JP2000287203A - デジタル出力可能な電子内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内視鏡画像をデジタル外部機器等に出力する
と共に、プログレッシブ方式又はインターレース方式の
画像データを選択的に利用できるようにする。 【解決手段】 例えば、ＣＣＤ駆動回路Ｈとして、プロ
グレッシブ方式の制御パルスとインターレース方式の制
御パルスを形成するタイミングジェネレータ５、周波数
コンバータ７、タイミング制御回路８を設け、ＣＰＵ９
の切替え制御により、いずれかの方式でＣＣＤ３から画
像信号の読出しを実行する。また、プロセッサ装置にお
いても、選択された方式に応じた処理を行うが、このプ
ロセッサ装置には、パソコン等の外部機器へ出力できる
デジタル出力部を設ける。これにより、両方式で形成さ
れたデジタル画像信号を利用することが可能となる。

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
に高画素数の固体撮像素子を用いて撮像した画像データ
をデジタル処理の外部機器等に出力して効率のよい利用
が可能となる画像処理の内容に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子内視鏡装置は、電子スコープの先端
に配置した固体撮像素子であるＣＣＤ（Charge Coupled
Device）により、対物光学系を介して得られた被観察
体内像を撮影し、このＣＣＤの画像データを読出してモ
ニタ等に被観察体内像を表示するものである。当該電子
内視鏡装置では、従来から画像の高画質化が進められて
おり、現在では例えば約４０万画素のＣＣＤが用いられ
る。この内視鏡画像の高画質化は、ＣＣＤ製作技術の進
展に依存するが、今後も高画素数ＣＣＤの出現により更
に進むことが予想される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記電
子内視鏡装置では、画像信号をアナログ端子を介して外
部モニタ等へ出力しており、パソコン等の各種のデジタ
ル画像処理機能を有する機器やネットワークに接続する
場合は、上記アナログ信号をデジタル信号に変換するこ
とになり、処理が煩雑になるという不都合がある。即
ち、電子内視鏡における画像信号はデジタル処理するこ
とから、このデジタル信号をモニタ等に出力するために
アナログ信号に変換しており、このアナログ信号を更に
デジタル信号へ変換するための処理が必要となる。しか
も、このような処理の付加により、画像信号の劣化、ひ
いては画質の低下を招くという問題も生じる。

【０００４】また、上記のパソコン等の各種のデジタル
画像処理機能を有する機器やネットワークは、それらを
構成するハードウェアーと、ＯＳ（オペレーティングシ
ステム）、アプリケーション、ドライバ等のソフトウェ
アーの相違により、入力信号の形式が異なり、一般にこ
れらの機器との接続をする場合は、別の回路部材を介し
て整合を行っている。しかし、電子内視鏡等の医療機器
ではその使用条件の制約等から、別体の回路部材を介在
させない方が好ましい。

【０００５】更に、画像の読出し表示の方式として、プ
ログレッシブ（順次）方式とインターレース（奇数ライ
ン又は偶数ライン毎）方式があるが、パソコン等の外部
機器を通しての内視鏡画像の利用という観点から考える
と、両方式の画像が選択的に提供できることが好まし
い。

【０００６】また、電子スコープをコネクタで接続する
システムのプロセッサ装置で、画像デジタル信号を外部
で利用できるように構成する場合、電子スコープ側で採
用しているプログレッシブ方式かインターレース方式の
いずれかに合せて、当該プロセッサ装置を制作する必要
がある。しかし、両方式に対応したプロセッサ装置を別
個に制作するのは、システム構成上無駄が多い。

【０００７】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、構成の簡素化等を図った上で、内
視鏡画像をデジタル処理機能を有する外部機器等で利用
可能とすると共に、プログレッシブ方式又はインターレ
ース方式の画像データを選択的に利用できるようにし、
またこれら方式のいずれかを採用する電子スコープの利
用が１台のプロセッサ装置で行えるデジタル出力可能な
電子内視鏡装置を提供することにある。

