JPH11271647A - 電子内視鏡の信号処理回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遮光期間を設けて高画質の画像を形成し、か
つ電子シャッタ機能を有する電子内視鏡で、遮光機構の
応答遅れによる光量不足を良好に補う。 【解決手段】 ＣＣＤ１２では、電子シャッタ時間の制
御により露光時間が可変制御されるが、動画について
は、動きを忠実に再現するために、ＣＣＤ１２から画素
混合の信号が出力される。一方、静止画では、１回の露
光でＣＣＤ１２で得られた全画素の信号を遮光板３６で
設定された遮光期間を利用しながら読み出す。このＣＣ
Ｄ１２の出力は、増幅器２１により、電子シャッタ時間
に応じたゲインＹで増幅され、例えば1/200秒のシャッ
タ時間では、ビデオ信号が１．２５倍され、この後に画
素混合が行われる。これにより、上記遮光板３６の応答
遅れによる光量不足が補われ、安定した明るさの高画質
の静止画が得られる。

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の信号処
理回路、特に遮光期間を設定して撮像素子に蓄積された
全画素を読み出す電子内視鏡で、この全画素読出しの対
象となる画像信号の露光量を調整するための構成に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子内視鏡装置では、例えば固体撮像素
子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）において、
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）が形成される。
そして、同時式の電子内視鏡装置では、上記ＣＣＤの上
面に、画素単位で色フィルタが配置され、これによって
カラー画像が得られる。

【０００３】図６には、上記の色フィルタの配列状態が
示されており、図示されるように、ＣＣＤ１の撮像面に
は、例えば偶数ラインにＭｇ（マゼンタ）、Ｃｙ（シア
ン）の画素、奇数ラインにＧ（グリーン）、Ｙｅ（イエ
ロー）の画素が配列される。このＣＣＤ１では、これら
の色フィルタを介して画素単位の蓄積電荷（画素信号）
が得られる。

【０００４】そして、従来の混合読出し方式によれば、
上下ラインの画素の蓄積電荷が加算混合されて読み出さ
れる。例えば、１回目の露光時に０ラインと１ラインの
混合信号、２ラインと３ラインの混合信号、…というよ
うな奇数（Ｏｄｄ）フィールドのビデオ信号が読み出さ
れ、２回目の露光時に１ラインと２ラインの混合信号、
３ラインと４ラインの混合信号、…というような偶数
（Ｅｖｅｎ）フィールドのビデオ信号が読み出される。
従って、ＣＣＤ１の２ライン混合信号がフィールド画像
の１ラインの信号となり、１回の露光で奇数又は偶数の
１フィールドのデータが得られることになる。

【０００５】図７には、上記ＣＣＤ１から読み出される
信号の動作が示されており、電子内視鏡装置では、図
（Ａ）に示されるように、1/60秒（垂直同期期間）毎の
Ｏ（Ｏｄｄ）／Ｅ（Ｅｖｅｎ）信号に基づいて奇数フィ
ールドと偶数フィールドを形成している。このため、図
（Ｂ）に示されるように、上記1/60秒の期間中の電子シ
ャッタの蓄積（露光）時間Ｔにより信号蓄積が行われ、
次の1/60秒の期間で蓄積混合信号の読出しが行われる。
この結果、図（Ｃ）に示されるように、奇数フィールド
信号、偶数フィールド信号が得られることになり、例え
ばｎ−１番目の奇数フィールド信号は、図６の左側に示
した（０＋１）ライン，（２＋３）ライン，（４＋５）
ライン…の混合信号となり、ｎ番目の偶数フィールド信
号は、図６の右側に示した（１＋２）ライン，（３＋
４）ライン…の混合信号となる。

