JP2004049248A

JP2004049248A - 電子内視鏡装置

Info

Publication number: JP2004049248A
Application number: JP2002206534A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Abe; 阿部　一則
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】電源線と信号線を共用化し、最小の本数にてスコープとプロセッサ装置を接続する。
【解決手段】スコープＡとプロセッサ装置Ｂとの間に、１本の同軸ケーブル１０を配設し、スコープＡの波形重畳回路１７にて上記同軸ケーブル１０の供給電源上に映像信号を重畳し、またプロセッサ装置Ｂの波形重畳回路２４にて映像信号における第１フィールドの第１水平ライン信号のブランキング期間に例えばプロセッサ側基準パルスを重畳する。そして、スコープＡでは、波形分離回路１６で上記基準パルスを分離し、これに同期した各種タイミング信号をタイミングジェネレータ１９で発生させる。これにより、電源線と信号線を共用化できる。また、上記スコープＡの電源受給回路１４では、供給電源を全波整流回路により全波整流して使用する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子内視鏡装置、特にスコープである電子内視鏡をプロセッサ装置に接続するものにおいて、これらの間で電源を供給し、かつ映像信号を伝送するための接続線及び信号伝送の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子内視鏡装置では、例えば固体撮像素子であるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）が搭載された電子内視鏡（スコープ）がプロセッサ装置にケーブル及びコネクタにて接続される。そして、このケーブル及びコネクタを介して、プロセッサ装置からスコープへ電源の供給、各種の制御信号の伝送が行われ、またスコープからプロセッサ装置へ映像信号及び各種の制御信号の伝送が行われる。
【０００３】
即ち、プロセッサ装置から電源線によって供給された直流電源によってスコープは駆動され、一方スコープのＣＣＤで撮像された映像信号が信号線（伝送線）を介してプロセッサ装置へ送られており、このプロセッサ装置にて映像信号に対し各種のカラー映像処理を施すことによって被観察体像がモニタに表示される。
【０００４】
【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、スコープとプロセッサ装置を接続するケーブルに電源線と複数の信号線を含んでおり、このケーブルコネクタにおいては多ピン構造となるため、いずれかの接続ピンで接触不良が生じたり、接続ピンが破損したりする恐れがあり、コスト的にも高くなるという問題があった。
【０００５】
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、電源線と信号線を共用化し、最小の本数にてスコープとプロセッサ装置を接続することが可能となる電子内視鏡装置を提供することにある。
【０００６】
【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記載の発明は、撮像素子を搭載する電子内視鏡がプロセッサ装置を含む本体側装置に接続され、この本体側装置から電子内視鏡へ電源を供給する電子内視鏡装置において、上記電子内視鏡と上記本体側装置との間を接続する電源／信号共用線と、上記本体側装置に設けられ、上記電源／信号共用線に電源を供給するための電源供給回路と、上記電子内視鏡に設けられ、上記電源／信号共用線の供給電源上に上記撮像素子で得られた映像信号を重畳する電子内視鏡側波形重畳回路と、上記プロセッサ装置に設けられ、上記映像信号の第１フィールド（インターレース走査の場合）又は第１フレーム（ノンインターレース走査の場合）の所定のブランキング期間にプロセッサ側基準パルスを重畳するプロセッサ側波形重畳