JPH0980322A - 電子内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮像素子の構造を複雑にすることなく、また
クロック周波数を高くすることなく、画質の向上を図る
ようにする。 【解決手段】 ＣＣＤ１４と、このＣＣＤ１４において
１／６０秒の期間内の１回の露光で得られた画像信号に
つき、次の１／６０秒で奇数ラインの画像信号を読み出
し、更に次の１／６０秒で偶数ラインの画像信号を読み
出すように制御するＣＣＤ駆動回路２４と、奇数及び偶
数ラインの画像信号を記憶するメモリ３３，３４と、こ
のメモリ３３，３４内の画像信号を混合して１フレーム
の画像を形成する混合回路３５と、を有し、上記の奇数
ラインの画像信号を読み出す期間において、ＣＣＤ１４
へ新たな画素信号が蓄積されないように入射光を遮断す
るシャッタ１９を光源装置等に設ける。これによれば、
従来のクロック周波数で１フレームの画像を良好に得る
ことができる。

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装置、特
に全画素を読み出して１フレームの画像を形成するため
の画像信号処理に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子内視鏡装置等において、撮像素子と
して例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）が用いら
れており、このＣＣＤで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）が得られることになる。また、このＣＣＤの
上面には、画素単位で色フィルタが配置されており、こ
れによってカラー画像を得ることが可能となっている。

【０００３】図５には、上記ＣＣＤ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Ｍｇ（マゼンタ）、Ｇ（グリーン）、Ｃ
ｙ（シアン）、Ｙｅ（イエロー）が画素単位で配列され
ている。従って、これらの色フィルタを透過した光によ
り、ＣＣＤ１では蓄積電荷が得られることになる。そし
て、上から順番にライン数の番号を付したとすると、従
来の色差線順次混合読出し方式によれば、上下画素の蓄
積電荷が混合されて読み出され、ライン１とライン２の
混合信号、ライン３とライン４の混合信号、…が第１
（奇数）フィールドのビデオ信号、ライン２とライン３
の混合信号、ライン４とライン５の混合信号、…が第２
（偶数）フィールドのビデオ信号として読み出される。

【０００４】図６には、上記ＣＣＤ１における信号の読
出し状態が示されており、図示されるように、信号の蓄
積及び読出しは１／６０秒（垂直同期期間）毎に行われ
る。そして、蓄積混合信号の読出しは、図６（Ｂ）に示
されるように、次の１／６０秒の間で行われることにな
り、この結果、（ライン１＋ライン２），（ライン３＋
ライン４），（ライン５＋ライン６）…の混合信号から
なる第１フィールドのビデオ信号、（ライン２＋ライン
３），（ライン４＋ライン５），（ライン６＋ライン
７）…の混合信号からなる第２フィールドのビデオ信号
が１／６０秒毎に得られることになる。

【０００５】図７には、ＣＣＤ１の内部構成が示されて
おり、このＣＣＤ１はインターライン型となっている。
図示されるように、画素毎に光電変換素子２が整列配置
され、この光電変換素子２の配列の１列毎に隣接して画
素毎の蓄積電荷を転送する垂直ＣＣＤ３が配置される。
また、この垂直ＣＣＤ３に接続して水平ＣＣＤ４が配置
され、この水平ＣＣＤ４には、転送された電荷を電圧に
変換するための出力アンプ５が接続される。

【０００６】そして、この場合には、図示の光電変換素
子２内に示した丸（○）記号が上記のＭｇフィルタを介
して得られる蓄積電荷、三角（△）記号がＧフィルタを
介して得られる蓄積電荷、四角（□）記号がＣｙフィル
タを介して得られる蓄積電荷、掛け（×）記号がＹｅフ
ィルタを介して得られる蓄積電荷に対応することにな
る。

【０００７】従って、図７の構成では、図（Ａ）に示さ
れるように、上記の画素の蓄積電荷が１／６０秒の期間
において蓄積されると、次の１／６０秒の期間内で図
（Ｂ）に示されるように、各光電変換素子２から蓄積電
荷が垂直ＣＣＤ３へ転送されることになり、このとき、
上述のようにライン１とライン２の電荷量が加算され
る。また、同一期間内に、上記垂直ＣＣＤ３の蓄積電荷
は、水平ＣＣＤ４へ順次移され、出力アンプ５を介して
外部へ出力される。この結果、図７（Ｂ）では第１フィ
ールドの情報が１／６０秒の期間で読み出されることに
なる。

