JP2006000375A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ズーム制御及びフォーカス制御のための駆動・制御系を既存の回路に内蔵させることにより小型化を実現した内視鏡装置を提供する。
【解決手段】内視鏡装置であって、レンズユニット１０と、レンズユニット１０を介して取り込まれた光学像を撮像する撮像部（ＣＣＤ）１１と、ズーム機能及びフォーカス機能の少なくとも一方を実現するためにレンズユニット１０を駆動するレンズユニット駆動モータ２１，２２とを有するカメラヘッド３と、撮像部（ＣＣＤ）１１から出力される撮像信号を処理してモニタに出力する映像処理回路１２と、レンズユニット駆動モータ２１，２２を制御するためのモータ駆動回路１８と、ズームスイッチまたはフォーカススイッチの操作によるスイッチ信号を検出してモータ駆動回路１８を制御する制御信号を出力するモータ制御回路（ＣＰＵ）１７とを有するＣＣＵ４とを具備する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内視鏡装置に関するものである。

例えば、特開平９−３２２５６６号公報や特開平８−３３６４９７号公報に開示されているように、ＣＣＵ（カメラコントロールユニット）とは別個にズーム制御装置を配置し、このズーム制御装置からの制御により光学像の拡大や縮小を行う内視鏡装置が従来から知られている。
特開平９−３２２５６６号公報 特開平８−３３６４９７号公報

上記した従来技術においては、ＣＣＵとズーム制御装置が別個に配置されているので、装置の小型化に対する妨げになっていた。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、ズーム制御及びフォーカス制御のための駆動・制御系を既存の回路に内蔵させることにより、小型化を実現した内視鏡装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、第１の発明は、内視鏡装置であって、レンズユニットと、前記レンズユニットを介して取り込まれた光学像を撮像する撮像部と、ズーム機能及びフォーカス機能の少なくとも一方を実現するために、前記レンズユニットを駆動するレンズユニット駆動モータとを有する内視鏡部と、前記撮像部から出力される撮像信号を処理してモニタに出力する映像処理回路と、前記レンズユニット駆動モータを制御するためのモータ駆動回路と、ズームスイッチとフォーカススイッチの少なくとも一方からのスイッチ信号を検出して前記モータ駆動回路を制御する制御信号を出力するモータ制御回路とを有するコントロールユニットと、を具備する。

また、第２の発明は、内視鏡装置であって、レンズユニットと、前記レンズユニットを介して取り込まれた光学像を撮像する撮像部と、ズーム機能及びフォーカス機能の少なくとも一方を実現するために、前記レンズユニットを駆動するレンズユニット駆動モータと、前記レンズユニット駆動モータを制御するためのモータ駆動回路と、ズームスイッチとフォーカススイッチの少なくとも一方が操作されたことにより発生されたスイッチ信号を検出して前記モータ駆動回路を制御する制御信号を出力するモータ制御回路とを有する内視鏡部と、前記撮像部から出力される撮像信号を処理してモニタに出力する映像処理回路を有するコントロールユニットと、を具備する。

また、第３の発明は、内視鏡装置であって、レンズユニットと、前記レンズユニットを介して取り込まれた光学像を撮像する撮像部と、ズーム機能及びフォーカス機能の少なくとも一方を実現するために、前記レンズユニットを駆動するレンズユニット駆動モータと、前記レンズユニット駆動モータを制御するためのモータ駆動回路と、ズームスイッチまたはフォーカススイッチの操作によるスイッチ信号を検出して前記モータ駆動回路を制御する制御信号を出力するモータ制御回路とを備えた内視鏡部と、前記撮像部から出力される撮像信号を処理してモニタに出力する映像処理回路と、操作部と、前記操作部の操作によるスイッチ信号と、前記ズームスイッチまたはフォーカススイッチの操作によるスイッチ信号に基づいて、前記モータ駆動回路を制御するための制御信号を前記モータ制御回路に供給する制御回路とを備えたコントロールユニットと、を具備する。

