置されている。ＣＣＤ５４では、補色カラーフィルタを通る色に応じた被写体像のアナログ画像信号が光電変換により発生し、所定時間間隔ごとに１フィールド（１フレーム分）の画像信号が、色差線順次方式に従って順次読み出される。カラーテレビジョン方式としては例えばＮＴＳＣ方式が適用されており、１／６０秒間隔（１／３０秒間隔）ごとに１フィールド分（１フレーム分）の画像信号が動画表示のために順次読み出され、信号線ＩＣを経由してプロセッサ１０へ送られる。ＣＣＤ５４はＣＣＤ駆動回路５２によって駆動されおり、ＣＣＤ駆動回路５２から画像信号を読み出すためのパルス信号が出力される。
【００２５】
プロセッサ１０に入力された画像信号は、不図示の前段回路にて増幅処理された後、Ａ／Ｄ変換器２２に送られる。Ａ／Ｄ変換器２２では、アナログの画像信号がデジタルの画像信号に変換され、デジタル画像信号が信号処理回路２４へ送られる。信号処理回路２４では、デジタル画像信号に対して、Ｒ，Ｇ，Ｂゲイン処理、ガンマ補正など様々な信号処理が施されるとともに、画像信号に基づいて輝度信号が生成される。１フレーム分のデジタル画像信号が順次フィールドメモリであるメモリ２６に格納される一方、輝度信号はＣＰＵ（Central Processing Unit）を含むシステムコントロール回路３０へ順次送られる。メモリ２６からデジタル画像信号が読み出されると、デジタル画像信号はＤ／Ａ変換器２８においてアナログ画像信号に変換される。アナログ画像信号は、不図示の後段回路にて所定の信号処理が施されてＮＴＳＣコンポジット信号、Ｙ／Ｃ分離信号（Ｓビデオ信号）、ＲＧＢ分離信号などのビデオ信号としてモニタ６０へ出力され、これにより被写体像が動画像としてモニタ６０に映し出される。
【００２６】
システムコントロール回路３０はプロセッサ１０全体を制御し、信号処理回路２４、絞り制御回路３２、ＣＣＤ駆動回路５２などの各回路に制御信号を出力する。システムコントロール回路３０内のＲＯＭ（図示せず）には、フリーズ動作時における静止画像記録処理を実行するとともにプロセッサ全体の動作を制御するためのプログラムが格納されている。タイミングコントロール回路（図示せず）では、信号の処理タイミングを調整するクロックパルスがプロセッサ１０内の各回路へ向けて出力される。
【００２７】
ライトガイド５６の入射端と集光レンズとの間には、被写体Ｓに照射される光の光量を調整するための絞り３３が設けられており、絞り制御回路３２の制御によって開閉する。信号処理回路２４からシステムコントロール回路３０へ送られる輝度信号に基づき、制御信号がシステムコントロール回路３０から絞り制御回路３２へ出力される。絞り制御回路３２は制御信号に基づいてモータ（図示せず）を駆動させ、これによりモータと接続された絞り３３が開閉する。モータは、ここではサーボモータが適用されている。
【００２８】
ビデオスコープ５０にはフリーズスイッチボタン５８が設けられており、オペレータによってフリーズスイッチボタン５８が押下されると、押下操作により生じた操作信号がプロセッサ１０のシステムコントロール回路３０へ送られる。そして、検出された操作信号に基づいて、フリーズ動作が実行される。すなわち、所定の電子シャッタ速度による電子シャッタ動作によって画像信号がＣＣＤ５４から読み出され、Ａ／Ｄ変換器２２、信号処理回路２４等において処理される。処理された１フレーム分の画像信号は、静止画像記録のためメモリ２６に記憶される。
【００２９】
メモリ２６に格納された１フレーム分の画像信号は、画像記録用メモリ７５に記録されるととともに、ビデオレコーダ７０、ビデオプリンタ８０へ映像信号として送信される。ビデオレコーダ７０は静止画像を記録するための記録装置であり、ビデオプリンタ８０では、フリーズ動作時に送られてきたビデオ信号に基づいて静止画像が印刷される。静止画像の記録が実行されている間、メモリ２６に格納された画像信号は更新されず、新たな書き込み処理は実行されない。これにより、モニタ６０には静止画像が表示される。オペレータがフリーズスイッチボタン５８を指から離すと、フリーズ動作が終了し、再び動画像を表示する通常観察モードに移る。
【００３０】
図２は、絞り３３の一部構成を示した平面図であり、光源ランプ３４とライトガイド５６の入射端との間を通過する光束と、絞り３３との相対的位置関係を示している。また、図３は、絞り３３の角度と、絞り３３の開口面積との関係、すなわち絞り３３の開口特性を示した対数グラフである。なお、絞り３３の開口面積と絞り３３を通過する光の光量は比例関係にある。
【００３１】
絞り３３は、光源ランプ３４からの光をほとんどすべて遮断できるほどの大きさを有する先端部３３Ａとアーム部（図示せず）とが一体となって構成されており、アーム部の先端にはモータが機械的に接続されている。モータが回転することにより、絞り３３はアーム部の先端を軸として軸回転し、先端部３３Ａは円弧ＣＣに沿って連続的に移動する。先端部３３Ａには切欠き部３３Ｃが形成されており、また、円弧ＣＣに沿って微細孔３３Ｂが多数形成されている。光束ＢＬの中心とアーム部先端の回転軸とを結ぶ線ＢＣは、絞り３３の角度を規定するための基準線であり、絞り３３は０度〜３０度の範囲で移動する。図３では、絞り３３の角度が１８度、３０度の場合における先端部３３Ａと光束ＢＬとの相対的位置関係が表されている。
【００３２】
本実施形態では、絞り３３の角度と絞り３３の開口面積、すなわち被写体への光量は、絞り３３の角度の指数関数として表すことができ、図３の対数グラフで示すように、絞り３３が一定角度開くごとに開口面積、すなわち被写体への光量が一定倍率だけ増加する。絞り３３の先端部３３Ａには、この線形関係を維持するように微細孔３３Ｂが所定の数だけ形成されている。本実施形態では、絞り３３が３度開く毎に、絞り３３の開口面積、すなわち被写体への光量が２倍となる。
【００３３】
図４は、本実施形態におけるプロセッサ１０の動作処理を示したフローチャートである。なお、このフローチャートはプロセッサ１０の主電源がＯＮになると、実行開始される。
【００３４】
ステップＳ１０１では、絞り３３や、信号処理におけるゲイン係数などが初期値に設定され、フリーズ動作時の電子シャッタ速度もあらかじめ定められた値に設定される。ステップＳ１０２では、通常観察、すなわち動画像をモニタ６０に表示するための処理が施される。なお、通常観察モードでは、表示される被写体像の明るさが一定となるように自動調光処理が実行されており、ここでは１／６０秒間隔ごとの割り込み演算処理が実行される。ステップＳ１０２が実行されると、ステップＳ１０３へ進む。
【００３５】
ステップＳ１０３では、ビデオスコープ５０のフリーズスイッチボタン５８がオペレータによって押下されたか否かが判断される。フリーズスイッチボタン５８が押下されていないと判断された場合、ステップＳ１０２へ戻る。一方、フリーズスイッチボタン５８が押下されたと判断された場合、ステップＳ１０４へ進む。ステップＳ１０４では、フリーズ動作処理が実行され、静止画像がビデオレコーダ７０などへ出力されるとともに、モニタ６０に表示される。
【００３６】
図５は、図４のステップＳ１０４におけるフリーズ動作処理のサブルーチンを示した図であり、図６は、フリーズ動作時における輝度信号のレベルを時系列的に示した図である。
【００３７】
本実施形態では、静止画像を記録する場合、被写体像について通常観察時の明るさとフリーズ動作時の明るさが同一となるように光量調整が施される。即ち、被写体像についてフリーズ動作した時のＣＣＤ５４の各画素における電荷蓄積量を、同じ被写体像について通常観察した時のＣＣＤ５４の対応する各画素における電荷蓄積量と同一となるように光量調整する。通常観察時において画像信号が１／６０秒間隔でＣＣＤ５４から読み出されていることから、静止画像記録時の電子シャッタ速度は１／１２０秒に定められている。ただし、電子シャッタ速度は、静止画像記録時におけるＣＣＤ５４の露光時間に相当する。電子シャッタ速度が動画像表示の信号読み出し時間間隔（＝１／６０秒）の２倍のシャッタ速度である（露光時間が半分である）ことから、フリーズ動作時において被写体に照射すべき光量、すなわちＣＣＤ５４の受光面に入射すべき光量は、通常観察時の光量の２倍となる。
【００３８】
図６では、システムコントロール回路３０が検出する輝度信号のレベルが時系列的に示されており、また、絞り３３を通過する光の光量（以下では、通過光量という）が輝度信号レベルによって表されている。通常観察時においては、画像信号から検出される輝度信号レベル、すなわち輝度値Ｙが被写体像の適切な明るさ基準を示す輝度値Ｙ１（以下では、動画像基準輝度値という）で維持されるように自動調光処理が施されている。ただし、輝度値は、被写体像の明るさを２５６段階で分類したときに、０〜２５５の間のいずれかの整数値として定められる。また、輝度値はここでは輝度平均値を示しており、０〜２５５の各輝度値における画素の数とその輝度値との乗数の総和を１フィールド分の画素数で割ることによって算出される。
【００３９】
