JP2002354349A - オートセンタリング機能を有する撮像装置 - Google Patents

オートセンタリング機能を有する撮像装置

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JP2002354349A JP2001157489A JP2001157489A JP2002354349A JP 2002354349 A JP2002354349 A JP 2002354349A JP 2001157489 A JP2001157489 A JP 2001157489A JP 2001157489 A JP2001157489 A JP 2001157489A JP 2002354349 A JP2002354349 A JP 2002354349A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光軸のずれにより被写体画像が表示画面の中
心に合わない場合、機構部品の調整を行うことなく被写
体画像を中心に移動させる。 【解決手段】 アドレス検出部１は被写体画像信号とそ
れ以外の信号との境界位置を撮像素子３の出力のレベル
の差異を利用して検出する。シフト量算出部２は前記境
界位置に基づいて、被写体像が表示画面中央に表示され
るためのシフト量を算出する。シフト回路５は同期信号
パルス発生器７から発生される水平及び垂直同期信号の
位相を、前記シフト量に応じてシフトする。駆動パルス
発生器８は、シフトされた水平及び垂直同期信号に基づ
いて、前記撮像素子の駆動パルスを発生する。同期信号
付加部６は撮像素子出力信号に同期信号を付加して映像
出力信号を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はビデオカメラや電
子内視鏡等の撮像装置における被写体画像のオートセン
タリング機能に関する。
【０００２】
【従来の技術】内視鏡等の小型・軽量の撮像装置は医療
用、工業用に広く普及している。図７は内視鏡の概略構
成を示す図である。内視鏡は、体内の体腔部等の狭い隙
間に挿入し患部など被写体からの反射光を取り込むスコ
ープ１１、プリズム１３（３板式のみ使用）及び撮像素
子３を含むカメラヘッド１４、スコープ１１をカメラヘ
ッドを結合するためのアダプター１２を構成要素として
含んでいる。
【０００３】従来、内視鏡等において、スコープ１１か
ら得られる円状の被写体画像を表示画面の中心に合わせ
る位置合わせは、スコープ１１、アダプタ１２、プリズ
ム１３（３板式のみ使用）、撮像素子３の光軸が一直線
上になるように、取りつけ機構部に高精度部品を使用
し、調整機構部品を調整することにより行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の内視
鏡は、被写体画像を表示画面の中心に合わせるために、
高精度部品を使用し、更に調整機構部品及び調整作業が
必要なため、製品の製造コストが高い。又、スコープ、
アダプターを交換した場合、スコープ、アダプターのば
らつきにより、被写体画像が所望の位置である表示画面
の中心からずれることがある。このように被写体画像が
表示画面の所望の位置からずれている場合は、調整機構
部品の再調整等を行う必要がある。
【０００５】例えば、特開２００１−４６３３１号公報
には、内視鏡の表示画像を拡大して表示するときに、拡
大ノブの操作等により被写体画像にずれが生じた場合、
被写体画像のずれに応じてスコープ先端の湾曲部を湾曲
させ、ずれを補正する技術が開示されている。しかしこ
の公報には、被写体画像が表示画面の所望の位置からず
れているときの補正方法についてはなんら開示されてい
ない。
【０００６】従って本発明は、光軸のずれにより被写体
画像が表示画面の所望の位置に合わないときに、機構部
品の調整を行うことなく被写体画像を表示画面の所望の
位置に合うよう移動させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、光
軸のずれにより被写体画像が表示画面の所望の位置に合
わないときに、信号処理により被写体画像を表示画面の
所望の位置に合うよう移動させる。撮像素子出力信号の
輝度レベルの差により、被写体の位置を検出し、映像出
力の同期信号に対し、被写体画像の開始位置を変化さ
せ、表示画面の中心に合うよう移動する。
