JP3462707B2

JP3462707B2 - 電子内視鏡装置

Info

Publication number: JP3462707B2
Application number: JP11191997A
Authority: JP
Inventors: 昭博高橋; 浩平池谷
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1997-04-14
Filing date: 1997-04-14
Publication date: 2003-11-05
Anticipated expiration: 2017-04-14
Also published as: JPH10286231A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子内視鏡装置に関
し、さらに詳しくは固体撮像素子を備えた電子内視鏡
と、固体撮像素子から出力された映像信号を処理し出力
する映像信号処理装置とを有する電子内視鏡装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、挿入部先端にＣＣＤ（Carge
Coupled Device）を備えた電子内視鏡の出力映像信号を
処理してビデオ信号を生成し、ビデオ信号をＣＲＴ等の
表示装置に表示したりその他の外部機器（周辺機器）に
ビデオ信号を出力するよう構成された電子内視鏡装置が
知られている。従来、上記のような電子内視鏡の映像信
号処理装置から出力されるビデオ信号は、アナログのＲ
ＧＢ信号、アナログコンポジット信号、アナログＳビデ
オ信号などのアナログビデオ信号が出力されるようにな
っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、上記の様な映像
処理装置に接続可能な周辺機器（表示装置を含む）にお
いてデジタルビデオ信号の入力端子が設けられたものが
用いられるようになってきた。

【０００４】デジタルビデオ信号はアナログビデオ信号
に比べて、伝送時の信号強度の減衰、劣化やノイズの混
入が少ないという利点がある。電子内視鏡装置により出
力される映像信号は、内視鏡の操作者のみが見るとは限
らず、助手や、別室のモニタ装置でもリアルタイムで内
視鏡の映像を見ることが要求される場合がある。このた
め、劣化の少ないデジタル信号を用いることのできる周
辺機器を電子内視鏡装置の出力装置として使いたいとい
う要望があった。

【０００５】この場合、電子内視鏡から出力されるアナ
ログビデオ信号をデジタル信号に変換して上記のような
周辺機器に入力する方法が考えられるが、一旦ビデオ信
号としてアナログ出力された信号を再度デジタルビデオ
信号に変換するため、信号の劣化を避けることができな
い。また、通常の電子内視鏡装置に加えてアナログビデ
オ信号をデジタルビデオ信号に変換する装置を用いる必
要があり、信号伝送のためのケーブルの増加すると共
に、装置の操作が複雑化し、また装置の設置スペースも
必要になるなど、実用的ではなかった。

【０００６】さらに、デジタルビデオ信号は様々なフォ
ーマットのものが知られているが、複数の周辺機器を利
用する場合に、それらの周辺機器が採用している入力信
号のフォーマットが異なっている場合には、周辺機器毎
に異なる信号変換装置を準備する必要があるという問題
もあった。

【０００７】上記の事情に鑑み、本発明は、表示装置等
の複数の周辺機器のそれぞれに対し、信号を劣化させる
ことなく伝送することができるよう構成された電子内視
鏡装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
め、本発明の電子内視鏡装置は、固体撮像素子を備えた
電子内視鏡と、前記固体撮像素子から出力される映像信
号を処理する映像信号処理装置とを有し、前記映像信号
処理装置は前記固体撮像素子から出力される映像信号に
対応した出力信号として複数のフォーマットのデジタル
ビデオ信号を出力することを特徴としている（請求項
１）。複数のデジタルビデオ信号を出力することができ
るため、様々な周辺機器を接続することができる。

【０００９】そして、映像信号処理装置は前記複数種の
フォーマットのデジタルビデオ信号を出力するための複
数の出力端子を有する構成とすることができる（請求項
２）。このため、採用している信号のフォーマットが異
なる複数の装置を用いて同一の電子内視鏡により撮像さ
れた映像を処理することができる。

【００１０】上記のデジタルビデオ信号はシリアルデジ
タル信号、および／又はパラレルデジタル信号である
（請求項３〜５）。

【００１１】また、上記の複数のフォーマットのデジタ
ルビデオ信号に加えて、複数のフォーマットのアナログ
ビデオ信号を出力するよう構成することもできる（請求
項６）。従って、従来より用いられているアナログ信号
を入力信号とする周辺機器も同時に用いることができ
る。

