JP2882609B2 - 電子式内視鏡装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光源装置の回転カラーフィルタの回転速度を
切換えられるようにした電子式内視鏡装置に関する。

［従来技術］ 近年、固体撮像素子を撮像手段に用いた電子式内視鏡
が広く用いられるようになった。

内視鏡では、挿入部を細径にすることが必要になるた
め、解像度を大きくすることが困難である。そのため回
転カラーフィルタを経て、異る波長域の照明光を順次出
射し、各照明光のもとで撮像した各色画像信号を合成し
てカラー画像化する面順次方式は、白色照明のもとでカ
ラーフィルタを備えた撮像手段でカラー撮影を行う同時
式のものより高解像のカラー画像が得られる利点を有す
る。

上記面順次方式では、回転カラーフィルタを一定速度
で回転するように、例えば特願昭63−44705号で提案さ
れたサーボ系が用いられることがある。

第６図は上記提案をより具体的に示す従来例のモータ
制御回路70である。

モータドライブ回路71により、モータ72が回転し、R,
G,Bの色透過フィルタ73R,73G,73Bを周方向に設けた（RG
B）回転フィルタ73が回転する。従って、ランプ74から
の白色光は、回転フィルタ73を通すことによって、R,G,
Bの順次光となり、集光レンズ75により集光されてライ
トガイド76へ導かれる。モータ72が回転することにより
モータ72に設けたFG（周波数発振器）72AからのFGパル
スが出力される。これはモータ内部にある磁石が回転す
ることにより生じる起電力によるものであり、例えばモ
ータ72の１回転につき25発出力されるものとする。モー
タ72の回転周波数をfHzとすると、FG72Aの周波数は25fH
zとなる。FG出力は速度制御回路77に入力される。速度
制御回路77には4fsc発振器78の4fscの周波数のクロック
を1/4分周器79で1/4に分周したｆsc（サブキャリア、NT
SCの場合は3.58MHz）のクロックが入力されていて、ｆs
cでFGパルスの周期をカウントする。速度制御回路77は
第７図のような構成になっている。FGパルスの立ち下が
りでカウンタ80がプリセットされる。プリセット値はあ
らかじめ定められているROM81の値である。これから、
次のFG72Aの立ち下がりまでの期間ｆscをクロックとし
て計数されていく。カウントされた出力はD/A回路82に
よりアナログの電圧に変換されラッチ回路83でFGの立ち
下がりでラッチされて速度エラー電圧となる。速度エラ
ー電圧は位相比較回路84から出力される位相エラー電圧
と加算器85で加算されてモータドライブ回路71に出力さ
れる。例えば速度エラー電圧がＶFGのときにモータ72の
回転周波数がｆ＝30Hzだとすると、FG72Aの周波数25×3
0＝750HzになったときにＶFGという電圧レベルになるよ
うにプリセット値は定められている。FG72Aの周波数が7
50Hzからずれたときは速度エラー電圧がＶFGからずれ
て、その電圧がモータドライブ回路71に入力されること
により、モータ72の回転数が変わって、FG72Aの周波数
が750Hzにもどるように制御される。

