JP3527859B2 - 電子内視鏡装置 - Google Patents

電子内視鏡装置

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JP3527859B2
JP3527859B2 JP00395499A JP395499A JP3527859B2 JP 3527859 B2 JP3527859 B2 JP 3527859B2 JP 00395499 A JP00395499 A JP 00395499A JP 395499 A JP395499 A JP 395499A JP 3527859 B2 JP3527859 B2 JP 3527859B2
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充 樋口
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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
に従来の画素混合読出し方式に加え、全画素を読み出す
全画素読出し方式を選択的かつ容易に利用することがで
きる電子内視鏡装置の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】電子内視鏡装置において使用される固体
撮像素子、例えばCCD(Charge Coupled Device)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
ようになっている。このようなCCDで、同時式電子内
視鏡装置に使用されるものでは、その上面に画素単位で
Mg(マゼンタ)、Cy(シアン)、G(グリーン)、
Ye(イエロー)の色フィルタが配置され、これによっ
てカラー画像が形成される。
【0003】そして、従来の色差線順次混合読出し(画
素混合読出し)方式によれば、CCDから上下水平ライ
ンの画素の蓄積電荷が加算混合されて読み出され、これ
によって奇数フィールドと偶数フィールドのビデオ信号
が例えば1/60秒のタイミングで順次形成される。そ
の後、これらの奇数フィールド信号と偶数フィールド信
号は、インターレース走査されて1フレームの画像とし
て形成され、この画像がモニタ上に動画として表示され
る。更に、このような電子内視鏡装置では、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
チが押されたときには、そのときの静止画が形成、表示
される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
画素混合読出し方式においては、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(2回の露光の間)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、画質(解像度、色ずれ等)が低下するという問
題がある。
【0005】また、電子内視鏡装置では、信号の蓄積時
間を変える電子シャッタ機能が多く採用されており、こ
れによれば、近距離で明るい場所等において蓄積時間を
短くすれば画質の向上を図ることができる。しかし、上
記の1/60秒のタイムラグがあるため、静止画等にお
いては、蓄積時間を短くした効果が十分に享受できない
という不都合もある。
【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、従来の画素混合読出し方式に代え
て、高画質の画像を得ることができる全画素読出し方式
を提案すると共に、使用者などの状況に応じてこれらの
方式を選択できる電子内視鏡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、請求項1の発明に係る電子内視鏡装置は、撮像素子
から画素信号を上下水平ライン間で混合して読み出す画
素混合読出し方式の回路部と、所定の遮光期間を利用し
ながら上記撮像素子から全画素信号を読み出す全画素読
出し方式の回路部とのいずれか一方を標準で装着し、他
方を選択的に取付け可能に構成し、上記の選択的な取付
けが可能な回路部が存在するか否かを判別し、この回路
部の存在が検出された場合は当該回路部の方式の動作を
実行するように制御する制御回路を備えてなることを特
徴とする。請求項2に係る発明は、上記画素混合読出し
方式又は上記全画素読出し方式のいずれの方式が動作中
であるかを示す表示をモニタ画面上に付したことを特徴
とする。
【0008】上記の構成によれば、例えば標準で画素混
合読出し方式回路基板が装着され、他方の全画素読出し
方式回路基板はコネクタ等で取付けが可能な状態とされ
る。そして、この全画素読出し方式回路基板の取付け状
態が制御回路で判別され、当該回路基板の存在が検出さ
れないときは、従来と同様の画素混合読出し方式で固体
撮像素子から2水平ラインの画素混合信号が読み出さ
