JPH05329101A

JPH05329101A - 電子内視鏡装置

Info

Publication number: JPH05329101A
Application number: JP4162147A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Suzuki; 茂夫鈴木
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1992-05-28
Filing date: 1992-05-28
Publication date: 1993-12-14
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: JP2719994B2

Abstract

(57)【要約】【目的】観察対象の条件、光源の種類或いは観察目的
等に応じて、ビデオ信号の処理制御が選択できるように
し、良好な画像を得る。【構成】ＣＣＤ１０の蓄積電荷量を１垂直走査期間内
で制御する露出制御、１垂直走査期間以上で制御する長
時間露出制御及びＡＧＣ回路１４で行うゲイン制御を組
み合わせた複数の制御モードを設定し、この複数の制御
モードを任意に切換え選択できるようにする。例えば、
１垂直走査期間内露出制御と長時間露出制御を組み合わ
せたモード、１垂直走査期間内露出制御とゲイン制御を
組み合わせたモード、３種類の制御を組み合わせたモー
ド等とし、これらの制御モードを、各種条件に応じて選
択すれば、画質の向上が図れる。上記ゲイン制御につい
ては、ノイズ低減回路を付加することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子内視鏡装置、特に固
体撮像素子の蓄積電荷を制御する電子シャッタ機能が設
けられた装置の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子内視鏡装置は、固体撮像素子である
ＣＣＤ（Charge Coupled Device ）が電子内視鏡（電子
スコープ）の先端部に配設され、このＣＣＤにより消化
管等の体腔内や各種構造体の細管内等が撮像される。こ
のＣＣＤにおいては、各画素に対応して蓄積された電荷
量を制御する電子シャッタ機能が付加されている。

【０００３】図７には、インターライン転送方式のＣＣ
Ｄにてビデオ信号を出力する場合の構成が示されてい
る。図示されるように、ＣＣＤの各画素（フォトダイオ
ード）１の垂直方向に並べられた垂直ＣＣＤ２と、この
垂直ＣＣＤ２の出力を順次入力する水平ＣＣＤ３とが設
けられ、この水平ＣＣＤ３に出力アンプ４が接続され
る。このような構成によれば、図８に示されるように、
図（ａ）の垂直同期信号に対応して、図示されていない
が、垂直転送パルスφＶ1 ，φＶ2 ，φＶ3 ，φＶ4 内
のφＶ1 及びφＶ3 に含まれる読出し転送パルス、即ち
ＣＣＤ電荷蓄積制御パルス（ＶOFD ）が出力され、この
蓄積制御パルスにより各画素１に蓄積される電荷が制御
される。

【０００４】例えば、図８（ｂ）に示されるように、各
垂直走査期間内（１Ｖ毎）において掃出しパルスによっ
て時間ＴE1、ＴE2、ＴE3で蓄積電荷が排出され、その後
に蓄積された電荷が読出し転送パルスにて読み出されて
出力される。図の場合には、蓄積時間Ｔ1 により図８
（ｃ）に示されるＡ信号、蓄積時間Ｔ2 によりＢ信号、
蓄積時間Ｔ3 によりＣ信号が得られることになる。この
例を面順次式に対応させると、Ａ信号がＧ（緑）信号、
Ｂ信号がＢ（青）信号、Ｃ信号がＲ（赤）信号となり、
上記のような、異なる蓄積時間Ｔ1 、Ｔ2 、Ｔ3 の制御
により、各信号のレベルが揃ったビデオ信号を得ること
ができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電子内視鏡装置における電子シャッタ機能では、観
察対象が暗い場合、或いは装置に取り付けられた光源の
種類等によって、十分な明るさの良好な画像を得ること
ができないという問題があった。そこで、従来において
は上記１垂直走査期間内だけでなく、この期間を超え
た、例えば２垂直走査期間、３垂直走査期間において電
荷を蓄積することが提案されている。

【０００６】しかし、この場合は、ビデオ信号を出力す
るのに長い時間がかかり、動きのある観察対象を画像表
示する際に、その動きを十分に捉えることができない等
の問題がある。

【０００７】また、従来においては良好なビデオ信号を
形成する方法として、各ビデオ信号の増幅率（ゲイン）
を自動利得制御（ＡＧＣ）回路等にて制御し、ビデオ信
号のレベルを一定にすることが行われる。このゲイン制
御によれば、安定したレベルのビデオ信号を得ることが
できるが、ノイズ成分も増幅してしまうという問題があ
る。