次に位相系について説明する。回転フィルタ73が回転
することにより、光が通過する露出期間と、光を遮蔽す
る遮蔽期間ができる。露出期間中にCCDに蓄積された電
荷を遮蔽期間中にVP（ビデオプロセッサ装置）は読み出
し、映像信号をつくる。そこで、映像信号と回転フィル
タ73の回転のタイミングをとる必要がある。回転フィル
タ73にはシルク（状反射部）86が付着されていて、これ
をセンサ（フォトリフレクタ等）87で読みとることによ
り第９図（ａ）に示すSTART信号をつくる。START信号に
より回転フィルタ73の回転位相が読みとれる。START信
号とVPからのVD信号（垂直同期信号）とｆscが位相比較
回路84に入力される。位相比較回路84は第８図のように
構成されている。第９図（ｂ）に示すVD信号はマスク回
路91により、同図（ｃ）に示すように30Hzの垂直同期信
号VD′になる。この信号VD′の立ち下がりでカウンタ92
がプリセットされる。このプリセット値はあらかじめ定
められているROM93の値である。START信号の立ち下がり
でｆscをクロックとして計数開始となり、次の信号VD′
の立ち下がりまでカウントされる。カウントされた出力
はD/A回路94によりアナログの電圧に変換され、ラッチ
回路95で信号VD′の立ち下がりでラッチされ、位相エラ
ー電圧となる。位相エラー電圧がＶPGのときに、START
信号の立ち下がりがVD′の立ち下がりよりａμsec前で
あるとすると、ａμsecの位相関係のときに、ＶPGにな
るようにプリセット値は定められている。位相関係がａ
μsecよりずれたときは位相エラー電圧がＶPGからずれ
て、その電圧がモータドライブフ回路71に入力されるこ
とにより、モータ72の回転数が変わって位相関係がａμ
secにもどるように制御されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 30Hzで回転フィルタ73を回転させる場合は第６図に示
す従来例に述べたやり方でよかった。しかし、面順次方
式の場合遮光期間がCCDを読み出す為に必要な時間とし
て定められているので露光区間を増やすことができな
い。すると、露光量が充分でなく、S/Nの低い画像にな
ってしまうという問題点があった。そこで、回転周波数
をおとして露光時間を大きくするということが考えられ
る。しかしこれも、従来技術のようなサーボ系を構成し
ようとすると、ROMの内容を書きかえたりしなければな
らずいろいろと不都合が生じる。又、デジタルサーボで
はなく、（ROMを必要としない）アナログサーボをかけ
ようとすると、位相周期の精度が出ないという問題があ
った。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、RO
Mの内容を変更することなく、カラーフィルタの回転周
波数を変えられ、精度の高いサーボ制御を行うことので
きる電子式内視鏡装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段及び作用］ 本発明による電子式内視鏡装置は、照明光を発する光
源と、前記照明光を透過可能な複数の透過部を有する回
転自在な回転フィルタと、前記回転フィルタの前記透過
部を透過した前記照明光にて照明される被写体を撮像す
る撮像手段と、前記撮像手段からの撮像信号を映像信号
に変換する映像信号処理手段と、前記回転フィルタを回
転駆動する回転駆動手段と、前記回転フィルタの回転周
波数を検知する周波数検知手段と、前記回転フィルタの
回転位相を検知する位相検知手段と、基準クロック信号
を発振する基準クロック信号発生手段と、前記基準クロ
ック信号発生手段からの基準クロック信号を第１の分周
比で分周した第１のクロック信号を出力する第１の分周
器と、前記基準クロック信号発生手段からの基準クロッ
ク信号を前記第１の分周比とは異なる第２の分周比で分
周した第２のクロック信号を出力する第２の分周器と、
前記位相検知手段で検出された回転位相信号と前記映像
信号処理手段からの垂直同期信号と前記第１の分周器か
らの前記第１のクロック信号とを入力し、この入力した
前記回転位相信号と前記垂直同期信号と前記第１のクロ
ック信号との位相差に基づいて回転フィルタの速度制御
を行う位相差信号を前記回転駆動手段に出力する位相比
較回路と、前記周波数検知手段で検出された前記回転周
波数と前記第２の分周器からの前記第２のクロック信号
とを比較し、該比較結果に基づいて前記回転フィルタの
速度制御を行う制御信号を前記回転駆動手段に出力する
速度制御回路とを有することを特徴とし、 また、本発明による電子式内視鏡装置は、照明光を発
する光源と、前記照明光を透過可能な複数の透過部を有
する回転自在な回転フィルタと、前記回転フィルタの前
記透過部を透過した前記照明光にて照明される被写体を
撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの撮像信号を映
像信号に変換する映像信号処理手段と、前記回転フィル
タを回転駆動する回転駆動手段と、前記回転フィルタの
回転周波数を検知する周波数検知手段と、前記回転フィ
ルタの回転位相を検知する位相検知手段と、基準クロッ
ク信号を発振する基準クロック信号発生手段と、前記基
準クロック信号発生手段からの基準クロック信号を第１
の分周比で分周した第１のクロック信号を出力する第１
の分周器と、前記基準クロック信号発生手段からの基準
クロック信号を前記第１の分周比とは異なる第２の分周
比で分周した第２のクロック信号を出力する第２の分周
器と、前記第１の分周器からの前記第１のクロック信号
と前記第２の分周器からの前記第２のクロック信号とを
入力し、前記第１のクロック信号、もしくは前記第２の
クロック信号のどちらか一方を選択して出力する選択手
段と、前記位相検知手段で検出された回転位相信号と前
記映像信号処理手段からの垂直同期信号と前記第１の分
周器からの前記第１のクロック信号とを入力し、この入
力した前記回転位相信号と前記垂直同期信号と前記第１
のクロック信号との位相差に基づいて回転フィルタの速
度制御を行う位相差信号を前記回転駆動手段に出力する
位相比較回路と、前記周波数検知手段で検出された前記
回転周波数と前記選択手段にて選択された前記クロック
信号とを比較し、該比較結果に基づいて前記回転フィル
タの速度制御を行う制御信号を前記回転駆動手段に出力
する速度制御回路とを有することを特徴とする。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例に係り、第
１図は第１実施例におけるモータ制御回路の構成を示
し、第２図はモータ制御回路の動作説明図を示し、第３
図は第１実施例の外観を示し、第４図は第１実施例の全
体的構成を示す。

