JP2009045366A - 内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】先端部が有する各部の発熱を抑制可能な内視鏡を提供する。
【解決手段】本発明の内視鏡は、挿入部と、前記挿入部の先端側に先端部とを有する内視鏡であって、前記先端部は、被写体の像を電荷として蓄積し、該電荷を電気信号として出力する撮像素子と、前記撮像素子における電荷転送期間以外の期間においては駆動停止し、該電荷転送期間において、前記電気信号に対してノイズを除去するための所定の処理を行って前記電気信号を撮像信号とした後、前記内視鏡と画像処理装置との間に設けられた信号伝送回路へ該撮像信号を出力するノイズ除去回路と、前記電荷転送期間以外の期間において駆動停止し、前記電荷転送期間において、前記電気信号を出力するタイミングを示すための信号を前記撮像素子へ出力し、前記所定の処理を行うタイミングを示すための信号を前記ノイズ除去回路へ出力する信号生成回路とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内視鏡に関し、特に、ノイズ除去を行いつつ先端部の発熱を抑制できる内視鏡に関するものである。

内視鏡及び画像処理装置等を有する内視鏡装置は、従来より、医療分野等において広く用いられている。特に、医療分野における内視鏡装置は、術者等が被検体としての生体内の観察等を行うという用途において主に用いられている。そして、そして、前述した内視鏡装置としては、例えば、特許文献１に提案されている内視鏡装置がある。

前述した種類の内視鏡装置としての、例えば、特許文献１に提案されている内視鏡装置は、ＣＣＤと、相関二重サンプリング回路（以降、ＣＤＳ回路と記す）と、タイミングジェネレータとが内部に収納されたＣＣＤユニットを有する内視鏡撮像装置を具備して構成されている。
特開２００１−７８９６０号公報

特許文献１に提案されている内視鏡装置は、前述したような構成を有しているため、例えば、ＣＣＤが撮像した被写体の像の画像にノイズが発生する等の、ＣＣＤユニットの内部に収納されている各部の発熱による影響を無視できず、この点において課題が生じている。

本発明は、前述した点に鑑みてなされたものであり、先端部が有する各部の発熱を抑制可能な内視鏡を提供することを目的としている。

本発明における第１の内視鏡は、体腔内に挿入される挿入部と、前記挿入部の先端側に先端部とを有する内視鏡であって、 前記先端部は、被写体の像を電荷として蓄積するとともに、該電荷を電気信号として出力する撮像素子と、前記撮像素子から前記電気信号が出力される電荷転送期間以外の期間においては駆動停止するとともに、該電荷転送期間において、前記撮像素子から出力される前記電気信号に対してノイズを除去するための所定の処理を行い、該所定の処理が施された前記信号を撮像信号とした後、前記内視鏡と、該撮像信号に対して画像処理を行う画像処理装置との間に設けられた信号伝送回路に対して該撮像信号を出力するノイズ除去回路と、前記電荷転送期間以外の期間において駆動停止するとともに、前記電荷転送期間において、前記電気信号を出力するタイミングを示すための第１のタイミング信号を前記撮像素子に対して出力し、前記所定の処理を行うタイミングを示すための第２のタイミング信号を前記ノイズ除去回路に対して出力する信号生成回路と、を有することを特徴とする。

本発明における第２の内視鏡は、前記第１の内視鏡において、前記信号伝送回路は、縦続接続された２個のトランジスタを少なくとも有して構成されていることを特徴とする。

本発明における第３の内視鏡は、前記第２の内視鏡において、前記縦続接続された２個のトランジスタのうち、一方のトランジスタは前記内視鏡に設けられ、他方のトランジスタは前記画像処理装置に設けられていることを特徴とする。

本発明における第４の内視鏡は、前記第１乃至前記第３の内視鏡において、前記所定の処理は、相関二重サンプリング処理であることを特徴とする。

本発明における内視鏡によると、先端部が有する各部の発熱を抑制可能である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１から図７は、本発明の実施形態に係るものである。図１は、本実施形態に係る内視鏡装置の要部の構成の一例を示す図である。図２は、図１の内視鏡装置が有する内視鏡、プロセッサ及びユニバーサルコードの内部構成の概要を示す図である。図３は、図２の内視鏡における先端部の構成の一例を示す図である。図４は、図３に示す各部の動作タイミングを示すタイムチャートである。図５は、図２の内視鏡における先端部の構成の、図３とは異なる例を示す図である。図６は、ＣＣＤにおいて蓄積される電荷と、該電荷の蓄積時間との関係の一例を示す説明図である。図７は、ＣＣＤにおいて蓄積される電荷と、該電荷の蓄積時間との関係の、図６とは異なる例を示す説明図である。

