CN1968640A - 内窥镜装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种内窥镜装置。该内窥镜装置包括：内窥镜部，其包括：镜头单元；摄像部，其拍摄通过上述镜头单元取入的光学像；和镜头单元驱动电动机，其为了实现变焦功能和对焦功能的至少一方，驱动上述镜头单元，以及控制装置，其包括视频处理电路，该视频处理电路处理从上述摄像部输出的摄像信号，并输出到监视器，其特征在于，上述内窥镜部以及上述控制装置的任何一方具有：电动机驱动电路，其用于控制上述镜头单元驱动电动机；以及电动机控制电路，其检测基于变焦开关或对焦开关的操作的开关信号，输出用于控制上述电动机驱动电路的控制信号。

Description

内窥镜装置
技术领域
本发明涉及一种内窥镜装置。
背景技术
例如，如专利文献1和专利文献2中所公开的那样，独立于CCU(摄像机控制装置)另行配置变焦控制装置，通过来自该变焦控制装置的控制，进行光学像的放大和缩小的内窥镜装置，这已经为人们所了解。
专利文献1：日本特开平9-322566号公报
专利文献2：日本特开平8-336497号公报
发明内容
本发明涉及的内窥镜装置包括：内窥镜部，其包括：镜头单元；摄像部，其拍摄通过上述镜头单元取入的光学像；和镜头单元驱动电动机，其为了实现变焦功能和对焦功能的至少一方，驱动上述镜头单元，以及
控制装置，其包括视频处理电路，该视频处理电路处理从上述摄像部输出的摄像信号，并输出到监视器，上述内窥镜部以及上述控制装置的任何一方具有：用于控制上述镜头单元驱动电动机的电动机驱动电路；以及电动机控制电路，其检测基于变焦开关或对焦开关的操作的开关信号，输出用于控制上述电动机驱动电路的控制信号。
另外，本发明涉及的内窥镜装置包括：内窥镜部，其包括：镜头单元；摄像部，其拍摄通过上述镜头单元取入的光学像；和镜头单元驱动电动机，其为了实现变焦功能和对焦功能的至少一方，驱动上述镜头单元，以及
控制装置，其包括：视频处理电路，其处理从上述摄像部输出的摄像信号并输出到监视器；电动机驱动电路，其用于控制上述镜头单元驱动电动机；和电动机控制电路，其检测基于变焦开关或对焦开关的操作的开关信号，输出用于控制上述电动机驱动电路的控制信号。
另外，本发明涉及的内窥镜装置包括：内窥镜部，其包括：镜头单元；摄像部，其拍摄通过上述镜头单元取入的光学像；镜头单元驱动电动机，其为了实现变焦功能和对焦功能的至少一方，驱动上述镜头单元；电动机驱动电路，其用于控制上述镜头单元驱动电动机；和电动机控制电路，其检测基于变焦开关或对焦开关的操作的开关信号，输出用于控制上述电动机驱动电路的控制信号，以及
控制装置，其包括视频处理电路，该视频处理电路处理从上述摄像部输出的摄像信号，并输出到监视器。
另外，在上述内窥镜装置中，上述控制装置进一步包括：操作部；和控制电路，其根据基于上述操作部的操作的开关信号和基于上述变焦开关或对焦开关的操作的开关信号，将用于控制上述电动机驱动电路的控制信号提供给上述电动机控制电路。
另外，在上述内窥镜装置中，上述内窥镜部进一步包括判别信息通知单元，该判别信息通知单元通知用于判别该内窥镜部是否具有变焦功能和对焦功能的判别信息，上述控制装置进一步包括控制单元，该控制单元基于由上述判别信息通知单元通知的上述判别信息，控制上述电动机驱动电路和上述电动机控制电路的动作。
附图说明
图1是表示应用了本发明的内窥镜系统的结构的图。
图2是表示本发明的第一实施方式的、连接了有变焦功能以及对焦功能的摄像头时的内窥镜装置的结构的框图。
图3是表示电动机驱动电压波形(电压驱动时)的图。
图4是表示本发明的第一实施方式的、连接了没有变焦功能以及对焦功能的摄像头时的内窥镜装置的结构的框图。
图5是表示本发明的第二实施方式的、连接了有变焦功能以及对焦功能的摄像头时的内窥镜装置的结构的框图。
