JPH03133280A - Image pickup device for electronic endoscope - Google Patents

Image pickup device for electronic endoscope

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Publication number
JPH03133280A
JPH03133280A JP1270225A JP27022589A JPH03133280A JP H03133280 A JPH03133280 A JP H03133280A JP 1270225 A JP1270225 A JP 1270225A JP 27022589 A JP27022589 A JP 27022589A JP H03133280 A JPH03133280 A JP H03133280A
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JP
Japan
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accumulation time
light
solid
video signal
charge accumulation
Prior art date
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Pending
Application number
JP1270225A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seiji Matsumoto
征二 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujinon Corp
Original Assignee
Fuji Photo Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Optical Co Ltd filed Critical Fuji Photo Optical Co Ltd
Priority to JP1270225A priority Critical patent/JPH03133280A/en
Publication of JPH03133280A publication Critical patent/JPH03133280A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To make an output level of a video signal of a solid-state image pickup element constant by providing a charge storage time adjustment means varying an effective charge storage time so as to adjust the charge storage time of the solid-state image pickup element in response to the reflecting luminous quantity from an object. CONSTITUTION:A charge storage time in each field of a CCD 7 is constant. Part of a full charge storage time is invalid and an effective charge storage time extracted as a video signal is controlled to apply the sensitivity adjustment of the CCD 7 so that the level of the output video signal is made constant. A charge storage time control circuit 18 is provided to apply the undesired charge readout pulse. Then a photodetecting quantity detection means 19 calculates a deviation between a level of an actual output video signal in the CCD 7 and a prescribed reference level. The deviation signal is inputted to the charge storage time control circuit 18 to adjust the output timing of the undesired charge transfer pulse.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野1 本発明は、固体撮像素子を用いた撮像装置に関し、特に
電子内視鏡装置の観察システム等として用いられ、照明
光の照射下において、被写体の撮影を行うための撮像装
置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field 1] The present invention relates to an imaging device using a solid-state imaging device, and is particularly used as an observation system of an electronic endoscope device, etc. The present invention relates to an imaging device for photographing.

[従来の技術1 医療用や工業用として用いられる電子内視鏡装置は、内
視鏡本体と、プロセッサと、モニタ装置とを備え、内視
鏡本体における挿入部を体腔等の内部に挿入して、プロ
セッサに内蔵した照明装置から被写体に向けて照明光を
照射し、当該被写体からの反射像をCCD等の固体撮像
素子によって撮影して、電気信号に変換し、この映像信
号をフロセッサに伝送して、該プロセッサにおいて所定
の信号処理を行った上でモニタ装置にカラー表示するも
のである。
[Prior art 1] An electronic endoscope device used for medical or industrial purposes includes an endoscope main body, a processor, and a monitor device, and an insertion section of the endoscope main body is inserted into a body cavity or the like. Then, illumination light is emitted toward the subject from the lighting device built into the processor, and the reflected image from the subject is photographed by a solid-state image sensor such as a CCD, converted into an electrical signal, and this video signal is transmitted to the processor. The processor then performs predetermined signal processing and then displays the signal in color on a monitor device.

ここで、内視鏡本体の挿入部の細径化を図るために、通
常は、1枚の固体撮像素子を用いてカラー映像信号を取
得するようにしている。この固体撮像素子の駆動方式の
代表的なものとしては、固体撮像素子の受光部上にR,
G、Bの各波長光を透過させるカラーフィルタアレイを
市松模様に配置して、この固体撮像素子を露光して受光
部における各画素にR,G、Bからなるカラー映像信号
を蓄積させて、この蓄積信号を読み出すようにした所謂
同時駆動方式と、光源からの照明光を回転カラーフィル
タを介することによりR,G、Bの各色波長領域光によ
る照明を順次繰り返して行い、この間に固体撮像素子に
より電荷の蓄積及び転送を繰り返すことによって、R,
G、Bの各色画像信号をそれぞれフィールド毎に形成し
て、これら各色画像信号をフィールドメモリを介して同
時式信号に変換してカラー映像信号を出力するようにし
た面順次駆動方式とがある。
Here, in order to reduce the diameter of the insertion section of the endoscope main body, a single solid-state image sensor is normally used to obtain a color video signal. As a typical driving method of this solid-state image sensor, R,
A color filter array that transmits G and B wavelength light is arranged in a checkerboard pattern, and this solid-state image sensor is exposed to light to accumulate color video signals consisting of R, G, and B in each pixel in the light receiving section. By using a so-called simultaneous drive method that reads out this accumulated signal, and by passing the illumination light from the light source through a rotating color filter, illumination with light in the R, G, and B color wavelength ranges is sequentially repeated, and during this period, the solid-state image sensor By repeating charge accumulation and transfer, R,
There is a frame-sequential driving method in which G and B color image signals are formed for each field, and these color image signals are converted into simultaneous signals via a field memory to output a color video signal.