内視鏡装置１は、図１に示すように、被写体の像を撮像し、撮像信号として出力する内視鏡２と、図示しないランプ及び絞り等を内部に有し、内視鏡２に対してＲＧＢの面順次光を照明光として供給する光源装置３と、内視鏡２から出力される撮像信号に基づいて画像処理を行うことにより画像信号を生成する、画像処理装置としてのプロセッサ４と、該画像信号に基づいて被写体像を画像表示するモニタ５とを有して要部が構成されている。

内視鏡２は、体腔内に挿入される挿入部６と、挿入部６の基端側に設けられた操作部７と、操作部７の一側部から延出するユニバーサルコード８とを有して構成される。

挿入部６は、先端部６ａと、先端部６ａの基端側に設けられた湾曲部６ｂと、湾曲部６ｂの基端側に設けられた、可撓性を有する可撓管部６ｃとを有して構成されている。

操作部７は、把持部７ａと、湾曲操作ノブ７ｂと、レリーズ指示等を行うための各種スイッチが設けられた操作スイッチ部７ｃとを備えている。

一端側が操作部７の一側部から延出しているユニバーサルコード８は、光源装置３に着脱自在に接続される内視鏡コネクタ８ａを他端側に有して構成されている。

また、一端側が内視鏡コネクタ８ａの一側部から延出している電気ケーブル９は、プロセッサ４に着脱自在に接続される電気コネクタ９ａを他端側に有して構成されている。

内視鏡２、プロセッサ４及びユニバーサルコード８は、図２に示すような内部構成を各々有している。なお、図２においては、説明の簡単のため、ユニバーサルコード８の内視鏡コネクタ８ａ、電気ケーブル９及び電気コネクタ９ａは図示しないものとする。

内視鏡２の先端部６ａは、図２に示すように、ＣＣＤ２１と、ＣＤＳ回路２２と、タイミングジェネレータ２３と、トランジスタＴＲ１と、抵抗Ｒ１を内部に有している。

撮像素子としてのＣＣＤ２１は、例えば、フルフレーム型のＣＣＤまたはフレームトランスファ型等のＣＣＤにより構成されている。また、ＣＣＤ２１は、入力されるφＰＤＮ信号のタイミングに応じてプロセッサ４から供給される、電圧Ｖ_ｄｄにより駆動する。換言すると、φＰＤＮ信号がオンを示す場合において、電圧Ｖ_ｄｄがＣＣＤ２１に供給されるとともに、φＰＤＮ信号がオフを示す場合において、電圧Ｖ_ｄｄのＣＣＤ２１への供給が停止される。また、ＣＣＤ２１は、タイミングジェネレータ２３から出力される信号に基づき、垂直方向及び水平方向への電荷転送のタイミングが制御される。

ノイズ除去回路としてのＣＤＳ回路２２は、入力されるφＰＤＮ信号のタイミングに応じてプロセッサ４から供給される、電圧Ｖ_ｄｄにより駆動する。換言すると、φＰＤＮ信号がオンを示す場合において、電圧Ｖ_ｄｄがＣＤＳ回路２２に供給されるとともに、φＰＤＮ信号がオフを示す場合において、電圧Ｖ_ｄｄのＣＤＳ回路２２への供給が停止される。また、ＣＤＳ回路２２は、ＣＣＤ２１から出力される信号に対し、該信号のノイズを除去するための所定の処理としての、相関二重サンプリング処理を行うとともに、該相関二重サンプリング処理が施された信号を撮像信号として出力する。

信号生成回路としてのタイミングジェネレータ２３は、入力されるφＰＤＮ信号のタイミングに応じてプロセッサ４から供給される、電圧Ｖ_ｄｄにより駆動する。換言すると、φＰＤＮ信号がオンを示す場合において、電圧Ｖ_ｄｄがタイミングジェネレータ２３に供給されるとともに、φＰＤＮ信号がオフを示す場合において、電圧Ｖ_ｄｄのタイミングジェネレータ２３への供給が停止される。また、タイミングジェネレータ２３は、入力されるφＶ信号及びφＨ信号に基づき、ＣＣＤ２１及びＣＤＳ回路２２が処理を行うタイミングを示すための信号を生成し、該信号をＣＣＤ２１及びＣＤＳ回路２２に対して各々出力する。

