JP3967060B2

JP3967060B2 - 電子内視鏡装置

Info

Publication number: JP3967060B2
Application number: JP2000083939A
Authority: JP
Inventors: 一浩山中; 充樋口
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2020-03-24
Also published as: JP2001269310A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子内視鏡装置、特にテレビジョン方式のビデオ信号を形成するだけでなく、コンピュータ等の他のモニタへ画像表示するためのプログレッシブビデオ信号（以下、プログレッシブ信号とする）も形成・出力する電子内視鏡装置の出力構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子内視鏡（電子スコープ）の先端部に備えた固体撮像素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）により、被観察体内の画像を撮像し、この画像をＮＴＳＣ方式のテレビモニタに表示する電子内視鏡装置が用いられる。この装置によれば、テレビモニタに表示された被観察体を見ながら、患部等の観察、処置或いは手術等を行うことができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年では、電子スコープで得られた画像をテレビモニタ以外の例えばコンピュータディスプレイ（パソコンモニタ）等に表示することが提案されており、これにより、被観察体画像の保存や後の観察等において有効利用が可能となる。即ち、テレビモニタへ表示するためのビデオ信号はインターレース走査用信号であり、奇数フィールドと偶数フィールドのビデオ信号を重ねて１フレームの画像を表示するため、画面のちらつきが発生し易いが、コンピュータディスプレイではノンインターレース走査となり、また走査線数の設定に自由度があり、垂直解像度を向上させて画像の高品質化を図ることができる。
【０００４】
一方、電子内視鏡装置のプロセッサ装置には、ビデオプリンタ、ＶＴＲ、ファイリング装置等（表示器も含まれる）の周辺機器が接続されるが、この周辺機器においても、ＮＴＳＣ方式に対応したものだけでなく、プログレッシブ信号に対応したものが用いられることになる。しかし、これらの各種の周辺機器に対応して出力部或いは出力端子を配置することは、出力部の構成及び配線を複雑化させると共に、周辺機器に適合した信号の出力も容易に行うことができないという問題がある。
【０００５】
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、テレビジョン方式の信号及びプログレッシブ信号の出力部の構成を簡略化すると共に、周辺機器に適合した信号を容易に或いは自動的に出力することが可能となる電子内視鏡装置を提供することにある。
【０００６】
【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、テレビジョン方式に適合したインターレース走査のテレビ用ビデオ信号を形成すると共に、ノンインターレース走査のプログレッシブビデオ信号を形成するビデオ信号処理回路と、このビデオ信号処理回路からの出力信号を入力し、上記テレビ用ビデオ信号とプログレッシブビデオ信号のいずれかを選択的に出力する切換え回路と、使用される電子内視鏡の撮像素子の種類を検出し、この撮像素子により形成されるプログレッシブビデオ信号の種類を判定して上記切換え回路を動作させる制御回路と、を設けてなることを特徴とする。
