JP2005103325A - Electronic endoscope device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電子内視鏡装置、更に詳しくは固体撮像素子の駆動信号の制御部分に特徴のある電子内視鏡装置に関する。 The present invention relates to an electronic endoscope apparatus, and more particularly to an electronic endoscope apparatus characterized by a control portion of a drive signal of a solid-state image sensor.
近年、体腔内に挿入部を挿入し、ライトガイドファイバ束等の照明光伝送手段により挿入部先端の観察部位に照明光を照射することで、観察部位の像を得、観察部位を観察及び処置する内視鏡装置が広く普及している。 In recent years, an insertion part is inserted into a body cavity, and illumination light is irradiated to the observation part at the distal end of the insertion part by illumination light transmission means such as a light guide fiber bundle to obtain an image of the observation part, and the observation part is observed and treated. Endoscope devices are widely used.
この内視鏡装置の1つに、挿入部の先端に固体撮像素子、例えばCCDを配設し、観察部位の像を対物光学系で撮像面に結像させ電気信号に変換し、この電気信号を信号処理することで、モニタ等に観察部位の画像を表示させたり、情報記録装置等に画像データとして記憶させることのできる電子内視鏡装置がある。 One of the endoscope apparatuses is provided with a solid-state imaging device, for example, a CCD at the distal end of the insertion portion, and an image of an observation site is formed on an imaging surface by an objective optical system and converted into an electrical signal. Thus, there is an electronic endoscope apparatus that can display an image of an observation site on a monitor or the like and store it as image data in an information recording apparatus or the like.
上述した如き電子内視鏡装置においては、複数の撮像信号を出力可能な固体撮像素子を有する電子内視鏡装置が知られるが、当該装置においては、より簡単な回路構成でより高速に信号処理を実行することが望まれていた。 In the electronic endoscope apparatus as described above, an electronic endoscope apparatus having a solid-state imaging device capable of outputting a plurality of imaging signals is known. However, in the apparatus, signal processing is performed at higher speed with a simpler circuit configuration. Was desired to perform.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、複数の撮像信号を出力可能な固体撮像素子を有する電子内視鏡装置において、簡単な回路構成でより高速に複数の撮像信号の合成後の信号処理を実行することができる電子内視鏡装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in an electronic endoscope apparatus having a solid-state imaging device capable of outputting a plurality of imaging signals, after combining a plurality of imaging signals at a higher speed with a simple circuit configuration. An object of the present invention is to provide an electronic endoscope apparatus capable of executing the signal processing.
本発明の第1の電子内視鏡装置は、複数の撮像信号を出力可能な固体撮像素子を先端に設けた内視鏡と、前記固体撮像素子からの撮像信号を受信して当該撮像信号に所定の信号処理を施す信号処理手段を有するカメラコントロールユニットと、を備えた電子内視鏡装置において、前記信号処理手段は、前記固体撮像素子からの複数の撮像信号をそれぞれ受信し、当該各撮像信号に対してそれぞれ所定のアナログ信号処理を施す複数のアナログ信号処理手段と、前記複数のアナログ信号処理手段においてアナログ信号処理が施された複数のアナログ処理信号をそれぞれA/D変換する複数のA/D変換手段と、前記複数のA/D変換手段においてそれぞれA/D変換された複数のデジタル信号に対して所定の合成処理を施すデジタル信号合成手段と、を備え、前記デジタル信号合成手段における合成処理の前後において、合成後の処理速度は合成前の処理速度に対して速くなっていること特徴とする。 An electronic endoscope apparatus according to a first aspect of the present invention includes an endoscope provided with a solid-state image pickup device capable of outputting a plurality of image pickup signals at a tip thereof, and an image pickup signal received from the solid-state image pickup device. And a camera control unit having signal processing means for performing predetermined signal processing. The signal processing means receives each of a plurality of imaging signals from the solid-state imaging device, and each imaging A plurality of analog signal processing means for performing predetermined analog signal processing on each of the signals, and a plurality of A for A / D converting each of the plurality of analog processing signals subjected to the analog signal processing in the plurality of analog signal processing means / D conversion means and a digital signal synthesizing unit for performing a predetermined synthesis process on the plurality of digital signals respectively A / D converted by the plurality of A / D conversion means When provided with, before and after the combining process in the digital signal synthesis means, the processing speed of the post-synthesis is characterized by being faster the processing speed before synthesis.
本発明の第2の電子内視鏡装置は、同時に読み出し可能な複数の撮像信号を出力可能な固体撮像素子を先端に設けた内視鏡と、所定の映像信号を記憶可能な記憶手段と、前記固体撮像素子の撮像信号を受信して当該撮像信号に所定の信号処理を施す信号処理手段とを有するカメラコントロールユニットと、を備えた電子内視鏡装置において、前記信号処理手段は、前記固体撮像素子からの同時に読み出された撮像信号をそれぞれ受信し、当該各撮像信号に対して所定の処理を施した後、所定の記憶手段へ書き込む第1の信号処理手段と、前記記憶手段から所定の映像信号を読み出す第2の信号処理手段と、前記第1の信号処理手段からの信号に基づいて撮像の機能を制御する撮像機能制御手段と、を具備したこを特徴とする。 A second electronic endoscope apparatus according to the present invention includes an endoscope provided with a solid-state imaging device capable of outputting a plurality of image signals that can be simultaneously read, a storage unit capable of storing a predetermined video signal, An electronic endoscope apparatus comprising: a camera control unit having a signal processing unit that receives an imaging signal of the solid-state imaging element and performs predetermined signal processing on the imaging signal. A first signal processing unit that receives the image signals simultaneously read from the image sensor, performs a predetermined process on each of the image signals, and then writes the signal to a predetermined storage unit; and a predetermined signal from the storage unit The second signal processing means for reading the video signal, and the imaging function control means for controlling the imaging function based on the signal from the first signal processing means.
本発明の第3の電子内視鏡装置は、上記第2の電子内視鏡装置において、前記撮像機能制御手段は、γ補正機能およびホワイトバランス機能を制御することを特徴とする。 According to a third electronic endoscope apparatus of the present invention, in the second electronic endoscope apparatus, the imaging function control unit controls a γ correction function and a white balance function.
