JP2002058642A - 電子内視鏡用の撮像素子 - Google Patents

電子内視鏡用の撮像素子

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JP2002058642A
JP2002058642A JP2000250206A JP2000250206A JP2002058642A JP 2002058642 A JP2002058642 A JP 2002058642A JP 2000250206 A JP2000250206 A JP 2000250206A JP 2000250206 A JP2000250206 A JP 2000250206A JP 2002058642 A JP2002058642 A JP 2002058642A
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Japan
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circuit
signal
image sensor
endoscope
electronic endoscope
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JP2000250206A
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Masaaki Nakajima
雅章 中島
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Pentax Corp
Original Assignee
Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】容易かつ確実に位置決めすることができ、か
つ、内視鏡本体の径を小さくし得る電子内視鏡用の撮像
素子を提供する。 【解決手段】可撓性を有する長尺物の内視鏡本体の先端
部には、対物レンズ、凸レンズ、凹レンズおよび光学ロ
ーパスフィルタで構成された撮像光学系と、ＣＭＯＳセ
ンサ５１を備えたＣＭＯＳ型の撮像素子５と、一対の配
光レンズとが設けられている。この撮像素子５において
は、受光面５２上におけるハウジング５０の中心５９１
と、有効撮像領域５２２の中心５９２とが略一致するよ
うに、ＣＭＯＳセンサ５１と、ＣＭＯＳセンサ５１から
出力された信号の信号処理を行う信号処理系の回路２１
０と、ＣＭＯＳセンサ５１から信号を抽出するためのタ
イミング制御を行う制御系の回路２３０とが配置されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子内視鏡用の撮
像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば、医療の分野では、検査や
診断等に電子内視鏡装置が使用されている。
【０００３】この電子内視鏡装置は、内視鏡用光源装置
と、この内視鏡用光源装置に着脱自在に装着（接続）さ
れ、先端部に撮像素子および撮像光学系を備えた内視鏡
本体とで構成されている。
【０００４】前記撮像素子としては、ＣＭＯＳ（Comple
mentary Metal Oxide Semiconductor）センサを備え
た撮像素子（ＣＭＯＳ型の撮像素子）が注目されてい
る。
【０００５】このＣＭＯＳ型の撮像素子は、一般的なＣ
ＭＯＳ製造プロセスにより、同一基板（同一チップ）上
に、ＣＭＯＳセンサと、その周辺回路とを形成すること
ができる等、種々の利点を有する。
【０００６】図１０は、従来の電子内視鏡用の撮像素子
を模式的に示す平面図である。
【０００７】同図に示す撮像素子１００は、ＣＭＯＳ型
の撮像素子であり、ＣＭＯＳセンサ１２０と、タイミン
グ制御を行う制御系の回路１１１と、信号処理を行う信
号処理系の回路１１２とを有している。回路１１１は、
ＣＭＯＳセンサ１２０の図１０中上側に配置され、回路
１１２は、ＣＭＯＳセンサ１２０の図１０中右側に配置
されている。
【０００８】また、撮像素子１００の撮像領域１２２の
外周部には、光学的に黒色の基準レベルを検出するため
の遮光領域（図１０中の斜線部）１２４が設けられてい
る。この遮光領域１２４は、通常、「オプティカルブラ
ック部」と呼ばれる。
【０００９】ところで、この撮像素子１００の撮像領域
１２２のうちの遮光領域１２４を除く部分の中心、すな
わち、有効撮像領域１２３の中心１５０は、受光面１２
１上における撮像素子１００の中心１４０と一致してい
ない。
【００１０】前記撮像素子１００および撮像光学系は、
内視鏡本体の先端部の所定の孔部内に設置されるが、有
効撮像領域１２３の中心１５０と撮像素子１００の中心
１４０とが一致していないので、撮像素子１００をその
ままの状態で前記孔部内に設置すると、有効撮像領域１
２３の中心１５０が前記撮像光学系の中心（撮像光学系
の光軸と受光面１２１との交点）からずれてしまう。
【００１１】このため、撮像素子１００を前記孔部に挿
入して組み付ける際に、偏心調整（芯出し調整）を行
う。
【００１２】この偏心調整では、所定の治具を用いて、
図示しないスペーサ（調心機構）を含む撮像素子１００
全体の中心と有効撮像領域１２３の中心１５０とが一致
するように、スペーサを撮像素子１００の外側に設置す
る。
【００１３】しかしながら、このような偏心調整作業
は、自動化が難しく、内視鏡本体の組み立てに手間と時
間がかかる。
【００１４】また、撮像素子１００の外側にスペーサを
設置するので、そのスペーサの分、内視鏡本体が大径化
