JP2641525B2 - 電子内視鏡装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、回転フィルタの位置検出信号が得られなく
なったときに撮像手段と同時化メモリの動作のタイミン
グを制御する信号を発生できるようにした面順次方式の
電子内視鏡装置に関する。

［従来の技術］ 近年、体腔内に細長の挿入部を挿通することによって
体腔内臓器等を観察したり、必要に応じて処理具チャン
ネル内に挿入した処置具を用いて各種治療処置のできる
光学式内視鏡が広く用いられている。

又、電荷結合素子（CCD）等の固体撮像素子を撮像手
段に用いた電子内視鏡も種々提案されている。

この固体撮像素子を撮像手段に用いた電子内視鏡は、
光学繊維束（ファイババンドル）によって形成したイメ
ージガイドを用いた内視鏡におけるファイバの折損によ
る画質の劣化を防止できる上、画像の記録が容易になる
等の利点を有しており、集積化技術の進展に伴って益々
小形化と解像力の向上が見込まれるため、今後広く用い
られる状況にある。

ところで、前記撮像素子は、内視鏡挿入部先端という
狭い部分に設けられているため、画像数が限られてしま
う。そこで、全ての画素を有効に使用してカラー撮像を
行う方法として面順次方式がある。この方式を用いた先
行例の装置の１つが、特開昭60−73613号に開示されて
いる。この装置は、回転カラーフィルタを回転させて、
赤、緑、青の照射光を生成して被写体を照射し、この被
写体から反射された光を画素数の少ないモノクロの固体
撮像素子によって順次撮像して赤、緑、青の各色成分の
画像信号に変換し、これらの各色成分の画像信号を同時
化メモリによって各画素毎に合成してカラー画像信号を
得るものである。又、前記回転フィルタには、赤、緑、
青の各色フィルタと遮光領域とが設けられており、前記
撮像素子からの信号の読み出しを前記遮光領域による遮
光期間中に行っている。前記回転フィルタには、前記各
色フィルタが照明光路上を通過するタイミングを少なく
とも１つ検出するためのフィルタ位置検出手段も設けら
れており、前記撮像素子からの信号の読み出しと前記同
時化メモリへの各色信号の書き込みのタイミングの制御
をこのフィルタ位置検出手段から出力されるフィルタ位
置検出信号に基づいて行っている。

上記のような構成の電子内視鏡装置においては、モー
タの故障又はこのモータを制御するサーボ回路の故障等
によって回転フィルタの回転が停止した場合には上記フ
ィルタ位置検出信号が得られないために、観察画像が消
失あるいはフリーズしてしまい、実時間画像（動画）が
観察できなくなるという不都合があった。

そこで、この問題点を解決するための装置が、特願昭
62−331483号で本出願人によって提案されている。この
装置の構成を第８図に示す。ここに示す電子内視鏡装置
１は、電子内視鏡２と、ビデオプロセッサ３とモニタ９
とから構成されている。このビデオプロセッサ３内の光
源ランプ４から出射された光は、モータ５によって回転
駆動される回転フィルタ６よって赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、
青（Ｂ）の各波長域に時系列的に分離された後に、ライ
トガイド７の入射端に入射される。この面順次照明光
は、前記ライトガイド７により前記電子内視鏡２の先端
部に導かれて、そこから被写体に照射される。この照明
光のうち被写体から反射された光が、結像光学系によっ
て、前記先端部に設けられたCCD11上に結像され、そし
て画像信号に変換される。この画像信号は、ドライバ12
からのドライブ信号によるタイミングで出力され、アン
プ13によって増幅され、画質色調調整回路14によって画
質と色調を調整され、更にA/D変換器15によってディジ
タル変換された後に、フレームメモリ部16に一時記憶さ
れる。