【０００８】上記のように、各制御には一長一短があ
り、また観察対象の条件も各種各様となり、全ての条件
に合致する制御を行うことは困難である。一方、画像表
示は観察目的に応じて変え得るようにすれば便利となる
し、観察者が任意に選択できるようにすることも必要で
ある。

【０００９】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、各種の制御モードを設けることに
よって、観察対象の条件、光源の種類或いは観察目的等
に応じて、ビデオ信号の処理制御を選択することが可能
となる電子内視鏡装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１請求項の発明に係る電子内視鏡装置は、固体撮
像素子の蓄積電荷量を１垂直走査期間内で制御する１垂
直走査期間内露出制御と、上記蓄積電荷量を１垂直走査
期間を超えて制御する長時間露出制御と、ビデオ信号の
レベルが一定になるように増幅制御するゲイン制御と、
を組み合わせた複数の制御モードを設定し、この複数の
制御モードを任意に切換え選択するようにしたことを特
徴とする。また、第２請求項の発明は、上記ゲイン制御
により処理されたビデオ信号を入力してノイズを減少さ
せるノイズ低減回路を設けたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記の構成によれば、例えば１垂直走査期間内
露出制御と１垂直走査期間を超えた長時間露出制御の組
み合わせで制御する第１モードと、１垂直走査期間内露
出制御とゲイン制御の組み合わせで制御する第２モード
と、１垂直走査期間内露出制御と長時間露出制御とゲイ
ン制御の組み合わせで制御する第３モードが設定され、
上記ゲイン制御にはノイズ低減回路が付加される。上記
第１モードでは、１垂直走査期間だけでなく、例えば２
垂直走査期間、３垂直走査期間等の期間に及んで蓄積制
御が行われ、比較的動きの少ない観察対象で、かつ暗い
部位であっても良好なビデオ信号が形成できることにな
る。

【００１２】また、第２モードでは、１垂直走査期間に
おいて蓄積電荷の制御が行われた後に、例えば自動利得
制御回路によるゲイン制御が行われ、この後にノイズ低
減回路に供給される。この場合には、比較的動きのある
観察対象について、良好なビデオ信号が形成される。更
に、第３モードでは、例えば１垂直走査期間内の露出制
御で得られた信号についてゲイン制御が行われると共
に、例えば２垂直走査期間、３垂直走査期間等の期間で
の蓄積制御が行われ、極端に暗い観察部位等において良
好なビデオ信号が形成される。

【００１３】この第１〜第３のモードは、使用する光源
の種類に応じて自動的に切り換えてもよく、しかも観察
者が任意に選択することができ、この場合には観察目的
や観察者の好みに応じた画像を形成することが可能とな
る。

【００１４】

【実施例】図１には、実施例に係る電子内視鏡装置内の
回路ブロックが示されており、図示されるように、スコ
ープとしての電子内視鏡の先端に配設されたＣＣＤ１０
には、電子シャッタ動作を実行するＣＣＤ駆動回路１２
が接続されている。上記ＣＣＤ１０としては、インター
ライン型、フレームトランスファー型、フレームインタ
ーライン型等のデバイスが用いられ、このＣＣＤ１０を
駆動するＣＣＤ駆動回路１２は、垂直、水平同期信号等
に基づいて掃出しパルス、読出し転送パルス等の蓄積制
御パルスを形成・出力することにより、画素（フォトダ
イオード）毎に光電変換されて得られた電荷の蓄積を制
御する。

【００１５】上記ＣＣＤ１０には、切換え回路１３を介
して自動利得制御（ＡＧＣ−Automatic Gain Control）
回路１４が接続され、このＡＧＣ回路１４にノイズ低減
回路（リデューサ）１５が接続される。このＡＧＣ回路
１４は、一般に使用されているもので、例えば面順次式
の電子内視鏡の場合は、１垂直走査期間毎に得られるＲ
（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のビデオ信号のレベルが一
定となるように、各信号毎に自動的にゲインを変えて増
幅処理するものを用いることができる。また、上記ノイ
ズ低減回路１５は、例えば図２に示されるように、加算
器１６及びフレームメモリ１７からなり、これによりＳ
／Ｎ比を３ｄＢ改善できる。即ち、ビデオ信号のレベル
をＳとすると、加算器１６の出力ＳA は２Ｓとなり、一
方ノイズをＮとすると、加算器１６でのノイズＮA は、
ＮA ² ＝Ｎ² ＋Ｎ² ＝２Ｎ² からＮA ＝２^1/2 Ｎとな
る。従って、（Ｓ／Ｎ）A ＝（２Ｓ）／（２^1/2 Ｎ）＝
２^1/2 （Ｓ／Ｎ）となり、Ｓ／Ｎ比が３ｄＢ向上する。

