JPH05207973A - 電子内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 容易に感度アップすることのできる電子内視
鏡装置を得る。 【構成】 固体撮像素子１６から読み出された映像信号
は、信号線２７を介して、プリアンプ３２に入力され、
このプリアンプ３２で増幅された映像信号は、プロセス
回路３３に入力され、γ補正及びホワイトバランス等の
信号処理を施され、Ａ／Ｄコンバータ３４によって、デ
ジタル信号に変換される。Ａ／Ｄコンバータ３４の出力
映像信号は、メモリ３６ａ，３６ｂ，３６ｃに選択的に
記憶され、メモリコントローラ６０によって同時化さ
れ、Ｄ／Ａコンバータ３７によってアナログ信号に変換
され、所定の処理を施されて出力される。一方、タイミ
ングジェネレータ４２およびメモリコントローラ６０
は、モード切り換えスイッチ６１に接続され、モード切
り換えスイッチの指示に従って動作モードを変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子からの被
写体像をインターレース走査によって、奇数フィールド
の情報と偶数フィールドの情報とに分けて交互に読みだ
し、記憶する電子内視鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、体腔内に細長の挿入部を挿入する
ことによって体腔内臓器等を観察したり、必要に応じて
処置具チャンネル内に挿通した処置具を用いて各種治療
処置のできる内視鏡が広く用いられている。また、挿入
部先端部に撮像手段として電荷結合素子（以下、ＣＣＤ
と略記す。）等の固体撮像素子を設け、画像情報を光電
変換された電気信号として取り出す方式の電子内視鏡も
種々提案されている。

【０００３】以下、従来例を図面を参照して説明する。

【０００４】図９及び図１０は従来例に係わり、図９は
電子内視鏡装置の主要部の構成を示すブロック図、図１
０は固体撮像素子からの読みだし方法を説明する説明図
である。

【０００５】従来例の電子内視鏡装置は、図９に示すよ
うに、電子内視鏡１の挿入部２内には、照明光を伝達す
るライトガイド１４が挿通されている。このライトガイ
ド１４の先端面は、挿入部２の先端部９に配置され、こ
の先端部９から照明光を出射できるようになっている。
また、前記ライトガイド１４の入射端側は、光源装置及
び信号処理回路が内蔵されたビデオプロセッサ６に接続
されるようになっている。また、前記先端部９には、対
物レンズ系１５が設けられ、この対物レンズ系１５の結
像位置に、固体撮像素子１６が配設されている。この固
体撮像素子１６は、可視領域を含め紫外領域から赤外領
域に至る広い波長域で感度を有している。前記固体撮像
素子１６には、信号線２６，２７が接続されている。

【０００６】一方、ビデオプロセッサ６内には、紫外光
から赤外光に至る広帯域の光を発光するランプ２１が設
けられている。このランプ２１としては、一般的なキセ
ノンランプやストロボランプ等を用いることができる。
前記キセノンランプやストロボランプは、可視光のみら
なず紫外光及び赤外光を大量に発光する。このランプ２
１は、電源部２２によって電力が供給されるようになっ
ている。前記ランプ２１の前方には、モータ２３によっ
て回転駆動される回転フィルタ５０が配設されている。
この回転フィルタ５０には、通常観察用の赤（Ｒ），緑
（Ｇ），青（Ｂ）の各波長領域の光を透過するフィルタ
が、周方向に沿って配列されている。

【０００７】また、前記モータ２３は、モータドライバ
２５によって回転が制御されて駆動されるようになって
いる。

【０００８】前記回転フィルタ５０を透過し、Ｒ，Ｇ，
Ｂの各波長領域の光に時系列的に分離された光は、更
に、前記ライトガイド１４の入射端に入射され、このラ
イトガイド１４を介して先端部９に導かれ、この先端部
９から出射されて、観察部位を照明するようになってい
る。

