JP2002027335A - 映像信号サンプリングパルス自動調整装置 - Google Patents

映像信号サンプリングパルス自動調整装置

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JP2002027335A
JP2002027335A JP2000212177A JP2000212177A JP2002027335A JP 2002027335 A JP2002027335 A JP 2002027335A JP 2000212177 A JP2000212177 A JP 2000212177A JP 2000212177 A JP2000212177 A JP 2000212177A JP 2002027335 A JP2002027335 A JP 2002027335A
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Satoshi Takami
敏 高見
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Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 挿入部の長さが異なる電子内視鏡において常
に適正なタイミングでサンプリングを行えるようにサン
プリングパルスの出力タイミングを自動調整する。 【解決手段】 クランプパルスCP、サンプルホールド
パルスSH、リセットゲートクロックRGの出力タイミ
ング回路40からの出力タイミングをCPU27で制御
する。リセットゲートクロックの出力タイミングをカウ
ンタ28でのカウント動作開始信号とする。CCD12
から出力され、CDS回路26に入力される映像信号の
リセット期間をコンパレータ35により検出し、カウン
タ28に対しカウント動作終了信号として出力する。カ
ウント動作により得られたカウント値を基に伝播遅延時
間を算出しEEPROM30に記録する。EEPROM
30に記録された伝播遅延時間に基づいてクランプパル
スCP、サンプルホールドパルスSHの出力タイミング
を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子撮像素子を用
いる装置に設けられ、映像信号のサンプリングのタイミ
ングを調整する装置に関し、特に電子内視鏡におけるサ
ンプリングパルスの自動調整装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年CCD等の電子撮像素子の小型化に
伴い、多くの分野で電子撮像素子を用いた装置が使用さ
れている。特に医療分野では、電子内視鏡(電子スコー
プ)を用いた診療が広く行われている。電子内視鏡は、
映像信号の処理などを行う信号処理装置(プロセッサ)
やTVモニタなどの画像表示装置とともに用いられる。
電子内視鏡は信号処理装置に装着され、電子内視鏡の先
端において撮像された映像は、信号処理装置を介して画
像表示装置に伝送され表示される。電子内視鏡の種類は
多様であり、目的に応じ様々なものが使用される。しか
し、電子内視鏡毎に個別に信号処理装置を設けることは
無駄が多いため、信号処理の方法が同じ電子内視鏡で
は、信号処理装置が共有される。
【0003】撮像素子(CCD:charge coupled devic
e)は電子内視鏡の挿入部の先端に設けられるが、挿入
部の先端は小型であることが望ましい。したがって、C
CDの制御信号を出力するCCD駆動回路やCCDから
の映像信号をサンプルホールドするための相関二重サン
プリング(CDS:correlated double sampling)回路
は、電子内視鏡の外部装置である信号処理装置に設けら
れていた。制御信号がCCD駆動回路から出力され、そ
の制御信号に基づく映像信号がCDS回路に到達するま
での伝搬遅延時間は、電子内視鏡の挿入部の長さに相関
する。電子内視鏡の挿入部の長さは、1メートル未満の
ものから数メートルのものまであるため、このときの伝
搬遅延時間は映像信号の処理にとって無視できない大き
さとなる。信号処理装置を共有する電子内視鏡であって
も、電子内視鏡の挿入部の長さは目的に応じて様々であ
るため、挿入部の長さが異なるとCCDからの映像信号
をCDS回路においてサンプリングするタイミングが異