してしまうという欠点がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、容易
かつ確実に位置決めすることができ、かつ、内視鏡本体
の径を小さくし得る電子内視鏡用の撮像素子を提供する
ことにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（８）の本発明により達成される。
【００１７】（１） 基台と、前記基台に実装されたイ
メージセンサと、前記基台に実装され、前記イメージセ
ンサから信号を取り出すための所定の回路とを有する電
子内視鏡用の撮像素子であって、前記所定の回路は、前
記基台上で前記イメージセンサの受光面の外周を囲むよ
うに配置されており、前記イメージセンサの受光面上に
おける前記基台の中心と、前記イメージセンサの有効撮
像領域の中心とが略一致していることを特徴とする電子
内視鏡用の撮像素子。
【００１８】これにより、撮像素子の外側にスペーサ
（調心機構）を設けることなく、撮像光学系に対して撮
像素子を位置決めすることができ、このため、内視鏡本
体の径を小さくすることができる。
【００１９】（２） 前記基台の平面視での外形は、略
四角形であり、前記有効撮像領域は、略四角形であり、
前記基台の一辺と、前記有効撮像領域の一辺とが略平行
である上記（１）に記載の電子内視鏡用の撮像素子。
【００２０】これにより、撮像素子を小型化することが
でき、内視鏡本体の径を小さくすることができる。
【００２１】（３） 前記所定の回路には、前記イメー
ジセンサから出力された信号の信号処理を行う信号処理
系の回路と、前記イメージセンサから信号を抽出するた
めのタイミング制御を行う制御系の回路とが含まれる上
記（１）または（２）に記載の電子内視鏡用の撮像素
子。
【００２２】これにより、電子内視鏡装置の内視鏡用光
源装置の回路構成や、内視鏡本体の回路構成を簡素化す
ることができる。
【００２３】（４） 前記信号処理系の回路は、前記イ
メージセンサからのアナログ信号をデジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換器を有する上記（３）に記載の電子内視
鏡用の撮像素子。
【００２４】（５） 前記信号処理系の回路は、ビデオ
信号を生成する回路を有する上記（３）または（４）に
記載の電子内視鏡用の撮像素子。
【００２５】これにより、電子内視鏡装置の内視鏡用光
源装置の回路構成や、内視鏡本体の回路構成を簡素化す
ることができる。
【００２６】（６） 前記信号処理系の回路は、前記イ
メージセンサからのアナログ信号をデジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器からの信号に基づ
いてビデオ信号を生成する回路と、該回路からのデジタ
ル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器とを有す
る上記（３）に記載の電子内視鏡用の撮像素子。
【００２７】これにより、電子内視鏡装置の内視鏡用光
源装置の回路構成や、内視鏡本体の回路構成を簡素化す
ることができる。
【００２８】（７） 前記イメージセンサは、ＣＭＯＳ
センサであり、前記制御系の回路は、前記イメージセン
サの水平走査方向のアドレスを指定する回路と、前記イ
メージセンサの垂直走査方向のアドレスを指定する回路
とを有する上記（３）ないし（６）のいずれかに記載の
電子内視鏡用の撮像素子。
【００２９】これにより、一般的なＣＭＯＳ製造プロセ
スにより、容易に、その撮像素子（ＣＭＯＳ型の撮像素
子）を製造することができ、特に、同一基板（同一チッ
プ）上に、ＣＭＯＳセンサと、その周辺回路とを形成す
ることができる。このため、部品点数を減少させること
ができ、また、コストを低減することができる。
【００３０】また、撮像素子側に周辺回路を設けること
により、電子内視鏡装置の内視鏡用光源装置の回路構成
や、内視鏡本体の回路構成を簡素化することができる。
【００３１】（８） 前記基台の平面視での外形は、略
四角形であり、前記信号処理系の回路は、前記基台の一
方の連続する２辺に沿って、略Ｌ字状に配置され、前記
制御系の回路は、前記基台の他方の連続する２辺に沿っ
て、略Ｌ字状に配置されている上記（３）ないし（７）
のいずれかに記載の電子内視鏡用の撮像素子。
【００３２】これにより、撮像素子を小型化することが
でき、内視鏡本体の径を小さくすることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の電子内視鏡用の撮
像素子を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に
説明する。
【００３４】図１は、本発明の電子内視鏡用の撮像素子
の第１実施形態およびこの撮像素子を備えた内視鏡本体
が装着（接続）された内視鏡用光源装置の構成例を示す
ブロック図、図２は、図１に示す内視鏡本体の先端部を
示す図（底面図および縦断面図）、図３は、本発明の撮
像素子の第１実施形態を模式的に示す平面図、図４は、
図３に示す撮像素子のビデオプロセス回路の構成例を示
すブロック図、図５は、図１に示す内視鏡用光源装置の
信号処理回路の構成例を示すブロック図である。なお、
図２の底面図では、撮像光学系は図示されていない。ま
た、回路構成を示す各図においては、信号線の一部は、
省略されている。
【００３５】なお、説明の都合上、図２の断面図中の左
右方向を「撮像光学系の光軸方向」、左側を「先端」、
右側を「基端」として説明する。
【００３６】図１に示すように、電子内視鏡装置３００
は、内視鏡用光源装置８と、この内視鏡用光源装置８に