尚、上記各色光の照明期間（又はCCD11の露光期間）
の終了のタイミングは、前記回転フィルタ６の周縁部分
に対向するように配置した回転位置センサ21によって検
出される。この回転位置センサ21からの出力信号は、ア
ンプ22によって増幅された後に、波形整形回路23を介し
てエンコーダパルス信号として回転検出回路24に入力さ
れ、更に、スイッチ25を介してタイミング調整回路26に
入力される。

前記回転検出回路24は、エンコーダパルスの入力があ
った場合には、スイッチ25を前記波形整形回路23側に切
り換えて、前記タイミング調整回路26に前記回転位置セ
ンサ21からの信号が入力されるようにする。又、エンコ
ーダパルスの入力がない場合にはスイッチ25を疑似同期
信号発生回路31側に切り換えて、前記タイミング調整回
路26にこの疑似同期信号発生回路31からの疑似同期信号
が入力されるようにする。このタイミング調整回路26で
は、前記エンコーダパルスあるいは前記疑似同期信号に
基づいてリードパルスを発生させて、前記ドライバ12か
ら前記CCD11にドライブ信号を出力するタイミングを決
定する。これと共に、前記フレームメモリ部16に対して
ライトネーブル信号を出力して、このフレームメモリ部
16の書き込み／読み出しのタイミングを制御する。

前記フレームメモリ部16にＲ、Ｇ、Ｂの画像信号が書
き込まれると、書き込まれた側のRGB用フレームメモリ
から画像信号が同時に読み出され、D/A変換器32により
アナログ信号に変換され、更に加算器33を経て出力アン
プ34に入力される。そして、この出力アンプ34から出力
される画像信号がモニタ９に表示される。

このように、この装置では、回転検出回路24によって
回転フィルタ６の回転を検出して、この回転フィルタ６
が正常に回転しているときには回転位置センサ21からの
位置検出信号に基づいてCCD11とフレームメモリ16の制
御を行い、モータ５の故障又はこのモータ５のドライブ
回路の故障等により回転フィルタ６の回転が停止したと
きには疑似同期信号発生回路31から出力される疑似同期
信号による制御に切り換えることによりCCD11とフレー
ムメモリ16の制御を続行して、実時間画像を確保するよ
うにしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の装置では、回転フィルタの停止
を検出して疑似同期信号を発生する構成となっているた
め、回転フィルタが正常に回転しているときであって回
転検出手段の故障又は信号線の断線等により位置を検出
する信号が得られなくなった場合には同期信号又は疑似
同期信号が発生されないため画像の消失あるいはフリー
ズを招くということについて考慮されておらず、この点
について改善する余地がある。

［発明の目的］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、回
転フィルタの位置検出信号が回転フィルタの回転の停止
以外の理由で得られなくなったときにも観察部位の実時
間画像を表示することのできる面順次方式の電子内視鏡
装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明による電子内視鏡装置は、複数の色透過フィル
タを有する回転フィルタを回転させる回転フィルタ駆動
手段と、前記回転フィルタの回転位置を検出して位置検
出信号を出力する回転位置検出手段とを有し、前記位置
検出信号に基づき、前記回転フィルタの回転と同期させ
て撮像手段を駆動させると共に、該撮像手段の出力信号
を処理する電子内視鏡装置において、前記位置検出信号
とは独立して所定周期のタイミング信号を発生するタイ
ミング信号発生手段と、前記位置検出信号および前記タ
イミング信号の入力端を有し、前記位置検出信号が入力
されなくなったとき、前記撮像手段を駆動するタイミン
グを制御すると共に、該撮像手段の出力信号を処理する
タイミングを制御する信号を発生する制御手段と、 を具備したことを特徴とする。

［作用］ 即ち、本発明の電子内視鏡装置においては、回転フィ
ルタの位置検出信号が得られなくなったときに、撮像手
段からの信号の読み出し動作と同時化メモリへの信号の
書き込み動作のタイミングを制御する信号が発生され
て、引続いて観察部位の実時間画像が表示される。