【０００６】そして、これらの奇数及び偶数のフィール
ド信号は、インターレース走査されて１フレームの画像
となり、この画像がモニタ上に動画又は静止画として表
示される。なお、内視鏡装置では、操作部にフリーズス
イッチが配置されており、このフリーズスイッチが押さ
れたとき、そのときの静止画が形成、表示される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記同
時式の電子内視鏡装置においては、上記図７（Ｃ）で示
されるように、１フレーム画像を形成するための奇数フ
ィールド画像と偶数フィールド画像との間に、1/60秒の
時間のずれがあり、この間に内視鏡自体のブレや被観察
体の動き等があると、特に静止画の画質（解像度、色ず
れ等）が低下するという問題があった。

【０００８】そこで、本出願人は所定の遮光期間を設
け、この遮光期間を利用して１回の露光で得られた全画
素のデータを読み出す全画素読出し方式を採用すること
としたが、この遮光期間を設定する例えば遮光板の機械
的（ギヤ等）な応答の遅れにより全画素読出しの対象と
なる期間の露光量が不足するという問題がある。即ち、
データ読出しのための遮光期間では完全な遮光状態が必
要となるので、遮光板はその応答時間を考慮して上記遮
光期間の少し手前で動作させており、この際の応答動作
（完全な遮光に至るまでの動作）で光量不足が生じる。

【０００９】特に、電子シャッタ機能によって上記ＣＣ
Ｄ１での電荷蓄積時間を可変制御する場合は、露光時間
が変化するため、上記の光量不足が明るさに与える影響
もバラバラとなり、暗くなるだけでなく、明るさも一定
でない画像が表示されることになる。

【００１０】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、遮光期間を設けて高画質の画像を
形成し、かつ電子シャッタ機能を有する電子内視鏡で、
遮光機構の応答遅れによる光量不足を良好に補うことが
できる電子内視鏡の信号処理回路を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、１回の露光で撮像素子に蓄
積された全画素の信号を遮光手段で設定された遮光期間
を利用して読み出すことが可能な電子内視鏡の信号処理
回路であって、上記撮像素子に蓄積される電荷の蓄積時
間をシャッタ時間として制御する電子シャッタ回路と、
上記撮像素子から出力された画像信号につき、上記遮光
手段による遮光動作の応答遅れに伴う不足光量を、上記
電子シャッタ回路により設定されたシャッタ時間に応じ
たゲインで増幅する増幅器とを設けたことを特徴とす
る。請求項２記載の発明は、上記撮像素子に蓄積された
画像信号を上下ライン間で混合して出力し、動画を形成
する撮像素子出力時画素混合読出し方式と、１回の露光
で上記撮像素子に蓄積された全画素の信号を上記遮光期
間を利用して読み出し、静止画を形成する全画素読出し
方式を備えた電子内視鏡に適用したことを特徴とする。

【００１２】次に、上記の全画素読出し方式を静止画形
成にのみ実行する場合の作用を説明する。この静止画処
理は、フリーズスイッチの操作により開始され、例えば
所定（１番目とする）の1/60秒の期間（垂直同期期間）
内での露光（露光時間は電子シャッタ機能で設定）によ
り蓄積された電荷は、２番目の期間（1/60秒）で撮像素
子（ＣＣＤ）の奇数ラインが読み出され（転送ラインか
ら読み出す）、３番目（次の露光時）の期間で残りの偶
数ラインが読み出され、これらのデータは所定のメモリ
に記憶される。そして、この偶数ラインを読み出せるよ
うにするために、上記２番目の期間の光源光が遮光手段
により遮蔽される。

【００１３】即ち、上記奇数ラインの蓄積電荷を読み出
す２番目の期間に、従来のように次の露光の電荷が蓄積
されると、残りの偶数ラインの読出しができない。その
ため、上記２番目の期間を遮光期間として、３番目の期
間で偶数ラインの蓄積電荷を読み出す。これにより、１
回の露光で得られた撮像素子の全画素分の信号を読み出
すことができる。