【０００８】また、上記の図６（Ｂ）における上記第１
フィールド情報の読出しの期間では、同時に次のビデオ
信号のために、上記光電変換素子２による蓄積を行って
おり、この蓄積電荷は次の１／６０秒の期間で、図７
（Ｃ）に示されるように、ビデオ信号が第２フィールド
情報として読み出される。このようにして、モニタ上に
は、例えば上記第１フィールド情報と第２フィールド情
報に基づいてインターレース走査することにより、被観
察体内の画像が表示される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記電
子内視鏡装置においては、上述したように、垂直方向で
隣接するライン同士の画素信号を加算することからモア
レ現象が生じやすく、また上記の第１フィールド情報と
第２フィールド情報との間に、１／６０秒の時間のずれ
があり、この間に被観察体等に動きがあると、画質が低
下するという問題がある。

【００１０】一方、従来においては、画素信号を加算し
て読み出すのではなく、１／６０秒の期間内に全画素
を、ライン１、ライン２、ライン３…というように、順
次読み出すことも提案されている。しかし、この場合は
上記垂直ＣＣＤ３の構造を倍の密度で形成しなければな
らないため、構成が複雑となり、しかもクロック周波数
が倍となるし、１画素毎に電荷をクリアーにするための
リセットパルスのタイミング合せも煩雑となる。また、
クロック周波数が倍となるために、ノイズ放射も多くな
るという問題がある。

【００１１】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、撮像素子の構造を複雑にすること
なく、またクロック周波数を高くすることなく、画質の
向上を図ることができる電子内視鏡装置を提供すること
にある。

【００１２】

【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、撮像素子により画素毎に蓄積された画像
信号を順次読み出す電子内視鏡装置において、１回の露
光で上記撮像素子において画素毎に得られた画像信号に
つき、最初に奇数又は偶数のいずれかのラインの画像信
号を読み出し、次に残りのラインの画像信号を読み出す
ように制御する撮像素子駆動回路と、この撮像素子駆動
回路で画像信号を読み出す際の所定の時間に、撮像素子
へ画素信号が蓄積されないように入射光を遮断する光遮
断手段と、上記撮像素子から得られた奇数ラインの画像
信号及び偶数ラインの画像信号を記憶するメモリと、こ
のメモリ内の画像信号を混合して１フレームの画像を形
成する画像形成回路と、を含んでなることを特徴とす
る。上記において、第１モードの奇数ライン信号及び偶
数ライン信号は、第２モードの場合と同様に、奇数フィ
ールド信号及び偶数フィールド信号として用いられるも
のであるが、両者のビデオ信号を区別するために異なる
表現とした。

【００１３】作用 上記本発明の構成によれば、例えば１／６０秒の期間
（従来の１フィールドのビデオ信号を得るための期間）
内での露光（露光時間は任意）により蓄積された電荷
は、まず次の１／６０秒の期間で奇数ラインが読み出さ
れ、更に次の１／６０秒の期間で偶数ラインが読み出さ
れることになる。ここで、従来においては、上記奇数ラ
インの蓄積電荷を垂直ＣＣＤへ転送した後、順次読み出
している間に、次の露光による電荷の蓄積が開始される
が、本発明では、この期間内での露光をなくすために、
例えば光源光をシャッタで遮断することとしている。即
ち、この光源光の遮断により、上記偶数ラインの蓄積電
荷が読出し可能となり、これによって、撮像素子で設け
られている全画素分の信号が読み出される。

【００１４】そして、上記奇数ライン及び偶数ラインの
ビデオ信号は、混合されて１フレームの画像として形成
され、所定の処理が施された後に、モニタ等へ出力され
る。従って、この１フレームのビデオ信号によれば、１
／６０秒の期間内の１回の露光で得られた情報によって
形成されており、また異なる色フィルタの２画素の信号
を混合しないので、画質の向上が図れることになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１〜図４には、実施形態例に係
る電子内視鏡装置の説明図が示され、図１は回路構成を
示し、図２は当該装置の構造を示している。図２におい
て、電子内視鏡装置はスコープとしての電子内視鏡１
０、カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）１１及び光
源装置１２から構成され、上記電子内視鏡１０の先端部
には上記図５及び図７で説明したものと同様のＣＣＤ１
４が配置される。即ち、図４に示されるように、画素を
構成する光電変換素子２、この光電変換素子２の列の隣
に配置され、蓄積電荷を転送する垂直ＣＣＤ３、この垂
直ＣＣＤ３に接続された水平ＣＣＤ４、この水平ＣＣＤ
４の出力側に接続された出力アンプ５が設けられる。