【０００９】この照明光による観察部位からの戻り光
は、対物レンズ系１５によって、固体撮像素子１６上に
結像され、光電変換されるようになっている。この固体
撮像素子１６には、前記信号線２６を介して、前記ビデ
オプロセッサ６内のドライバ回路３１からの駆動パルス
が印加され、この駆動パルスによって読み出し、転送が
行われるようになっている。この固体撮像素子１６から
読み出された映像信号は、前記信号線２７を介して、前
記ビデオプロセッサ６内または電子内視鏡１内に設けら
れたプリアンプ３２に入力されるようになっている。こ
のプリアンプ３２で増幅された映像信号は、プロセス回
路３３に入力され、γ補正及びホワイトバランス等の信
号処理を施され、Ａ／Ｄコンバータ３４によって、デジ
タル信号に変換されるようになっている。このデジタル
の映像信号は、セレクト回路３５によって、例えば赤
（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色に対応する３つのメ
モリ（１）３６ａ，メモリ（２）３６ｂ，メモリ（３）
３６ｃに選択的に記憶されるようになっている。前記メ
モリ（１）３６ａ，メモリ（２）３６ｂ，メモリ（３）
３６ｃは、同時に読み出され、Ｄ／Ａコンバータ３７に
よって、アナログ信号に変換され、Ｒ，Ｇ，Ｂ色信号と
して出力されると共に、エンコーダ３８に入力され、こ
のエンコーダ３８からＮＴＳＣコンポジット信号として
出力されるようになっている。

【００１０】また、前記ビデオプロセッサ６内には、シ
ステム全体のタイミングを作るタイミングジェネレータ
４２が設けられ、このタイミングジェネレータ４２によ
って、モータドライバ２５、ドライバ回路３１の各回路
間の同期が取られている。

【００１１】この面順次撮像方式において、特開平２−
１５２４３７号公報等により、垂直解像度を向上するた
めに、１フィールド内で奇数フィールド・偶数フィルー
ドを両方読み出す方法が提案されている。

【００１２】この方式の、読み出し、同時化方法を図９
に示す。

【００１３】映像信号は固体撮像素子１６から、図１０
の１３０に示すように、ＲO1→ＲE1→ＢO1→ＢE1→ＧO1
→ＧE1の順番に読み出される。この色信号についている
記号O は奇数フィールド、E は偶数フィールドの情報に
対応する。図にも示しているように１情報は１／１２０
秒で読み出し、１フィールド期間（１／６０秒）に奇数
フィールド情報と偶数フィールド情報が得られる。この
読み出された映像信号は、フレームメモリによって、図
１０の１３２に示すように同時化される。これは、１フ
レーム情報として奇数フィールド情報と偶数フィールド
情報が１／３０秒期間に得られるため、垂直解像度の高
い、色ズレの少ない画像が得られる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
の図９における読み出し方法を行う場合、前述の通り１
フィールドの露光期間は１／１２０秒となり、従って、
上述の読み出し方法のみでは、電子内視鏡を駆動する場
合は、感度的に不利になるという欠点がある。

【００１５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、容易に感度アップすることのできる電子内視鏡
装置を提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の電子内視鏡装置
は、波長領域の異なる複数の照明光により、時系列的に
照明する照明手段と、この照明手段からの照明光によっ
て照明された被写体像を撮像する固体撮像素子と、この
固体撮像素子から読み出され、前記複数の照明光に対応
して得られる撮像信号をそれぞれ記憶する複数の記憶手
段と、この複数の記憶手段からの出力に基づき、画像信
号を生成する生成手段とを備えた電子内視鏡装置におい
て、前記固体撮像素子の読み出しを制御する読み出し制
御手段と、前記複数の記憶手段への書き込みを制御する
書き込み制御手段と、前記読み出し制御手段及び前記書
き込み制御手段の動作周期を制御する動作周期制御手段
と、前記動作周期制御手段の制御内容を指示する指示手
段とを備えている。

【００１７】

【作 用】前記指示手段から指示された制御内容に基づ
いて、前記動作周期制御手段は、前記読み出し制御手段
及び前記書き込み制御手段の動作周期を制御する。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて述べる。

【００１９】図１ないし図５は本発明の第１実施例に係
わり、図１は電子内視鏡装置の全体の構成を示す構成
図、図２は電子内視鏡装置の主要部の構成を示すブロッ
ク図、図３は固体撮像素子の読みだし方法を説明する説
明図、図４は感度アップ時のインターレース読みだしの
固体撮像素子の読みだしタイミングおよび同時化された
出力信号を説明する説明図、図５は感度アップ時のノン
インターレース読みだしの固体撮像素子の読みだしタイ
ミングおよび同時化された出力信号を説明する説明図で
ある。

