JPH0438093A - 電子内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 二産業上の利用分野〕 本発明は電子内視鏡装置に係り、特に面順次方式て撮像
する電子内視鏡装置に関する。

〔従来の技術〕

医療用や工業用として用いられる電子内視鏡装置は、電
子内視鏡のスコープ部と、プロセッサと、モニタ装置と
を備え、スコープ部における挿入部を体腔等の内４部の
挿入して、プロセッサに内蔵した照明装胃から観察対象
部に向けて照明光を照射し、当該観察対象部からの反射
像をＣＣＤ等の固体撮像素子によって光電変換すること
により画像信号を形成し、このようにして得た画像信号
を撮像素子から読み出してプロセッサに伝送し、該プロ
セッサにおいて信号処理を行った上でモニタ装置にカラ
ー表示するようにしている。

ここで、スコープ部の挿入部の細径化を図るために、１
枚の撮像素子を用い、しかもその解像度を向上させるた
めに、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各色の画像を
それぞれフィールド毎に形成して、これらを重ね合わさ
ることによって画像を表示する、所謂面順次方式で撮像
素子を駆動するようにしたものが用いられる。

このように、面順次方式で撮像するためには、観察対象
部に向けて照射される照り光を、フィルタを介すること
によって、ＲＳＧＳＢの３色に分解し、これら各色の波
長光による照明光を時分割的に順次照射するようにしな
ければならない。このために、Ｒ，ＧＳＢの各色の波長
領域光を透過させるフィルタ域を備えた回転カラーフィ
ルタを用い、この回転カラーフィルタを光源からの照明
光の光路に介在させるようにしたものが用いられている
。

ここで、例えば白い物体をＲＳＧＳＢの各照明光で照射
してその反射像を固体撮像素子により光電変換したとき
に、Ｒ，Ｇ、Ｂの各フィールドの画像信号の出力レベル
は等しくする必要があり、それぞれの信号の出力レベル
に差があると、モニタ装置に画像を表示したときに、そ
の色の再現性が悪くなる。

ところで、一般に固体撮像素子は、赤外及び赤の長波長
領域に対する感度が高く、短波長領域である青色光に対
する感度が小さくなるという傾向がある。このために、
固体撮像素子を用いて観察対象部の撮像を行うに当たっ
て、Ｒフィールドにおける画像出力信号とＢフィールド
の画像出力信号とを比較したときに、Ｒフィールドの圧
力値がＢフィールドのそれよりかなり高くなる。具体的
にはＲ，Ｇ、Ｂの各フィールドの画像信号の出力比はほ
ぼ１：０．６：０．２〜０．３５となる。

従って、照明光の光量を大きくすると、Ｒフィールドに
おける信号が固体撮像素子で先に飽和してしまい、所謂
白つぶれの現象が起きて、モニタ画面に表示されるカラ
ー画像の画質の低下を来たすことになり、また、暗部や
中間光部等においては、画像が赤味がかった色となる等
、再生画像の忠実な色再現性を図ることができないとい
う欠点がある。さらに、前述した白つぶれ現象の発生を
防止するためには、光量を必要以上絞らなければならな
い。一方、光量を絞りすぎると、ダイナミックレンジの
低下が著しくなり、Ｓ／Ｎ　の低下を来たすという問題
点もある。

このために、従来技術にあっては、回転カラーフィルタ
におけるＲＳＧＳＢの各フィルタ域の面積に差を持たせ
るようになし、これらフィルタ域における照明光の光量
を調整するようにしていた。

ところで、固体撮像素子における分光感度特性は、個々
の製品について多少のばらつきがあるが、前述した従来
技術の方式による調整では、個々の固体撮像素子の分光
感度特性に対応させて、各フィールドの受光量を微細に
調整することはできないという欠点がある。

これに対し、近年、固体撮像素子の電荷Ｎ積降間を制御
する、いわゆる電子シャッタを利用して、回転カラーフ
ィルタにおけるＲ、Ｇ、Ｂの各フィルタ域の面積に差を
持たせたのと同様の効果を得るようにした電子内視鏡装
置が提案されている。