【００１６】この電子内視鏡１０では、その操作部にフ
リーズスイッチ１５が設けられており、このフリーズス
イッチ１５と上記ＣＣＤ１４とはコネクタ１７を介して
上記ＣＣＵ１１へ接続される。また、上記電子内視鏡１
０内には、先端部までライトガイド１６が配設されてお
り、このライトガイド１６は上記コネクタ１７ともう一
方のコネクタ１８を介して光源装置１２へ接続される。
そして、この光源装置１２内には、シャッタ１９、シャ
ッタ駆動回路２０、光源ランプ２１及び光源電源部２２
が設けられる。

【００１７】図１において、上記ＣＣＤ１４にはＣＣＤ
駆動回路２４が接続され、このＣＣＤ駆動回路２４によ
り奇数ラインのビデオ信号と偶数ラインのビデオ信号が
分けて読み出される。一方、ＣＣＤ１４の後段には、必
要なビデオ信号を抽出するためのＣＤＳ（Correlated D
ouble Sampling−相関二重サンプリング）回路２５、各
信号のレベル差を調整するためのＡＧＣ（Automatic Ga
in Control−自動利得制御）回路２６、Ａ／Ｄ変換器２
７が設けられ、またこれらの回路を統轄制御するＣＰＵ
２８が設けられる。

【００１８】そして、上記Ａ／Ｄ変換器２７の後段に、
切替え回路３２を介して奇数ラインのビデオ信号を記憶
する第１メモリ３３及び偶数ラインのビデオ信号を記憶
する第２メモリ３４が設けられており、この切替え回路
３２の切替え動作によって該当するビデオ信号が各メモ
リ３３，３４へ供給される。これらのメモリ３３，３４
の後段には、上記奇数ラインと偶数ラインのビデオ信号
を混合し、１フレームのビデオ信号とする混合（ＭＩ
Ｘ）回路３５が接続され、この混合回路３５には、デジ
タル信号処理回路３６、Ｄ／Ａ変換器３７，３８が接続
される。

【００１９】上記デジタル信号処理回路３６では、モニ
タ上に表示するための必要な信号処理を実行し、色差信
号（Ｃ信号）と輝度信号（Ｙ信号）を形成しており、後
段のＤ／Ａ変換器３７からはＣ信号、Ｄ／Ａ変換器３８
からはＹ信号が出力される。

【００２０】当該例は以上の構成からなり、その作用を
図３及び図４を参照しながら説明する。まず、撮影時に
は光源装置１２の光源ランプ２１からシャッタ１９の開
時に出力された光が、ライトガイド１６を介して電子内
視鏡１０の先端部から被観察体内へ照射される。そうす
ると、ＣＣＤ１４にはこの被観察体内の像光が入射さ
れ、この像光によってＣＣＤ１４の画素対応の光電変換
素子には電荷が蓄積される。図３には、このＣＣＤ１４
での動作状態が示されており、上記の蓄積電荷は、図３
（Ａ）のように、従来において１フィールドのビデオ信
号を得る場合と同様に、例えば１／６０秒の期間内で抽
出されるように制御される。

【００２１】図４には、上記ＣＣＤ１４内での電荷の読
出し状態が示されており、上記の１／６０秒の期間内に
は、図４（Ａ）に示されるように、画素毎の光電変換素
子２に電荷が蓄積される。この蓄積電荷は、被観察体内
からの像光により、電子シャッタ速度等に基づいて得ら
れるものである。そして、次の１／６０秒の期間では、
図２のシャッタ１９がシャッタ駆動回路２０によって閉
状態とされ、図３（Ｃ）の１００に示されるように、Ｃ
ＣＤ１４への入射光が遮断されることになり、ＣＣＤ１
４の電荷蓄積は行われない。

【００２２】また、この期間では図３（Ｂ）に示される
ように、ＣＣＤ１４の奇数ライン、即ちライン１、ライ
ン３、ライン５…が読み出される。この状態は、図４
（Ｂ）に示されており、この例では、Ｍｇフィルタを介
して得られた蓄積電荷（○）と、Ｇフィルタを介して得
られた蓄積電荷（△）が垂直ＣＣＤ３へ転送されて、水
平ＣＣＤ４を介して出力アンプ５から読み出されること
になる。

【００２３】そうして、次の１／６０秒の期間では、Ｃ
ＣＤ１４の偶数ライン、即ちライン２、ライン４、ライ
ン６…が読み出される。この状態は、図４（Ｃ）に示さ
れており、図示のように、Ｃｙフィルタを介して得られ
た蓄積電荷（□）と、Ｙｅフィルタを介して得られた蓄
積電荷（×）が垂直ＣＣＤ３及び水平ＣＣＤ４を介して
出力アンプ５から読み出される。