图6是表示本发明的第二实施方式的电动机控制电路27的结构的图。
图7是表示本发明的第二实施方式的、连接了没有变焦功能以及对焦功能的摄像头时的内窥镜装置的结构的框图。
图8是表示本发明的第三实施方式的、连接了有变焦功能以及对焦功能的摄像头时的内窥镜装置的结构的框图。
图9是表示本发明的第三实施方式的电动机控制电路27-1的结构的图。
图10是表示串行数据SD1、SD2的位序列以及各位的内容的图。
图11是表示本发明的第三实施方式的、连接了没有变焦功能以及对焦功能的摄像头时的内窥镜装置的结构的框图。
具体实施方式
在上述的现有技术中，因为独立地配置CCU和变焦控制装置，所以阻碍了装置的小型化。
本发明的内窥镜装置，通过将用于变焦控制和对焦控制的驱动/控制系统内置于已有电路中，来实现小型化。
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。
图1为表示应用了本发明的内窥镜系统的结构的图。插入患者体腔内的光学内窥镜2连接于作为具有CCD等摄像元件的内窥镜部的摄像头3。摄像头3连接于作为具有CPU或视频信号处理电路的控制装置的CCU(摄像机控制装置)4。在摄像头3中，设置有变焦开关(以下叫做变焦SW)25和对焦开关(以下叫做对焦SW)26。CCU 4连接于TV监视器5。而且，在光学内窥镜2上通过光导7连接光源装置6。再有，作为本系统的结构，也可使用光学内窥镜2、摄像头3、以及光导7为一体的视频内窥镜。
另外，光学内窥镜2也可以是硬性内窥镜、软性内窥镜、或者光学内窥镜和摄像头以及光导为一体的视频内窥镜。
<第一实施方式>
图2是表示本发明的第一实施方式的、连接了安装有变焦功能以及对焦功能的摄像头时的内窥镜装置的结构的框图。在摄像头3中，配置有镜头单元10、CCD(摄像元件)11、TG(定时产生器)13、变焦用电动机21、对焦用电动机22、变焦位置检测单元23、对焦位置检测单元24、变焦SW 25、对焦SW 26、以及ID存储单元29。
镜头单元10包括变焦镜头或对焦镜头。在ID存储单元29中，存储着用于识别摄像头种类(例如，是否是有变焦或对焦功能的摄像头)的固有信息。
另一方面，在CCU 4中，配置有视频处理电路12、SSG(同步信号产生器)14、时钟振荡器15、分频电路16、电动机驱动电路18、CPU 17、电动机用电源电路19、以及控制用电源电路20。
内窥镜装置动作时，首先，在CCU 4上连接摄像头3。这样，摄像头3内的ID存储单元29将摄像头的ID信号发送到CCU 4内的CPU 17。
CPU 17基于该ID信号，判断当前连接于CCU 4上的摄像头3是否是变焦用/对焦用的摄像头。在其判断结果为当前连接于CCU 4上的摄像头3为变焦用/对焦用的摄像头的情况下(即图2的情况)进行下面的处理。
通过插入患者体内的光学内窥镜1获取观察对象组织的观察像，用CCD 11进行拍摄。将来自CCD 11的摄像信号输入到视频处理电路12，实施预定的视频处理。将实施了该视频处理的信号，作为TV信号传输到TV监视器5(图1)，如被摄体像8那样显示。
时钟振荡器15是生成预定频率的时钟信号CLK的部分。将该时钟信号CLK提供给SSG 14，生成水平同步信号(HSYNC)、垂直同步信号(VSYNC)、其他各种同步信号。HSYNC以及VSYNC和CLK一起被提供给定时产生器(TG)13，并且被提供给视频处理电路12以及CPU 17。TG 13生成确定CCD 11的摄像定时的信号。
当用户操作了变焦SW 25时，TELE或WIDE的开关信号被传输到CPU 17。CPU 17将用于使变焦镜头进行与这些信号对应的动作的控制信号传输到电动机驱动电路18。电动机驱动电路18依据由分频电路16对来自时钟振荡器15的CLK进行分频后的信号而动作。而且，电动机驱动电路18基于来自CPU 17的控制信号，生成用于驱动变焦用电动机21的信号ZA、ZB、ZA(反相)、ZB(反相)。再有，ZA表示用变焦用电动机驱动压力波形中的A相所表示的信号。ZB表示用变焦用的电动机驱动压力波形中的B相(和A相偏移1/4周期)所表示的信号。ZA(反相)是使ZA反相后的信号。ZB(反相)是使ZB反相后的信号。在图3中表示A相、B相、A(反相)相、B(反相)相的波形的一例。