【０００８】即ち本発明は、撮像素子を使用し、該撮像
素子の受光面に該受光面のサイズより小さい被写体像を
結像し該被写体像に対応する映像出力信号を提供する撮
像装置において、被写体を撮像し被写体画像信号を含む
撮像素子出力を提供する撮像素子と、前記被写体画像信
号とそれ以外の信号との境界位置を前記撮像素子出力の
輝度レベルの差異を利用して検出する検出手段と、前記
検出手段により検出された前記境界位置に基づいて、前
記被写体像が表示画面の所望の位置に表示されるための
シフト量を算出するシフト量算出手段と、前記映像出力
信号の同期信号を発生する同期信号発生手段と、前記同
期信号発生手段から発生される水平及び垂直同期信号の
位相を、前記シフト量算出手段により算出された前記シ
フト量に応じてシフトするシフト手段と、前記シフト手
段によりシフトされた水平及び垂直同期信号に基づい
て、前記撮像素子の駆動パルスを発生し、前記撮像素子
を駆動する駆動パルス発生手段と、前記撮像素子から提
供される前記撮像素子出力に、前記同期信号発生手段に
より発生される同期信号を付加し、前記映像出力信号と
して提供する同期信号付加手段とを具備する。
【０００９】更に本発明の撮像装置は、前記撮像素子出
力のブランキング部のノイズをマスクする手段を更に具
備する
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について詳細に説明する。
【００１１】図１は本発明が適用される撮像装置の一実
施形態としての内視鏡（３板式）の構成を示す図であ
る。尚、プリズムが単板式でも本発明は適用可能であ
る。
【００１２】この内視鏡は、体内の体腔部等の狭い隙間
に挿入され患部など被写体からの反射光を取り込むスコ
ープ１１、プリズム１３（３板式）及び撮像素子３を含
むカメラヘッド１４、スコープ１１をカメラヘッドを結
合するためのアダプター１２、及びこのカメラヘッドの
動作を制御し、スコープ１１を通り撮像素子３により撮
像された画像を映像出力信号として表示部に提供するカ
メラコントロールユニット１５から構成され、カメラヘ
ッド１４とカメラコントロールユニット１５はケーブル
９により接続されている。
【００１３】図２は図１の内視鏡に適用される本発明の
オートセンタリング機能を実施する信号処理システムの
構成を示すブロック図である。この実施形態では内視鏡
に本発明を適用した例を示すが、本発明はこれに限ら
ず、ビデオカメラ等様々な撮像装置に適用することが可
能である。
【００１４】図２に示すように、本システムはアドレス
検出部１、シフト量算出部２、撮像部３、ブランキング
ノイズマスク回路４、シフト回路５、同期信号付加部
６、同期信号パルス発生器７、撮像素子駆動パルス発生
器８から構成される。このシステムは図３（ａ）のよう
に撮像素子３を除き、図１のカメラコントロールユニッ
ト１５内に設けることができ、又、撮像素子３及び撮像
素子駆動パルス発生器８をカメラヘッド１４に設け、他
の構成ブロックをカメラコントロールユニット１５内に
設けてもよい。更にこのシステムは図３（ｂ）のよう
に、全ての構成ブロックを一体構造のカメラ１６内に設
けることもできる。
【００１５】次に図２に示すシステムの動作を説明す
る。スコープ１１をアダプタ１２を介してカメラヘッド
１４に取り付けた状態で、スコープ先端から光を入射
し、表示画面に円状画像を表示する。図４（ａ）は表示
部の表示画面１０に表示された円状画像１０ａを示す。
Ｈは表示画面１０の水平方向サイズ、Ｖは垂直方向サイ
ズである。図４（ａ）の場合、円状画像１０ａの中心が
表示画面１０の中心に対して右下にずれている。
【００１６】先ずアドレス検出動作について説明する。
アドレス検出部１は撮像素子移動駆動パルス発生器８か
ら入力される水平及び垂直同期信号ＨＤ’、ＶＤ’、及
び撮像素子３の出力画素クロックを基に、撮像素子３か
ら供給される各出力信号（画素信号）の表示画面におけ
るアドレスを生成する。アドレス検出部１は又、撮像素
子３の出力信号振幅とスレッシュ値ＴＨとを比較し、被
写体画像信号（円状画像１０ａ）とそれ以外の信号との
境界位置を検出する。更にアドレス検出部１は、図４
（ａ）のように振幅がＴＨを超える信号の水平方向最小
アドレスＨＭＩＮ，最大アドレスＨＭＡＸ、及び垂直方
向の最小アドレスＶＭＩＮ，最大アドレスＶＭＡＸを検
出する。