着脱自在に装着（接続）される可撓性（柔軟性）を有す
る長尺物の内視鏡本体２とを具備している。
【００３７】この内視鏡本体２は、その基端部に設けら
れた操作部２３と、複数の機能チャンネルとを有してい
る。すなわち、内視鏡本体２には、図２に示すように、
鉗子やレーザ治療具等の処置具を挿通する鉗子チャンネ
ル４１と、送水チャンネル４２と、送気チャンネル４３
とが、それぞれ、内視鏡本体２の長手方向に沿って形成
されているとともに、一対のライトガイド用光ファイバ
ー束４４、４５が、前記長手方向に沿って設置されてい
る。
【００３８】また、図２に示すように、内視鏡本体２の
先端には、一対の配光レンズ（照明系レンズ）３１、３
２が設置されている。これら配光レンズ３１および３２
は、それぞれ、ライトガイド用光ファイバー束４４およ
び４５の先端側に設置されている。
【００３９】また、内視鏡本体２には、孔部４６が、内
視鏡本体２の長手方向に沿って形成されている。この孔
部４６は、内視鏡本体２の中心軸（軸線）２２から偏心
した位置に配置されている。
【００４０】内視鏡本体２の先端部２１の前記孔部４６
内には、対物レンズ３３、凸レンズ３４、凹レンズ３
５、凸レンズ３６および光学ローパスフィルタ３７で構
成された撮像光学系と、撮像素子５とが、先端側（図２
中左側）から基端側（図２中右側）に向ってこの順番で
設置されている。なお、光学ローパスフィルタ３７は、
撮像素子５の後述するカバー５０ａ上であって、このカ
バー５０ａの中央部に設置されている。
【００４１】撮像素子５は、ＣＭＯＳ（Complementary
Metal Oxide Semiconductor）センサ５１を備えた
ＣＭＯＳ型の撮像素子である。この撮像素子５は、枠部
材６１に支持され、枠部材６１とともに前記孔部４６内
に挿入されている。この枠部材６１は、円筒状（但し、
外側の横断面形状が円、内側の横断面形状が四角形）を
なしており、その中空部は、中央に形成されている。な
お、前記撮像素子５については、後に詳述する。
【００４２】また、凸レンズ３４、３６および凹レンズ
３５は、それぞれ、レンズホルダ６２に支持され、この
レンズホルダ６２とともに前記孔部４６内に挿入されて
いる。このレンズホルダ６２は、円筒状をなしており、
その中空部は、中央に形成されている。なお、凸レンズ
３４と凹レンズ３５の間には、間隔リング３８が設置さ
れている。
【００４３】また、対物レンズ３３は、内視鏡本体２の
先端、すなわち、孔部４６の先端であって、この孔部４
６の中央部に設置されている。
【００４４】そして、この内視鏡本体２は、凸レンズ３
４、３６および凹レンズ３５がそれぞれレンズホルダ６
２に支持された状態において、これらの光軸とレンズホ
ルダ６２の中心軸とが一致し、さらに、このレンズホル
ダ６２が孔部４６に挿入された状態において、対物レン
ズ３３の光軸とレンズホルダ６２の中心軸とが一致、す
なわち、対物レンズ３３、凸レンズ３４、３６、および
凹レンズ３５の光軸がすべて一致するように設計されて
いる。
【００４５】一方、撮像素子５が枠部材６１に支持され
た状態において、撮像素子５の受光面５２上で（受光面
５２で見たとき）、後述する有効撮像領域５２２の中心
５９２と枠部材６１の中心軸とが一致するように構成さ
れている。
【００４６】従って、図２に示すように枠部材６１およ
びレンズホルダ６２がそれぞれ孔部４６に挿入された状
態においては、枠部材６１の中心軸とレンズホルダ６２
の中心軸とが一致し、撮像光学系の光軸Ｏは、撮像素子
５の受光面５２上で、有効撮像領域５２２の中心５９２
を貫く。
【００４７】図２および図３に示すように、撮像素子５
は、外形が直方体をなすハウジング（基台）５０を有し
ている。このハウジング５０は、基部５０ｂと、この基
部５０ｂに接合された光透過性を有する（透明な）カバ
ー５０ａとで構成されている。
【００４８】すなわち、撮像素子５の平面視での外形、
すなわち、受光面５２に対して垂直な方向（撮像光学系
の光軸方向）から見たときの外形は、長方形（四角形）
をなしている。
【００４９】このハウジング５０内には、長方形（四角
形）の撮像領域５２１を有するＣＭＯＳセンサ（イメー
ジセンサ）５１が設けられている。
【００５０】ＣＭＯＳセンサ５１の撮像領域５２１の外
周部には、その全周に渡って、光学的に黒色の基準レベ
ルを検出するための遮光領域（図３中の斜線部）５２３
が設けられている。この遮光領域５２３は、通常、「オ
プティカルブラック（オプティカルブラック部）」と呼
ばれる。
【００５１】撮像領域５２１のうち、この遮光領域５２
３を除く部分が、有効な撮像領域（有効撮像領域）５２
２である。この有効撮像領域５２２は、長方形（四角
形）をなしている。
【００５２】また、ハウジング５０の一方の短辺５５ａ
と、ＣＭＯＳセンサ５１の有効撮像領域５２２の一方の
短辺（垂直走査方向に対して平行な辺）５３ａとは、略
平行になっており、ハウジング５０の他方の短辺５５ｂ
と、有効撮像領域５２２の他方の短辺（垂直走査方向に
対して平行な辺）５３ｂとは、略平行になっている。す
なわち、ハウジング５０の一方の長辺５６ａと、ＣＭＯ
Ｓセンサ５１の有効撮像領域５２２の一方の長辺（水平
走査方向に対して平行な辺）５４ａとは、略平行になっ
ており、ハウジング５０の他方の長辺５６ｂと、有効撮
像領域５２２の他方の長辺（水平走査方向に対して平行
な辺）５４ｂとは、略平行になっている。
【００５３】この撮像素子５においては、受光面５２上
におけるハウジング５０の中心５９１と、有効撮像領域
５２２の中心５９２とが略一致するように、ＣＭＯＳセ
ンサ５１と、ＣＭＯＳセンサ５１から信号を取り出すた