【００１４】次に、上記メモリに記憶された奇数ライン
及び偶数ラインのビデオ信号は、位相合せがなされた後
に、混合回路により、奇数ラインと偶数ラインとの間で
画素混合処理が行われる。即ち、この画素混合処理は、
結果としては撮像素子からの信号出力時に行われる撮像
素子出力時画素混合読出し方式と同等の信号を形成する
が、１回の露光で得られたデータに基づいて画素混合を
行うという点で、上記の撮像素子出力時画素混合読出し
方式と区別されるものである。

【００１５】そして、この画素混合信号により奇数及び
偶数のフィールド信号が形成され、これらのビデオ信号
に基づいて静止画が表示される。従って、静止画は１回
の露光で得られた全画素の信号に基づいた画像となり、
高画質となる。一方、フリーズスイッチが押されない通
常時では、撮像素子出力時画素混合読出し方式が選択さ
れており、従来と同様に撮像素子から出力される時に２
つの水平ラインの画素が混合されて読み出される。従っ
て、動画の場合は、経時的に撮像して、逆に被写体の動
き等を忠実に再現した画像を得ることができる。

【００１６】しかし、上記の静止画のための遮光動作に
おいては、上述したように、例えば遮光板の機械的な応
答遅れにより静止画形成の露光期間で光量不足が生じ、
また電子シャッタ機能を働かせる場合には、シャッタ時
間が短くなればなる程、上記光量不足が大きな影響を与
え、明るさが不安定な静止画が形成される。

【００１７】そこで、本発明では、増幅器を用い上記撮
像素子から出力された画像信号につき上記光量不足に対
応する量を増幅しており、上記シャッタ時間に応じたゲ
イン、即ちシャッタ時間が短くなる程、大きなゲインで
信号増幅を行う。これによれば、適正光量が確保され、
安定した明るさの静止画が表示される。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１には、実施形態例の信号処理
回路を適用した電子内視鏡装置の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
図６で説明したものと同様の色フィルタを備えたＣＣＤ
１２が設けられると共に、光源ランプ１４の光を先端部
まで導くためのライトガイド１５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１６が設けられる。

【００１９】上記ＣＣＤ１２には、これを駆動すると共
に、シャッタ速度で露光時間を制御するための電子シャ
ッタ機能を有するＣＣＤ駆動回路１８が接続され、この
駆動回路１８にはタイミングジュネレータ１９、各種の
制御をするマイコン（マイクロコンピュータ）２０が接
続され、このマイコン２０には上記フリーズスイッチ１
６の動作信号が入力される。上記ＣＣＤ駆動回路１８
は、マイコン２０の制御に基づきタイミング信号を入力
し、動画のためのＣＣＤ出力時画素混合読出し方式と、
静止画のための全画素読出し方式の駆動制御をする。

【００２０】例えば、この全画素読出し方式の場合は、
１回の露光でＣＣＤ１２に蓄積された全画素分の蓄積デ
ータを、奇数ラインと偶数ラインに分け時間的にもずら
して読み出すための２種類のパルスを上記ＣＣＤ駆動回
路１８から供給し、これに基づいてＣＣＤ１２から上記
奇数ラインの信号と偶数ラインの信号を別々に順次読み
出すための制御を行う。なお、ＣＣＤ出力時画素混合読
出し方式では１種類の読出しパルスを各ラインに与え
る。

【００２１】そして、このＣＣＤ駆動回路１８では、上
記の露光時間を電子シャッタ時間として制御する。当該
例では、幾つかのシャッタ時間を選択（この選択できる
シャッタ時間の数は任意である）できるようになってお
り、シャッタ時間を変化させることにより、動き等の状
況に応じて被観察体内を撮像することができる。

【００２２】上記ＣＣＤ１２の後段には、静止画選択時
における光量不足を補うために画像信号（ビデオ信号）
を増幅する増幅器２１が設けられており、この増幅器２
１としては、通常設けられている自動利得回路（ＡＧ
Ｃ）等を利用することができる。この増幅器２１では、
上記フリーズスイッチ１６が押されたとき、上記のマイ
コン２０の制御に基づき、例えば２フィールド期間（垂
直同期期間）において、電子シャッタ時間（速度）に応
じた増幅率（ゲイン）Ｙで静止画信号（電圧）を増幅す
ることになる。