本発明によれば、複数の撮像信号を出力可能な固体撮像素子を有する電子内視鏡装置において、簡単な回路構成でより高速に複数の撮像信号の合成後の信号処理を実行することができる。 According to the present invention, in an electronic endoscope apparatus having a solid-state imaging device capable of outputting a plurality of imaging signals, signal processing after combining the plurality of imaging signals can be executed at a higher speed with a simple circuit configuration. .
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1ないし図4は本発明の第1の実施の形態に係わり、図1は電子内視鏡装置の構成を示すブロック図、図2は図1の患者側回路の構成を示すブロック図、図3は図1の電子内視鏡装置の作用を説明するタイミングチャートである。 1 to 4 relate to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the electronic endoscope apparatus. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the patient side circuit of FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the electronic endoscope apparatus of FIG.
(構成)
図1に示すように、第1の実施の形態の電子内視鏡装置1は、体腔内を観察する電子内視鏡2と、この電子内視鏡2からの信号を処理するカメラコントロールユニット(以下、CCUと記す)3と、体腔内を照明するための照明光を電子内視鏡2に供給する光源装置4と、CCU3からの標準フォーマットのTV信号(RGB、Y/C、コンポジットビデオ)を画像表示するためのTVモニタ5とを備えて構成されている。
(Constitution)
As shown in FIG. 1, an
電子内視鏡2は、先端に固体撮像素子、例えばCCD10と図示しないライトガイドを有する。
The
また、CCU3は、CCD10を駆動するための患者側回路12と、患者側回路12の出力をアイソレートするアイソレーション素子14と、アイソレーション素子14によりアイソレートされた患者側回路12からの信号を処理し様々な映像処理を行う2次回路16(信号処理手段)とから構成されている。
The
2次回路16は、アイソレーション素子14を介した患者側回路12からのアナログ信号を処理するアナログ処理部18と、アナログ処理部18の出力であるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部20と、A/D変換部20からのデジタル信号を処理するデジタル処理部22と、デジタル処理部22の出力であるデジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変換部24とから構成されている。
The
電子内視鏡2においては、CCD10は、患者側回路12により駆動され、光源装置4から供給される照明光がライトガイド(図示せず)を通じて伝送され電子内視鏡2の先端より被写体(図示せず)に照射されるようになっている。そして、電子内視鏡2は、図示しないレンズユニットによってCCD10上に結像された被写体像を電気信号に変換し、画像情報としてCCU3に出力するようになっている。
In the
CCU3では、前記CCD10より出力された画像情報を患者側回路12で増幅し、アイソレーション素子14を介して2次回路16に入力するようになっている。
In the
2次回路16においては、アナログ処理部18は、患者側回路12と2次回路16の同期信号の制御、信号の増幅、ノイズ除去などの処理を行う。アナログ処理部18で処理された画像情報は、A/D変換部20でデジタル信号に変換され、デジタル処理部22に入力される。デジタル処理部22では、ガンマ補正、信号合成、エンハンス処理等のデジタル処理を行い、標準フォーマットのTV信号に変換する。そして、前記TV信号は、D/A変換部24によってアナログ信号となり、TVモニタ5に被写体像が映像として表示される。
In the
なお、本実施の形態では、前記電子内視鏡2の先端に設けられたCCD10は、2線読み出しCCDである。
In the present embodiment, the
図2に示すように、患者側回路12は、CCD10を駆動するCCDドライバ30(駆動信号発生手段)と、CCDドライバ30へCCD駆動タイミング信号を出力する、プログラム可能でありまた前記CCD駆動タイミング信号に後述する同期信号を重畳する重畳手段を持つプログラマブル素子であるFPGA(Field Programmable Gate Array)32(駆動信号制御手段)と、FPGA32をプログラムするデータROM34と、CCDの種類の判別及び接続状態を検出するCCD検出回路36(接続検出手段)と、CCD10へCCD駆動信号を伝送するケーブルのマッチングを補正するケーブルマッチング回路38と、FPGA14から出力される選択信号に基づいてCCD10に適応したケーブルマッチング回路38を選択するケーブルマッチング切換回路40と、CCD10から読み出された電気信号を増幅するプリアンプ部42と、CCD10へ供給する電源の供給電源を制限するCCD電源供給回路44と、CCD電源供給回路44へ電源を供給するメイン電源46とから構成される。
As shown in FIG. 2, the
また、CCDドライバ30は、CCD10に蓄積された電荷を転送する水平転送駆動パルス発生回路50及び垂直転送駆動パルス発生回路52と、ブルーミングを抑制するアンチブルーミングパルス発生回路54から構成される。
The
(作用)
次に、このように構成された本実施の形態の電子内視鏡装置1の作用について説明する。
(Function)
Next, the operation of the
まず、電子内視鏡装置1において、患者側回路12と2次回路16との同期を検出する方法を図3のタイミングチャートを使用して説明する。
First, a method for detecting the synchronization between the patient-
ここで、図3において、映像信号読みだし期間内におけるCCD水平転送パルスの1Lのタイミングチャートの拡大図をφAに、このときのCCD出力の拡大図をTAに示す。また、1Vの終わりのCCD水平転送パルスの1Lのタイミングチャートの拡大図及びそのときのCCD出力の拡大図を、上記と同様にそれぞれφB、TBに示す。なお、上記の1Vは1フィールド期間(1/60s)を示し、1Lは約0.5H(1H=63.5μs=水平走査期間)を示す。 Here, in FIG. 3, an enlarged view of the 1L timing chart of the CCD horizontal transfer pulse during the video signal reading period is shown as φA, and an enlarged view of the CCD output at this time is shown as TA. Further, an enlarged view of the 1L timing chart of the CCD horizontal transfer pulse at the end of 1V and an enlarged view of the CCD output at that time are shown in φB and TB, respectively, as described above. Note that 1V indicates one field period (1/60 s), and 1L indicates approximately 0.5H (1H = 63.5 μs = horizontal scanning period).