［実施例］ 以下、添附図面を参照しながら本発明の実施例につい
て述べる。

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例に係わり、
第１図は電子内視鏡装置の構成を示すブロック図、第２
図は内視鏡装置全体の説明図、第３図は回転フィルタの
正面図、第４図は同期信号発生回路の一例を示す回路
図、第５図は第４図の同期信号発生回路の動作を示すタ
イミングチャートである。

第２図に示すように、本実施例の電子内視鏡装置40を
構成する電子内視鏡41は、生体55内に挿入される細長で
例えば可撓性の挿入部42を有しており、この挿入部42の
後端に太径の操作部43が連設されている。この操作部43
の後端部から、その側方に可撓性のユニバーサルコード
44が延接されており、このユニバーサルコード44の先端
部にコネクタ45が設けられている。前記電子内視鏡41
は、前記コネクタ45を介して、光源装置と信号処理回路
とが内蔵された観察装置46に接続されるようになってい
る。この観察装置46には、観察用のモニタ47や、図示し
ない各種信号処理装置等が接続されるようになってい
る。又、前記コネクタ45には、吸引チューブ53が接続さ
れ、この吸引チューブ53は、吸引器54に接続されるよう
になっている。

前記挿入部42の先端側には硬性の先端部49が設けられ
ており、この先端部49に隣接する後方側に湾曲可能な湾
曲部50が設けられている。又、前記操作部43には、湾曲
操作ノブ51が設けられており、この湾曲操作ノブ51を回
転操作することにより前記湾曲部50を上下／左右方向に
湾曲できるようになっている。又、前記操作部43には、
前記挿入部42内に設けられた処置具チャンネルに連通す
る挿入口52が設けられている。又、この挿入口52内には
吸引チャンネルが設けられており、この吸引チャンネル
は前記吸引チューブ53に接続されるようになっている。

第１図を参照すれば、前記先端部49には、照明レンズ
62と対物レンズ64とが配設されている。前記照明レンズ
62の後端部には、ファイバハンドルにより形成されたラ
イトガイド61が連設されている。このライトガイド61
は、前記挿入部42内と、前記操作部43内と、前記ユニバ
ーサルコード44内とを挿通されており、前記コネクタ45
にその入射端面が設けられている。そして、このコネク
タ45を前記観察装置46に接続することによって、この観
察装置46内の光源部70から出射される照射光が前記ライ
トガイド61の入射端面に入射されるようになっている。

前記光源部70は、ランプ72と、このランプ72を点灯さ
せるランプドライバ71と、前記ランプ72の照射光路中に
配設されている回転フィルタ73と、前記ランプ72と前記
回転フィルタ73との間に設けられていて前記ランプ72か
ら出射された光を集光して前記ライトガイド61の入射端
面に入射させる集光レンズ74と、前記回転フィルタ73を
回転させるモータ75と、前記モータ75の回転速度を一定
に制御するサーボ回路76と、前記回転フィルタ73の回転
位置を検出する回転位置センサとしてのロータリエンコ
ーダ77とを備えている。

又、前記回転フィルタ73には、第３図に示すように、
それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各波長域の光
を透過する各色フィルタ73R、73G、73Bが周方向に沿っ
て配列されている。そして、前記ランプ72から出射され
た光は、前記集光レンズ74を通過した後に前記回転フィ
ルタ73によってＲ、Ｇ、Ｂの各波長域に時系列的に分離
されて、前記ライトガイド61の入射端に入射されるよう
になっている。そして、この照明光は、前記ライトガイ
ド61によって先端部49に導かれ、この先端部49から出射
されて、照明レンズ62を介して被写体に照射されるよう
になっている。

