JP2002185853A - 映像信号発生装置 - Google Patents

映像信号発生装置

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JP2002185853A
JP2002185853A JP2000378383A JP2000378383A JP2002185853A JP 2002185853 A JP2002185853 A JP 2002185853A JP 2000378383 A JP2000378383 A JP 2000378383A JP 2000378383 A JP2000378383 A JP 2000378383A JP 2002185853 A JP2002185853 A JP 2002185853A
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Naoki Kikuchi
直樹 菊地
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Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 CMOSイメージセンサと外部装置との信号
の授受に用いる伝送ケーブルを削減する。 【解決手段】 CMOSイメージセンサ11は、受光面
に結像された画像に対応した画素信号が発生する画像形
成領域22と、画像形成領域22の外側に配列された制
御信号格納領域23とを有する。画像形成領域22はC
MOS21によって構成され、制御信号格納領域23は
ビットレジスタ28によって構成される。画像形成領域
22には、撮像動作によって画素信号が発生する。制御
信号格納領域23には、画素信号に対してホワイトバラ
ンス調整等を行うための制御信号が格納される。画素信
号は、画素信号処理回路26において、制御信号に従っ
て処理を施され、映像信号として伝送ケーブルを介して
マイクロコンピュータに伝送される。制御信号は伝送ケ
ーブルを介してマイクロコンピュータからCMOSイメ
ージセンサ11に伝送される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子内視鏡
に設けられ、撮像装置として機能する映像信号発生装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来電子内視鏡に設けられる撮像装置と
して、CMOSイメージセンサとCCDを備えたものが
知られている。CMOSイメージセンサは、CCDとは
異なり、システムワンチップ化が可能である。したがっ
て、撮像動作により得た画素信号をCMOSイメージセ
ンサのシステム内で処理することができ、モニタ装置等
に適合したフォーマットの映像信号として出力すること
が可能である。
【0003】CMOSイメージセンサを備えた撮像装置
において実行される処理としては、ホワイトバランス調
整、ゲインコントロール、ガンマ補正、ビデオ方式への
フォーマット変換等があり、これらの処理内容はCMO
Sイメージセンサに接続される機器の種類あるいはCM
OSイメージセンサの使用環境によって異なる。したが
って、CMOSイメージセンサにおける処理の実行のた
めに、CMOSイメージセンサに対して外部から、処理
内容に対応した制御信号を伝送する必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】すなわちCMOSイメ
ージセンサを用いた電子内視鏡では、電源用と、映像信
号のモニタ装置等への出力用の伝送ケーブルに加えて、
制御信号をCMOSイメージセンサに伝送するための伝
送ケーブルが必要である。このため内視鏡の可撓管を細
径化するには限界があった。
【0005】本発明は、CMOSイメージセンサと外部
装置との信号の授受に用いる伝送ケーブルを削減するこ
とを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る映像信号発
生装置は、複数のCMOSが格子状に配列されて構成さ
れ、結像された画像に対応した画素信号が発生する画像
形成領域と、画像形成領域の外側に配列されたメモリ要
素によって構成され、画素信号を処理するための制御信
号を格納可能な制御信号格納領域とを有するイメージセ
ンサと、画素信号に対して、制御信号に応じた処理を施
して映像信号を得る画素信号処理手段とを備えたことを