变焦用电动机21基于这些信号，使镜头单元10内的变焦镜头向望远或广角方向移动。当通过由光遮断器(Photo Interrupter)等构成的变焦位置检测单元23检测出变焦镜头的位置时，该位置信息通过变焦位置检测单元23作为PIZ信号提供给CPU 17。由此，CPU 17可以使变焦镜头移动到期望的位置。
另外，如果用户操作了对焦SW 26，则NEAR或FAR的开关信号被传输到CPU 17。CPU 17将用于使变焦镜头进行与这些信号对应的动作的控制信号传输到电动机驱动电路18。电动机驱动电路18基于来自CPU17的控制信号，生成用于驱动对焦用电动机22的信号FA、FB、FA(反相)、FB(反相)。再有，FA表示用对焦用的电动机驱动压力波形中的A相所表示的信号。FB表示用对焦用的电动机驱动压力波形中的B相(和A相偏移1/4周期)所表示的信号。FA(反相)是使FA反相后的信号。FB(反相)是使FB反相后的信号。在图3中表示A相、B相、A(反相)相、B(反相)相的波形的一例。
对焦用电动机22基于这些信号，使镜头单元10内的对焦镜头向近方向或远方向移动。当通过由光遮断器等构成的对焦位置检测单元24检测出对焦镜头的位置时，该位置信息通过对焦位置检测单元24作为PIF信号提供给CPU 17。由此，CPU 17可以使对焦镜头移动到对焦位置。
这样，在检测到具有变焦/对焦功能的摄像头的情况下，CPU 17控制控制用电源电路20、电动机用电源电路19、电动机驱动电路18，来进行变焦/对焦动作的控制。
图4是表示本发明的第一实施方式的、连接了没有变焦功能以及对焦功能的摄像头的情况下的内窥镜装置的结构的框图。在图2中，对连接了有变焦功能以及对焦功能的摄像头的情况进行了说明，在图4中，对连接了没有变焦功能以及对焦功能的摄像头的情况进行说明。
内窥镜装置动作时，首先，将摄像头3连接于CCU 4。于是，摄像头3内的ID存储单元29将摄像头的ID信号发送到CCU 4内的CPU 17。
CPU 17基于该ID信号，判断当前连接于CCU 4上的摄像头3是否是变焦用/对焦用的摄像头。若其判断的结果是当前连接于CCU 4上的摄像头3不是变焦用/对焦用的摄像头(即图4的情况)，CPU 17不向电动机驱动控制电路18发送控制信号。另外，CPU 17向电动机用电源电路19以及控制用电源电路20发送控制信号，切断电动机用电源电路19以及控制用电源电路20的电源。通过这样，可降低不必要的电力耗费。
再有，由摄像头3到CCU 4的输入信号(PIZ、PIF、TELE、WIDE、NEAR、FAR)的信号线被固定在低电平(GND固定)。另外，从CCU 4到摄像头3的输出信号(ZA、ZB、ZA(反相)、ZB(反相)、FA、FB、FA(反相)、FB(反相))的信号线在摄像头侧不存在，成为开放式。
根据第一实施方式，因为将用于变焦控制以及对焦控制的驱动/控制系统内置在CCU 4中，所以可以实现电子内窥镜系统整体的小型化。另外，通过使用于变焦控制以及对焦控制的驱动/控制系统内置于CCU 4内，用户操纵的部件数量减少，所以成为更易于使用的电子内窥镜系统。另外，关于电动机用电源电路19和控制用电源电路20，可减轻不必要的电力耗费。
<第二实施方式>
图5是表示本发明的第二实施方式的、连接了有变焦功能以及对焦功能的摄像头的情况下的内窥镜装置的结构的框图。在本实施方式中，对在摄像头3的内部配置了在图2中说明过的电动机驱动电路18、电动机控制电路27、分频电路16的情况进行说明。