第３図に示すように第１実施例の電子式内視鏡装置１
は、撮像手段を備えた電子内視鏡２と、この電子内視鏡
２に照明光を供給する光源装置３と、撮像手段に対する
信号処理を行う制御装置（ビデオプロセッサ）４と、こ
の制御装置４から出力される映像信号を表示するカラー
モニタ５とから構成される。

上記電子内視鏡２は細長の挿入部７を有し、この挿入
部７の後端には太幅の操作部８が形成され、この操作部
８からはユニバーサルコード９が延出され、このコード
９の先端に取付けたコネクタ11を光源装置３及び制御装
置４に接続できるようにしている。

上記操作部８にはアングルノブ12が設けてあり、この
ノブ12を回動することによって、先端部13に隣接する湾
曲部14を湾曲できるようにしてある。

上記コネクタ11の接続により、光源装置３からユニバ
ーサルコード９内を挿通されたライトガイド15の端面に
照明光が供給され、挿入部７の先端部13側の端面からさ
らに照明レンズ16を介して被写体17側に出射される。

第４図に示すように照明された被写体17は、先端部13
に取付けた対物レンズ18によって、その焦点面に配設し
たCCD19に光学像が結ばれる。このCCD19には、制御装置
４内のCCDドライバ21からCCDドライバ信号が供給される
ことにより、光電変換した信号が映像信号処理回路22に
出力される。この映像信号処理回路22によって、標準的
な映像信号が生成され、ケーブル23を介してカラーモニ
タ５で被写体像がカラー表示される。

上記映像信号の内、垂直同期信号成分は、ケーブル24
の一端に設けたコネクタ25を接続することにより、他端
に設けたコネクタ26が接続される光源装置３に伝送され
る。

上記コネクタ26の接続により、垂直同期信号はモータ
制御回路27に入力される。

この実施例では、光源装置３は、白色光と、RGB面順
次光とを選択的に出力できるように、面順次光を出力す
るためのRGBフィルタユニット31をモータ移動制御回路3
2によって光源ランプ74と集光レンズ75の間の照明光路
上に挿脱自在にしている。このモータ移動制御回路32
は、CPU33によって制御される。又、このCPU33はパルス
発光制御回路34を制御し、ランプ駆動回路35を介してラ
ンプ74をパルス発光させる。

ところで、RGBフィルタユニット31のモータ72は、制
御装置４からの垂直同期信号VDが入力されるモータ制御
回路27によって、CCD19の電荷を読み出すタイミング
と、R,G,Bの出射光とのタイミングが常に同期するよ
う、前記信号VDにより、その回転速度及び位相が制御さ
れる。

上記モータ制御回路27の構成を第１図に示す。

モータ72の回転軸に取付けられたRGB回転フィルタ7
3′には、その同心円上に等間隔で３箇所にシクル状反
射部41r,41g,41bが設けてあり、各フィルタ73R,73G,73B
の開口期間の指標となっている。

又、各反射部41r,41g,41bに対向配置されたセンサ42
a,42bは、パルス成形回路43で波形成形されて位相比較
回路84に入力される。

又、4fsc発振器78の出力信号は、1/6分周器44で1/6分
周されて速度制御回路77に入力され、モータ72の回転に
対応したFG72AのFGパルスとの速度エラー電圧を出力す
る。この場合、速度制御回路77には基準信号として、第
６図の場合の1/4分周器79の出力ではなく、1/6分周器44
の出力が入力されるので、モータ72が30回転の4/6（＝2
/3）の回転、つまり毎秒20回転の回転速度からずれた場
合の速度エラー電圧を出力するようにしている。

一方、位相比較回路84には、1/4分周器79の出力信号
が入力されるので、位相エラー電圧については第６図と
同様である。

その他は第６図と同様の構成であり、同一構成要素に
は同符号を付けて示す。

この装置の作用を、先ず速度系から説明する。回転フ
ィルタ73の回転数が20Hzの場合には、FG72Aの周波数
は、25×20＝500Hzとなる。このFGパルスは、1/6分周器
44により分周された2/3fscのクロックと共に速度制御回
路77に入力される。