【００２４】このようにして読み出されたビデオ信号
は、図１のＣＤＳ回路２５でサンプリングされ、ＡＧＣ
回路２６でゲイン調整された後に、Ａ／Ｄ変換器２７を
介して切替え回路３２へ供給される。この切替え回路３
２は、ＣＰＵ２８の制御（フィールドシフトパルス）に
基づいて、後段の第１メモリ３３と第２メモリ３４への
接続を切り替えており、これによって、上記の奇数ライ
ンのビデオ信号が第１メモリ３３へ格納され、また偶数
ラインのビデオ信号が第２メモリ３４へ格納される。

【００２５】その後、これらのメモリ３３，３４内に一
旦記憶されたビデオ信号は、所定の読出し速度で読み出
されて混合回路３５へ出力されることになり、この混合
回路３５で１フレームのビデオ信号が形成される。次段
のデジタル信号処理回路３６では、色差信号（Ｃ信号）
と輝度信号（Ｙ信号）への信号処理が行われ、これらの
信号はＤ／Ａ変換器３７，３８を介してモニタへ供給さ
れることになり、これによって、モニタ上に被観察体内
の画像が表示される。

【００２６】なお、上述したように、電子内視鏡１０の
操作部に配置されているフリーズスイッチ１５が押され
たときには、上記のようにして得られたビデオ信号に基
づいて静止画処理が施され、この静止画をモニタ上に表
示することができる。

【００２７】上記実施形態例では、上記の全画素読出し
方式によって画像を常に形成するようにしたが、例えば
上記フリーズスイッチ１５により静止画を得る場合にの
み上記の全画素読出し方式を適用し、その他の場合は図
６及び図７で示した従来方式によって画像を形成するよ
うにしてもよい。

【００２８】また、光遮断手段として光源装置１２側で
光源光を遮断するシャッタ１９を用いたが、この光遮断
手段としては、ＣＣＤ１４に対し被観察体内からの像光
を遮断するための他の構成が適用でき、例えば電子内視
鏡１０側で光の入射を遮断することが可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
１回の露光で撮像素子において得られた画像信号につ
き、最初に奇数又は偶数のいずれかのラインの画像信号
を読み出し、次に残りのラインの画像信号を読み出すよ
うに制御し、またこの画像信号の読出しの際に、撮像素
子へ画素信号が蓄積されないように入射光を遮断し、こ
のようにして得られた奇数ラインの画像信号と偶数ライ
ンの画像信号を混合して１フレームの画像を形成するよ
うにしたので、全画素を順番に読み出す方式の場合のよ
うに撮像素子の構造を複雑にすることなく、画質の向上
を図ることが可能となる。また、クロック周波数を高く
する必要がなく、リセットパルスのタイミング合せも煩
雑とならず、ノイズ放射も抑制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装置の回
路構成を示すブロック図である。

【図２】上記電子内視鏡装置の概略構造を示す図であ
る。

【図３】実施形態例におけるＣＣＤでの動作を示す説明
図である。

【図４】実施形態例のＣＣＤの構造及び読出し状態を示
す説明図である。

【図５】ＣＣＤに配置される色フィルタの構成を示す図
である。

【図６】従来のＣＣＤでの動作を示す説明図である。

【図７】従来のＣＣＤの構造及び読出し状態を示す説明
図である。

【符号の説明】 １，１４ … ＣＣＤ、 ２ … 光電変換素子、 ３ … 垂直ＣＣＤ、 ４ … 水平ＣＣＤ、 １９ … シャッタ、 ２０ … シャッタ駆動回路、 ２４ … ＣＣＤ駆動回路、 ２８ … ＣＰＵ、 ３２ … 切替え回路、 ３３ … 第１メモリ、 ３４ … 第２メモリ、 ３５ … 混合回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像素子により画素毎に蓄積された画像
   信号を順次読み出す電子内視鏡装置において、 １回の露光で上記撮像素子において画素毎に得られた画
   像信号につき、最初に奇数又は偶数のいずれかのライン
   の画像信号を読み出し、次に残りのラインの画像信号を
   読み出すように制御する撮像素子駆動回路と、 この撮像素子駆動回路で画像信号を読み出す際の所定の
   時間に、撮像素子へ画素信号が蓄積されないように入射
   光を遮断する光遮断手段と、 上記撮像素子から得られた奇数ラインの画像信号及び偶
   数ラインの画像信号を記憶するメモリと、 このメモリ内の画像信号を混合して１フレームの画像を
   形成する画像形成回路と、を含んでなることを特徴とす
   る電子内視鏡装置。