特徴としている。
【0007】イメージセンサは、制御信号を外部から入
力し、かつ映像信号を外部に出力するために設けられた
伝送ケーブルに接続される。
【0008】映像信号発生装置は、例えば電子内視鏡に
設けられる。これによれば、電子内視鏡の可撓管を細径
化することができる。
【0009】制御信号格納領域は画像形成領域に隣接し
て設けられ、画像形成領域に含まれる1列のCMOSに
平行なビットレジスタの列によって構成されることが好
ましい。これによれば、制御信号格納領域からの制御信
号の読出制御が簡単になる。
【0010】画像形成領域の1列のCMOSにおいて発
生する画素信号と、制御信号格納手段の1列のビットレ
ジスタに格納された制御信号とは、それぞれ1つの水平
走査期間毎に外部に出力可能である。この場合、制御信
号が外部に出力可能な水平走査期間に、制御信号が外部
から入力されて制御信号格納領域に格納可能であるよう
に構成されることが好ましい。また、この場合、映像信
号が外部に出力された後、制御信号が外部から入力され
る。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1は電子内視鏡の構成を概略的に
示している。電子内視鏡(電子スコープ)は、生体内に
挿入される可撓管10と、可撓管10が接続される操作
部50とを有する。可撓管10の先端には撮像装置であ
るCMOSイメージセンサ11が設けられている。
【0012】可撓管10は細長く成形され可撓性を有す
る管である。可撓管内には、生体内を照明するための光
を導くライトガイド12と、送気・送水チャネルあるい
は吸引・鉗子チャネル等のチャネル13とが設けられて
いる。
【0013】CMOSイメージセンサ11の受光面に
は、多数のCMOSが格子状に配列されており、生体内
部等の被写体の画像が結像される。各CMOSには画像
を構成する画素信号(電圧信号)が発生し、この画素信
号は雑音除去、AD変換等の種々の処理を施され、映像
信号として操作部50へ転送される。CMOSイメージ
センサ11における画素信号の検出動作および種々の処
理動作は、クロック発生回路14によって生成されるク
ロック信号に基づいて行われる。
【0014】操作部50には、CMOSイメージセンサ
11の撮像動作と画素信号の処理動作等を制御するため
のマイクロコンピュータ(CPU)51が設けられてい
る。CMOSイメージセンサ11とマイクロコンピュー
タ51は単一の伝送ケーブル15によって接続されてい
る。また操作部50にはモニタ装置52が設けられてい
る。モニタ装置52には、CMOSイメージセンサ11
から伝送ケーブル15を介して映像信号が伝送され、画
像が表示される。この画像は、操作部50に設けられた
シャッタボタン(図示せず)が押されないときはリアル
タイムの動画であるが、シャッタボタンが押されたとき
はそのときの静止画である。
【0015】操作部50には光源53が設けられてい
る。光源53から出射された光はライトガイド12を介
して可撓管の先端から照射される。さらに操作部50に
は、図示しない電源が設けられており、電源によって発
生した電力は電源ケーブル16を介してCMOSイメー
ジセンサ11に供給される。なお電源ケーブル16内に
は、CMOSイメージセンサ11を接地するためのリー
ド線も設けられている。
【0016】図2はCMOSイメージセンサ11の構成
と、CMOSイメージセンサ11に設けられる各CMO
Sとモニタ装置52に表示される水平走査線との関係を
それぞれ示している。
【0017】CMOSイメージセンサ11は、格子状に
配列された複数のCMOS21と、複数の列を構成する
ビットレジスタ(メモリ要素)28とを備えている。C
MOS21は実線によって囲まれた矩形の画像形成領域
22に設けられ、画像形成領域22には、CMOSイメ
ージセンサ11の受光面に結像された画像に対応した画
素信号が発生する。ビットレジスタ28は、画像形成領
域22の外側、すなわち破線によって囲まれた矩形の制
御信号格納領域23に設けられ、制御信号格納領域23
には、画素信号を処理するための制御信号が格納され
る。
【0018】図2に示されるようにビットレジスタ28
は、画像形成領域22において水平方向(横方向)に延
びる1列のCMOS21に平行な列を形成するように配
置されており、ビットレジスタ28の各列の間隔はCM
OS21の各列の間隔と同じである。換言すれば、CM