ここで、同時駆動方式であると、面順次駆動方式である
とを問わず、固体撮像素子を駆動して被写体の映像を撮
影する際において、鮮明で高画質の映像を得るには、適
正な照明光量で照明しなければならない。然るに1、被
写体と照明窓及び観察窓を設けた挿入部の先端との位置
関係や、被写体の反射率等によっては、適正な照明光量
は一定ではない。例えば、被写体が遠い位置にあると、
この被写体からの反射光量が少なくなるので、固体撮像
素子の受光量も少なくなり、モニタ画面が暗くなる。こ
れに対して、被写体が近い位置にあると、固体撮像素子
の受光量が大き過ぎてすぐに固体撮像素子が飽和してし
まい、所謂白つぶれ現象が生じて1、モニタ画像の白部
分の詳細情報が欠落し、やはり画質が悪化する。
Regardless of whether it is a simultaneous drive method or a frame-sequential drive method, when driving a solid-state image sensor to capture an image of a subject, in order to obtain a clear, high-quality image, it is necessary to It must be illuminated with the same amount of light. However, 1. The appropriate amount of illumination light is not constant depending on the positional relationship between the subject and the tip of the insertion section provided with the illumination window and observation window, the reflectance of the subject, etc. For example, if the subject is far away,
Since the amount of reflected light from the subject decreases, the amount of light received by the solid-state image sensor also decreases, making the monitor screen darker. On the other hand, if the subject is close to the subject, the amount of light received by the solid-state image sensor will be too large and the solid-state image sensor will quickly become saturated, resulting in the so-called whitewashing phenomenon. Information is lost and image quality deteriorates.

そこで、従来技術においては、被写体の位置や該被写体
の光の反射率等に応じて光源から照射される照明光量を
調整することによって、被写体からの反射光量の変化に
伴なう固体撮像素子の受光量の変化を調整する構成とし
たものが用いられている。この照明光量の調整を行う機
構としては、光源とライトガイドとの間に設けられ、光
源光、量を機械的に制御するための光量絞り部材と、こ
の光量絞り部材を制御するために、モータ等の駆動手段
を備えたサーボ機構、とからなる光量絞り機構が用いら
れる。そして、固体撮像素子から出力される映像信号を
検波して、その中から輝度情報を取り出して、この輝度
レベルを所定の基準レベルと比較して、その偏差に基づ
いてサーボ機構に駆動信号を入力し、該サーボ機構によ
って光量絞り部材を作動させて、映像信号の輝度レベル
がほぼ一定となるように照明光量を増減させるように調
整している。
Therefore, in the conventional technology, by adjusting the amount of illumination light emitted from the light source according to the position of the object, the light reflectance of the object, etc., the amount of light reflected from the object changes. A structure that adjusts changes in the amount of received light is used. The mechanism for adjusting the amount of illumination light includes a light aperture member provided between the light source and the light guide to mechanically control the amount of light from the light source, and a motor to control the light aperture member. A light amount diaphragm mechanism consisting of a servo mechanism equipped with a driving means such as the following is used. Then, it detects the video signal output from the solid-state image sensor, extracts the brightness information from it, compares this brightness level with a predetermined reference level, and inputs a drive signal to the servo mechanism based on the deviation. The servo mechanism operates the light amount diaphragm member to adjust the amount of illumination light to increase or decrease so that the brightness level of the video signal is approximately constant.

[発明が解決しようとする課題] ところで、前述したような光量絞り機構を用いると、光
源部の構成が複雑かつ大型化するだけでなく、絞り機構
の応答性が悪く、また絞り速度制御性の問題等からハン
チング現象が生じて映像が安定しない場合もあり、さら
に光量絞り部材の種類によっては色バランスが悪くなる
という問題点もあり、さらにまた機械的な作動機構を用
いる関係から、故障の発生のおそれかあるので、照明光
の光量調整機構に十分な信頼性か得られない等の欠点が
ある。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, when the above-mentioned light aperture mechanism is used, not only does the structure of the light source become complicated and large, but also the response of the aperture mechanism is poor, and the aperture speed controllability is deteriorated. Hunting phenomenon may occur due to such problems and the image may not be stable.Furthermore, depending on the type of light aperture member, color balance may deteriorate, and furthermore, due to the use of a mechanical operating mechanism, failures may occur. Therefore, there is a drawback that sufficient reliability cannot be obtained in the light amount adjustment mechanism of the illumination light.

本発明は叙上の点に鑑みてなされたものであって、機械
的に作動する絞り機構を用いることなく、固体撮像素子
の受光量に応じてその感度を調整することにより出力映
像信号レベルを一定に保つように調整することかできる
電子内視鏡の撮像装置を提供することをその目的とする
ものである。
The present invention has been made in view of the above points, and the output video signal level can be adjusted by adjusting the sensitivity of the solid-state image sensor according to the amount of light received without using a mechanically operated aperture mechanism. It is an object of the present invention to provide an imaging device for an electronic endoscope that can be adjusted to maintain a constant value.

[問題点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
けて照明光を照射する光源と、該光源からの照明下にお
いて、当該被写体の映像を撮影する挿入部先端部分に配
設した固体撮像素子と、該固体撮像素子から出力される
映像信号レベルからその受光量を検出して、基準レベル
との偏差を演算する受光量検出手段と、該受光量検出手
段からの光量偏差信号に基づいて、前記固体撮像素子の
全電荷蓄積時間のうちの一部を無効蓄積時間とすること
によって、有効電荷蓄積時間を変化させる電荷蓄積時間
調整手段とからなり、被写体からの反射光量に応じて前
記固体撮像素子の電荷蓄積時間を調整する構成としたこ
とをその特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention includes a light source that emits illumination light toward a subject, and an image of the subject is photographed under illumination from the light source. a solid-state imaging device disposed at the distal end of the insertion section; a received-light amount detection means for detecting the amount of received light from the video signal level output from the solid-state imaging device and calculating a deviation from a reference level; and the amount of received light. charge accumulation time adjusting means for changing the effective charge accumulation time by setting a part of the total charge accumulation time of the solid-state image sensor as an invalid accumulation time based on a light intensity deviation signal from the detection means; A feature of the present invention is that the charge accumulation time of the solid-state image sensor is adjusted according to the amount of light reflected from the subject.