【０００８】

【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に係るデジタル出力可能な電子内視鏡装置
は、被観察体内を撮像する固体撮像素子と、プログレッ
シブ方式及びインターレース方式の両方の読出し制御信
号を形成すると共に、選択された上記方式の一つで上記
固体撮像素子から画像信号を読み出す固体撮像素子駆動
回路と、上記プログレッシブ方式及びインターレース方
式に対応した信号処理を行う回路を備え、上記固体撮像
素子から出力された画像信号につき選択された上記方式
の処理を施す信号処理回路と、この信号処理回路で得ら
れたデジタル画像信号を外部へ出力するためのデジタル
出力部と、を含んでなることを特徴とする。請求項２に
係る発明は、プロセッサ装置に電子スコープをコネクタ
接続するシステム構成の電子内視鏡装置であって、上記
電子スコープに配置された固体撮像素子のデータ読出し
方式がプログレッシブ方式又はインターレース方式のい
ずれかであるかを検出する検出手段と、上記プログレッ
シブ方式及びインターレース方式に対応した信号処理を
行う回路を備え、上記固体撮像素子から出力された画像
信号に対し、上記検出手段で検出された上記の方式の処
理を施す信号処理回路と、この信号処理回路で得られた
デジタル画像信号を外部へ出力するためのデジタル出力
部と、を含んでなることを特徴とする。即ち、この場合
の電子スコープには両方式読出しタイプのＣＣＤ駆動回
路が設けられていないため、いずれの方式が採用されて
いるかを判定する。

【０００９】上記の構成によれば、例えば従来の画素数
の２倍に当たる８０万画素のＣＣＤ（固体撮像素子）を
用いて高画素の被観察体内画像が得られ、この画像信号
はデジタル信号に変換された後に所定の信号処理が行わ
れる。そして、プロセッサ装置においては、アナログ画
像信号が出力されると共に、デジタル画像信号がインタ
ーフェース回路を介してデジタル出力部からパソコン等
に出力される。従って、特に接続のための専用の回路部
材を使用することなく、パソコン等に内視鏡画像を直接
取り込むことが可能となる。

【００１０】このようなデジタル出力可能な装置におい
て、請求項２のＣＣＤ駆動回路によれば、制御回路から
の選択制御信号に基づき、プログレッシブ方式又はイン
ターレース方式のいずれかの読出し（タイミング）信号
が形成され、いずれかの方式でＣＣＤから画像信号が読
み出される。また、プロセッサ装置でも、選択された方
式に対応した信号処理が行われる。これらの方式の選択
は、例えばプロセッサ装置の操作パネル等で行うことが
でき、外部機器等の種類に応じてプログレッシブ画像と
インターレース方式の画像をデジタル出力することが可
能となる。

【００１１】請求項３の構成によれば、プロセッサ装置
側において、電子スコープとの接続時に相互間の情報通
信等で採用する方式が検出され、ここで検出・判定され
たプログレッシブ方式又はインターレース方式のいずれ
かに適合した画像処理が施される。

【００１２】

【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、図１に示さ
れるように、電子スコープ１にはその先端に対物光学系
２Ａ及びプリズム２Ｂを介してＣＣＤ３が配置され、こ
のＣＣＤ３は、例えば水平方向で１０２４、垂直方向で
７６８に分割される約８０万画素（この画素数は任意で
ある）のものからなり、このＣＣＤ３の受光面側には、
例えばベイヤー配列（原色配列）の色フィルタが設けら
れる。

【００１３】 このＣＣＤ３には、ＣＣＤ駆動回路Ｈと
して、バッファ回路４、タイミングジェネレータ（Ｔ
Ｇ）５、例えば所定周波数を発振する発振器６を有する
周波数コンバータ７、タイミング制御回路８が設けら
れ、またスコープ側の制御を統括するＣＰＵ９が配置さ
れる。即ち、上記の周波数コンバータ７は発振器６の出
力周波数から例えば約１５ＭＨｚ（ＣＣＤ読出し用）、
約３０ＭＨｚ、約６０ＭＨｚ（メモリ読出し用）等のク
ロック信号を形成しタイミングジェネレータ５に出力す
る。