めの所定の回路、すなわち、ＣＭＯＳセンサ５１と、Ｃ
ＭＯＳセンサ５１から出力された信号の信号処理を行う
信号処理系の回路２１０と、ＣＭＯＳセンサ５１から信
号を抽出するためのタイミング制御を行う制御系の回路
２３０とが配置されている。
【００５４】この撮像素子５の信号処理系の回路２１０
は、サンプルホールド・カラーセパレーション回路２１
１と、Ａ／Ｄ変換器２１２と、ビデオ信号（本実施形態
では輝度信号（Ｙ）、２つの色差信号（Ｒ−Ｙ）および
（Ｂ−Ｙ））を生成するビデオプロセス回路２２０と、
Ｄ／Ａ変換器２１３とで構成されている。
【００５５】ビデオプロセス回路２２０は、クランプ処
理回路２２１と、マトリクス回路２２２と、ガンマ補正
回路２２３と、アパーチャ補正回路２２４とで構成され
ている。
【００５６】この信号処理系の回路２１０は、ハウジン
グ５０の一方の連続する２辺、すなわち、短辺５５ａお
よび長辺５６ａに沿って、略Ｌ字状に配置されている。
【００５７】また、撮像素子５の制御系の回路２３０
は、タイミングジェネレータ２３１と、撮像素子５の水
平走査方向のアドレス（画素）を指定する水平シフトレ
ジスタ２３２と、撮像素子５の垂直走査方向のアドレス
（画素）を指定する垂直シフトレジスタ２３３と、発振
器２３４と、コントローラ２３５と、シリアルインター
フェース２３６とで構成されている。
【００５８】この制御系の回路２３０は、ハウジング５
０の他方の連続する２辺、すなわち、短辺５５ｂおよび
長辺５６ｂに沿って、略Ｌ字状に配置されている。
【００５９】また、撮像素子５には、ピン５７が複数本
設置されている。なお、図２には、代表的に、ピン５７
の数が６つの撮像素子５を示す。
【００６０】図２に示すように、この撮像素子５を用い
ることにより、撮像素子５の外側、すなわち、撮像素子
５と枠部材６１との間にスペーサ（調心機構）を設ける
ことなく、撮像光学系に対して撮像素子５を位置決めす
ることができる。すなわち、撮像光学系の中心（撮像光
学系の光軸Ｏと受光面５２との交点）と、有効撮像領域
５２２の中心５９２とを一致させることができる。
【００６１】次に、内視鏡本体２の先端部２１における
各機能チャンネル等の配置を説明する。
【００６２】図２に示すように、撮像素子５は、その有
効撮像領域５２２の中心５９２を通り、かつ有効撮像領
域５２２の短辺５３ａ、５３ｂと平行な直線（線分）６
５が、内視鏡本体２の中心軸２２を通るような姿勢で、
孔部４６内に設置されている。なお、前述したように、
この撮像素子５の先端側には、前記対物レンズ３３、凸
レンズ３４、凹レンズ３５、凸レンズ３６および光学ロ
ーパスフィルタ３７が、それぞれ配置されている。
【００６３】鉗子チャンネル４１は、前記ハウジング５
０の長辺５６ａ（５４ａ）側の近傍であって、中心軸２
２から偏心した位置に配置されている。
【００６４】そして、この鉗子チャンネル４１以外の機
能チャンネル、すなわち、送水チャンネル４２、送気チ
ャンネル４３、ライトガイド用光ファイバー束４４およ
び４５は、短辺５５ａ（５３ａ）側の近傍と、短辺５５
ｂ（５３ｂ）側の近傍とに分かれて、かつ直線６５に対
して線対称になるように配置されている。
【００６５】すなわち、送水チャンネル４２および送気
チャンネル４３は、それぞれ、短辺５５ａ側の近傍およ
び短辺５５ｂ側の近傍であって、かつ直線６５に対して
線対称になるように配置されている。
【００６６】また、ライトガイド用光ファイバー束４４
および４５は、それぞれ、短辺５５ａ側の近傍および短
辺５５ｂ側の近傍であって、かつ直線６５に対して線対
称になるように配置されている。なお、前述したよう
に、これらライトガイド用光ファイバー束４４および４
５の先端側には、それぞれ、配光レンズ３１および３２
が配置されている。
【００６７】前記撮像素子５に対する各機能チャンネル
の配置をこのような配置にすることにより、内視鏡本体
２の径をより小さくすることができる。
【００６８】図１に示すように、内視鏡本体２の基端部
には、コード状の連結管２５の一端が接続されている。
【００６９】そして、この連結管２５の他端には、コネ
クタ２７を備えた接続部２６が設けられている。このコ
ネクタ２７により、内視鏡本体２と、内視鏡用光源装置
８とが、着脱自在に、電気的および光学的に接続され
る。
【００７０】なお、コネクタ２７と撮像素子５とは、信
号線４７および４８を介して電気的に接続されている。
【００７１】また、前記ライトガイド用光ファイバー束
４４および４５の先端は、それぞれ、配光レンズ３１お
よび３２の直前に位置し、基端は、コネクタ２７の末端
に位置する。
【００７２】図１に示すように、内視鏡用光源装置８
は、ランプ用電源８１と、光源ランプ８２と、コンデン
サレンズ８３と、絞り装置８４と、システムコントロー
ル回路（制御手段）８５と、調光回路８６と、信号処理
回路９と、これらを収納する図示しないケーシングとで
構成されている。
【００７３】図５に示すように、内視鏡用光源装置８の
信号処理回路９は、Ａ／Ｄ変換器９４と、タイミングジ
ェネレータ９５と、メモリー９６と、Ｄ／Ａ変換器９７
と、、デコーダ９１と、バッファ９８と、エンコーダ・
バッファ回路９９とで構成されている。
【００７４】この内視鏡用光源装置８には、観察部位の
映像を表示するテレビモニタ４００が着脱自在に接続さ
れている。
【００７５】次に、電子内視鏡装置３００の作用を説明
する。図１に示すように、電源が投入されると、ランプ
用電源８１から光源ランプ８２に電力が供給され、光源
ランプ８２から各ライトガイド用光ファイバー束４４お
よび４５の入射端面へ向けて照明光が発せられる。