本実施形態では、絞り３３の角度と被写体への光量の対数とが略線形関係にあり、上述したように、絞り３３が任意の位置（角度）から３度開く毎に被写体への光量が約２倍になる。したがって、フリーズスイッチボタン５８が押下されると、絞り３３は、現在の角度からさらに３度開くように駆動される。
【００４０】
ステップＳ２０１では、通常観察時に所定開度まで開いていた絞り３３がさらに３度だけ開くように、絞り制御回路３２へ制御信号が出力される。そして、ステップＳ２０２では、絞り解放動作を実行するように制御信号が出力されてから実際に絞り３３が３度開くまでの時間及び絞り開放動作を停止するように制御信号が出力されてから絞り３３が実際に停止する間までの時間を考慮した遅延時間ＴＲ経過後、電子シャッタ速度１／１２０秒で電子シャッタ動作が実行されるようにＣＣＤ駆動回路５２へ制御信号が送られる。ＣＣＤ駆動回路５２は、システムコントロール回路３０からの制御信号に基づき、露光時間が１／１２０秒となるように電荷掃き出しパルス信号をＣＣＤ５４へ出力する。そして、ステップＳ２０６では、電子シャッタ速度１／１２０秒で撮像された１フレーム分の静止画像に応じた画像信号がメモリ２６へ格納され、画像記録用メモリ７５、ビデオレコーダ７０へ記録される。一度メモリ２６に格納された１フレーム分の画像信号は、フリーズ動作が実行されている間、書き換えられない。ステップＳ２０６が実行されると、このサブルーチンは終了し、図４のステップＳ１０５へ移る。
【００４１】
ステップＳ１０５では、オペレータがフリーズスイッチボタン５８から指を離すことによってフリーズスイッチボタン５８がＯＦＦ状態になっているか否かが判断される。フリーズスイッチボタン５８がＯＦＦ状態ではないと判断された場合、ステップＳ１０４へ戻る。一方、フリーズスイッチボタン５８がＯＦＦ状態になっていると判断された場合、ステップＳ１０６へ進み、フリーズ動作処理が解除され、ステップＳ１０３へ戻る。主電源がＯＦＦになるまで、ステップＳ１０２〜Ｓ１０６が繰り返し実行される。
【００４２】
以上のように本実施形態によれば、フリーズスイッチボタン５８がオペレータによって操作されると、被写体への光量が通常観察時の２倍となるように絞り３３がさらに３度だけ開く。この間、電子シャッタ動作は実行されない。絞り３３が３度だけ更に開くと電子シャッタ動作および静止画像記録動作が実行され、通常観察時における画像信号読み出し時間間隔（＝１／６０秒）の２倍の電子シャッタ速度（＝１／１２０秒）で画像信号が読み出され、静止画像が画像記録用メモリ７５、ビデオレコーダ７０に記録される。
【００４３】
フリーズスイッチボタン５８が押下された時に絞り３３がどの位置にあっても、光量を２倍にするために絞り３３の開く角度は３度である。そのため、常に同じ応答速度で絞り３３が駆動され、フリーズ動作が迅速に行われる。
【００４４】
本実施形態では、通常観察時の明るさと記録静止画像の明るさが一致するように電子シャッタ速度が１／１２０秒に定められているが、通常観察時の画像信号読み出し時間間隔に応じてビデオスコープの手ぶれや観察部位自体の動き等による画質低下が顕著とならないよう電子シャッタ速度を定めればよい。例えば、カラーテレビジョン方式として読み出し時間間隔が１／５０秒であるＰＡＬ方式が適用される場合、静止画像記録動作時の電子シャッタ速度は１／１００秒に定めてもよい。いづれにしても通常観察時における画像信号読み出し時間間隔と静止画像記録動作時の電子シャッタ速度に対応した時間との比に基づいて通常観察時の絞り３３の開度に対する静止画像記録動作時のの絞り３３の開度が決められる。
【００４５】
静止画像の明るさがオペレータの所望する明るさとなるように電子シャッタ速度を設定してもよい。この場合、静止画像基準輝度値Ｙ２は、設定されたシャッタ速度に従って所定値に定められる。また、電子シャッタ速度に関しては、オペレータによる操作によって設定変更できる構成にしてもよい。輝度値Ｙおよび基準輝度値Ｙ１、Ｙ２は、輝度平均値以外の代表的な値を適用してもよい。
【００４６】
本実施形態では、被写体への光量調整のため絞り３３が適用されているが、液晶板によって光量調整を行ってもよい。この場合、液晶板をライトガイドの入射端と光源ランプとの間に設ける。図７は、液晶板にかかる電圧と液晶板の通過光量、すなわち被写体への光量との関係を示した対数グラフであり、電圧と通過光量（被写体への光量）とは対数グラフにおいて線形関係にある。あるいは、光源ランプとして発光ダイオードを適用させ、発光ダイオードの発光量を制御して光量調整を行ってもよい。この場合、図６において遅延時間ＴＲを設けることなくすぐに電子シャッタ動作を実行して画像記録動作を行うことが可能となる。
【００４７】
本実施形態では、絞り３３の角度と被写体への光量が対数グラフにおいて略線形関係にあるが、ある関数式によって表される関係を有する絞り構造であってもよい。例えば、光量をＱ、絞りの角度をｘとし、Ｑ＝ｆ（ｘ）の関係が対数グラフにおいて成立している場合、ｘ＝ｆ^-1（Ｑ）に基づいて絞り３３の移動角度を求めればよい。
【００４８】
次に、図８、図９を用いて、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態と異なり、絞り３３の開放動作と同時に電子シャッタ動作が実行される。その他の構成に関しては、実質的に第１の実施形態と同じである。
【００４９】
図８は、第２の実施形態における図４のステップＳ１０４のサブルーチンを示しており、図９は、第２の実施形態における輝度信号レベルを時系列的に示した図である。フリーズスイッチボタン５８が操作されると、フリーズ動作処理が実行開始される。
【００５０】
ステップＳ３０１では、フリーズスイッチボタン５８に対する操作に従い、絞り３３が３度だけさらに開くように制御信号が絞り制御回路３２へ出力される。そして、ステップＳ３０２では、絞り３３の開放動作と同時に電子シャッタ動作が実行される。絞り３３が駆動されている間、静止画像記録動作は実行されない。ステップＳ３０３では、絞り３３の開放動作時間ＫＴ経過後に静止画像記録動作が実行され、電子シャッタ動作により得られた画像信号がメモリ２６に格納され、画像記録用メモリ７５、ビデオレコーダ７０へ静止画像が記録される。ステップＳ３０３が実行されると、このサブルーチンは終了する。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、フリーズ動作を繰り返し実行することなく、適切な明るさの静止画像を迅速に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。
【図２】絞りの構成を示した平面図である。
【図３】絞りの角度と開口面積との関係を表す対数グラフを示した図である。
【図４】プロセッサのメイン動作処理を示したフローチャートである。
【図５】図４のステップＳ１０４におけるフリーズ動作処理のサブルーチンを示した図である。
【図６】フリーズ動作時における輝度信号のレベルを時系列的に示した図である。
【図７】液晶板にかかる電圧と被写体への光量との関係を表すグラフを示した図である。
【図８】第２の実施形態におけるフリーズ動作処理のサブルーチンを示した図である。
【図９】第２の実施形態におけるフリーズ動作時における輝度信号のレベルを時系列的に示した図である。
【符号の説明】
１０プロセッサ
２４信号処理回路
２６メモリ
３０システムコントロール回路
３２絞り制御回路
３３絞り（光量調整手段）
３３Ａ先端部（遮蔽部）
５０ビデオスコープ
５２ＣＣＤ駆動回路
５４ＣＣＤ（撮像素子）
５８フリーズスイッチボタン
６０モニタ
７０ビデオレコーダ
７５画像記録用メモリ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic endoscope apparatus that includes a video scope (electronic scope) having an image sensor and a processor that performs signal processing on an image signal read from the image sensor, and in particular, records a still image. Related to freeze operation.
[0002]
[Prior art]
In a conventional electronic endoscope apparatus, a moving image is displayed on a monitor, and a freeze operation can be executed according to an operator's operation. That is, a still image recording process is executed, and the still image is recorded in a recording device such as a memory or a video recorder.
[0003]
