JP3670726B2

JP3670726B2 - 電子内視鏡装置

Info

Publication number: JP3670726B2
Application number: JP22975395A
Authority: JP
Inventors: 了小澤; 浩平池谷
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2015-09-07
Also published as: JPH0984001A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カラータイプの固体撮像素子で撮像した内視鏡観察画像をテレビモニタに表示するようにした電子内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラータイプの固体撮像素子を用いた電子内視鏡装置においては一般に、図５に示されるように、電子内視鏡１０に設けられた固体撮像素子１１で撮像されたアナログ映像信号から、ビデオプロセッサ２０の相関二重サンプリング回路２２で本来の映像信号成分を抽出し、色分離回路２４で色差信号等を分離した後、ホワイトバランス、ガンマ補正及びエンハンス等の処理を行って、ＮＴＳＣ方式又はＰＡＬ方式等に準拠した飛び越し走査（インタレース走査）のテレビモニタ６０に画像を表示している。２１は、電子内視鏡１０の照明用ライトガイドファイババンドル１２に照明光を供給するための光源ランプである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電子内視鏡プロセッサの周辺機器として、ＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式等に準拠したテレビモニタ等の映像機器を使用するのは、機器の入手性や汎用性の面で有利である。
【０００４】
しかし、限定された放送周波数帯域（ＮＴＳＣの場合は６ＭＨｚ）に映像信号と音声信号を多重化するために考え出された、１枚（フレーム）の画像を２回（フィールド）に分けて伝送する飛び越し走査の表示方法だと、１／６０秒間に１枚の画像を等価的には表示しているが、垂直成分の細かい部分は１／３０秒に１回しか表示されないので、画面にちらつきが感じられて見にくいという欠点がある。
【０００５】
そのため、術者が長時間観察していると、目が疲れて正常な診断を行うのに支障をきたす場合がある。また、飛び越し走査に起因して垂直方向の解像度が順次走査の場合と比較して０．６倍程度に劣化するので、微細な病変部の発見が困難となり、正確な診察がしずらくなる。
【０００６】
近年、クリアビジョン等の名称で順次走査（プログレシブ走査）表示が可能なテレビ装置が開発されているが、飛び越し走査用の映像信号をモニタ内部で順次走査に変換するものなので、動き検出回路等の動作不良により、期待されたほどの効果は得られていない。
【０００７】
また、情報化社会、マルチメディア社会の到来により、パーソナルコンピュータが急激に普及して、順次走査のＲＧＢコンポーネント信号を入力とするマルチスキャンモニタテレビが、高性能で安価になってきている。しかし、電子内視鏡装置を含めて通常のビデオ機器では、順次走査の映像信号出力を装備するものは存在しなかった。
【０００８】
そこで本発明は、飛び越し走査に起因する画面のちらつきや垂直方向の解像度の低下のない、順次走査による鮮明な内視鏡観察画像を表示することのできる電子内視鏡装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の電子内視鏡装置は、内視鏡に設けられたカラータイプの固体撮像素子で撮像された映像信号をデジタル信号に変換してから、各色信号別にフィールド画像単位で各々第１と第２のフィールドメモリに格納した後、上記第１と第２のフィールドメモリから映像信号を１ライン毎に交互に読み出し、それをアナログ信号に変換して順次走査のテレビモニタに画像を表示するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
そして、上記固体撮像素子で撮像された映像信号を、上記フィールドメモリを迂回して飛び越し走査のテレビモニタに出力させるための出力端を併設してもよい。
【００１１】
その場合、上記テレビモニタへの出力経路として、上記フィールドメモリを経由する経路と上記フィールドメモリを迂回する経路を設けて、上記両経路の各々の断続状態を切り換えるための切換手段を設けてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図面を参照して実施の形態を説明する。
図１は本発明の電子内視鏡装置の第１の実施の形態を示しており、電子内視鏡１０の挿入部の先端には、内視鏡観察画像を撮像するためのフィールド撮像型カラータイプのＣＣＤ（電荷結合素子）からなる固体撮像素子１１が配置されている。１２は、被写体を照明する照明光を伝達するためのライトガイドファイババンドルである。
【００１３】
ビデオプロセッサ２０は光源装置を兼用しており、光源ランプ２１から放射された照明光がライトガイドファイババンドル１２に供給され、その結果、電子内視鏡１０の挿入部先端に対向する位置の被写体が照明される。
【００１４】
固体撮像素子１１で得られた撮像信号は、ビデオプロセッサ２０に送られ、まず相関二重サンプリング回路２２で映像信号中のノイズ成分が抑圧されて、本来の映像信号成分が抽出される。次いで、その信号が自動利得制御回路２３に送られて、平均信号振幅が規定値近くになるように増幅又は減衰されてから、色分離回路２４に送られる。
【００１５】