れ、これに基づいて動画及び静止画が形成される。
【0009】一方、全画素読出し方式回路基板の存在が
検出されたときには、当該方式により固体撮像素子から
全画素の信号が読み出される。即ち、例えば、1/60
秒毎の期間(垂直同期期間)内での露光(露光時間は任
意)により蓄積された電荷につき、次の遮光期間(遮光
手段で遮光される)で例えば奇数ラインの信号を読み出
し、次の期間(露光期間)で偶数ラインの信号を読み出
すことにより、1回の露光で得られた全画素の信号を抽
出する。
【0010】そして、例えば上記の奇数ラインと偶数ラ
インの信号は、後に上下ライン同士で混合され、最終的
には従来と同様の混合信号とされて奇数フィールド及び
偶数フィールドの信号となり、これらの信号から動画が
形成される。一方、フリーズ信号に基づき静止画も表示
されるが、この全画素読出し方式では、1回の露光で得
られた画像データに基づいて静止画が形成されることに
なり、この静止画は上記画素混合読出し方式の場合と比
較して高画質となる。
【0011】請求項の発明によれば、例えば全画素読
出し方式の動作中は”H”、画素混合読出し方式の動作
中は”L”がモニタ画面上に表示され、この文字表示で
動作方式が容易に確認できることになる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1には、実施形態の第1例であ
る電子内視鏡装置の回路構成が示され、図2には固体撮
像素子の色フィルタの構成と画素混合読出し方式及び全
画素読出し方式の両処理が示されている。図1の電子内
視鏡装置は、電子スコープの先端部に色フィルタを備え
たCCD11が設けられており、このCCD11の色フ
ィルタは、図2(A)に示されるように、画素単位で例
えば偶数ラインにMg(マゼンタ)、Cy(シアン)の
フィルタ、奇数ラインにG(グリーン)、Ye(イエロ
ー)のフィルタが交互に配置される。そして、カラー画
像処理においては、これらの色フィルタを介して得られ
た信号を混合演算することによりカラー画像信号が形成
される。
【0013】このCCD11には、これを駆動するため
のCCD駆動回路12が接続され、この駆動回路12は
マイコン14によって制御されることにより、画素混合
読出し方式と全画素読出し方式の両方の駆動を行う。例
えば、全画素読出し方式の場合は、1回の露光でCCD
11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て読み出すための時間がずれた2種
類のパルス(P1,P2)を上記CCD駆動回路12から
供給し、これにより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。一方、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。な
お、上記マイコン14は当該装置の統括制御を行うと共
に、上記の両方式で画像処理をするための切換え制御を
実行することになる。
【0014】一方、上記CCD11には、アナログ信号
をデジタル変換するA/D変換器15が設けられ、この
A/D変換器15の後段に、aルートを介して画素混合
読出しモードと全画素読出しモードを切り換える方式切
換え器16、ビデオ信号に対し所定のカラー画像処理を
実行するデジタルシグナルプロセッサ(DVP)17が
設けられる。このDVP17は、内部にタイミングジェ
ネレータ(TG)を含み、例えばホワイトバランス、ガ
ンマ補正、輪郭補正、像位置の制御、拡大処理等等の各
種の処理を行う。
【0015】このDVP17の後段には、奇数フィール
ドデータ及び偶数フィールドデータを記憶する第4メモ
リ18及び第5メモリ19、そして切替え回路20、D
/A変換器21が設けられる。標準の画素混合読出し方
式では、上記方式切換え器16がaルートを選択してお
り、このaルートを介して入力されるビデオ信号に基づ
き、上記の構成で動画と静止画を形成することになる。
【0016】また、電子内視鏡装置の光源部では、ラン
プ24、絞り25が設けられ、このランプ24の出力光
がライトガイド26によりスコープ先端まで導かれる。
上記ランプ24は、ランプ駆動回路27で点灯駆動さ
れ、上記絞り25は絞り制御回路28で制御されてお
り、この絞り制御回路28は輝度信号に基づき画面の明
るさが一定となるように絞り25の開口量を可変制御す
る。そして、当該例では、全画素読出し方式の処理のた
めに、上記絞り25とライトガイド26の入射端との間
に、例えば半円状板からなる遮光板30が配置され、こ
の遮光板30は遮光板制御回路31で回転駆動される。
この遮光板30と遮光板制御回路31は、全画素読出し
方式の実行時に、1/60秒毎のサイクルとなるフィー
ルドO/E信号の期間において交互に光を遮断し、1回
の露光で得られた全画素を読み出せるようにする。
【0017】そうして、当該例では、図示されるように
既に全画素読出し方式回路基板33が取り付けられてい
るが、この回路基板33は、着脱自在となるコネクタ等