この場合、FGパルスの立ち下がりでカウンタ80がプリ
セットされる。このプリセット値は予め定められたROM8
1の値である。つまり、この値は第６図の従来例と同様
である。しかし、基準クロックが2/3の周波数になった
ので、FGパルスの周波数が500Hzからずれたときは、速
度エラー電圧はＶFGとなる。FGパルスの周波数が500Hz
からずれたときは、速度エラー電圧ＶFGからずれたその
電圧がモータドライブ回路71に入力されることにより、
モータ72の回転数が変わって、FG72AのFGパルスの周波
数が500Hzにもどるようになる。このようにして、回転
フィルタ73′の回転周波数は20Hzに保持されるように制
御される。

次に位相系について説明する。回転フィルタ73′の同
心円上に設けた反射部41r,41g,41bをセンサ42a,42bで読
み取り、第２図（ａ）に示すようなSTART信号が出力さ
れる。このSTART信号は回転フィルタ73′が20Hzで回転
している場合には、その周波数が60Hzになり、第２図
（ｃ）に示す垂直同期信号VDと同じ周波数となる。

このSTART信号は、パルス成形回路43に入力され、第
２図（ｂ）に示すようにこのパルス成形回路43でSTART
信号を1/2に間引いた信号ｂを出力する。この信号ｂは
位相比較回路84に入力され、第２図（ｃ）に示す60Hzの
垂直同期信号VDをマスク回路91（第８図参照）で間引い
た同図（ｄ）の30Hzの同期信号VD′とで位相エラー電圧
が生成される。この作用は従来例で説明した。つまり、
この場合も同一内容のROM73を用いることができる。

この第１実施例ではモータ72を30Hzで回転させる場合
の制御系のROM81,93をそのまま用いて、20Hzでも速度制
御、位相制御が高精度で行える。

第５図は本発明の第２実施例におけるモータ制御回路
51の構成を示す。

このモータ制御回路51は、第１図において、速度制御
回路77に、クロック切換回路52によって1/6分周器44を
通したクロックと、1/4分周器79を通したクロックとを
選択して出力できるようにしてある。例えば接点S1を選
択した場合には、第１実施例と同様に回転フィルタ73は
20Hzの回転速度となるように制御される。

一方、接点S2が選択された場合には、30Hzの回転速度
となるように制御する。この場合には、反射部41r,41g,
41bを第６図に示すように１つの反射部86にする。

即ち、速度制御回路77には1/4分周器79で分周したｆs
cのクロックが入力されるので、従来例で述べたように
回転フィルタ73は30Hzで速度制御される。さらに30Hzで
位相も制御する場合には、第６図のような反射部86とす
ることにより、位相制御もできる。（この場合にはパル
ク成形回路43は単にパルス成形のみを行うようにす
る。） 従って、クロック切換回路52を設けることにより、容
易にROMの変更なしに、30Hzでも20Hzでも同じ回路で速
度制御、位相制御ができる。

尚、第２実施例において、クロック切換回路52を接点
S2が選択された場合には、反射部41rのみの出力が位相
比較回路84に入力されるような切換制御手段を設けても
良い。この切換制御回路としては、例えばセンサ42aは
反射部41r,41g,41bを検出するのに対し、センサ42bを例
えば色フィルタ73Rのみを検出するものとし、これらセ
ンサ41a,41bの論理積を得るアンド回路を通した出力を
位相比較回路84に入力するような構成にすれば良い。

又、上記切換と共に、CCDドライバ21、映像信号処理
回路22も連動して、切換えるようにしても良い。

尚、回転フィルタ73′を10Hzで回転させようとする場
合には、第１図の1/6分周器44の代りに1/12分周器を用
い、且つSTART信号をそのまま位相比較回路84に入力す
るようにすれば良い。