【００２０】第１実施例の電子内視鏡装置は、図１に示
すように、電子内視鏡１を備えている。この電子内視鏡
１は、細長で例えば可撓性の挿入部２を有し、この挿入
部２の後端に太径の操作部３が連設されている。前記操
作部３の後端部からは側方に可撓性のケーブル４が延設
され、このケーブル４の先端部にコネクタ５が設けられ
ている。前記電子内視鏡１は、前記コネクタ５を介し
て、光源装置及び信号処理回路が内蔵されたビデオプロ
セッサ６に接続されるようになっている。さらに、前記
ビデオプロセッサ６には、モニタ７が接続されるように
なっている。

【００２１】前記挿入部２の先端側には、硬性の先端部
９及びこの先端部９に隣接する後方側に湾曲可能な湾曲
部１０が順次設けられている。また、前記操作部３に設
けられた湾曲操作ノブ１１を回動操作することによっ
て、前記湾曲部１０を左右方向あるいは上下方向に湾曲
できるようになっている。また、前記操作部３には、前
記挿入部２内に設けられた処置具チャンネルに連通する
挿入口１２が設けられている。

【００２２】図２に示すように、電子内視鏡１の挿入部
２内には、照明光を伝達するライトガイド１４が挿通さ
れている。このライトガイド１４の先端面は、挿入部２
の先端部９に配置され、この先端部９から照明光を出射
できるようになっている。また、前記ライトガイド１４
の入射端側は、ユニバーサルコード４内に挿通されてコ
ネクタ５に接続されている。また、前記先端部９には、
対物レンズ系１５が設けられ、この対物レンズ系１５の
結像位置に、固体撮像素子１６が配設されている。この
固体撮像素子１６は、可視領域を含め紫外領域から赤外
領域に至る広い波長域で感度を有している。前記固体撮
像素子１６には、信号線２６，２７が接続され、これら
信号線２６，２７は、前記挿入部２及びユニバーサルコ
ード４内に挿通されて前記コネクタ５に接続されてい
る。

【００２３】一方、ビデオプロセッサ６内には、紫外光
から赤外光に至る広帯域の光を発光するランプ２１が設
けられている。このランプ２１としては、一般的なキセ
ノンランプやストロボランプ等を用いることができる。
前記キセノンランプやストロボランプは、可視光のみら
なず紫外光及び赤外光を大量に発光する。このランプ２
１は、電源部２２によって電力が供給されるようになっ
ている。前記ランプ２１の前方には、モータ２３によっ
て回転駆動される回転フィルタ５０が配設されている。
この回転フィルタ５０には、通常観察用の赤（Ｒ），緑
（Ｇ），青（Ｂ）の各波長領域の光を透過するフィルタ
が、周方向に沿って配列されている。

【００２４】また、前記モータ２３は、モータドライバ
２５によって回転が制御されて駆動されるようになって
いる。

【００２５】前記回転フィルタ５０を透過し、Ｒ，Ｇ，
Ｂの各波長領域の光に時系列的に分離された光は、更
に、前記ライトガイド１４の入射端に入射され、このラ
イトガイド１４を介して先端部９に導かれ、この先端部
９から出射されて、観察部位を照明するようになってい
る。

【００２６】この照明光による観察部位からの戻り光
は、対物レンズ系１５によって、固体撮像素子１６上に
結像され、光電変換されるようになっている。この固体
撮像素子１６には、前記信号線２６を介して、前記ビデ
オプロセッサ６内のドライバ回路３１からの駆動パルス
が印加され、この駆動パルスによって読み出し、転送が
行われるようになっている。

【００２７】この固体撮像素子１６から読み出された映
像信号は、前記信号線２７を介して、前記ビデオプロセ
ッサ６内または電子内視鏡１内に設けられたプリアンプ
３２に入力されるようになっている。このプリアンプ３
２で増幅された映像信号は、プロセス回路３３に入力さ
れ、γ補正及びホワイトバランス等の信号処理を施さ
れ、Ａ／Ｄコンバータ３４によって、デジタル信号に変
換されるようになっている。

【００２８】Ａ／Ｄコンバータ３４の出力映像信号は、
従来例と同様にメモリ（３６ａ，３６ｂ，３６ｃ）に選
択的に記憶され、メモリコントローラ６０によって同時
化され、Ｄ／Ａコンバータ３７によってアナログ信号に
変換され、所定の処理を施されて出力されるようになっ
ている。

【００２９】一方、タイミングジェネレータ４２および
メモリコントローラ６０は、モード切り換えスイッチ６
１に接続され、モード切り換えスイッチの指示に従って
動作モードを変更するようになっている。