なり、適正なサンプリングを行えない。従って従来複数
の電子内視鏡で信号処理装置を共有する電子内視鏡シス
テムでは、信号処理装置や電子内視鏡に、サンプリング
タイミングの調整するため遅延線や遅延回路が設けられ
ている。
【0004】しかし遅延線や遅延回路によりサンプリン
グタイミングの調整を行うには、予め電子内視鏡をシン
クロスコープ等の計器に接続して、挿入部の長さに基づ
く伝搬遅延時間を計測するとともに、その計測値に従っ
て遅延線の長さや遅延回路の調整を行う必要があり極め
て煩雑な調整作業を行わなければならない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
鑑みてなされたものであり、映像信号のサンプリングタ
イミングを自動的に調整可能な電子内視鏡のサンプリン
グパルス自動調整装置を得ることを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の電子内視鏡の映
像信号のサンプリングパルス自動調整装置は、撮像素子
と、撮像素子において得られる映像信号をサンプリング
するためのサンプリング手段と、撮像素子を駆動するた
めの撮像素子駆動パルスを生成出力する撮像素子駆動パ
ルス発生手段と、サンプリング手段における映像信号の
サンプリングを制御するためのサンプリングパルスを生
成出力するサンプリングパルス発生手段と、サンプリン
グ手段に映像信号が入力されるタイミングを検出する入
力信号検出手段と、撮像素子駆動パルス発生手段から撮
像素子駆動パルスが出力されるタイミングを検出する出
力信号検出手段と、出力信号検出手段が撮像素子駆動パ
ルスの出力を検出したときから、入力信号検出手段が映
像信号の入力を検出するまでの時間である遅延時間を検
出する遅延時間検出手段と、遅延時間に関するデータを
記録する記録媒体と、データを記録媒体に記録するため
の記録手段とデータに基づいて撮像素子駆動パルス発生
手段とサンプリングパルス発生手段とを制御し、撮像素
子駆動パルスとサンプリングパルスとの間の出力タイミ
ングを調整するタイミング調整手段とを備えたことを特
徴としている。
【0007】記録媒体は、例えばEEPROMであり、
遅延時間検出手段はカウンタからなる。またこのとき好
ましくは、出力信号検出手段により検出されたタイミン
グは、カウンタにおけるカウント動作開始を指示し、入
力信号検出手段により検出されたタイミングは、カウン
タにおけるカウント動作の終了を指示する。これによ容
易に遅延時間に対応するカウント値を検出することがで
きる。
【0008】好ましくは出力信号検出手段は、撮像素子
駆動パルス発生手段から出力されるリセットゲートクロ
ックの出力タイミングを検出し、入力信号検出手段は、
映像信号のリセット期間を検出する。またこのとき、入
力信号検出手段は、映像信号のフィードスルー期間にお
ける電位レベルと映像信号のリセット期間の電位レベル
との間の電位を基準電位としたコンパレータによりリセ
ット期間を検出する。これにより、簡略かつ正確に遅延
時間を検出することができる。
【0009】好ましくは出力タイミング調整手段は、C
PUにおけるタイマ処理により行われる。CPUにおけ
るタイマ処理はソフト的に簡単構成できるため、新たに
タイマ回路やカウンタ回路を設ける必要がなく、構成を
簡略にすることができる。また好ましくは、サンプリン
グパルス自動調整手段は、少なくとも通常の撮影モード
と自動調整モードとを有し、通常の撮影モードでは記録
媒体に記録されたデータに基づく出力タイミング調整手
段により調整された撮像素子駆動パルスとサンプリング
パルスにより映像信号が検出され、自動調整モードでは
遅延時間検出手段により遅延時間が検出され記録手段に
より遅延時間に関するデータが記録媒体に記録される。
これにより、オペレータは適宜2つのモードを使い分け
ることにより、適切な映像信号の検出を行うことができ
る。
【0010】また好ましくはサンプリング手段は、CD
S回路から構成される。これにより映像信号のサンプリ
ングと同時に画像信号出力を行うことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は本発明の実施形態である電
子内視鏡を備えた電子内視鏡システムの構成を概略的に
示すブロック図である。
【0012】電子内視鏡10は、信号処理装置13に着