OSイメ−ジセンサ11は、CMOS21だけを格子状
に配置して構成されるものにおいて、画像形成領域22
の外側に位置するCMOSをビットレジスタに置き換え
ることによって得られる。すなわちビットレジスタ28
は画像形成領域22に隣接している。
【0019】CMOS21は図において、横方向に5
つ、縦方向に4つ設けられるように示されているが、実
際には、横方向および縦方向にそれぞれ数100個設け
られている。一方、ビットレジスタ28の列の数は図に
おいて2であるが、もっと大きくてもよい。
【0020】画像形成領域22の各CMOS21には、
撮像動作によって画素信号が発生する。画像形成領域2
2において、横方向に並ぶCMOS21の列のうち、1
番上に位置する列(Line 1)はモニタ装置の画面54に
おいて1番上に表示され水平方向に並ぶ画素から成る映
像信号L1に対応する。同様に、2、3、4番目の列
(Line 2, Line 3, Line 4)はモニタ装置の画面54に
おいて2、3、4番目の列の映像信号L2、L3、L4
にそれぞれ対応する。
【0021】これに対して、制御信号格納領域23にお
いて、最も画像形成領域22に近接する列(Line 5)と
その下側の列(Line 6)のビットレジスタ28は、モニ
タ装置の画面54には表示されない部分に対応してお
り、これらのビットレジスタ28には上述したように制
御信号が格納される。1つの制御信号は、例えば16ビ
ットのデジタルデータによって構成され、1つの列(例
えばLine 5)に含まれる16個のビットレジスタ28に
格納される。
【0022】CMOS21とビットレジスタ28は、上
述したように全体として格子状に配置されており、各C
MOS21と各ビットレジスタ28には、横方向(X方
向)および縦方向(Y方向)の位置を特定するためのX
アドレス指定回路24およびYアドレス指定回路25が
それぞれ接続されている。アドレス指定回路24、25
によって任意のCMOS21あるいはビットレジスタ2
8を指定することができ、例えば、そのCMOS21あ
るいはビットレジスタ28に所定の電圧信号を供給し、
またそのCMOS21あるいはビットレジスタ28から
電圧信号を読み出すことができる。
【0023】CMOSイメージセンサ11には画素信号
処理回路26が接続されている。画素信号処理回路26
には、雑音除去回路、AD変換器およびファンクション
・コントローラが設けられており、プログラマブル・フ
ァンクション・レジスタ27が接続されている。プログ
ラマブル・ファンクション・レジスタ27は、操作部5
0のマイクロコンピュータ51と伝送ケーブル15を介
して接続され(図1参照)、マイクロコンピュータ51
から伝送されてきたホワイトバランス調整係数等の制御
信号が格納される。
【0024】画素信号処理回路26では、アドレス指定
回路24、25によって指定されたCMOS21(Line
1 〜 Line 4)から電圧信号である画素信号が入力さ
れ、雑音除去回路によって雑音が除去される。その後、
画素信号はAD変換器によってデジタル信号に変換さ
れ、ファンクション・コントローラによって、ホワイト
バランス調整、ゲイン調整およびガンマ補正を施される
とともに、例えばコンポジットビデオ信号の形式の映像
信号に変換される。この映像信号は伝送ケーブル15を
介してマイクロコンピュータ51に伝送される。
【0025】図3は、CMOSイメージセンサ11、画
素信号処理回路26、プログラマブル・ファンクション
・レジスタ27およびモニタ52の間における信号の流
れを示している。CMOS21はフォトダイオード21
aとオペアンプ21bから成る。オペアンプ21bから
出力されたアナログの画素信号は画素信号処理回路26
に転送され、デジタルの画素信号に変換される。ビット
レジスタ28には、プログラマブル・ファンクション・
レジスタ27から出力されたデジタルの制御信号が格納
される。制御信号はビットレジスタ28から読み出さ
れ、画素信号処理回路26から出力されたデジタルの画
素信号に対して、制御信号に対応した処理(例えばホワ
イトバランス調整)が施され、コンポジットビデオ信号
等の形式の映像信号に変換される。映像信号は伝送ケー
ブル16を介してモニタ装置52に伝送される。
【0026】図4〜図6を参照して、CMOSイメージ
センサ11からマイクロコンピュータ51とモニタ装置
52へ映像信号を伝送する動作と、マイクロコンピュー