また、ＣＤＳ回路２２から出力された撮像信号は、内視鏡２の先端部６ａの内部に設けられたトランジスタＴＲ１のベースに入力される。

信号伝送回路の一部としてのトランジスタＴＲ１は、ＮＰＮ型トランジスタであって、ベースがＣＤＳ回路２２に接続され、エミッタが抵抗Ｒ１を介して接地されているとともに、コレクタがユニバーサルコード８内部の信号線に接続されている。このような構成により、ＣＤＳ回路２２から出力された撮像信号は、トランジスタＴＲ１と、ユニバーサルコード８内部の信号線とを介し、プロセッサ４の内部に設けられたトランジスタＴＲ２に入力される。

信号伝送回路の一部としてのトランジスタＴＲ２は、ＮＰＮ型トランジスタであって、ベースがコンデンサＣ１を介して接地され、エミッタがユニバーサルコード８内部の信号線に接続されているとともに、コレクタが抵抗Ｒ２を介して端子Ｎ２に接続されている。

また、トランジスタＴＲ２のエミッタは、プロセッサ４の内部に設けられたトランジスタＴＲ３のベースに接続されている。なお、端子Ｎ２は、電圧Ｖ_ｃｃを供給可能な、図示しない電源に接続されている。

トランジスタＴＲ３は、ＮＰＮ型トランジスタであって、ベースがトランジスタＴＲ２のエミッタに接続され、エミッタが端子Ｎ２に接続されているとともに、コレクタが抵抗Ｒ３を介して接地されている。また、トランジスタＴＲ３のコレクタは、端子Ｎ３を介し、図示しないＡ／Ｄコンバータ等の信号処理回路に接続されている。

以上に述べた構成により、プロセッサ４に入力された撮像信号は、トランジスタＴＲ２と、トランジスタＴＲ３とを介し、端子Ｎ３から図示しないＡ／Ｄコンバータ等の信号処理回路に対して出力される。

また、以上に述べたように、内視鏡２の先端部６ａの内部に設けられたトランジスタＴＲ１と、ユニバーサルコード８内部の信号線と、トランジスタＴＲ２と、コンデンサＣ１とがカスケード接続を構成していることにより、トランジスタＴＲ１のエミッタに接続されている抵抗Ｒ１に流れる電流の大きさは微小となる。そのため、本実施形態の内視鏡２は、撮像信号を出力する際に生じる、先端部６ａにおける発熱を抑制可能である。

さらに、以上に述べた構成に加え、プロセッサ４は、図示しないパルスジェネレータ等に接続された、φＰＤＮ信号を内視鏡２に対して出力するための端子Ｎ１と、φＨ信号を内視鏡２に対して出力するための端子Ｎ５と、φＶ信号を内視鏡２に対して出力するための端子Ｎ６とを有して構成されている。また、プロセッサ４は、図示しない電源等に接続された、電圧Ｖ_ｄｄを内視鏡２に対して供給するための端子Ｎ４を有して構成されている。

内視鏡２の先端部６ａに設けられたＣＣＤ２１は、図３に示すように、イメージエリア２１ａと、シフトレジスタ２１ｂと、増幅回路２１ｃと、スイッチ２１ｄとを有して構成されている。

イメージエリア２１ａは、図示しない対物光学系により結像された被写体の像を光電変換して電荷として蓄積するとともに、タイミングジェネレータ２３から出力されるφＰ信号に基づき、該電荷をシフトレジスタ２１ｂに対して転送する。

シフトレジスタ２１ｂは、タイミングジェネレータ２３から出力されるφＳ信号に基づき、イメージエリア２１ａから転送された電荷を電気信号として増幅回路２１ｃに対して出力する。

増幅回路２１ｃは、スイッチ２１ｄがオンしている場合に電圧Ｖ_ｄｄが供給されることにより、駆動状態となる。換言すると、増幅回路２１ｃは、スイッチ２１ｄがオフしている場合には電圧Ｖ_ｄｄが供給されないため、駆動停止状態となる。そして、増幅回路２１ｃは、タイミングジェネレータ２３から出力されるφＲ信号に基づき、シフトレジスタ２１ｂから出力される電気信号を前記駆動状態において増幅し、増幅した該電気信号をＣＣＤｏｕｔ信号としてＣＤＳ回路２２に対して出力する。

スイッチ２１ｄは、入力されるφＰＤＮ信号がオンを示す場合においてオンすることにより、電圧Ｖ_ｄｄを増幅回路２１ｃに対して供給する。また、スイッチ２１ｄは、入力されるφＰＤＮ信号がオフを示す場合においてオフすることにより、電圧Ｖ_ｄｄの増幅回路２１ｃに対する供給を停止する。

