JP4187486B2 - 電子内視鏡装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子内視鏡装置、特にスコープである電子内視鏡をプロセッサ装置に接続するものにおいて、これらの間で電源を供給し、かつ映像信号を伝送するための構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子内視鏡装置では、例えば固体撮像素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）が搭載された電子内視鏡（スコープ）がプロセッサ装置にケーブル及びコネクタにて接続される。そして、このケーブル及びコネクタを介して、プロセッサ装置からスコープへ電源の供給、各種の制御信号の伝送が行われ、またスコープからプロセッサ装置へ映像信号及び各種の制御信号の伝送が行われる。
【０００３】
即ち、プロセッサ装置から電源線によって供給された直流電源によってスコープは駆動され、一方スコープのＣＣＤで撮像された映像信号が信号線を介してプロセッサ装置へ送られており、このプロセッサ装置にて映像信号に対し各種のカラー映像処理を施すことによって被観察体像がモニタに表示される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記電子内視鏡装置では、スコープとプロセッサ装置を接続するケーブルに電源線と複数の信号線を含んでおり、このケーブルコネクタにおいては多ピン構造となるため、いずれかの接続ピンで接触不良が生じたり、接続ピンが破損したりする恐れがあり、コスト的にも高くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子内視鏡とプロセッサ装置を電磁的に結合することにより接続電線をなくすことができ、また電磁結合した場合でも良好な映像を形成することができる電子内視鏡装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、撮像素子を搭載する電子内視鏡がプロセッサ装置を含む本体側装置に接続され、この本体側装置から電子内視鏡へ電源を供給する電子内視鏡装置において、上記電子内視鏡と上記本体側装置との間を電磁的に結合し、電源及び信号を供給するための電磁結合部と、上記本体側装置に設けられ、上記電磁結合部へ交流（ＡＣ）電源を供給するための電源供給回路と、上記電子内視鏡に設けられ、上記電磁結合部から供給される交流電源を取り出すための電源受給回路と、上記電磁結合部の供給電源上に上記撮像素子で得られた映像信号を重畳し、かつ電子内視鏡側又はプロセッサ側の一方の基準パルスを、上記映像信号の第１フィールド（インターレース走査の場合）又は第１フレーム（ノンインターレース走査の場合）の所定のブランキング期間に重畳し、他方の基準パルスを上記映像信号の第２フィールド又は第２フレームの所定のブランキング期間に重畳する波形重畳回路と、上記電磁結合部の供給電源上に重畳された映像信号と上記電子内視鏡側又はプロセッサ側の基準パルスを分離する分離回路と、この分離回路から出力された電子内視鏡側又はプロセッサ側の基準パルスに同期した信号を形成する同期信号発生回路と、を設けたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、撮像素子を搭載する電子内視鏡がプロセッサ装置を含む本体側装置に接続され、この本体側装置から電子内視鏡へ電源を供給する電子内視鏡装置において、上記電子内視鏡と上記本体側装置との間を電磁的に結合し、電源及び信号を供給するための電磁結合部と、上記本体側装置に設けられ、上記電磁結合部へ交流電源を供給するための電源供給回路と、上記電子内視鏡に設けられ、上記電磁結合部から供給される交流電源を取り出すための電源受給回路と、上記電磁結合部の供給電源上に上記撮像素子で得られた映像信号を重畳し、かつこの映像信号のフィールド又はフレーム内の複数の水平走査ブランキング期間に電子内視鏡側基準パルスを重畳すると共に、この同一のフィールド又はフレーム内で上記電子内視鏡側基準パルスが重畳されない複数の水平走査ブランキング期間にプロセッサ側基準パルスを重畳する波形重畳回路と、上記電磁結合部の供給電源上に重畳された映像信号と上記電子内視鏡側又はプロセッサ側の基準パルスを分離する分離回路と、この分離回路から出力された電子内視鏡側又はプロセッサ側の基準パルスに同期した信号を形成する同期信号発生回路と、を設けたことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、上記プロセッサ装置では、供給電源上から分離された映像信号の水平ライン信号を上記プロセッサ側同期信号発生器で形成された水平同期信号によって補正することを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、電子内視鏡とプロセッサ装置が電線を用いずに電磁的に結合され、この電磁結合にて、プロセッサ装置から電子内視鏡へ交流電源が供給されると共に、この交流電源上に波形重畳する形で電子内視鏡からプロセッサ装置へ映像信号が伝送される。また、この映像信号には、例えば最初の第１フィールドにおける第１水平ライン信号のブランキング期間（又はオプティカルブラック期間）に、１０パルス程度の電子内視鏡側基準パルス（クロック信号）が重畳され、次の第２フィールドにおける第１水平ライン信号のブランキング期間に、１０パルス程度のプロセッサ側基準パルスが重畳される。
【０００９】
そして、プロセッサ装置では、例えばＰＬＬ動作によって上記１０パルス程度の電子内視鏡側基準パルスに同期したクロック信号が形成されると共に、電子内視鏡でも、ＰＬＬ動作によって上記１０パルス程度のプロセッサ側基準パルスに同期したクロック信号が形成され、これらの同期クロック信号とこれによって形成された各種タイミング信号に基づいて映像信号が処理される。これによれば、同期したタイミング信号によって良好な映像信号が得られる。なお、上記とは逆に、プロセッサ側基準パルスを第１フィールドの第１水平ライン信号のブランキング期間に重畳し、スコープ側基準パルスを第２フィールドの第１水平ライン信号のブランキング期間に重畳してもよい。
【００１０】