本発明によれば、ズーム制御及びフォーカス制御のための駆動・制御系を既存の回路に内蔵させたので、装置の小型化を実現することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明が適用される内視鏡システムの構成を示す図である。患者の体腔内に挿入される光学式内視鏡２はＣＣＤ等の撮像素子を備える内視鏡部としてのカメラヘッド３に接続され、カメラヘッド３は、ＣＰＵや映像信号処理回路を備えたコントロールユニットとしてのＣＣＵ（カメラコントロールユニット）４に接続される。ＣＣＵ４はＴＶモニター５に接続される。さらに、光学式内視鏡２にはライトガイド７を介して光源装置６が接続される。なお、本システムの構成として、光学式内視鏡２、カメラヘッド３、及びライトガイド７とが一体となったビデオスコープを用いても良い。

（第１実施形態）
図２は、本発明の第１実施形態に係る内視鏡装置の構成を示すブロック図である。カメラヘッド３には、ズームレンズやフォーカスレンズを含むレンズユニット１０、ＣＣＤ（撮像素子）１１、ＴＧ（タイミングジェネレータ）１３、ズーム用モータ２１、フォーカス用モータ２２、ズーム位置検出手段２３、フォーカス位置検出手段２４、ズームＳＷ２５、フォーカスＳＷ２６が配置されている。

一方、ＣＣＵ４には、映像処理回路１２、ＳＳＧ（同期信号生成器）１４、クロック発振器１５、分周回路１６、モータ駆動回路１８、ＣＰＵ１７、モータ用電源回路１９、制御用電源回路２０が配置されている。

内視鏡装置の動作時、患者の体内に挿入された光学式内視鏡１により観察対象組織の観察像が取り込まれてＣＣＤ１１により撮像される。ＣＣＤ１１からの撮像信号は映像処理回路１２に入力されて所定の映像処理が施された後、ＴＶ信号としてＴＶモニタ５（図１）に送られ被写体像８のごとく表示される。

クロック発振器１５は、所定周波数のクロック信号ＣＬＫを生成する部分である。このクロック信号ＣＬＫは、ＳＳＧ１４に供給されて水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）、垂直同期信号（ＶＳＹＮＣ）、その他の各種の同期信号が生成される。ＨＳＹＮＣ及びＶＳＹＮＣはＣＬＫとともにタイミングジェネレータ（ＴＧ）１３に供給されるとともに、映像処理回路１２及びＣＰＵ１７に供給される。ＴＧ１３はＣＣＤ１１の撮像タイミングを決める信号を生成する。

ユーザがズームＳＷ２５を操作するとＴＥＬＥまたはＷＩＤＥのスイッチ信号がＣＰＵ１７に送られる。ＣＰＵ１７はこれらの信号に応じた動作をズームレンズに行わせるための制御信号をモータ駆動回路１８に送る。モータ駆動回路１８は、クロック発振器１５からのＣＬＫを分周回路１６にて分周した信号に従って動作し、ＣＰＵ１７からの制御信号に基づいてズーム用モータ２１を駆動するための信号ＺＡ、ＺＢ、ＺＡ（反転）、ＺＢ（反転）を生成する。ズーム用モータ２１はこれらの信号に基いてレンズユニット１０内のズームレンズをテレまたはワイド方向に移動させる。ズームレンズの位置がフォトインタラプタなどで構成されるズーム位置検出手段２３により検出されＰＩＺ信号としてＣＰＵ１７に供給されるので、ＣＰＵ１７は、ズームレンズを所望の位置に移動させることができる。

また、ユーザがフォーカスＳＷ２６を操作するとＮＥＡＲまたはＦＡＲのスイッチ信号がＣＰＵ１７に送られる。ＣＰＵ１７はこれらの信号に応じた動作をズームレンズに行わせるための制御信号をモータ駆動回路１８に送る。モータ駆動回路１８は、ＣＰＵ１７からの制御信号に基いてフォーカス用モータ２２を駆動するための信号ＦＡ、ＦＢ、ＦＡ（反転）、ＦＢ（反転）を生成する。フォーカス用モータ２２はこれらの信号に基いてレンズユニット１０内のフォーカスレンズを近いまたは遠い方向に移動させる。フォーカスレンズの位置がフォトインタラプタなどで構成されるフォーカス位置検出手段２４により検出されＰＩＦ信号としてＣＰＵ１７に供給されるので、ＣＰＵ１７は、フォーカスレンズを合焦位置に移動させることができる。