【００１６】また、図１に示されるように、モード制御
回路１８がマイコン内等に設けられており、実施例で
は、このモード制御回路１８において図３に示される３
つのモードが実行される。即ち、第１モードは１垂直走
査期間内露出制御１００と長時間露出制御１１０を組み
合わせたもの、第２モードは１垂直走査期間内露出制御
１００とＡＧＣ回路１４によるゲイン制御１２０とノイ
ズ低減１３０との組み合わせたもの、第３モードは１垂
直走査期間内露出制御１００とゲイン制御１２０と長時
間露出制御１１０を組み合わせたものである。このモー
ド制御回路１８は、操作部等によるモード選択に基づい
て、上記切換え回路１３、ＡＧＣ回路１４、ノイズ低減
回路１５が制御されることになる。

【００１７】従って、上記の１垂直走査期間内露出制御
１００及び長時間露出制御１１０の場合は、ＣＣＤ駆動
回路１２によりＣＣＤ内の各画素単位での電荷の蓄積時
間を制御することにより、電荷（露出）制御が行われ
る。そして、上記露出制御の出力をそのまま出力する場
合には、切換え回路１３が端子Ｄ側へ切り換えられる。
また、ゲイン制御を行う場合には、この切換え回路１３
を端子Ｅ側へ切換えられ、上記１垂直走査期間内露出制
御１００により出力されたビデオ信号がＡＧＣ回路１４
へ供給される。

【００１８】そして、上記切換え回路１３の出力及びノ
イズ低減回路１５の出力を入力する信号処理回路２０が
設けられ、この信号処理回路２０によりガンマ補正処理
等の画像処理が施される。

【００１９】実施例は以上の構成からなり、まず上記第
１モードの制御を図４により説明する。実施例の第１モ
ードは、１垂直走査期間内露出制御１００と長時間露出
制御１１０を組み合わせたもので、図（ａ）の垂直同期
信号が形成出力されると、最初の１垂直走査期間（１
Ｖ）では、掃出しパルスにより時間ＴE1で蓄積電荷が排
出され、その後の蓄積時間Ｔ1 により図（ｃ）に示され
るＡ信号（ビデオ信号）が形成される。次の２垂直走査
期間では、掃出しパルスにより時間ＴE2で蓄積電荷が排
出され、その後の蓄積時間Ｔ2 によりＢ信号が形成さ
れ、更に次の３垂直走査期間では、掃出しパルスにより
時間ＴE3で蓄積電荷が排出され、その後の蓄積時間Ｔ3
によりＣ信号が形成される。この実施例を、面順次式に
対応させると、Ａ信号がＲ（赤）信号、Ｂ信号がＧ
（緑）信号、Ｃ信号がＢ（青）信号となり、異なる蓄積
時間Ｔ1 、Ｔ2 、Ｔ3 の制御により、各信号のレベルが
揃った良好なビデオ信号を得ることができる。

【００２０】図５には、上記第１モードの制御状態が入
射光量の変化に対する出力信号レベルの変化を記したグ
ラフで示されており、図示されるように、ＣＣＤ１０か
ら出力される信号のレベルが適切なレベルとしての基準
設定値Ｋ1 よりも大きな値となる領域では１垂直走査期
間内露出制御１００が行われ、基準設定値Ｋ1 よりも小
さな値となる領域では長時間露出制御１１０が行われる
ことになる。この第１モードは、例えば動きのない部位
を観察する場合等に良好な画像を得ることができる。

【００２１】また、第２モードは、１垂直走査期間内露
出制御１００とゲイン制御１２０を組み合わせたもの
で、この場合はＣＣＤ駆動回路１２から出力された蓄積
制御パルスに基づいて１垂直走査期間内で全ての信号に
ついて蓄積時間の制御が行われる。そして、その後にＡ
ＧＣ回路１４によりゲイン制御が行われ、全ての信号の
レベルが一定となるように自動的に増幅処理される。し
かし、この場合にはノイズも増幅される結果となるの
で、ノイズ低減回路１５によりノイズが低減される。