回路と、上記電子内視鏡に設けられ、上記電源／信号共用線に重畳されたプロセッサ側基準パルスを分離する分離回路と、上記電子内視鏡に設けられ、上記プロセッサ側基準パルスに同期した信号を形成するタイミングジェネレータと、上記プロセッサ装置に設けられ、上記電源／信号共用線に重畳された映像信号を分離する分離回路とを設けたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、上記電子内視鏡と上記本体側装置との間を接続する電源／信号共用線と、上記本体側装置に設けられ、上記電源／信号共用線に電源を供給するための電源供給回路と、上記電子内視鏡に設けられ、上記電源／信号共用線の供給電源上に上記撮像素子で得られた映像信号を重畳すると共に、この映像信号の第１フィールド又は第１フレームの所定のブランキング期間に電子内視鏡側基準パルスを重畳する電子内視鏡側波形重畳回路と、上記プロセッサ装置に設けられ、上記電源／信号共用線に重畳された映像信号及び上記電子内視鏡側基準パルスを分離する分離回路と、上記プロセッサ装置に設けられ、上記電子内視鏡側基準パルスに同期した信号を形成する同期信号発生器とを設けたことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、上記電子内視鏡に、上記映像信号が重畳された直流電源を全波整流回路によって全波整流する電源受給回路を設けたことを特徴とする。
【０００８】
上記請求項１及び２の構成によれば、電子内視鏡とプロセッサ装置が例えば１本の同軸ケーブル（又はアース線を含めて２本の電線）で接続され、この電源／信号共用線である同軸ケーブルにて、プロセッサ装置から電子内視鏡へ電源が供給されると共に、この電源／信号共用線の供給電源上（電源レベル）に波形重畳する形で電子内視鏡からプロセッサ装置へ映像信号が伝送される。また、この映像信号の最初の第１フィールド（一般に奇数フィールドとなり、ノンインターレース走査の場合は第１フレームとなる）における例えば第１水平ライン信号のブランキング期間（又はオプティカルブラック期間）に、例えばプロセッサ側基準パルス（又は電子内視鏡側基準パルスでもよい）として１０パルス程度のクロック信号が重畳される。
【０００９】
そして、電子内視鏡（電子内視鏡側基準パルスを用いる場合はプロセッサ装置）では、例えばＰＬＬ方式によって上記１０パルス程度の基準パルスに同期したクロック信号、水平同期信号、垂直同期信号等の各種タイミング信号が形成され、これらの信号に基づいて映像信号が処理される。一方、プロセッサ装置では分離回路によって同軸ケーブルを介して供給される映像信号が分離され、この映像信号に対して映像処理を施すことによって被観察体像を良好な状態でモニタに表示することができる。
【００１０】
また、請求項３の構成によれば、プロセッサ装置から供給され、かつ映像信号が重畳された直流電源が全波整流回路によって全波整流される。この結果、映像信号の重畳によって例えば降下した電源電圧が引き戻されると共に、安定した直流電源の供給ができることになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１及び図２には、第１実施例の電子内視鏡装置の構成が示されており、図１において、スコープ（電子内視鏡）Ａは電源／信号共用線である１本の同軸ケーブル１０によってプロセッサ装置Ｂに接続される。このスコープＡの先端部に、例えば２８万画素のＣＣＤ１２が設けられ、図示していないが、この先端部には光源装置からライトガイドを介して照明光が供給される。
【００１２】
また、このスコープＡには、上記ＣＣＤ１２を駆動するＣＣＤ駆動回路１３、直流（ＤＣ）電源を入力する電源受給回路１４、スイッチングレギュレータ等を有し上記電源受給回路１４からの供給電源により複数の電源電圧を形成する電源形成回路１５、上記同軸ケーブル１０の供給電源上に重畳された後述のプロセッサ側基準パルス等を分離する波形分離回路１６、供給電源上に映像信号（インターレース走査）を波形重畳する重畳する波形重畳回路１７が設けられる。
【００１３】