１！］９、この電子内視鏡装置は、Ｒ，Ｇ、Ｂの各色別
に電荷蓄積時間を設定するための設定器を有し、Ｒ，Ｇ
ＳＢの照明光の照射タイミングに同期して前記設定器で
設定した各色別の電荷蓄積時間を示す信号を切換出力し
、これにより固体撮像素子における各色別の画像に対す
る電荷蓄積時間を調整するようにしている。

〔発明が解決しようとする課８〕 ところで、上記電子ンヤフタによるシャッタ速度（電荷
蓄積時間〉は、各色別に固定されるため、内視鏡挿入部
の体腔への挿入時等において、挿入部先端が体腔壁に近
接すると、入射光量が大きくなり固体撮像素子が飽和す
る。このため、従来の電子内視鏡装置は、光源と回転カ
ラーフィルタとの間に、照射光量を調整する絞り機構が
設けられている。

即ち、従来の各色別の画像に対する電荷蓄積時間を調整
する電子シャッタ機能を有する電子内視鏡装置は、別途
絞り機構も必要としていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、回転
カラーフィルタにおけるＲＳＧ、Ｂの各色フイルタ域の
面積に差をもたせることなく固体撮像素子の各色別の感
度差を補償するとともに、絞り機構を省略することがで
きる電子内視鏡装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明は前記目的を達成する為に、光源からの照明光の
光路に回転カラーフィルタを配設し、該回転カラーフィ
ルタを回転させることにより、赤、緑、青の照明光を順
次観察対象部に向けて照射し、固体撮像素子により順次
各色別の画像を撮像し、この撮像により得た赤、緑、青
の面順次画像信号を同時式に変換してカラー画像として
再生するようにした電子内視鏡装置において、観察対象
部の明るさを検圧する検圧手段と、前記固体撮像素子の
各色別の感度及び観察対象部の明るさに基づいて前記固
体撮像素子における各色別の画像に対する電荷蓄積時間
を調整する調整手段と、を備えたことを特徴としている
。

〔作用〕

本発明によれば、固体撮像素子の各色別の感度に応じて
各色別の画像に対する電荷蓄積時間に差をもたせ、且つ
観察対象部の明るさに基づいて上記電荷蓄積時間を制御
するようにしている。これにより、回転カラーフィルタ
における赤、緑、青の各フィルタ域の面積に差をもたせ
たのと同様の効果が得られるとともに、絞り機構を省略
することができる。

〔実施例〕

以下添付図面に従って本発明に係る電子内視鏡装置の好
ましい実施例を詳説する。

第１図は本発明に係る電子内視鏡装置の全体構成を示す
ブロック図である。同図に示すように、この電子内視鏡
装置は、電子内視鏡のスコープ部１０と、プロセッサ２
０と、モニタ族［３０とから構成されている。

プロセッサ２０には、ライトガイド１２を介してＲ，Ｇ
、Ｂ光を順次観察対象部１４に照射するための照明装置
が内蔵されている。即ち、光源点灯回路２１によって点
灯された光源２２からの白色光は、集光レンズ２３及び
回転カラーフィルタ２４を介してライトガイド１２の一
１１２Ａｌ１４かれる。

回転カラ・−フィルタ２４はそれぞれ中心角１２０ａの
Ｒ，Ｇ、Ｂの３色のカラーフィルタを有し、モータ２５
によって回転させられる。このモータ２５は、同期信号
発生回路２７から同期信号を入力するモータ制御回路２
６によって、所定の回転速度（例えば、２０ｒｐｓ）で
回転するように制御される。これにより、光１１［１１
２２からの光は、回転カラーフィルタ２４を介して１／
６０秒の周期で順次変化するＲ、Ｇ、Ｂの各色の照明光
となり、ライトガイド１２を介して観察対象部１４に加
えられる。

