JPH11244231A - 電子内視鏡光量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遠距離の観察部等においても良好な明るさの
画像が得られるようにし、低コスト化及びランプの長寿
命化を図る。 【解決手段】 ＣＣＤ１２での露光量を電子シャッタ機
能により制御する電子シャッタ回路１６、マイコン１
８、ランプ２１のランプ電圧を可変制御するランプ電圧
制御回路２３、輝度信号を形成するＤＶＰ２７等を設
け、上記ＤＶＰ２７で得られた輝度信号に基づき、上記
電子シャッタ回路１６ではシャッタ速度を可変制御する
装置で、上記マイコン１８の制御により、通常では上記
ランプ２１に一定の電圧Ｖ1 を与え、上記電子シャッタ
速度が最低速でも光量が不足する場合にのみ、上記ラン
プ電圧を最大Ｖ2 まで上げるように制御する。これによ
れば、通常では低い電圧でランプ２１が点灯され、遠距
離の観察等の場合のみ高いランプ電圧となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子内視鏡光量制御
装置、特に撮像素子での受光量を電子シャッタ機能を用
いて制御するもので、被観察対象が遠い場合でも良好な
画像を得るための光量調整の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子内視鏡装置では、光源部から出射さ
れた光を先端部から被観察体内へ照明し、この被観察体
像は固体撮像素子である例えばＣＣＤ（Charge Coupled
Device）で捉えられる。このＣＣＤにおいては、光電
変換素子により画素単位で蓄積される電荷を読み出すこ
とにより、画像信号（ビデオ信号）が得られるように構
成される。

【０００３】また、このＣＣＤでは電子シャッタ機能が
用いられており、この電子シャッタ機能では、画素デー
タである上記電荷の蓄積時間を可変制御することにより
受光量（露光量）が調整される。即ち、ＣＣＤから出力
された画像信号は、例えばデジタルビデオプロセッサ
（ＤＶＰ）等により、色差信号、輝度信号へ変換され、
この輝度信号に基づいて電子シャッタの動作が行われ
る。例えば、上記輝度信号が基準値より小さい場合は電
子シャッタ速度を低くして受光量を増加させ、輝度信号
が基準値より大きい場合は電子シャッタ速度を高くして
受光量を減少させる。この結果、観察部に適した露光が
行われ、画像の明るさを良好に維持することができる。

【０００４】

【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いては、例えば深い空洞部等で
観察部が遠い距離にある場合は、先端部から照射された
光が届かず、光量不足（ＣＣＤの受光量不足）となり、
観察に適した明るさの画像を得ることができない場合が
あった。

【０００５】これを解決する一つの方法として、出力の
高い明るいランプを用いたり、ランプに比較的高い電圧
を与え、ランプ自体の出力、即ち能力を高めたりするこ
とが考えられる。しかし、高出力のランプの使用はコス
ト高を招き、また高出力以外のランプでその能力を常に
高めた状態でランプを酷使すると、寿命が短くなるとい
う不都合がある。

【０００６】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、遠距離の観察部等においても良好
な明るさが得られ、また低コスト化を図ると共に、ラン
プの寿命を延ばすことができる電子内視鏡光量制御装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、被観察体へ光照射するための光源と、撮
像素子の受光量を電子シャッタ速度で調節する電子シャ
ッタ回路と、上記光源自体の明るさを変えるために光源
電圧を制御する光源電圧制御回路と、この光源電圧制御
回路を制御し、通常では上記光源に一定の光源電圧を与
え、上記撮像素子の受光量検出に基づき、上記電子シャ
ッタ速度が最低速でもこの撮像素子の受光量が不足する
と判定される場合にのみ、上記光源電圧を上げるように
する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

【０００８】上記の構成によれば、制御手段では画像の
輝度信号により撮像素子の受光量を検出し、輝度調整の
制御信号を電子シャッタ回路（ＣＣＤ駆動回路）へ出力
しており、この電子シャッタ回路によりシャッタ速度が
可変設定され、画像の明るさが一定となるように制御さ
れる。そして、この電子シャッタ速度が最低速（シャッ
タ全開）となっても明るさが低いと判定したときは、光
源電圧制御回路に対し光源電圧を上げる指令信号を出力
する。これによれば、通常時よりも光源出力が高くなる
ので、遠距離にある観察部等の画像でも、良好な明るさ
を得ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１には、実施形態例としての電
子内視鏡光量制御装置の回路構成が示されており、この
電子内視鏡装置はスコープ（電子内視鏡）１０を、画像
処理回路を有するプロセッサ装置や光源装置（光源部）
に接続する構成となる。このスコープ１０には、その先
端部に撮像素子であるＣＣＤ１２が設けられると共に、
光源光を先端部まで導くためのライトガイド１４が配設
される。また、スコープ１０の操作部には、静止画表示
のためのフリーズスイッチ１５が設けられる。

