JPH03289928A - 電子内視鏡装置における光源光量制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、電子内視鏡の光源光量を制御するための電子
内視鏡装置における光源光量制御装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 電子内視鏡装置は、一般に、挿入部の先端にＣＣＤ等の
固体撮像素子からなる撮像手段を内蔵させた内視鏡と、
この固体撮像素子からの出力信号を処理して映像信号と
するプロセッサと、該プロセッサから出力される映像信
号に基づいて被写体のカラー映像を表示するモニタ装置
とを備える構成となっている。また、内視鏡は人体の体
内等暗所に挿入される関係から、観察を行う部位に向け
て照明を行わなければならない。このために、光源装置
か設けられ、この光源装置からの照明光はライトガイド
を介して挿入部の先端から出射するようにしている。

前述したように、被写体像をカラー映像として表示する
には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の画像信号
を取得しなければならないが、内視鏡のように極めて細
い径の挿入部に内蔵される撮像手段としては、小型化の
要請から、１枚の固体撮像素子で構成される。しかも、
このように、１枚の固体撮像素子で取得される映像の解
像度を向上させるために、固体撮像素子を面順次駆動す
る方式か採用されている。この面順次駆動方式は、素子
によってＲ，Ｇ、Ｂの各色画像をそれぞれフィールド信
号として順次時系列的に形成し、これら３色の画像フィ
ールド信号を重ね合せることによりカラー映像信号とす
るものである。

このために、光源装置における光源ランプからの照明光
の光路中には回転色フイルタディスクを介在させ、該色
フイルタディスクにＲ，Ｇ、Ｂの各波長光を透過させる
３つのフィルタ域を形成して、該カラーフィルタを回転
させて、Ｒ，Ｇ、Ｂの各フィルタ域を順次照明光路に臨
ませることによりＲ，Ｇ、Ｂの波長光による順次照明を
行うようにしている。

前述したＲ、Ｇ、Ｂの順次式照明を行う場合において、
観察を行う部位に応じて照明光の光量を調整する必要が
ある。即ち、挿入部の先端から遠い位置の観察を行う場
合には、その被写体からの反射光量が少なくなって、モ
ニタ画面に表示される映像が暗くなるので、光源光量を
大きくしなければならない。これに対して、挿入部の先
端に近い位置の観察を行う場合には、反射光量が大きく
なるので、固体撮像素子か飽和するのを防止するために
、光源光量をある程度絞る必要がある。そこで、光源ラ
ンプからライトガイドに至る光路の途中位置に光量絞り
部材を介装させ、観察を行う部位に応して光源光量を調
整することによって、固体撮像素子の受光量がほぼ一定
となるように制御している。そして、この光量絞り部材
による光源光量を制御するために、自動光量制御回路（
ＡＬＣ）か設けられる。

このＡＬＣは、固体撮像素子からプロセッサに入力され
るＲ、Ｇ、Ｂの各色の映像信号のうちの輝度情報を取り
出して、この映像信号レベルが所定の基準値より高い場
合には、光量絞り部材を駆動して、その絞り開口を小さ
くして照明光量を低下させて、固体撮像素子の飽和を防
止するようになし、また基準値より低い場合には、絞り
を開放して映像か暗くならないように保持することによ
って、最良の照明条件で撮影を行うことかできるように
している。

［発明か解決しようとする課題］ ところて、同じ光量による照明下においても、Ｒ，Ｇ、
Ｂの各映像信号における映像レベルは等しくなるわけて
はない。即ち、色フイルタディスクにおけるＲ、Ｇ、Ｂ
の各波長光の透過率が一定でなく、また固体撮像素子に
おける感度特性に差かあること等から、該固体撮像素子
からのＲｌＧ、Ｂの各フィールドにおける映像信号のレ
ベルは一定とははらない。特に、Ｂ（青）フィールドの
信号レベルはＲ（赤）フィールドの信号レベルの約半分
程度である。従って、これらＲ，Ｇ、Ｂの各フィールド
の映像信号をそのままの状態てＡＬＣに入力したのては
、該ＡＬＣの動作か不安定になると共に、必ずしも最良
の照明条件を作り出すことかてきない。

本発明は叙上の点に鑑みてなされたものて、その目的と
するところは、白色被写体に対してＲｌＧ、Ｂの各フィ
ールドの映像信号をほぼ等しいレベルとなるように調整
した状態で、自動光量制御回路に光量調整用の信号を入
力することによって、安定した状態で最良の照明条件を
作り比すことかてきるように制御することかてきるよう
にした光源光量制御装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段１ 前述した目的を達成するために、本発明は、固体撮像素
子から出力されるフィールド順次信号のうち、特定フィ
ールドの信号に、この信号を遅延させて得られる信号と
を信号加算手段により加算した上で、その出力信号を光
源装置における光量絞り部材の絞り制御を行う自動光量
制御回路に入力して、この出力信号に基づいて前記ライ
トガイドの入射光量を制御する構成としたことをその特
徴とするものである。