内窥镜装置动作时，首先，当摄像头3连接于CCU 4上时，和第一实施方式相同，CPU 17基于从ID信息存储单元读出的信息，判别出当前连接的摄像头3是有变焦功能以及对焦功能的摄像头。
图6表示第二实施方式的电动机控制电路27的结构，具有电动机驱动电路控制部51和SW信号/位置检测部52。SW信号/位置检测部52检测基于变焦SW 25或对焦SW 26的操作的开关信号。另外，SW信号/位置检测部52接收来自变焦位置检测单元23的PIZ信号和来自对焦位置检测单元24的PIF信号，向电动机驱动电路控制部51发送指示信号。电动机驱动电路控制部51接收来自SW信号/位置检测部52的指示信号，向电动机驱动电路18发送各种控制信号。
图7是表示本发明的第二实施方式的、连接了没有变焦功能以及对焦功能的摄像头的情况下的内窥镜装置的结构的框图。内窥镜装置动作时，首先，当摄像头3被连接于CCU 4上时，和第一实施方式相同，CPU17基于从ID信息存储单元读出的信息，判别出当前连接的摄像头3是没有变焦功能以及对焦功能的摄像头。此时，CPU 17向电动机用电源电路19以及控制用电源电路20发送控制信号，切断电动机用电源电路19以及控制用电源电路20的电源。通过这样，可减少不必要的电力耗费。
根据第二实施方式，因为将用于变焦控制以及对焦控制的驱动/控制系统配置在摄像头3的内部，所以可实现装置的小型化，并且，可大幅度减少摄像头3和CCU 4之间的连接器的管脚数(信号线数量)。实际上，摄像头3和CCU 4之间的信号线的数量为电动机用电源电路19用和控制用电源电路20用的两根。另外，关于电动机用电源电路19和控制用电源电路20，可减轻不必要的电力耗费。
<第三实施方式>
图8是表示本发明的第三实施方式的、连接了有变焦功能以及对焦功能的摄像头的情况下的内窥镜装置的结构的框图。内窥镜装置动作时，首先，当摄像头3被连接于CCU 4上时，和第一实施方式相同，CPU 17基于从ID信息存储单元读出的信息，判别出当前连接的摄像头3是有变焦功能以及对焦功能的摄像头。
在该实施方式中，和第二实施方式相同，将电动机驱动电路18、电动机控制电路27、分频电路16配置在摄像头3的内部。而且，设置连接线以使摄像头3内的电动机控制电路27-1和CCU 4内的CPU 17进行双向串行通信。而且，在CPU 17上连接作为变焦以及对焦动作指示用开关的键盘28。
图9表示第三实施方式的电动机控制电路27-1的结构，包括电动机驱动电路控制部51、SW信号检测部52、串行/并行变换部54、以及串行数据生成部53。
第三实施方式中，CPU 17不仅接收基于变焦SW 25或对焦SW 26的操作的开关信号，而且也接收基于键盘28的操作的开关信号，能够进行来自键盘28的变焦或对焦控制。
即，将基于摄像头3的变焦SW 25的操作的开关信号(TELE、WIDE)以及基于对焦SW 26的操作的开关信号(NEAR、FAR)，和来自变焦位置检测单元23的PIZ信号以及来自对焦位置检测单元24的PIF信号，输入到串行数据生成部53，作为串行数据SD1输入到CPU 17。图10(A)表示串行数据SD1的位序列，图10(B)表示各位的内容。
CCU 4内的CPU 17根据SD1数据以及基于键盘28的操作的开关信号，生成用于控制电动机驱动电路18的信号作为串行数据SD2。图10(C)表示串行数据SD2的位序列，图10(D)表示各位的内容。
串行/并行变换部54接收来自CPU 17的串行数据SD2，分别变换为并行信号TELE1、WIDE1、NEAR1、FAR1。SW信号检测部52检测该并行信号，向电动机驱动电路控制部51发送指示信号。电动机驱动电路控制部51接收来自SW信号检测部52的指示信号，向电动机驱动电路18发送各种控制信号。
叠加电路30是用于在内窥镜图像上叠加当前的变焦倍率和对焦位置信息的电路。在叠加电路30中内置有选择器，该选择器将由视频处理电路12输出的视频信号和由CPU 17输出的包含变焦倍率和对焦位置信息的信号进行切换，作为TV信号而输出。