また、電子内視鏡が例えば２７万画素の撮像素子を搭載し、プロセッサ装置が４１万画素の撮像素子の処理を規準とするように構成されていて、両者で搭載する発振器の発振周波数（２７万画素−１９．０６３２ＭＨｚ、４１万画素−２８．６３６３ＭＨｚ）が異なる場合があるが、請求項３の構成によれば、２７万画素の撮像素子で得られた映像信号の水平ライン信号は、プロセッサ装置側の発振信号で形成された水平同期信号によって補正され、水平方向で縮小する（又は拡大する）状態が解消され、良好な画像が得られる。
【００１１】
更に、請求項２の構成によれば、例えば１フィールド内の水平走査ブランキング期間に電子内視鏡側基準パルスとプロセッサ側基準パルスが交互に重畳されるので、両者のクロック信号の同期が良好にとれることになり、同期したタイミング信号によって画素単位のサンプリングが良好に行われるという利点がある。この場合も、異なる発振周波数の発振器を搭載する場合に効果を発揮する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１及び図２には、第１実施例の電子内視鏡装置の構成が示されており、この第１実施例では、スコープ（電子内視鏡）ＡのＣＣＤ画素数とプロセッサ装置Ｂが基準とするＣＣＤ画素数が異なる場合について説明する。図１において、スコープＡは、電磁的に結合する電磁結合部１０によってプロセッサ装置Ｂに接続される。この電磁結合部１０は、プロセッサ装置Ｂ側に配置された一次巻線１０ａとスコープＡ側の二次巻線１０ｂを有し、これら一次巻線１０ａと二次巻線１０ｂは所定の間隔で配置されるように構成される。なお、この電子内視鏡装置では、ライトガイドを介して先端部から光照明するための光源装置を備えており、この光源装置に上記スコープＡを接続する光コネクタ部に上記電磁結合部１０を設け、ＡＣ電源を光源装置から供給し、映像信号などは光源装置とプロセッサ装置を結ぶ信号線で伝送するように構成してもよい。
【００１３】
上記スコープＡには、その先端部に例えば２７万画素のＣＣＤ１２が設けられており、またこのＣＣＤ１２を駆動するＣＣＤ駆動回路１３、交流（ＡＣ）を直流（ＤＣ）に変換する電源受給回路１４、この電源受給回路１４からのＤＣ電源により複数の電源電圧を形成する電源形成回路１５、上記電磁結合部１０から供給された交流電源やプロセッサ側基準パルス等を分離する波形分離回路１６、供給電源上に映像信号（インターレース走査）を波形重畳しかつこの映像信号の例えば第１フィールド第１水平ライン信号のブランキング期間にスコープ側基準パルスを重畳する波形重畳回路１７、プロセッサ側基準パルスの位相と発振信号の位相を比較する位相比較回路１８、画素単位のクロック信号（例えば周波数１９．０６３２ＭＨｚ）、水平同期（ＨＤ）信号、垂直同期（ＶＤ）信号、リセット信号等の信号を形成するタイミングジェネレータ（ＴＧ）１９が設けられる。
【００１４】
このタイミングジェネレータ１９は、２７万画素ＣＣＤ１２の駆動用周波数１９．０６３２ＭＨｚを発振する水晶発振器１９ａと可変容量ダイオード１９ｂを有し、上記スコープ側基準パルスとして上記周波数１９．０６３２ＭＨｚのクロック信号を出力し、また上記位相比較回路１８と共にＰＬＬ（Phase Locked Loop）を形成することによってプロセッサ側基準パルスに同期した信号を発生させる同期信号発生回路として機能する。更に、上記ＣＣＤ１２の出力信号を入力するバッファ２０及びスコープＡの各回路を統括制御するマイコン２１等が設けられている。
【００１５】
一方、プロセッサ装置Ｂには、電磁結合部１０を介してスコープＡへＡＣ電源を供給するための電源供給回路２３、供給電源上において制御信号やプロセッサ側基準パルスの波形を第２フィールド第１水平ライン信号のブランキング期間に重畳する波形重畳回路２４、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）又は帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）からなり、ＡＣ成分である上記映像信号やスコープ側基準パルスを分離する波形分離回路２５が設けられる。この波形分離回路２５のＨＰＦ又はＢＰＦとしては、例えば周波数１４．３２±１．７９ＭＨｚの帯域を通過させるものが用いられる。また、この波形分離回路２５の出力を入力するように、位相比較回路２６及び同期信号発生器（ＳＳＧ）２７が設けられており、この位相比較回路２６はスコープ側基準パルスの位相と発振信号の位相を比較し、その位相差に比例した電圧を発生させる。
【００１６】
上記同期信号発生器２７は、Ｌ（コイル）、Ｃ（コンデンサ）、Ｒ（抵抗）を組み合せて構成される周知のＬＣＲ発振器２７ａ、可変容量ダイオード２７ｂ有し、例えば４１万画素ＣＣＤの駆動用の周波数２８．６３６３ＭＨｚを発生させると共に、このＬＣＲ発振器２７ａと可変容量ダイオード２７ｂの接続点に上記位相比較回路２６の出力電圧を入力し、ＰＬＬを形成することにより、上記スコープ側基準信号に同期させたクロック信号、水平同期（ＨＤ）信号、垂直同期（ＶＤ）信号等を発生させる。また、この同期信号発生器２７は、分周器を備え、スコープＡ側ＣＣＤ１２の駆動周波数１９．０６３２ＭＨｚに合わせたクロック信号及びプロセッサ側基準パルスとして、発振周波数２８．６３６３ＭＨｚを２／３分周した１９．０９０９ＭＨｚを形成する。なお、上記ＬＣＲ発振器２７ａの代わりに、水晶発振器を用いてもよい。
【００１７】
更に、このプロセッサ装置Ｂには、各回路を統括制御するマイコン３１が設けられ、更に上記波形分離回路２５から映像信号を入力し、相関二重サンプリングを行う相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路３２、Ａ／Ｄ変換器３３、映像信号に対しカラー映像形成のための各種処理を施すＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）回路３４、映像の拡大・縮小を電子的に行う電子ズーム回路３５、Ｄ／Ａ変換器３６、アンプ３７等が設けられる。そして、上記電子ズーム回路３５では、通常の拡大・縮小だけでなく、スコープＡとプロセッサ装置Ｂで用いられるクロック周波数の相違によって生じる水平方向の幅の縮小又は拡大を補正する。
【００１８】