内視鏡２の先端部６ａに設けられたＣＤＳ回路２２は、図３に示すように、サンプルパルス発生回路２２ａと、サンプルホールド回路２２ｂと、増幅回路２２ｃと、スイッチ２２ｄとを有して構成されている。

サンプルパルス発生回路２２ａは、スイッチ２２ｄがオンしている場合に電圧Ｖ_ｄｄが供給されることにより、駆動状態となる。換言すると、サンプルパルス発生回路２２ａは、スイッチ２２ｄがオフしている場合には電圧Ｖ_ｄｄが供給されないため、駆動停止状態となる。そして、サンプルパルス発生回路２２ａは、タイミングジェネレータ２３から出力されるφＳＨ信号に基づき、サンプルホールド回路２２ｂが相関二重サンプリング処理を行うタイミングを示すためのサンプルパルスを前記駆動状態において生成するとともに、該サンプルパルスをサンプルホールド回路２２ｂに対して出力する。

サンプルホールド回路２２ｂは、サンプルパルス発生回路２２ａから出力されるサンプルパルスに基づき、ＣＣＤ２１から出力されるＣＣＤｏｕｔ信号に対して相関二重サンプリング処理を行う。

増幅回路２２ｃは、スイッチ２２ｄがオンしている場合に電圧Ｖ_ｄｄが供給されることにより、駆動状態となる。換言すると、増幅回路２２ｃは、スイッチ２２ｄがオフしている場合には電圧Ｖ_ｄｄが供給されないため、駆動停止状態となる。そして、増幅回路２２ｃは、サンプルホールド回路２２ｂから出力される、相関二重サンプリング処理が施された後のＣＣＤｏｕｔ信号を前記駆動状態において増幅し、増幅した該ＣＣＤｏｕｔ信号をＣＤＳｏｕｔ信号（撮像信号）としてトランジスタＴＲ１のベースに対して出力する。

スイッチ２２ｄは、入力されるφＰＤＮ信号がオンを示す場合においてオンすることにより、電圧Ｖ_ｄｄを増幅回路２２ｃに対して供給する。また、スイッチ２２ｄは、入力されるφＰＤＮ信号がオフを示す場合においてオフすることにより、電圧Ｖ_ｄｄの増幅回路２２ｃに対する供給を停止する。

内視鏡２の先端部６ａに設けられたタイミングジェネレータ２３は、図３に示すように、水平タイミング発生器２３ａと、ドライバ回路２３ｂ及び２３ｄと、垂直タイミング発生器２３ｃと、スイッチ２３ｅとを有して構成されている。

水平タイミング発生器２３ａは、スイッチ２３ｅがオンしている場合に電圧Ｖ_ｄｄが供給されることにより、駆動状態となる。換言すると、水平タイミング発生器２３ａは、スイッチ２３ｅがオフしている場合には電圧Ｖ_ｄｄが供給されないため、駆動停止状態となる。そして、水平タイミング発生器２３ａは、入力されるφＨ信号及びφＶ信号に基づき、水平タイミング信号を前記駆動状態において生成するとともに、該水平タイミング信号をドライバ回路２３ｂ及び垂直タイミング発生器２３ｃに対して出力する。また、水平タイミング発生器２３ａは、入力されるφＨ信号及びφＶ信号に基づき、φＳＨ信号を前記駆動状態において生成するとともに、該φＳＨ信号をサンプルパルス発生回路２２ａに対して出力する。

ドライバ回路２３ｂは、スイッチ２３ｅがオンしている場合に電圧Ｖ_ｄｄが供給されることにより、駆動状態となる。換言すると、ドライバ回路２３ｂは、スイッチ２３ｅがオフしている場合には電圧Ｖ_ｄｄが供給されないため、駆動停止状態となる。そして、ドライバ回路２３ｂは、水平タイミング発生器２３ａから出力される水平タイミング信号に基づき、シフトレジスタ２１ｂを駆動させるための信号であるφＳ信号を生成して出力するとともに、増幅回路２１ｃの駆動させるための信号であるφＲ信号を生成して出力する。

垂直タイミング発生器２３ｃは、入力されるφＨ信号と、φＶ信号と、水平タイミング信号とに基づき、垂直タイミング信号を生成するとともに、該垂直タイミング信号をドライバ回路２３ｄに対して出力する。