【００２３】即ち、当該例では、上記の電子シャッタ時
間に対応した上記ゲインＹのデータをＲＯＭ１７に格納
しており、マイコン２０が現在設定のシャッタ時間を判
断し、それに応じたゲインをＲＯＭ１７から読み出し
て、上記増幅器２１での増幅率を制御する。詳細は後述
するが、上記ＣＣＤ駆動回路１８で設定されたシャッタ
時間が、例えば1/100秒のときはＹ＝１．１１倍（光量
不足分のみを考えた場合）、1/200秒のときはＹ＝１．
２５倍等のゲインによって、ビデオ信号を増幅する。こ
れにより、次の遮光期間のための遮光板３６の応答遅れ
で生じる光量不足、即ち遮光期間直前の静止画のための
露光量の不足を解消することができる。

【００２４】また、上記増幅器２１には、Ａ／Ｄ変換器
２２を介して全画素読出しのために上記奇数ラインの画
像データを記憶する第１メモリ２３、偶数ラインの画像
データを記憶する第２メモリ２４、上記第１メモリ２３
のデータをそのまま記憶し、読出しのタイミングを1/60
秒だけ遅らせるための位相調整用の第３メモリ２５、静
止画用混合回路２６が設けられる。即ち、ＣＣＤ１２で
得られた全画素信号は、奇数ラインのデータと偶数ライ
ンのデータに分けられた状態で、それぞれのメモリ２
３，２４に一旦格納されるが、第１メモリ２３の奇数ラ
インデータは1/60秒遅らせることにより、第２メモリ２
４に格納された偶数ラインデータと同一位相となる。

【００２５】これにより、両方の画像データが同時に読
み出せることになり、次段の混合回路２６では、第３メ
モリ２５の奇数ラインの画素データと第２メモリ２４の
偶数ラインの画素データを加算混合（静止画用画素混合
処理）することができる。従って、静止画の場合は、こ
の混合回路２６で従来の色差線順次混合読出し方式と同
等の画素混合信号が形成される。

【００２６】図２には、上述したＣＣＤ１２から混合回
路２６までの回路で形成される静止画データの内容が示
されている。図（Ａ）に示されるように、ＣＣＤ１２で
は、走査線数に対応して、０ラインからＮラインまで水
平ラインが設けられ、この水平ラインの画素データを転
送ラインに転送して読み出すように構成される。そし
て、上記ＣＣＤ１２の奇数ライン（１，３，５…ライ
ン）のデータが図（Ｂ）の第１メモリ２３（及び第３メ
モリ２５）に格納され、偶数ライン（２，４，６…ライ
ン）のデータが図（Ｃ）の第２メモリ２４に格納され
る。

【００２７】これらメモリ２５，２４のデータは、上記
混合回路２６によって、図（Ｂ）と図（Ｃ）のライン同
士で画素混合が行われ、図（Ｄ）に示されるように、０
ライン＋１ライン，２ライン＋３ライン，４ライン＋５
ライン…の加算演算データが奇数（Ｏｄｄ）フィールド
データとして出力される。また、図（Ｃ）の読出しライ
ンを下側に１ラインずらした状態で（図示Ｃ1 の位置か
ら読み出す）、図（Ｂ）とライン同士で画素混合が行わ
れ、図（Ｅ）に示されるように、１ライン＋２ライン，
３ライン＋４ライン，５ライン＋６ライン…の加算演算
データが偶数（Ｅｖｅｎ）フィールドデータとして出力
される。なお、当該例ではＣＣＤ１２のラインの奇数を
ＯＤＤ、偶数をＥＶＥＮ、インターレース走査の対象と
なるフィールドの奇数をＯｄｄ、偶数をＥｖｅｎとして
区別する。