【００３０】このように構成された電子内視鏡装置の作
用について説明する。尚、通常時の動作は、図１０に示
した従来例と同じであり、各フィールドに対する露光時
間は、１／１２０秒である。また、固体撮像素子の読み
出しモードは２線同時読み出しインターレースとする。

【００３１】図３において、奇数ラインに対する読み出
しはＡの組み合わせで、偶数ラインに対する読み出しは
Ｂの組み合わせを加算して読み出す。

【００３２】ここで、感度アップの際、モード切り換え
スイッチ６１によってタイミングジェネレータ４２のモ
ードを変え、固体撮像素子１６の駆動を変え、露光時間
を１／６０秒にする。

【００３３】駆動は、読み出し周期が１／６０秒と変化
しただけで、インターレース読み出し方式およびフィル
タの回転スピードは変えない。このときの固体撮像素子
１６からの読み出し信号は図４（ａ）のようになる。こ
の読み出し信号に合わせてメモリ３６では映像信号の同
時化を行う（図４（ｂ））。この場合、６フィールドの
時間で１フレームの画面が構成されるため、色ズレ要素
が増加する可能性があるが、内視鏡の場合、感度アップ
の必要がある場合は、遠点の場合が多いため、問題にな
らない。

【００３４】図５は、感度アップの際、読み出し周期を
１／６０秒にし、２線同時読み出しであるが、ノンイン
ターレース読み出しとする方式である。例えば、奇数フ
ィールド偶数フィールドとも図３Ａの組み合わせを加算
して読み出す。このノンインターレース信号をメモリ３
６ａ，３６ｂ，３６ｃによって同時化する。本方式の場
合は、３フィールドで１フレームの画面が得られるた
め、第３図に比べて色ズレは軽減する。また垂直方向の
補間を行うことによって垂直方向の見えを改善すること
が出来る。

【００３５】以上２つの感度アップ方式を、画面情報、
調光情報あるいはユーザーの意志によって切り換えられ
るようにしても良い。

【００３６】次に第２実施例について説明する。図６及
び図７は第２実施例に係わり、図６は電子内視鏡装置の
主要部の構成を示すブロック図、図７は感度アップ時の
固体撮像素子の読みだしタイミングおよび同時化された
出力信号を説明する説明図である。

【００３７】第２実施例の電子内視鏡装置は、図６に示
すように、第１実施例とほとんど同じであり、異なる点
は、特願平３−２７５６９１号公報で示されているよう
に、補間によって３フィールドで１画面を構成できるよ
うに、メモリ３６ａ，３６ｂ，３６ｃに記憶されている
情報を補間する補間回路６２と、メモリ３６ａ，３６
ｂ，３６ｃと補間回路６２の出力を切り換えるＳＷ１〜
ＳＷ３とを備えている点で、その他の構成は第１実施例
と同じであるので説明は省略する。

【００３８】固体撮像素子の読み出しは図７に示すよう
になる。本第２実施例の電子内視鏡装置は、第１実施例
の図４の方式と同程度の色ズレで、図５の方式に比べて
垂直解像度を改善することが出来る。その他の効果は第
１実施例と同じである。尚、第１実施例と同様に、感度
アップ方式を、画面情報、調光情報あるいはユーザーの
意志によって切り換えられるようにしても良い。

【００３９】次に第３実施例について説明する。図８は
第３実施例に係る電子内視鏡装置の主要部の構成を示す
ブロック図である。

【００４０】本第３実施例は、第１実施例に調光手段及
びＡＧＣ（オートゲインコントラーラ）を備え、組み合
わせたものである。

【００４１】Ａ／Ｄコンバータ３４の出力である映像信
号は、調光検波回路６３およびＡＧＣ回路６４に入力す
る。ＡＧＣ回路６４の出力は、ＡＧＣ検波回路６５およ
び第１実施例と同様にプロセス回路３３に入力する。調
光検波回路６３、ＡＧＣ検波回路６５の出力は制御回路
６６に入力する。

【００４２】ここで、調光を優先して感度アップを行う
場合は、調光検波回路６５の出力がある所定の設定値以
下になった場合、制御回路６６は感度アップモードと
し、第１実施例で示した駆動方法、すなわち、固体撮像
素子の読みだし周期を１／６０秒に切り換える。この
際、切り換え時に固体撮像素子の出力が２倍になるのを
防止するため、制御回路６６によって、光源の調光レベ
ルが１／２になるようにすばやく絞りを制御する。