患者側回路12と2次回路16との同期をとるために、FPGA32は、1Vの終わりに1Lの期間を他の1Lの期間のCCD水平駆動パルスより位相を180度ずらす。上記のようにすることによって他の1Lの期間のCCD出力より位相が180度ずれたCCD出力を発生する。
In order to synchronize the patient-
そして、前記CCD出力は、プリアンプ部42で増幅され、アイソレーション素子14で絶縁され、2次回路16内にあるアナログ処理部18内に入力され、図示していないCDS回路を含む同期信号を検出する同期検出部によってCDS出力が検出された後に、同期VRSTが検出される。
The CCD output is amplified by the
ここで、CCD出力の位相を180度ずらすと、CDS出力で位相の180度ずれた期間が、図3のCDS出力で示すように出力の極性が反転する。この方法で、CCD10から読み出された電気信号に1Vの終わりの1Lの期間のみ同期信号を重畳させている。そして、検出された同期VRSTでFPGA32をリセットことによって患者側回路12と2次回路16との同期がとられる。
Here, if the phase of the CCD output is shifted by 180 degrees, the polarity of the output is reversed as shown by the CDS output in FIG. In this way, the synchronization signal is superimposed on the electrical signal read from the
また、アナログ処理部18内には、図示はしないが、患者側回路12から出力した信号を位相比較するPLL部と、2次回路16と患者側回路12との同期の有無を検出する同期検出手段とが設けられており、この同期検出手段による検出結果に基づいて、FPGA32を制御することによって、同期がとれていない時には、2次回路16が同期をかけやすいように全期間位相比較出来る信号をCCD駆動信号に重畳する。そして同期がとれた時には、一部期間位相比較できる信号をCCD駆動信号に重畳する。
In addition, although not shown in the
さて、本実施の形態の電子内視鏡装置1においては、CCU3は電源投入時に、CCD10の種類及びCCD10を先端に設けた電子内視鏡2の接続状態をCCD検出回路36にて検出する。そして、CCD検出回路36の検出結果に基づいて、データROM34がプログラム可能なFPGA32をプログラムする。
In the
次に、CCD10の種類に基づいてプログラムされたFPGA32は、CCDドライバ30にCCD駆動タイミング信号を出力する。ここで、CCD駆動タイミング信号は、CCD水平駆動タイミング信号S1、S2、垂直転送駆動タイミング信号S3、アンチブルーミングタイミング信号S4である。
Next, the FPGA 32 programmed based on the type of the
このCCD駆動タイミング信号が、それぞれ、水平転送駆動パルス発生回路50、垂直転送駆動発生回路52、アンチブルーミングパルス発生回路54にて電圧増幅される。
The CCD drive timing signals are amplified by a horizontal transfer drive
一方、FPGA32から出力されるCCD10を選択する選択信号に基づいてケーブルマッチング切換回路40が、CCD10に適応したケーブルマッチング回路38を選択し、ケーブルマッチング回路38で波形整形して、それぞれCCD10を駆動するためのCCD水平転送駆動パルス、CCD垂直転送駆動パルス、アンチブルーミングパルスを発生する。
On the other hand, the cable matching
ここで、CCD10を先端に設けた電子内視鏡2が患者側回路12に接続されていない時には、FPGA32は、CCD検出回路36の検出結果に基づき、出力であるCCD垂直転送駆動タイミング信号S3を停止させることによって、CCD10を駆動するCCD垂直転送駆動パルスを停止する。また、異なる種類のCCDを先端に持つ電子内視鏡が接続された場合には、FPGA32は、CCD検出回路36に基づいてCCDの種類に応じたCCD駆動タイミング信号を発生する。
Here, when the
メイン電源46は、CCD電源供給回路44へ電源を供給する。そして、CCD10へ供給する前記CCD電源供給回路44は可変レギュレータ(図示せず)を用いて、出力電流をこの可変レギュレータにフィードバックさせることにより、CCD10の駆動可能な最小の電流を供給している。
The
(効果)
このように本実施の形態の電子内視鏡装置1では、CCD10を先端に設けた電子内視鏡2が患者側回路12に接続されていない時には、FPGA32が、CCD検出回路36の検出結果に基づき、出力であるCCD垂直転送駆動タイミング信号S3を停止させることによって、CCD10を駆動するCCD垂直転送駆動パルスを停止するので、電子内視鏡2を患者側回路12にあらためて接続した際には、CCD10への電源供給に先立って、CCD駆動信号がCCD10に供給されることがなく、CCD駆動信号によるCCD10の発熱を防止することができ、確実にCCD10を保護することができる。
(effect)
As described above, in the
なお、図2に示すように、患者側回路12内にあるFPGA32から出力されるCCD水平転送駆動タイミング信号S1、S2において、2つの水平転送駆動パルスを持つ場合、このタイミングを同一にすると、患者側回路12内のプリアンプ部42と、アイソレーション素子14と、アナログ処理部18、A/D変換部20、デジタル処理部22の一部が2系統となる。また、CCD水平転送駆動パルスを2つ以上にした場合、同一回路が2つ以上になるが、この場合も同様である。
As shown in FIG. 2, when the CCD horizontal transfer drive timing signals S1 and S2 output from the FPGA 32 in the
また、電子内視鏡2が接続されていない時には、CCU3は、FPGA32の出力を一部止めて、一部のCCD駆動パルスのみ停止させてもよい。また、CCDドライバ30を停止させてCCD駆動パルスを停止させてもよい。また、CCD10へ供給する電源の出力を全て停止させてもよい。
Further, when the
また、電子内視鏡2の接続時にCCD10の検知をするまで、FPGA32からの出力ピンがハイインピーダンスになり、出力信号を停止させても良い。
Further, until the
さらに、前記アンチブルーミングパルスが不要なCCD10については、CCD検出回路36に応じてFPGA32がアンチブルーミングタイミング信号S4を止めることにより、CCD10を駆動するアンチブルーミングパルスを止めてもよい。ここで、ケーブルマッチング回路38は、ケーブル長が一定の長さの時に異なるCCD10に対しても同じ回路にしてもよい。
Further, for the
また、白色光を映した際には、FPGA32の内部にて前記アンチブルーミングパルスS4を停止し、かつ、2次回路16が同期をかけやすいCCD水平駆動パルスS1、S2を発生させることによって同期はずれを回避してもよい。
Further, when white light is projected, the anti-blooming pulse S4 is stopped inside the FPGA 32, and the
さらに、患者側回路12より出力される電気信号に対して、アナログ処理部18内のPLL部(図示せず)が位相比較している期間において、CCD水平駆動パルスを2値駆動または3値駆動してもよい。
Further, the CCD horizontal drive pulse is binary-driven or ternary-driven during a period in which the PLL unit (not shown) in the
また、アンチブルーミングパルスは、クロッキングしている交流成分期間と直流成分のみの直流成分期間がある。ここで、アンチブルーミングパルス発生回路54は、CCDの種類によって、前記交流期間と前記直流成分期間はそれぞれ別個に調整していたが、交流成分期間のみ動作するクランプ回路で構成することによって、調整箇所削減をしても良い。
Further, the anti-blooming pulse has a clocked AC component period and a DC component period of only a DC component. Here, the anti-blooming
また、プリアンプ部42は、差動増幅回路にて構成されていたが、一段構成の増幅回路で構成してもよい。
Further, although the
図4及び図5は本発明の第2の実施の形態に係わり、図4は電子内視鏡装置の要部の構成を示すブロック図、図5は図4の信号合成部の作用を説明する説明図である。 4 and 5 relate to the second embodiment of the present invention, FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the main part of the electronic endoscope apparatus, and FIG. 5 explains the operation of the signal synthesis unit of FIG. It is explanatory drawing.