【００７６】その照明光は、コンデンサレンズ８３で集
光され、絞り装置８４で所定の光量に調節されて、各ラ
イトガイド用光ファイバー束４４および４５の入射端面
に入射する。なお、絞り装置８４の制御は、後で述べ
る。
【００７７】そして、前記照明光は、各ライトガイド用
光ファイバー束４４および４５を通り、配光レンズ３１
および３２を経て観察部位に照射される。
【００７８】観察部位からの反射光は、対物レンズ３
３、凸レンズ３４、凹レンズ３５および凸レンズ３６に
より、撮像素子５の受光面５２上に結像するように導か
れる（図２参照）。この際、光学ローパスフィルタ３７
により、前記反射光から高周波成分が除去される（図２
参照）。
【００７９】一方、図３に示す撮像素子５のタイミング
ジェネレータ２３１では、同期信号（Ｓｙｎｃ）が生成
され、図１および図５に示すように、この同期信号（Ｓ
ｙｎｃ）は、シリアルインターフェース２３６を介し
て、内視鏡用光源装置８の信号処理回路９のタイミング
ジェネレータ９５およびシステムコントロール回路８５
に入力される。
【００８０】また、タイミングジェネレータ２３１で
は、サンプルホールド信号（ＳＨＰ）が生成され、サン
プルホールド・カラーセパレーション回路２１１に入力
される。
【００８１】また、発振器２３４では、所定のクロック
信号が生成され、このクロック信号は、コントローラ２
３５に入力される。
【００８２】また、コントローラ２３５では、例えば、
エンハンスレベル、ブライトネスコントロール、カラー
バランス等の各制御信号が生成され、これらの制御信号
は、ビデオプロセス回路２２０や、シリアルインターフ
ェース２３６を介して、図１に示すシステムコントロー
ル回路８５に入力される。
【００８３】また、システムコントロール回路８５で
は、例えば、撮像素子５の駆動を制御するための信号等
の各制御信号が生成され、これらの制御信号は、シリア
ルインターフェース２３６を介して、コントローラ２３
５に入力される。
【００８４】コントローラ２３５は、前記システムコン
トロール回路８５からの制御信号に基づいて、タイミン
グジェネレータ２３１を介して水平シフトレジスタ２３
２および垂直シフトレジスタの駆動を制御する。
【００８５】これら水平シフトレジスタ２３２および垂
直シフトレジスタの作動により、順次、撮像素子５の画
素が指定され、その指定された画素から画素信号（電荷
信号）が出力される。すなわち、撮像素子５の駆動によ
り、前記観察部位（受光面５２上に結像した観察部位の
像）が撮像され、その撮像素子５の画素から画素信号が
出力される。
【００８６】図３に示すように、この画素信号は、サン
プルホールド・カラーセパレーション回路７１に入力さ
れる。サンプルホールド・カラーセパレーション回路７
１では、タイミングジェネレータ２３１からのサンプル
ホールド信号（ＳＨＰ）により、前記画素信号が、Ｒ
（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各色毎の信号に分
離される。
【００８７】これらＲ、Ｇ、Ｂの各信号は、それぞれ、
サンプルホールド・カラーセパレーション回路７１から
出力され、Ａ／Ｄ変換器２１２に入力される。
【００８８】Ａ／Ｄ変換器２１２では、アナログの信号
形態で供給されたＲ信号、Ｇ信号およびＢ信号が、デジ
タルの信号形態に変換される。
【００８９】図４に示すように、これらＲ、Ｇ、Ｂの各
信号は、それぞれ、Ａ／Ｄ変換器２１２から出力され、
ビデオプロセス回路２１０のクランプ処理回路２２１に
入力される。
【００９０】また、タイミングジェネレータ２３１で
は、遮光領域５２３のうちの図３中左側または右側の帯
状の部分の画素からのＲ、Ｇ、Ｂの各信号がクランプ処
理回路２２１に入力されるタイミングに同期して、クラ
ンプ信号（Ｃｌａｍｐ）が生成され、クランプ処理回路
２２１に入力される。
【００９１】クランプ処理回路２２１では、このクラン
プ信号（Ｃｌａｍｐ）に同期して、１水平走査におい
て、１回クランプ処理がなされる。
【００９２】クランプ処理では、前記クランプ信号（Ｃ
ｌａｍｐ）に同期して、Ｒ、Ｇ、Ｂの各信号がサンプリ
ングされる。すなわち、遮光領域５２３に対応する部分
の画素からのＲ、Ｇ、Ｂの各信号をサンプリングするこ
とにより、光学的に黒色の基準レベルを検出し、この基
準レベルを保持する。
【００９３】そして、クランプ処理回路２２１では、有
効撮像領域５２２に対応する部分の画素からのＲ、Ｇ、
Ｂの各信号から、前記基準レベル分が差し引かれて、適
正なＲ、Ｇ、Ｂの各信号が得られる。これにより、例え
ば、撮像素子５の暗電流成分等の不要な信号成分が除去
され、適正な画像を得ることができる。
【００９４】図４に示すように、前記Ｒ、Ｇ、Ｂの各信
号は、それぞれ、クランプ処理回路２２１から出力さ
れ、マトリクス回路２２２に入力される。マトリクス回
路２２２では、それらの信号に基づいて、２つの色差信
号（Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）と、輝度信号（Ｙ）とが生成され
る。
【００９５】これら色差信号（Ｒ−Ｙ）、色差信号（Ｂ
−Ｙ）および輝度信号（Ｙ）は、ガンマ補正回路２２３
により補正され、さらに、アパーチャ補正回路２２４に
より補正されて、Ｄ／Ａ変換器２１３に入力される。
【００９６】Ｄ／Ａ変換器２１３では、デジタルの信号
形態で供給された色差信号（Ｒ−Ｙ）、色差信号（Ｂ−
Ｙ）および輝度信号（Ｙ）が、アナログの信号形態に変
換される。
【００９７】前記色差信号（Ｒ−Ｙ）、色差信号（Ｂ−
Ｙ）および輝度信号（Ｙ）は、撮像素子５のＤ／Ａ変換
器２１３から出力され、図５に示すように、内視鏡用光