[作用l このように、固体撮像素子における電荷蓄積時間を制御
してその感度調整を行うことによって、光源光量自体を
変化させなくとも、被写体の位置や状態等に応じて固体
撮像素子の受光量を調整することができ、該固体撮像素
子の映像信号の出力レベルを精度良く一定化することが
できる。即ち、固体撮像素子は、1フイールドにおける
全電荷蓄積時間は一定(通常は1/60秒)であるが、
この全電荷蓄積時間内に蓄積される電荷をすべて取り出
すのではなく、その一部を無効電荷として掃き出させる
ようにすることによって、有効電荷蓄積時間を制限して
固体撮像素子の感度を自動的に補正する0例えば、被写
体の位置が近い場合には、無効電荷蓄積時間を長くし、
有効電荷蓄積時間を少なくして、固体撮像素子に余分の
電荷を掃き出すことによって、該固体撮像素子が薫和す
るのを防止することができる。また、被写体の位置が遠
く、この被写体からの反射光量が少ない場合には、有効
電荷蓄積時間を長く取ることにより固体撮像素子の感度
を上げて、全体の出力映像信号の出力レベルを向上させ
ることかできる。
[Operation l] In this way, by controlling the charge accumulation time in the solid-state image sensor and adjusting its sensitivity, the amount of light received by the solid-state image sensor can be adjusted according to the position and condition of the subject without changing the light source itself. can be adjusted, and the output level of the video signal of the solid-state image sensor can be made constant with high precision. That is, in a solid-state image sensor, the total charge accumulation time in one field is constant (usually 1/60 second);
Rather than extracting all of the charge accumulated within this total charge accumulation time, a portion of it is swept out as invalid charge, thereby limiting the effective charge accumulation time and automatically increasing the sensitivity of the solid-state image sensor. For example, if the subject is close, increase the invalid charge accumulation time,
By reducing the effective charge accumulation time and discharging excess charge to the solid-state image sensor, it is possible to prevent the solid-state image sensor from becoming harmonized. Furthermore, when the subject is far away and the amount of light reflected from the subject is small, increasing the effective charge accumulation time increases the sensitivity of the solid-state image sensor and improves the output level of the overall output video signal. I can do it.

ここで、有効電荷蓄積時間を制限するには、全電荷蓄積
時間の途中で蓄積電荷の掃き出しを行う不要電荷転送パ
ルスを固体撮像素子に印加して、それまでに蓄積された
電荷を一度掃き出させ、この不要電荷を掃き出すパルス
が印加された後に蓄積された電荷のみを取り出して映像
信号処理回路に伝送する。そして、この不要電荷の掃き
出しパルスの印加タイミングを変えることによって、有
効電荷蓄積時間を変化させることができる。而して、こ
の固体撮像素子に対する不要電荷掃き出しパルスの印加
タイミングは、従来技術と同様、固体撮像素子からの出
力映像信号を検波して、その輝度信号を取り出して、所
定の基準レベルを比較することにより決定する。
Here, in order to limit the effective charge accumulation time, an unnecessary charge transfer pulse that sweeps out the accumulated charge is applied to the solid-state image sensor in the middle of the total charge accumulation time, and the charge accumulated up to that point is swept out once. After applying a pulse to sweep out this unnecessary charge, only the accumulated charge is taken out and transmitted to the video signal processing circuit. By changing the application timing of this unnecessary charge sweep pulse, the effective charge accumulation time can be changed. The timing of applying the unnecessary charge sweep pulse to the solid-state image sensor is determined by detecting the output video signal from the solid-state image sensor, extracting its luminance signal, and comparing it with a predetermined reference level, as in the conventional technology. Determined by

[実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail based on the drawings.

まず、第1図に面順次方式で駆動される固体撮像素子を
用いた電子内視鏡の撮像装置の概略構成を示す。
First, FIG. 1 shows a schematic configuration of an imaging device for an electronic endoscope using a solid-state imaging device driven in a frame-sequential manner.

図中において、1は照明ランプを示し、該照明ランプ1
は白色発光するものが用いられる。この照明ランプ1か
ら照射される照明光は、集光レンズ39回転カラーフィ
ルタ4を介してライトガイド5に入射され、該ライトガ
イド5の出射端から被写体に向けて照明光を照射するこ
とかできるようになっている。ここで、回転カラーフィ
ルタ4には、第2図に示したように、R,G、Bの各波
長領域光のみを透過させるフィルタ域4R,4G、 4
Bが形成され、また各フィルタ域4R,4G、 4B間
には遮光域が形成されている。そして、この被写体から
の反射像は、ライトガイド5の出射端に近接する位置に
設けた対物レンズ6を介して固体撮像素子としてのCC
D7に入射され、該CCD7により光電変換されて、R
,G、Bの各色画像信号が得らえるようになっている。
In the figure, 1 indicates an illumination lamp, and the illumination lamp 1
The one that emits white light is used. The illumination light emitted from the illumination lamp 1 is incident on the light guide 5 via the condensing lens 39 and the rotating color filter 4, and the illumination light can be irradiated from the output end of the light guide 5 toward the subject. It looks like this. Here, as shown in FIG. 2, the rotating color filter 4 has filter regions 4R, 4G, 4 that transmit only light in the R, G, and B wavelength regions.
B is formed, and a light shielding area is formed between each filter area 4R, 4G, and 4B. The reflected image from this object is transmitted to a CC as a solid-state image sensor via an objective lens 6 provided at a position close to the output end of the light guide 5.
It is incident on D7, photoelectrically converted by the CCD7, and R
, G, and B color image signals can be obtained.