When a still image is recorded in an electronic endoscope apparatus, the recorded still image may have a resolution, a color shift, or the like due to a camera shake of the videoscope or a movement of the observation site itself, and there is a possibility that the image quality may deteriorate. In particular, when the distance between the observation site and the distal end of the video scope is large, or when zoom shooting is performed using an image enlargement function, image quality degradation is significant. In order to solve such a problem, a configuration is known in which the amount of light applied to the subject is increased and the shutter speed of the electronic shutter is set to a high speed during execution of the freeze operation (Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-296580 and Japanese Patent Application Laid-Open 11-244229 and JP-A-2001-100111). In this case, the light amount is increased by the full aperture operation or the strobe light emission, and the shutter speed is set according to the increase in the light amount.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above configuration, the amount of light to be increased is determined in advance, and in order to record a still image with an appropriate brightness, it is necessary to adjust the shutter speed while judging the luminance level of the still images recorded sequentially. . In addition, if the aperture of the diaphragm just before the freeze operation is small, the amount of light to the subject increases momentarily and excessively due to the full aperture operation, and it is difficult to obtain a still image with appropriate brightness.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to obtain an electronic endoscope apparatus and an endoscope still image recording apparatus that can quickly obtain a still image with appropriate brightness without repeatedly performing a freeze operation.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
An electronic endoscope apparatus of the present invention is an electronic endoscope apparatus that includes a video scope having an image sensor and a processor to which the video scope is connected. For example, the processor has a monitor for displaying a subject image. Is connected. In order to display a moving image of a subject, the electronic endoscope apparatus includes a moving image display unit that reads and processes an image signal corresponding to the subject from the image sensor at predetermined time intervals. For example, when the NTSC system is applied as a color television system, image signals may be read at 1/60 second intervals for moving image display. In addition, the electronic endoscope apparatus includes a light amount adjustment unit that adjusts the amount of light emitted from the light source to illuminate the subject, and the light amount adjustment unit increases or decreases the light amount according to the light amount adjustment parameter.
[0007]
For example, the light amount adjusting means is a diaphragm, and the diaphragm is disposed so as to be interposed between the light source and a light transmission member such as a light guide. More specifically, it is preferable that the diaphragm has a shielding part that shields light from the light source, and the shielding part rotates about an axis so as to draw an arc. The amount of light to the subject changes depending on the aperture angle. In this case, the light quantity adjustment parameter is an angle of shaft rotation. Further, a liquid crystal plate (liquid crystal shutter) or a polarizing plate may be disposed instead of the diaphragm. In this case, the light amount adjustment parameter is a voltage value. Alternatively, a light emission control control circuit may be provided as the light amount adjusting means so as to control the light emission amount of light emitted from the light source. In this case, the light quantity adjustment parameter is current.