同様に他の回転数に制御することもできる。

尚、回転フィルタとしては、R,G,B色フィルタを備え
たものに限らず、その補色系その他の色フィルタを用い
たもので構成することもできる。

尚、本発明は光学式内視鏡の接眼部に面順次式テレビ
カメラを装着した電子式内視鏡の場合にも同様に適用で
きる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、速度制御系に入力
されるクロックを1/4に分周するものの代りに1/6に分周
するもの等を用いることにより、回転フィルタを20Hz等
で回転制御することができる。又、回転フィルタの反射
部等の指標を読み取り、パルス成形等することにより、
30Hzの信号を生成でき、垂直同期信号と位相同期させる
ことができる。さらにディジタル式でサーボ系を構成で
きるので、高精度の制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例に係り、第１
図はモータ制御回路の構成を示すブロック図、第２図は
モータ制御回路の動作説明図、第３図は第１実施例の外
観図、第４図は第１実施例の全体構成図、第５図は本発
明の第２実施例におけるモータ制御回路のブロック図、
第６図は従来例におけるモータ制御回路のブロック図、
第７図は第６図の速度制御回路の構成図、第８図は第６
図の位相比較回路の構成図、第９図は第６図の動作説明
図である。 １……内視鏡装置、２……電子内視鏡 ３……光源装置、４……制御回路 ５……カラーモニタ、27……モータ制御回路 41r,41g,41b……反射部 42a,42b……センサ 43……パルス成形回路、44……1/6分周器 71……モータドライブ回路 72……モータ、73′……回転フィルタ 77……速度制御回路、78……4fsc発振器 79……1/4分周器、84……位相比較回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】照明光を発する光源と、 前記照明光を透過可能な複数の透過部を有する回転自在
   な回転フィルタと、 前記回転フィルタの前記透過部を透過した前記照明光に
   て照明される被写体を撮像する撮像手段と、 前記撮像手段からの撮像信号を映像信号に変換する映像
   信号処理手段と、 前記回転フィルタを回転駆動する回転駆動手段と、 前記回転フィルタの回転周波数を検知する周波数検知手
   段と、 前記回転フィルタの回転位相を検知する位相検知手段
   と、 基準クロック信号を発振する基準クロック信号発生手段
   と、 前記基準クロック信号発生手段からの基準クロック信号
   を第１の分周比で分周した第１のクロック信号を出力す
   る第１の分周器と、 前記基準クロック信号発生手段からの基準クロック信号
   を前記第１の分周比とは異なる第２の分周比で分周した
   第２のクロック信号を出力する第２の分周器と、 前記位相検知手段で検出された回転位相信号と前記映像
   信号処理手段からの垂直同期信号と前記第１の分周器か
   らの前記第１のクロック信号とを入力し、この入力した
   前記回転位相信号と前記垂直同期信号と前記第１のクロ
   ック信号との位相差に基づいて回転フィルタの速度制御
   を行う位相差信号を前記回転駆動手段に出力する位相比
   較回路と、 前記周波数検知手段で検出された前記回転周波数と前記
   第２の分周器からの前記第２のクロック信号とを比較
   し、該比較結果に基づいて前記回転フィルタの速度制御
   を行う制御信号を前記回転駆動手段に出力する速度制御
   回路と、 を有することを特徴とする電子式内視鏡装置。
2. 【請求項２】照明光を発する光源と、 前記照明光を透過可能な複数の透過部を有する回転自在
   な回転フィルタと、 前記回転フィルタの前記透過部を透過した前記照明光に
   て照明される被写体を撮像する撮像手段と、 前記撮像手段からの撮像信号を映像信号に変換する映像
   信号処理手段と、 前記回転フィルタを回転駆動する回転駆動手段と、 前記回転フィルタの回転周波数を検知する周波数検知手
   段と、 前記回転フィルタの回転位相を検知する位相検知手段
   と、 基準クロック信号を発振する基準クロック信号発生手段
   と、 前記基準クロック信号発生手段からの基準クロック信号
   を第１の分周比で分周した第１のクロック信号を出力す
   る第１の分周器と、 前記基準クロック信号発生手段からの基準クロック信号
   を前記第１の分周比とは異なる第２の分周比で分周した
   第２のクロック信号を出力する第２の分周器と、 前記第１の分周器からの前記第１のクロック信号と前記
   第２の分周器からの前記第２のクロック信号とを入力
   し、前記第１のクロック信号、もしくは前記第２のクロ
   ック信号のどちらか一方を選択して出力する選択手段
   と、 前記位相検知手段で検出された回転位相信号と前記映像
   信号処理手段からの垂直同期信号と前記第１の分周器か
   らの前記第１のクロック信号とを入力し、この入力した
   前記回転位相信号と前記垂直同期信号と前記第１のクロ
   ック信号との位相差に基づいて回転フィルタの速度制御
   を行う位相差信号を前記回転駆動手段に出力する位相比
   較回路と、 前記周波数検知手段で検出された前記回転周波数と前記
   選択手段にて選択された前記クロック信号とを比較し、
   該比較結果に基づいて前記回転フィルタの速度制御を行
   う制御信号を前記回転駆動手段に出力する速度制御回路
   と、 を有することを特徴とする電子式内視鏡装置。