上記した構成によれば、ズーム制御及びフォーカス制御のための駆動・制御系をＣＣＵ４に内蔵させたので、装置の小型化を実現することができる。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係る内視鏡装置の構成を示すブロック図である。この実施形態では、図２で説明したモータ駆動回路１８、モータ制御回路２７、分周回路１６を、カメラヘッド３の内部に配置したことを特徴とする。図４は、第２実施形態のモータ制御回路２７の構成を示し、モータ駆動回路制御部５１と、ＳＷ信号・位置検出部５２とを有する。ＳＷ信号・位置検出部５２は、ズームＳＷ２５あるいはフォーカスＳＷ２６が操作されることによるスイッチ信号を検出するとともに、ズーム位置検出手段２３からのＰＩＺ信号と、フォーカス位置検出手段２４からのＰＩＦ信号とを受信して、モータ駆動回路制御部５１に指示信号を送る。モータ駆動回路制御部５１は、ＳＷ信号・位置検出部５２からの指示信号を受けて、モータ駆動回路１８に各種の制御信号を送る。

第２実施形態によれば、ズーム制御及びフォーカス制御のための駆動・制御系をカメラヘッド３の内部に配置したので、装置の小型化が実現されるとともに、カメラヘッド３とＣＣＵ４間のコネクタのピン数（信号線数）を大幅に減らすことができる。実際、カメラヘッド３とＣＣＵ４間の信号線の数は、モータ用電源回路１９用と制御用電源回路２０用の２本になる。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係る内視鏡装置の構成を示すブロック図である。この実施形態では、第２実施形態と同様に、モータ駆動回路１８、モータ制御回路２７、分周回路１６を、カメラヘッド３の内部に配置するとともに、カメラヘッド３内のモータ制御回路２７−１と、ＣＣＵ４内のＣＰＵ１７とが双方向のシリアル通信を行うように接続線を設けるとともに、ズーム及びフォーカス動作指示用スイッチとしてのキーボード２８をＣＰＵ１７に接続したことを特徴とする。

図６は、第３実施形態のモータ制御回路２７−１の構成を示し、モータ駆動回路制御部５１と、ＳＷ信号検出部５２と、シリアル／パラレル変換部５４と、シリアルデータ生成部５３とから構成される。

第３実施形態では、ＣＰＵ１７は、ズームＳＷ２５またはフォーカスＳＷの操作によるスイッチ信号だけでなく、キーボード２８の操作によるスイッチ信号をも受信して、キーボード２８からのズームまたはフォーカス制御を行えるようにしている。

すなわち、カメラヘッド３のズームＳＷ２５の操作によるスイッチ信号（ＴＥＬＥ，ＷＩＤＥ）及びフォーカスＳＷ２６の操作によるスイッチ信号（ＮＥＡＲ，ＦＡＲ）と、ズーム位置検出手段２３からのＰＩＺ信号及びフォーカス位置検出手段２４からのＰＩＦ信号とが、シリアルデータ生成部５３に入力されてシリアルデータＳＤ１としてＣＰＵ１７に入力される。図７（Ａ）はシリアルデータＳＤ１のビット系列を示しており、図７（Ｂ）は各ビットの内容を示している。

ＣＣＵ４内のＣＰＵ１７はＳＤ１データ及びキーボード２８の操作によるスイッチ信号に基づいてモータ駆動回路１８を制御するための信号をシリアルデータＳＤ２として生成する。図７（Ｃ）はシリアルデータＳＤ２のビット系列を示しており、図７（Ｄ）は各ビットの内容を示している。

シリアル／パラレル変換部５４は、ＣＰＵ１７からのシリアルデータＳＤ２を受信し、それぞれＴＥＬＥ１、ＷＩＤＥ１、ＮＥＡＲ１、ＦＡＲ１のパラレル信号に変換する。ＳＷ信号検出部５２はこのパラレル信号を検出してモータ駆動回路制御部５１に指示信号を送る。モータ駆動回路制御部５１は、ＳＷ信号検出部５２からの指示信号を受けてモータ駆動回路１８に各種の制御信号を送る。