【００２８】図１において、上記混合回路２６の後段に
は、動画と静止画を切り替える画像切替え回路２８が設
けられ、この画像切替え回路２８では、そのａ端子に動
画形成のために上記Ａ／Ｄ変換器２２の出力がＬライン
を介して供給され、他方のｂ端子に上記混合回路２６の
出力が与えられており、上記フリーズスイッチ１６が押
された時、マイコン２０の制御によりａ端子からｂ端子
へ切り替えられる。この画像切替え回路２８には、ＤＶ
Ｐ（デジタルビデオプロセッサ）２９が接続されてお
り、このＤＶＰ２９では、従来と同様の画素混合読出し
方式でのカラー信号処理が施され、ガンマ補正を含む各
種の処理が行われ、例えば色差信号や輝度信号が形成さ
れる。

【００２９】このＤＶＰ２９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４メモリ３
０及び第５メモリ３１、この第４メモリ３０側端子と第
５メモリ３１側端子を切り替える切替え回路３２、Ｄ／
Ａ変換器３３が設けられる。例えば、静止画では上記の
第４メモリ３０に、図２（Ｄ）のデータが色差信号等に
変換された奇数フィールドデータが記憶され、第５メモ
リ３１に、図２（Ｅ）のデータが色差信号等に変換され
た偶数フィールドデータが記憶される。

【００３０】一方、上記スコープ１０に配設されたライ
トガイド１５に光を供給する光源部では、上記光源ラン
プ１４とライトガイド１５の入射端との間に、出射光量
を調整する絞り３５及び遮光板（遮光手段）３６が配置
される。この遮光板３６は、例えば半円状板を回転させ
る構成とされ、この遮光板３６の回転駆動のために、駆
動回路３８が接続されている。当該例の遮光板３６は、
フィールドＯ／Ｅ信号（1/60秒毎）に基づき、上記フリ
ーズスイッチ１６が押された後の所定の1/60秒間だけ光
を遮断する。

【００３１】また、上記絞り３５には絞り制御回路３
９、上記ランプ１４にはランプ駆動回路４０が接続され
ており、この絞り制御回路３９は上記ＤＶＰ２９で得ら
れる輝度信号に基づいて絞り３５を駆動し、上記ランプ
１４の出射光量を調整する。なお、この絞り制御回路３
９の光量調整を上記ＣＣＤ駆動回路１８の電子シャッタ
機能で行うこともでき、この場合は、絞り制御回路３９
は不要となる。

【００３２】第１例は以上の構成からなり、その作用を
図３乃至図５を参照しながら説明する。図３（Ｂ）に示
されるように、フィールドＯ（Ｏｄｄ）／Ｅ（Ｅｖｅ
ｎ）信号として、従来と同様に、1/60秒で１フィールド
画像を形成するタイミング信号が用いられる。通常状態
では動画処理、即ちＣＣＤ出力時画素混合読出し方式を
実行するように設定されており、上記図１の遮光板３６
は光を遮断しない位置に配置され、光源ランプ１４から
の光はライトガイド１５を介して先端部から被観察体内
へ照射される。

【００３３】この光照射により、先端部のＣＣＤ１２で
は被観察体内からの像光に対応した電荷が蓄積される。
この蓄積電荷は、ＣＣＤ駆動回路１８からの駆動パルス
により上下ライン間の画素が加算されて読み出され、従
来と同様に、図６で説明した画素混合信号が出力され
る。そして、この動画信号は、Ａ／Ｄ変換器２２からス
ルーラインＬを介して画像切替え回路２８へ供給され、
この画像切替え回路２８のａ端子を介して、動画信号が
ＤＶＰ２９へ供給される。このＤＶＰ２９から後の動作
は従来と同様であり、第４及び第５メモリ３０，３１に
格納された奇数及び偶数フィールド信号に基づいて動画
がモニタへ表示される。