【００１４】そして、上記タイミングジェネレータ５で
はタイミング制御回路（走査方式制御回路）８の制御に
より、プログレッシブ方式とインターレース方式のいず
れかで画像信号を読み出すための各制御パルス（タイミ
ング信号）が形成される。当該例では、上記の約１５Ｍ
Ｈｚの水平クロック信号を用い、例えばプログレッシブ
方式では１秒間に１５フレームの画像信号を読み出し、
インターレース方式では１秒間に３０フィールドの画像
信号を読み出すことになる。

【００１５】図３及び図４には、上記両方式の特徴的な
制御パルスが示されており、プログレッシブ方式では、
図３（Ａ）のように全ての水平ラインを読み出すための
タイミングパルス（垂直走査方向制御信号）が用いら
れ、インターレース方式では、図３（Ｂ），（Ｃ）のよ
うに、奇数ライン読出し用のタイミングパルス（垂直走
査方向制御信号）と偶数ライン読出し用のタイミングパ
ルスが交互に形成される。そして、上記のプログレッシ
ブ方式のタイミングパルスによれば、図４（Ａ）に示さ
れるように、ＣＣＤ３の全ての水平ライン（１，２，３
…）の画像データが順に読み出され、インターレース方
式のタイミングパルスによれば、図４（Ｂ）に示される
奇数ライン（１，３，５…）の画像データと図４（Ｃ）
に示される偶数ライン（２，４，６…）の画像データが
交互に読み出される。

【００１６】一方、図１の上記ＣＣＤ３には、相関二重
サンプリング（ＣＤＳ）１０、デジタル信号へ変換する
Ａ／Ｄ変換器１１、そしてデジタルシグナルプロセッサ
（ＤＳＰ）１２が接続され、このＣＣＤ３から出力され
た画像信号はデジタル信号に変換されて上記ＤＳＰ１２
で所定の処理が行われる。即ち、このＤＳＰ１２は、切
替え回路１２Ａ、色フィルタを介して得られた画像信号
につきインターレース方式に応じた色信号処理（変換
等）をするインターレース用色信号処理回路１２Ｂ、同
様に画像信号につきプログレッシブ方式に応じた色信号
処理をするプログレッシブ用色信号処理回路１２Ｃを含
み、更に空白となる画素のデータ補間、輪郭補正、ホワ
イトバランス、ガンマ補正等の信号処理を施し、例えば
輝度（Ｙ）信号とカラー（Ｃ）信号を出力する。

【００１７】上記の電子スコープ１は、コネクタにより
図２のプロセッサ装置１４に接続されており、このプロ
セッサ装置１４では、上記ＤＳＰ１２の出力を入力し、
画像の左右を所定の向きに反転させるミラー回路１５、
ＣＣＤ３の出力画像信号を輝度（Ｙ）信号、色差（Ｒ−
Ｙ，Ｂ−Ｙ）信号に変換する信号変換回路１６、撮影に
関する情報（患者情報等）を画面内に表示するためのス
ーパーインポーズ回路１７、このスーパーインポーズ回
路１７に対し情報の文字、記号等を発生させるキャラク
タ発生回路１８が設けられ、このスーパーインポーズ回
路１７の後段に、フレーム画像データを記憶でき、フィ
ールドメモリとしても機能する画像用メモリ１９が配置
される。

【００１８】この画像用メモリ１９には、メモリコント
ローラ２０が接続され、またプロセッサ装置１４内に
は、装置全体を統括制御するＣＰＵ２２が設けられる。
即ち、上記の画像用メモリ１９では、メモリコントロー
ラ２０の制御に基づき、プログレッシブ方式が選択され
ているときは、スーパーインポーズ回路１７から出力さ
れたフレーム画像データを１５フレーム／秒（sec）の
速度で書き込む。その後、当該メモリ１９内から画像デ
ータを読み出す際には、約６０ＭＨｚのクロック周波数
で１秒間に６０フレーム（６０フレーム／ｓｅｃ）の画
像データを読み出すように制御する。