CCD7を駆動するために、同期信号発生回路10が設
けられており、該同期信号発生回路10から出力される
同期信号はタイミングパルス発生回路11を介してCO
D駆動回路12に入力されて、該CCD駆動回路12か
ら読み出し駆動信号をCCD7に印加することにより、
R,G、Bのフィールド毎の色画像信号が読み出される
ようになっている。そして、R,G、Bの各フィールド
の色画像信号は映像信号処理口、路13を介してA/D
変換器14によってA/D変換されて、フィールドメモ
リ15における各メモリ域15R,15G、 15Bに
それぞれR,G、Bの各色画像信号が順次格納され、い
ずれかの色画像信号が2フイ一ルド分フィールドメモリ
15に格納されたときに、これら各色画像信号は同時に
読み出されて同時式信号となり、それぞれD/A変換器
16R,16G、 16Bによりアナログ変換されて、
これらR,G、Bの各色の映像信号をエンコーダ17を
介して重ね合わせることによりコンポジット映像信号が
出力されて、モニタ装置に被写体の像をカラー表示する
ことができるようになっている。
In order to drive the CCD 7, a synchronization signal generation circuit 10 is provided, and the synchronization signal outputted from the synchronization signal generation circuit 10 is sent to the CO2 via a timing pulse generation circuit 11.
By inputting the signal to the D drive circuit 12 and applying a read drive signal from the CCD drive circuit 12 to the CCD 7,
Color image signals for each field of R, G, and B are read out. The color image signals of each field of R, G, and B are sent to the A/D through the video signal processing port and path 13.
A/D conversion is performed by the converter 14, and each R, G, and B color image signal is sequentially stored in each memory area 15R, 15G, and 15B in the field memory 15, and any color image signal is stored in two fields. When stored in the minute field memory 15, these color image signals are simultaneously read out to become simultaneous signals, which are converted into analog signals by D/A converters 16R, 16G, and 16B, respectively.
By superimposing these R, G, and B color video signals via the encoder 17, a composite video signal is output, and the image of the subject can be displayed in color on a monitor device.

ここで、既に説明したように、ライトガイド5及びCC
D7の出射端と被写体との間の距離や被写体における光
の反射率等の関係から、撮影時において、被写体から反
射してCCD7が受光する光量が変化する。然るに、本
発明においては、光源としての照明ランプ1の光量自体
は、被写体の位置や状態等とは無関係に一定となし、ま
たこの光源側には光量絞り機構は設けられていない。こ
れに代えて、CCD7の電荷蓄積時間を制御することに
よって、その感度調整を行い、もって被写体からの反射
光量が変化しても、モニタ装置に表示される被写体の映
像をほぼ一定の明るさの状態で表示させるようにして、
高画質の映像を得るように構成している。
Here, as already explained, the light guide 5 and CC
The amount of light reflected from the subject and received by the CCD 7 changes during photographing due to the relationship between the distance between the output end of the D7 and the subject, the reflectance of light on the subject, and the like. However, in the present invention, the light amount of the illumination lamp 1 as a light source is constant regardless of the position or condition of the subject, and no light amount diaphragm mechanism is provided on the light source side. Instead, the sensitivity can be adjusted by controlling the charge accumulation time of the CCD 7, so that even if the amount of reflected light from the subject changes, the image of the subject displayed on the monitor device can be maintained at approximately constant brightness. So that it is displayed in the state,
It is configured to obtain high-quality images.

即ち、CCD7の各フィールドにおける電荷蓄積時間は
一定であるが、この全電荷蓄積時間の一部を無効とし、
映像信号として取り出す有効電荷蓄積時間を制御するこ
とによって、出力映像信号のレベルが一定となるように
CCD7の感度調整が行われるようになっている。
That is, although the charge accumulation time in each field of the CCD 7 is constant, a part of this total charge accumulation time is invalidated,
By controlling the effective charge accumulation time taken out as a video signal, the sensitivity of the CCD 7 is adjusted so that the level of the output video signal is constant.

そこで、以下にフレームインタライン転送方式のCOD
を用いた場合における各フィールドの出力レベルの調整
を行う方式について具体的に説明する。
Therefore, below is the COD of the frame interline transfer method.
A method for adjusting the output level of each field when using the following will be explained in detail.