【００３４】一方、図１のスコープ１０のフリーズスイ
ッチ１６が押されると、マイコン２０により、上記画像
切替え回路２８が端子ｂ側へ切り替えられ、画素混合読
出し方式から静止画のための全画素読出し方式に切り替
えられる。例えば、図３（Ａ）に示されるように、上記
フリーズスイッチ１６によるトリガーＴr1（又はＴr2）
が与えられたとすると、次のＯ／Ｅ信号の立上がり（ｔ
1 ）時の手前（詳細は後述）から約1/60秒間だけ、上記
遮光板３６が光路を塞ぐことになり［図３（Ｃ）］、そ
の間、図３（Ｄ）のように、光源部からの出力光が遮断
される。従って、全画素が読み出される画像データは、
遮光された期間より一つ前の1/60秒の期間の光出力Ｌｔ
によりＣＣＤ１２で蓄積された電荷となる。

【００３５】即ち、図３（Ｅ）が図２（Ｂ）で示した奇
数ラインの読出しパルスＰ1 、図３（Ｆ）が図２（Ｃ）
で示した偶数ラインの読出しパルスＰ2 であり、図示の
ようにｔ2 時のパルスをなくした読出しパルスＰ1 及び
ｔ1 時のパルスをなくした読出しパルスＰ2 により、Ｃ
ＣＤ１２から奇数（ＯＤＤ）ラインデータと偶数（ＥＶ
ＥＮ）ラインデータが順に読み出される。従って、奇数
ラインの読出しは、上記の遮光期間（ｔ1 〜ｔ2 ）に行
われ、偶数ラインの読出しは次の期間（ｔ2 〜ｔ3 ）の
間に行われる。

【００３６】そして、図３（Ｇ）には電子シャッタの動
作が示されており、ここではパルスの立上り期間の蓄積
電荷が掃き出され、立上がりでない期間の蓄積電荷が読
み出され、この期間が電子シャッタ時間となる。従っ
て、上記の静止画データ（蓄積電荷）は、電荷が掃き出
された後の、例えば1/100秒のシャッタ時間の露光ｇ1で
得られたものであり、この全画素の電荷がＣＣＤ駆動回
路１８によって読み出される。また、上記露光ｇ1 後の
遮光期間（ｔ1 からｔ2 ）では掃出しが省略される。

【００３７】ところで、上記の遮光期間では完全な遮光
状態としてＣＣＤ１２に不要な電荷が蓄積されないよう
にする必要があり、そのために図４に示す遮光板の制御
が行われる。図４は、図３の一部（Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｇにつ
いて）の拡大図であり、図（Ｃ）の遮光板制御パルスで
は、上記遮光板３６の駆動部（ギヤ等）の機械的な応答
遅れ時間ｔａを考慮して、その時間ｔａだけ早く反転す
るパルスを形成する。そうして、この遮光板３６が駆動
されると、光源部から出射される光は、図（Ｄ）に示さ
れるように、応答期間ｔａで二次曲線的に減衰し、その
後完全な遮光状態へ移行することになる。従って、静止
画のための光出力Ｌｔでは、光量Ｌａの損失が生じ、図
（Ｇ）に示されるように、実際のシャッタ時間（電荷蓄
積時間）ｔｂで得られるｇ1 部分の露光においても、動
画の場合と比較すると、上記光量Ｌａの分だけ光量不足
となる。

【００３８】そして、この光量不足は、電子シャッタ時
間によってその割合が異なることになる。例えば、シャ
ッタ時間ｔｂを1/60秒、単位時間当りの光量、即ち図４
（Ｄ）の信号の高さＣを４Ｖ、上記の応答遅れ時間ｔａ
を２ｍＳ（sec）とすると、動画データのＣＣＤ１２で
の電荷量は、 ｔｂ×Ｃ＝１／６０[mS]×４[V]≒６６．６７[mVS] となり、静止画データの電荷量は、応答期間ｔａの減衰
曲線を直線とみなすと、 ｔｂ×Ｃ−（１／２）ｔａ×Ｃ ＝１／６０[mS]×４[V]−（１／２）・２[mS]×４[V] ≒６２．６７[mVS] となるので、静止画の輝度は動画の輝度の９４％［６％
の不足（低下）］となる。