【００１９】一方、インターレース方式が選択されてい
るときは、フィールド画像データを３０フィールド／秒
の速度で上記画像用メモリ１９に書き込み、読出しの際
には、約６０ＭＨｚのクロック周波数で１秒間に６０フ
レームの画像データを読み出すように制御する。

【００２０】また、上記画像用メモリ１９の後段に、上
記の輝度信号（Ｙ）と色差信号（Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ）から
Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各信号を形成するＲＧ
Ｂマトリクス回路２５、アイソレーションデバイス２
６、Ｄ／Ａ変換器２７が設けられる。このＤ／Ａ変換器
２７から出力されるＲＧＢ信号はアナログ信号として専
用のモニタ等に出力される。更に、上記画像用メモリ１
９の後段には、Ｄ／Ａ変換器３０、カラーコーダー３
１、アイソレーションデバイス３２も配置されており、
Ｙ（輝度）／Ｃ（カラー）信号、ＮＴＳＣ信号を出力す
ることができる。

【００２１】一方、上記スーパーインポーズ回路１７の
出力線から分岐するように、アイソレーションデバイス
３３、当該例では動画又は静止画のデータを記憶するデ
ジタル出力用の画像用メモリ３４、メモリコントローラ
３５が接続される。この画像用メモリ３４は、デジタル
画像を利用する外部機器の画像処理条件（読出し速度、
走査線数等）に合わせて画像データを読み出すために設
けられる。この画像用メモリ３４に、ＩＳＯ１３９４或
いはＲＳ２３２Ｃ等の規格に対応したインターフェース
回路３７、そしてデジタル入出力端子３８が接続され
る。

【００２２】即ち、当該例では、上述したＲＧＢ信号等
のアナログ信号を出力するだけでなく、輝度信号、色差
信号のデジタル画像信号（ＲＧＢ信号でもよい）をイン
ターフェース回路３７を介してパソコン等にデジタル出
力できるようになっている。また、このインターフェー
ス回路３７はＣＰＵ２２に接続されており、パソコン等
の外部機器、ネットワークから外部接続情報を取得する
ことができる。更に、当該プロセッサ装置１４には、パ
ネル操作部４０が設けられており、このパネル操作部４
０の操作信号、設定情報がＣＰＵ２２へ出力される。こ
のパネル操作部４０には、上記プログレッシブ方式とイ
ンターレース方式を選択する選択スイッチ（或いは設定
メニュー画面上で選択する方式等でもよい）が設けられ
る。

【００２３】実施形態例は以上の構成からなり、例えば
上記パネル操作部４０でプログレッシブ方式が選択され
ている場合は、周波数約１５ＭＨｚの水平クロック信号
に基づき、図３（Ａ）のタイミングパルスを含むプログ
レッシブ方式用の制御信号がタイミングジェネレータ５
からＣＣＤ３へ与えられ、これによってＣＣＤ３で得ら
れた画像信号が読み出される。即ち、図４（Ａ）に示さ
れるように、全てのラインのデータが順に１５フレーム
／ｓｅｃの速度で読み出される。

【００２４】この画像信号は、デジタル信号に変換され
た後に、切替え回路１２Ａがプログレッシブ用色信号回
路１２Ｃを選択したＤＳＰ１２に供給され、ここで各色
信号に分離された後に、補間処理、輪郭強調、ガンマ補
正等の各種の処理が施される。また、図２のプロセッサ
装置１４内ではミラー回路１５、信号変換（Ｙ，Ｒ−
Ｙ，Ｂ−Ｙ信号）回路１６、スーパーインポーズ回路１
７等を通って各種の信号処理が施された後に、画像用メ
モリ１９に１５フレーム／ｓｅｃの速度で書き込まれ
る。その後、この画像用メモリ１９から、メモリコント
ローラ２０の制御に基づき、書込み速度の４倍となる６
０フレーム／ｓｅｃの高速度で画像データが順次読み出
される。