脱自在に接続されており、信号処理装置13はTVモニ
タ15に接続されている。電子内視鏡10の操作部には
CCD駆動制御回路11が設けられ、電子内視鏡10の
挿入部の先端にはCCD(撮像素子)12が設けられて
いる。また、信号処理装置13には、プロセス処理回路
14が設けられている。CCD12は、CCD駆動制御
回路11から出力されるCCD駆動パルス(CCD水平
レジスタ転送クロック、リセットゲートクロック等)に
基づいて動作し、例えば、従来公知の面順次撮像方式に
より映像の検出が行われる。CCD12で検出された信
号は、CCD駆動制御回路11内のCDS回路(図2参
照)においてサンプリングされ、信号処理装置13のプ
ロセス回路14へ映像信号VS1として送られる。な
お、CCD駆動制御回路11にはモード設定スイッチ1
6が接続されている。
【0013】プロセス処理回路14では電子内視鏡10
から出力された映像信号VS1の処理が行われる。すな
わち映像信号VS1は、適度に増幅された後、映像帯域
のフィルタリング処理、S/H処理、増幅処理、クラン
プ処理、クリップ処理、ガンマ処理等の前段信号処理が
施され、デジタルの画像信号に変換される。デジタルの
画像信号はRGB毎に一時的に画像メモリ(図示せず)
に記憶され、RGBの画像信号が1組揃うと再びアナロ
グ信号に変換されて後段信号処理が行われる。後段信号
処理では、フィルタリング処理、増幅処理、ガンマ処
理、クランプ処理、クリップ処理、エンハンス処理、レ
ベル調整等が行われ、例えばコンポジット映像信号な
ど、規格化されたテレビジョン信号(TV信号)に変換
されTVモニタ15へ出力される。
【0014】電子内視鏡10と信号処理装置13との間
では、映像信号VS1のほかに信号CS1、CS2の送
受信が行われる。信号CS1は、プロセス処理回路14
から電子内視鏡10に出力される信号であり、CCDの
駆動タイミングやカラーバランスの設定を行うためのデ
ータなどである。一方、信号CS2は、CCD駆動制御
回路11から信号処理装置13へ出力される信号であ
り、例えば、電子内視鏡の種類や電子内視鏡が信号処理
装置13へ装着されたか否かを知らせるための装着信号
などである。
【0015】次に図2を参照して本実施形態のCCD駆
動制御回路11についてについて説明する。図2は、図
1におけるCCD駆動制御回路11の概略的な回路構成
を示すブロック図である。
【0016】CCD駆動制御回路11は、CDS回路2
6、CPU27、カウンタ28、バッファ回路29、コ
ンパレータ35及びタイミング回路40などから構成さ
れる。
【0017】タイミング回路40はCPU27からの信
号指令に基づいてCCD水平レジスタ転送クロックH
1、H2およびリセットゲートクロックRGをそれぞれ
出力する。これらのCCD駆動パルスはバッファ回路2
9を介してCCD12へ入力され、CCD12ではCC
D駆動パルスにより映像信号VS0が出力端子OUTか
ら出力される。この映像信号VS0はCDS回路26の
入力端子INに入力されタイミング回路40から出力さ
れるクランプパルスCP及びサンプルホールドパルスS
Hによりサンプリングされる。タイミング回路40から
出力されるクランプパルスCP及びサンプルホールドパ
ルスSHのタイミングは、CPU27により制御され
る。
【0018】リセットゲートクロックRGを出力するタ
イミング回路40の端子は、カウンタ28の入力端子に
接続されており、リセットゲートクロックRGは、カウ
ンタ28に対してカウントの開始を指示するスタート信
号SRとして入力される。またCDS回路26の入力端
子INには、コンパレータ35の+入力端子がコンデン
サCを介して接続されている。すなわち、CCD12の
OUT端子から出力された映像信号VS0は、信号線の
長さに相関した伝播遅延時間を経た後CDS26の入力
端子IN及びコンパレータ35の+入力端子に同時に入
力される。コンパレータ35の−入力端子は電源部Eと
可変抵抗器Rからなる基準電圧調整回路に接続されてお
り、可変抵抗器Rにより調整された基準電圧V0 が印加
される。すなわち、映像信号VS0の電位がV0 を超え
るとコンパレータ35から信号が出力され、カウンタ2
8に入力される。基準電圧V0 は映像信号VS0のリセ
ット期間Trに対応してコンパレータ35から信号が出