フレームインタライン転送方式でCCD7を駆動するに
は、周知のように、各フレームにおける順次照明が行わ
れている間に該CCD7の受光部に受光させることによ
り、該受光部に信号電荷の蓄積を行わせる。ここで、通
常このCCD7による電荷蓄積時間は通常1760秒で
あり、従って1760秒毎に蓄積電荷の読み出しが行わ
れることになる。しかしながら、この全電荷蓄積時間の
うち、ある任意の時間が経過したときに、蓄積電荷を掃
き出す不要電荷読出パルスを受光部に加えて、この間に
受光部にH&された電荷を不要電荷としてドレーンに掃
き出させる。そして、この不要電荷読出パルス印加後に
、新たに受光部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CCD7に印加することにより映
像信号として取り出す。
To drive the CCD 7 using the frame interline transfer method, as is well known, the light receiving section of the CCD 7 receives light while sequential illumination in each frame is performed, thereby accumulating signal charges in the light receiving section. Let it happen. Here, the charge accumulation time by the CCD 7 is normally 1760 seconds, and therefore the accumulated charges are read out every 1760 seconds. However, when a certain arbitrary period of time has elapsed out of this total charge accumulation time, an unnecessary charge readout pulse is applied to the light receiving section to sweep out the accumulated charge, and the charge H&ed in the light receiving section during this period is drained as unnecessary charge. Have it swept away. After applying this unnecessary charge readout pulse, the signal charge newly accumulated in the light receiving section is extracted as a video signal by applying a forward transfer pulse to the CCD 7 during the vertical blanking period.

而して、この不要電荷読出パルスを加えるために、第1
図から明らかなように、電荷蓄積時間制御回路18が設
けられており、該電荷蓄積時間制御回路18から出力さ
れる信号に基づいて電荷蓄積時間中に加えられる不要電
荷読出パルスの出力タイミングを設定することができる
ようになっている。そして、この電荷蓄積時間制御回路
18は受光量検出手段19に接続されており、この受光
量検出手段19においては、CCD7に、おける実際の
出力映像信号のレベルと所定の基準レベルとの偏差か演
算されるようになっており、この受光量検出手段19か
らの偏差信号を電荷蓄積時間制御回路18に入力するこ
とによって、不要電荷転送パルスの出力タイミングを調
整するようになっている。
Therefore, in order to add this unnecessary charge readout pulse, the first
As is clear from the figure, a charge accumulation time control circuit 18 is provided, and the output timing of the unnecessary charge read pulse added during the charge accumulation time is set based on the signal output from the charge accumulation time control circuit 18. It is now possible to do so. This charge accumulation time control circuit 18 is connected to a received light amount detection means 19, and the received light amount detection means 19 detects the deviation between the level of the actual output video signal in the CCD 7 and a predetermined reference level. By inputting the deviation signal from the received light amount detection means 19 to the charge accumulation time control circuit 18, the output timing of the unnecessary charge transfer pulse is adjusted.

このために、該受光量検出手段19は映像信号処理回路
13に接続されている。この映像信号処理回路13は、
第3図に示したように、ローパスフィルタ13a、ホワ
イトバランス回路13b、γ補正回路13cを有し、C
CD7から出力されるR、G、Bの各フィールドの色画
・像信号が順次処理されるが、このホワイトバランス回
路13bからγ補正回路13cに伝送される映像信号を
取り出して、増幅器19aにより増幅して、検波回路1
9bによって検波してその出力輝度レベルを検出するよ
うにしている。そして、このようにして検出されたCC
D7からの画像出力信号の輝度レベルを基準レベル設定
器19cにより予め設定されている基準レベルと比較器
19dにおいて比較して、そのレベル差に関する光量偏
差信号が電荷蓄積時間設定回路18に入力されて、この
偏差信号に基づいて不要電荷読出パルスの出力タイミン
グを決定する。このようにしてタイミング設定された不
要電荷読出パルスは、タイミングパルス発生回路11か
らCCD駆動回路12に伝送され、該CCD駆動回路1
2からCCD7に加えられるCCD駆動信号に搬送させ
て。
For this purpose, the received light amount detection means 19 is connected to the video signal processing circuit 13. This video signal processing circuit 13 is
As shown in FIG. 3, it has a low-pass filter 13a, a white balance circuit 13b, and a γ correction circuit 13c.
The color image/image signals of each field of R, G, and B output from the CD 7 are sequentially processed, and the video signal transmitted from the white balance circuit 13b to the γ correction circuit 13c is taken out and amplified by the amplifier 19a. Then, the detection circuit 1
9b to detect the output luminance level. And CC detected in this way
The brightness level of the image output signal from D7 is compared with a reference level preset by the reference level setter 19c in the comparator 19d, and a light amount deviation signal related to the level difference is input to the charge accumulation time setting circuit 18. , the output timing of the unnecessary charge read pulse is determined based on this deviation signal. The unnecessary charge read pulse whose timing has been set in this way is transmitted from the timing pulse generation circuit 11 to the CCD drive circuit 12, and the CCD drive circuit 1
2 to the CCD drive signal applied to CCD7.

該CCD7に所定のタイミングで印加する構成となって
いる。
The configuration is such that the voltage is applied to the CCD 7 at a predetermined timing.