【００２２】この第２モードの場合も、図５に示される
ように、ＣＣＤ１０で得られる信号のレベルが基準設定
値Ｋ1 よりも低い場合に、ゲイン制御１２０を用いるよ
うにすればよく、従って基準設定値Ｋ1 よりも大きい場
合は、１垂直走査期間内露出制御１００のみでよいこと
になる。この第２モードは、例えば動きのある部位を観
察する場合等に良好な画像を得ることができる。

【００２３】更に、第３モードは、１垂直走査期間内露
出制御１００とゲイン制御１２０と長時間露出制御１１
０を組み合わせたもので、図６に示されるように、ＣＣ
Ｄ１０から出力される信号のレベルが基準設定値Ｋ2 よ
りも大きな値となる領域では１垂直走査期間内露出制御
１００が行われ、基準設定値Ｋ2 よりも小さな値となる
領域ではまずゲイン制御１２０が行われ、更に小さな値
となる領域で長時間露出制御１１０が行われることにな
る。この第３モードは、極端に暗い部位を観察する場合
等に良好な画像を得ることができる。

【００２４】上記のモードの切換えは、使用光源に応じ
て自動的に選択することができる。例えば、光源として
はキセノンランプ、ハロゲンランプ等が使用されている
が、これらのランプはその明るさが大きく相違してい
る。従って、明るい光源であるキセノンランプの場合
は、例えば第１モードを自動的に選択し、ハロゲンラン
プの場合は第２モードを選択できるようにすればよいこ
とになる。

【００２５】また、上記の各モードでは、蓄積時間Ｔ
（上記Ｔ1 〜Ｔ3 ）及びＡＧＣ回路１４でのゲインの設
定値（可変値）を複数設け、操作部で任意の値に可変し
ながら設定できるようにすることが好ましく、これによ
り観察部位の条件、観察目的に応じて操作者が自由に表
示状態を選択できることになる。

【００２６】また、上記実施例で示されたモードは、そ
の他の組み合わせとすることができ、更に１垂直走査期
間内露出制御１００、長時間露出制御１１０、ゲイン制
御１２０のそれぞれを単独で有するモードを設けてもよ
い。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、第１請求項の発明
によれば、１垂直走査期間内露出制御、長時間露出制御
及びゲイン制御を組み合わせた複数の制御モードを設定
し、この複数の制御モードを任意に切換え選択するよう
にしたので、観察対象の条件、観察目的、使用光源等に
応じて、ビデオ信号の処理制御を選択することが可能と
なり、画質の向上が図れると同時に、画像表示状態を自
由に選択できるという利点がある。

【００２８】また、第２請求項の発明は、ゲイン制御に
より処理されたビデオ信号についてノイズを減少させる
ようにしたので、動きのある観察対象等について良好な
画像処理を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る電子内視鏡装置の構成を
示す回路ブロック図である。

【図２】実施例のノイズ低減回路の構成を示す図であ
る。

【図３】実施例で設定される複数モードの内容を示す説
明図である。

【図４】実施例の第１モードの動作を示す信号波形図で
ある。

【図５】第１モード及び第２モードの制御状態を示す図
である。

【図６】第３モードの制御状態を示す図である。

【図７】従来におけるインターライン転送方式のＣＣＤ
でビデオ信号を出力する場合の構成を示す図ある。

【図８】図７における電子シャッタ動作を示す波形図で
ある。

【符号の説明】

１０ … ＣＣＤ、１２ … ＣＣＤ駆動回路、１３ … 切換え回路、１４ … ＡＧＣ回路、１５ … ノイズ低減回路、１８ … モード制御回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体撮像素子の蓄積電荷量を１垂直走査
期間内で制御する１垂直走査期間内露出制御と、上記蓄
積電荷量を１垂直走査期間を超えて制御する長時間露出
制御と、ビデオ信号のレベルが一定になるように増幅制
御するゲイン制御と、を組み合わせた複数の制御モード
を設定し、この複数の制御モードを任意に切換え選択す
るようにした電子内視鏡装置。
【請求項２】上記ゲイン制御により処理されたビデオ
信号を入力してノイズを減少させるノイズ低減回路を設
けたことを特徴とする上記第１請求項記載の電子内視鏡
装置。