タ51からCMOSイメージセンサ11へ制御信号を伝
送する動作を説明する。なお図4、5では、画素信号処
理回路26とプログラマブル・ファンクション・レジス
タ27は省略されている。
【0027】送信期間は、CMOSイメージセンサ11
側から映像信号がマイクロコンピュータ51とモニタ装
置52に伝送される動作のみが行われる期間である。C
MOSイメージセンサ11では、クロック発生回路14
から出力されるクロック信号にしたがって画素信号が読
み出され、画素信号処理回路26(図2)において所定
の処理を施されて映像信号に変換される。図6に示され
るように映像信号L1、L2、・・・は、2つの水平同
期信号Hによって区画されている。
【0028】水平同期信号Hと垂直同期信号(図示せ
ず)は同期分離回路55において映像信号L1、L2、
・・・から分離される。水平同期信号Hと垂直同期信号
は、水平同期信号/垂直同期信号カウンタ56によって
計数される。マイクロコンピュータ51では、水平同期
信号Hの数をチェックすることによって、何番目の映像
信号であるかが特定され、また垂直同期信号を検出する
ことによって、CMOSイメージセンサ11から1画面
分の全ての信号が出力されたことが認識される。
【0029】遅延回路57では、水平同期信号Hから一
定時間だけ遅れて伝送される1列の映像信号(L1、L
2、L3またはL4)のみが抽出され、サンプルホール
ド回路58において保持される。映像信号は、次の列の
映像信号が伝送されてくるまでの間に、モニタ装置52
へ転送される。すなわち、映像信号は1つの水平走査期
間毎にモニタ装置52に対して出力される。なおカウン
タ56によって、信号L5、L6が伝送されてきたと判
断されたとき、これらは制御信号であるので、モニタ装
置52に転送する必要はなく、マスク回路59によって
遮断される。
【0030】このように送信期間において、CMOSイ
メージセンサ11では送信動作のみが行われ、操作部5
0では受信動作のみが行われる。
【0031】送受信期間は、CMOSイメージセンサ1
1側から映像信号L1〜L4がマイクロコンピュータ5
1とモニタ装置52に伝送されるとともに、マイクロコ
ンピュータ51から制御信号L5、L6がプログラマブ
ル・ファンクション・レジスタ27(図2、3)に伝送
される期間である。CMOSイメージセンサ11では、
送信期間と同様に画素信号が読み出され、画素信号は画
素信号処理回路26において所定の処理を施され映像信
号に変換される。
【0032】水平同期信号Hと垂直同期信号は、同期信
号分離回路55において映像信号L1、L2・・・から
分離される。映像信号L1〜L4は、上述したように、
遅延回路57(図4)とサンプルホールド回路58(図
4)を介してモニタ装置52に転送される。これに対し
て信号L5、L6のタイミングでは、マイクロコンピュ
ータ51において生成された制御信号が加算器60にお
いて水平同期信号Hに加算され、CMOSイメージセン
サ11側へ伝送され、プログラマブル・ファンクション
・レジスタ27(図2、3)に格納される。なお、制御
信号L5、L6はマスク回路59の作用によりモニタ装
置52には転送されない。
【0033】制御信号L5、L6はプログラマブル・フ
ァンクション・レジスタ27から読み出されてCMOS
イメージセンサ11の制御信号格納領域23に格納さ
れ、そのとき画像形成領域22に発生した画素信号に対
するホワイトバランス調整等の処理に用いられる。
【0034】以上のように本実施形態では、CMOSイ
メージセンサ11から読み出される画素信号に対してホ
ワイトバランス調整等の処理を行うための制御信号は、
CMOSイメージセンサ11側から映像信号を外部に出
力するための伝送ケーブル15を用いてCMOSイメー
ジセンサ11側へ伝送される。すなわち映像信号のモニ
タ装置等への出力用の伝送ケーブルと、制御信号をCM
OSイメージセンサに伝送するための伝送ケーブルを兼
用したので電子内視鏡の可撓管を細径化することが可能
となる。
【0035】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、CMOS
イメージセンサと外部装置との信号の授受に用いる伝送
ケーブルを削減することができ、本発明を電子内視鏡に
適用した場合には、可撓管を細径化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を適用した電子内視鏡の構