【００１２】なお、上記複数のフォーマットのデジタル
ビデオ信号には、Ｄ１フォーマットのデジタルビデオ信
号（請求項７）、Ｄ２フォーマットのデジタルビデオ信
号（請求項８）を含むことができる。さらに、輝度信号
を独立したデジタル信号として出力したり（請求項
９）、２つの色差信号のそれぞれに対応したデジタル信
号を出力する構成（請求項１０）とすることもできる。
あるいはまた、２つの色差信号を時分割多重化されたデ
ジタル信号として出力することもできる（請求項１
１）。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図２は、本発明の実施の形
態としての電子内視鏡装置１０００の概略構成を示すブ
ロック図である。

【００１４】電子内視鏡装置１０００は、電子内視鏡１
００、光源装置２００およびテレビモニタ３００から構
成されている。電子内視鏡１００は、可撓性の導管から
なる挿入部１００Ａを有し、挿入部１００Ａの先端には
固体撮像素子としてのＣＣＤイメージセンサ１０１（以
下、ＣＣＤと略す）とＣＣＤ１０１の前方に対物レンズ
系１０２が配設されている。対物レンズ系１０２により
観察対象部の光学像がＣＣＤ１０１の受光面上に形成さ
れる。内視鏡１００にはまた光ファイバ束からなる光ガ
イド１０３が挿通されてる。光ガイド１０３の一端（光
射出端）は挿入部１００Ａの端部に配置され、観察対象
に対して光を照射する。

【００１５】電子内視鏡１００は結合部１００Ｂを介し
て光源装置２００と結合される。結合部１００Ｂには、
ＣＣＤ１０１を駆動するためのＣＣＤドライブ１０５が
設けられ、ＣＣＤとケーブル１０４により結合されてい
る。ＣＣＤ１０１はＣＣＤドライブ１０５により句動作
されて、対物レンズ系１０２により形成された光学像に
対応した電荷を蓄積し、映像信号としてＣＣＤドライブ
１０５に出力する。電子内視鏡装置１０００は面順次方
式により３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対するカラー映像信号
を取得し、このカラー映像信号に基づいて、各種のビデ
オ信号を出力するようになっている（詳しくは後述す
る）。

【００１６】光ガイド１０３の一端（光射出端）は前述
のように挿入部１００Ａの先端に固定されている。光ガ
イド１０３は、挿入部１００Ａ、結合部１００Ｂを介し
て、他端（光入射端）が光源装置２００のランプ２０１
に対抗する位置に固定される。面順次方式により観察対
象の各色成分ごとの映像信号をフレーム単位で取り出す
ため、観察対象はＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光で
順次照射されると同時にその反射光が対物レンズ系１０
２によりＣＣＤ１０１上に結像される。

【００１７】上記Ｒ、Ｇ、Ｂの光で観察対象を照射する
ため、光ガイド１０３の入射端１０３とランプ２０１と
の間にはＲＧＢ回転フィルタ２０２が配置されている。
ランプ２０１は上記Ｒ、Ｇ、Ｂの光成分を全て含むいわ
ゆる白色光を射出するランプであり、ランプ２０１から
射出された光は図示しない光学系および、ＲＧＢ回転フ
ィルタ２０２を介して光ガイド１０３の端面（光入射端
面）に集光される。ＲＧＢ回転フィルタ２０２は、ＲＧ
Ｂ各色のフィルタと遮光部とが交互に配置された円盤状
のフィルタで、ＲＧＢ回転フィルタ２０２が所定の回転
速度で回転されると、ＲＧＢ各色のフィルタが所定の周
期でランプ２０１から光ガイド１０３に至る光路上に順
次挿入され、ＲＧＢ各色の光が所定の周期で光ガイド１
０３を介して観察対象に対して照射される。

【００１８】電子内視鏡１００の結合部１００Ｂには、
さらに、当該電子内視鏡１００の種別や、ＣＣＤ１０１
に関する情報などを格納したＥＥＰＲＯＭ１０６が設け
られている。ＥＥＰＲＯＭ１０６に格納された情報は、
ペリフェラルドライブ２０３により読み取られ、電子内
視鏡装置１０００全体の動作を制御するシステムコント
ロールユニット２１０に入力される。システムコントロ
ールユニット２１０には、前述のＣＣＤドライブ１０５
の動作を制御すると共に、ＣＣＤドライブ１０５を介し
てＣＣＤ１０２から出力された映像信号を受信するＣＣ
Ｄプロセスユニット２０４も接続されている。前述のよ
うに、本電子内視鏡装置１０００では面順次方式を採用
しているため、ＣＣＤ１０２からＲＧＢ各色毎の映像信
号がフレーム単位で送られてくる。ＣＣＤプロセスユニ
ット２０４は、フレーム単位で送られてきたＲＧＢ各色
の映像信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換し、色成分毎
に画像データとしてビデオプロセスユニット２２０内の
ＲＧＢフレームメモリ（図１の２２１、２２２、２２
３）に格納する。