請求項２に係る発明は、上記制御回路において、上記切換え回路の出力側に接続される周辺機器の情報を入力し、周辺機器に適合したテレビ用ビデオ信号又はプログレッシブビデオ信号のいずれかを選択するように切換え回路を動作させることを特徴とする。
【０００７】
上記の構成によれば、ビデオ信号処理回路では、例えばＮＴＳＣに対応したＣＣＤからＮＴＳＣのインターレース走査用信号が形成されると共に、このＮＴＳＣの奇数及び偶数のフィールドデータからノンインターレース走査用のプログレッシブ信号が形成される。また、このプログレッシブ信号からＰＡＬ用の信号を形成することができる。そして、上記のテレビ用ビデオ信号とプログレッシブ信号は、切換え回路に供給されており、制御回路による切換え制御に基づき、テレビ用ビデオ信号又はプログレッシブ信号のいずれかが周辺機器に対し出力される。
また、撮像素子がプログレッシブ用となっている電子内視鏡をプロセッサ装置に接続したとき、上記制御回路は使用されている撮像素子の種類を判定し、上記切換え回路を介して、周辺機器が必要とするプログレッシブ信号又はテレビ用ビデオ信号のいずれかを選択する。
【０００８】
更に、上記の制御回路は、プロセッサ装置等に周辺機器を接続したときに、周辺機器に必要なビデオ信号の種類の情報を取得し、これによりテレビ用ビデオ信号又はプログレッシブ信号のいずれかを出力するように切換え回路を動作させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１及び図２には、実施形態例に係る電子内視鏡装置の構成が示されており、まず図２によりビデオ信号形成についての構成を説明する。当該例の装置は、電子内視鏡（電子スコープ）１０を光源装置１１及びプロセッサ装置１２に接続して構成される。この電子スコープ１０には、先端部に対物光学系を介してＮＴＳＣ方式の走査線数に対応したＣＣＤ１３が配置され、このＣＣＤ１３を駆動するＣＣＤ駆動回路１４が設けられると共に、先端部から光を照射するために、ライトガイド１５が配設されており、このライトガイド１５は光源や光量絞りが配置された上記光源装置１１に接続される。
【００１１】
上記ＣＣＤ１３には、相関二重サンプリング（ＣＤＳ−Correlated Double Sampling）回路１８、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１９、デジタルビデオプロセッサ（ＤＶＰ−Digital Video Processor）２０が配置される。このＤＶＰ２０では、ＣＣＤ１３からの出力信号につき、デジタル処理により輝度信号（Ｙ）と色差信号（Ｃ）が形成されると共に、増幅、ホワイトバランス、ガンマ補正等の画像処理が施される。また、上記の各回路を統括制御するマイコン２１が配置される。
【００１２】
一方、プロセッサ装置１２では、画像の左右を反転させるミラー回路２４、輪郭強調回路（エンハンサ）２５、輝度信号（Ｙ）と色差信号（Ｃ）をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の信号に変換する色変換回路２６が設けられ、また詳細は後述するが、コンピュータのモニタ等に合わせてノンインターレース走査信号（プログレッシブ信号）を形成すると共に、垂直解像度を高くするプログレッシブ解像度変換回路２７、患者情報や撮影データ等のキャラクタを混合するためのキャラクタジェネレータ２８、混合回路２９、Ｄ／Ａ変換器３０Ａが設けられ、このＤ／Ａ変換器３０Ａから出力されたアナログビデオ信号はアイソレーション３２、バッファ回路３３Ａを介してコンピュータディスプレイ等に供給される。
【００１３】