力されるように、フィードスルー期間Tfの映像信号レ
ベルよりも少し高い電位(図3参照)に設定されてお
り、コンパレータ35から出力される信号はカウンタ2
8においてカウントを停止するためのストップ信号SP
としての役割を果たす。したがって、カウンタ28では
タイミング回路40からリセットゲートクロックRGが
出力されてから、これに対応する映像信号VS0のリセ
ット期間Trがコンパレータ35で検出されるまでの時
間、すなわち映像信号VS0がCDS回路26に入力さ
れるまでの時間がカウントされる。
【0019】カウンタ28におけるカウント値は伝播遅
延時間Tdに対応し、CPU27に送られる。CPU2
7ではカウント値に対応する伝播遅延時間が計算される
とともに計算された伝播遅延時間Tdは例えばCPU2
7に接続されたEEPROM30などの記録媒体に記録
される。CPU27は、算出された伝搬遅延時間Tdに
基づいてクランプパルスCPとサンプルホールドパルス
SHの出力タイミング決定する。
【0020】CPU27と信号処理装置13のプロセス
処理回路14(図1参照)とはコネクタ(図示せず)を
介して接続されており、信号CS1と信号CS2の送受
信が行なわれる。CUP27には更にモード設定スイッ
チ16が接続されており、モード設定スイッチからの信
号指令に基づいてサンプリングパルスの自動調整を行う
自動調整モードの設定が行われる。
【0021】次に、図3を参照して本実施形態における
サンプリングパルスの自動調整動作について説明する。
図3は、タイミング回路40かる出力されるCCD駆動
パルスH1、H2、RGとCDS回路26のIN端子に
入力される映像信号VS0とコンパレータ35から出力
されるストップ信号SPのタイミングを示すタイミング
チャートである。
【0022】図3(a) 、(b)は、タイミング回路4
0から出力されるCCD水平レジスタ転送クロックH
1、H2の出力タイミングをそれぞれ示しており、図3
(c)は、タイミング回路40から出力されるリセット
ゲートクロックRGの出力タイミングが示されている。
前述したように、リセットゲートクロックRGは、カウ
ンタ28に対するスタート信号SRでもあり、カウンタ
28はスタート信号SRの入力と同時にカウントを開始
する。
【0023】図3(d)は、上記CCD水平レジスタ転
送クロックH1、H2、及びリセットゲートクロックR
Gが遅延無くCCDへ入力されたときにCCDから出力
される映像信号VSのタイミングを示している。期間T
rは、リセットゲートクロックRGのパルス幅に対応す
るリセット期間であり、期間Tfはリセット期間に確定
したリセット雑音のみが出力されるフィードスルー期間
である。また、期間Tsはリセット雑音とCCDの各画
素で検出される画像(映像)信号が重畳して出力される
映像信号出力期間である。
【0024】図3(e)は、CDS回路26のIN端子
に入力される映像信号VS0のタイミングを示すもので
あり、図3(d)に示された遅延を考慮しない映像信号
VSに比べ伝播遅延時間Tdだけ遅れている。すなわ
ち、図3(e)に示された映像信号VS0は、CCD駆
動制御回路11から出力されたCCD駆動パルス(図3
(a)〜(c)のパルス)がCCD12に到達し、CC
D12から出力される映像信号がCDS回路26に達す
るまでの時間遅延されており、図3(d)に示された1
周期分の映像信号S0は、図3(e)に示された1周期
分の映像信号S1に対応する。
【0025】図3(f)は、映像信号VS0のリセット
期間Trを検出することによりコンパレータ35から出
力されるストップ信号SPの出力タイミングを示してい
る。コンパレータ35は、映像信号VS0の電位がV0
以上のときに信号を出力するので、映像信号VS0のリ
セット期間Trに対応した信号を出力し、その出力はリ
セットクロックRGの出力から伝播遅延時間Tdだけ送
れて出力される。
【0026】次に、図4のフローチャートを参照して本
実施形態において実行されるサンプリングパルス自動調
整動作について説明する。
【0027】ステップ101では、サンプリングパルス
を自動調整するための自動調整モードが設定されている
か否かが判定される。自動調整モードは、例えば電子内
視鏡に設けられたモード設定スイッチ16(図1参照)
をオペレータが操作することにより設定される。ステッ