一方、前記対物レンズ64の結像位置には、撮像手段と
しての固体撮像素子63が配設されている。そして、前記
面順次照明光によって照明された被写体像は、前記対物
レンズ64によって前記固体撮像素子63上に結像されて、
次いで、この固体撮像素子63によって電気的な画像信号
に変換されるようになっている。この画像信号は、ビデ
オプロセッサ部80内の撮像素子ドライバ81からの駆動信
号の印加により復調回路82に入力されて復調されるよう
になっている。この復調回路82からの電気信号は、A/D
変換器83によりディジタル変換された後、１入力２出力
の切換スイッチ84の入力端に印加されるようになってい
る。この切換スイッチ84の２つの出力端ａ、ｂのうち、
出力端ａには第１の同時化メモリ85aが、出力端ｂには
第２の同時化メモリ85bがそれぞれ接続されている。そ
して、前記第１の同時化メモリ85aの出力は２入力１出
力の切換スイッチ86の２つの入力端ａ、ｂのうち入力端
ａに印加され、前記第２の同時化メモリ85bの出力は前
記切換スイッチ86の入力端ｂに印加されるようになって
いる。この切換スイッチ86の出力端は信号処理回路87に
接続されており、前記同時化メモリ85から読み出された
画像信号は、この画像信号回路87によって画像処理等を
施された後に、D/A変換器88によりアナログ変換され、
次いでエンコーダ回路89によってエンコードされて、第
２図に示すモニタ47に画像が表示されるようになってい
る。

前記ビデオプロセッサ部80には、このビデオプロセッ
サ部80を構成する各回路の動作のタイミングを制御する
ためのタイミングコントローラ91も設けられている。こ
のタイミングコントローラ91は、前記撮像素子ドライバ
81と、前記A/D変換回路83と、前記信号処理回路87と、
前記D/A変換回路88と、前記エンコーダ回路89とに対し
て、これらの各回路の動作を映像信号に同期させるため
の水平同期パルス、垂直同期パルス等の制御信号を発生
するようになっている。前記タイミングコントローラ91
は、更に、前記サーボ回路76にも垂直同期パルスを供給
して、１フレーム期間、即ち垂直同期パルスを２回入力
する間に前記回転フィルタ73が１回転するように同期さ
せるようになっている。この同期方法では、単に垂直同
期パルスのみからフレーム判別信号を作成した場合、こ
のフレーム判別信号と前記回転フィルタ73の位相が一致
する場合と180度異なる場合があって、前記固体撮像素
子63と63と前記同時化メモリ85を制御するタイミングが
確定できない。

このため、前記回転フィルタ73には、第３図に示すよ
うに、その１回転を検出するためのスタートパルス用マ
ーク79が設けられている。このスタートパルス用マーク
79が前記ロータリエンコーダ77により検出されると、ス
タートパルスが同期信号発生回路92に供給されるように
なっている。この同期信号発生回路92では、このスター
トパルスと前記タイミングコントローラ91からの垂直同
期パルスとに基づいてフレーム判別信号を作成して、そ
れをメモリ制御回路93に供給するようになっている。そ
して、このメモリ制御回路93では、このフレーム判別信
号に基づいて前記撮像素子ドライバ81と前記同時化メモ
リ85の動作のタイミングを制御するようになっている。

第４図は、前記同期信号発生回路92をクリア入力付JK
フリップフロップを２つ使用して構成した例を示す図で
ある。ここに示す回路の１段目はフィールド判別回路92
aであり、ここでは、Ｊ入力端と出力端、Ｋ入力端と
Ｑ出力端がそれぞれ接続されており、クロック入力には
垂直同期パルスが、クリア入力には回転フィルタの位置
を検出するスタートパルスがそれぞれ印加されるように
なっている。又、クリア入力は、断線時に出力を固定し
ないようにプルアップされている。そして、２段目はフ
レーム判別回路92bであって、１段目と同様に、Ｊ入力
端と出力端、Ｋ入力端とＱ出力端がそれぞれ接続され
ており、クロック入力には１段目の出力が印加される
ようになっている。又、この２段目ではクリア動作は行
わせないようになっている。