図２には、スコープＡの電源受給回路１４から波形重畳回路１７までの具体的な回路が示されており、上記波形重畳回路１７では、電磁結合部１０に繋がる電源／信号線７０とアースとの間に、コイルＬ２とトランジスタＴｒが配置され、このトランジスタＴｒのコレクタがコイルＬ２の一端、エミッタがアースに接続され、このトランジスタＴｒのベースに、重畳信号として上記バッファ２０からの映像信号と上記タイミングジェネレータ１９からの基準クロックパルスが与えられる。上記波形分離回路１６は、高域通過フィルタ（ＨＰＦ−これは帯域通過フィルタでもよい）１６ａと低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１６ｂを有し、このＨＰＦ１６ａは例えば周波数４．３２±１．７９ＭＨｚの帯域を通過させるもので、電磁結合部１０から供給された信号成分、即ちプロセッサ側基準パルスや制御信号を分離する。また、ＬＰＦ１６ｂは電源周波数５０Ｈｚ又は６０Ｈｚを通過させるものからなり、電磁結合部１０から供給されたＡＣ電源を分離する。
【００１９】
上記電源受給回路１４には、上記ＬＰＦ１６ｂで分離された交流電源を入力し直流に変換するコンバータ１４Ｃが設けられ、上記電源形成回路１５には、スコープＡ内で必要とされる例えばＤＣ電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を形成するためのスイッチングレギュレータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃが設けられる。なお、上述した波形重畳回路１７の構成は、プロセッサ装置Ｂにおける波形重畳回路２４の構成としても同様に用いられる。
【００２０】
第１実施例は以上の構成からなり、上記プロセッサ装置Ｂの電源を投入すると、電源供給回路２３からＡＣ電源が電磁結合部１０を介してスコープＡへ供給され、このスコープＡの波形分離回路１６にてＡＣ電源が取り出される。即ち、図３には、ＡＣ電源及び信号を重畳及び分離する状態が示されており、この図３（Ｂ）の電磁結合部１０で供給されるＡＣ電源及び信号は、波形分離回路１６のＬＰＦ１６ｂにより図３（Ｃ）に示される波形１００のＡＣ電源が取り出される。このＡＣ電源は、電源受給回路１４へ供給され、この中のコンバータ１４ＣでＡＣ−ＤＣ変換が行われ、これによってＤＣ電源が電源形成回路１５へ供給される。この電源形成回路１５では、スイッチングレギュレータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃによって複数のＤＣ電源（Ｖ１〜Ｖ３）が形成され、これらが各回路へ供給される。
【００２１】
そして、上記ＤＣ電源がＣＣＤ駆動回路１３へ供給されると、このＣＣＤ駆動回路１３によってＣＣＤ１２が駆動され、被観察体が撮像される。このＣＣＤ１２から出力された撮像信号（映像信号）は、バッファ２０を介して波形重畳回路１７へ供給され、この波形重畳回路１７によって、映像信号がＡＣ電源上に重畳されると同時に、タイミングジェネレータ１９から出力された周波数１９．０６３２ＭＨｚの基準パルス（クロック信号）が１０パルス程度、同期用信号として上記映像信号の水平走査ブランキング期間に重畳される。
【００２２】
即ち、図３（Ｂ）に示されるように、交流波形１００の上に図３（Ａ）の水平走査同期のタイミングで第１フィールド（インターレース走査する場合）の水平ライン信号波形（実質的な映像部分）Ｓａ１，Ｓａ２ … 、第２フィールドの水平ライン信号波形Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３ … が重畳される。そして、この第１フィールドの第１水平ライン（１Ｈ）のブランキング期間Ｂa1に、基準パルスＳｅが１０パルス程度、重畳され、この基準パルスは映像信号と共に電磁結合部１０を介してプロセッサ装置Ｂへ送られる。
【００２３】
一方、プロセッサ装置Ｂの波形分離回路２５では、上記電磁結合部１０を介して供給される信号成分が分離されることになり、図３（Ｅ）に示されるＨＰＦ出力が得られる。このＨＰＦ１６ａの出力は、図３（Ｆ）のようにブランキング期間Ｂa1から分離したスコープ側基準パルスＳｅと、図３（Ｇ）のように水平ライン信号Ｓa1，Ｓa2，… Ｓｂ１，Ｓｂ２ … からなりレベルシフトされた映像信号に分離され、前者のスコープ側基準パルスＳｅは位相比較回路２６を介して同期信号発生器２７へ供給され、後者の映像信号はＣＤＳ回路３２へ供給される。そして、上記の位相比較回路２６及び同期信号発生器２７では、ＰＬＬが機能し可変容量ダイオード２７ｂに加えられる電圧が変化することによって上記基準パルスＳｅ（周波数１９．０６３２ＭＨｚ）に同期したクロック信号、そして水平同期信号、垂直同期信号等のタイミング信号が形成される。
【００２４】
即ち、上記の基準パルスＳｅの重畳位置が第１フィールドの第１水平ライン信号であることが予め決められているので、上記同期信号発生器２７では、このパルスＳｅの入力に基づいて水平走査の同期、垂直走査の同期がとれることになり、これらの水平同期信号及び垂直同期信号或いはその他のタイミング信号は、ＣＤＳ回路３２等へ供給される。そして、このＣＤＳ回路３２では、入力された映像信号が相関二重サンプリングされ、次段のＡ／Ｄ変換器３３でデジタル信号とされた信号は、ＤＳＰ回路３４にてカラー映像処理が施され、電子ズーム回路３５、Ｄ／Ａ変換器３６及びアンプ３７を介してモニタへ供給される。
【００２５】
ところで、当該実施例はスコープＡ側の基準パルス（クロック信号）とプロセッサ装置Ｂ側の基準パルスの周波数が相違しており、プロセッサ装置Ｂにてスコープ側基準パルスに基づいて同期をとるだけでは、不十分となる。即ち、１０パルス程度の基準パルスは、スコープＡからプロセッサ装置Ｂまでの長さを伝送すること、電磁結合部１０を通すこと、ＰＬＬを構成する回路が温度特性を持つこと等によって、その波形に歪みが生じ、この波形歪みによって正確な同期状態が得られなくなる。そこで、当該例では、スコープＡでもプロセッサ側基準パルスに基づいて同期をとるようにしている。
【００２６】
第１実施例のプロセッサ装置Ｂの同期信号発生器２７では、発振器２７ａの発振周波数２８．６３６３ＭＨｚを２／３分周した周波数１９．０９０９ＭＨｚのプロセッサ側基準パルスが形成され、マイコン３１の制御に基づき、波形重畳回路２４にて、上記プロセッサ側基準パルスが１０パルス程度、入力され、この基準パルスが同期用信号として上記映像信号の第２フィールド第１水平ライン信号のブランキング期間に重畳される。即ち、図３（Ｂ）に示されるように、供給電源上における第２フィールドの第１水平ライン（１Ｈ）のブランキング期間Ｂb1に、基準パルスＳｐが１０パルス程度、重畳される。