第2の実施の形態は、第1の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。 Since the second embodiment is almost the same as the first embodiment, only different points will be described, and the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
(構成)
第2の実施の形態は、CCDが出力が2つある2線読み出しCCDであり、このCCDをCCD水平転送駆動パルス発生回路から出力される同一タイミングのパルスで駆動し、CCDからの信号を処理する手段を同一構成の2系統の回路で行い、さらに、前記同一2系統の回路で処理された信号をデジタルで合成するものである。
(Constitution)
In the second embodiment, the CCD is a two-line readout CCD having two outputs, and this CCD is driven by pulses of the same timing output from the CCD horizontal transfer drive pulse generation circuit to process signals from the CCD. The means for performing the processing is performed by two circuits of the same configuration, and the signals processed by the two circuits of the same structure are digitally combined.
すなわち、第2の実施の形態の電子内視鏡装置のCCUにおいては、図4に示すように、患者側回路12の一部と2次回路16は、同一2系統の回路ブロックである、第1プリプロセス60aと第2プリプロセス60bと、前記2つの第1及び第2プリプロセス60a、60bからのデジタル信号を合成する信号合成部62と、信号合成部62で合成した信号を処理するポストプロセス64とから構成される。
That is, in the CCU of the electronic endoscope apparatus according to the second embodiment, as shown in FIG. 4, a part of the patient-
第1プリプロセス60aは、CCD10(図示せず)からの一方の信号を増幅するための第1プリアンプ70aと、患者側回路12と2次回路16を絶縁するための第1アイソレーション素子72aと、信号の雑音除去と増幅を行う第1差動アンプ74aと、相関2重サンプリングを行う第1CDS回路76aと、患者側回路12と2次回路16の同期をとるための第1PLL回路78aと、各種アナログ信号処理を行うための第1アナログ信号処理部80aと、第1アナログ信号処理部80aの出力をデジタル信号に変換する第1A/D変換部82aと、第1A/D変換部82aにより変換されたデジタル信号に対して各種デジタル信号処理を行う第1デジタル信号処理部84aと、第1デジタル信号処理部84aにより処理されたデジタル信号にガンマ補正を行う第1ガンマ補正部86aとから構成されている。
The first preprocess 60a includes a
第2プリプロセス60bは、第1プリプロセス60aと同様に構成されており、CCD10(図示せず)からの他方の信号を増幅するための第2プリアンプ70bと、患者側回路12と2次回路16を絶縁するための第2アイソレーション素子72bと、信号の雑音除去と増幅を行う第2差動アンプ74bと、相関2重サンプリングを行う第2CDS回路76bと、患者側回路12と2次回路16の同期をとるための第2PLL回路78bと、各種アナログ信号処理を行うための第2アナログ信号処理部80bと、第2アナログ信号処理部80bの出力をデジタル信号に変換する第2A/D変換部82bと、第2A/D変換部82bにより変換されたデジタル信号に対して各種デジタル信号処理を行う第2デジタル信号処理部84bと、第2デジタル信号処理部84bにより処理されたデジタル信号にガンマ補正を行う第2ガンマ補正部86bとから構成されている。
The
上記第1プリプロセス60aと第2プリプロセス60bからの出力は、信号合成部62に入力される。そして、信号合成部62は、図5に示すように、第1プリプロセス60aからの第1の入力信号(A)と第2プリプロセス60bからの第2の入力信号(B)を記録する第1ラインメモリ88aと第2ラインメモリ88bで構成されている。
Outputs from the first preprocess 60 a and the
信号合成部62は、第1プリプロセス60aと第2プリプロセス60bからの出力の一方を、他方より半周期遅らせて合成する。そして、信号合成部62で合成された信号が、ポストプロセス64に入力される。
The
ポストプロセス64は、マスク演算を行い、空間周波数の帯域強調を行うエンハンス部90と、エンハンス部90を介した各種デジタル信号を処理する後段デジタル信号処理部92と、後段デジタル信号処理部92の出力をアナログ信号に変換するD/A変換部24で構成されている。
The post-process 64 performs mask calculation and enhances a spatial frequency band, a post-stage digital
その他の構成は第1の実施の形態と同じである。 Other configurations are the same as those of the first embodiment.