ドライバ回路２３ｄは、スイッチ２３ｅがオンしている場合に電圧Ｖ_ｄｄが供給されることにより、駆動状態となる。換言すると、ドライバ回路２３ｄは、スイッチ２３ｅがオフしている場合には電圧Ｖ_ｄｄが供給されないため、駆動停止状態となる。そして、ドライバ回路２３ｄは、垂直タイミング発生器２３ｃから出力される垂直タイミング信号に基づき、イメージエリア２１ａを駆動させるための信号であるφＰ信号を生成して出力する。

次に、内視鏡装置１の作用について説明を行う。

内視鏡装置１が有する各部に電源が投入されると、プロセッサ４は、内視鏡２に対し、φＰＤＮ信号、φＨ信号及びφＶ信号の出力を開始するとともに、電圧Ｖ_ｄｄの供給を開始する。そして、内視鏡２が有する各部は、プロセッサ４から出力される各信号に基づき、図４のタイムチャートに基づいた動作を行う。

図４のタイムチャートに示すように、イメージエリア２１ａは、後述するように、露光期間中にはφＰ信号が入力されないため、シフトレジスタ２１ｂに対する電荷の転送を行わない。

また、プロセッサ４は、図４のタイムチャートに示すように、イメージエリア２１ａの露光期間中に、オフを示すφＰＤＮ信号として、例えば、Ｌ（Ｌｏｗ）レベルの矩形波を内視鏡２のスイッチ２１ｄ、２２ｄ及び２３ｅに対して出力する。

内視鏡２のスイッチ２１ｄは、オフを示すφＰＤＮ信号が入力されると、増幅回路２１ｃに対する電圧Ｖ_ｄｄの供給を停止する。これにより、図４のタイムチャートに示すように、ＣＣＤｏｕｔ信号は、イメージエリア２１ａの露光期間中においては、ＣＤＳ回路２２に対して出力されない。

内視鏡２のスイッチ２２ｄは、オフを示すφＰＤＮ信号が入力されると、サンプルパルス発生回路２２ａ及び増幅回路２２ｃに対する電圧Ｖ_ｄｄの供給を停止する。すなわち、ＣＤＳ回路２２は、電荷転送期間以外の期間においては駆動停止する。そのため、図４のタイムチャートに示すように、ＣＤＳｏｕｔ信号は、電荷転送期間以外の期間（あるいはイメージエリア２１ａの露光期間）においては、トランジスタＴＲ１のベースに対して出力されない。

なお、具体的には、前記電荷転送期間は、例えば、スイッチ２１ｄにオンを示すφＰＤＮ信号が入力されてから、イメージエリア２１ａに蓄積された電荷がＣＣＤｏｕｔ信号としてサンプルホールド回路２２ｂへ出力され終わるまでの期間と略同様の期間、あるいは、イメージエリア２１ａの遮光期間に準ずる期間のいずれかとして定められるものとする。これに伴い、前記電荷転送期間以外の期間は、例えば、スイッチ２１ｄにオフを示すφＰＤＮ信号が入力されてから、イメージエリア２１ａに電荷が蓄積され終わるまでの期間と略同様の期間、あるいは、イメージエリア２１ａの露光期間に準ずる期間のいずれかとして定められるものとする。

内視鏡２のスイッチ２３ｅは、オフを示すφＰＤＮ信号が入力されると、水平タイミング発生器２３ａと、ドライバ回路２３ｂと、ドライバ回路２３ｄとに対する電圧Ｖ_ｄｄの供給を停止する。すなわち、タイミングジェネレータ２３は、電荷転送期間以外の期間においては駆動停止する。そのため、図４のタイムチャートに示すように、φＰ信号は、電荷転送期間以外の期間（あるいはイメージエリア２１ａの露光期間）においては、イメージエリア２１ａに対して出力されない。また、図４のタイムチャートに示すように、φＳ信号は、電荷転送期間以外の期間（あるいはイメージエリア２１ａの露光期間）においては、シフトレジスタ２１ｂに対して出力されない。そして、図４のタイムチャートに示すように、φＲ信号は、電荷転送期間以外の期間（あるいはイメージエリア２１ａの露光期間）においては、増幅回路２１ｃに対して出力されない。さらに、図４のタイムチャートに示すように、φＳＨ信号は、電荷転送期間以外の期間（あるいはイメージエリア２１ａの露光期間）においては、サンプルパルス発生回路２２ａに対して出力されない。

プロセッサ４は、図４のタイムチャートに示すように、イメージエリア２１ａの露光期間が終了した後、オンを示すφＰＤＮ信号として、例えば、Ｈ（Ｈｉｇｈ）レベルの矩形波を内視鏡２のスイッチ２１ｄ、２２ｄ及び２３ｅに対して出力する。