源装置８の信号処理回路９のＡ／Ｄ変換器９４に入力さ
れる。
【００９８】また、図１に示すように、前記輝度信号
（Ｙ）は、調光回路８６にも入力され、絞り装置８４に
おける照明光の光量調整に利用される。すなわち、シス
テムコントロール回路８５から調光回路８６には、調光
用の基準電圧（Ｖref ）が入力され、調光回路８６は、
この基準電圧（Ｖref ）と前記輝度信号（Ｙ）とに基づ
いて制御信号を生成し、この制御信号により絞り装置８
４の駆動を制御する。
【００９９】図５に示すように、Ａ／Ｄ変換器９４で
は、アナログの信号形態で供給された色差信号（Ｒ−
Ｙ）、色差信号（Ｂ−Ｙ）および輝度信号（Ｙ）が、デ
ジタルの信号形態に変換される。
【０１００】前記色差信号（Ｒ−Ｙ）、色差信号（Ｂ−
Ｙ）および輝度信号（Ｙ）は、メモリー９６に一旦書き
込まれる。
【０１０１】メモリー９６は、前記色差信号（Ｒ−
Ｙ）、色差信号（Ｂ−Ｙ）および輝度信号（Ｙ）につい
て、例えば、フリーズ等の処理を施すこともできる。
【０１０２】前記メモリー９６からは、前記色差信号
（Ｒ−Ｙ）、色差信号（Ｂ−Ｙ）および輝度信号（Ｙ）
が読み出され、Ｄ／Ａ変換器９７に入力される。
【０１０３】Ｄ／Ａ変換器９７では、デジタルの信号形
態で供給された色差信号（Ｒ−Ｙ）、色差信号（Ｂ−
Ｙ）および輝度信号（Ｙ）が、アナログの信号形態に変
換される。
【０１０４】前記色差信号（Ｒ−Ｙ）、色差信号（Ｂ−
Ｙ）および輝度信号（Ｙ）は、デコーダ９１およびエン
コーダ・バッファ回路９８のそれぞれに入力される。
【０１０５】エンコーダ・バッファ回路９８では、前記
Ｄ／Ａ変換器９７からの色差信号（Ｒ−Ｙ）、色差信号
（Ｂ−Ｙ）および輝度信号（Ｙ）と、前記タイミングジ
ェネレータ９５からの同期信号（Ｓｙｎｃ）とに基づい
て、輝度信号（Ｙ）、クロマ信号（Ｃ）およびコンポジ
ット信号（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）が生成され、これら
は、図示しない出力端子に出力される。
【０１０６】また、デコーダ９１では、前記Ｄ／Ａ変換
器９７からの色差信号（Ｒ−Ｙ）、色差信号（Ｂ−Ｙ）
および輝度信号（Ｙ）と、前記タイミングジェネレータ
９５からの同期信号（Ｓｙｎｃ）とに基づいて、Ｒ信
号、Ｇ信号およびＢ信号が生成され、出力される。
【０１０７】前記デコーダ９１からのＲ信号、Ｇ信号お
よびＢ信号と、前記タイミングジェネレータ９５からの
同期信号（Ｓｙｎｃ）とは、バッファ９８を介してテレ
ビモニタ４００に入力される。
【０１０８】テレビモニタ４００には、撮像素子５で撮
像されたカラーの画像、すなわち、カラーの動画の内視
鏡画像が表示される。
【０１０９】以上説明したように、この撮像素子５およ
び内視鏡本体２によれば、偏心調整（芯出し調整）を行
うことなく、撮像光学系の中心と、撮像素子５の有効撮
像領域５２４の中心５９２とを一致させることができ
る。このため、内視鏡本体２の組み立て工数を減少させ
ることができ、これにより生産性が向上する。
【０１１０】また、撮像素子５の外側にスペーサ（調心
機構）を設ける必要がないので、そのスペーサを設ける
場合に比べ、枠部材６１の外径、すなわち、内視鏡本体
２の孔部４６の径を小さくすることができ、これによ
り、内視鏡本体２の径、特に先端部２１の径を小さくす
ることができる。
【０１１１】このため、内視鏡本体２を医療用の内視鏡
本体に適用した場合には、前記内視鏡本体２の細径化に
より、患者の負担を軽減することができる。
【０１１２】また、スペーサを設ける必要がないので、
部品点数を減少させることができ、コストを低減するこ
とができる。
【０１１３】また、撮像素子５がＣＭＯＳ型の撮像素子
であるので、一般的なＣＭＯＳ製造プロセスにより、容
易に、その撮像素子を製造することができ、特に、同一
基板（同一チップ）上に、ＣＭＯＳセンサと、その周辺
回路とを形成することができる。このため、部品点数を
減少させることができ、また、コストを低減することが
できる。
【０１１４】また、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）
を用いる場合に比べ、消費電力を少なくすることができ
る。
【０１１５】また、撮像素子５が信号処理系の回路２１
０および制御系の回路２３０を有しているので、内視鏡
用光源装置８の回路構成や、内視鏡本体２の回路構成を
簡素化することができる。
【０１１６】次に、本発明の電子内視鏡用の撮像素子の
第２実施形態を説明する。第２実施形態の撮像素子およ
びこの撮像素子を備えた内視鏡本体においては、前述し
た第１実施形態の撮像素子５のハウジング５０に実装さ
れていたビデオプロセス回路２２０およびＤ／Ａ変換器
２１３を、撮像素子５から分離して、内視鏡用光源装置
８側に近い接続部２６に設けた構成をとっている。
【０１１７】なお、以下の説明では、前述した第１実施
形態との共通点については、説明を省略し、主な相違点
を説明する。
【０１１８】図６は、本発明の電子内視鏡用の撮像素子
の第２実施形態およびこの撮像素子を備えた内視鏡本体
が装着（接続）された内視鏡用光源装置の構成例を示す
ブロック図、図７は、本発明の撮像素子の第２実施形態
を模式的に示す平面図、図８は、図６に示す内視鏡本体
の信号処理回路の構成例を示すブロック図、図９は、図
６に示す内視鏡用光源装置の信号処理回路の構成例を示
すブロック図である。なお、回路構成を示す各図におい
ては、信号線の一部は、省略されている。
【０１１９】図７に示すように、撮像素子５の信号処理
系の回路２１０は、サンプルホールド・カラーセパレー