の一般的な接続手段により装置の所定の位置に取付け・
接続可能とされ、この取付けは選択的でかつ任意とな
る。この全画素読出し方式回路基板33には、例えば奇
数ラインの画像データを記憶する第1メモリ34、偶数
ラインの画像データを記憶する第2メモリ35、上記第
1メモリ34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36、混合回路37、メモリ制御回路38を実
装する。
【0018】即ち、CCD11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34,35に一旦格納さ
れ、第1メモリ34の奇数ラインデータは1/60秒遅
れて第2メモリ35の偶数ラインデータと同一位相にさ
れる。その後、次段の混合回路37では、第3メモリ
の奇数ラインの画素データと第2メモリ35の偶数ラ
インの画素データが加算混合され、上記の画素混合読出
し方式と同様の画素混合信号が形成される。
【0019】このような全画素読出し方式回路基板33
は、その取付け状態が上記マイコン14により判別され
ることになる。例えば、非接続時におけるコネクタ等の
所定の端子の出力状態をLowとし、当該回路基板33が
取り付けられたとき、LowからHighの状態に切り換わる
ように設定することにより、全画素読出し方式回路基板
33の存在を検出することができる。そして、この回路
基板33の存在を確認した場合は、マイコン14は上記
方式切換え器16により信号ラインをaルートからbル
ートに切り換え(映像信号取込み時)、CCD駆動回路
12や遮光板制御回路31についても全画素読出し方式
の処理に切り換えることになる。なお、この電子内視鏡
装置では、スコープの操作部にフリーズスイッチが設け
られており、このフリーズスイッチからのフリーズ信号
をマイコン14が受け取ることにより、静止画形成動作
が実行される。
【0020】第1例は以上の構成からなり、まず図2に
より、上記画素混合読出し方式と全画素読出し方式の処
理の相違を説明する。図2(A)に示されるように、画
素単位で色フィルタが設けられたCCD11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、画素混
合読出し方式では、図2(B)に示されるように、CC
D11から直接、0ライン+1ライン,2ライン+3ラ
イン,4ライン+5ライン…の加算信号〔o(奇数ライ
ン)+e(偶数ライン)〕と、1ライン+2ライン,3
ライン+4ライン,5ライン+6ライン…の加算信号
〔(o+e)’〕が1期間(1/60秒)毎に交互に読
み出される(この両信号は異なる露光期間で得られ
る)。そして、これらの信号は、図2(D)に示される
ように、奇数(Odd)フィールドデータ及び偶数(E
ven)フィールドデータとして第4及び第5メモリ1
8,19に出力される。
【0021】一方、全画素読出し方式では、図2(C)
に示されるように、1回の露光で得られた全画素信号に
つき、1,3,5…の奇数ラインの信号(遮光期間)
と、0,2,4…の偶数ラインの信号(次の期間)が読
み出される。その後、混合回路37により、これらの奇
数ラインと偶数ラインの信号同士が図示の実線〔o+
e〕と点線〔(o+e)’〕のように加算され、最終的
には、図2(D)の奇数フィールドデータと偶数フィー
ルドデータとなって第4及び第5メモリ18,19に出
力される。
【0022】図3には、上記マイコン14での方式切換
え動作が示されており、図示されるように、ステップ1
01では全画素読出し方式回路基板33が存在するか否
かの判定が行われ、”NO”のときはステップ102に
て画素混合読出し方式の動作を実行し、”YES”のと
きはステップ103にて全画素読出し方式の動作を実行
する。
【0023】図4には、上記全画素読出し方式処理が実
行されている場合の黒レベル信号の抽出処理が示されて
おり、当該例では全画素読出し方式のときでも、オプテ
ィカルブラック信号についてはaルートを通して得られ
る黒レベル信号をクランプする。例えば、図4(A)の
ようなCCD11から出力された水平同期したビデオ信
号に対し、図4(B)のオプティカルブラックパルス
(OBP)が与えられるが、このパルスに基づいて図1
の方式切換え回路16を切換え動作させ、図4(C)に
示されるように、信号入力ルートをオプティカルブラッ
ク期間だけaルートに切り換えており、これによって静
止画表示後から動画表示へ戻る際の色再現性の悪化を防
止している。
【0024】即ち、全画素読出し方式における静止画の
形成処理では、第1及び第2メモリ34,35に格納さ
れた画像データを繰り返し読み出すので、次のデータの
書込みが禁止され、後段のDVP17では古いデータ
(数期間前のデータ)に基づいてクランプ処理が実行され
る。このため、静止画から動画へ移行する際に信号の黒
レベルが大きく変化することが生じ得る。当該例では、
カラー処理の基準である黒レベルの信号だけはaルート