内視鏡２のスイッチ２３ｅは、オンを示すφＰＤＮ信号が入力されると、水平タイミング発生器２３ａと、ドライバ回路２３ｂと、ドライバ回路２３ｄとに対して電圧Ｖ_ｄｄの供給を行う。これにより、図４のタイムチャートに示すように、φＰ信号は、電荷転送期間（あるいはイメージエリア２１ａの遮光期間）において、イメージエリア２１ａに対して出力される。また、図４のタイムチャートに示すように、φＳ信号は、電荷転送期間（あるいはイメージエリア２１ａの遮光期間）において、シフトレジスタ２１ｂに対して出力される。そして、図４のタイムチャートに示すように、φＲ信号は、電荷転送期間（あるいはイメージエリア２１ａの遮光期間）において、増幅回路２１ｃに対して出力される。さらに、図４のタイムチャートに示すように、φＳＨ信号は、電荷転送期間（あるいはイメージエリア２１ａの遮光期間）において、サンプルパルス発生回路２２ａに対して出力される。

内視鏡２のスイッチ２１ｄは、オンを示すφＰＤＮ信号が入力されると、増幅回路２１ｃに対して電圧Ｖ_ｄｄの供給を行う。そして、電圧Ｖ_ｄｄの供給が行われている状態において、φＰ信号、φＳ信号及びφＲ信号がＣＣＤ２１の各部に入力されると、イメージエリア２１ａから電荷が転送され、シフトレジスタ２１ｂにおいて該電荷が電気信号に変換された後、増幅回路２１ｃにおいて該電気信号が増幅される。そして、図４のタイムチャートに示すように、増幅された前記電気信号は、ＣＣＤｏｕｔ信号としてサンプルホールド回路２２ｂに対して出力される。

内視鏡２のスイッチ２２ｄは、オンを示すφＰＤＮ信号が入力されると、サンプルパルス発生回路２２ａ及び増幅回路２２ｃに対して電圧Ｖ_ｄｄの供給を行う。そして、電圧Ｖ_ｄｄの供給が行われている状態において、φＳＨ信号及びＣＣＤｏｕｔ信号がＣＤＳ回路２２の各部に入力されると、サンプルパルス発生回路２２ａからサンプルパルスが出力され、サンプルホールド回路２２ｂにおいて該ＣＣＤｏｕｔ信号に対する相関二重サンプリング処理が行われた後、増幅回路２１ｃにおいて該相関二重サンプリング処理が施されたＣＣＤｏｕｔ信号が増幅される。そして、図４のタイムチャートに示すように、増幅された前記ＣＣＤｏｕｔ信号は、ＣＤＳｏｕｔ信号としてトランジスタＴＲ１のベースに対して出力される。

以上に述べたような、ＣＣＤ２１における電荷転送期間（、あるいは、ＣＣＤ２１の露光期間及び遮光期間）に応じた動作が先端部６ａの各部において行われることにより、内視鏡２は、ＣＣＤ２１が有する画素数によらず、先端部６ａの発熱を抑制しつつ、撮像信号の出力を行うことが可能である。

また、内視鏡２は、ＣＤＳ回路２２と、タイミングジェネレータ２３とを先端部６ａに有することにより、ＣＣＤ２１から出力される信号を、伝送による波形の鈍りが少ない状態の撮像信号として出力することができる。

なお、先端部６ａは、伝送による波形の鈍りが少ない状態の撮像信号を出力するための構成として、ＣＤＳｏｕｔ信号をアナログ信号として出力する、図３に示す構成を有するものに限らず、例えば、ＣＤＳｏｕｔ信号をデジタル信号として出力する、図５に示す先端部６Ａのような構成を有するものであってもよい。

先端部６Ａは、図５に示すように、先端部６ａの構成に加え、ＣＤＳ回路２２の出力側に接続されたＡ／Ｄコンバータ２４と、Ａ／Ｄコンバータ２４の出力側に接続されたＰ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換回路２５とを有している。

Ａ／Ｄコンバータ２４は、オフを示すφＰＤＮ信号が入力され、電圧Ｖ_ｄｄの供給が停止すると駆動停止状態となり、また、オンを示すφＰＤＮ信号が入力され、電圧Ｖ_ｄｄが供給されると駆動状態となる構成を有している。そして、Ａ／Ｄコンバータ２４は、前記駆動状態において、増幅回路２２ｃから出力されるＣＤＳｏｕｔ信号をデジタル化してＰ／Ｓ変換回路２５に対して出力する。