［作用］ このような構成を採用することによって、固体撮像素子
から出力される複数からなるフィールド順次信号の白色
被写体に対するレベルを揃えることができるようになり
、この結果、自動光量制御回路の動作を安定化させるこ
とがてきると共に、最良の撮像条件を保持させるための
照明光量の制御を行うことがてきることになる。

［実施例１ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

まず、第１図に電子内視鏡装置の全体構成を示し、第２
図にその照明系及び画像信号処理系の概略構成を示す。

１は内視鏡、２は制御装置、３はモニタ装置をそれぞれ
示し、内視鏡１にはその挿入部１ａの先端部分に固体撮
像素子としてのＣＣＤ　１０か設けられている。また、
制御装置２には、ＣＣＤ　１０からの映像信号を処理す
るプロセッサ４及び体腔内等の観察対象部を照明するた
めの照明系５か内蔵されている。

ＣＣＤ　１０は、照明光を伝送するライトガイド１１の
出射端１１ａに装着したレンズ１２と共に内視鏡の挿入
部の先端位置に設けられている。従って、このライトガ
イド１１からの照明光による照明下において、観察対象
部の像をＣＣＤ　１０によって撮像することかできるよ
うになっている。照明装置５は光源ランプ１３を有し、
該光源ランプ１３からの照明光は、光量絞り部材１４．
集光レンズ１５及び色フイルタディスク１６を介してラ
イトガイド１１の入射端１１ｂに入射されるようになっ
ている。

プロセッサ４は、ＣＣＤ　１０から出力されるＲ２Ｏ，
Ｂの各色のＣＣＤ出力映像信号を処理するビデオ信号処
理回路２１を有し、該ビデオ信号処理回路２１て処理さ
れたＲ、Ｇ、Ｂの各色の映像信号はＡ／Ｄ変換器２２に
よってディジタル信号に変換されて、フィールドメモリ
２３に格納されるようになっている。そして、このフィ
ー−ルトメモリ２３に１フイ一ルド分の映像信号か入力
されたときに、Ｒ２Ｏ，Ｂのそれぞれの信号が同時に読
み出されて、Ｄ／Ａ変換器２４Ｒ，２４Ｇ、　２４Ｂを
介してアナロク信号に変換されて、エンコーダ２５によ
りミキシングしてカラー映像信号か出力されるようにな
っている。

而して、既に説明したように、体腔内等の撮影を行う際
において、内視鏡の挿入部の先端に近い部位の撮影を行
う場合と、挿入部先端から離れた部位の撮影を行う場合
とては、光源ランプ１３からライトガイド１１の入射端
１１ｂに入射される照明光の光量を変化させなければな
らない。このために、光量絞り部材１４を可変絞りとな
し、ＣＣＤ　１０からの出力映像信号の輝度レベルの変
化に追従して光量絞り部材１４による絞り量を変化させ
るようにしている。

光量絞り部材１４を駆動するために、ＡＬＣ２６が設け
られている。このＡＬＣ２６は、光量絞り部材１４を駆
動するためのサーボ機構を備えた絞り駆動機構２７を有
し、ＣＣＤ　１０からビデオ信号処理回路２１に入力さ
れるＲ、Ｇ、Ｂの各ＣＣＤ出力映像信号に基づいて絞り
駆動機構２７に対する駆動信号を得るようになっている
。

然るに、照明装置５側、即ち光源ランプ１３から出射さ
れる照明光の光量を一定にした場合において、色フイル
タディスク１６のＲ，Ｇ、Ｂの各色の波長領域光の透過
率に差があり、また光量絞り部材１４の構造によっては
、Ｒ，Ｇ、Ｈの各波長光の光量か一定とならないものが
ある。さらに、Ｃ０ＤＩＯにおける感度もＲ，Ｇ、Ｂの
各波長光によって均一とはならない。

このように、ＣＣＤ　１０の出力信号はＲ，Ｇ、Ｂの各
フィールドについてそれぞれ信号振幅レベルに大きな差
が生じている。そこて、本発明においては、まずこの各
フィールド信号における振幅レベルの差を補正した上で
、この補正信号に基づいてＡＬＣ２６に対する制御信号
を得るようにしている。