また、上記混合回路２９の出力を入力し、プログレッシブ信号をＮＴＳＣ又はＰＡＬのインターレース走査用信号に選択的に変換するプログレッシブ／ＴＶ変換回路３５が設けられ、このプログレッシブ／ＴＶ変換回路３５の後段には、ＲＧＢ信号として出力するためのＤ／Ａ変換器３０Ｂ及びバッファ回路３３Ｂが配置され、もう一方のラインにＹ，Ｃ信号として出力するためのエンコーダ３６、Ｄ／Ａ変換器３０Ｃ及びバッファ回路３３Ｃが設けられる。なお、上記エンコーダ３６は、ＲＧＢ信号をＹ信号とＣ信号に変換するものである。
更に、上記のプロセッサ装置１２内の各回路を統括制御し、またプログレッシブ信号とテレビ用ビデオ信号を選択出力するための制御をするマイコン３８が設けられる。
【００１４】
図３には、上記プログレッシブ解像度変換回路２７の一構成例が示されており、図示されるように、この解像度変換回路２７は、２個のフィールドメモリＭ₁，Ｍ₂、フレームメモリＭ₃と書込み制御回路４２、読出し制御回路４３から構成される。この書込み制御回路４２は、上記フィールドメモリＭ₁，Ｍ₂に対し、１画素に対応したクロック周波数の速度１４．３１８ＭＨｚ（水平走査信号は１５．７３４ｋＨｚの周波数となり、これはＮＴＳＣ方式のＣＣＤ１３を駆動するものと同様となる）でデータの書込みを実行し、上記フレームメモリＭ₃に対しては、２倍クロックの速度２８．６３６ＭＨｚ（水平走査信号は３１．４６８ｋＨｚとなる）でデータの書込みを実行する。
【００１５】
また、上記読出し制御回路４３は、上記フィールドメモリＭ₁，Ｍ₂に対し、上記２倍クロックの２８．６３６ＭＨｚの速度でデータの読出しを実行し、上記フレームメモリＭ₃に対しては４倍クロックの５７．２７２ＭＨｚ（水平走査信号は６２．９３６ｋＨｚ）の速度でデータの読出しを実行する。
【００１６】
図５には、このプログレッシブ解像度変換回路２７での信号変換が示されており、図５（Ａ）のように、上記フィールドメモリＭ₁には、ＣＣＤ１３から出力された、水平方向７６８画素からなる２４２．５本の水平ラインデータＯ₁₁，Ｏ₁₂，Ｏ₁₃…（奇数フィールド）、メモリＭ₂には同様に水平ラインデータＥ₁₁，Ｅ₁₂，Ｅ₁₃…（偶数フィールド、これらはインターレース走査用信号である）が上記１５．７３４ｋＨｚの速度で書き込まれる。
【００１７】
その後、このメモリＭ₁及びＭ₂の奇数及び偶数フィールドデータは、２倍の速度の３１．４６８ｋＨｚで読み出されると共に、図５（Ｂ）に示されるように、同一の速度でフレームメモリＭ₃に交互に書き込まれる。ここでは、４８５本の水平ラインを有する１フレームのデータ（ノンインターレース走査用信号）とされるが、２倍クロック速度で書き込むので、垂直走査期間は図５（Ａ）の場合と同一の１／５９．９４Ｈｚ≒１６．７ｍｓとなる。
【００１８】
次に、図５（Ｃ）に示されるように、上記フレームメモリＭ₃のデータを更に２倍の速度、即ち６２．９３６ｋＨｚ（４倍のクロック速度）で２回ずつ読み出す。そうすると、約１６．７ｍｓ（１／５９．９４Ｈｚ）の垂直走査期間において、同一の水平ラインが２本ずつ垂直方向に並び、合計で９７０本の水平ラインが形成され、コンピュータディスプレイ等の画像では、奇数及び偶数フィールドの２倍のデータが水平方向において１／２に圧縮された形で表示されることになり、垂直解像度が高くなる。
【００１９】
図４には、上記プログレッシブ／ＴＶ変換回路３５の一構成例が示されており、この図はＰＡＬ用信号へ変換するものとして表してある。図示されるように、このプログレッシブ／ＴＶ変換回路３５は、上記プログレッシブ信号を格納しＰＡＬ用の奇数フィールド信号を読み出すための第１メモリＭ₄、同様にプログレッシブ信号からＰＡＬ用の偶数フィールド信号を読み出すための第２メモリＭ₅、書込み制御回路４４及び読出し制御回路４５からなる。そして、上記書込み制御回路４４は、メモリＭ₄，Ｍ₅に対し５７．２７２ＭＨｚのクロック速度でプログレッシブ信号データの書込みを行うが、このメモリＭ₄，Ｍ₅からの交互の読出しについては１４．１８８ＭＨｚ（水平ライン読出し速度：１５．６２５ｋＨｚ）のＰＡＬ用クロックの速度で実行する。
【００２０】