電子内視鏡のスコープ部１０の先端には、対物レンズ１
５及び固体撮像素子（ＣＣＤ）１６が配設され、対物レ
ンズ１５はＲ，Ｇ、Ｂの各照明光によって照明された観
察対象部１４をＣＣＤ１６の受光部に結像し、ＣＣＤ　
１６はＣＣＤドライバ２８から信号線１７を介して加え
られる駆動パルスによって駆動され、入射光を光電変換
して各照明光に対応したＲＧＢ画像信号を信号線１８を
介して信号処理回路２９に圧力する。

プロセッサ２０の信号処理回路２９は、ＣＣＤ１６から
人力する面順次のＲＧＢ画像信号を同時式に変換する等
の信号処理を行ったのちモニタ装置３０にａカする。

第２図は上記プロセッサの詳細を示すブロック図である
。

同図において、ＣＣＤ１６から人力する面順次のＲ’Ｇ
Ｂ画像信号は、サンプルホールド回路、γ補正回路、ク
ランプ回路等を有するプロセス回路４０を経由してＡ／
Ｄ変換器４１に加えらえる。

Ａ／Ｄ変換器４１は人力するＲ　、ＣＢ画像信号（アナ
ログ信号）を１画素ずつデジタル信号に変換し、このデ
ジタル信号をＲ，ＧＳＢのフィールドメモリ４２．４３
．４４に出力する。

フィールドメモリ４２．４３．４４はフィールド選別用
パルス発生回路４５によって制御される。

即ち、フィールド選別用パルス発生回路４５は同期信号
発生回路２７から加えられる同期信号に基づいてＲ面像
信号、Ｇ画像信号及びＢ画像信号を順次フィールドメモ
リ４２．４３及び４４に記憶させ、各メモリの記憶内容
を更新させるためのＲ−ＥＮパルス、Ｇ−ＥＮパルス及
びＢ−ＥＮパルスを出力する。

これらのフィールドメモリ４２．４３．４４に記憶され
たＲＧ已面画像信号同時に読み出され、Ｄ／Ａ変換器４
６．４７．４８及び黒レベルをそろえるクランプ回路等
を有するプロセス回路５０．５１．５２を介してビデオ
出力端子５３．５４．５５から出力される。

一方、Ｄ／Ａ変換器４６．４７．４８の出力は自動電子
シャッタ制御回路６０に加えられている。

この自動電子シャッタ制御回路６０は、ＣＣＤ　１６に
おける各色別の画像に対する電荷蓄積時間を制御するた
めの信号をＣＣＤドライバ２８に出力する。

次に、上記自動電子シャッタ制御回路６０の詳細につい
て説明する。

第３図は自動電子シャッタ制御回路６０の一実施例を示
すブロック図であり、Ｄ／Ａ変換器４６．４７．４８か
らＲＧＢＧ像信号を入力するととも１と、フィールド選
別用パルス発生回路４５からＲ１ＧＳＢ光の照射タイミ
ングを示すＲ−ＥＮパルス、Ｇ−ＥＮ）＜ルス、Ｂ−Ｅ
Ｎパルスを入力している。

Ｒ基準信号設定器６１、Ｇ基準信号設定器６２及び８基
準信号設定器６３はそれぞれ可変抵抗ＶＶ　Ｒ１、Ｖ　
Ｒｚ　及びＶＲ，を有し、これらの可変抵抗ＶＲ，、Ｖ
Ｒ，及びＶＲｓ　を用いて所望の基準信号Ｒｒ＊ｆ、Ｇ
ｒｅｌ　及びＢ　Ｆ　ｅ　ｆ　を抵抗Ｒ＋　、Ｒ２及び
Ｒ２を介して増幅器６４．６５及び６６に出力できるよ
うになっている。

一方、Ｄ／Ａ変換器４６．４７及び４８からのＲＧＢ＃
Ｊ像信号はマトリクス回路６７に加えられ、ここで観察
対象部工４の輝度に比例した輝度信号Ｖ、が合成される
。この輝度信号Ｖ、は差動増幅器６８の正入力に加えら
れる。