を介して最新のものを入力することにより、動画移行時
の黒レベルの変動を抑制し、良好な色再現性が得られる
ようにしている。
【0025】次に、各方式での信号処理の動作を説明す
る。図5及び図6には、画素混合読出し方式(A方式)
の画像処理タイミングが示されており、上述したよう
に、上記全画素読出し方式回路基板33の存在が検出さ
れない場合は、画素混合読出し方式が実行される。図5
は、動画形成時の処理タイミングであり、図5(A)に
示されるように、画像処理では例えば1/60秒毎のフ
ィールドO(Odd)/E(Even)信号が用いられ
る。また、図5(B)のように、光源光はライトガイド2
6を介して常に与えられ、図5(C),(D)のよう
に、読出しパルスは同一のものとなる。
【0026】そして、CCD11からは図2(B)で説
明した画素混合信号がaルートを介して出力され、図5
(E)のように、第4メモリ18には、O1のフィール
ド期間で蓄積された(o+e)1、O2の期間で蓄積され
た(o+e)2、O3の期間で蓄積された(o+e)3
… の混合信号が書き込まれ、第5メモリ19には、E
1のフィールド期間で蓄積された(o+e)1’、E2の
期間で蓄積された(o+e)2’、E3の期間で蓄積され
た(o+e)3’ … の混合信号(組合せラインが異
なるもの)が書き込まれる。その後、これらのビデオ信
号は、図(G),(H)に示されるように、1期間遅れ
て読み出され、これがモニタに出力されることによりモ
ニタ上に動画が表示される。
【0027】図6は、フリーズ信号に基づいて形成され
る静止画のタイミングであり、例えば図6(B)に示さ
れるタイミングでフリーズトリガーを出力したとする
と、図(C)のように、O1期間(図A)の露光で蓄積
された(o+e)1の混合信号が第4メモリ18に書き
込まれ、また、図(D)のように、次のE1期間の露光
で蓄積された(o+e)1’の混合信号が第5メモリ1
9に書き込まれ、その後のこれらのメモリ18,19へ
の書込みが禁止される。そして、これらのビデオ信号は
図(E),(F)に示されるように繰り返し読み出され
ることにより、モニタ上に静止画が表示される。
【0028】図7乃至9には、全画素読出し方式(B方
式)の画像処理タイミングが示されており、上記全画素
読出し方式回路基板33の存在が検出された場合に、こ
の全画素読出し方式が上記マイコン14により実行され
る。図7及び図8は、動画形成時の処理タイミングであ
り、この場合は、図7(A)のフィールドO/E信号に
相応して図1の遮光板30が回転駆動されることによ
り、図7(B)のように、例えば奇数フィールド期間
(1/60秒)毎に光が出力される。また、図7(C)の
ような1/30秒毎の読出しパルスP1とこのパルスP1
と1期間ずれた、図7(D)の読出しパルスP2がCCD1
1に与えられる。
【0029】そうすると、CCD11からは図2(C)
で説明した奇数ラインと偶数ラインの信号がbルートを
介して入力され、図7(E)のように、第1メモリ34
には、O1のフィールド期間で蓄積されたo1、O2の期
間で蓄積されたo2、O3の期間で蓄積されたo3
の奇数ライン信号が書き込まれ、第2メモリ35には、
E1のフィールド期間で蓄積されたe1、E2の期間で蓄
積されたe2、E3の期間で蓄積されたe3 … の偶数
ラインの信号が書き込まれる。
【0030】そして、これらの奇数及び偶数ライン信号
は、図8(G),(H)のように2回ずつ読み出される
が、この図8(G)の点線の丸で示した読出し信号につ
いては、第3メモリ36へ書き込まれ、図8(I)のよ
うに、この第3メモリ36のビデオ信号も2回ずつ読み
出される。次に、この図8(H),(I)の信号は、混
合回路37で図2(C)のように画素混合され、図8
(J)のように、第4メモリ18には、o1+e1、o2
+e2、o3+e3 … の信号が書き込まれ、第5メモ
リ19には、(o1+e1)’、(o2+e2)’、(o3
+e3)’ … の信号が書き込まれる。その後、これ
らのビデオ信号は、図(L),(M)に示されるよう
に、1期間遅れて読み出され、これがモニタに出力され
ることによりモニタ上に動画が表示される。
【0031】図9は、フリーズ信号に基づいて形成され
る静止画のタイミングであり、例えば図9(B)に示さ
れるタイミング(実線位置でも点線位置でもよい)でフ
リーズトリガーを出力したとすると、図9(C)のよう
に、O1期間の露光で蓄積されたo1の信号が第1メモリ
34に書き込まれ、その後の例えば3期間が書込み禁止
とされ、また、図9(D)のように、上記のO1期間の
露光で蓄積されたe1の信号が第2メモリ35に書き込
まれ、その後の例えば3期間が書込み禁止とされる。
【0032】そして、これらの信号は、図9(E),
(F),(G)のように、繰り返し読み出され、混合回
路37で加算混合される。次に、図9(H)のように、
第4メモリ18には、o1+e1の信号が書き込まれ、第
5メモリ19には、(o1+e1)’の信号が書き込ま
れ、その後は書込み禁止とされる。次に、これらのビデ