上記波形分離回路１６の出力を入力するように、位相比較回路１８及びタイミングジェネレータ（ＴＧ）１９が設けられており、この位相比較回路１８は後述のプロセッサ装置Ｂから供給されるプロセッサ側基準パルスの位相と発振信号の位相を比較し、その位相差に比例した電圧を発生させる。また、タイミングジェネレータ１９は、例えば周波数２８．６３６３ＭＨｚを発振させる水晶発振器１９ａと可変容量ダイオード１９ｂを有し、同期信号発生回路としても機能しており、上記位相比較回路１８の出力電圧を発振器１９ａと可変容量ダイオード１９ｂの接続点に入力し、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ　Ｌｏｃｋｅｄ　Ｌｏｏｐ）を形成することにより、上記プロセッサ側基準パルスに同期させたクロック信号、水平同期（ＨＤ）信号、垂直同期（ＶＤ）信号等を発生させる。このスコープＡには、更にＣＣＤ１２の出力信号を入力するバッファ２０及びスコープＡの各回路を統括制御するマイコン２１等が設けられる。
【００１４】
一方、プロセッサ装置Ｂには、上記スコープＡへＤＣ電源を供給するための電源供給回路２３が配置されると共に、この電源供給回路２３で供給される電源上において映像信号の第１フィールド第１水平ライン信号のブランキング期間にプロセッサ側基準パルスや制御信号を重畳する波形重畳回路２４が設けられる。また、ＡＣ成分である上記映像信号を分離する波形分離回路２５、そして例えば周波数２８．６３６３ＭＨｚを発振する水晶発振器２６ａを有し、クロック信号、水平同期（ＨＤ）信号、垂直同期（ＶＤ）信号、リセット信号等の信号を形成する同期信号発生器（ＳＳＧ）２６が設けられる。この同期信号発生器２６のクロック信号がプロセッサ側基準パルスとして用いられる。
【００１５】
更に、このプロセッサ装置Ｂには、各回路を統括制御するマイコン３１、上記波形分離回路２５から映像信号を入力し、相関二重サンプリングを行う相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路３２、Ａ／Ｄ変換器３３、映像信号に対しカラー映像形成のための各種処理を施すＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）回路３４、Ｄ／Ａ変換器３６、アンプ３７等が設けられる。
【００１６】
図２には、スコープＡの電源受給回路１４、波形分離回路１６及び波形重畳回路１７の具体的な回路が示されており、上記電源受給回路１４では、上記同軸ケーブル１０に繋がる供給電源線７０に直列接続され、高周波を阻止するチョークコイルＬ_１と、供給電源線７０に並列接続されるコンデンサＣ_１とから平滑回路を構成する。上記波形分離回路１６では、供給電源線７０からの入力に対し基準電位を与える基準電圧源（Ｒｅｆ．）１６Ａ、ＡＣ（交流）成分を抜き取るためのコンデンサＣ_２、抵抗Ｒ_１等が配置され、供給電源線７０からＡＣ成分、即ちプロセッサ装置Ｂから供給されたプロセッサ側基準パルスを分離する。
【００１７】
次に、上記波形重畳回路１７では、供給電源線７０とアースとの間に、コイルＬ_２とトランジスタＴｒが配置され、このトランジスタＴｒのコレクタがコイルＬ_２の一端、エミッタがアースに接続され、このトランジスタＴｒのベースに、重畳信号として上記バッファ２０から映像信号が与えられる。また、上述した波形重畳回路１７と波形分離回路１６の構成は、プロセッサ装置Ｂでの波形重畳回路２４と波形分離回路２５の構成としても同様に用いられており、この波形重畳回路２４のトランジスタＴｒのベースに、上記同期信号発生器２６からプロセッサ側基準クロックパルスが与えられる。
【００１８】
第１実施例は以上の構成からなり、上記プロセッサ装置Ｂの電源を投入すると、電源供給回路２３からＤＣ電源が同軸ケーブル１０を介してスコープＡへ供給される。これとほぼ同時に、プロセッサ装置Ｂの波形重畳回路２４には、同期信号発生器２６から発生した周波数２８．６３６３ＭＨｚのプロセッサ側基準パルス（クロック信号）が１０パルス程度、映像信号（インターレース走査する場合）の第１（最初の）フィールドの例えば第１水平同期信号のブランキング期間に重畳される。