図６には、このプログレッシブ／ＴＶ変換回路３５での信号変換が示されており、図６（Ａ）に示されるように、メモリＭ₄に書き込まれた９７０本のプログレッシブ信号（例えばＯ₁´）は、水平ラインの本数を間引きながら、図５（Ｂ）に示されるように、Ｏ_11(p)，Ｏ_12(p)，Ｏ_13(p)…の２８７．５本からなるＰＡＬ用奇数フィールド信号（Ｏ_{1 (p)}）に変換される。また、メモリＭ₅に書き込まれたプログレッシブ信号についても、間引き処理等によりＰＡＬ用の偶数フィールド信号（Ｅ_{1 (p)}）へ変換される。
【００２１】
また、上記プログレッシブ／ＴＶ変換回路３５では、図４の読出し制御回路４５による読出し制御をＮＴＳＣ用に変えることにより、プログレッシブ信号からＮＴＳＣのインターレース信号を形成することができる。即ち、マイコン３８の制御により選択的にＮＴＳＣ用又はＰＡＬ用の信号を得ることができる。なお、このＮＴＳＣ信号は、上記色変換回路２６の出力を利用してもよい。
【００２２】
更に、上述した図１のＣＣＤ１３は例えば４１万画素のＮＴＳＣ用のものであるが、プログレッシブ信号用の走査線数に対応した例えば８５万画素のＣＣＤを設けた電子内視鏡１０も製作されている。このような電子内視鏡１０がプロセッサ装置１２に接続された場合は、マイコン２１とマイコン３８との間の通信等により、マイコン３８が電子内視鏡１０のＣＣＤのタイプを判断し、上記プログレッシブ解像度変換回路２７の動作をプログレッシブ用に切り替えるようになっている。このプログレッシブ用の処理は、図３において、フレームメモリＭ₃に直接プログレッシブ信号を書き込んでもよいし、フィールドメモリＭ₁，Ｍ₂に一旦書き込んだ後、解像度変換をして出力する等、各種の処理が可能である。
【００２３】
図１には、当該プロセッサ装置１２の出力部の構成及び周辺機器の接続状態が示されており、図２で説明したバッファ３３Ａとバッファ３３Ｂ及び３３Ｃの後段には、切換え器としてのマルチプレクサ４７が設けられ、このマルチプレクサ４７により、プログレッシブ信号Ｓ₁とテレビ用ビデオ信号Ｓ₂が切り換えられる。また、このプロセッサ装置１２には、マルチプレクサ４７の切換えを手動操作する切換えスイッチ４８をマイコン３８に接続して設けられ、またキーボード４９も配置される。即ち、上記切換えスイッチ４８では、例えばａ端子への切換えによりプログレッシブ信号Ｓ₁が選択され、ｂ端子への切換えによりテレビ用ビデオ信号Ｓ₂が選択される。また、キーボード４９によって出力すべき信号Ｓ₁又はＳ₂を選択するように設定することもできる。
【００２４】
そして、上記マルチプレクサ４７に、周辺機器として、例えばビデオプリンタ（或いはＶＴＲ）５１やファイリング装置５２等の記録装置が信号線（Ｒ，Ｇ，Ｂ，ＨＤ／ＣＳＹＮＣ，ＶＤ）を介して接続されることになり、この周辺機器のマイコンとの通信等によりプロセッサ装置１２側のマイコン３８は、ビデオプリンタ５１やファイリング装置５２等の種類、即ちプログレッシブ信号又はテレビ用ビデオ信号のいずれの信号に対応しているかを判別し、対応する信号Ｓ₁又はＳ₂を出力するようにマルチプレクサ４７を制御する。
【００２５】
実施形態例は以上の構成からなり、以下にその作用を説明する。まず、図２のＣＣＤ１３では被観察体内の撮像信号が奇数又は偶数のフィールド信号として交互に形成され、このビデオ信号が１４．３１８ＭＨｚのクロック信号（１５．７３４ｋＨｚの水平走査速度）によって読み出され、ＣＤＳ回路１８からＤＶＰ２０へ出力される。このＤＶＰ２０からは、Ｙ信号とＣ信号が出力され、これら信号は、プロセッサ装置１２内のミラー回路２４から輪郭強調回路２５へ供給され、左右反転、輪郭強調の処理が施される。また、Ｙ及びＣ信号は色変換回路２６にてＲＧＢの信号に変換され、その後、プログレッシブ解像度変換回路２７へ供給される。
【００２６】