【００１０】上記ＣＣＤ１２には、電子シャッタ速度を
制御しながら撮像された画像信号を読み出す電子シャッ
タ回路（ＣＣＤ駆動回路）１６が接続され、この電子シ
ャッタ回路１６にはタイミングジュネレータ１７、後述
する光源電圧制御を含めた各種の制御をするマイコン
（マイクロコンピュータ）１８が接続され、このマイコ
ン１８には上記フリーズスイッチ１５の動作信号が入力
される。

【００１１】上記電子シャッタ回路１６は、マイコン１
８の制御に基づきタイミング信号を入力し、ＣＣＤ１２
に対し動画又は静止画のための例えば画素混合読出し
（色差線順次混合読出し方式）の駆動制御を行うが、こ
の際に、蓄積電荷の掃出し時間（掃出しパルス）を可変
調整することにより、電荷蓄積の時間を変えることがで
きる。この電荷蓄積時間がシャッタ速度（露光時間）と
なり、このシャッタ速度としては例えば最低速の1/60秒
から最高速の1/100000秒までを設定することができる。

【００１２】一方、上記のライトガイド１４には、光源
部において集光レンズ等を介してハロゲンランプ等のラ
ンプ２１が設けられ、またこのランプ２１を点灯制御
し、ランプ電圧（点灯電圧）を制御するランプ電圧制御
回路２３が配置される。このランプ電圧制御回路２３は
通常ではＶ1 ［例えば１３ボルト］の一定電圧をランプ
２１へ与えるが、上記マイコン１８の指令に基づき、電
子シャッタ速度が最低速（1/60秒）でも画像輝度が不足
する場合には、上記Ｖ1 よりも大きい電圧Ｖａ［例え
ば、１３ボルト＜Ｖａ≦１５ボルト（Ｖ2 ）］をランプ
２１へ供給する。これによって、遠距離の観察部等であ
っても、最適な光量を与えることができる。

【００１３】上記ＣＣＤ１２の後段には、Ａ／Ｄ変換器
２６を介して、画像信号処理回路としてのＤＶＰ（デジ
タルビデオプロセッサ）２７が接続されており、このＤ
ＶＰ２７には、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）マトリク
ス回路、ＲＧＢゲイン回路、色差マトリクス回路、ガン
マ補正回路等を設けることができ、ここで、輝度信号
（Ｙ）と色差信号（Ｃ）を形成することになる。そし
て、この輝度信号は上記マイコン１８へ入力され、この
マイコン１８から輝度調整の制御信号が上記電子シャッ
タ回路１６へ供給されており、この電子シャッタ回路１
６ではこの輝度制御信号に基づいてシャッタ速度を可変
設定し、ＣＣＤ１２での受光量（露光量）を調整する。

【００１４】また、上記マイコン１８では、上記輝度信
号に基づき、現在の画像輝度が最適値となっているか否
かを判断すると共に、上記電子シャッタの速度を検出
し、このシャッタ速度が最低速（全開状態）でも現在の
画像輝度が不足していると判定した場合は、上記ランプ
電圧制御回路２３に対しランプ電圧を上げる指令信号を
供給する。なお、この電圧上昇の指令は、ランプ電圧の
上限、下限を検出して実行することになる。

【００１５】上記のＤＶＰ２７の後段には、奇数フィー
ルド及び偶数フィールドのデータを記憶する第１メモリ
２８及び第２メモリ２９、この第１メモリ２８側端子と
第２メモリ２９側端子を切り替える切替え回路３０、Ｄ
／Ａ変換器３１が設けられる。

【００１６】当該例は以上の構成からなり、その作用を
図２乃至図４を参照しながら説明する。図２は、露光量
を上げる場合の動作を示し、図３は露光量を下げる場合
の動作を示しており、マイコン１８がＤＶＰ２７から入
力した輝度信号に基づき、明るさ調整のために露光量
（ＣＣＤ受光量）を上げる必要があると判定した場合は
図２の処理を行い、露光量を下げる必要があると判定し
た場合は図３の処理を行う。