差動増幅器６８の負入力には、輝度レベル設定器６９か
ら基準レベルＶ　ｒ　＠　ｒ　が加えられており、差動
増幅器６８は上記輝度信号Ｖ、と基準レベルＶ１．．と
を比較し、その差を増幅してそれぞれ抵抗Ｒ＝　、Ｒｓ
　及びＲ８を介して増幅器６４．６５及び６６に出力す
る。

即ち、増幅器６４．６５及び６６にはそれぞれ基準信号
Ｒｒｅｆ　、Ｇｒｅｌ及びＢ　ｒ　ａ　ｆ　に対応する
電圧信号と、基準レベルＶ　ｒ　ｓ　ｆ　　と輝度信号
Ｖ、との差信号に対応する電圧信号とが加算されて入力
されており、増幅器６４．６５及び６６はこれらの人力
信号を増幅してそれぞれアナログスイッチＳＷ１、ｓｗ
２及びＳＷ３に出力する。

アナログスイッチＳＷＩ、ＳＷ２及びＳＷ３は、それぞ
れフィールド選別用パルス発生回路４５からＲ−ＥＮパ
ルス、Ｇ−ＥＮパルス及びＢ−ＥＮパルスが加えられる
とＯＮＬ、人力する電圧信号を電圧／パルス幅変換回路
７０に導く。

電圧／パルス幅変換回路７０は人力する電圧信号をその
電圧値に対応するパルス輻のゲート信号Ｅ（第４図（Ｅ
））に変換し、このゲート信号Ｅを電圧信号の入力時点
からＣＣＤドライバ２８のアントゲ−）２８Ａに出力す
る。

アンドゲート２８Ａの他の入力には水平走査期間（ＩＨ
〉の周期の不要電荷掃き出しパルスが加えられており、
アントゲ−）２８Ａはゲート信号ＥがＨレベルの期間Ｔ
　ｌ　％動作可能となりその期間Ｔ１　に入力する不要
電荷掃き出しパルスＤ（第４図（Ｄ））をドライバ２８
を介してＣＣＤ１６に出力する。

ＣＣＤ１６は不要電荷掃き出しパルスＤを入力するごと
に、電荷蓄積した不要電荷（第４！！ｌ（Ｂ）参照）を
水平ブランキング期間にその都度ＣＣＤ基板に掃き出し
、不要電荷掃き出しパルスが出力されないシャッタ時間
Ｔ２　　（第４図（Ｄ＞参照）に応じた期間だけ電荷を
蓄積し、この電荷蓄積した信号電荷（第４図（Ｂ））を
垂直ブランキング信号（第４図（Ａ））に同期した信号
電荷転送パルス（第４図（Ｃ））によって読み出す。

即ち、電圧／パルス幅変換回路７０から出力されるゲー
ト信号Ｅのパルス幅が長くなるほど、ＣＣＤ１６の電荷
蓄積時間（シャッタ時間）が長くなる。

さて、前述したＲ基準信号設定器６１、Ｇｌｌ信号設定
器６２及びＢ基準信号設定器６３は、例えば白色被写体
をある一定の距離で撮像したときに、ＣＣＤ１６の各色
別の出力レベルが設定値になるようにそれぞれ基準信号
Ｒｒ＊ｆ　、Ｇｒｅｆ　及びＢ　ｒ　ｅ　ｆ　の電圧レ
ベルが調整される。