【００２５】このようにして読み出した画像データは、
各種の形式で出力されることになり、上述のように、Ｒ
ＧＢマトリクス回路２５を通った信号は、ＲＧＢアナロ
グ信号としてＤ／Ａ変換器２７を介して専用モニタへ供
給され、カラーコーダー３１を通ったＮＴＳＣ信号（ア
ナログ信号）はＮＴＳＣテレビモニタに供給される。こ
こで、これらの信号の実際の出力端子としては、プログ
レッシブ用の出力端子とインターレース用の出力端子の
両方を設けることが好ましい。そして、通常時では動画
がモニタ等に出力されるが、電子スコープ１のフリーズ
スイッチ（操作部）が押下されたときには、上記画像用
メモリ１９の新たな書込みを禁止し、その時の画像用メ
モリ１９の画像データを出力することにより、静止画が
表示される。

【００２６】また、他方の上記画像用メモリ３４にも画
像信号が供給されており、この画像用メモリ３４からの
フレームデータの読出しは、接続される外部機器又はネ
ットワークの画像処理条件に合わせた速度及び読出し形
式で行われる。そうして、輝度及び色差信号のデジタル
画信号がインターフェース回路３７を介してデジタル入
出力端子３８からパソコン等の外部機器又はネットワー
クに出力される。この場合も、通常では動画をデジタル
出力することになるが、上記フリーズスイッチが押され
たときは、ＣＰＵ２２の制御に基づき、この画像用メモ
リ３４に格納された静止画デジタル信号が出力される。

【００２７】このようにして、プログレッシブ方式で得
られた内視鏡画像がパソコン等の外部機器の画像データ
として利用されることになる。なお、上記のデジタル画
像信号の中には、患者につき本人を確認するデータ、他
の検査データ等の患者データや、場合によっては音声デ
ータ等も含まれる。

【００２８】一方、インターレース方式が選択された場
合は、ＣＰＵ２２，９の切替え制御により上記タイミン
グジェネレータ５（図１）から、図３（Ｂ）の奇数ライ
ン読出し用パルスと図３（Ｃ）の偶数ライン読出し用パ
ルスを含むインターレース方式用の制御パルスがＣＣＤ
３へ与えられる。これによって、図４（Ｂ）に示される
奇数フィールドのデータと図（Ｃ）に示される偶数フィ
ールドのデータが交互に読み出される（３０フィールド
／ｓｅｃ）。

【００２９】そして、これらのフィールドデータはイン
ターレース用色信号処理回路１２Ｂ等を介して画像用メ
モリ１９に書き込まれ、その後に、６０フィールド／ｓ
ｅｃの速度で奇数フィールドと偶数フィールドの画像が
交互に読み出され、このフィールド画像信号により、上
記の場合と同様に各種の出力が得られる。同様に、他方
の画像用メモリ３４にもフィールドデータが書き込ま
れ、この画像用メモリ３４からは、外部機器等の画像処
理条件に応じた速度（上記６０フィールド／ｓｅｃを含
む各種の速度）及び形式でデータが読み出され、インタ
ーフェース回路３７、デジタル入出力部３８を介して外
部へ出力される。これにより、外部機器等においてイン
ターレース方式の動画又は静止画のデジタル画像データ
が利用可能となる。

【００３０】なお、上記実施形態例において、一方の画
像用メモリ１９をインターレース方式用のフィールドメ
モリとして利用し、他方の画像用メモリ３４をプログレ
ッシブ方式用のフレームメモリとして用いてもよい。

【００３１】また、電子スコープが上記両方式の一方の
制御のみを適用している場合に、プロセッサ装置の切替
え制御により、電子スコープで任意に採用されている方
式のデジタル画像データを１台のプロセッサ装置からの
出力として利用することができる。即ち、図１に示され
るように、電子スコープ１には制御用メモリ４４が設け
られ、このメモリ４４に、当該電子スコープ１の採用方
式に関する識別データが格納されており、この電子スコ
ープ１とプロセッサ装置１４との接続時に、各装置のＣ
ＰＵ９とＣＰＵ２２との間でデータ通信を行うことによ
り、電子スコープ１のＣＣＤ読出し方式を検出する。一
方、プロセッサ装置１４側には図１で説明したタイミン
グジェネレータ（５）とタイミング制御回路（６）に相
当する回路が設けられる。