ション回路２１１およびＡ／Ｄ変換器２１２で構成され
ている。
【０１２０】また、図６および図８に示すように、接続
部２６には、コネクタ２７に電気的に接続された信号処
理回路７が内蔵されており、前記撮像素子５は、信号線
４７および４８を介して、信号処理回路７に電気的に接
続されている。
【０１２１】図８に示すように、信号処理回路７は、主
に、クランプ処理回路７１１、マトリクス回路７１２お
よびＤ／Ａ変換器７１３を備えたビデオプロセス回路７
１で構成されている。
【０１２２】撮像素子５から出力されたＲ、Ｇ、Ｂの各
信号は、それぞれ、このビデオプロセス回路７１に入力
される。
【０１２３】そして、ビデオプロセス回路７１のクラン
プ処理回路７１１では、有効撮像領域５２２に対応する
部分の画素からのＲ、Ｇ、Ｂの各信号から、前記光学的
に黒色の基準レベル分が差し引かれて、適正なＲ、Ｇ、
Ｂの各信号が得られる。
【０１２４】前記Ｒ、Ｇ、Ｂの各信号は、それぞれ、ク
ランプ処理回路７１１から出力され、マトリクス回路７
１２に入力される。
【０１２５】マトリクス回路７１２では、それらの信号
に基づいて、２つの色差信号（Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）と、輝
度信号（Ｙ）とが生成される。これら色差信号（Ｒ−
Ｙ）、色差信号（Ｂ−Ｙ）および輝度信号（Ｙ）は、Ｄ
／Ａ変換器７１３に入力される。
【０１２６】Ｄ／Ａ変換器７１３では、デジタルの信号
形態で供給された色差信号（Ｒ−Ｙ）、色差信号（Ｂ−
Ｙ）および輝度信号（Ｙ）が、アナログの信号形態に変
換される。
【０１２７】前記色差信号（Ｒ−Ｙ）、色差信号（Ｂ−
Ｙ）および輝度信号（Ｙ）は、ビデオプロセス回路７１
から出力され、図６および図９に示すように、内視鏡用
光源装置８の信号処理回路９に入力される。
【０１２８】図９に示すように、内視鏡用光源装置８の
信号処理回路９は、ガンマ補正回路９２と、アパーチャ
補正回路９３と、Ａ／Ｄ変換器９４と、タイミングジェ
ネレータ９５と、メモリー９６と、Ｄ／Ａ変換器９７
と、デコーダ９１と、バッファ９８と、エンコーダ・バ
ッファ回路９９とで構成されている。
【０１２９】これ以降の作用は、前記色差信号（Ｒ−
Ｙ）、色差信号（Ｂ−Ｙ）および輝度信号（Ｙ）が、前
記ガンマ補正回路９２およびアパーチャ補正回路９３に
より補正される点を除き、前述した第１実施形態と同様
であるので、その説明を省略する。
【０１３０】この内視鏡本体２および撮像素子５によれ
ば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１３１】そして、この撮像素子５では、前述した第
１実施形態においては撮像素子５に設けられていたビデ
オプロセス回路２２０およびＤ／Ａ変換器２１３を有し
ていないので、撮像素子５の外形寸法をより小さくする
ことができ、これにより、内視鏡本体２の径、特に、先
端部２１の径をさらに小さくすることができる。
【０１３２】以上、本発明の電子内視鏡用の撮像素子
を、図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は
これらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様
の機能を有する任意の構成のものに置換することができ
る。
【０１３３】例えば、本発明では、撮像素子の形状（外
形）、撮像領域の形状、有効撮像領域の形状、遮光領域
の形状、信号処理系の回路の配置（形状）、制御系の回
路の配置（形状）は、それぞれ、前述した各実施形態に
は限定されない。
【０１３４】また、本発明では、撮像素子の方式は、特
に限定されず、例えば、前述したＣＭＯＳ型等のＭＯＳ
型、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＰＤ等の各
種方式のイメージセンサを備えた撮像素子でもよい。
【０１３５】また、本発明では、カラー撮像素子と、モ
ノクロ撮像素子のいずれであってもよい。
【０１３６】本発明の電子内視鏡用の撮像素子は、例え
ば、医療用の内視鏡本体や、工業用の内視鏡本体等に適
用することができる。
【０１３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子内視
鏡用の撮像素子によれば、受光面上における基台の中心
と、イメージセンサの有効撮像領域の中心とが略一致し
ているので、撮像素子の外側にスペーサ（調心機構）を
設ける必要がなく、これにより、内視鏡本体の径を小さ
くすることができ、また、部品点数を減少させることが
できる。
【０１３８】そして、本発明を医療用の内視鏡本体に適
用した場合には、前記内視鏡本体の細径化により、患者
の負担を軽減することができる。
【０１３９】また、内視鏡本体の組み立ての際、偏心調
整（芯出し調整）を行う必要がないので、偏心調整を行
う場合に比べ、内視鏡本体の組み立てを容易かつ迅速に
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子内視鏡用の撮像素子の第１実施形
態およびこの撮像素子を備えた内視鏡本体が装着（接
続）された内視鏡用光源装置の構成例を示すブロック図
である。
【図２】図１に示す内視鏡本体の先端部を示す図（底面
図および縦断面図）である。
【図３】本発明の撮像素子の第１実施形態を模式的に示
す平面図である。
【図４】図３に示す撮像素子のビデオプロセス回路の構
成例を示すブロック図である。
【図５】図１に示す内視鏡用光源装置の信号処理回路の