尚、これだけでは観察対象部との距離が変化した場合に
、一定の露出条件が得られない。

そこで、観察対象部の輝度に比例した輝度信号■、と、
輝度の基準レベルＶ　ｒ　ｓ　ｒ　との差に基づいて所
望の露出が得られるようにＣＣＤ１６の電荷蓄積時間を
変更するようにしている。例えば、基準レベルＶ　ｒ　
＊　ｆ　よりも輝度信号Ｖ、が大きくなったとき（観察
対象部が明るすぎるとき）、差動増幅器６８の出力は大
きくなり、各増幅器６４．６５．６６の出力レベルは上
がることになる。その結果、電圧／パルス幅変換回路７
０から出力されるゲート信号Ｅのパルス幅は長くなり、
この長くなった分だけ次段のアンドゲート２８Ａは不要
電荷掃き出しパルスを通過させるので、第４図（Ｄ）に
示す不要電荷掃き出し期間Ｔ１　は長くなり、ＣＣＤ１
６の電荷蓄積時間Ｔ２　は短くなる。

一方、観察対象部が暗くなると、輝度信号Ｖ。

は小さくなり、前記とは逆に電荷蓄積時間Ｔ、が長くな
り、最適な輝度レベルが得られることになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る電子内視鏡装置によれ
ば、固体撮像素子の各色別の感度に応じて各色別の画像
に対する電荷蓄積時間に差をもたせ、更に観察対象部の
明るさに基づいて最適な輝度レベルが得られるように上
記電荷蓄積時間を制御するようにしたため、回転カラー
フィルタにおけるＲ、Ｇ、Ｂの各フィルタ域の面積に差
をもたせることなく　ＲＧＢ画像信号のバランスが良好
となり、画像の画質を向上させることができるとともに
、絞り機構を省略することができ、高速絞り応答性を実
現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電子内視鏡装置の全体構成を示す
ブロック図、第２図は第１図のプロセッサの詳細を示す
ブロック図、第３図は第２図の自動電子シャッタ制御回
路の詳細を示すブロック図、第４図（Ａ）乃至（Ｅ）は
それぞれＣＯＤの電子シャッタを！！胡するために用い
たタイミングチャートである。 １４・・・観察対象部、　　１６・・・固体撮像素子〈
ＣＣＤ）、　２２・・・光源、　　２４・・・回転カラ
ーフィルタ、２８・・・ＣＣＤドライバ、　　２８Ａ−
・・アンドゲート、　　２９・・・信号処理回路、　　
４５・・・フィールド選別用パルス発生回路、　　６ｏ
・・・自動電子ンヤッタ制御回路、　６１・・・Ｒ基準
信号設定器、６２・・・Ｇ基準信号設定器、　　６３・
・・Ｂ基準信号設定器、　　６７・・・マ）１７２７回
路、　　６８・・差動増幅器、　　６９・・・輝度レベ
ル設定器、　　７ｏ・・・１４Ｅ／パルス幅変換回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源からの照明光の光路に回転カラーフィルタを
   配設し、該回転カラーフィルタを回転させることにより
   、赤、緑、青の照明光を順次観察対象部に向けて照射し
   、固体撮像素子により順次各色別の画像を撮像し、この
   撮像により得た赤、緑、青の面順次画像信号を同時式に
   変換してカラー画像として再生するようにした電子内視
   鏡装置において、 観察対象部の明るさを検出する検出手段と、前記固体撮
   像素子の各色別の感度及び観察対象部の明るさに基づい
   て前記固体撮像素子における各色別の画像に対する電荷
   蓄積時間を調整する調整手段と、 を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。
2. （２）前記調整手段は、白色被写体を所定の距離で撮像
   したときに前記固体撮像素子の各色別の出力レベルが設
   定値になるように各色別の電荷蓄積時間を設定する設定
   手段と、前記観察対象部の明るさが所定の輝度レベルと
   なるように各色別の電荷蓄積時間を制御する制御手段と
   、前記設定手段と制御手段の各出力を各色別にミックス
   するミックス手段と、前記ミックス手段でミックスされ
   た各色別の電荷蓄積時間を制御する信号を赤、緑、青の
   照明光の照射タイミングで切換出力する切換手段と、前
   記切換手段からの出力に基づいて前記固体撮像素子へ供
   給する不要電荷掃き出しパルスの期間を制御する手段と
   、から成ることを特徴とする請求項（１）記載の電子内
   視鏡装置。