JP3888764B2

JP3888764B2 - 電子内視鏡光量制御装置

Info

Publication number: JP3888764B2
Application number: JP06619498A
Authority: JP
Inventors: 充樋口; 信次竹内; 一浩山中
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1998-03-02
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2018-03-02
Also published as: JPH11244231A

Description

【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１８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ＤＶＰ２７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１６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２０４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ｔ1 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 〜ｔ2 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

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。