【００１９】ＣＣＤ１０１の駆動、ＣＣＤプロセスユニ
ット２０４における映像信号のＡ／Ｄ変換、フレームメ
モリへの格納などは、タイミング回路２０５により生成
・出力されるクロック信号に同期して実行される。

【００２０】なお、光源装置２００には、装置の種々の
動作を実行するための操作スイッチが設けられた操作パ
ネル２０６が装置筺体に設けられている。上記操作スイ
ッチの操作はシステムコントロールユニット２１０に入
力される。さらに、システムコントロールユニット２１
０にはキーボード２９０が接続され、種々の動作コマン
ドやデータをシステムコントロールユニット２１０に入
力することができるようになっている。

【００２１】ビデオプロセスユニット２２０では、ＲＧ
Ｂ各色の画像データに基づいてビデオ信号を生成し出力
する。図１は、本発明における信号処理手段である、ビ
デオプロセスユニット２２０の構成を詳細に示すブロッ
ク図である。

【００２２】前述のように、ビデオプロセスユニット２
２０はＲＧＢフレームメモリ２２１、２２２、２２３を
有する。ＲＧＢフレームメモリ２２１、２２２、２２３
に格納されたデータはそれぞれＤ／Ａ変換器２２４、２
２５、２２６に転送されアナログＲＧＢ信号として出力
端子Ｔ１から出力される。

【００２３】また、アナログRGBエンコーダ２２７は、
Ｄ／Ａ変換器２２４、２２５、２２６からの出力に基づ
いて輝度信号と色差信号とを生成し、さらにそれらを変
調してコンポジットビデオ信号、Ｓビデオ信号を生成
し、それぞれ出力端子Ｔ２、Ｔ３に出力する。

【００２４】また、ビデオプロセスユニット２２０は同
期信号発生回路２２８を有しており、水平同期信号H-SY
NC、垂直同期信号V-SYNCを合成したコンポジット同期信
号C-SYNCを生成し、出力端子Ｔ４より出力する。なお、
水平同期信号H-SYNC、垂直同期信号V-SYNCもそれぞれ端
子Ｔ１７、Ｔ１８より出力される。さらに、同期信号発
生回路２２８は、ＲＧＢフレームメモリ２２１、２２
２、２２３から出力される画像データが奇数フレームに
たいおうするものか偶数フレームに対応するものかを示
すフレーム信号ODD/EVENを端子Ｔ１９に出力する。

【００２５】上述のアナログRGB信号、コンポジットビ
デオ信号、Ｓビデオ信号はアナログのビデオ信号であ
り、従来の電子内視鏡装置においても出力されていた信
号である。次に、本実施の形態の電子内視鏡装置１００
０の特徴である、複数のフォーマットのデジタルビデオ
信号の出力について説明する。

【００２６】ビデオプロセスユニット２２０は、マトリ
クス回路２３０を有する。マトリクス回路２３０は、RG
Bフレームメモリ２２１、２２２、２２３から転送され
る信号、すなわちRGBデジタル信号を、Ｄ１フォーマッ
トに準拠して、サンプリング周波数の比が４：２：２と
なるように輝度信号Ｙ、色差信号Cr（R-Y）、色差信号C
b（B-Y）からなるコンポーネント信号変換する。サンプ
リング周波数は、具体的には輝度信号Yについては13.5M
Hz、色差信号Cr及びCbについては6.75MHzとし、この時
のクロック周波数は輝度信号Yの周波数の２倍の27MHzで
ある。上記の条件でサンプリングした場合、１ラインの
有効映像期間のサンプル数は、輝度信号Yの場合７２
０、色差信号CrおよびCbの場合はそれぞれ３６０サンプ
ルで、合計１４４０サンプルとなる。この様にして変換
された輝度信号Y、色差信号CrおよびCbは、マルチプレ
クサＡ２３１において、Cb、Y、Cr、Y、Cb、Y、・・・
という順に時分割多重化し、さらに同期ワード発生回路
２３８により生成された同期ワードを１ライン分の信号
の前後に付加して、図３に示すようなＤ１フォーマット
のパラレルデジタルビデオ信号として出力端子Ｔ７に出
力する。