(作用)
ここで、上記第1プリプロセス60aと第2プリプロセス60bのそれぞれの構成要素は、全て同じ処理を行う。
(Function)
Here, all the components of the first preprocess 60a and the
第1プリプロセス60aは、まず、CCD10の第1の出力CCDOUT(A)がチャンネルA(以下、CHA)より入力され、CCDOUT(A)を第1プリアンプ70aで増幅する。増幅された信号は、第1アイソレーション素子72aを通り、第1差動アンプ74aに入力される。第1差動アンプ74aは、信号のノイズ低減と増幅を行う。
In the first preprocess 60a, first, the first output CCDOUT (A) of the
第1差動アンプ74aで前記処理をされた信号は、第1CDS回路76aに入力され、相関2重サンプリングされる。ここで、第1PLL回路78aで、CCD出力信号に対して患者側回路12と2次回路16の同期をとる。第1CDS回路76aで相関2重サンプリングされた信号は、第1アナログ信号処理部80aに入力される。
The signal processed by the first differential amplifier 74a is input to the
第1アナログ信号処理部80aでは、ゲイン調整、クリップレベルの調整、ペインティングの設定、オートゲインコントロール(AGC)、フィルタリング、クランプ処理等を行う。 The first analog signal processing unit 80a performs gain adjustment, clip level adjustment, painting setting, auto gain control (AGC), filtering, clamp processing, and the like.
第1アナログ信号処理部80aで上記の様々な処理をされた信号は、第1A/D変換部82aにより、10bitのデジタル信号に変換される。変換された10bitのデジタル信号は、第1デジタル信号処理部84aで、クランプ処理、ホワイトバランス等の処理をされる。
The signal that has been subjected to the various processes described above by the first analog signal processing unit 80a is converted into a 10-bit digital signal by the first A /
第1デジタル信号処理部84aで処理された10bitのデジタル信号は、第1ガンマ補正部86aに入力され、第1ガンマ補正部86aでは映像の補正を行う。このとき、10ビットの信号は8ビットの信号に変換される。第1ガンマ補正部86aでは、入力が10ビットであるため、ガンマ補正時の暗部のビット精度が8bit以上確保可能となり、bit精度の劣化を防止できる。このため、入力が8ビットの場合より階調性が向上する。また、10bitから8bitに変換するため、ガンマ処理後の信号処理が一般的な8bit構成のデータ処理となり、メモリ部品、処理ICのコストが低減される。
The 10-bit digital signal processed by the first digital
ここで、第1ガンマ補正部86aは、4つのガンマ補正曲線を持っている。この4つのガンマ補正曲線による4つの特性は、通常観察モード、高コントラストモード(明るいところはより明るく、暗いところはより暗くする。)、低コントラストモード(明るいところは暗く、暗いところは明るくする。)、画像処理モード(ガンマ=1で出力する。)である。なお、前記4つのガンマ補正曲線は、操作者が操作者の使用目的に合わせて図示しないキーボードより選択可能である。
Here, the first
第2プリプロセス60bは、CCD10からの第2の出力CCDOUT(B)がチャンネルB(以下、CHB)より入力される。そして、第2プリプロセス60bは、前記第1プリプロセス60aと同じ構成であるので、CCDOUT(B)に対して、第1プリプロセス60aの処理と全く同じ処理をする。
In the
次に、図5に基づいて、第1プリプロセス60aと第2プリプロセス60bで処理された信号の合成について説明する。
Next, based on FIG. 5, the synthesis of signals processed by the first preprocess 60a and the
第1プリプロセス60aと第2プリプロセス60bで全く同じ処理をされ、第1ガンマ補正部86a及び第2ガンマ補正部86bより信号合成部62に入力信号(A)及び入力信号(B)が入力され、合成される。
The same processing is performed in the first preprocess 60a and the
前記信号処理部62は、上述したように、第1ラインメモリ88aと第2ラインメモリ88bによって構成されている。また、図示しないタイミング制御部からの制御により、第1ラインメモリ88a及び第2ラインメモリ88bがnHz(nは係数)で信号の入力を行い、2nHz(入力の2倍の周波数)のタイミングで、交互に信号を読みだす。このため、読み出すデータは、どちらか一方が半周期分遅れる。このように、第1ラインメモリ88aと第2ラインメモリ88bより、どちらか一方を半周期分遅らせた信号を交互に読み出し、ワイヤードオフで、入力信号(A)と入力信号(B)を合成する。前記のように信号を交互に読み出し、合成することは、信号をマルチプレクスし、合成することと同じである。
As described above, the
このような信号合成部62の作用により入力信号(A)と入力信号(B)が合成され、合成出力信号が得られる。そして、この合成出力信号は、後段のポストプロセス64に入力される。
The input signal (A) and the input signal (B) are combined by such an operation of the
図4に戻り、信号合成部62から出力された図5に示した合成出力信号は、ポストプロセス64に入力される。そして、ポストプロセス64では、まず、合成出力信号に対してエンハンス処理部90でエンハンス処理を行う。このエンハンス処理部90は、接続される電子内視鏡のCCDの画素数やノイズレベル等に応じて、空間フィルタのマスク演算係数を変更し、エンハンスの強調周波数を変更、または、強調の「入り」、「切り」を選択することが可能である。
Returning to FIG. 4, the combined output signal shown in FIG. 5 output from the
エンハンス処理部90でエンハンス処理された信号は、後段デジタル信号処理部92に入力される。後段デジタル信号処理部92では、画像の拡大処理、R、G、B各フレームの同時化、色ズレ検知、フレームの遅延等の処理を行う。
The signal enhanced by the
信号合成部62から出力された合成出力信号は、これら一連の処理が行われた後、D/A変換部94により、アナログ映像信号に変換される。
The combined output signal output from the
(効果)
以上のように第2の実施の形態では、2線読みだしCCDの信号処理を同一構成の2系統の回路でおこなうことで、1系統の回路で切り換えながら行う時より、低い周波数で駆動させることができる。また、同一構成の回路なので、回路が簡素化でき、回路設計も簡単になる。前記したことは、コストの低減にもつながる。
(effect)
As described above, in the second embodiment, two-line reading CCD signal processing is performed by two systems of the same configuration, so that driving is performed at a lower frequency than when switching by one circuit. Can do. In addition, since the circuit has the same configuration, the circuit can be simplified and the circuit design is simplified. The foregoing also leads to cost reduction.
さらに、2系統の信号の合成はデジタルで行っているため、アナログ信号を合成する場合に比べ、信号の劣化が少ない。よって、回路の周波数特性が向上し、解像度の劣化が防止できる。 Further, since the two systems of signals are combined digitally, there is less signal degradation than when analog signals are combined. Therefore, the frequency characteristics of the circuit can be improved and resolution degradation can be prevented.