而して、第4図(a)に示したように、照明ランプ1か
らの照明光は回転カラーフィルタ4を介することによっ
て、R,G、Bのそれぞれの波長光による照明が行われ
て、CCD7が露光されるフィールド期間Fと、各色の
フィールド期間F間において遮光状態となった垂直ブラ
ンキング期間Bが順次繰り返されることになる。そして
、第4図(b)に示したように、それぞれのフィールド
期間Fの間にCCD7に信号電荷の蓄積が行われ、垂直
ブランキング期間B内に、転送パルスTPを加えること
により、該CCD7の受光部に蓄積された信号電荷が蓄
積部に転送される。
As shown in FIG. 4(a), the illumination light from the illumination lamp 1 passes through the rotating color filter 4 and is illuminated with light of each wavelength of R, G, and B. A field period F in which the CCD 7 is exposed to light and a vertical blanking period B in which light is shielded between the field periods F of each color are sequentially repeated. Then, as shown in FIG. 4(b), signal charges are accumulated in the CCD 7 during each field period F, and by applying a transfer pulse TP during the vertical blanking period B, the CCD 7 The signal charge accumulated in the light receiving section is transferred to the accumulation section.

然るに、前述したフィールド期間Fにおける全電荷蓄積
時間の全てを蓄積部に転送するのではなく、無効蓄積時
間FDを設けて、CCD7の電荷蓄積途中において、そ
れまでに蓄積された電荷を不要電荷としてトレインに掃
き出させ、この無効蓄積時間FD以後の有効電荷蓄積時
間FE間に蓄積された信号電荷のみを映像信号として取
り出されることになる。
However, instead of transferring the entire charge accumulation time during the field period F described above to the storage section, an invalid accumulation time FD is provided, and during charge accumulation in the CCD 7, the charges accumulated up to that point are used as unnecessary charges. Only the signal charges accumulated during the effective charge accumulation time FE after the invalid accumulation time FD are extracted as a video signal.

そこで、CCD7から出力される映像信号を受光量検出
手段19を構成する検波回路19aに取り込んで、該検
波回路19aによって出力映像信号の輝度レベルを検出
して、この信号レベルを比較器19dに入力し、基準レ
ベル設定器19cで設定した基準レベルと比較して、そ
のレベル差を演算してその偏差信号を電荷蓄積時間制御
回路18に入力する。この偏差信号に基づいて電荷蓄積
時間制御回路18によって不要電荷読出パルスRPの印
加タイミングを割り出す。このようにして割り出された
不要電荷読出パルスRPが、タイミング回路11及びC
CD駆動回路12を順次介してCCD7に入力されると
、該CCD7の受光部にそれまでに蓄積された電荷が蓄
積部に転送される。そして、この不要電荷が転送された
後の有効電荷蓄積時間FE間に受光部に電荷が蓄積され
て、この蓄積電荷が、垂直ブランキング期間Bになると
、CCD7にホトダイオード読出パルスTPを加えるこ
とにより蓄積部に転送される。然るに、このホトダイオ
ード読出パルスTPを印加したときに、蓄積部に不要電
荷を残さないようにするために、該ホトダイオード読出
パルスTPの前に不要電荷掃き出しの転送パルスDPが
加えられて、不要電荷がドレンに掃き出される。さら・
に、信号電荷が垂直転送部に転送された有効電荷は、有
効電荷転送パルスHPを印加することによって、蓄積部
に転送されて、順次信号電荷が読み出されることになる
Therefore, the video signal output from the CCD 7 is taken into the detection circuit 19a constituting the received light amount detection means 19, the detection circuit 19a detects the brightness level of the output video signal, and this signal level is input to the comparator 19d. Then, it is compared with the reference level set by the reference level setter 19c, the level difference is calculated, and the deviation signal is inputted to the charge accumulation time control circuit 18. Based on this deviation signal, the charge accumulation time control circuit 18 determines the application timing of the unnecessary charge read pulse RP. The unnecessary charge read pulse RP determined in this way is transmitted to the timing circuit 11 and C
When the charges are sequentially input to the CCD 7 via the CD drive circuit 12, the charges accumulated in the light receiving section of the CCD 7 up to that point are transferred to the accumulation section. After this unnecessary charge is transferred, charge is accumulated in the light receiving section during the effective charge accumulation time FE, and when the vertical blanking period B starts, the charge is accumulated by applying a photodiode read pulse TP to the CCD 7. Transferred to the storage section. However, in order to prevent unnecessary charges from remaining in the storage section when this photodiode readout pulse TP is applied, a transfer pulse DP for sweeping out unnecessary charges is added before the photodiode readout pulse TP. It is swept out into the drain. Sara·
Then, by applying an effective charge transfer pulse HP, the effective charges from which the signal charges have been transferred to the vertical transfer section are transferred to the storage section, and the signal charges are sequentially read out.

このようにして読み出されたR、G、Bの各色画像信号
は、A/D変換器14を介してフィールドメモリ15の
各メモリ域15R,15G、 15Bに書き込まれて、
これらR,G、Bの各色画像信号が記録されると、それ
らが同時に読み出されて、エンコーダ17により合成さ
れたコンポジット映像信号が形成される。
The R, G, and B color image signals read out in this manner are written to each memory area 15R, 15G, and 15B of the field memory 15 via the A/D converter 14, and
When these R, G, and B color image signals are recorded, they are simultaneously read out and combined by the encoder 17 to form a composite video signal.