色分離回路２４では、カラーＣＣＤ１１のモザイクカラーフィルター対応した、映像信号を各色毎に分離するためのサンプルパルスに応じて、各信号をサンプルホールドして色分離が行われて、輝度信号と２種類の色差信号が出力される。
【００１６】
色分離回路２４から出力された複数の映像信号はホワイトバランス回路２５に入力される。ホワイトバランス回路２５では、光源の色温度やライトガイドの分光特性等で変化した色再現を、各映像信号の利得を調整して、被写体の白い部分では色差信号の振幅成分がゼロになるように、ＲＧＢ信号の場合にはＲＧＢそれぞれの振幅値が等しくなるように合わせる。
【００１７】
ホワイトバランス回路２５から出力される信号は、表示するテレビモニタ５０の入出力特性の非線形性を補正するためのガンマ補正回路２６に入力されて、ガンマ補正が行われる。
【００１８】
ガンマ補正回路２６から出力される輝度信号又はＲＧＢ信号は、エンハンス回路２７に入力されて、エンハンスがかけられてから、アナログデジタル変換回路２９において８〜１２ビット程度のデジタルの映像信号に変換されて、次のデジタル信号処理部３０に送られる。
【００１９】
デジタル信号処理部３０には、デジタル映像信号を奇数（ＯＤＤ）と偶数（ＥＶＥＮ）のフィールド画像単位で三原色の各色信号別に格納するための第１のフィールドメモリ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂと第２のフィールドメモリ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂが配置されている。これらのメモリは映像信号用のフィールドメモリであるが、汎用メモリ素子を使用することもできる。
【００２０】
固体撮像素子は画素情報を読み出せる最高周波数が、情報伝送路の周波数特性（通常は水平ＣＣＤ）により決まっている。例えばＮＴＳＣ方式の４１万画素ＣＣＤの場合で、１４．３１８１８ＭＨｚである。その場合、順次走査で全画素を読み出すには２８．６ＭＨｚの高い周波数となり、転送効率が落ちてしまう。そこで、飛び越し走査を行って２回の走査で１画面分の情報を読み出している。
【００２２】
各メモリ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ，３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂに対する書き込み制御信号と読み出し制御信号は、図示されていないタイミングジェネレータから出力される。ここでは、メモリからの読み出し周波数は、書き込み周波数の２倍（以上）とする。そして、ＯＤＤのメモリ３１Ｒ，３１Ｇ，３１ＢとＥＶＥＮのメモリ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂから、１ライン毎に交互に読み出すことにより、飛び越し走査の映像信号から倍速の順次走査による表示画像が作られる。
【００２３】
図２のタイムチャートに示されるように、デジタル信号処理部３０においては、各フレームの奇数フィールドの各色映像信号（ＯＤＤ）が第１のフィールドメモリ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに書き込まれ、偶数フィールドの映像信号（ＥＶＥＮ）が、第２のフィールドメモリ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂに書き込まれる。
【００２４】
そして、第１と第２のフィールドメモリ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ，３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂからの信号読み出しが１ライン毎に交互に行われ、読み出された映像信号は後段のデジタルアナログ変換回路４１に送られて、アナログの映像信号に変換される。デジタルアナログ変換回路４１では、飛び越し走査の場合の２倍の変換周波数でデジタルアナログ変換が行われる。
【００２５】
デジタルアナログ変換回路４１から出力されるアナログの映像信号は２倍の周波数帯域幅を持つので、従来の２倍の遮断周波数を持つローパスフィルタ４２に通されて高周波のノイズ成分が除去され、それから広い周波数帯域を持つアンプ４３を通り、ビデオプロセッサ２０から順次走査（プログレシブ走査）方式のテレビモニタ５０に入力されて、そこで内視鏡観察画像が画像表示される。
【００２６】
この場合の映像信号は、ＲＧＢコンポーネント信号、若しくは輝度／色差のコンポーネント信号である。通常のビデオ信号（複合映像信号）やＹ／Ｃ信号（Ｓ端子用信号）では、色信号成分が特定の周波数（色副搬送波、ＮＴＳＣで３．５７９８４５ＭＨｚ）で変調されているので、単純に２倍の周波数とすることはできない。
【００２７】
このようにして、テレビモニタ５０においては、順次走査によって、飛び越し走査の場合と同数の走査線に画像表示が行われるので、ちらつきが感じられなくてしかも垂直方向の解像度の低下もない鮮明な内視鏡観察画像が表示される。
【００２８】
なお、パーソナルコンピュータ用のマルチスキャンモニタテレビを表示装置として使用すれば、内視鏡室の状況に応じて各種の製品を使い分けることができ、小さい画面から、プロジェクションテレビの様な大型画面に迄、ちらつきのない鮮明な画像を表示することが可能である。
【００２９】
図３及び図４は、本発明の第２及び第３の実施の形態を示しており、第１の実施の形態の構成に加えて、飛び越し走査のテレビモニタ６０に画像表示をするための回路を併設したものである。
【００３０】
図３に示される第２の実施の形態においては、エンハンス回路２７から出力されるアナログの映像信号を分岐して通すためのローパスフィルタ４２ａ及びアンプ４３ａが、デジタルアナログ変換回路４１からの出力信号が通されるローパスフィルタ４２ｂ及びアンプ４３ｂと並列に配置されている。