なお、第2の実施の形態では、信号合成部62の前段に、第1デジタル信号処理部84a及び第2デジタル信号処理部84b、第1ガンマ補正部86a及び第2ガンマ補正部86bがあるが、これらを後段に配置してもよい。
In the second embodiment, the first digital
また、第1ガンマ補正部86a及び第2ガンマ補正部86bで10bitから8bitに変換しているが、入力のビット数と出力のビット数が同じでも、あるいは、入力のビット数より出力のビット数の方が、大きくても良い。
Further, the first
さらに、第2の実施の形態では、第1ガンマ補正部86a及び第2ガンマ補正部86bは、4つのガンマ補正曲線をもっているとしたが、4つの固定されるわけでなく、単一、あるは複数個持つこともできる。
Furthermore, in the second embodiment, the first
また、第2の実施の形態は、水平方向の偶数番目の画素と奇数番目の画素を別々の水平レジスタを用いて読み出している2線読み出しCCDであるが、垂直方向の偶数番目の画素と奇数番目の画素を別々のレジスタを用いて読み出す2線読み出しCCDを用いてもよい。 The second embodiment is a two-line readout CCD that reads out even-numbered pixels and odd-numbered pixels in the horizontal direction using separate horizontal registers, but the even-numbered pixels in the vertical direction and odd-numbered pixels are odd-numbered. A two-line readout CCD that reads out the second pixel using a separate register may be used.
さらに、第2の実施の形態では、出力が2つある2線読み出しCCDで構成しているが、出力が複数あるCCDを用いて構成してもよい。 Furthermore, in the second embodiment, a two-line readout CCD having two outputs is used, but a CCD having a plurality of outputs may be used.
[付記]
(付記項1) 固体撮像素子を先端に設けた内視鏡と、
前記固体撮像素子の出力信号を取り込み信号処理を行う信号処理手段を有するカメラコントロールユニットと
を備えた電子内視鏡装置において、
前記固体撮像素子を駆動する駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
前記内視鏡と前記カメラコントロールユニットとの接続の有無を検出する接続検出手段と、
前記接続検出手段の検出結果に基づき前記駆動信号発生手段の出力を停止させる駆動信号制御手段と
を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。
[Appendix]
(Additional Item 1) An endoscope provided with a solid-state image sensor at the tip;
In an electronic endoscope apparatus comprising: a camera control unit having a signal processing unit that takes in an output signal of the solid-state imaging device and performs signal processing;
Drive signal generating means for generating a drive signal for driving the solid-state imaging device;
Connection detecting means for detecting the presence or absence of connection between the endoscope and the camera control unit;
An electronic endoscope apparatus comprising: drive signal control means for stopping output of the drive signal generation means based on a detection result of the connection detection means.
(付記項2) 前記カメラコントロールユニット内に、前記固体撮像素子への電源を供給する手段に電流制限手段をもつ電源供給回路を有し、
前記電源供給回路が、一定以上の電源を流さない
ことを特徴とする付記項1に記載の電子内視鏡装置。
(Additional Item 2) In the camera control unit, a power supply circuit having a current limiting means is provided in the means for supplying power to the solid-state imaging device,
The electronic endoscope apparatus according to
従来は、CCD故障時において、CCDの発熱を防止するために、CCDの故障状態を検出してCCDへ供給する電流値を制限する方法が知られているが、故障状態を検出する方法が難しく回路複雑化する問題がある。 Conventionally, a method of detecting a failure state of the CCD and limiting a current value supplied to the CCD is known in order to prevent the CCD from generating heat in the event of a CCD failure. However, it is difficult to detect the failure state. There is a problem of circuit complexity.
付記項2の電子内視鏡装置では、カメラコントロールユニット内に固体撮像素子への電流制限手段をもつ電源供給回路を設けるといった簡単な構成により、内視鏡先端に設けた固体撮像素子が故障した際にも、常に発熱量を一定以下にすることを可能とする。
In the electronic endoscope apparatus according to
(付記項3) 前記カメラコントロールユニット内に、
前記内視鏡を接続する患者側回路と、
前記患者回路と電気的に絶縁された2次回路と
を設け、
前記患者側回路内に前記駆動発生手段が出力する前記駆動信号に対して同期信号を重畳させる重畳手段を、前記2次回路内に前記患者側回路内で重畳された前記同期信号を検出する同期検出手段を、それぞれ備えた
ことを特徴とする付記項1に記載の電子内視鏡装置。
(Additional Item 3) In the camera control unit,
A patient circuit connecting the endoscope;
A secondary circuit electrically isolated from the patient circuit;
Synchronizing means for superimposing a synchronizing signal on the driving signal output from the driving generating means in the patient side circuit, and detecting the synchronizing signal superimposed in the patient side circuit in the secondary circuit The electronic endoscope apparatus according to
従来、例えば特開昭64−72724号公報では、2次回路側にCCDを駆動する固体撮像駆動タイミング発生器を持っていたため、2次回路側から患者側回路側へアイソレーション素子を経由してCCD駆動タイミング信号を送っていた。その結果、アイソレーション素子が増えると共に、アイソレーション素子のばらつきにより、伝送されるパルスタイミングの伝送精度が不十分になるといった問題がある。 Conventionally, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-72724, a solid-state imaging drive timing generator for driving a CCD is provided on the secondary circuit side, so the CCD is driven from the secondary circuit side to the patient side circuit side via an isolation element. A timing signal was sent. As a result, there are problems that the number of isolation elements increases and the transmission accuracy of the transmitted pulse timing becomes insufficient due to variations in the isolation elements.
