JPH07101256B2 - 電子内視鏡装置の自動光量制御回路 - Google Patents

電子内視鏡装置の自動光量制御回路

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JPH07101256B2
JPH07101256B2 JP1112658A JP11265889A JPH07101256B2 JP H07101256 B2 JPH07101256 B2 JP H07101256B2 JP 1112658 A JP1112658 A JP 1112658A JP 11265889 A JP11265889 A JP 11265889A JP H07101256 B2 JPH07101256 B2 JP H07101256B2
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征二 松本
信次 竹内
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富士写真光機株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動光量制御回路に係り、特に内視先端から照
射する照明光の光量を自動制御する電子内視鏡装置の自
動光量制御回路に関する。
〔従来の技術〕
第1図は電子内視鏡装置の一例を示すブロック図であ
り、照明ランプ10からの光は近赤外線除去フイルタ11、
絞り12、レンズ13、色フイルタディスク14及びライトガ
イド16を介して内視鏡先端部より被写体18を照明する。
即ち、色フイルタディスク14はそれぞれ中心角120°の
赤フイルタ、緑フイルタ、及び青フイルタを有し、モー
タ20によって所定の回転速度(例えば20rps)で回転さ
せらている。これにより、照明ランプ10からの光は、こ
の回転する色フイルタディスク14を介して1/60秒の周期
で順次変化する赤(R)、緑(G)、青(B)の各色の
照明光となり、ライトガイド16を介して被写体18に加え
られる。
内視鏡先端部に設けられた撮像レンズ22は、R、G、B
の各照明光によって照明された被写体18を撮像し、これ
を固体撮像素子(CCD)24の受光部に結像する。CCD24は
同期回路30から加えられるタイミングパルスに同期して
CCD駆動信号を出力するCCD駆動回路31により駆動され、
R、G、Bの各照明光に対応したR、G、Bの面順次カ
ラー信号をローパスフイルタ25、増幅器26を介してホワ
イトバランス調整回路28に出力する。
ホワイトバランス調整回路28は、R、G、Bの面順次カ
ラー信号をそれぞれ所定の利得で増幅するもので、特に
R、Bの信号に対する利得はそれぞれ調整できるように
なっている。尚、R、Bの信号に対する利得は、例えば
あらかじめ白色を撮像したときに、白色の再生画像が得
られるように調整される。
ホワイトバランス調整回路28から出力されたR、G、B
の面順次カラー信号は、ガンマ補正回路34でガンマ補正
されたのち、A/D変換器36でデジタル信号に変換されて
フィールドメモリ40、42、44に加えられる。
フィールドメモリ40、42、44はR、G、Bの面順次カラ
ー信号を同時式カラー信号に変換するためのもので、メ
モリ制御回路38によって駆動制御される。即ち、メモリ
制御回路38は、同期回路30からR、G、Bの各照明光に
同期したイネーブル信号REN、GEN、BENを入力してお
り、各照明光に対応したカラー信号をその色に対応した
フィールドメモリに記憶させるべく、各フィールドメモ
リ40、42、44に書込み信号を順次出力し、2フィールド
のビデオ情報をメモリし、3フィールド目でフィールド
メモリの記憶内容を更新させる。これらのフィールドメ
モリ40、42、44から同時に読み出されたR、G、Bカラ
ー信号のデジタル情報はそれぞれD/A変換器50、52、54
を介してアナログ信号に変換され出力される。そして、
上記のようにして同時式に変換されたR、G、Bの同時
式カラー信号は、カラーエンコーダ56を介して複合カラ
ー映像信号に変換され、カラーモニタに加えられてカラ
ー画像として再生される。
ところで、内視鏡先端から照射される照明光の光量は絞
り12によって調整されるが、この絞り12は自動光量制御
回路(ALC回路)によってその絞り量が制御されるよう
になっている。
即ち、従来のALC回路は、第5図に示すように増幅器
1、検波回路2、差動増幅器3、レベル設定器4及び駆
動回路5から構成されており、オートホワイトバランス
調整回路28(第1図)から加えられるR、G、Bのカラ
ー信号は増幅器1で増幅されたのち検波回路2に加えら
れる。この検波回路2で検波された直流レベルは、差動
増幅器3の負入力に加えられ、一方差動増幅器3の正入
力にはレベル設定器4から所定の基準レベルが加えられ
ている。
差動増幅器3は上記2入力の偏差を増幅して駆動回路5
に出力し、駆動回路5は絞り機構を駆動して入力信号に
応じて絞り12の開閉制御を行う。即ち、検波回路2で検
波された直流レベルが所定の基準レベルよりも大きい場
合には、絞り12を閉じる方向に駆動して照明光の光量を