【００１７】次にシフト量算出動作について説明する。
シフト量算出部２は円状画像１０ａの水平方向シフト量
ΔｔＨ及び垂直方向シフト量ΔｔＶを以下のように求め
る。前述したようにＨは水平方向画像サイズ、Ｖは垂直
方向画像サイズである。
【００１８】 ΔｔＨ ： （Ｈ／２）−（ＨＭＡＸ＋ＨＭＩＮ）／２ ΔｔＶ ： （Ｖ／２）−（ＶＭＡＸ＋ＶＭＩＮ）／２ 水平方向シフト量ΔｔＨは、例えば”（Ｈ／２）−（Ｈ
ＭＡＸ＋ＨＭＩＮ）／２”に撮像素子３の出力画素クロ
ックの周期を乗じた時間である。又、垂直方向シフト量
ΔｔＨは、例えば”（Ｖ／２）−（ＶＭＡＸ＋ＶＭＩ
Ｎ）／２”に水平同期信号ＨＤ’の周期を乗じた時間で
ある。
【００１９】次に位相シフト動作について説明する。シ
フト回路５は、同期信号パルス発生器７から出力される
水平同期信号ＨＤ、垂直同期信号ＶＤを、前述の水平方
向及び垂直方向シフト量（ΔｔＨ、ΔｔＶ）分位相を変
化させ、水平同期信号ＨＤ’、垂直同期信号ＶＤ’を発
生し、撮像素子駆動パルス発生器８に出力する。撮像素
子駆動パルス発生器８は、この水平及び垂直同期信号Ｈ
Ｄ’、ＶＤ’に同期した撮像素子駆動パルスを発生し、
撮像素子３を駆動する。
【００２０】同期信号パルス発生器７は、ＮＴＳＣ方式
やＰＡＬ方式等の同期信号ＳＹＮＣを同期信号付加部６
に出力する。同期信号付加部６は同期信号ＳＹＮＣを撮
像素子３から得られる映像信号に付加する。これによ
り、撮像素子３の出力信号と映像出力信号の位相はΔｔ
Ｈ、ΔｔＶだけずれる。尚、撮像素子３の出力信号には
ブランキング部分にノイズがあるため、撮像素子出力の
ブランキング部分を黒レベルと同レベルに置換する。
【００２１】図５は未処理の映像信号波形及び本発明に
より処理された映像信号波形を示す。図５（ａ）は本発
明の位相シフト処理が施されなかった場合の撮像素子３
の出力信号波形であって、円状画像１０ａを含む映像信
号にブランキング部のノイズＮＢが重畳している。ｔＤ
は映像表示期間である。従って、ブランキング部のノイ
ズＮＢは画面には現れない。
【００２２】しかし上記位相シフト処理を施すと、図５
（ｂ）のように位相がシフトし、ブランキング部のノイ
ズＮＢが表示期間ｔＤの中に含まれるようになり、ノイ
ズＮＢが表示されてしまう。従ってブランキングノイズ
マスク回路４は、このノイズＮＢを図５（ｃ）に示すよ
うに除去する。図５（ｄ）は映像出力信号を示し、ノイ
ズ除去された映像信号にＮＴＳＣやＰＡＬ方式での同期
信号（この例では水平同期信号ＨＳ）が、同期信号付加
部６により付加されている。
【００２３】以上の結果、図４（ａ）のように中心が表
示画面１０の中心に対してずれている円状画像１０ａ
は、図４（ｂ）のように所望の位置である表示画面１０
の中心近傍にシフトされ、ノイズのない映像が表示され
る。
【００２４】このように本発明によれば、スコープ１１
とカメラヘッド１４との結合部に高精度部品を使用する
必要がないのでコストが削減でき、無調整でスコープと
カメラ本体を結合できるので製造性を向上することがで
きる。又、スコープ１１、アダプター１２を交換したと
き、スコープ、アダプターの寸法誤差等のバラツキを吸
収できる。又、画像拡大機能を有し、表示画面の中心を
拡大の中心として拡大する内視鏡の場合、被写体画像が
表示画面中心からずれていると、画像を拡大したとき被
写体画像のずれは更に拡大する。しかし本発明によれ
ば、このような拡大を行った場合でも、被写体画像のず
れの影響はない。
【００２５】次に本発明によるオートセンタリング機能
を実施するシステムの第２の実施形態を説明する。この
実施形態では、表示画面１０に表示される円状画像１０
ａの位相シフトがメモリを用いて行なわれる。
【００２６】図６は本実施形態に係るシステムの構成を
示すブロック図である。撮像素子駆動パルス発生器８は
同期信号パルス発生器７から出力される水平同期信号Ｈ
Ｄ、垂直同期信号ＶＤを基に撮像素子駆動パルスを発生
し、撮像素子３を駆動する。撮像素子３は撮像素子の受
光面に結像した画像に対応するアナログ映像信号を出力
する。Ａ／Ｄコンバータ１６は撮像素子３から出力され
たアナログ映像信号をＡ／Ｄ変換し、デジタル映像信号
を出力する。このデジタル映像信号はメモリ１７に制御
部（図示せず）の制御の下に記録される。
【００２７】アドレス検出部１は第１の実施形態と同様
に、撮像素子３からの映像信号の振幅値とスレッシュ値