[0008]
In order to make the brightness of the moving image displayed on the monitor appropriate, the electronic endoscope apparatus includes an automatic light control processing unit that controls the light amount adjusting unit so that the brightness of the displayed moving image is constant. It is good. For example, when the light intensity adjusting means is a diaphragm, a luminance value is calculated based on image signals sequentially read from the image sensor, and based on the luminance value and a moving image reference luminance value indicating appropriate brightness of the subject image. What is necessary is just to open and close an aperture. The luminance value is a luminance level value indicating the typical brightness of the subject image. For example, when the brightness is divided into 1 to 256 levels, the luminance value is represented by an integer value of 0 to 255. As the luminance value, for example, an average luminance value indicating the average luminance of the entire subject image is applied. In this case, the moving image reference luminance value may be set to any value from 120 to 140, for example.
[0009]
The electronic endoscope apparatus includes a still image recording unit for executing a freeze operation, and the still image recording unit records the still image, and thus the predetermined signal corresponding to the image signal readout time interval in moving image display. An image signal corresponding to the subject is read from the image sensor and processed by an electronic shutter operation at an electronic shutter speed corresponding to a time shorter than the time interval. For example, a freeze switch is provided in a video scope or the like, and a recording device such as a video recorder is connected to the processor. Then, according to the switch operation of the operator, the still image is recorded in the memory and the recording device in the processor. The electronic shutter speed corresponding to the exposure time at the time of still image recording may be determined in consideration of the readout time interval in moving image display, the distance between the videoscope tip and the observation subject, and the like.
[0010]
The still image recording means of the present invention is characterized by having a light quantity increasing means and a recording executing means. The light amount increasing unit controls the light amount adjusting unit by changing the light amount adjustment parameter so that the light amount to the subject reaches a reference light amount corresponding to recording of a still image. Here, the reference light amount indicates a light amount necessary for obtaining a still image having a desired brightness, and is based on a set electronic shutter speed or / and an image signal readout time interval (predetermined time interval) in moving image display. Determined. It is desirable that the brightness of the still image and the brightness of the moving image be substantially equal so that the doctor can accurately diagnose from the recorded still image. In this case, the reference light amount is determined based on a ratio between a time corresponding to the electronic shutter speed and a predetermined time interval. For example, when the predetermined time interval is 1/60 seconds and the electronic shutter speed is 1/120 seconds, the reference light amount is set to a light amount that is twice the light amount irradiated to the subject immediately before the freeze operation is performed.
[0011]
The still image recording operation is not executed until the light amount to the subject reaches the reference light amount. When the light amount to the subject reaches the reference light amount, a still image recording operation is executed to record a still image. For example, the image recording means stores an image signal of a still image in a memory provided in the processor, and sends the image signal from the memory to a recording device such as a video recorder. The recording execution means may record a still image as soon as the reference light amount is reached, or may record a still image with a delay time (Delay Time).
[0012]
The light quantity increasing means of the present invention is characterized in that the light quantity adjusting means is driven by a necessary fluctuation amount of the light quantity adjustment parameter obtained from the correspondence relationship between the light quantity change parameter and the light quantity to the subject. When the fluctuation amount of the light amount adjustment parameter required until reaching the reference light amount is obtained based on the correspondence relationship, the light amount adjustment unit drives according to the obtained fluctuation amount of the light amount adjustment parameter. For example, when a diaphragm using the shaft rotation angle as the light amount adjustment parameter is applied, the light amount increasing means may determine a movement angle for reaching the reference light amount and move the shielding portion by the movement angle.
[0013]
Since the recording operation is executed at the time when the light amount to the subject reaches the reference light amount, a still image without image blur can be obtained at a time. Also, the electronic shutter speed can be set according to the configuration of the light amount adjusting means, and the reference light amount can be appropriately set according to the image signal readout time interval (predetermined time interval) and the electronic shutter speed. Therefore, a still image with appropriate brightness can be obtained by appropriately setting the degree of increase in the amount of light during the freeze operation.
[0014]
Further, in the present invention, the light amount adjusting means is driven not by feedback control but by feedforward control in order to make the light amount to the subject reach the reference light amount. Therefore, the light quantity increase is performed quickly, and the freeze operation is performed smoothly.
[0015]
In order to enable the light amount adjusting means to quickly adjust the light amount to the reference light amount regardless of the degree of light amount to the subject or the state of the light amount adjusting means, the light amount adjustment parameter and the light amount to the subject are substantially omitted in the logarithmic graph. It is desirable to have a linear relationship. However, the linear relationship here indicates a relationship in which the amount of light to the subject changes by a constant magnification whenever the light amount adjustment parameter changes by a certain amount. For example, when the light amount adjusting means is an aperture that rotates on a shaft, it is desirable that the amount of increase in the amount of light corresponding to the amount is always constant when the aperture located at an arbitrary angle is opened by a predetermined amount.
[0016]
For example, the recording execution unit does not execute the electronic shutter operation and the still image recording operation until the light amount to the subject reaches the reference light amount until the still image is actually recorded after the freeze operation is started. It is desirable to execute the electronic shutter operation and the still image recording operation when the amount of light reaches the reference light amount. Alternatively, the recording execution unit may execute the still image recording operation when the light amount to the subject reaches the reference light amount without executing the still image recording operation while executing the transmission shutter operation.
[0017]
The processor of the electronic endoscope apparatus according to the present invention is a processor of the electronic endoscope apparatus to which a video scope having an image sensor is connected, and captures an image signal corresponding to the subject in order to display a moving image of the subject. A moving image display means for reading out and processing from the element at predetermined time intervals, a light quantity adjusting means for adjusting the light quantity emitted from the light source to illuminate the subject, and increasing or decreasing the light quantity to the subject according to the light quantity adjustment parameter; In order to record a still image of a subject, a still image recording unit that reads and processes an image signal corresponding to the subject from an image sensor by an electronic shutter operation at an electronic shutter speed corresponding to a time shorter than a predetermined time interval, The image recording means changes the light amount adjustment parameter so that the light amount to the subject reaches the reference light amount corresponding to the recording of the still image. A light intensity increasing means for controlling the light intensity adjusting means, and a recording execution means for recording a still image by executing a still image recording operation when the light intensity to the subject reaches a reference light intensity. The light amount adjusting means is driven by the required fluctuation amount of the light amount adjustment parameter obtained from the correspondence relationship between the light amount change parameter and the light amount to the subject.