次に、第５図を参照しながら、第４図の同期信号発生
回路92の動作を説明する。

回転フィルタ73が回転し、この回転フィルタ73内に設
けられたスタートパルス用マーク79がロータリエンコー
ダ77の前を通過すると、スタートパルスが発生され、１
段目の出力はハイレベルとなる。その後は、この回転
フィルタ73が１回転する毎に垂直同期パルスが２回入力
されるが、このとき、１段目のフリップフロップは、垂
直同期パルスが立ち下がる毎にトグル動作を行って、１
フィールド期間毎に反転するフィールド判別信号を出力
する。そして、２段目のフリップフロップも同様のトグ
ル動作を行い、１フレーム期間、即ち回転フィルタ73が
１回転する毎に反転するフレーム判別信号を出力する。
以上の動作により、回転フィルタ73の位置とフレーム判
別信号との位相関係が確定される。

次に、回転フィルタ73が正常に回転動作している状態
において、第５図のａの時点からスタートパルスが入力
されなくなった場合の前記同期信号発生回路92の動作を
説明する。

回転フィルタ73の停止によりスタートパルスの入力が
停止した場合は、この回転フィルタ73内のスタートパル
ス用マーク79がロータリエンコーダ77を通過する時間が
回転周期に比べて充分に短いので、この回転フィルタ73
の位置を検出するスタートパルスはハイレベルに固定さ
れることがほとんどである。又、信号線の断線によりス
タートパルスの入力が停止した場合も、クリア入力がプ
ルアップされているため、同様である。従って、フィー
ルド判別回路92aは正常な回転動作時と同様の垂直同期
パルス入力によるトグル動作を繰り返すため、フレーム
判別信号も引き続いて正常に発生される。即ち、前記同
期信号発生回路92は、スタートパルスが１回でも入力さ
れれば、以後は垂直同期パルスが入力されている限り同
期信号を発生し続ける。又、前記フレーム判別信号と回
転フィルタ73の位置との位相関係は、この回転フィルタ
73を制御するサーボ回路76によって同期が保たれている
限り一定である。

従って、この第１実施例によれば、回転フィルタ73が
正常に回転している限り、途中でスタートパルスが入力
されなくなっても、正常なカラー動画像が得られる。
又、回転フィルタ73の停止によってスタートパルスが入
力されなくなったときも、殆どの場合画像の更新が続行
されるため、照明光の光路が確保されてさえいれば、少
なくとも動画像を得ることができる。

第６図は、本発明の第２実施例の同期信号発生回路92
の構成を示すものである。この第２実施例は、前記第１
実施例でJKフリップフロップを用いて構成した同期信号
発生回路92（第４図参照）を別の回路（Ｄフリップフロ
ップ）を用いて構成したものである。この第２実施例の
回路も、前記第１実施例の回路と同様に、１段目がフィ
ールド判定回路92aであり、Ｄ入力端と出力端とが接
続されていて、クロック入力には垂直同期パルスが、ク
リア入力には回転フィルタ73の位置を検出するスタート
パルスがそれぞれ印加されるようになっており、クリア
入力は、断線時に出力を固定しないようにプルアップさ
れている。そして、２段目はフレーム判別回路92bにな
っていて、Ｄ入力端と出力端が接続されていて、１段
目の出力をクロック入力としており、クリア動作は行
なわないようになっている。

この第２実施例の回路も、入出力動作は、前記第１実
施例と同様に第５図で示すようなものとなる。この場合
も、回転フィルタ73が正常に回転しているときには、ス
タートパルスが途中で入力されなくなっても正常時と全
く変らないフレーム判別信号が出力されるため、正常な
カラー画像が得られる。又、回転フィルタ73が停止した
ときにも、照明光の光路が確保されている限り、少なく
とも動画像を得ることができる。

この第２実施例のその他の構成、作用及び効果は、前
記第１実施例と同様である。

第７図は、本発明の第３実施例のビデオプロセッサ部
80の構成を示すものである。この第３実施例において
は、前記第１実施例における同期信号発生回路92が設け
られずに、ロータリエンコーダ77（第１図参照）から出
力されるスタートパルスとタイミングコントローラ91か
ら出力される垂直同期パルスとに基づいて同期信号を発
生する同期信号発生回路101と、垂直同期パルスのみに
基づいて疑似的な同期信号を発生する疑似同期信号発生
回路102と、前記同期信号発生回路101と前記疑似同期信
号発生回路102との間の切り換えを行う同期信号切換回
路103と、この同期信号切換回路103の動作を前記スター
トパルスの有無を検出することによって制御するスター
トパルス検出回路104とが設けられている。