【００３９】また、シャッタ時間ｔｂを1/100秒とした
場合の動画データの電荷量は、 ｔｂ×Ｃ＝１／１００[mS]×４[V]＝４０[mVS] となり、静止画データの電荷量は、 ｔｂ×Ｃ−（１／２）ｔａ×Ｃ ＝１／１００[mS]×４[V]−（１／２）・２[mS]×４[V]＝３６[mVS ] となるので、静止画の輝度は動画の輝度の９０％（１０
％の不足）となる。同様に、シャッタ時間ｔｂを1/100
秒とした場合の動画データの電荷量は、２０[mVS]、静
止画データの電荷量は１６[mVS]となり、静止画の輝度
は動画の輝度の８０％（２０％の不足）となり、シャッ
タ時間が短くなる程、輝度の低下量が大きくなる。

【００４０】そこで、当該例では、上記マイコン２０が
現在の電子シャッタ時間を判断し、このシャッタ時間に
応じたゲインＹをＲＯＭ１７から読み出して、上述した
増幅器２１により上記不足光量に対応する信号増幅を行
う。この状態が図５に示されており、この図５（Ｄ）
は、図３（Ｇ）と同様に、１／１００秒のシャッタ時間
（露光ｇ1 ）の動作であり、この場合は上記増幅器２１
により、図５（Ｅ）に示されるように、動画時と比較し
てＹ＝１．１１倍のゲインで静止画信号（電圧）を増幅
する。この結果、上述した１０％の不足分、即ち図４
（Ｄ）で不足していた光量Ｌａを補うことが可能とな
る。

【００４１】図５（Ｆ）は、1/200秒のシャッタ時間で
露光ｇ2 の撮像をする場合の動作であり、この場合は、
図５（Ｇ）に示されるように、動画時と比較してＹ＝
１．２５倍のゲインで静止画信号（電圧）を増幅する。
この結果、上述した２０％のする不足分を増やして上記
光量Ｌａを補うことが可能となる。

【００４２】そうして、このような露光制御でＣＣＤ１
２から得られた上記奇数ラインデータはマイコン２０の
制御に基づき、図５（Ｈ）のように第１メモリ２３へ書
き込まれ、偶数ラインデータは図５（Ｉ）のように第２
メモリ２４へ書き込まれる。次に、図５（Ｊ），（Ｋ）
に示されるように、第１メモリ２３の奇数ラインデータ
及び第２メモリ２４の偶数ラインデータが２回ずつ読み
出され、奇数ラインデータについては、1/60秒の位相調
整をするために第３メモリ２５へ格納される。従って、
図５（Ｋ）と（Ｌ）から理解されるように、奇数ライン
と偶数ラインのデータは同一位相（タイミング）に揃う
ことになる。

【００４３】このようにして上記メモリ２５，２４から
読み出された各データは、混合回路２６により画素混合
されるが、当該例ではこれを可能とするために、図５
（Ｍ）のように、第１メモリ２３と第２メモリ２４を書
込み禁止とする。そして、これと同一期間に画素混合変
換が行われ［図５（Ｎ）］、まず図２（Ｄ）に示した、
０ライン＋１ライン，２ライン＋３ライン…の加算デー
タが出力され、これが奇数（Ｏｄｄ）フィールドデータ
として第４メモリ３０に記憶される［図５（Ｏ）］。次
に、図２（Ｅ）に示した、１ライン＋２ライン，３ライ
ン＋４ライン…の加算データが出力され、これが偶数
（Ｅｖｅｎ）フィールドデータとして第５メモリ３１に
記憶される［図５（Ｐ）］。