ＴＨとを比較し、円状画像１０ａの水平方向最小アドレ
スＨＭＩＮ，最大アドレスＨＭＡＸ、及び垂直方向の最
小アドレスＶＭＩＮ，最大アドレスＶＭＡＸを取得す
る。
【００２８】読出し位置算出部１８は、前述のシフト量
算出部２のように円状画像１０ａの水平及び垂直方向ア
ドレスシフト量ΔａＨ、ΔａＶを以下のように算出す
る。
【００２９】 ΔａＨ＝（Ｈ／２）−（ＨＭＡＸ＋ＨＭＩＮ）／２ ΔａＶ＝（Ｖ／２）−（ＶＭＡＸ＋ＶＭＩＮ）／２ 更に読出し位置算出部１８は、メモリ１７に書き込まれ
た１画面分の映像データを、水平及び垂直方向アドレス
シフト量ΔａＨ、ΔａＶだけ、読出しアドレスをシフト
してメモリ１７から読み出す。これにより、メモリ出力
と映像出力の位相は、このような読出し位置補正を行わ
ない場合に比べΔａＨ、ΔａＶだけずれる。
【００３０】読出し開始タイミングをずらすことによ
り、映像データが書き込まれれていない領域のデータ
が、映像データとして出力されてしまう。従ってそのよ
うな領域のデータは、黒レベルと同レベルの固定値に置
換してメモリより出力される。
【００３１】同期信号付加部６はメモリ１７から入力さ
れる映像信号に同期信号ＳＹＮＣを付加し、映像出力信
号として提供する。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
コープとカメラ本体との結合部に高精度部品を使用する
必要がないのでコストが削減でき、無調整でスコープと
カメラ本体を結合できるので製造性を向上することがで
きる。又、複数のスコープを取り替えて使用する場合の
ばらつきを吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される内視鏡の構成を示す図。
【図２】図１に示す内視鏡の信号処理システムの構成を
示すブロック図。
【図３】図２に示す信号処理システムの具体的構成を示
すブロック図。
【図４】表示画面に表示された円状画像１０ａを示す
図。
【図５】未処理の映像信号波形及び本発明により処理さ
れた映像信号波形を示す。
【図６】第２の実施形態に係るシステムの構成を示すブ
ロック図。
【図７】内視鏡の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…アドレス検出部、２…シフト量検出部、３…撮像素
子、４…ブランキングノイズマスク回路、５…シフト回
路、６…同期信号付加部、７…同期信号パルス発生器、
８…撮像素子駆動パルス発生器、９…ケーブル、１０…
表示画面、１１…スコープ、１２…アダプタ、１３…プ
リズム、１４…カメラヘッド、１５…カメラコントロー
ルユニット。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年７月５日（２００１．７．５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】このように本発明によれば、スコープ１１
とカメラヘッド１４との結合部に高精度部品を使用する
必要がないのでコストが削減でき、無調整でスコープと
カメラ本体を結合できるので製造性を向上することがで
きる。又、スコープ１１、アダプター１２を交換したと
き、スコープ、アダプターの寸法誤差等のバラツキを吸
収できる。又、画像拡大機能を有し、表示画面の中心を
拡大の中心として拡大する内視鏡の場合、被写体画像が
表示画面中心からずれていると、画像を拡大したとき被
写体画像のずれは更に拡大する。例えば観察対象（例え
ば患部）の画像が被写体画像中心にあるが、被写体画像
中心が表示画面中心からずれている場合、画像を３倍に
すると、観察対象画像のずれも３倍となり、観察対象画
像が表示画面に収まらなくなる場合がある。しかし本発
明によれば、このような拡大を行った場合でも、被写体
画像のずれの影響はない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】 ΔａＨ＝（Ｈ／２）−（ＨＭＡＸ＋ＨＭＩＮ）／２ ΔａＶ＝（Ｖ／２）−（ＶＭＡＸ＋ＶＭＩＮ）／２ 更に読出し位置算出部１８は、メモリ１７に書き込まれ
た１画面分の映像データを、水平及び垂直方向アドレス
シフト量ΔａＨ、ΔａＶだけ、読出しアドレスをシフト
してメモリ１７から読み出す。メモリ１７から読出され
た映像データはＤ／Ａコンバータ１９によりＤ／Ａ変換