[0018]
A still image recording apparatus for an electronic endoscope apparatus according to the present invention is an electronic endoscope apparatus including a video scope having an image sensor and a processor to which the video scope is connected, and displays a moving image of a subject. A moving image display unit that reads out and processes an image signal corresponding to the subject from the image sensor at predetermined time intervals, and adjusts the amount of light emitted from the light source to illuminate the subject, and outputs the signal to the subject according to the light amount adjustment parameter. In a still image recording apparatus for an electronic endoscope apparatus provided with a light amount adjusting means for increasing or decreasing the amount of light, in order to record a still image of a subject, an electronic shutter operation with an electronic shutter speed corresponding to a time shorter than a predetermined time interval is used. Still image recording means for reading out and processing an image signal corresponding to the subject from the image sensor, and the still image recording means Light intensity increasing means for controlling the light intensity adjustment means by changing the light intensity adjustment parameter so that the reference light intensity corresponding to the image recording is reached, and when the light intensity to the subject reaches the reference light intensity, the still image recording operation is executed. A recording execution unit that records a still image, and the light amount increasing unit drives the light amount adjusting unit by a necessary fluctuation amount of the light amount adjustment parameter obtained from the correspondence between the light amount change parameter and the light amount to the subject. It is characterized by that.
[0019]
The program according to the present invention is an electronic endoscope apparatus including a video scope having an image sensor and a processor to which the video scope is connected, and captures an image signal corresponding to the subject in order to display a moving image of the subject. A moving image display means for reading out and processing from the element at predetermined time intervals, a light quantity adjusting means for adjusting the light quantity emitted from the light source to illuminate the subject, and increasing or decreasing the light quantity to the subject according to the light quantity adjustment parameter; In order to record a still image of a subject, an electronic device is provided with still image recording means for reading out and processing an image signal corresponding to the subject from an image sensor by an electronic shutter operation at an electronic shutter speed corresponding to a time shorter than a predetermined time interval. This is a program for recording still images in an endoscope device, and the amount of light to the subject corresponds to recording of still images. The light intensity increasing means for controlling the light intensity adjusting means by changing the light intensity adjustment parameter so as to reach the reference light intensity, and when the light intensity to the subject reaches the reference light intensity, the still image recording operation is executed to The recording execution means for recording is made to function, and the light quantity increasing means is made to function so as to drive the light quantity adjustment means by the required fluctuation amount of the light quantity adjustment parameter obtained from the correspondence between the light quantity change parameter and the light quantity to the subject. Features.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an electronic endoscope apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1 is a block diagram of an electronic endoscope apparatus according to the first embodiment.
[0022]
The electronic endoscope apparatus includes a video scope 50 having a CCD 54 that is an image sensor and a processor 10 that processes an image signal read from the CCD 54, and displays an image of an observation site as a moving image or a still image. A monitor 60 is connected to the processor 10. The video scope 50 can be detachably connected to the processor 10, and a video recorder 70 and a video printer 80 are connected to the processor 10.
[0023]
When a lamp lighting switch (not shown) is turned on, electric power is supplied from the lamp power source 36 to the light source lamp 34 to light it. Light emitted from the light source lamp 34 that has been lit enters the incident end of the optical fiber bundle 56 provided in the video scope 50 via a condenser lens (not shown) and the diaphragm 33. The optical fiber bundle 56 is an optical fiber that transmits the light emitted from the light source lamp 34 to the distal end side of the video scope 50 having the observation site S, and the light that has passed through the optical fiber bundle 56 is emitted from the emission end 56B. The light emitted from the emission end 56B is applied to the observation site S through a light distribution lens (not shown) that is a diffusion lens.
[0024]
The light reflected at the observation site S passes through an objective lens (not shown) and reaches the light receiving surface of a CCD (Charge-Coupled Device) 54, whereby a subject image of the observation site S is formed on the light receiving surface of the CCD 54. The In this embodiment, a single-plate simultaneous type is applied as a color imaging method, and yellow (Ye), cyan (Cy), magenta (Mg), and green (G) color elements are checked on the light receiving surface of the CCD 54. Complementary color filters (not shown) arranged in a line are arranged so as to correspond to the respective pixels on the light receiving surface. In the CCD 54, an analog image signal of a subject image corresponding to a color passing through a complementary color filter is generated by photoelectric conversion, and an image signal of one field (one frame) is sequentially read out at a predetermined time interval according to a color difference line sequential method. . As the color television system, for example, the NTSC system is applied, and an image signal for one field (one frame) is sequentially read out for displaying a moving image every 1/60 second interval (1/30 second interval). And sent to the processor 10 via the signal line IC. The CCD 54 is driven by a CCD drive circuit 52, and a pulse signal for reading an image signal is output from the CCD drive circuit 52.
[0025]
The image signal input to the processor 10 is amplified by a not-shown preceding circuit and then sent to the A / D converter 22. In the A / D converter 22, the analog image signal is converted into a digital image signal, and the digital image signal is sent to the signal processing circuit 24. The signal processing circuit 24 performs various signal processing such as R, G, B gain processing and gamma correction on the digital image signal, and generates a luminance signal based on the image signal. A digital image signal for one frame is sequentially stored in a memory 26 which is a field memory, while a luminance signal is sequentially sent to a system control circuit 30 including a CPU (Central Processing Unit). When the digital image signal is read from the memory 26, the digital image signal is converted into an analog image signal by the D / A converter 28. The analog image signal is subjected to predetermined signal processing in a not-shown subsequent circuit and is output to the monitor 60 as a video signal such as an NTSC composite signal, a Y / C separation signal (S video signal), or an RGB separation signal. Thus, the subject image is displayed on the monitor 60 as a moving image.
[0026]
The system control circuit 30 controls the entire processor 10 and outputs a control signal to each circuit such as the signal processing circuit 24, the aperture control circuit 32, and the CCD drive circuit 52. A ROM (not shown) in the system control circuit 30 stores a program for executing still image recording processing during the freeze operation and controlling the operation of the entire processor. In a timing control circuit (not shown), a clock pulse for adjusting a signal processing timing is output to each circuit in the processor 10.
[0027]
Between the incident end of the light guide 56 and the condensing lens, a diaphragm 33 for adjusting the amount of light irradiated to the subject S is provided, and is opened and closed under the control of the diaphragm control circuit 32. Based on the luminance signal sent from the signal processing circuit 24 to the system control circuit 30, a control signal is output from the system control circuit 30 to the aperture control circuit 32. The diaphragm control circuit 32 drives a motor (not shown) based on the control signal, and thereby the diaphragm 33 connected to the motor opens and closes. Here, a servo motor is applied as the motor.