成を概略的に示すブロック図である。
【図2】CMOSイメージセンサの構成と、CMOSイ
メージセンサに設けられる各CMOSとモニタ装置に表
示される水平走査線との関係をそれぞれ示す図である。
【図3】CMOSイメージセンサ、画素信号処理回路、
プログラマブル・ファンクション・レジスタおよびモニ
タの間における信号の流れを示すブロック図である。
【図4】CMOSイメージセンサからコンピュータ側に
映像信号を伝送する送信期間の動作を示すブロック図で
ある。
【図5】CMOSイメージセンサからマイクロコンピュ
ータ側に映像信号を伝送し、かつマイクロコンピュータ
からCMOSイメージセンサ側に制御信号を伝送する送
受信期間の動作を示すブロック図である。
【図6】送信期間および送受信期間における映像信号と
制御信号を示す図である。
【符号の説明】
11 CMOSイメージセンサ 21 CMOS 22 画像形成領域 23 制御信号格納領域 L1〜L4 映像信号 L5、L6 制御信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4C061 AA00 BB00 CC06 DD00 FF45 JJ20 LL02 NN03 SS30 4M118 AA10 AB01 BA14 DB20 FA06 5C024 AX02 BX02 CY16 DX07 GY31 HX32 HX51 5C054 CC05 CG05 DA08 EA01 EC01 HA12

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のCMOSが格子状に配列されて構
    成され、結像された画像に対応した画素信号が発生する
    画像形成領域と、前記画像形成領域の外側に配列された
    メモリ要素によって構成され、前記画素信号を処理する
    ための制御信号を格納可能な制御信号格納領域とを有す
    るイメージセンサと、前記画素信号に対して、前記制御
    信号に応じた処理を施して映像信号を得る画素信号処理
    手段とを備えたことを特徴とする映像信号発生装置。
  2. 【請求項2】 前記イメージセンサが、前記制御信号を
    外部から入力し、かつ前記映像信号を外部に出力するた
    めに設けられた伝送ケーブルに接続されることを特徴と
    する映像信号発生装置。
  3. 【請求項3】 電子内視鏡に設けられることを特徴とす
    る請求項1に記載の映像信号発生装置。
  4. 【請求項4】 前記制御信号格納領域が前記画像形成領
    域に隣接して設けられ、前記画像形成領域に含まれる1
    列のCMOSに平行なビットレジスタの列によって構成
    されることを特徴とする請求項1に記載の映像信号発生
    装置。
  5. 【請求項5】 前記画像形成領域の1列のCMOSにお
    いて発生する画素信号と、前記制御信号格納手段の1列
    のビットレジスタに格納された制御信号とが、それぞれ
    1つの水平走査期間毎に外部に出力可能であることを特
    徴とする請求項4に記載の映像信号発生装置。
  6. 【請求項6】 前記制御信号が外部に出力可能な水平走
    査期間に、前記制御信号が外部から入力されて前記制御
    信号格納領域に格納可能であることを特徴とする請求項
    5に記載の映像信号発生装置。
  7. 【請求項7】 前記映像信号が外部に出力された後、前
    記制御信号が外部から入力されることを特徴とする請求
    項5に記載の映像信号発生装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2094002A2 (en) 2008-02-25 2009-08-26 FUJIFILM Corporation Electronic communication system and endoscope system
JP2017147577A (ja) * 2016-02-16 2017-08-24 Smk株式会社 動画撮像装置
US11969154B2 (en) 2018-08-03 2024-04-30 Olympus Corporation Imaging system and endoscopic device

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