【００２７】
そして、スコープＡの波形分離回路１６では、図３（Ｄ）に示されるように、ＨＰＦ１６ａによって第２フィールド第１水平ライン信号Ｓb1のブランキング期間Ｂb1に存在するプロセッサ側基準パルスＳｐが分離され、この基準パルスＳｐは位相比較回路１８を介してタイミングジェネレータ１９へ供給される。このタイミングジェネレータ１９では、ＰＬＬが機能し可変容量ダイオード１９ｂに加えられる電圧が変化することによって、上記基準パルスＳｐ（周波数１９．０９０９ＭＨｚ）に同期したクロック信号が形成される。即ち、上記プロセッサ側基準パルスＳｐの重畳位置が第２フィールドの第１水平ライン信号であるので、このパルスＳｐの入力によって水平走査の同期、垂直走査の同期がとれることになる。
【００２８】
このようにして、プロセッサ装置Ｂでは、第１フィールド第１水平ライン信号Ｓａ１に重畳したスコープ側基準パルスＳｅに同期させ、かつスコープＡでは、第２フィールド第１水平ライン信号Ｓｂ１に重畳したプロセッサ側基準パルスＳｐに同期させることにより、波形歪みの生じない安定した信号同期が行われる。
【００２９】
そして、当該例の電子ズーム回路３５では、水平ライン信号（水平幅）の補正が行われる。当該例では、スコープ側基準パルスの周波数１９．０６３２ＭＨｚとプロセッサ側基準パルスの周波数１９．０９０９ＭＨｚが相違することから、図４に示されるように、モニタ３８に表示された例えば円形被写体を考えると（又はこの円形を対物光学系の観察光路域と考えてもよい）、二点鎖線ｆ１のように水平方向の幅が縮小し、像が左側に寄った映像となる。
【００３０】
そこで、当該例の電子ズーム回路３５では、上記同期信号発生器２７にて発振周波数２８．６３６３ＭＨｚから形成した約６３．５μsecの水平同期信号によって、水平ライン信号を補正する。即ち、電子ズーム回路３５に設けられた画像メモリにおいて、スコープ側基準パルスに同期したタイミングで書き込まれた画像データを、約６３．５μsecの水平同期信号のタイミングで読み出すことにより、図４の画素ｈ（数画素〜数十画素）分が引き伸ばされ、実線ｆ２のように良好な円形となる被写体が形成される。
【００３１】
上記第１実施例では、スコープ側基準パルスＳｅとプロセッサ側基準パルスＳｐの双方を重畳するようにしたが、いずれか一方のみを重畳するようにしてもよいし、またスコープ側基準パルスＳｅを第１フィールドの他の水平ライン信号のブランキング期間に重畳し、プロセッサ側基準パルスＳｐを第２フィールドの他の水平ライン信号のブランキング期間に重畳してもよい。更に、ノンインターレース走査の場合は、スコープ側基準パルスＳｅを第１（最初の）フレームの第１水平ライン信号のブランキング期間に重畳し、プロセッサ側基準パルスＳｐを第２フレームの第１水平ライン信号のブランキング期間に重畳することができる。
【００３２】
また、上記第１実施例とは逆に、プロセッサ側基準パルスＳｐを第１フィールド（又は第１フレーム）の第１水平ライン信号のブランキング期間（Ｂａ１）に重畳し、スコープ側基準パルスＳｅを第２フィールド（又は第２フレーム）の第１水平ライン信号のブランキング期間（Ｂｂ１）に重畳することもできる。即ち、プロセッサ装置Ｂから先にプロセッサ側基準信号を送った場合でも、スコープＡのタイミングジェネレータ１９では上記基準パルスに同期したクロック信号が形成され、かつこの基準パルスの位置が第１フィールドの第１水平ライン信号（水平同期信号）であることが認識できるので、水平走査の同期、垂直走査の同期がとれることになる。
【００３３】
図５には、本発明の第２実施例を説明するためのサンプリング処理が示されており、この第２実施例は更に高精度の信号処理を実現するために双方の基準パルスを１フィールド内に交互に繰り返して重畳したものである。即ち、図１のＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路３２では、ＣＣＤ１２の出力信号が画素単位でサンプルホールドされており、例えば図５（Ａ）の水平ライン信号に示されるように、上記ＣＣＤ１２の出力は画素単位に降下する信号となるが、これが上記ＣＤＳ回路３２を通ると、図５（Ｂ）のように、画素単位の振幅がホールドされ、図５（Ａ）のＣＣＤ出力振幅の包絡線からなる信号が映像信号として抽出される。
【００３４】
しかし、上記同期信号発振器２７から出力されるタイミングパルスに、ＣＣＤ１２側の出力（読出し）タイミングパルスとの位相ずれが僅かでもあれば、サンプリングされる画素信号の振幅を正確に捉えることができなくなり、良好な映像信号が得られない結果となる。特に、スコープＡとプロセッサ装置Ｂとで異なる周波数の発振器１９ａ，２７ａを用いる場合は、双方の基準パルスの位相が最初から一致せず、位相ずれも大きくなる。そこで、第２実施例では、映像信号の１フィールド内水平ライン信号のブランキング期間毎にスコープ側基準パルスとプロセッサ側基準パルスを交互に重畳する。
【００３５】
図６には、この第２実施例の電磁結合部１０にて供給されるＡＣ電源及び信号が示されており、供給されるＡＣ電源上には、第１実施例と同様に、水平走査期間１Ｈ，２Ｈ，３Ｈ…の水平ライン（走査）信号Ｓa1，Ｓa2，Ｓa3 …からなる映像信号（四角部分は実質の映像部分）がフィールド単位で重畳される。そして、スコープＡでは、この１フィールド内の例えば水平ライン信号Ｓa1，Ｓa3，Ｓa5 …のブランキング期間Ｂa1，Ｂa3，Ｂa5 …に、周波数１９．０６３２ＭＨｚのスコープ側基準パルスＳｅが１０パルス程度、重畳され、またプロセッサ装置Ｂでは、交互となる水平ライン信号Ｓa2，Ｓa4，Ｓa6 …のブランキング期間Ｂa2，Ｂa4，Ｂa6 …に、周波数１９．０９０９ＭＨｚ（発振周波数２８．６３６３ＭＨｚを２／３分周したもの）の基準パルスＳｐが１０パルス程度、重畳される。
【００３６】
このような重畳動作と同時に、基準パルスＳｅを入力した位相比較回路２６及び同期信号発生回路２７では、ＰＬＬ動作により基準パルスＳｅに同期した信号が形成され、基準パルスＳｐを入力した位相比較回路１８及びタイミングジェネレータ１９でも、ＰＬＬ動作により基準パルスＳｐに同期した信号が形成され、これらの同期信号によって、クロック信号、次の基準パルス、そして水平同期信号、垂直同期信号等のタイミング信号が形成される。
【００３７】