[0028]
The video scope 50 is provided with a freeze switch button 58, and when the freeze switch button 58 is pressed by the operator, an operation signal generated by the pressing operation is sent to the system control circuit 30 of the processor 10. Then, a freeze operation is executed based on the detected operation signal. That is, an image signal is read from the CCD 54 by an electronic shutter operation at a predetermined electronic shutter speed, and is processed by the A / D converter 22, the signal processing circuit 24, and the like. The processed image signal for one frame is stored in the memory 26 for recording a still image.
[0029]
The image signal for one frame stored in the memory 26 is recorded in the image recording memory 75 and transmitted to the video recorder 70 and the video printer 80 as a video signal. The video recorder 70 is a recording device for recording a still image, and the video printer 80 prints a still image based on the video signal sent during the freeze operation. While a still image is being recorded, the image signal stored in the memory 26 is not updated, and a new writing process is not performed. As a result, a still image is displayed on the monitor 60. When the operator releases the freeze switch button 58 from the finger, the freeze operation is terminated, and the normal observation mode for displaying a moving image is resumed.
[0030]
FIG. 2 is a plan view showing a partial configuration of the diaphragm 33, and shows a relative positional relationship between the light flux passing between the light source lamp 34 and the incident end of the light guide 56 and the diaphragm 33. FIG. 3 is a logarithmic graph showing the relationship between the angle of the diaphragm 33 and the opening area of the diaphragm 33, that is, the opening characteristics of the diaphragm 33. The aperture area of the diaphragm 33 and the amount of light passing through the diaphragm 33 are in a proportional relationship.
[0031]
The diaphragm 33 is configured integrally with a tip 33A and an arm (not shown) having a size that can block almost all the light from the light source lamp 34, and a motor is attached to the tip of the arm. Are mechanically connected. As the motor rotates, the diaphragm 33 rotates about the tip of the arm portion as an axis, and the tip 33A moves continuously along the arc CC. A notch 33C is formed in the tip 33A, and a large number of fine holes 33B are formed along the arc CC. A line BC connecting the center of the light beam BL and the rotation axis at the tip of the arm portion is a reference line for defining the angle of the diaphragm 33, and the diaphragm 33 moves in the range of 0 to 30 degrees. FIG. 3 shows the relative positional relationship between the distal end portion 33A and the light beam BL when the angle of the diaphragm 33 is 18 degrees and 30 degrees.
[0032]
In the present embodiment, the angle of the diaphragm 33 and the aperture area of the diaphragm 33, that is, the amount of light to the subject can be expressed as an exponential function of the angle of the diaphragm 33. As shown in the logarithmic graph of FIG. Each time the angle is opened, the aperture area, that is, the amount of light to the subject increases by a fixed magnification. A predetermined number of fine holes 33B are formed in the distal end portion 33A of the diaphragm 33 so as to maintain this linear relationship. In this embodiment, every time the aperture 33 is opened three times, the aperture area of the aperture 33, that is, the amount of light to the subject is doubled.
[0033]
FIG. 4 is a flowchart showing an operation process of the processor 10 in the present embodiment. This flowchart is started when the main power supply of the processor 10 is turned on.
[0034]
In step S101, the aperture 33, the gain coefficient in signal processing, and the like are set to initial values, and the electronic shutter speed during the freeze operation is also set to a predetermined value. In step S102, normal observation, that is, processing for displaying a moving image on the monitor 60 is performed. In the normal observation mode, automatic light control processing is executed so that the brightness of the displayed subject image is constant, and here, interrupt calculation processing is executed every 1/60 second interval. When step S102 is executed, the process proceeds to step S103.
[0035]
In step S103, it is determined whether the freeze switch button 58 of the video scope 50 has been pressed by the operator. If it is determined that the freeze switch button 58 has not been pressed, the process returns to step S102. On the other hand, if it is determined that the freeze switch button 58 has been pressed, the process proceeds to step S104. In step S104, a freeze operation process is executed, and a still image is output to the video recorder 70 and the like and displayed on the monitor 60.
[0036]
FIG. 5 is a diagram showing a subroutine of the freeze operation process in step S104 of FIG. 4, and FIG. 6 is a diagram showing the level of the luminance signal during the freeze operation in time series.
[0037]
In the present embodiment, when a still image is recorded, the light amount is adjusted so that the brightness of the subject image during normal observation is the same as that during the freeze operation. That is, the light amount adjustment is performed so that the charge accumulation amount in each pixel of the CCD 54 when the subject image is frozen is the same as the charge accumulation amount in each corresponding pixel of the CCD 54 when the same subject image is normally observed. Since the image signal is read from the CCD 54 at intervals of 1/60 seconds during normal observation, the electronic shutter speed at the time of recording a still image is set to 1/120 seconds. However, the electronic shutter speed corresponds to the exposure time of the CCD 54 when recording a still image. Since the electronic shutter speed is twice as fast as the moving image display signal readout time interval (= 1/60 seconds) (exposure time is half), the amount of light to be irradiated on the subject during the freeze operation, that is, The amount of light that should be incident on the light receiving surface of the CCD 54 is twice the amount of light during normal observation.
[0038]
In FIG. 6, the level of the luminance signal detected by the system control circuit 30 is shown in time series, and the amount of light passing through the diaphragm 33 (hereinafter referred to as “passing amount of light”) is represented by the luminance signal level. ing. During normal observation, the luminance signal level detected from the image signal, that is, the luminance value Y is maintained at a luminance value Y1 (hereinafter referred to as a moving image reference luminance value) indicating an appropriate brightness reference of the subject image. Are automatically dimmed. However, the luminance value is determined as an integer value between 0 and 255 when the brightness of the subject image is classified in 256 levels. In addition, the luminance value here indicates an average luminance value, and is calculated by dividing the sum of the multipliers of the number of pixels and the luminance value in each luminance value from 0 to 255 by the number of pixels for one field.
[0039]
In the present embodiment, the angle of the diaphragm 33 and the logarithm of the amount of light to the subject are in a substantially linear relationship, and as described above, the amount of light to the subject is reduced every time the diaphragm 33 is opened 3 degrees from an arbitrary position (angle). Doubled. Therefore, when the freeze switch button 58 is pressed, the diaphragm 33 is driven to open three more times from the current angle.
[0040]
In step S201, a control signal is output to the diaphragm control circuit 32 so that the diaphragm 33 that has been opened to a predetermined opening during normal observation is further opened three times. In step S202, the time from when the control signal is output to execute the aperture release operation until the aperture 33 is actually opened three times and after the control signal is output to stop the aperture opening operation, the aperture 33 is output. A control signal is sent to the CCD drive circuit 52 so that the electronic shutter operation is executed at an electronic shutter speed of 1/120 seconds after the delay time TR has elapsed in consideration of the time until it actually stops. Based on the control signal from the system control circuit 30, the CCD drive circuit 52 outputs a charge sweep pulse signal to the CCD 54 so that the exposure time is 1/120 seconds. In step S206, an image signal corresponding to one frame of still image captured at an electronic shutter speed of 1/120 seconds is stored in the memory 26 and recorded in the image recording memory 75 and the video recorder 70. The image signal for one frame once stored in the memory 26 is not rewritten while the freeze operation is executed. When step S206 is executed, this subroutine ends, and the process proceeds to step S105 in FIG.