【００３１】
そして、両アンプ４３ａ，４３ｂの出力端子の一方を選択してテレビモニタ（順次走査モニタ５０又は飛び越し走査モニタ６０）に接続させるための自動切換スイッチ４４が設けられている。
【００３２】
したがって、順次走査方式又は飛び越し走査方式のいずれのテレビモニタ５０又は６０でも任意にビデオプロセッサ２０に接続して、自動切換スイッチ４４の切り換えによって内視鏡観察画像を表示することができる。
【００３３】
なお、自動切換スイッチ４４の切り換え動作は、テレビモニタ５０，６０のコネクタ形状などを検知して自動的に行わせることができる。通常の飛び越し走査モニタでは、ＢＮＣタイプのコネクタが使用されており、順次走査モニタでは、ＤＳＵＢ等の集合コネクタが使用されている。
【００３４】
切り換え状態の表示は、ビデオプロセッサ２０のフロントパネル４５に行われる。また、誤った切り換え接続がされたことが検知回路（図示せず）で検知されると、警告がフロントパネル４５のＬＥＤ等に表示される。その場合には、音で警報を発してもよい。
【００３５】
図４に示される第３の実施の形態においては、飛び越し走査モニタ６０と順次走査モニタ５０とが並置されていて、第２の実施の形態における自動切換スイッチ４４が、飛び越し走査モニタ６０用のスイッチ４４ａと順次走査モニタ５０用のスイッチ４４ｂとに分けて並置されている。
【００３６】
したがって、自動切換スイッチ４４ａ，４４ｂの切り換えにより、順次走査方式のテレビモニタ５０と飛び越し走査方式のテレビモニタ６０のいずれか一方に、それに適合する映像信号出力端を接続させて、内視鏡観察画像を表示することができる。
【００３７】
自動切換スイッチ４４の切り換え動作は、第２の実施の形態と同様に、テレビモニタ５０，６０のコネクタ形状などを検知して自動的に行わせることができる。通常の飛び越し走査モニタでは、ＢＮＣタイプのコネクタが使用されており、順次走査モニタでは、ＤＳＵＢ等の集合コネクタが使用されている。
【００３８】
なお、これらコネクタを接続するジャックを、自動切換スイッチ４４ａ，４４ｂ出力側に１組ずつ設けて、飛び越し走査モニタ６０を２台或いは順次走査モニタ５０を２台という使い方も、自動切換スイッチ４４ａ，４４ｂの切り換えによって可能である。
【００３９】
切り換え状態の表示は、ビデオプロセッサ２０のフロントパネル４５に行われる。また、誤った切り換え接続がされたことが検知回路（図示せず）で検知されると、警告がフロントパネル４５のＬＥＤ等に表示される。その場合、音で警報を発してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、カラータイプの固体撮像素子で撮像した内視鏡観察画像を、順次走査のテレビモニタ画面に飛び越し走査の場合と同じ走査線数で表示することができるので、ちらつきが感じられなくてしかも垂直方向の解像度の低下もない、鮮明な画像表示を行うことができ、術者が長時間連続して観察しても目が疲れず、正確な診断を行うことができる。
【００４１】
電子内視鏡装置は限定された業務用機器なので、標準テレビ方式と異なった映像信号出力を出したとしても問題はない。さらに、順次走査映像信号出力と同時に標準テレビ方式の映像信号出力を出せば、従来の機器との接続にもなんら問題を生じない。
【００４３】
そして、固体撮像素子で撮像された映像信号をフィールドメモリを迂回して飛び越し走査のテレビモニタに出力させるための出力端を併設すれば、順次走査方式と飛び越し走査方式のいずれの方式のテレビモニタでも任意に内視鏡観察画像を表示させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電子内視鏡装置の構成ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の動作を示すタイムチャート図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の電子内視鏡装置の構成ブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態の電子内視鏡装置の構成ブロック図である。
【図５】従来の電子内視鏡装置の構成ブロック図である。
【符号の説明】
１０電子内視鏡
１１固体撮像素子
２０ビデオプロセッサ
２４アナログデジタル変換回路
３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ第１のフィールドメモリ
３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂ第２のフィールドメモリ
４１デジタルアナログ変換回路
５０テレビモニタ

Claims

内視鏡に設けられたカラータイプの固体撮像素子で撮像された映像信号をデジタル信号に変換してから、各色信号別にフィールド画像単位で各々第１と第２のフィールドメモリに格納した後、上記第１と第２のフィールドメモリから映像信号を１ライン毎に交互に読み出し、それをアナログ信号に変換して順次走査のテレビモニタに出力するための第１の出力端を有する回路が設けられた電子内視鏡装置において、
上記固体撮像素子で撮像された映像信号を、上記第１と第２のフィールドメモリを迂回して飛び越し走査のテレビモニタに出力させるための第２の出力端を併設し、上記順次走査のテレビモニタと上記飛び越し走査のテレビモニタを選択して接続することができるモニタ接続部を設けると共に、そのモニタ接続部に接続されたテレビモニタの種類に対応して上記第１の出力端と上記第２の出力端の一方を選択して上記モニタ接続部に接続する自動切換スイッチを設けたことを特徴とする電子内視鏡装置。