このような基準パルスＳｅ，Ｓｐの双方向の送信及び同期は、スコープＡから映像信号が出力される限りにおいて継続されており、第２実施例では、ＣＣＤ１２の読出しタイミングに同期したタイミング信号をＣＤＳ回路３２に供給することができ、このＣＤＳ回路３２では良好な相関二重サンプリング及びホールドが行われる。この結果、画素信号振幅の包絡線を正確に捉えた映像信号が形成される。
【００３８】
また、この第２実施例では、スコープＡのタイミングジェネレータ１９に水晶発振器１９ａを用い、プロセッサ装置Ｂの同期信号発生器２７にＬＣＲ発振器２７ａを用いることにより、大きな位相ずれに対しても良好に追従した同期動作を行えるという利点がある。即ち、ＬＣＲ発振器２７ａは水晶発振器１９ａに比較してＱ値幅が大きくなるので、スコープＡとプロセッサ装置Ｂとで周波数の異なる発振器を搭載する場合でも、基準パルスＳｅ，Ｓｐの交互の送信に基づいた良好な同期信号によって、映像信号のサンプルホールドを正確に行うことが可能となる。また、第２実施例において、ノンインターレース走査の場合は、１フレーム内の水平走査ブランキング期間毎に、スコープ側基準パルスＳｅとプロセッサ側基準パルスＳｐを交互に重畳することになる。
【００３９】
なお、上記第１及び第２実施該例では、画素数の異なるＣＣＤ（２７万画素）を搭載したスコープＡをプロセッサ装置Ｂに接続する場合を説明したが、プロセッサ装置Ｂで標準となる画素数、例えば４１万画素のＣＣＤを搭載したスコープを接続することができ、この場合も本発明を同様に適用して処理の精度を向上させることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電子内視鏡とプロセッサ装置との間を電磁結合部で電磁的に結合し、電子内視鏡側では供給電源上に映像信号を重畳し、かつ例えば映像信号の第１フィールド又は第１フレームのブランキング期間に電子内視鏡側基準パルスを重畳し、映像信号の第２フィールド又は第２フレームのブランキング期間にプロセッサ側基準パルスを重畳し、これらの基準パルスに同期したタイミング信号によって映像処理を行うようにしたので、電源線や信号線を用いることなく、電磁結合部にて電子内視鏡とプロセッサ装置を接続することができ、この結果、接続ピンの接触不良等もなくなり、製作コストも削減される。また、上記電磁結合部にて電子内視鏡とプロセッサ装置との間の電気的なアイソレーションをとることができ、従来において採用されているアイソレーション手段をなくして構成の簡略化が図れるという利点もある。
【００４１】
また、画素数の異なる撮像素子を搭載する電子内視鏡を用いる場合でも良好な映像を形成することが可能となり、請求項３の発明の場合は、水平方向の幅が縮小又は拡大する状態が解消され、良好な画像が得られる。更に、請求項２の発明の場合は、サンプルホールドを正確に行うことができ、被観察体の映像を更に良好に形成・表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る電子内視鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施例の電源受給回路、電源形成回路、波形分離回路及び波形重畳回路の具体的な構成を示す図である。
【図３】第１実施例で用いられるＡＣ電源及び信号を重畳及び分離する状態を示す波形図である。
【図４】第１実施例で処理され、モニタ上に表示された円形被写体を示す図である。
【図５】図１のＣＤＳ回路におけるサンプリング処理を示す波形図である。
【図６】第２実施例の波形重畳回路により供給（ＡＣ）電源上に伝送信号が重畳された状態を示す図である。
【符号の説明】
Ａ…スコープ（電子内視鏡）、Ｂ…プロセッサ装置、
１２…ＣＣＤ、 １４…電源受給回路、
１４Ｃ…コンバータ、１６，２５…波形分離回路、
１６ａ…ＨＰＦ（高域通過フィルタ）、
１６ｂ…ＬＰＦ（低域通過フィルタ）、
１７，２４…波形重畳回路、
１９…タイミングジェネレータ（ＴＧ）、
１９ａ…水晶発振器、 ２１，３１…マイコン、
２３…電源供給回路、 １８，２６…位相比較回路、
２７…同期信号発生器（ＳＳＧ）、
２７ａ…ＬＣＲ発振器、３２…ＣＤＳ回路、
３４…ＤＳＰ回路、 ３５…電子ズーム回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は電子内視鏡装置、特にスコープである電子内視鏡をプロセッサ装置に接続するものにおいて、これらの間で電源を供給し、かつ映像信号を伝送するための構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子内視鏡装置では、例えば固体撮像素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）が搭載された電子内視鏡（スコープ）がプロセッサ装置にケーブル及びコネクタにて接続される。そして、このケーブル及びコネクタを介して、プロセッサ装置からスコープへ電源の供給、各種の制御信号の伝送が行われ、またスコープからプロセッサ装置へ映像信号及び各種の制御信号の伝送が行われる。
【０００３】
即ち、プロセッサ装置から電源線によって供給された直流電源によってスコープは駆動され、一方スコープのＣＣＤで撮像された映像信号が信号線を介してプロセッサ装置へ送られており、このプロセッサ装置にて映像信号に対し各種のカラー映像処理を施すことによって被観察体像がモニタに表示される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記電子内視鏡装置では、スコープとプロセッサ装置を接続するケーブルに電源線と複数の信号線を含んでおり、このケーブルコネクタにおいては多ピン構造となるため、いずれかの接続ピンで接触不良が生じたり、接続ピンが破損したりする恐れがあり、コスト的にも高くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子内視鏡とプロセッサ装置を電磁的に結合することにより接続電線をなくすことができ、また電磁結合した場合でも良好な映像を形成することができる電子内視鏡装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、撮像素子を搭載する電子内視鏡がプロセッサ装置を含む本体側装置に接続され、この本体側装置から電子内視鏡へ電源を供給する電子内視鏡装置において、上記電子内視鏡と上記本体側装置との間を電磁的に結合し、電源及び信号を供給するための電磁結合部と、上記本体側装置に設けられ、上記電磁結合部へ交流（ＡＣ）電源を供給するための電源供給回路と、上記電子内視鏡に設けられ、上記電磁結合部から供給される交流電源を取り出すための電源受給回路と、上記電磁結合部の供給電源上に上記撮像素子で得られた映像信号を重畳し、かつ電子内視鏡側又はプロセッサ側の一方の基準パルスを、上記映像信号の第１フィールド（インターレース走査の場合）又は第１フレーム（ノンインターレース走査の場合）の所定のブランキング期間に重畳し、他方の基準パルスを上記映像信号の第２フィールド又は第２フレームの所定のブランキング期間に重畳する波形重畳回路と、上記電磁結合部の供給電源上に重畳された映像信号と上記電子内視鏡側又はプロセッサ側の基準パルスを分離する分離回路と、この分離回路から出力された電子内視鏡側又はプロセッサ側の基準パルスに同期した信号を形成する同期信号発生回路と、を設けたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、撮像素子を搭載する電子内視鏡がプロセッサ装置を含む本体側装置に接続され、この本体側装置から電子内視鏡へ電源を供給する電子内視鏡装置において、上記電子内視鏡と上記本体側装置との間を電磁的に結合し、電源及び信号を供給するための電磁結合部と、上記本体側装置に設けられ、上記電磁結合部へ交流電源を供給するための電源供給回路と、上記電子内視鏡に設けられ、上記電磁結合部から供給される交流電源を取り出すための電源受給回路と、上記電磁結合部の供給電源上に上記撮像素子で得られた映像信号を重畳し、かつこの映像信号のフィールド又はフレーム内の複数の水平走査ブランキング期間に電子内視鏡側基準パルスを重畳すると共に、この同一のフィールド又はフレーム内で上記電子内視鏡側基準パルスが重畳されない複数の水平走査ブランキング期間にプロセッサ側基準パルスを重畳する波形重畳回路と、上記電磁結合部の供給電源上に重畳された映像信号と上記電子内視鏡側又はプロセッサ側の基準パルスを分離する分離回路と、この分離回路から出力された電子内視鏡側又はプロセッサ側の基準パルスに同期した信号を形成する同期信号発生回路と、を設けたことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、上記プロセッサ装置では、供給電源上から分離された映像信号の水平ライン信号を上記プロセッサ側同期信号発生器で形成された水平同期信号によって補正することを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、電子内視鏡とプロセッサ装置が電線を用いずに電磁的に結合され、この電磁結合にて、プロセッサ装置から電子内視鏡へ交流電源が供給されると共に、この交流電源上に波形重畳する形で電子内視鏡からプロセッサ装置へ映像信号が伝送される。また、この映像信号には、例えば最初の第１フィールドにおける第１水平ライン信号のブランキング期間（又はオプティカルブラック期間）に、１０パルス程度の電子内視鏡側基準パルス（クロック信号）が重畳され、次の第２フィールドにおける第１水平ライン信号のブランキング期間に、１０パルス程度のプロセッサ側基準パルスが重畳される。
【０００９】
そして、プロセッサ装置では、例えばＰＬＬ動作によって上記１０パルス程度の電子内視鏡側基準パルスに同期したクロック信号が形成されると共に、電子内視鏡でも、ＰＬＬ動作によって上記１０パルス程度のプロセッサ側基準パルスに同期したクロック信号が形成され、これらの同期クロック信号とこれによって形成された各種タイミング信号に基づいて映像信号が処理される。これによれば、同期したタイミング信号によって良好な映像信号が得られる。なお、上記とは逆に、プロセッサ側基準パルスを第１フィールドの第１水平ライン信号のブランキング期間に重畳し、スコープ側基準パルスを第２フィールドの第１水平ライン信号のブランキング期間に重畳してもよい。
【００１０】
また、電子内視鏡が例えば２７万画素の撮像素子を搭載し、プロセッサ装置が４１万画素の撮像素子の処理を規準とするように構成されていて、両者で搭載する発振器の発振周波数（２７万画素−１９．０６３２ＭＨｚ、４１万画素−２８．６３６３ＭＨｚ）が異なる場合があるが、請求項３の構成によれば、２７万画素の撮像素子で得られた映像信号の水平ライン信号は、プロセッサ装置側の発振信号で形成された水平同期信号によって補正され、水平方向で縮小する（又は拡大する）状態が解消され、良好な画像が得られる。
【００１１】
更に、請求項２の構成によれば、例えば１フィールド内の水平走査ブランキング期間に電子内視鏡側基準パルスとプロセッサ側基準パルスが交互に重畳されるので、両者のクロック信号の同期が良好にとれることになり、同期したタイミング信号によって画素単位のサンプリングが良好に行われるという利点がある。この場合も、異なる発振周波数の発振器を搭載する場合に効果を発揮する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１及び図２には、第１実施例の電子内視鏡装置の構成が示されており、この第１実施例では、スコープ（電子内視鏡）ＡのＣＣＤ画素数とプロセッサ装置Ｂが基準とするＣＣＤ画素数が異なる場合について説明する。図１において、スコープＡは、電磁的に結合する電磁結合部１０によってプロセッサ装置Ｂに接続される。この電磁結合部１０は、プロセッサ装置Ｂ側に配置された一次巻線１０ａとスコープＡ側の二次巻線１０ｂを有し、これら一次巻線１０ａと二次巻線１０ｂは所定の間隔で配置されるように構成される。なお、この電子内視鏡装置では、ライトガイドを介して先端部から光照明するための光源装置を備えており、この光源装置に上記スコープＡを接続する光コネクタ部に上記電磁結合部１０を設け、ＡＣ電源を光源装置から供給し、映像信号などは光源装置とプロセッサ装置を結ぶ信号線で伝送するように構成してもよい。
【００１３】
上記スコープＡには、その先端部に例えば２７万画素のＣＣＤ１２が設けられており、またこのＣＣＤ１２を駆動するＣＣＤ駆動回路１３、交流（ＡＣ）を直流（ＤＣ）に変換する電源受給回路１４、この電源受給回路１４からのＤＣ電源により複数の電源電圧を形成する電源形成回路１５、上記電磁結合部１０から供給された交流電源やプロセッサ側基準パルス等を分離する波形分離回路１６、供給電源上に映像信号（インターレース走査）を波形重畳しかつこの映像信号の例えば第１フィールド第１水平ライン信号のブランキング期間にスコープ側基準パルスを重畳する波形重畳回路１７、プロセッサ側基準パルスの位相と発振信号の位相を比較する位相比較回路１８、画素単位のクロック信号（例えば周波数１９．０６３２ＭＨｚ）、水平同期（ＨＤ）信号、垂直同期（ＶＤ）信号、リセット信号等の信号を形成するタイミングジェネレータ（ＴＧ）１９が設けられる。