このプログレッシブ解像度変換回路２７では、図５（Ａ）のようにメモリＭ₁に奇数フィールドＯ₁，Ｏ₂，Ｏ₃…のデータ、メモリＭ₂に偶数フィールドＥ₁，Ｅ₂，Ｅ₃…のデータが交互に書き込まれる。そして、このメモリＭ₁，Ｍ₂のデータは、次の垂直走査期間に２倍クロックの速度で交互に読み出され、図５（Ｂ）のＯ₁₁，Ｅ₁₁，Ｏ₁₂，Ｅ₁₂…のように、ノンインターレース走査用のフレーム信号としてメモリＭ₃に書き込まれる。次に、上記メモリＭ₃の格納データは、図５（Ｃ）のように４倍クロック速度（周波数６２．９３６ｋＨｚ）で２回ずつ読み出され、Ｏ₁₁，Ｏ₁₁，Ｅ₁₁，Ｅ₁₁，Ｏ₁₂，Ｏ₁₂，…というように、１垂直走査期間内に９７０本の水平ラインが順に並ぶプログレッシブ信号が形成される。
【００２７】
図２において、上記のプログレッシブ解像度変換回路２７の出力は、混合回路２９でキャラクタ信号が混合された後、アナログ信号としてバッファ３３Ａから図１のマルチプレクサ４７に出力される。なお、上記バッファ３３Ａから出力されるプログレッシブ信号は、マルチプレクサ４７を介さず直接コンピュータディスプレイ等に供給してもよく、このディスプレイでは、入力ビデオ信号が水平帰線信号及び垂直帰線信号により表示処理されるので、１画面内に９７０本の水平ラインデータが高密度に圧縮表示され、高解像度の画像が得られることになる。
【００２８】
また、上記混合回路２９の出力はプログレッシブ／ＴＶ変換回路３５へ供給されており、マイコン３８によりＰＡＬ変換が選択されている場合は、図６のようにプログレッシブ信号がＰＡＬ用信号に変換される。即ち、図６（Ａ）に示されるように、混合回路２９から出力され、メモリＭ₄に格納されたＯ₁₁，Ｏ₁₁，Ｅ₁₁，Ｅ₁₁，Ｏ₁₂，Ｏ₁₂，Ｅ₁₂，Ｅ₁₂…からなるプログレッシブ信号（Ｏ₁）から間引き処理等により、Ｏ_11(p)，Ｏ_12(p)，Ｏ_13(p)…からなるＰＡＬ用の奇数フィールド信号（Ｏ_{1 (p)}）が読み出される。また、他方のメモリＭ₅からはＰＡＬ用の偶数フィールド信号（Ｅ_{1 (p)}）が形成され、この結果２０ｍｓの垂直走査期間に水平ライン２８７．５本を有するＰＡＬ用の各フィールド信号（Ｏ_{1 (p)}，Ｅ_{1 (p)}，Ｏ_{2 (p)}，Ｅ_{2 (p)}…）が得られる。
【００２９】
また、マイコン３８によりＮＴＳＣ変換が選択されている場合は、このプログレッシブ／ＴＶ変換回路３５では、ＮＴＳＣ用の奇数及び偶数のフィールド信号を形成する。このようにして得られたＰＡＬ用又はＮＴＳＣ用のビデオ信号は、Ｄ／Ａ変換器３０Ｂ、アイソレーション３２、バッファ３３Ｂを介してマルチプレクサ４７に出力される。また、このテレビ用ビデオ信号はエンコーダ３６によって、Ｙ信号とＣ信号に再度変換されており、これらをＤ／Ａ変換器３０Ｃ、アイソレーション３２、バッファ３３Ｃを介してマルチプレクサ４７に出力してもよい。なお、上記バッファ３３Ｂ，３３Ｃから出力されるテレビ用ビデオ信号は、マルチプレクサ４７を介さず直接、それぞれのＴＶモニタに供給することができ、各ＴＶモニタに被観察体画像を表示することができる。
【００３０】
そうして、図１で説明したように、切換えスイッチ４８やキーボード４９で予め出力信号が選択設定されている場合は、マイコン３８の制御に基づきマルチプレクサ４７が切り換えられており、上記設定に応じてプログレッシブ信号Ｓ₁かテレビ用ビデオ信号Ｓ₂のいずれか（Ｒ，Ｇ，Ｂ，ＨＤｏｒＣＳＹＮＣ，ＶＤ）がマルチプレクサ４７の選択によりビデオプリンタ５１、ファイリング装置５２へ供給される。
【００３１】