付記項3の電子内視鏡装置では、カメラコントロールユニットに内視鏡を接続する患者側回路と、患者側回路と電気的に絶縁された2次回路とを設け、駆動信号発生手段に同期信号を重畳させることにより、同期信号がされた固体撮像素子からの電気信号を2次回路側へ送り、2次回路側で前記電気信号から同期信号を検出して患者側回路と2次回路の同期をとることで、固体撮像素子から出力された電気信号がアイソレーションを通過した場合にアイソレーション素子の特性によるバラツキに影響されることなく、伝送精度を向上させることを可能とする。
In the electronic endoscope device according to
(付記項4) 前記カメラコントロールユニット内に、
前記内視鏡を接続する患者側回路と、
前記患者側回路と電気的に絶縁された2次回路と
を設け、
前記2次回路内に前記2次回路と前記患者側回路との同期の有無を検出する同期検出手段を、前記患者側回路内に前記駆動信号発生手段が出力する前記駆動信号に同期信号を重畳させる重畳手段を、それぞれ備え、
前記重畳手段が、前記同期検出手段の検出結果に基づいて、異なる信号を前記駆動信号に重畳する
ことを特徴とする付記項1に記載の電子内視鏡装置。
(Additional Item 4) In the camera control unit,
A patient circuit connecting the endoscope;
Providing a secondary circuit electrically insulated from the patient side circuit;
Synchronization detection means for detecting the presence or absence of synchronization between the secondary circuit and the patient side circuit is superimposed in the secondary circuit, and a synchronization signal is superimposed on the drive signal output from the drive signal generation means in the patient side circuit. Each having superimposing means for
The electronic endoscope apparatus according to
従来の電子内視鏡装置においては、通常、カメラコントロールユニットの電源投入時に最初から映像信号を読みだしていたため、2次回路側で患者側回路との同期が取りづらいといった問題がある。 In the conventional electronic endoscope apparatus, since the video signal is normally read from the beginning when the camera control unit is turned on, there is a problem that it is difficult to synchronize with the patient side circuit on the secondary circuit side.
付記項4の電子内視鏡装置では、前記重畳手段が前記同期検出手段の検出結果に基づいて異なる信号を前記駆動信号に重畳することで、前記2次回路内の前記同期検出手段において、容易に同期検出を行うことを可能とする。
In the electronic endoscope apparatus according to
(付記項5) 複数の出力をもつ固体撮像素子を先端に設けた内視鏡と、
前記固体撮像素子の出力を取り込み信号処理を行う信号処理手段を有するカメラコントロールユニットと
を備えた電子内視鏡装置において、
前記信号処理手段は、
前記固体撮像素子からの複数の出力信号を信号処理する複数の出力信号処理手段と、
複数の出力信号処理手段で信号処理した前記複数の出力信号をデジタルで合成する信号合成手段と
を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。
(Additional Item 5) An endoscope provided with a solid-state imaging device having a plurality of outputs at the tip;
In an electronic endoscope apparatus comprising: a camera control unit having a signal processing unit that takes in an output of the solid-state imaging device and performs signal processing;
The signal processing means includes
A plurality of output signal processing means for signal processing a plurality of output signals from the solid-state imaging device;
An electronic endoscope apparatus comprising: signal combining means for digitally combining the plurality of output signals subjected to signal processing by a plurality of output signal processing means.
CCDの映像読み出し期間を短縮するために、水平方向の偶数番目の画素と奇数番目の画素を別々の水平レジスタ(以下、CH A、CH B)を用いて読み出す2線読み出しCCDがある。従来技術として、この2線読み出しCCDを用いて、1画素毎に180度位相の異なる水平転送パルスで読み出す電子内視鏡装置が知られている。しかし、従来の電子内視鏡装置では、後段の処理回路を高速なアナログ回路で構成して、アナログでCH Aからの信号とCH Bからの信号を合成しなくてはならず、アナログ回路を高速で駆動させるために、周波数特性が悪くなり、解像度が劣化するという問題がある。 In order to shorten the CCD image readout period, there is a two-line readout CCD that reads out even-numbered pixels and odd-numbered pixels in the horizontal direction using separate horizontal registers (hereinafter referred to as CH A and CH B). As a conventional technique, there is known an electronic endoscope apparatus that reads out by a horizontal transfer pulse having a phase difference of 180 degrees for each pixel using the two-line readout CCD. However, in the conventional electronic endoscope apparatus, the subsequent processing circuit must be composed of a high-speed analog circuit, and the signal from CH A and the signal from CH B must be synthesized in an analog manner. In order to drive at high speed, there is a problem that the frequency characteristic is deteriorated and the resolution is deteriorated.
付記項5の電子内視鏡装置では、前記複数の出力信号処理手段が前記固体撮像素子の複数の出力からの信号を同じタイミングで別々に処理し、信号合成手段が前記複数の出力信号処理手段で処理された信号をデジタルで合成することで、回路を高速に切り換えながら固体撮像素子の複数の出力信号を処理することなく、かつ、アナログで合成する必要もなく、解像度の劣化の防止を可能とする。
In the electronic endoscope apparatus according to additional item 5, the plurality of output signal processing units separately process signals from the plurality of outputs of the solid-state imaging device at the same timing, and a signal synthesis unit includes the plurality of output signal processing units. By digitally synthesizing the signals processed in
(付記項6) 複数の出力をもつ固体撮像素子を先端に設けた内視鏡と、
前記固体撮像素子の出力を取り込み信号処理を行う信号処理手段を有するカメラコントロールユニットと
を備えた電子内視鏡装置において、
前記固体撮像素子を駆動するための同一タイミングの水平転送パルスを発生する駆動信号発生手段
を設けたことを特徴とする電子内視鏡装置。
(Additional Item 6) An endoscope provided with a solid-state imaging device having a plurality of outputs at the tip;
In an electronic endoscope apparatus comprising: a camera control unit having a signal processing unit that takes in an output of the solid-state imaging device and performs signal processing;
An electronic endoscope apparatus comprising drive signal generating means for generating horizontal transfer pulses at the same timing for driving the solid-state imaging device.
付記項6の電子内視鏡装置では、前記駆動信号発生手段が前記固体撮像素子を駆動するための同一タイミングの水平転送パルスを発生することで、前記固体撮像素子の複数のチャンネルから同時に信号を出力することを可能とする。 In the electronic endoscope apparatus according to appendix 6, the drive signal generation unit generates horizontal transfer pulses at the same timing for driving the solid-state image sensor, thereby simultaneously receiving signals from a plurality of channels of the solid-state image sensor. It is possible to output.