【００１４】
このタイミングジェネレータ１９は、２７万画素ＣＣＤ１２の駆動用周波数１９．０６３２ＭＨｚを発振する水晶発振器１９ａと可変容量ダイオード１９ｂを有し、上記スコープ側基準パルスとして上記周波数１９．０６３２ＭＨｚのクロック信号を出力し、また上記位相比較回路１８と共にＰＬＬ（Phase Locked Loop）を形成することによってプロセッサ側基準パルスに同期した信号を発生させる同期信号発生回路として機能する。更に、上記ＣＣＤ１２の出力信号を入力するバッファ２０及びスコープＡの各回路を統括制御するマイコン２１等が設けられている。
【００１５】
一方、プロセッサ装置Ｂには、電磁結合部１０を介してスコープＡへＡＣ電源を供給するための電源供給回路２３、供給電源上において制御信号やプロセッサ側基準パルスの波形を第２フィールド第１水平ライン信号のブランキング期間に重畳する波形重畳回路２４、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）又は帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）からなり、ＡＣ成分である上記映像信号やスコープ側基準パルスを分離する波形分離回路２５が設けられる。この波形分離回路２５のＨＰＦ又はＢＰＦとしては、例えば周波数１４．３２±１．７９ＭＨｚの帯域を通過させるものが用いられる。また、この波形分離回路２５の出力を入力するように、位相比較回路２６及び同期信号発生器（ＳＳＧ）２７が設けられており、この位相比較回路２６はスコープ側基準パルスの位相と発振信号の位相を比較し、その位相差に比例した電圧を発生させる。
【００１６】
上記同期信号発生器２７は、Ｌ（コイル）、Ｃ（コンデンサ）、Ｒ（抵抗）を組み合せて構成される周知のＬＣＲ発振器２７ａ、可変容量ダイオード２７ｂ有し、例えば４１万画素ＣＣＤの駆動用の周波数２８．６３６３ＭＨｚを発生させると共に、このＬＣＲ発振器２７ａと可変容量ダイオード２７ｂの接続点に上記位相比較回路２６の出力電圧を入力し、ＰＬＬを形成することにより、上記スコープ側基準信号に同期させたクロック信号、水平同期（ＨＤ）信号、垂直同期（ＶＤ）信号等を発生させる。また、この同期信号発生器２７は、分周器を備え、スコープＡ側ＣＣＤ１２の駆動周波数１９．０６３２ＭＨｚに合わせたクロック信号及びプロセッサ側基準パルスとして、発振周波数２８．６３６３ＭＨｚを２／３分周した１９．０９０９ＭＨｚを形成する。なお、上記ＬＣＲ発振器２７ａの代わりに、水晶発振器を用いてもよい。
【００１７】
更に、このプロセッサ装置Ｂには、各回路を統括制御するマイコン３１が設けられ、更に上記波形分離回路２５から映像信号を入力し、相関二重サンプリングを行う相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路３２、Ａ／Ｄ変換器３３、映像信号に対しカラー映像形成のための各種処理を施すＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）回路３４、映像の拡大・縮小を電子的に行う電子ズーム回路３５、Ｄ／Ａ変換器３６、アンプ３７等が設けられる。そして、上記電子ズーム回路３５では、通常の拡大・縮小だけでなく、スコープＡとプロセッサ装置Ｂで用いられるクロック周波数の相違によって生じる水平方向の幅の縮小又は拡大を補正する。
【００１８】
図２には、スコープＡの電源受給回路１４から波形重畳回路１７までの具体的な回路が示されており、上記波形重畳回路１７では、電磁結合部１０に繋がる電源／信号線７０とアースとの間に、コイルＬ２とトランジスタＴｒが配置され、このトランジスタＴｒのコレクタがコイルＬ２の一端、エミッタがアースに接続され、このトランジスタＴｒのベースに、重畳信号として上記バッファ２０からの映像信号と上記タイミングジェネレータ１９からの基準クロックパルスが与えられる。上記波形分離回路１６は、高域通過フィルタ（ＨＰＦ−これは帯域通過フィルタでもよい）１６ａと低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１６ｂを有し、このＨＰＦ１６ａは例えば周波数４．３２±１．７９ＭＨｚの帯域を通過させるもので、電磁結合部１０から供給された信号成分、即ちプロセッサ側基準パルスや制御信号を分離する。また、ＬＰＦ１６ｂは電源周波数５０Ｈｚ又は６０Ｈｚを通過させるものからなり、電磁結合部１０から供給されたＡＣ電源を分離する。
【００１９】
上記電源受給回路１４には、上記ＬＰＦ１６ｂで分離された交流電源を入力し直流に変換するコンバータ１４Ｃが設けられ、上記電源形成回路１５には、スコープＡ内で必要とされる例えばＤＣ電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を形成するためのスイッチングレギュレータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃが設けられる。なお、上述した波形重畳回路１７の構成は、プロセッサ装置Ｂにおける波形重畳回路２４の構成としても同様に用いられる。
【００２０】
第１実施例は以上の構成からなり、上記プロセッサ装置Ｂの電源を投入すると、電源供給回路２３からＡＣ電源が電磁結合部１０を介してスコープＡへ供給され、このスコープＡの波形分離回路１６にてＡＣ電源が取り出される。即ち、図３には、ＡＣ電源及び信号を重畳及び分離する状態が示されており、この図３（Ｂ）の電磁結合部１０で供給されるＡＣ電源及び信号は、波形分離回路１６のＬＰＦ１６ｂにより図３（Ｃ）に示される波形１００のＡＣ電源が取り出される。このＡＣ電源は、電源受給回路１４へ供給され、この中のコンバータ１４ＣでＡＣ−ＤＣ変換が行われ、これによってＤＣ電源が電源形成回路１５へ供給される。この電源形成回路１５では、スイッチングレギュレータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃによって複数のＤＣ電源（Ｖ１〜Ｖ３）が形成され、これらが各回路へ供給される。