图11是表示本发明的第三实施方式的、连接了没有变焦功能以及对焦功能的摄像头的情况下的内窥镜装置的结构的框图。内窥镜装置动作时，首先，当摄像头3被连接于CCU 4上时，和第一实施方式相同，CPU17基于从ID信息存储单元读出的信息，判别出当前连接的摄像头3是没有变焦功能以及对焦功能的摄像头。此时，CPU 17向电动机用电源电路19以及控制用电源电路20发送控制信号，切断电动机用电源电路19以及控制用电源电路20的电源。这样，可减轻不必要的电力耗费。
根据第三实施方式，除了第二实施方式的效果外，可进行来自键盘28等外围设备的变焦以及对焦控制。而且，在设置于视频处理电路12的后级的叠加电路30中，可以在来自视频处理电路12的视频信号上，叠加由发送给CPU 17的PIZ信号以及PIF信号得到的当前的变焦倍率以及对焦位置信息，显示于TV监视器5上。
另外，在第一～第三实施方式中，为了判别摄像头的种类，使用了ID信息，但不限定于此，例如，也可以通过检测按每种摄像头的种类所设置的电阻的值，来判别摄像头的种类。
通过上面所述，根据本发明，因为将用于变焦控制以及对焦控制的驱动/控制系统内置在已有的电路中，所以可实现装置的小型化。

Claims (5)

1.一种内窥镜装置，该内窥镜装置包括：
内窥镜部，其包括：镜头单元；摄像部，其拍摄通过上述镜头单元取入的光学像；和镜头单元驱动电动机，其为了实现变焦功能和对焦功能的至少一方，驱动上述镜头单元，以及
控制装置，其包括视频处理电路，该视频处理电路处理从上述摄像部输出的摄像信号，并输出到监视器，
其特征在于，上述内窥镜部以及上述控制装置的任何一方具有：电动机驱动电路，其用于控制上述镜头单元驱动电动机；以及电动机控制电路，其检测基于变焦开关或对焦开关的操作的开关信号，输出用于控制上述电动机驱动电路的控制信号。
2.一种内窥镜装置，其特征在于，该内窥镜装置包括：
内窥镜部，其包括：镜头单元；摄像部，其拍摄通过上述镜头单元取入的光学像；和镜头单元驱动电动机，其为了实现变焦功能和对焦功能的至少一方，驱动上述镜头单元，以及
控制装置，其包括：视频处理电路，其处理从上述摄像部输出的摄像信号并输出到监视器；电动机驱动电路，其用于控制上述镜头单元驱动电动机；和电动机控制电路，其检测基于变焦开关或对焦开关的操作的开关信号，输出用于控制上述电动机驱动电路的控制信号。
3.一种内窥镜装置，其特征在于，该内窥镜装置包括：
内窥镜部，其包括：镜头单元；摄像部，其拍摄通过上述镜头单元取入的光学像；镜头单元驱动电动机，其为了实现变焦功能和对焦功能的至少一方，驱动上述镜头单元；电动机驱动电路，其用于控制上述镜头单元驱动电动机；和电动机控制电路，其检测基于变焦开关或对焦开关的操作的开关信号，输出用于控制上述电动机驱动电路的控制信号，以及
控制装置，其包括视频处理电路，该视频处理电路处理从上述摄像部输出的摄像信号，并输出到监视器。
4.根据权利要求3所述的内窥镜装置，其特征在于，上述控制装置进一步包括：操作部；和控制电路，其根据基于上述操作部的操作的开关信号和基于上述变焦开关或对焦开关的操作的开关信号，将用于控制上述电动机驱动电路的控制信号提供给上述电动机控制电路。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的内窥镜装置，其特征在于，
上述内窥镜部进一步包括判别信息通知单元，该判别信息通知单元通知用于判别该内窥镜部是否具有变焦功能和对焦功能的判别信息，
上述控制装置进一步包括控制单元，该控制单元根据由上述判别信息通知单元通知的上述判别信息，控制上述电动机驱动电路和上述电动机控制电路的动作。
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