この結果、光源光量・を調整しなくとも、被写体からの
反射光の強弱を補正して、第4図(c)に実線で示した
ように、はぼ一定の映像信号が得られるように制御する
ことができる。このように、不要電荷読出パルスRPの
印加タイミングを被写体からの反射光の光量に基づいて
変化させるようにすることによって、被写体が近くにあ
り、反射光量が大きく、同図に点線で示したように出力
レベルが高い場合も、該被写体が遠くにあって、反射光
量が少なく、−点鎖線で示したように出力レベルが低い
場合も、モニタ画面上では、はぼ同じ明るさで被写体を
映し出すことができる。なお、このように、CCD7の
全電荷蓄積時間中に無効蓄積時間を設けることによって
、出力映像信号のレベルの調整を行うものであるから、
照明ランプ1から照射される照明光の光量は、遠い位置
で、反射光量が少ない場合で、も十分な映像信号レベル
か得られる程度に保持しておく必要があることはいうま
でもない。
As a result, the intensity of the reflected light from the subject can be corrected without adjusting the light intensity of the light source, and control can be performed so that a nearly constant video signal can be obtained, as shown by the solid line in Figure 4(c). can do. In this way, by changing the application timing of the unnecessary charge readout pulse RP based on the amount of reflected light from the subject, it is possible to detect cases where the subject is nearby and the amount of reflected light is large, as shown by the dotted line in the figure. Even if the output level is high, or if the subject is far away and the amount of reflected light is low, and the output level is low as shown by the dashed line, the subject will be displayed with approximately the same brightness on the monitor screen. be able to. In addition, since the level of the output video signal is adjusted by providing an invalid accumulation time during the total charge accumulation time of the CCD 7,
It goes without saying that the amount of illumination light emitted from the illumination lamp 1 needs to be maintained at a level that allows a sufficient video signal level to be obtained even when the amount of reflected light is small at a remote location.

このように、CCD7の有効電荷蓄積時間を制限するこ
とによって、その感度を自動的に補正して出力映像信号
のレベル調整を行うように制御しているから、光源光量
を機械的に制御する従来技術のものと比較して、光源部
の構成を小型化、コンパクト化することができ、コスト
的に有利であるだけで・なく、機械的絞り機構に特有な
ハンチング現象や色ずれ現象の発生が抑止され、また機
械的な駆動部材を用いないので、作動が安定し、信頼性
が高くなる。
In this way, by limiting the effective charge accumulation time of the CCD 7, the sensitivity is automatically corrected and the level of the output video signal is adjusted. Compared to conventional technology, the structure of the light source can be made smaller and more compact, which is not only advantageous in terms of cost, but also eliminates the hunting and color shift phenomena that are characteristic of mechanical aperture mechanisms. In addition, since no mechanical drive member is used, the operation is stable and highly reliable.

さらに、内視鏡としては、例えば胃鏡、十二指腸鏡、大
腸鏡等のように各種のものがあるが、この内視鏡の種類
によっては、CODの結像サイズが異なり、このために
光源側の光量を同じにしても、このCCDから出力され
る映像信号のレベルが変化する。そこで、基準レベル設
定器19cで設定される基準レベルを適宜変更すること
ができるように構成すれば、こ0CCDの結像サイズに
応じた最適の出力レベルの映像信号を得るように調整す
ることがてきるようになる。
Furthermore, there are various types of endoscopes, such as gastroscopes, duodenoscopes, colonoscopes, etc., and depending on the type of endoscope, the size of the COD image formed differs, so the light source side Even if the amount of light is the same, the level of the video signal output from this CCD changes. Therefore, if the reference level set by the reference level setter 19c is configured to be able to be changed as appropriate, it is possible to adjust the video signal at the optimal output level according to the image formation size of the 0CCD. You will be able to do it.

なお、前述した実施例においては、フレームインタライ
ン転送方式のCCDについて説明したが、インタライン
転送方式のCOD、MOS形CCDにおいても、前述と
同様の信号電荷蓄積時間の制御が可能となる。例えば、
VOFD式のインタライン転送CODを用い、受光部に
水平走査期間毎に不要電荷の掃き出しを行うパルスを印
加すれば、この不要電荷を水平ブランキング期間中に基
板に掃き出すようになし、この掃き出しのパルスを印加
する時間を制御することによってもR2O,Bの信号電
荷蓄積時間の制御を行うことかできるようになる。また
、CCDの駆動方式としては、前述した面順次駆動方式
のものに限らず、同時駆動方式のCODにあっても、同
様の制御を行うことができる。さらに、回転カラーフィ
ルタやCODの色に対する感度特性等によって、RlG
、Bの各色画像信号相互の間でも出力信号のばらつきが
あるが、R,G、B各フィールド毎に無効蓄積時間を変
化させるようにすれば、R,G。
In the above-mentioned embodiment, a CCD using a frame interline transfer method has been described, but the signal charge accumulation time can be controlled in the same manner as described above in a COD or MOS CCD using an interline transfer method. for example,
If a VOFD-type interline transfer COD is used and a pulse is applied to the light receiving section to sweep out unnecessary charges every horizontal scanning period, this unnecessary charge will be swept out to the substrate during the horizontal blanking period, and this sweeping out will be possible. The signal charge accumulation time of R2O and B can also be controlled by controlling the pulse application time. Further, the driving method of the CCD is not limited to the above-described frame sequential driving method, but the same control can be performed even in the case of a simultaneous driving method COD. Furthermore, RlG
, B color image signals, but if the invalid accumulation time is changed for each R, G, and B field, R, G.

B各フィールド毎の出力映像信号の色バランスをも改善
することができ、画像の再現性が極めて良好となる。
B: The color balance of the output video signal for each field can also be improved, and image reproducibility becomes extremely good.