Ｐ／Ｓ変換回路２５は、オフを示すφＰＤＮ信号が入力され、電圧Ｖ_ｄｄの供給が停止すると駆動停止状態となり、また、オンを示すφＰＤＮ信号が入力され、電圧Ｖ_ｄｄが供給されると駆動状態となる構成を有している。そして、Ｐ／Ｓ変換回路２５は、前記駆動状態において、Ａ／Ｄコンバータ２４から出力される、デジタルのＣＤＳｏｕｔ信号をシリアル化してトランジスタＴＲ１のベースに対して出力する。

そして、Ａ／Ｄコンバータ２４及びＰ／Ｓ変換回路２５が前述した構成を有することにより、内視鏡２が先端部６ａを有する場合において説明した、ＣＣＤ２１における電荷転送期間（、あるいは、ＣＣＤ２１の露光期間及び遮光期間）に応じた動作を、先端部６Ａに対しても適用することができる。その結果、内視鏡２が先端部６Ａを有する場合においても、ＣＣＤ２１が有する画素数によらず、先端部６Ａの発熱を抑制しつつ、撮像信号の出力を行うことが可能である。

なお、プロセッサ４は、図４のタイムチャートに示すように、ＣＣＤ２１における電荷転送期間（、あるいは、ＣＣＤ２１の露光期間及び遮光期間）に関係なく、φＶ信号及びφＨ信号を常時出力するものに限らず、例えば、電荷転送期間以外の期間（あるいはイメージエリア２１ａの露光期間）にはφＶ信号及びφＨ信号を出力せず、かつ、電荷転送期間（あるいはイメージエリア２１ａの遮光期間）にφＶ信号及びφＨ信号を出力するものであっても良い。そして、φＶ信号及びφＨ信号がＣＣＤ２１における電荷転送期間（、あるいは、ＣＣＤ２１の露光期間及び遮光期間）に応じて出力される場合、タイミングジェネレータ２３のスイッチ２３ｅが不要となり、その結果、タイミングジェネレータ２３をより簡易に構成することができる。

以上に述べたように、本実施形態の内視鏡装置１は、前述したように、内視鏡２の先端部６ａが有する各部の動作タイミングがＣＣＤ２１における電荷転送期間（、あるいは、ＣＣＤ２１の露光期間及び遮光期間）に応じて決定されるとともに、各々がカスケード接続されたトランジスタＴＲ１及びトランジスタＴＲ２を介して撮像信号が出力される構成を有している。そのため、本実施形態の内視鏡装置１は、先端部６ａの発熱が抑制された状態として、内視鏡２からプロセッサ４に対して撮像信号を出力することができる。その結果、例えば、本実施形態の内視鏡装置１は、被写体の像の画像におけるノイズ発生等の、先端部６ａの発熱に起因する影響にとらわれることなく、内視鏡２の先端部６ａの細径化及び内視鏡２のＣＣＤ２１の高画素化を容易に行うことができる。

ところで、内視鏡２の先端部６ａに設けられたＣＣＤ２１が、例えば、インターライン型のＣＣＤにより構成されている場合、プロセッサ４において、以降に述べる内容の撮像信号の読み出しを行うことができる。

プロセッサ４は、ユニバーサルコード８内部の図示しない信号線を介し、１／１２０秒毎に読み出しパルスをＣＣＤ２１に対して出力することにより、ＣＣＤ２１のイメージエリア２１ａに蓄積された電荷を出力させる。また、プロセッサ４は、ユニバーサルコード８内部の図示しない信号線を介し、光源装置３の絞りの状態に関する情報である、絞り情報を取得する。

ＣＣＤ２１のイメージエリア２１ａから出力された電荷は、電気信号に変換され、ＣＤＳ回路２２において相関二重サンプリングが施された後、撮像信号としてプロセッサ４に入力される。

プロセッサ４は、光源装置３から取得した絞り情報に基づき、例えば、絞りが開かれることにより、照射光の光量が増加したことを検出すると、被写体が比較的遠い位置に存在する場合に対応した、第１のモードにおける画像処理を行う。

そして、プロセッサ４は、前記第１のモードにおいて、内視鏡２から１／１２０秒毎に出力される撮像信号に基づき、図６に示すように、時間的に連続して出力される２回分の撮像信号を加算して１フィールド分の画面を生成し、さらに、２フィールド分の画面を加算して１フレーム分の画像を１／３０秒毎に生成する。

プロセッサ４は、前述した第１のモードにおける画像処理を行うことにより、例えば、１／６０秒毎に読み出しパルスが出力される、従来の構成を有するプロセッサに比べ、Ｓ／Ｎが改善された被写体の像の画像を出力することができるとともに、ＣＣＤ２１のダイナミックレンジを拡大することができる。