プ101において自動調整モードが設定されていると判
定されると、ステップ102においてタイミング回路4
0からリセットゲートクロックRG(CCD駆動パル
ス)が出力され、カウンタ28でのカウント動作が開始
する。続いてステップ103では、CPU27において
ソフト的に実現されるタイマが0に設定され、直ちに処
理はステップ104に移る。ステップ104では、クラ
ンプパルスCP、サンプルホールドパルスSHの順でタ
イミング回路40から各サンプリングパルスを出力させ
る。すなわち、サンプリングパルスであるクランプパル
スCP及びサンプルホールドパルスは、映像信号が遅延
されることなくCDS回路26に入力されるときのサン
プリングタイミングで出力される。
【0028】ステップ105では、カウンタ28のスタ
ート信号SRであるリセットゲートクロックRGと、映
像信号VS0のリセット期間の検出によりコンパレータ
35から出力されるストップ信号SPにより計数された
カウント値がCPU27に読み込まれる。ステップ10
6では、このカウント値から伝搬遅延時間Tdを計算し
EEPROM30等に記録する。その後処理はステップ
101に戻る。
【0029】一方ステップ101において自動調整モー
ドではないと判定されると、すなわち、通常の撮影モー
ドであると判定されると、処理はステップ107に移り
リセットゲートクロックRGが出力される。ステップ1
08ではEEPROM30に記録されたデータに基づく
伝搬遅延時間Tdが、CPU27のタイマの値として設
定される。CPU27は伝搬遅延時間Tdの間アイドリ
ング処理を行い、伝搬遅延時間Td経過後処理はステッ
プ109に移る。ステップ109では、クランプパルス
CP及びサンプルホールドパルスSHをCDS回路26
へ出力する。すなわち、クランプパルスCP及びサンプ
ルホールドパルスSHは、遅延がないときに比べ伝搬遅
延時間Tdだけ遅れて出力される。これによりステップ
110では、伝播遅延時間Tdだけ遅れてCDS回路2
6へ入力される映像信号VS0が好適なタイミングでサ
ンプリングされ、デジタル画像データとして取得され
る。ステップ111では取得された画像データに対しC
DS回路26において適宜必要な演算が施され、プロセ
ス処理回路14へ出力される。その後処理はステップ1
01へ戻り同様の処理を繰り返す。
【0030】以上のように、本実施形態によれば、極め
て簡略かつ小型の回路で異なる長さの電子内視鏡に対応
して自動的にサンプリングパルスの位相を調整できる。
また、伝搬遅延時間は電子内視鏡に備えられたカウンタ
により自動的に計測されるので、従来のようにオシロス
コープなどの装置を電子内視鏡に装着する必要がなく、
極めて簡便にサンプリングパルスの調整が可能である。
更に、サンプリングパルスのタイミングは微妙なもので
あり、その好適なサンプリングタイミングは電子内視鏡
内の配線の状況にも依存するが、本実施形態では、伝搬
遅延時間を計測し、サンプリングパルスの出力タイミン
グを自動的に調整する手段を電子内視鏡内に備えている
ので、常に好適なサンプリングタイミングで映像信号を
検出することができる。
【0031】なお、本実施形態では、サンプリングパル
スの出力を遅延させるために、CPUにおいてソフト的
に構成されるタイマを用いたが、例えばシフトカウンタ
などの回路を用いてカウンタやタイマを構成し、これを
サンプリングパルスの遅延時間の制御に用いても良い。
【0032】
【発明の効果】以上により本発明によれば、映像信号の
サンプリングタイミングを自動的に調整可能な電子内視
鏡のサンプリングパルス自動調整装置を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態である電子内視鏡システムの
回路構成を示すブロック図である。
【図2】図1に示されたブロック図におけるCCD駆動
制御回路の回路構成を示すブロック図である。
【図3】CCD駆動パルス、映像信号およびカウンタの
スタート信号とストップ信号のタイミングチャートであ
る。
【図4】電子内視鏡内で実行されるプログラムのフロー
チャートである。
【符号の説明】
10 電子内視鏡 12 CCD 26 CDS回路 27 CPU 28 カウンタ 30 EEPROM 35 コンパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 7/18 H04N 7/18 M