[0041]
In step S105, it is determined whether or not the freeze switch button 58 is in an OFF state when the operator removes the finger from the freeze switch button 58. If it is determined that the freeze switch button 58 is not in the OFF state, the process returns to step S104. On the other hand, if it is determined that the freeze switch button 58 is in the OFF state, the process proceeds to step S106, the freeze operation process is canceled, and the process returns to step S103. Steps S102 to S106 are repeatedly executed until the main power is turned off.
[0042]
As described above, according to the present embodiment, when the freeze switch button 58 is operated by the operator, the diaphragm 33 is further opened three times so that the amount of light to the subject is double that in normal observation. During this time, the electronic shutter operation is not executed. When the aperture 33 is further opened three times, an electronic shutter operation and a still image recording operation are executed, and an electronic shutter speed (= 1/120 seconds) twice the image signal readout time interval (= 1/60 seconds) during normal observation. ) And the still image is recorded in the image recording memory 75 and the video recorder 70.
[0043]
Regardless of the position of the diaphragm 33 when the freeze switch button 58 is pressed, the opening angle of the diaphragm 33 is 3 degrees in order to double the amount of light. Therefore, the diaphragm 33 is always driven at the same response speed, and the freeze operation is performed quickly.
[0044]
In the present embodiment, the electronic shutter speed is set to 1/120 seconds so that the brightness during normal observation and the brightness of the recorded still image coincide with each other, but video is read according to the image signal readout time interval during normal observation. The electronic shutter speed may be determined so that image quality deterioration due to camera shake of the scope, movement of the observation site itself, or the like is not significant. For example, when a PAL system with a reading time interval of 1/50 second is applied as a color television system, the electronic shutter speed during a still image recording operation may be set to 1/100 second. In any case, based on the ratio of the image signal readout time interval during normal observation and the time corresponding to the electronic shutter speed during still image recording operation, the aperture of the diaphragm 33 during normal observation corresponds to the opening during the still image recording operation. The opening degree of the aperture 33 is determined.
[0045]
The electronic shutter speed may be set so that the brightness of the still image becomes the brightness desired by the operator. In this case, the still image reference luminance value Y2 is set to a predetermined value according to the set shutter speed. Further, the electronic shutter speed may be configured to be changed by an operator's operation. As the brightness value Y and the reference brightness values Y1 and Y2, representative values other than the brightness average value may be applied.
[0046]
In this embodiment, the diaphragm 33 is applied to adjust the amount of light to the subject. However, the amount of light may be adjusted using a liquid crystal plate. In this case, the liquid crystal plate is provided between the incident end of the light guide and the light source lamp. FIG. 7 is a logarithmic graph showing the relationship between the voltage applied to the liquid crystal plate and the amount of light passing through the liquid crystal plate, that is, the amount of light to the subject. The voltage and the amount of light passing through (the amount of light to the subject) are in a linear relationship in the logarithmic graph. is there. Alternatively, the light amount may be adjusted by applying a light emitting diode as the light source lamp and controlling the light emission amount of the light emitting diode. In this case, the image recording operation can be performed by immediately executing the electronic shutter operation without providing the delay time TR in FIG.
[0047]
In the present embodiment, the angle of the diaphragm 33 and the amount of light to the subject are in a substantially linear relationship in the logarithmic graph, but an aperture structure having a relationship represented by a certain functional expression may be used. For example, if the quantity of light is Q, the angle of the aperture is x, and the relationship of Q = f (x) is established in the logarithmic graph, the movement angle of the aperture 33 can be obtained based on x = f ⁻¹ (Q). Good.
[0048]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, unlike the first embodiment, the electronic shutter operation is executed simultaneously with the opening operation of the diaphragm 33. Other configurations are substantially the same as those in the first embodiment.
[0049]
FIG. 8 shows the subroutine of step S104 of FIG. 4 in the second embodiment, and FIG. 9 is a diagram showing the luminance signal levels in the second embodiment in time series. When the freeze switch button 58 is operated, execution of the freeze operation process is started.
[0050]
In step S301, a control signal is output to the aperture control circuit 32 so that the aperture 33 is further opened three times in accordance with the operation on the freeze switch button 58. In step S302, the electronic shutter operation is executed simultaneously with the opening operation of the diaphragm 33. While the diaphragm 33 is driven, the still image recording operation is not executed. In step S303, a still image recording operation is executed after the opening time KT of the diaphragm 33 has elapsed, an image signal obtained by the electronic shutter operation is stored in the memory 26, and a still image is stored in the image recording memory 75 and the video recorder 70. To be recorded. When step S303 is executed, this subroutine ends.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to quickly obtain a still image with appropriate brightness without repeatedly performing a freeze operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an electronic endoscope apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a plan view showing a configuration of a diaphragm.
FIG. 3 is a diagram showing a logarithmic graph showing the relationship between the aperture angle and the aperture area.
FIG. 4 is a flowchart showing a main operation process of the processor.
FIG. 5 is a diagram showing a subroutine of freeze operation processing in step S104 of FIG.
FIG. 6 is a diagram showing luminance signal levels in time series during a freeze operation.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the voltage applied to the liquid crystal plate and the amount of light to the subject.
FIG. 8 is a diagram showing a subroutine of freeze operation processing in the second embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing the level of a luminance signal in time series during a freeze operation in the second embodiment.
[Explanation of symbols]
10 processor 24 signal processing circuit 26 memory 30 system control circuit 32 aperture control circuit 33 aperture (light quantity adjusting means)
33A Tip (shielding part)
50 Videoscope 52 CCD drive circuit 54 CCD (imaging device)
58 Freeze switch button 60 Monitor 70 Video recorder 75 Image recording memory

Claims

An electronic endoscope apparatus comprising a video scope having an image sensor and a processor to which the video scope is connected,
In order to display a moving image of a subject, a moving image display unit that reads and processes an image signal corresponding to the subject from the image sensor at predetermined time intervals;
A light amount adjusting means for adjusting the amount of light emitted from the light source to illuminate the subject, to increase or decrease the amount of light to the subject according to the light amount adjustment parameter;
In order to record a still image of a subject, a still image recording unit that reads and processes an image signal corresponding to the subject from the imaging device by an electronic shutter operation at an electronic shutter speed corresponding to a time shorter than the predetermined time interval. ,
The still image recording means,
A light amount increasing means for driving the light amount adjusting means to increase the light amount to the subject by changing the light amount adjustment parameter so that the light amount to the subject reaches a reference light amount corresponding to recording of a still image;
Recording execution means for recording the still image by executing the still image recording operation when the light amount to the subject reaches the reference light amount;
The light amount adjustment parameter is associated with the light amount to the subject,
The light quantity increasing means drives the light quantity adjusting means by a necessary fluctuation amount of the light quantity adjustment parameter necessary for reaching a reference light quantity obtained from the correspondence relationship between the light quantity adjustment parameter and the light quantity to the subject. Electronic endoscope device.