【００１９】
図３には、上記同軸ケーブル１０の供給電源上に重畳される信号波形が示されており、図３（Ａ）の水平同期信号が形成されるとすると、この第１水平同期信号のブランキング期間Ｂ_１に、マイコン３１の制御に基づき１０パルス程度の基準パルスＳｐが出力され、これが同軸ケーブル１０の供給電源上に重畳される。
【００２０】
一方、スコープＡでは、電源受給回路１４にて上記電源供給回路２３から供給されたＤＣ電源を受けると、電源形成回路１５により所定電圧の複数の電源が形成され、これが各回路へ供給される。また、波形分離回路１６では、上記同軸ケーブル１０を介して供給されるＡＣ成分、即ち図３のブランキング期間Ｂ_１に重畳したプロセッサ側基準パルスＳｐが分離され、これが位相比較回路１８を介してタイミングジェネレータ１９へ供給される。そうすると、この位相比較回路１８及びタイミングジェネレータ１９では、ＰＬＬが機能し可変容量ダイオード１９ｂに加えられる電圧が変化することによって上記基準パルスＳｐに同期した２８．６３６３ＭＨｚのクロック信号が形成され、更には水平同期信号、垂直同期信号等のタイミング信号が形成される。即ち、上記のプロセッサ側基準パルスＳｐの位置が第１フィールドの第１水平同期信号（第１水平ライン）のブランキング期間であると認識するので、上記タイミングジェネレータ１９では、このパルスＳｐの入力に基づいて水平走査の同期、垂直走査の同期がとれることになる。
【００２１】
そして、上記タイミングジェネレータ１９から出力された各種のタイミング信号は、ＣＣＤ駆動回路１３へ供給され、このＣＣＤ駆動回路１３によってＣＣＤ１２が駆動され、被観察体が撮像される。このＣＣＤ１２から出力された撮像信号（映像信号）は、バッファ２０を介して波形重畳回路１７へ供給され、この波形重畳回路１７によって映像信号が供給電源上（７０）に重畳されることになり、この映像信号は同軸ケーブル１０を介してプロセッサ装置Ｂへ供給される。
【００２２】
図３（Ｃ）には、供給電源上の信号の重畳状態が示されており、例えばＤＣ電源が１２Ｖであるとすると、１２Ｖの供給電圧上に上記映像信号の水平ライン信号Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３　…　が反転状態で重畳される。そして、上述したプロセッサ側基準パルスＳｐは、一般に奇数フィールドとなる最初の第１フィールドの第１水平ラインＳ_１のブランキング期間Ｂ_１に重畳される形になる。なお、スコープＡとプロセッサ装置Ｂの間の制御信号も供給電源上に重畳することができる。
【００２３】
次に、プロセッサ装置Ｂの波形分離回路２５では、図３で説明した水平ライン信号Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３　…　を含む映像信号が分離され、この映像信号はＣＤＳ回路３２へ供給される。このＣＤＳ回路３２では、入力された映像信号が相関二重サンプリングされ、次段のＡ／Ｄ変換器３３でデジタル信号とされた信号は、ＤＳＰ回路３４にてカラー映像処理が施され、Ｄ／Ａ変換器３６、アンプ３７を介してモニタへ供給される。このようにして、プロセッサ装置Ｂの各回路では、同期信号発生器２６から出力された各種のタイミング信号に基づいて映像形成処理が施されることにより、被観察体の画像がモニタに良好に表示される。
【００２４】
図４には、電源回路に関する本発明の第２実施例の構成が示されており、この第２実施例は図２に示した電源受給回路１４の代わりに用いられる。図４に示されるように、この電源受給回路１４Ｆは、供給電源線７０に接続されたチョークコイルＬ_１と、整流用ダイオードＤ_１，Ｄ_２，Ｄ_３，Ｄ_４からなる全波整流回路３９（他の構成の全波整流回路でもよい）とから構成された平滑回路となる。このような電源受給回路１４Ｆによれば、映像信号の重畳による電圧降下を低減し、電源状態を安定させる効果がある。
【００２５】