この信号の補正機構について説明する前に、ＣＣＤｌ０
の構造について考える。ここて、ＣＣＤ　１０の代表的
なものとして、フレーム転送ＣＣＤを第３図に示す。

このＣＣＤは、アイランド状に形成した多数の受光素子
群からなる受光部Ｐと、該受光部Ｐと同様に配列した素
子群からなる蓄積部Ｓ及び水平転送部Ｈとから構成され
、受光部Ｐを露光することによって各受光素子Ｐに信号
電荷を蓄積させて、垂直ブランキング期間の間に蓄積信
号電荷を蓄積部Ｓに転送し、次のフレームの信号電荷の
蓄積期間中に該蓄積部Ｓに蓄積された信号電荷を順次水
平転送部Ｈに転送して、信号電荷の読み出しが行われる
。

水平転送部Ｈから信号の読み出しを行うために、水平転
送用の駆動パルスφＨ１＋　φＨ２とリセットパルスφ
Ｈとが水平転送部Ｈに印加される。即ち、第４図（ａ）
及び（ｂ）に示したように、７０ｎｓのＨ，Ｌのパルス
幅を持った駆動パルスφＨ。

（またはφＨ２）と、１０〜４０ｎｓのパルス幅のリセ
ットパルスφＨとを水平転送部Ｈに印加すると、第４図
（ｃ）に示したようなＣＣＤ出力信号波形が得られる。

このＣＣＤ出力信号波形は、数画素（通常は８画素程度
）分のターフ信号ＤＳか存在し、この後にＣＣＤを構成
する各画素における画像信号、即ちピクセル信号か出力
される。

ここて、ピクセル信号の出力波形を見ると、まずリセッ
トパルスφＨに対応する波形が発生し、次いてＡ−Ｂの
期間は信号の出力が欠落するフィートスルー期間となり
、Ｂの時点に至ると、信号出力か開始されて、Ｂ−Ｃ間
の立ち上り期間を経て、次のリセットパルスφＨか入力
されるまてのＣ−Ｄ期間は出力信号レベルがほぼ一定と
なる。

従って、リセットパルスφＨか印加される毎に、１画素
分のピクセル信号が出力されることになるが、このピク
セル信号はフィートスルー期間と信号出力期間とからな
る。

従って、駆動信号パルスφＨ１，φＨ２，φＨを繰り返
し水車転送部Ｈに印加することによって、該水平転送部
Ｈから信号の転送か行われる。そして、水平転送部Ｈか
らのピクセル信号かプロセッサに伝送されると、この信
号は増幅された上で、ローパスフィルタを通して、第４
図（ｄ）に示したような、高周波成分を除去した信号か
得られる。

そこで、本発明においては、ＣＣＤ　１０の感度特性等
から、信号振幅レベルの低いＢフィールドのピクセル信
号を、１つ前ピクセル信号を加算することによって、Ｒ
，Ｇ、Ｂの各フィールド信号をほぼ同しレヘルとなるよ
うに調整した上で、ＡＬＣ２６に入力するようになし、
もってＡＬＣ２６による光量調整を安定した状態て、最
良の撮像条件が得られる照明光量となるように制御する
。

そこて、第５図に基づいてＣＣＤ出力信号レベルの調整
機構について説明する。

同図において、１０ａは固体撮像素子による面順次映像
信号のＣＣＤ出力端子、３０はユミツタホロワ回路、３
１はローパスフィルタ、３２はクランプ回路、３３はγ
補正回路をそれぞれ示す。ＣＣＤ出力端子１０ａから出
力される各フィールド信号は、エミッタホロワ回路３０
を経てローパスフィルタ３１によって高周波成分か除去
されて、クランプ回路３２を介してγ補正回路３３によ
って所定の信号処理か行われるようになっている。

ここて、固体撮像素子からの出力信号のうち、最も感度
の低いＢフィールドの信号については、信号加算手段３
４によって遅延信号を加算してローパスフィルタ３１に
入力するようにしている。この信号加算手段は、ゲート
パルス回路３５と、ピクセル遅延回路３６及び加算回路
３７とから構成される。

従って、固体撮像素子からＢフィールドの信号か出力さ
れると、そのイネイフル信号かＢイネイツル信号入力端
子３８からゲートパルス回路３５に入力されることによ
りゲートが開かれて、該Ｂフィールドの各ピクセル信号
かピクセル遅延回路３６に送り込まれる。そして、この
ピクセル遅延回路３６においては、入力信号をほぼ半ピ
クセル分遅延させて出力するようになっている。このよ
うにして遅延させた信号は、加算回路３７において遅延
しない信号に加算されて、この加算信号をローパスフィ
ルタ３１に入力するようにしている。