【００４３】また、ＡＧＣ回路６４によって感度アップ
を制御する場合も同様に、ＡＧＣ検波回路６５の出力が
ある設定値以下になった場合、制御回路６６は感度アッ
プモードとし、第１実施例で示した駆動方法に切り換え
る。この際、切り換え時に固体撮像素子の出力が２倍に
なるのを防止するため、制御回路６６によって、ＡＧＣ
回路６４のゲインが１／２になるようにすばやくＡＧＣ
ゲインを制御する。

【００４４】これら感度アップは調光検波回路６３、Ａ
ＧＣ検波回路６５はどちらか１方の情報のみでもよい
し、２つの情報をもとに行っても良い。

【００４５】また、この切り換えも画面情報、調光情
報、ＡＧＣ情報、動き情報などにより、第１実施例及び
第２実施例で示した３つの読みだし方式（図４、図５、
図７参照）から適切な方式を選択して切り換えるように
しても良い。

【００４６】以上により、撮像方式は最適に制御され、
撮像のダイナミックレンジは格段に拡大する。

【００４７】尚、本各実施例においてＡ／Ｄコンバータ
は、プロセス回路の直前に位置しているが、これに限ら
ず、固体撮像素子とメモリの間であればどこに配置して
も良い。

【００４８】また、エンコーダ出力はＮＴＳＣを示して
いるが、ＰＡＬ，ＳＥＣＡＭ他のコンポジット信号でも
良い。

【００４９】さらに、本各実施例は、フィルタ５０の回
転数はそのままで固体撮像素子からの各情報の読み出し
周期は１／６０秒としたが、フィルタの回転数を変え、
固体撮像素子からの読み出し周期を１／６０秒以上にし
ても良い。

【００５０】

【発明の効果】本発明の電子内視鏡装置は、指示手段か
ら指示された制御内容に基づいて、動作周期制御手段が
読み出し制御手段及び書き込み制御手段の動作周期を制
御するので、容易に感度アップすることができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例に係る電子内視鏡装置の全体の構
成を示す構成図である。

【図２】 第１実施例に係る電子内視鏡装置の主要部の
構成を示すブロック図である。

【図３】 第１実施例に係る固体撮像素子の読みだし方
法を説明する説明図である。

【図４】 第１実施例に係る感度アップ時のインターレ
ース読みだしの固体撮像素子の読みだしタイミングおよ
び同時化された出力信号を説明する説明図である。

【図５】 第１実施例に係る感度アップ時のノンインタ
ーレース読みだしの固体撮像素子の読みだしタイミング
および同時化された出力信号を説明する説明図である。

【図６】 第２実施例に係る電子内視鏡装置の主要部の
構成を示すブロック図である。

【図７】 第２実施例に係る感度アップ時の固体撮像素
子の読みだしタイミングおよび同時化された出力信号を
説明する説明図である。

【図８】 第３実施例に係る電子内視鏡装置の主要部の
構成を示すブロック図である。

【図９】 従来例に係る電子内視鏡装置の主要部の構成
を示すブロック図である。

【図１０】従来例に係る固体撮像素子からの読みだし期
間の同時化メモリへの書き込み、読みだしのタイミング
を説明する説明図である。

【符号の説明】

１…電子内視鏡 ６…ビデオプロセッサ １６…固体撮像素子 ４２…タイミングジェネレータ ５０…回転フィルタ ６０…メモリコントローラ ６１…モード切り換えスイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波長領域の異なる複数の照明光により、
   時系列的に照明する照明手段と、 この照明手段からの照明光によって照明された被写体像
   を撮像する固体撮像素子と、 この固体撮像素子から読み出され、前記複数の照明光に
   対応して得られる撮像信号をそれぞれ記憶する複数の記
   憶手段と、 この複数の記憶手段からの出力に基づき、画像信号を生
   成する生成手段とを備えた電子内視鏡装置において、 前記固体撮像素子の読み出しを制御する読み出し制御手
   段と、 前記複数の記憶手段への書き込みを制御する書き込み制
   御手段と、 前記読み出し制御手段及び前記書き込み制御手段の動作
   周期を制御する動作周期制御手段と、 前記動作周期制御手段の制御内容を指示する指示手段と
   を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。