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮像素子と、 前記撮像素子において得られる映像信号をサンプリング
    するためのサンプリング手段と、 前記撮像素子を駆動するための撮像素子駆動パルスを生
    成出力する撮像素子駆動パルス発生手段と、 前記サンプリング手段における前記映像信号のサンプリ
    ングを制御するためのサンプリングパルスを生成出力す
    るサンプリングパルス発生手段と、 前記サンプリング手段に前記映像信号が入力されるタイ
    ミングを検出する入力信号検出手段と、 前記撮像素子駆動パルス発生手段から前記撮像素子駆動
    パルスが出力されるタイミングを検出する出力信号検出
    手段と、 前記出力信号検出手段が前記撮像素子駆動パルスの出力
    を検出したときから、前記入力信号検出手段が前記映像
    信号の入力を検出するまでの時間である遅延時間を検出
    する遅延時間検出手段と、 前記遅延時間に関するデータを記録する記録媒体と、 前記データを前記記録媒体に記録するための記録手段
    と、 前記データに基づいて前記撮像素子駆動パルス発生手段
    と前記サンプリングパルス発生手段とを制御し、前記撮
    像素子駆動パルスと前記サンプリングパルスとの間の出
    力タイミングを調整するタイミング調整手段とを備える
    ことを特徴とする映像信号サンプリングパルス自動調整
    装置。
  2. 【請求項2】 前記記録媒体が、EEPROMであるこ
    とを特徴とする請求項1に記載のサンプリングパルス自
    動調整装置。
  3. 【請求項3】 前記遅延時間検出手段がカウンタである
    ことを特徴とする請求項1に記載のサンプリングパルス
    自動調整装置。
  4. 【請求項4】 前記出力信号検出手段により検出された
    タイミングが前記カウンタにおけるカウント動作開始を
    指示し、前記入力信号検出手段により検出されたタイミ
    ングが前記カウント動作の終了を指示することを特徴と
    する請求項3に記載されたサンプリングパルス自動調整
    装置。
  5. 【請求項5】 前記出力信号検出手段が、前記撮像素子
    駆動パルス発生手段から出力されるリセットゲートクロ
    ックの出力タイミングを検出することを特徴とする請求
    項1に記載のサンプリングパルス自動調整装置
  6. 【請求項6】 前記入力信号検出手段が、前記映像信号
    のリセット期間を検出することを特徴とする請求項1に
    記載のサンプリングパルス自動調整装置。
  7. 【請求項7】 前記入力信号検出手段が、前記映像信号
    のフィードスルー期間における電位レベルと前記映像信
    号のリセット期間の電位レベルとの間の電位を基準電位
    としたコンパレータにより前記リセット期間を検出する
    ことを特徴とする請求項6に記載のサンプリングパルス
    自動調整装置。
  8. 【請求項8】 前記出力タイミング調整手段が、CPU
    におけるタイマ処理により行われることを特徴とする請
    求項1に記載のサンプリングパルス自動調整装置。
  9. 【請求項9】 前記サンプリングパルス自動調整手段
    が、少なくとも通常の撮影モードと自動調整モードとを
    有し、前記通常の撮影モードでは前記出力タイミング調
    整手段により調整された前記撮像素子駆動パルスと前記
    サンプリングパルスにより映像信号が検出され、前記自
    動調整モードでは前記遅延時間検出手段により前記遅延
    時間が検出され前記記録手段により前記データが前記記
    録媒体に記録されることを特徴とする請求項1に記載の
    サンプリングパルス自動調整手段。
  10. 【請求項10】 前記サンプリング手段がCDS回路か
    ら構成されることを特徴とする請求項1に記載のサンプ
    リングパルス自動調整手段。
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Cited By (5)

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