図５には、この第２実施例の電源電圧の状態を第１実施例（図２）と比較したものが示されており、第１実施例の平滑回路によれば、図５（Ａ）に示されるように、例えばプロセッサ装置Ｂから供給された１２ＶのＤＣ電源に対し、水平ライン信号Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３　…　の映像信号が重畳されることにより、電源受給回路１４Ｆでは、１０Ｖ程度の電圧しか得られないことになる。しかも、この映像信号のレベルは、画像の明るさで変化することから、上記の１０Ｖ程度の電源が不安定になる。
【００２６】
これに対し、第２実施例の電源受給回路１４Ｆでは、図５（Ｂ）に示されるように、全波整流によって図示のラインｇ以下の映像信号が反転状態となるので、例えば１１Ｖ程度の降下の小さいＤＣ電圧が得られる。それと同時に、この映像信号のレベルが変化する場合でも安定した電圧が確保されることになる。
【００２７】
図６には、第３実施例に係る電子内視鏡装置の構成が示されており、この第３実施例は、スコープＡの基準パルスをプロセッサ装置Ｂへ送るようにしたものである。即ち、スコープＡでは、図１の位相比較回路１８をなくし、発振周波数２８．６３６３ＭＨｚの水晶発振器５１ａを有するタイミングジェネレータ（ＴＧ）５１が設けられ、プロセッサ装置Ｂでは、位相比較回路５２を設けると共に、発振周波数２８．６３６３ＭＨｚの水晶発振器５３ａと可変ダイオード５３ｂを有する同期信号発生器（ＳＳＧ）５３が設けられる。
【００２８】
この第３実施例においても、プロセッサ装置Ｂの電源供給回路２３からＤＣ電源が同軸ケーブル１０を介してスコープＡへ供給され、このスコープＡでは電源形成回路１５から出力された所定電圧のＤＣ電源によって各回路が動作することになる。そして、スコープＡの波形重畳回路１７では同軸ケーブル１０の供給電源上に、スコープ側基準パルスとＣＣＤ１２で得られた映像信号が重畳される。即ち、図３で説明したように、タイミングジェネレータ５１から出力された周波数２８．６３６３ＭＨｚの基準パルス（クロック信号）Ｓｅが１０パルス程度、波形重畳回路１７へ出力され、これが同期用信号として映像信号の第１フィールド第１水平ライン信号Ｓ_１のブランキング期間Ｂ_１に重畳される。
【００２９】
一方、プロセッサ装置Ｂの波形分離回路２５では、図３で説明した水平ライン信号Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３　…　を含む映像信号はＣＤＳ回路３２へ供給され、ブランキング期間Ｂ_１から分離したスコープ側基準パルスＳｅは位相比較回路５２を介して同期信号発生器５３へ供給される。そうすると、この位相比較回路５２及び同期信号発生器５３では、ＰＬＬが機能し可変容量ダイオード５３ｂに加えられる電圧が変化することによって上記基準パルスＳｅに同期したクロック信号が形成され、そして水平同期信号、垂直同期信号等のタイミング信号が形成される。即ち、上記の基準パルスＳｅの重畳位置が第１フィールドの第１水平同期信号であることが予め決められているので、同期信号発生器５３では、この基準パルスＳｅの入力に基づいて水平走査の同期、垂直走査の同期がとれることになる。これらの水平同期信号及び垂直同期信号或いはその他のタイミングが、ＣＤＳ回路３２等へ供給されることによって、映像信号は良好に処理される。
【００３０】
上記各実施例では、プロセッサ側又はスコープ側の基準パルスを第１フィールドの第１水平ライン信号Ｓ_１のブランキング期間Ｂ_１に重畳したが、これらの基準パルスは、第１フィールドの他の水平ライン信号のブランキング期間に重畳してもよく、またノンインターレース走査をする場合は、第１（最初の）フレームの第１水平ライン信号等のブランキング期間に重畳することができる。なお、上記電源／信号共用線１０は、照明光を供給するための光源装置に接続し、この光源装置から電源をスコープＡへ供給するとともに、信号伝送はプロセッサ装置Ｂとの間で行うように構成することもできる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電子内視鏡とプロセッサ装置との間に電源／信号共用線を配設し、電子内視鏡側では供給電源上に映像信号を重畳し、かつこの映像信号の第１フィールド又は第１フレームの所定ブランキング期間にプロセッサ側又は電子内視鏡側の基準パルスを重畳し、上記電子内視鏡又はプロセッサ装置では、上記基準パルスに同期した各種の信号を形成するようにしたので、電源線と信号線を共用化し、例えば同軸ケーブル１本にて電子内視鏡とプロセッサ装置を接続することができ、この場合にも良好な映像を形成することが可能となる。この結果、接続ピンの接触不良等もなくなり、製作コストも削減されることになる。