減少させ、前記直流レベルが所定の基準レベルよりも小
さい場合には、絞り12を開く方向に駆動して照明光の光
量を増加させ、これによりCCD24への入射光量が最適に
なるようにしている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、固体撮像素子のラチチュードは狭く、絞
りを開くと体腔内の手前の物体は固体撮像素子が飽和し
てすぐ白くつぶれとなり、また絞りを閉じ気味にする
と、体腔内の奥が暗くて見えなくなり、モニタ表示の画
質を著しく劣化させるという問題がある。従来は体腔内
のS/Nのよい鮮明な画像を得るために絞りは固体撮像素
子の飽和一歩手前まで開けて動作するように制御してお
り、そのため少し反射率の大なる被写体を撮るとALCを
動作させても白つぶれを容易に起こす欠点があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、照明
光の光量を従来以上に大きくして使うことができるとと
もに、体腔内のハイライト部分の白つぶれを改善するこ
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ために、内視鏡先端に配設
した固定撮像素子から得られる電気信号を検波して画面
平均の明るさを示す直流レベルを出力する検波回路を有
し、該検波回路で検波した直流レベルが所定の基準レベ
ルになるように内視鏡先端から照明する照明光の光量を
制御する電子内視鏡装置の自動光量制御回路において、
画像の白つぶれの有無を検出するための規定レベルを設
定するレベル設定手段と、前記固体撮像素子から得られ
る電気信号のうち、前記レベル設定手段によって設定さ
れた規定レベル以上の信号を抽出しこれを増幅する手段
と、前記抽出し増幅した信号を前記検波回路に加える手
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、固体撮像素子から得れる電気信号のう
ち、白ピーク側の規定レベル以上の信号、例えば固体撮
像素子の飽和レベル以上の信号を抽出しこれを増幅す
る。そして、この抽出し増幅した信号を検波回路に加え
ることにより、検波回路の直流レベルを強制的に大きく
なるようにする。その結果、内視鏡先端から照射する照
明光の光量が小さくなるように、即ち検波回路の直流レ
ベルが所定の基準レベルになるようにフィードバック制
御される。これにより、固体撮像素子からは白ピーク側
の規定レベル以上の信号が出力されないように制御さ
れ、白つぶれのない画像を得るようにしている。
〔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自
動光量制御回路の好ましい実施例を詳説する。
第2図は本発明に係る電子内視鏡装置の自動光量制御回
路の一実施例を示すブロック図である。このALC回路
は、第1図に示した電子内視鏡装置に適用されるALC回
路であり、増幅器60、63、加算点61、白レベル抽出回路
62、検波回路64、差動増幅器65、レベル設定器66及び駆
動回路67から構成されている。
上記ALC回路において、ホワイトバランス調整回路28
(第1図)から出力されるR、G、Bのカラー信号は増
幅器60で増幅されて加算点61に加えられる。一方、上記
R、G、Bのカラー信号は白レベル抽出回路62に加えら
れている。
白レベル抽出回路62はR、G、Bのカラー信号のうち白
ピーク側の規定レベル以上の信号、例えばRの飽和レベ
ル以上のG及びBのカラー信号をクリップ抽出する。
尚、上記規定レベルをRの飽和レベルとした理由は、R
が一番先に飽和し、またモニタ表示画面はR、G、Bの
3色中、Rだけが飽和しても白つぶれの感じが少なく、
G、Bが飽和して始めて白つぶれを感じるからである。
前記白レベル抽出回路62によって抽出された信号は、増
幅器63で増幅されたのち加算点61に加えられる。加算点
61は2入力信号を加算して検波信号64に出力し、検波回
路64はこれらの入力信号を平均値検波する。
検波回路64によって検波された直流レベルは差動増幅器
65の正入力に加えられる。差動増幅器65の負入力にはレ
ベル設定器66から所定の基準レベルが加えられている。
尚、この基準レベルは、体腔内の鮮明な画像を得るため
に、CCD24の飽和一歩手前に対応した入射光量となるよ
うに適宜設定される。
差動増幅器65は上記2入力の偏差を増幅して駆動回路67
に出力し、駆動回路67は例えばアイリスモータ等を駆動
して入力信号に応じて絞り12の開閉制御を行う。これに
より、検波回路64で検波される直流レベルが常に所定の
基準レベルになるように照明光の光量が自動的に制御さ
れる。
次に、上記構成のALC回路の作用について説明する。
まず、白つぶれが発生していない規定レベル以下の撮像
状態では、白レベル抽出回路62での信号抽出は行われ
ず、R、G、Bのカラー信号は増幅器60を経由するルー
トからのみ検波回路64に加えられる。これにより、第5
図に示した従来のALC回路と同様に動作し、検波回路64
で検波した直流レベルが所定の基準レベルよりも大きい
場合には絞り12を閉じる方向に駆動して照明光の光量を
減少させ、前記直流レベルが所定の基準レベルよりも小