構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明の電子内視鏡用の撮像素子の第２実施形
態およびこの撮像素子を備えた内視鏡本体が装着（接
続）された内視鏡用光源装置の構成例を示すブロック図
である。
【図７】本発明の撮像素子の第２実施形態を模式的に示
す平面図である。
【図８】図６に示す内視鏡本体の信号処理回路の構成例
を示すブロック図である。
【図９】図６に示す内視鏡用光源装置の信号処理回路の
構成例を示すブロック図である。
【図１０】従来の電子内視鏡用の撮像素子を模式的に示
す平面図である。
【符号の説明】
２ 内視鏡本体 ２１ 先端部 ２２ 中心軸 ２６ 接続部 ２７ コネクタ ５ 撮像素子 ５０ ハウジング ５１ ＣＭＯＳセンサ ５２ 受光面 ５２１ 撮像領域 ５２２ 有効撮像領域 ５２３ 遮光領域（オプティカルブラック部） ５３ａ、５３ｂ 短辺 ５４ａ、５４ｂ 長辺 ５５ａ、５５ｂ 短辺 ５６ａ、５６ｂ 長辺 ５９１、５９２ 中心 ７ 信号処理回路 ７１ ビデオプロセス回路 ７１１ クランプ処理回路 ７１２ マトリクス回路 ７１３ Ｄ／Ａ変換器 ８ 内視鏡用光源装置 ８５ システムコントロール回路 ９ 信号処理回路 １００ 撮像素子 １１１ 制御系の回路 １１２ 信号処理系の回路 １２０ ＣＭＯＳセンサ １２１ 受光面 １２２ 撮像領域 １２３ 有効撮像領域 １２４ 遮光領域（オプティカルブラック部） １４０、１５０ 中心 ２１０ 信号処理系の回路 ２１１ サンプルホールド・カラーセパレーシ
ョン回路 ２１２ Ａ／Ｄ変換器 ２１３ Ｄ／Ａ変換器 ２２０ ビデオプロセス回路 ２２１ クランプ処理回路 ２２２ マトリクス回路 ２２３ ガンマ補正回路 ２２４ アパーチャ補正回路 ２３０ 制御系の回路 ２３１ タイミングジェンレータ ２３２ 水平シフトレジスタ ２３３ 垂直シフトレジスタ ２３４ 発振器 ２３５ コントローラ ２３６ シリアルインターフェース ３００ 電子内視鏡装置 Ｏ 光軸
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H040 BA00 CA04 CA09 CA11 CA12 CA22 DA03 DA18 DA56 DA57 GA02 GA05 GA11 4C061 CC06 FF50 JJ06 JJ20 LL02 NN01 PP06 5C054 AA02 CA04 CC02 CE01 CH02 HA12

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基台と、前記基台に実装されたイメージ
    センサと、前記基台に実装され、前記イメージセンサか
    ら信号を取り出すための所定の回路とを有する電子内視
    鏡用の撮像素子であって、 前記所定の回路は、前記基台上で前記イメージセンサの
    受光面の外周を囲むように配置されており、 前記イメージセンサの受光面上における前記基台の中心
    と、前記イメージセンサの有効撮像領域の中心とが略一
    致していることを特徴とする電子内視鏡用の撮像素子。
  2. 【請求項２】 前記基台の平面視での外形は、略四角形
    であり、 前記有効撮像領域は、略四角形であり、 前記基台の一辺と、前記有効撮像領域の一辺とが略平行
    である請求項１に記載の電子内視鏡用の撮像素子。
  3. 【請求項３】 前記所定の回路には、前記イメージセン
    サから出力された信号の信号処理を行う信号処理系の回
    路と、前記イメージセンサから信号を抽出するためのタ
    イミング制御を行う制御系の回路とが含まれる請求項１
    または２に記載の電子内視鏡用の撮像素子。
  4. 【請求項４】 前記信号処理系の回路は、前記イメージ
    センサからのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ
    ／Ｄ変換器を有する請求項３に記載の電子内視鏡用の撮
    像素子。
  5. 【請求項５】 前記信号処理系の回路は、ビデオ信号を
    生成する回路を有する請求項３または４に記載の電子内
    視鏡用の撮像素子。
  6. 【請求項６】 前記信号処理系の回路は、前記イメージ
    センサからのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ
    ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器からの信号に基づいてビ
    デオ信号を生成する回路と、該回路からのデジタル信号
    をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器とを有する請求
    項３に記載の電子内視鏡用の撮像素子。
  7. 【請求項７】 前記イメージセンサは、ＣＭＯＳセンサ
    であり、 前記制御系の回路は、前記イメージセンサの水平走査方
    向のアドレスを指定する回路と、前記イメージセンサの
    垂直走査方向のアドレスを指定する回路とを有する請求
    項３ないし６のいずれかに記載の電子内視鏡用の撮像素
    子。
  8. 【請求項８】 前記基台の平面視での外形は、略四角形
    であり、 前記信号処理系の回路は、前記基台の一方の連続する２
    辺に沿って、略Ｌ字状に配置され、前記制御系の回路
    は、前記基台の他方の連続する２辺に沿って、略Ｌ字状
    に配置されている請求項３ないし７のいずれかに記載の
    電子内視鏡用の撮像素子。
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