また、上記マイコン３８は周辺機器が接続されたときの通信等により、ビデオプリンタ５１、ファイリング装置５２の入力信号の種類を自動的に判断することができ、例えばビデオプリンタ５１にはテレビ用ビデオ信号、ファイリング装置５２にはプログレッシブ信号というように必要な信号を供給することができる。このとき、ビデオプリンタ５１がＮＴＳＣ方式又はＰＡＬ方式のいずれのテレビ用ビデオ信号を採用しているかも判定され、上記プログレッシブ／ＴＶ変換回路３５では、ＮＴＳＣ方式を採用している場合はＮＴＳＣ用信号、ＰＡＬ方式を採用している場合はＰＡＬ用信号を形成するように制御される。
【００３２】
更に、マイコン３８は電子内視鏡１０に搭載されているＣＣＤ１３の種類も検出しており、プログレッシブ用ＣＣＤが搭載されているときは、このプログレッシブ信号がビデオプリンタ５１、ファイリング装置５２等の周辺機器に適合するか否かの判定を行い、対応する周辺機器に出力できるようになっている。
【００３３】
上記実施形態例では、マルチプレクサ４７に周辺機器として記録装置を接続した場合を説明したが、モニタ専用のマルチプレクサを別に設け、使用されるモニタの方式、形式に適合したプログレッシブ信号又はテレビ用ビデオ信号を選択的に出力するようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、インターレース走査のテレビ用ビデオ信号とノンインターレース走査のプログレッシブ信号を形成する電子内視鏡装置で、テレビ用ビデオ信号とプログレッシブ信号とのいずれかを選択的に出力する切換え回路と、使用される電子内視鏡の撮像素子の種類を検出し、この撮像素子により形成されるプログレッシブビデオ信号の種類を判定して切換え回路を動作させる制御回路とを設けたので、テレビ用ビデオ信号及びプログレッシブ信号の出力部の構成を簡略化すると共に、プログレッシブ用の撮像素子にも対応しながら、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ等のテレビ用ビデオ信号或いは解像度の異なるプログレッシブ信号の中から、周辺機器に適合した信号を容易に或いは自動的に出力することが可能となる。
【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出力部の構成及び周辺機器の接続状態を示す図である。
【図２】実施形態例に係る電子内視鏡装置の全体構成を示す回路ブロック図である。
【図３】図１のプログレッシブ解像度変換回路の構成を示すブロック図である。
【図４】図１のプログレッシブ／ＴＶ変換回路の構成を示すブロック図である。
【図５】実施形態例のプログレッシブ解像度変換回路における信号変換を示す説明図である。
【図６】実施形態例のプログレッシブ／ＴＶ変換回路における信号変換を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ … 電子スコープ、１２ … プロセッサ装置、１３ … ＣＣＤ、２７ … プログレッシブ解像度変換回路、２１，３８ … マイコン、３５ … プログレッシブ／ＴＶ変換回路、４２，４４ … 書込み制御回路、４３，４５ … 読出し制御回路、Ｍ₁〜Ｍ₅ … メモリ。

Claims

テレビジョン方式に適合したインターレース走査のテレビ用ビデオ信号を形成すると共に、ノンインターレース走査のプログレッシブビデオ信号を形成するビデオ信号処理回路と、
このビデオ信号処理回路からの出力信号を入力し、上記テレビ用ビデオ信号とプログレッシブビデオ信号のいずれかを選択的に出力する切換え回路と、
使用される電子内視鏡の撮像素子の種類を検出し、この撮像素子により形成されるプログレッシブビデオ信号の種類を判定して上記切換え回路を動作させる制御回路と、を設けてなる電子内視鏡装置。
上記制御回路は、上記切換え回路の出力側に接続される周辺機器の情報を入力し、周辺機器に適合したテレビ用ビデオ信号又はプログレッシブビデオ信号のいずれかを選択するように切換え回路を動作させることを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡装置。