さい場合には絞り12を開く方向に駆動して照明光の光量
を増加させ、CCD24への入射光量が最適になるようにし
ている。
一方、被写体の一部が内視鏡先端に近接する場合等に
は、その近接部分からの入射光量が多くなり白つぶれが
発生する。この白つぶれが発生する撮影状態では、白レ
ベル抽出回路62はRの飽和レベル以上の信号を入力し
て、その飽和レベル以上の信号を抽出する。この抽出さ
れた信号は増幅器63で増幅されたのち加算点61で増幅器
60からの信号と加算されて検波回路64に加えられる。
これにより、検波回路64から出力される直流レベルは前
記白レベル抽出回路62、増幅器63を介して加わる信号に
よって急激に大きくなり、その結果、この直流レベルが
所定の基準レベルになるように絞り12が閉じる方向に制
御され、前記白つぶれは直ちに解消される。
第3図は上記ALC回路の具体的回路例である。尚、第2
図と共通の部分に関しては同一の符号を付し、その詳細
な説明は省略する。
第3図において、R、G、Bのカラー信号は増幅器70で
増幅されたのち検波回路72に加えられている。一方、ト
ランジスタTr、クリップレベル設定器74等は白レベル抽
出回路及び増幅器を構成しており、前記R、G、Bのカ
ラー信号はトランジスタTrのエミッタに加えられてい
る。クリップレベル設定器74は、例えばRの飽和電圧レ
ベルにクリップレベルを設定し、そのクリップレベルを
トランジスタTrのベースに入力している。
従って、トランジスタTrのエミッタに加えられている
R、G、Bのカラー信号が上記クリップレベルを越える
と、該トランシズタTrはONし、クリップレベル以上の信
号をダイオードDを介して検波回路72に加える。尚、増
幅器70を介して検波回路72に出力される信号よりも、ト
ランジスタTrを介して検波回路72に出力される信号の方
が電力利得が大きくなるように各抵抗R1〜R6の抵抗抽出
が選択されている。
第4図は本発明に係るALC回路の他の実施例を示すブロ
ック図である。
尚、第2図と共通の部分に関しては同一の符号を付し、
その詳細な説明は省略する。
第4図のALC回路は、増幅器63と加算点61との間に、パ
ルス幅変調回路78を設けるようにした点で第2図のALC
回路と相違する。即ち、第4図のパルス幅変調回路78
は、増幅器63から加えるられる信号を、その信号の振幅
に対応したパルス幅の信号に変換して加算点61に加える
ようにしている。これにより、白レベル抽出回路62によ
って抽出された信号の直流成分が小さくても、検波回路
64の直流レベルを容易に変更することができる信号とし
て加えることができる。
尚、本実施例では、白ピーク側の規定レベルとしてRの
飽和電圧レベルとしたが、これに限らず、白つぶれの有
無を検出できる規定レベルであればよい。また、本発明
はR、G、Bの面順次式の電子内視鏡装置に限らず、同
時式の電子内視鏡装置にも適用することができる。
〔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の自動
光量制御回路によれば、体腔内のハイライト部分の白つ
ぶれを改善することができるとともに、絞りを従来以上
に開けて使うことができるので体腔内の奥が暗くなり見
えにくくなるという問題も軽減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は電子内視鏡装置の全体構成の一例を示すブロッ
ク図、第2図は本発明に係る電子内視鏡装置の自動制御
回路の一実施例を示すブロック図、第3図は第2図の自
動光量制御回路の具体的回路側を示す図、第4図は本発
明に係る電子内視鏡装置の自動光量制御回路の他の実施
例を示すブロック図、第5図は従来の電子内視鏡装置の
自動光量制御回路の一例を示すブロック図である。 12……絞り、24……固体撮像素子(CCD)、60、63……
増幅器、61……加算点、62……白レベル抽出回路、64、
72……検波回路、65……差動増幅器、66……レベル設定
器、67……駆動回路、74……クリップレベル設定器、78
……パルス幅変調回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内視鏡先端に配設した固体撮像素子から得
    られる電気信号を検波して画面平均の明るさを示す直流
    レベルを出力する検波回路を有し、該検波回路で検波し
    た直流レベルが所定の基準レベルになるように内視鏡先
    端から照射する照明光の光量を制御する電子内視鏡装置
    の自動光量制御回路において、 画像の白つぶれの有無を検出するための規定レベルを設
    定するレベル設定手段と、 前記固体撮像素子から得られる電気信号のうち、前記レ
    ベル設定手段によって設定された規定レベル以上の信号
    を抽出しこれを増幅する手段と、前記抽出し増幅した信
    号を前記検波回路に加える手段と、 を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置の自動光量制
    御回路。
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