オ信号は、図(J),(K)に示されるように、1期間
遅れて繰り返し読み出されることにより、モニタ上に静
止画が表示される。
【0033】このような実施形態例の全画素読出し方式
では、1回の露光で得られた画素信号によって1枚の画
像を形成できるので、高画質となり、特に静止画での観
察において有用となる。また、黒レベル信号はaルート
を介して常に最新のものを入力するので、静止画表示後
であっても色再現性を良好に維持することが可能とな
る。
【0034】図10及び11には、現在動作中の処理方
式をモニタ上に表示する第2例の構成が示されている。
この第2例は、上記第1例と同様の構成において図10
に示されるように、DVP17と第4及び第5メモリ1
8,19の間に、キャラクタジェネレータを含む文字混
合回路40を設けており、この文字混合回路40によっ
て、文字画像を映像信号に付加することができる。これ
によれば、図11に示されるように、モニタ41の画面
右上等に方式を示す文字等が表示され、当該例では、例
えば画素混合読出し方式がN、全画素読出し方式がHで
表される。なお、この表示は図柄等でもよい。
【0035】上記実施形態例では、全画素読出し方式回
路基板33を選択的に取付け可能としたが、この回路基
板33を標準で装着し、逆に画素混合読出し方式の回路
基板を取付け可能にしてもよい。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画素混合読出し方式回路部と遮光期間を利用しながら撮
像素子から全画素信号を読み出す全画素読出し方式の回
路部とを選択的に取付け可能に構成すると共に、これら
の回路部が存在するか否かの判別を行い、例えば上記全
画素読出し方式回路部が存在する場合は当該方式の動作
を実行するようにしたので、従来の画素混合読出し方式
に代えて、全画素読出し方式を容易に利用することがで
き、また使用者は各種の状況を考慮して高画質画像を選
択することが可能となる。
【0037】また、請求項2の発明によれば、現在の表
示画像が画素混合読出し方式又は全画素読出し方式のい
ずれの方式で得られたものであるかをモニタ画面上で容
易に確認できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の第1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】実施形態例におけるCCDの色フィルタ構造と
画素混合読出し方式及び全画素読出し方式の両処理を示
す説明図である。
【図3】実施形態例のマイコンでの動作を示す図であ
る。
【図4】実施形態例での黒レベル信号の取込みの動作を
示す波形図である。
【図5】実施形態例の画素混合読出し方式(A方式)に
おける動画形成時の動作を示す波形図である。
【図6】上記画素混合読出し方式(A方式)における静
止画形成時の動作を示す波形図である。
【図7】実施形態例の全画素読出し方式(B方式)おけ
る動画形成時の動作を示す波形図である。
【図8】上記全画素読出し方式(B方式)の動画形成時
における図7の続きの動作を示す波形図である。
【図9】上記全画素読出し方式(B方式)における静止
画形成時の動作を示す波形図である。
【図10】実施形態の第2例の回路構成を示すブロック
図である。
【図11】第2例におけるモニタ上の表示状態を示す図
である。
【符号の説明】
11 … CCD、 12 … CCD駆動回路、 14 … マイコン、 16 … 方式切換え回路、 18,19,34,35,36 … メモリ、 30 … 遮光板、 31 … 遮光板制御回路、 33 … 全画素読出し方式回路基板、 37 … 混合回路。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮像素子から画素信号を上下水平ライン
    間で混合して読み出す画素混合読出し方式の回路部と、 所定の遮光期間を利用しながら上記撮像素子から全画素
    信号を読み出す全画素読出し方式の回路部とのいずれか
    一方を標準で装着し、他方を選択的に取付け可能に構成
    し、 上記の選択的な取付けが可能な回路部が存在するか否か
    を判別し、この回路部の存在が検出された場合は当該回
    路部の方式の動作を実行するように制御する制御回路を
    備えてなる電子内視鏡装置。
  2. 【請求項2】 上記画素混合読出し方式又は上記全画素
    読出し方式のいずれの方式が動作中であるかを示す表示
    をモニタ画面上に付したことを特徴とする上記請求項1
    記載の電子内視鏡装置。
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JP2009100916A (ja) * 2007-10-23 2009-05-14 Hoya Corp 内視鏡システム制御ユニットおよび内視鏡システム

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