第３実施形態によれば、第２実施形態の効果に加えて、キーボード２８からのズーム及びフォーカス制御が可能になる。さらに、映像処理回路１２の後段に設けられた重畳回路３０において、映像処理回路１２からの映像信号に、ＣＰＵ１７に送られたＰＩＺ信号及びＰＩＦ信号から得られる現在のズーム倍率やフォーカス位置情報を重畳し、ＴＶモニタ５に表示することができる。

本発明が適用される内視鏡システムの構成を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る内視鏡装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る内視鏡装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態のモータ制御回路２７の構成を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る内視鏡装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態のモータ制御回路２７−１の構成を示す図である。 シリアルデータＳＤ１,ＳＤ２のビット系列及び各ビットの内容を示す図である。

符号の説明

１…電子内視鏡システム、２…光学式内視鏡、３…カメラヘッド、４…ＣＣＵ、５…ＴＶモニタ、６…光源装置、７…ライトガイド、８…被写体像、１０…レンズユニット、１１…ＣＣＤ、１２…映像処理回路、１３…ＴＧ（タイミングジェネレータ）、１４…ＳＳＧ（同期信号発生器）、１５…クロック発振器、１６…分周回路、１７…ＣＰＵ、１８…モータ駆動回路、１９…モータ用電源回路、２０…制御用電源回路、２１…ズーム用モータ、２２…フォーカス用モータ、２３…ズーム位置検出手段、２４…フォーカス位置検出手段、２５…ズームＳＷ、２６…フォーカスＳＷ。

Claims (3)

1. レンズユニットと、
   前記レンズユニットを介して取り込まれた光学像を撮像する撮像部と、
   ズーム機能及びフォーカス機能の少なくとも一方を実現するために、前記レンズユニットを駆動するレンズユニット駆動モータと、
   を備えた内視鏡部と、
   前記撮像部から出力される撮像信号を処理してモニタに出力する映像処理回路と、
   前記レンズユニット駆動モータを制御するためのモータ駆動回路と、
   ズームスイッチまたはフォーカススイッチの操作によるスイッチ信号を検出して前記モータ駆動回路を制御する制御信号を出力するモータ制御回路と、
   を備えたコントロールユニットと、
   を具備したことを特徴とする内視鏡装置。
2. レンズユニットと、
   前記レンズユニットを介して取り込まれた光学像を撮像する撮像部と、
   ズーム機能及びフォーカス機能の少なくとも一方を実現するために、前記レンズユニットを駆動するレンズユニット駆動モータと、
   前記レンズユニット駆動モータを制御するためのモータ駆動回路と、
   ズームスイッチまたはフォーカススイッチの操作によるスイッチ信号を検出して前記モータ駆動回路を制御する制御信号を出力するモータ制御回路と、
   を備えた内視鏡部と、
   前記撮像部から出力される撮像信号を処理してモニタに出力する映像処理回路を備えたコントロールユニットと、
   を具備したことを特徴とする内視鏡装置。
3. レンズユニットと、
   前記レンズユニットを介して取り込まれた光学像を撮像する撮像部と、
   ズーム機能及びフォーカス機能の少なくとも一方を実現するために、前記レンズユニットを駆動するレンズユニット駆動モータと、
   前記レンズユニット駆動モータを制御するためのモータ駆動回路と、
   ズームスイッチまたはフォーカススイッチの操作によるスイッチ信号を検出して前記モータ駆動回路を制御する制御信号を出力するモータ制御回路と、
   を備えた内視鏡部と、
   前記撮像部から出力される撮像信号を処理してモニタに出力する映像処理回路と、
   操作部と、
   前記操作部の操作によるスイッチ信号と、前記ズームスイッチまたはフォーカススイッチの操作によるスイッチ信号に基づいて、前記モータ駆動回路を制御するための制御信号を前記モータ制御回路に供給する制御回路と、
   を備えたコントロールユニットと、
   を具備することを特徴とする内視鏡装置。

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