【００３２】
また、請求項３の発明によれば、電子内視鏡には映像信号が重畳された直流電源を全波整流回路によって全波整流するようにしたので、映像信号の重畳による電源電圧の降下が抑制されると共に、安定した直流電源の供給ができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る電子内視鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施例の電源受給回路、波形分離回路及び波形重畳回路の具体的な構成を示す図である。
【図３】第１実施例の同軸ケーブルの供給電源上に重畳される信号及びこの信号の重畳状態（電圧波形）を示す図である。
【図４】第２実施例の電源受給回路（全波整流回路）の構成を示す図である。
【図５】
第２実施例の電源電圧の状態を第１実施例との比較で示したもので、図（Ａ）は第１実施例の場合の図、図（Ｂ）は第２実施例の場合の図である。
【図６】第３実施例に係る電子内視鏡装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
Ａ…スコープ（電子内視鏡）、Ｂ…プロセッサ装置、
１２…ＣＣＤ、　　　１４，１４Ｆ…電源受給回路、
１６，２５…波形分離回路、
１７，２４…波形重畳回路、
１８，５２…位相比較回路、
１９，５１…タイミングジェネレータ（ＴＧ）、
２１，３１…マイコン、２３…電源供給回路、
２６，５３…同期信号発生器（ＳＳＧ）、
３２…ＣＤＳ回路、　　３４…ＤＳＰ回路、
３９…全波整流回路。

Claims

撮像素子を搭載する電子内視鏡がプロセッサ装置を含む本体側装置に接続され、この本体側装置から電子内視鏡へ電源を供給する電子内視鏡装置において、
上記電子内視鏡と上記本体側装置との間を接続する電源／信号共用線と、
上記本体側装置に設けられ、上記電源／信号共用線に電源を供給するための電源供給回路と、
上記電子内視鏡に設けられ、上記電源／信号共用線の供給電源上に上記撮像素子で得られた映像信号を重畳する電子内視鏡側波形重畳回路と、
上記プロセッサ装置に設けられ、上記映像信号の第１フィールド又は第１フレームの所定のブランキング期間にプロセッサ側基準パルスを重畳するプロセッサ側波形重畳回路と、
上記電子内視鏡に設けられ、上記電源／信号共用線に重畳されたプロセッサ側基準パルスを分離する分離回路と、
上記電子内視鏡に設けられ、上記プロセッサ側基準パルスに同期した信号を形成するタイミングジェネレータと、
上記プロセッサ装置に設けられ、上記電源／信号共用線に重畳された映像信号を分離する分離回路とを設けたことを特徴とする電子内視鏡装置。
撮像素子を搭載する電子内視鏡がプロセッサ装置を含む本体側装置に接続され、この本体側装置から電子内視鏡へ電源を供給する電子内視鏡装置において、
上記電子内視鏡と上記本体側装置との間を接続する電源／信号共用線と、
上記本体側装置に設けられ、上記電源／信号共用線に電源を供給するための電源供給回路と、
上記電子内視鏡に設けられ、上記電源／信号共用線の供給電源上に上記撮像素子で得られた映像信号を重畳すると共に、この映像信号の第１フィールド又は第１フレームの所定のブランキング期間に電子内視鏡側基準パルスを重畳する電子内視鏡側波形重畳回路と、
上記プロセッサ装置に設けられ、上記電源／信号共用線に重畳された映像信号及び上記電子内視鏡側基準パルスを分離する分離回路と、
上記プロセッサ装置に設けられ、上記電子内視鏡側基準パルスに同期した信号を形成する同期信号発生器とを設けたことを特徴とする電子内視鏡装置。
上記電子内視鏡に、上記映像信号が重畳された直流電源を全波整流回路によって全波整流する電源受給回路を設けたことを特徴とする上記請求項１又は２記載の電子内視鏡装置。