〔発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、被写体からの反
射光の受光量を、固体撮像素子から出力される映像信号
レベルから反射光量検出手段で検出して、その出力信号
のレベルを基準レベルと比較して、その偏差信号に基づ
いて、固体撮像素子の全電荷蓄積時間の一部を無効蓄積
時間とすることによって、その有効電荷蓄積時間を変化
させて、固体撮像素子の有効電荷蓄積時間を制御するよ
うに構成したので、機械的な絞り機構を光源部に配設す
ることなく、被写体からの反射光が変化しても、映像信
号の出力レベルをほぼ一定に保つことができるようにな
る。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the amount of reflected light received from the subject is detected by the reflected light amount detection means from the video signal level output from the solid-state image sensor, and the output signal is detected by the reflected light amount detection means. level is compared with a reference level, and based on the deviation signal, a part of the total charge accumulation time of the solid-state image sensor is set as an invalid charge accumulation time, and the effective charge accumulation time is changed to change the effective charge accumulation time of the solid-state image sensor. Since the configuration is configured to control the effective charge accumulation time, the output level of the video signal can be kept almost constant even if the reflected light from the subject changes, without the need for a mechanical aperture mechanism in the light source. You will be able to do this.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る撮像装置を、内視鏡における面順
次方式の撮像システム全体の概略構成説明図、第2図は
回転カラーフィルタの構成説明図、第3図は第1図の映
像信号処理回路及び電荷蓄積時間制御信号設定手段の構
成説明図、第4図(a)は照明光の照射サイクルを、同
図(b)は転送及び不要電荷転送パルスの印加タイミン
グを、同図(c)はCODの映像信号の出力タイミング
をそれぞれ示す説明図である。 l :照明ランプ、4:回転カラーフィルタ、4R:R
フィルタ域、4G:Gフィルタ域、4B:Bフィルタ域
、7:CCD、10:同期信号発生回路、11:タイミ
ングパルス発生回路、12:CCD駆動回路、18:電
荷蓄積時間制御回路、19:受光量検出手段。 第 2 図 第 図 第 図
FIG. 1 is an explanatory diagram of the overall configuration of an imaging device according to the present invention using a field sequential method in an endoscope, FIG. 2 is an explanatory diagram of the configuration of a rotating color filter, and FIG. 3 is an image of the image shown in FIG. An explanatory diagram of the configuration of the signal processing circuit and charge accumulation time control signal setting means, FIG. 4(a) shows the irradiation cycle of illumination light, FIG. c) is an explanatory diagram showing the output timing of the COD video signal. l: illumination lamp, 4: rotating color filter, 4R:R
Filter area, 4G: G filter area, 4B: B filter area, 7: CCD, 10: Synchronization signal generation circuit, 11: Timing pulse generation circuit, 12: CCD drive circuit, 18: Charge accumulation time control circuit, 19: Light reception Quantity detection means. Figure 2 Figure 2 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  被写体に向けて照明光を照射する光源と、該光源から
の照明下において、当該被写体の映像を撮影する挿入部
先端部分に配設した固体撮像素子と、該固体撮像素子か
ら出力される映像信号レベルからその受光量を検出して
、基準レベルとの偏差を演算する受光量検出手段と、該
受光量検出手段からの光量偏差信号に基づいて、前記固
体撮像素子の全電荷蓄積時間のうちの一部を無効蓄積時
間とすることによって、有効電荷蓄積時間を変化させる
電荷蓄積時間調整手段とからなり、被写体からの反射光
量に応じて前記固体撮像素子の電荷蓄積時間を調整する
構成としたことを特徴とする電子内視鏡の撮像装置。
A light source that emits illumination light toward a subject, a solid-state image sensor disposed at the tip of the insertion section that captures an image of the subject under illumination from the light source, and a video signal output from the solid-state image sensor. A received light amount detecting means detects the received light amount from the level and calculates the deviation from the reference level, and a light amount deviation signal from the received light amount detecting means is used to detect the received light amount from the total charge accumulation time of the solid-state image sensor. The charge accumulation time adjustment means changes the effective charge accumulation time by setting a part of the charge accumulation time to an invalid accumulation time, and the structure is configured to adjust the charge accumulation time of the solid-state image sensor according to the amount of light reflected from the object. An electronic endoscope imaging device characterized by:
JP1270225A 1989-10-19 1989-10-19 Image pickup device for electronic endoscope Pending JPH03133280A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002296032A (en) * 2001-03-29 2002-10-09 Topcon Corp Position detector
JP2005245553A (en) * 2004-03-02 2005-09-15 Pentax Corp Video scope of electronic endoscopic apparatus capable of adjusting brightness

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55121779A (en) * 1979-03-14 1980-09-19 Olympus Optical Co Ltd Pickup device
JPS63180267A (en) * 1987-01-22 1988-07-25 Mitsubishi Electric Corp Photoelectric converter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55121779A (en) * 1979-03-14 1980-09-19 Olympus Optical Co Ltd Pickup device
JPS63180267A (en) * 1987-01-22 1988-07-25 Mitsubishi Electric Corp Photoelectric converter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002296032A (en) * 2001-03-29 2002-10-09 Topcon Corp Position detector
JP2005245553A (en) * 2004-03-02 2005-09-15 Pentax Corp Video scope of electronic endoscopic apparatus capable of adjusting brightness

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