【００１７】図２の露光量アップ時においては、ステッ
プ１０１にて電子シャッタ速度が最低速［１／６０秒
（全開）］であるか否かを判定し、”Ｎ（NO）”のとき
は、ステップ１０２にてシャッタ速度を低速化する方向
の指令信号を電子シャッタ回路１６へ与え、一方”Ｙ
（YES ）”のときは、ステップ１０３へ移行する。この
ステップ１０３では、ランプ電圧が上限Ｖ2 であるか否
かを判定し、”Ｎ”のときは、ステップ１０４にてラン
プ電圧を上昇させる指令信号をランプ電圧制御回路２３
へ供給し、”Ｙ”のときは制御の限界であるから処理を
終了させる。

【００１８】図３の露光量ダウン時においては、ステッ
プ２０１にてランプ電圧が下限Ｖ1であるか否かを判定
し、”Ｎ”のときは、ステップ２０２にてランプ電圧を
下げる指令信号をランプ電圧制御回路２３へ供給し、一
方”Ｙ”のときはステップ２０３へ移行して通常の電子
シャッタ動作を実行する。即ち、このステップ２０３で
は、電子シャッタが最高速（例えば１０万分の１秒）で
あるか否かを判定しており、Ｎ”のときは、ステップ２
０４にてシャッタ速度を高速化する方向の指令信号を電
子シャッタ回路１６へ与え、”Ｙ”のときは処理を終了
させる。

【００１９】このような制御により、図４に示す光量調
整が行われる。即ち、図４（Ａ）に示されるように、横
軸に時間、縦軸に距離をとり、この縦軸の遠距離程、大
きな光量が必要となる場合を考えると、図４（Ｂ）のｔ
1 の時点でシャッタ速度が最低速となると、図のｔ2 ま
で光量が不足する状態となる。しかし、上記のｔ1 〜ｔ
2 までの間では、図４（Ｃ）に示されるように、ランプ
電圧がＶ1 からＶ2 （例えば、０．１ボルト単位で１３
〜１５ボルトまでの間で２０段階）まで、距離に応じて
可変制御されることになり、これによって、図４（Ａ）
で示したｔ1 〜ｔ2 までの必要光量が確保される。

【００２０】従って、遠距離の観察部であっても、適切
な明るさの画像を得ることが可能となる。また、通常の
電子シャッタの制御領域では、酷使状態とならないラン
プ電圧Ｖ1 となるので、ランプ２１の寿命も長くなると
いう利点がある。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
通常では光源ランプに一定の電圧を与え、電子シャッタ
速度が最低速となっても撮像素子の受光量が不足すると
判定される場合にのみ、上記光源電圧を上げるように制
御したので、高コストの高出力ランプを用いずに、遠距
離の観察部等においても良好な明るさの画像が得られ、
またランプを酷使しないので、ランプ寿命を延ばすこと
ができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態例に係る電子内視鏡光量制御
装置の全体構成を示すブロック図である。

【図２】実施形態例において露光量を増加させる時の動
作を示すフローチャートである。

【図３】実施形態例において露光量を減少させる時の動
作を示すフローチャートである。

【図４】実施形態例の光量制御の状態を示し、図（Ａ）
は撮像距離及び必要光量、図（Ｂ）は電子シャッタの制
御、図（Ｃ）はランプ電圧の制御を示す図である。

【符号の説明】

１２ … ＣＣＤ、 １６ … 電子シャッタ回路、 １８ … マイコン（制御手段）、 ２１ … ランプ、 ２３ … ランプ電圧制御回路、 ２７ … ＤＶＰ（デジタルシグナルプロセッサ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被観察体へ光照射するための光源と、 撮像素子の受光量を電子シャッタ速度で調節する電子シ
   ャッタ回路と、 上記光源自体の明るさを変えるために光源電圧を制御す
   る光源電圧制御回路と、 この光源電圧制御回路を制御し、通常では上記光源に一
   定の光源電圧を与え、 上記撮像素子の受光量検出に基づき、上記電子シャッタ
   速度が最低速でもこの撮像素子の受光量が不足すると判
   定される場合にのみ、上記光源電圧を上げるようにする
   制御手段と、を備えた電子内視鏡光量制御装置。