【００３２】そうして、例えば電子スコープのＣＣＤで
の読出し制御がプログレッシブ方式であることが判定さ
れたときは、上記のように、各画像用メモリ１９，３４
をフレームメモリとして用いてフレーム画像信号の処理
制御を実行し、インターレース方式であることが判定さ
れたときは、各画像用メモリ１９，３４をフィールドメ
モリとして用いてフィールド画像信号の処理制御を実行
することになる。なお、上記読出し方式の検出は、各装
置間の通信ではなくコネクタ部に検出部材を配置するこ
とにより行ってもよい。

【００３３】また、上記画像用１９，３４に、プログレ
ッシブ方式の画像信号を格納した後、インターレース方
式で読み出したり、逆にインターレース方式の画像信号
を格納した後、プログレッシブ方式で読み出すことも可
能である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
デジタル画像信号を外部へ出力するためのデジタル出力
部を備えると共に、例えばプログレッシブ方式とインタ
ーレース方式の両方式の読出しが可能なＣＣＤ駆動回路
を設け、プログレッシブ方式のデジタル画像信号とイン
ターレース方式のデジタル画像信号を選択的に出力でき
るようにしたので、構成の簡素化等を図りながら内視鏡
画像をデジタル処理の外部機器等に出力でき、またプロ
グレッシブ方式とインターレース方式の画像データを選
択的に利用することが可能となる。

【００３５】また、請求項２に係る発明によれば、上記
プログレッシブ方式又はインターレース方式のいずれか
を採用する電子スコープを接続した一台のプロセッサ装
置で、上記電子スコープの採用方式に一致させて、いず
れかの方式のデジタル画像データを出力することができ
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デジタル出力可能な
電子内視鏡装置の電子スコープ側の回路構成を示すブロ
ック図である。

【図２】実施形態例のプロセッサ装置内の回路構成を示
すブロック図である。

【図３】実施形態例のＣＣＤ駆動回路で形成される制御
パルスを示す波形図である。

【図４】図３の制御パルスで得られる水平ラインデータ
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ … 電子スコープ、３ … ＣＣＤ、５ … タイ
ミングジェネレータ、 ６ … 発振器、７ … 周波
数コンバータ、 ８ … タイミング制御回路、９，２
２ … ＣＰＵ、 １２ … ＤＳＰ、１４ … プロ
セッサ装置、１９，３４ … 画像用メモリ、３７ …
インターフェース回路、３８ … デジタル入出力端
子、Ｈ … ＣＣＤ駆動回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被観察体内を撮像する固体撮像素子と、 プログレッシブ方式及びインターレース方式の両方の読
   出し制御信号を形成すると共に、選択された上記方式の
   一つで上記固体撮像素子から画像信号を読み出す固体撮
   像素子駆動回路と、 上記プログレッシブ方式及びインターレース方式に対応
   した信号処理を行う回路を備え、上記固体撮像素子から
   出力された画像信号につき選択された上記方式の処理を
   施す信号処理回路と、 この信号処理回路で得られたデジタル画像信号を外部へ
   出力するためのデジタル出力部と、を含んでなるデジタ
   ル出力可能な電子内視鏡装置。
2. 【請求項２】 プロセッサ装置に電子スコープをコネク
   タ接続するシステム構成の電子内視鏡装置であって、 上記電子スコープに配置された固体撮像素子のデータ読
   出し方式がプログレッシブ方式又はインターレース方式
   のいずれかであるかを検出する検出手段と、 上記プログレッシブ方式及びインターレース方式に対応
   した信号処理を行う回路を備え、上記固体撮像素子から
   出力された画像信号に対し、上記検出手段で検出された
   上記の方式の処理を施す信号処理回路と、 この信号処理回路で得られたデジタル画像信号を外部へ
   出力するためのデジタル出力部と、を含んでなるデジタ
   ル出力可能な電子内視鏡装置。