され、同期信号付加部６により同期信号ＳＹＮＣが付加
される。これにより、映像出力の位相は、このような読
出し位置補正を行わない場合に比べΔａＨ、ΔａＶだけ
ずれる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
───────────────────────────────────────────────────── 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 5/232 Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｚ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 撮像素子を使用し、該撮像素子の受光面
    に該受光面のサイズより小さい被写体像を結像し該被写
    体像に対応する映像信号を出力する撮像装置において、
    該被写体像が表示画面の所望の位置に表示されるよう
    に、映像信号を処理する手段を備えていることを特徴と
    する撮像装置。
  2. 【請求項２】 撮像素子を使用し、該撮像素子の受光面
    に該受光面のサイズより小さい被写体像を結像し該被写
    体像に対応する映像出力信号を提供する撮像装置におい
    て、 被写体を撮像し被写体画像信号を含む撮像素子出力信号
    を提供する撮像素子と、 前記被写体画像信号とそれ以外の信号との境界位置を前
    記撮像素子出力信号のレベルの差異を利用して検出する
    検出手段と、 前記検出手段により検出された前記境界位置に基づい
    て、前記被写体像が表示画面の所望の位置に表示される
    ためのシフト量を算出するシフト量算出手段と、 前記映像出力信号の同期信号を発生する同期信号発生手
    段と、 前記同期信号発生手段から発生される水平及び垂直同期
    信号の位相を、前記シフト量算出手段により算出された
    前記シフト量に応じてシフトするシフト手段と、 前記シフト手段によりシフトされた水平及び垂直同期信
    号に基づいて、前記撮像素子の駆動パルスを発生し、前
    記撮像素子を駆動する駆動パルス発生手段と、 前記撮像素子から提供される前記撮像素子出力に、前記
    同期信号発生手段により発生される同期信号を付加し、
    前記映像出力信号として提供する同期信号付加手段と、
    を具備することを特徴とする撮像装置。
  3. 【請求項３】前記撮像素子出力信号のブランキング部の
    ノイズをマスクする手段を更に具備することを特徴とす
    る請求項１記載の撮像装置。
  4. 【請求項４】 撮像素子を使用し、該撮像素子の受光面
    に該受光面のサイズより小さい被写体像を結像し該被写
    体像に対応する映像出力信号を提供する撮像装置におい
    て、 被写体を撮像し被写体画像信号を含む撮像素子出力を提
    供する撮像素子と、 前記被写体画像信号とそれ以外の信号との境界位置を前
    記撮像素子出力の輝度レベルの差異を利用して検出する
    検出手段と、 前記検出手段により検出された前記境界位置に基づい
    て、前記被写体像が表示画面の所望の位置に表示される
    ためのシフト量を算出するシフト量算出手段と、 前記映像出力信号の同期信号を発生する同期信号発生手
    段と、 前記同期信号発生手段から発生される水平及び垂直同期
    信号に基づいて、前記撮像素子の駆動パルスを発生し、
    前記撮像素子を駆動する駆動パルス発生手段と、 前記撮像素子から提供される前記撮像素子出力信号に対
    応する画像データを記憶する記憶手段と、 １画面分の画像データを書き込みした前記記憶手段の読
    出しアドレスを、前記シフト量算出手段により算出され
    た前記シフト量に基づいてシフトし、前記画像データを
    該記憶手段から読み出す読出し手段と、 前記読出し手段により前記記憶手段から読み出される前
    記画像データに、前記同期信号発生手段により発生され
    る同期信号を付加し、前記映像出力信号として提供する
    同期信号付加手段と、を具備することを特徴とする撮像
    装置。
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