【００２７】また、マルチプレクサＡ２３１から出力さ
れた信号は、パラレル／シリアル変換器２３２にも入力
される。パラレル／シリアル変換器２３２は図４に示す
ようにパラレルデジタルビデオ信号を、クロック周波数
の１０倍の伝送レートでLSBから順にＤ１フォーマット
のシリアルデジタル信号として端子Ｔ８から出力する。
ここで、クロック周波数は２７MHzであり、従って、シ
リアルデジタル信号の伝送レートは２７０Mb/secであ
る。

【００２８】マトリクス回路２３０から出力される輝度
信号Y、色差信号Cr、色差信号Cbはまた、それぞれクロ
ック信号と共に、独立したパラレルデジタル信号として
端子Ｔ９、Ｔ１０、Ｔ１１から出力される。

【００２９】上記のマトリクス回路２３０から出力され
る輝度信号Y、色差信号Cr、色差信号Cbはそれぞれパラ
レル／シリアル変換器２３３、２３４、２３５に入力さ
れ、パラレル／シリアル変換器２３２と同様に伝送レー
ト２７０Mb/secで、端子Ｔ９、Ｔ１０、Ｔ１１から出力
されるパラレルデジタル信号に対応したシリアルデジタ
ル信号に変換されて端子Ｔ１０、Ｔ１２、Ｔ１４より出
力される。

【００３０】マルチプレクサＢ２３６は、マトリクス回
路２３０から出力される色差信号Crと色差信号Cbとを１
系統に多重化し、クロック信号と共に色差信号CrとCbの
パラレルデジタル信号として端子Ｔ１５より出力する。
パラレル／シリアル変換器２３７は、マルチプレクサＢ
２３６の出力信号をシリアル信号に変換し、クロック周
波数の１０倍の伝送レート（２７０Mb/sec）で端子Ｔ１
６より出力する。

【００３１】RGBフレームメモリ２２１、２２２、２２
３からのデジタル信号はデジタルRGBエンコーダ２４０
にも入力される。デジタルRGBエンコーダ２４０は、デ
ジタルRGB映像信号に基づいてデジタルコンポジット信
号を生成する。デジタルRGBエンコーダ２４０における
コンポジットビデオ信号のサンプリング周波数は、サブ
キャリア周波数の４倍の周波数であり、NTSCの場合には
14.3MHz、PALの場合には17.7MHzである。

【００３２】デジタルRGBエンコーダ２４０から出力さ
れた信号は加算器２４１により同期ワード発生回路２３
８の出力信号と加算され、Ｄ２フォーマットのデジタル
コンポジットビデオ信号として、端子Ｔ５より周辺機器
に供給される。また、パラレルシリアル変換器２３９
は、加算器２４１から出力されたＤ２フォーマットのパ
ラレル信号をシリアル信号に変換し、伝送レートをクロ
ック周波数の１０倍の１４３Mb/sec（NTSC）または１７
７Mb/sec（PAL）で、パラレル信号のLSBからMSBの順で
端子Ｔ６を介して１本のケーブルにより伝送する。

【００３３】以上のように構成された映像処理装置２０
０にテレビモニタ３００やプリンタ等の周辺機器を接続
する場合、周辺機器の入力仕様に応じて必要な端子を選
択して接続することができる。

【００３４】なお、上記の実施の形態においては、出力
されるデジタルビデオ信号として、Ｄ１フォーマットの
信号、Ｄ２フォーマットの信号、Ｙ信号、Cr信号、Cb信
号、CrCbの多重化信号のパラレル信号およびシリアル信
号をそれぞれ１系統づつ出力する構成を示したが、出力
するデジタル信号の形態は上記の例に限定されるもので
はなく、上記以外のものも含めて種々の組合せの構成が
可能である。

【００３５】また、全てのデジタル信号についてパラレ
ル出力とシリアル出力を有する構成として説明したが、
任意の組合せが可能である。たとえば、Ｄ１フォーマッ
トの信号はパラレル出力だけ、Ｄ２フォーマットの信号
はシリアル出力だけという構成ももちろん可能である。

【００３６】また、出力信号の生成方法は、図１に示し
た構成に限られるものではなく、他の方法で生成された
信号であってもよい。たとえば、上記の実施の形態にお
いては、Ｄ２フォーマットの信号はデジタルRGBエンコ
ーダ２４０を用いて生成したが、図５に第２の実施の形
態として示すように、アナログRGBエンコーダの出力信
号（アナログコンポジット信号）をＡ／Ｄ変換器４００
によりデジタル信号に変換することによっても生成する
ことができる。あるいはまた、図６に第３の実施の形態
として示すように、マトリクス回路２３０から出力され
る輝度信号Y、色差信号CrおよびCbに基づいて、デジタ
ルＹ-Cr-Cbエンコーダ５００によりデジタル信号の輝度
信号Yおよび色差信号Cr、Cbからデジタルコンポジット
信号を生成する構成とすることもできる。