【００４４】そうして、これらの奇数フィールドと偶数
フィールドのデータが読み出されると同時に、切替え回
路３２は、各フィールドデータが交互に出力されるよう
に第４メモリ３０と第５メモリ３１を選択する。これら
フィールドデータは、Ｄ／Ａ変換器３３を介してモニタ
へ出力され、このモニタにインターレース走査により画
像が表示される。この結果、静止画については、同一露
光時に得られた全画素データに基づいて画像表示され、
高画質で明るさも最適な画像が得られる。従って、1/60
秒間に内視鏡自体のブレ、或いは被観察体に動きがあっ
たとしても、その影響が小さい鮮明な静止画の観察が可
能となる。

【００４５】上記例では、動画につきＣＣＤ１２におけ
る出力時混合読み出し方式を採用して、逆に被写体の動
き等を忠実に再現するようにしたが、この動画において
もブレのない鮮明な画像を追及する場合は、動画形成処
理についても遮光期間を利用した全画素読出し方式を採
用することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
遮光手段を利用し全画素読出し方式で画像を形成すると
共に、撮像素子に蓄積される電荷の蓄積時間を電子シャ
ッタ機能により制御する電子内視鏡で、上記遮光手段に
よる遮光動作の応答遅れに伴う光量不足に対応する量
を、電子シャッタ時間に応じて増幅するようにしたの
で、全画素読出し方式で高画質の画像を形成する内視鏡
で、上記遮光動作で生じる光量不足を良好に補うことが
でき、安定した明るさの画像が形成できるという利点が
ある。

【００４７】また、請求項２の発明によれば、明るさの
安定した高画質の静止画が得られ、一方動画については
動きを忠実に再現した滑らかな画像が形成できるという
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の信号処
理回路の全体構成を示すブロック図である。

【図２】図１のＣＣＤから混合回路までの間で読み出さ
れる画像データを示す図である。

【図３】実施形態例において静止画形成時の遮光から信
号読出しまでの動作を示す波形図である。

【図４】図３の動作の一部を拡大した波形図である。

【図５】実施形態例の静止画形成動作を示す説明図であ
る。

【図６】従来のＣＣＤにおける色フィルタの構成及び画
素混合読出しを説明する図である。

【図７】従来のＣＣＤでの動作を示す説明図である。

【符号の説明】

１，１２ … ＣＣＤ、 １０ … スコープ、 １４ … 光源ランプ、 １６ … フリーズスイッチ、 １７ … ＲＯＭ、 １８ … ＣＣＤ駆動回路（電子シャッタ回路を含
む）、 ２０ … マイコン（制御手段）、 ２１ … 増幅器、 ２３，２４，２５，３０，３１ … メモリ、 ２６ … 混合回路、 ２９ … ＤＶＰ、 ３６ … 遮光板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｍ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １回の露光で撮像素子に蓄積された全画
   素の信号を遮光手段で設定された遮光期間を利用して読
   み出すことが可能な電子内視鏡の信号処理回路であっ
   て、 上記撮像素子に蓄積される電荷の蓄積時間をシャッタ時
   間として制御する電子シャッタ回路と、 上記撮像素子から出力された画像信号につき、上記遮光
   手段による遮光動作の応答遅れに伴う不足光量を、上記
   電子シャッタ回路により設定されたシャッタ時間に応じ
   たゲインで増幅する増幅器とを設けた電子内視鏡の信号
   処理回路。
2. 【請求項２】 上記撮像素子に蓄積された画像信号を上
   下ライン間で混合して出力し、動画を形成する撮像素子
   出力時画素混合読出し方式と、１回の露光で上記撮像素
   子に蓄積された全画素の信号を上記遮光期間を利用して
   読み出し、静止画を形成する全画素読出し方式を備えた
   電子内視鏡に適用したことを特徴とする上記請求項１記
   載の電子内視鏡の信号処理回路。