(付記項7) 固体撮像素子を先端に設けた内視鏡と、
前記固体撮像素子の出力信号を取り込み信号処理を行う信号処理手段を有するカメラコントロールユニットと
を備えた電子内視鏡装置において、
前記カメラコントロールユニットの前記信号処理手段は、前記固体撮像素子の出力信号をデジタル処理するデジタル処理手段内にガンマ補正手段を備え、
前記ガンマ補正手段の入力ビット数は、出力ビット数より多い
ことを特徴とする電子内視鏡装置。
(Additional Item 7) An endoscope provided with a solid-state image sensor at the tip;
In an electronic endoscope apparatus comprising: a camera control unit having a signal processing unit that takes in an output signal of the solid-state imaging device and performs signal processing;
The signal processing unit of the camera control unit includes a gamma correction unit in a digital processing unit that digitally processes an output signal of the solid-state imaging device,
The electronic endoscope apparatus characterized in that the number of input bits of the gamma correction means is larger than the number of output bits.
従来の映像の補正を行うガンマ補正部では、例えば入力と出力のビット数が同じであり、ガンマ補正曲線の傾きが1でないので、見かけのビット数が少なくなり、ビット精度が劣化し十分な階調性が保てなくなるという問題がある。 In a conventional gamma correction unit that performs image correction, for example, the number of input and output bits is the same, and the slope of the gamma correction curve is not 1, so the apparent number of bits is reduced, the bit accuracy is degraded, and a sufficient level is obtained. There is a problem that the tonality cannot be maintained.
付記項7の電子内視鏡装置では、前記ガンマ補正手段の入力ビット数を出力ビット数より多くすることで、ガンマ補正曲線の傾きが1より大きくても、ビット精度の劣化が防止でき、本来の階調性を維持することを可能とする。
In the electronic endoscope apparatus according to appendix 7, the number of input bits of the gamma correction unit is made larger than the number of output bits, so that even if the slope of the gamma correction curve is larger than 1, deterioration of bit accuracy can be prevented. It is possible to maintain the gradation of the image.
1…電子内視鏡装置
2…電子内視鏡
3…CCU
4…光源装置
5…TVモニタ
10…CCD
12…患者側回路
14…アイソレーション素子
16…2次回路
18…アナログ処理部
20…A/D変換部
22…デジタル処理部
24…D/A変換部
30…CCDドライバ
32…FPGA
34…データROM
36…CCD検出回路
38…ケーブルマッチング回路
40…ケーブルマッチング切換回路
42…プリアンプ部
44…CCD電源供給回路
46…メイン電源
50…水平転送駆動パルス発生回路
52…垂直転送駆動パルス発生回路
54…アンチブルーミングパルス発生回路
代理人 弁理士 伊藤 進
DESCRIPTION OF
4 ... Light source device 5 ... TV monitor 10 ... CCD
DESCRIPTION OF
34 ... Data ROM
36 ...
Attorney Susumu Ito
Claims (3)
前記固体撮像素子からの撮像信号を受信して当該撮像信号に所定の信号処理を施す信号処理手段を有するカメラコントロールユニットと、
を備えた電子内視鏡装置において、
前記信号処理手段は、
前記固体撮像素子からの複数の撮像信号をそれぞれ受信し、当該各撮像信号に対してそれぞれ所定のアナログ信号処理を施す複数のアナログ信号処理手段と、
前記複数のアナログ信号処理手段においてアナログ信号処理が施された複数のアナログ処理信号をそれぞれA/D変換する複数のA/D変換手段と、
前記複数のA/D変換手段においてそれぞれA/D変換された複数のデジタル信号に対して所定の合成処理を施すデジタル信号合成手段と、
を備え、
前記デジタル信号合成手段における合成処理の前後において、合成後の処理速度は合成前の処理速度に対して速くなっていること特徴とする電子内視鏡装置。 An endoscope provided with a solid-state imaging device capable of outputting a plurality of imaging signals at the tip;
A camera control unit having signal processing means for receiving an imaging signal from the solid-state imaging device and performing predetermined signal processing on the imaging signal;
In an electronic endoscope apparatus comprising:
The signal processing means includes
A plurality of analog signal processing means for respectively receiving a plurality of imaging signals from the solid-state imaging device and applying predetermined analog signal processing to the respective imaging signals;
A plurality of A / D conversion means for A / D converting each of the plurality of analog processing signals subjected to the analog signal processing in the plurality of analog signal processing means;
Digital signal synthesizing means for performing a predetermined synthesizing process on the plurality of digital signals respectively A / D converted by the plurality of A / D conversion means;
With
An electronic endoscope apparatus characterized in that the processing speed after synthesis is faster than the processing speed before synthesis before and after the synthesis processing in the digital signal synthesis means.
所定の映像信号を記憶可能な記憶手段と、前記固体撮像素子の撮像信号を受信して当該撮像信号に所定の信号処理を施す信号処理手段とを有するカメラコントロールユニットと、
を備えた電子内視鏡装置において、
前記信号処理手段は、
前記固体撮像素子からの同時に読み出された撮像信号をそれぞれ受信し、当該各撮像信号に対して所定の処理を施した後、所定の記憶手段へ書き込む第1の信号処理手段と、
前記記憶手段から所定の映像信号を読み出す第2の信号処理手段と、
前記第1の信号処理手段からの信号に基づいて撮像の機能を制御する撮像機能制御手段と、
を具備したこを特徴とする電子内視鏡装置。 An endoscope provided at the tip with a solid-state imaging device capable of outputting a plurality of imaging signals that can be read simultaneously;
A camera control unit having storage means capable of storing a predetermined video signal, and signal processing means for receiving an imaging signal of the solid-state imaging device and performing predetermined signal processing on the imaging signal;
In an electronic endoscope apparatus comprising:
The signal processing means includes
First signal processing means for receiving each image signal simultaneously read from the solid-state image sensor, performing a predetermined process on each image signal, and writing to a predetermined storage means;
Second signal processing means for reading a predetermined video signal from the storage means;
Imaging function control means for controlling an imaging function based on a signal from the first signal processing means;
An electronic endoscope apparatus comprising:
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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