The light quantity adjusting means is a diaphragm having a shielding part that shields light from the light source, the diaphragm rotating about the axis so that the shielding part draws an arc, and the light quantity adjustment parameter is an axis rotation of the diaphragm. Angle,
The electronic endoscope apparatus according to claim 1, wherein the light amount increasing unit determines a movement angle for reaching the reference light amount, and moves the shielding unit by the movement angle.

The light quantity adjustment parameter and the light quantity to the subject have a correspondence relationship such that the light quantity to the subject changes by a constant magnification every time the light quantity adjustment parameter changes by a constant amount. The electronic endoscope apparatus described.

The light quantity adjusting means is a diaphragm having a shielding part that shields light from the light source, the diaphragm rotating about the axis so that the shielding part draws an arc, and the light quantity adjustment parameter is an axis rotation of the diaphragm. Angle,
4. The electronic endoscope apparatus according to claim 3 , wherein the diaphragm is formed so that the amount of light to the subject increases by a certain magnification every time the diaphragm is opened by a certain angle .

The reference light amount is determined based on a ratio between a time corresponding to the electronic shutter speed and the predetermined time interval so that the brightness of the still image and the brightness of the moving image are substantially equal. The electronic endoscope apparatus according to claim 1.

The automatic light control processing unit that controls the light amount adjusting unit based on a moving image reference luminance value serving as a brightness reference so that the brightness of the moving image is constant. Electronic endoscope device.

When the recording execution means does not execute the electronic shutter operation and the still image recording operation until the light amount to the subject reaches the reference light amount, and the light amount to the subject reaches the reference light amount, the electronic shutter operation and The electronic endoscope apparatus according to claim 1, wherein the still image recording operation is executed.

The recording execution unit executes the electronic shutter operation until the light amount to the subject reaches the reference light amount, but does not execute the still image recording operation, and the light amount to the subject reaches the reference light amount. The electronic endoscope apparatus according to claim 1, wherein the still image recording operation is executed.

The electronic endoscope apparatus according to claim 1, wherein the still image recording unit starts executing in accordance with an operation of an operator.

A processor of an electronic endoscope apparatus to which a videoscope having an image sensor is connected,
In order to display a moving image of a subject, a moving image display unit that reads and processes an image signal corresponding to the subject from the image sensor at predetermined time intervals;
A light amount adjusting means for adjusting the amount of light emitted from the light source to illuminate the subject, to increase or decrease the amount of light to the subject according to the light amount adjustment parameter;
In order to record a still image of a subject, a still image recording unit that reads and processes an image signal corresponding to the subject from the imaging device by an electronic shutter operation at an electronic shutter speed corresponding to a time shorter than the predetermined time interval. ,
The still image recording means,
A light amount increasing means for driving the light amount adjusting means to increase the light amount to the subject by changing the light amount adjustment parameter so that the light amount to the subject reaches a reference light amount corresponding to recording of a still image;
Recording execution means for recording the still image by executing the still image recording operation when the light amount to the subject reaches the reference light amount;
The light amount adjustment parameter is associated with the light amount to the subject,
The light quantity increasing means drives the light quantity adjusting means by a necessary fluctuation amount of the light quantity adjustment parameter required to reach a reference light quantity obtained from the correspondence between the light quantity change parameter and the light quantity to the subject. A processor of an electronic endoscope apparatus.

An electronic endoscope apparatus including a video scope having an image sensor and a processor to which the video scope is connected, and displaying an image signal corresponding to the subject from the image sensor for a predetermined time in order to display a moving image of the subject. An electronic device comprising moving image display means that reads and processes at intervals, and light amount adjustment means that increases or decreases the amount of light to the subject according to the light amount adjustment parameter in order to adjust the amount of light emitted from the light source to illuminate the subject In a still image recording device for an endoscope device,
In order to record a still image of a subject, a still image recording unit that reads and processes an image signal corresponding to the subject from the imaging device by an electronic shutter operation at an electronic shutter speed corresponding to a time shorter than the predetermined time interval,
The still image recording means,
A light amount increasing means for driving the light amount adjusting means to increase the light amount to the subject by changing the light amount adjustment parameter so that the light amount to the subject reaches a reference light amount corresponding to recording of a still image;
Recording execution means for recording the still image by executing the still image recording operation when the light amount to the subject reaches the reference light amount;
The light amount adjustment parameter is associated with the light amount to the subject,
The light quantity increasing means drives the light quantity adjusting means by a necessary fluctuation amount of the light quantity adjustment parameter required to reach a reference light quantity obtained from the correspondence between the light quantity change parameter and the light quantity to the subject. Still image recording apparatus for electronic endoscope apparatus.

An electronic endoscope apparatus including a video scope having an image sensor and a processor to which the video scope is connected, and displaying an image signal corresponding to the subject from the image sensor for a predetermined time in order to display a moving image of the subject. and moving image display means for processing read out at intervals, to adjust the amount of light emitted from a light source for illuminating the object, a light amount adjusting means for increasing or decreasing the amount of light to the subject in accordance with the light amount adjustment parameter, the subject still In order to record an image, an electronic internal unit comprising a still image recording unit that reads and processes an image signal corresponding to a subject from the imaging device by an electronic shutter operation at an electronic shutter speed corresponding to a time shorter than the predetermined time interval. A program for executing still image recording in an endoscope apparatus,
A light amount increasing means for driving the light amount adjusting means to increase the light amount to the subject by changing the light amount adjustment parameter so that the light amount to the subject reaches a reference light amount corresponding to recording of a still image;
When the amount of light to the subject reaches the reference amount of light, the recording execution unit that performs the still image recording operation to record a still image functions.
The light amount adjustment parameter is associated with the light amount to the subject,
The light quantity increasing means is caused to function so as to drive the light quantity adjusting means by a necessary fluctuation amount of the light quantity adjustment parameter necessary for reaching the reference light quantity obtained from the correspondence relationship between the light quantity change parameter and the light quantity to the subject. A featured program.