【００３７】以上説明したように、本発明の電子内視鏡
装置によれば、複数種のフォーマットのデジタル信号を
出力することができるため、電子内視鏡の映像処理装置
の周辺機器として用いられるモニタ装置、ビデオテープ
レコーダ、プリンタなど、デジタル信号の入力端子を備
えた各種の機器に幅広く対応することができ、従来問題
となっていたアナログ信号の減衰・ノイズ混入などによ
る画質の劣化を解消し、高品質の内視鏡画像を供給する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の電子内視鏡装置における
ビデオプロセスユニットの構成を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態の電子内視鏡装置の構成の
概略を示すブロック図である。

【図３】デジタルビデオ信号の構成の例を示す図であ
る。

【図４】パラレル−シリアル変換を説明する図である。

【図５】第２の実施の形態であるビデオプロセスユニッ
トの構成を示すブロック図である。

【図６】第３の実施の形態であるビデオプロセスユニッ
トの構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０００電子内視鏡装置１００電子内視鏡１００Ａ挿入部１００Ｂ結合部１０１ＣＣＤ１０２対物レンズ系１０３光ガイド１０４ケーブル１０５ＣＣＤドライブ２００光源装置２０１ランプ２０２ RGB回転フィルタ２０３ペリフェラルドライブ２０４ＣＣＤプロセスユニット２０５タイミング回路２０６操作パネル２１０システムコントロールユニット２２０ビデオプロセスユニット２２１フレームメモリ２２２フレームメモリ２９０キーボード３００テレビモニタ（周辺機器）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】固体撮像素子を備えた電子内視鏡と、前記固体撮像素子から出力される映像信号を処理する映
像信号処理装置と、を有し、前記映像信号処理装置は、水平同期信号と、垂直同期信
号と、コンポジット同期信号と、フレーム信号とを生成
する同期信号発生回路と、前記固体撮像素子から出力される映像信号、若しくは該
映像信号と前記コンポジット同期信号とを重畳させた信
号に基づいた複数のフォーマットのデジタルビデオ信号
に加え、前記同期信号発生回路で生成された各々の信号
を出力する信号処理手段と、を有すること、を特徴とす
る電子内視鏡装置。
【請求項２】前記映像信号処理装置は前記複数種のフ
ォーマットのデジタルビデオ信号を出力するための複数
の出力端子を有すること、を特徴とする請求項１に記載
の電子内視鏡装置。
【請求項３】前記デジタルビデオ信号はシリアルデジ
タル信号であること、を特徴とする請求項１または２の
いずれかに記載の電子内視鏡装置。
【請求項４】前記デジタルビデオ信号はパラレルデジ
タル信号であること、を特徴とする請求項１または２の
いずれかに記載の電子内視鏡装置。
【請求項５】前記複数のフォーマットのそれぞれにつ
いてシリアルデジタル信号と、パラレルデジタル信号の
２形態の信号を出力するよう構成されていること、を特
徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
【請求項６】前記複数のフォーマットのデジタルビデ
オ信号に加えて、複数のフォーマットのアナログビデオ
信号を出力するよう構成された請求項１〜５のいずれか
に記載の電子内視鏡装置。
【請求項７】前記複数のフォーマットのデジタルビデ
オ信号は、Ｄ１フォーマットのデジタルビデオ信号を含
むこと、を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の
電子内視鏡装置。
【請求項８】前記複数のフォーマットのデジタルビデ
オ信号は、Ｄ２フォーマットのデジタルビデオ信号を含
むこと、を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の
電子内視鏡装置。
【請求項９】前記複数のフォーマットのデジタルビデ
オ信号は、輝度信号を独立したデジタル信号として有す
ること、を特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装
置。
【請求項１０】前記複数のフォーマットのデジタルビ
デオ信号は、２つの色差信号のそれぞれに対応したデジ
タル信号を有し、前記輝度信号と前記２つの色差信号と
により所定のフォーマットのデジタルビデオ信号が構成
されること、を特徴とする請求項９に記載の電子内視鏡
装置。
【請求項１１】前記複数のフォーマットのデジタルビ
デオ信号は、２つの色差信号が時分割多重化されたデジ
タル信号を有し、前記輝度信号と前記時分割多重化され
た２つの色差信号とにより所定のフォーマットのデジタ
ルビデオ信号が構成されること、を特徴とする請求項９
に記載の電子内視鏡装置。