また、プロセッサ４は、光源装置３から取得した絞り情報に基づき、例えば、絞りが閉じられることにより、照射光の光量が減少したことを検出すると、被写体が比較的近い位置に存在する場合に対応した、第２のモードにおける画像処理を行う。

そして、プロセッサ４は、前記第２のモードにおいて、内視鏡２から１／１２０秒毎に出力される撮像信号に基づき、図７に示すように、１回分の撮像信号を１フィールド分として画面を生成し、さらに、２フィールド分の画面を加算して１フレーム分の画像を１／６０秒毎に生成する。

プロセッサ４は、前述した第２のモードにおける画像処理を行うことにより、例えば、１／３０秒毎に１フレーム分の画像が出力される、従来の構成を有するプロセッサに比べ、高速に画像を出力することができるとともに、フリーズ画像取得の際に生じる画像のブレを軽減することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。

本実施形態に係る内視鏡装置の要部の構成の一例を示す図。 図１の内視鏡装置が有する内視鏡、プロセッサ及びユニバーサルコードの内部構成の概要を示す図。 図２の内視鏡における先端部の構成の一例を示す図。 図３に示す各部の動作タイミングを示すタイムチャート。 図２の内視鏡における先端部の構成の、図３とは異なる例を示す図。 ＣＣＤにおいて蓄積される電荷と、該電荷の蓄積時間との関係の一例を示す説明図。 ＣＣＤにおいて蓄積される電荷と、該電荷の蓄積時間との関係の、図６とは異なる例を示す説明図。

符号の説明

１・・・内視鏡装置、２・・・内視鏡、３・・・光源装置、４・・・プロセッサ、５・・・モニタ、６・・・挿入部、６ａ，６Ａ・・・先端部、６ｂ・・・湾曲部、６ｃ・・・可撓管部、７・・・操作部、７ａ・・・把持部、７ｂ・・・湾曲操作ノブ、７ｃ・・・操作スイッチ部７ｃ、８・・・ユニバーサルコード、８ａ・・・内視鏡コネクタ、９・・・電気ケーブル、９ａ・・・電気コネクタ、２１・・・ＣＣＤ、２１ａ・・・イメージエリア、２１ｂ・・・シフトレジスタ、２１ｃ・・・増幅回路、２１ｄ・・・スイッチ、２２・・・ＣＤＳ回路、２２ａ・・・サンプルパルス発生回路、２２ｂ・・・サンプルホールド回路、２２ｃ・・・増幅回路、２２ｄ・・・スイッチ、２３・・・タイミングジェネレータ、２３ａ・・・水平タイミング発生器、２３ｂ・・・ドライバ回路、２３ｃ・・・垂直タイミング発生器、２３ｄ・・・ドライバ回路、２３ｅ・・・スイッチ、２４・・・Ａ／Ｄコンバータ、２５・・・Ｐ／Ｓ変換回路

Claims (4)

1. 体腔内に挿入される挿入部と、前記挿入部の先端側に先端部とを有する内視鏡であって、
   前記先端部は、被写体の像を電荷として蓄積するとともに、該電荷を電気信号として出力する撮像素子と、
   前記撮像素子から前記電気信号が出力される電荷転送期間以外の期間においては駆動停止するとともに、該電荷転送期間において、前記撮像素子から出力される前記電気信号に対してノイズを除去するための所定の処理を行い、該所定の処理が施された前記信号を撮像信号とした後、前記内視鏡と、該撮像信号に対して画像処理を行う画像処理装置との間に設けられた信号伝送回路に対して該撮像信号を出力するノイズ除去回路と、
   前記電荷転送期間以外の期間において駆動停止するとともに、前記電荷転送期間において、前記電気信号を出力するタイミングを示すための第１のタイミング信号を前記撮像素子に対して出力し、前記所定の処理を行うタイミングを示すための第２のタイミング信号を前記ノイズ除去回路に対して出力する信号生成回路と、
   を有することを特徴とする内視鏡。
2. 前記信号伝送回路は、縦続接続された２個のトランジスタを少なくとも有して構成されていることを特徴とする請求項１の内視鏡。
3. 前記縦続接続された２個のトランジスタのうち、一方のトランジスタは前記内視鏡に設けられ、他方のトランジスタは前記画像処理装置に設けられていることを特徴とする請求項２の内視鏡。
4. 前記所定の処理は、相関二重サンプリング処理であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の内視鏡。

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