而して、固体撮像素子の水平転送部から読み出された信
号は、第６図に示したようになる。この信号は第４図（
Ｃ）の信号と同じである。ここで、リセットパルスφＨ
の立ち上りから信号出力が欠落しているフィートスルー
期間までの時間間隔上〇は、信号出力期間の時間間隔ｔ
２とほぼ等しくなっている。そこで、このＣＣＤ出力端
子１０ａからの信号をピクセル遅延回路３６によって時
間ｔ＋（＝ｔ２）分だけ遅延させる。これによって、ピ
クセル遅延回路３６からは、第２図（ｂ）で示した波形
信号を出力する。この遅延信号（ｂ）をピクセル遅延回
路３６を介さない信号（ａ）と加算回路３７において加
算する。これによって、同図（Ｃ）て示したように、フ
ィールド信号を構成する各ピクセル信号において、その
信号出力か欠落しているフィートスルー期間に１つ手前
のピクセル信号によって補間されることになる。この信
号（Ｃ）をローパスフィルタ３１に入力し、この信号を
平滑化すると、同図（ｄ）で示した信号か得られる。従
って、この信号（ｄ）の振幅のレベルＩ２は、加算処理
を行わない第４図（ｄ）の信号の振幅レベル１１と比較
すると、はぼ２倍となる。

このように、固体撮像素子から出力される信号のうち、
Ｒフィールドに対して約郊というように、最も感度の低
いＢフィールドの信号のみを加算処理することによりこ
のＢフィールドの信号の振幅レベルを大きくすることが
できる。一方、これ以外のＲフィールド及びＧフィール
ドの信号か伝送されている間は、ゲートパルス回路３５
におけるゲートか閉じられた状態となっているのて、前
述した加算処理を行わずにそのままローパスフィルタ３
１に送られる。これによって、Ｒ，Ｇ、Ｂの３つのフィ
ールドにおける信号レベルのバランスか良好となる。

従って、このようにＢフィールドの信号を加算した上で
、信号を加算しないＲ，Ｇの各画像フィールド信号と共
にクランプ回路３２の圧力段からＡＬＣ２６に光量制御
信号として入力することによって、この光量制御信号の
レベルの一定化か図られて、該Ａ　Ｌ　Ｃ２６から信号
に基づく絞り駆動機構２７の動作か安定すると共に、最
も良好てしかも安定した映像信号か得られるように、照
明光量の調整を行うことかできるようになる。

［発明の効果１ 以上説明し・たように、本発明によれば、固体撮像素子
における各色画像フィールドの感度特性等により生しる
出力信号レベルを有効に補正して自動光量制御装置に光
量制御信号を入力させることかできるようになるのて、
この自動光量制御装置による光量の制御動作を安定させ
て、モニタ装置に表示される映像を安定させると共に、
最良の撮影条件を発揮することができるように照明光量
のコントロールを行うことがてきる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は電子内
視鏡装置の全体構成図、第２図はその照明系及び画像信
号処理系の概略構成を示す説明図、第３図は固体撮像素
子の概略構成図、第４図は加算処理をしない場合におけ
る映像信号説明図てあって、同図（ａ）は水平転送用の
駆動パルスの波形線図、同図（ｂ）はリセットパルスの
波形線図、同図（ｃ）は固体撮像素子の出力波形線図、
同図（ｄ）はローパスフィルタの出力信号線図、第５図
は信号加算手段を含めたビデオ信号処理回路の要部構成
説明図、第６図は加算処理をする場合における映像信号
説明図てあって、同図（ａ）は固体撮像素子の出力信号
波形線図、同図（ｂ）は遅延回路の出力波形線図、同図
（ｃ）は加算信号の波形図、同図（ｄ）はローパスフィ
ルタの出力信号波形図である。 １：内視鏡、２二制御装置、４：プロセッサ、５：照明
装置、１０：ＣＣＤ、１０ａ：ＣＣＤ出力端子、１１ニ
ライトガイド、１３：光源ランプ、１４：光量絞り部材
、１６二色フィルタディスク、２１：ビデオ信号処理回
路、２６：ＡＬＣ１２７：絞り駆動機構、３０：エミッ
タフォロワ回路、３１：ローパスフィルタ、３２′：ク
ランプ回路、３４：信号加算手段、３５：ゲートパルス
回路、３６：ビクセル遅延回路、３７：加算回路、３８
：Ｂイネイツル信号入力端子。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固体撮像素子を挿入部の先端に内蔵した内視鏡と、該内
   視鏡に設けたライトガイドを介して被写体に向けて照明
   光を照射する光源装置と、前記内視鏡の固体撮像素子か
   らの出力信号を処理して映像信号とするプロセッサとを
   有する内視鏡装置において、前記固体撮像素子から出力
   されるフィールド順次信号のうち、特定フィールドの信
   号に、この信号を遅延させて得られる信号を信号加算手
   段により加算した上で、その出力信号を前記光源装置に
   おける光量絞り部材の絞り制御を行う自動光量制御回路
   に入力して、この出力信号に基づいて前記ライトガイド
   の入射光量を制御する構成としたことを特徴とする電子
   内視鏡装置における光源光量制御装置。