この第３実施例のその他の部分の構成には、上記第１
実施例と同様であり、同一要素には、同一の参照番号が
付けてある。

上記のような構成の電子内視鏡装置においては、スタ
ートパルスが入力されているときには、同期信号切換回
路103は同期信号発生回路101側へ切り換えを行ってお
り、メモリ制御回路93への同期信号はこの同期信号発生
回路101から供給される。又、なんらかの理由によりス
タートパルスが停止した場合には、スタートパルス検出
回路104がこのスタートパルスの停止を検出して、停止
フラグを発生する。同期信号切換回路103はこれを受け
て疑似同期信号発生回路102側に切り換えを行って、メ
モリ制御回路93への同期信号がこの疑似同期信号発生回
路102から供給されるようにして、固体撮像素子63と同
時化メモリ85の制御を続行する。

このように、この第３実施例も上記第１実施例と同様
の作用をする。従って、上記第１実施例と同様の効果が
得られる。

尚、本発明は、上記各実施例に限定されず、体腔内臓
器を観察するのに使用する医療用の電子内視鏡装置だけ
でなく、工業用の内視鏡にも適用することができる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、面順次方式の電
子内視鏡装置において、回転フィルタの位置検出信号が
得られなくなったときに固体撮像素子からの信号読み出
し動作と同時化メモリへの信号の書き込み動作のタイミ
ングを制御する信号を発生する手段を設けたので、回転
フィルタが正常に回転していて回転検出手段の故障又は
信号線の断線等により位置検出信号が得られなくなった
ときにも、観察部位の実時間画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は第１実施例に係わり、第１図は本
発明の電子内視鏡装置の構成を示すブロック図、第２図
は電子内視鏡装置全体を示す説明図、第３図は回転フィ
ルタの正面図、第４図は同期信号発生回路の構成を示す
図、第５図は第４図の回路の動作を説明するタイミング
チャートであり、第６図は本発明の第２実施例の同期信
号発生回路の構成を示す図、第７図は本発明の第３実施
例のビデオプロセッサ部の構成を示すブロック図、第８
図は関連技術の電子内視鏡装置の構成を示すブロック図
である。 40……電子内視鏡装置、41……電子内視鏡 63……固体撮像素子、73……回転フィルタ 77……ロータリエンコーダ 81……撮像素子ドライバ 85……同時化メモリ 91……タイミングコントローラ 92、101……同期信号発生回路 93……メモリ制御回路 102……疑似同期信号発生回路 103……同期信号切換回路 104……スタートパルス検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 真司 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 笹川 克義 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 菅野 正秀 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 佐々木 雅彦 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 長谷川 潤 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 斉藤 克行 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−71791（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−65962（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の色透過フィルタを有する回転フィル
   タを回転させる回転フィルタ駆動手段と、前記回転フィ
   ルタの回転位置を検出して位置検出信号を出力する回転
   位置検出手段とを有し、前記位置検出信号に基づき、前
   記回転フィルタの回転と同期させて撮像手段を駆動させ
   ると共に、該撮像手段の出力信号を処理する電子内視鏡
   装置において、 前記位置検出信号とは独立して所定周期のタイミング信
   号を発生するタイミング信号発生手段と、 前記位置検出信号および前記タイミング信号の入力端を
   有し、前記位置検出信号が入力されなくなったとき、前
   記撮像手段を駆動するタイミングを制御すると共に、該
   撮像手段の出力信号を処理するタイミングを制御する信
   号を発生する制御手段と、 を具備したことを特徴とする電子内視鏡装置。