【００２１】
そして、上記ＤＣ電源がＣＣＤ駆動回路１３へ供給されると、このＣＣＤ駆動回路１３によってＣＣＤ１２が駆動され、被観察体が撮像される。このＣＣＤ１２から出力された撮像信号（映像信号）は、バッファ２０を介して波形重畳回路１７へ供給され、この波形重畳回路１７によって、映像信号がＡＣ電源上に重畳されると同時に、タイミングジェネレータ１９から出力された周波数１９．０６３２ＭＨｚの基準パルス（クロック信号）が１０パルス程度、同期用信号として上記映像信号の水平走査ブランキング期間に重畳される。
【００２２】
即ち、図３（Ｂ）に示されるように、交流波形１００の上に図３（Ａ）の水平走査同期のタイミングで第１フィールド（インターレース走査する場合）の水平ライン信号波形（実質的な映像部分）Ｓａ１，Ｓａ２ … 、第２フィールドの水平ライン信号波形Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３ … が重畳される。そして、この第１フィールドの第１水平ライン（１Ｈ）のブランキング期間Ｂa1に、基準パルスＳｅが１０パルス程度、重畳され、この基準パルスは映像信号と共に電磁結合部１０を介してプロセッサ装置Ｂへ送られる。
【００２３】
一方、プロセッサ装置Ｂの波形分離回路２５では、上記電磁結合部１０を介して供給される信号成分が分離されることになり、図３（Ｅ）に示されるＨＰＦ出力が得られる。このＨＰＦ１６ａの出力は、図３（Ｆ）のようにブランキング期間Ｂa1から分離したスコープ側基準パルスＳｅと、図３（Ｇ）のように水平ライン信号Ｓa1，Ｓa2，… Ｓｂ１，Ｓｂ２ … からなりレベルシフトされた映像信号に分離され、前者のスコープ側基準パルスＳｅは位相比較回路２６を介して同期信号発生器２７へ供給され、後者の映像信号はＣＤＳ回路３２へ供給される。そして、上記の位相比較回路２６及び同期信号発生器２７では、ＰＬＬが機能し可変容量ダイオード２７ｂに加えられる電圧が変化することによって上記基準パルスＳｅ（周波数１９．０６３２ＭＨｚ）に同期したクロック信号、そして水平同期信号、垂直同期信号等のタイミング信号が形成される。
【００２４】
即ち、上記の基準パルスＳｅの重畳位置が第１フィールドの第１水平ライン信号であることが予め決められているので、上記同期信号発生器２７では、このパルスＳｅの入力に基づいて水平走査の同期、垂直走査の同期がとれることになり、これらの水平同期信号及び垂直同期信号或いはその他のタイミング信号は、ＣＤＳ回路３２等へ供給される。そして、このＣＤＳ回路３２では、入力された映像信号が相関二重サンプリングされ、次段のＡ／Ｄ変換器３３でデジタル信号とされた信号は、ＤＳＰ回路３４にてカラー映像処理が施され、電子ズーム回路３５、Ｄ／Ａ変換器３６及びアンプ３７を介してモニタへ供給される。
【００２５】
ところで、当該実施例はスコープＡ側の基準パルス（クロック信号）とプロセッサ装置Ｂ側の基準パルスの周波数が相違しており、プロセッサ装置Ｂにてスコープ側基準パルスに基づいて同期をとるだけでは、不十分となる。即ち、１０パルス程度の基準パルスは、スコープＡからプロセッサ装置Ｂまでの長さを伝送すること、電磁結合部１０を通すこと、ＰＬＬを構成する回路が温度特性を持つこと等によって、その波形に歪みが生じ、この波形歪みによって正確な同期状態が得られなくなる。そこで、当該例では、スコープＡでもプロセッサ側基準パルスに基づいて同期をとるようにしている。
【００２６】
第１実施例のプロセッサ装置Ｂの同期信号発生器２７では、発振器２７ａの発振周波数２８．６３６３ＭＨｚを２／３分周した周波数１９．０９０９ＭＨｚのプロセッサ側基準パルスが形成され、マイコン３１の制御に基づき、波形重畳回路２４にて、上記プロセッサ側基準パルスが１０パルス程度、入力され、この基準パルスが同期用信号として上記映像信号の第２フィールド第１水平ライン信号のブランキング期間に重畳される。即ち、図３（Ｂ）に示されるように、供給電源上における第２フィールドの第１水平ライン（１Ｈ）のブランキング期間Ｂb1に、基準パルスＳｐが１０パルス程度、重畳される。
【００２７】
そして、スコープＡの波形分離回路１６では、図３（Ｄ）に示されるように、ＨＰＦ１６ａによって第２フィールド第１水平ライン信号Ｓb1のブランキング期間Ｂb1に存在するプロセッサ側基準パルスＳｐが分離され、この基準パルスＳｐは位相比較回路１８を介してタイミングジェネレータ１９へ供給される。このタイミングジェネレータ１９では、ＰＬＬが機能し可変容量ダイオード１９ｂに加えられる電圧が変化することによって、上記基準パルスＳｐ（周波数１９．０９０９ＭＨｚ）に同期したクロック信号が形成される。即ち、上記プロセッサ側基準パルスＳｐの重畳位置が第２フィールドの第１水平ライン信号であるので、このパルスＳｐの入力によって水平走査の同期、垂直走査の同期がとれることになる。
【００２８】
このようにして、プロセッサ装置Ｂでは、第１フィールド第１水平ライン信号Ｓａ１に重畳したスコープ側基準パルスＳｅに同期させ、かつスコープＡでは、第２フィールド第１水平ライン信号Ｓｂ１に重畳したプロセッサ側基準パルスＳｐに同期させることにより、波形歪みの生じない安定した信号同期が行われる。
【００２９】
そして、当該例の電子ズーム回路３５では、水平ライン信号（水平幅）の補正が行われる。当該例では、スコープ側基準パルスの周波数１９．０６３２ＭＨｚとプロセッサ側基準パルスの周波数１９．０９０９ＭＨｚが相違することから、図４に示されるように、モニタ３８に表示された例えば円形被写体を考えると（又はこの円形を対物光学系の観察光路域と考えてもよい）、二点鎖線ｆ１のように水平方向の幅が縮小し、像が左側に寄った映像となる。
【００３０】
そこで、当該例の電子ズーム回路３５では、上記同期信号発生器２７にて発振周波数２８．６３６３ＭＨｚから形成した約６３．５μsecの水平同期信号によって、水平ライン信号を補正する。即ち、電子ズーム回路３５に設けられた画像メモリにおいて、スコープ側基準パルスに同期したタイミングで書き込まれた画像データを、約６３．５μsecの水平同期信号のタイミングで読み出すことにより、図４の画素ｈ（数画素〜数十画素）分が引き伸ばされ、実線ｆ２のように良好な円形となる被写体が形成される。
【００３１】
上記第１実施例では、スコープ側基準パルスＳｅとプロセッサ側基準パルスＳｐの双方を重畳するようにしたが、いずれか一方のみを重畳するようにしてもよいし、またスコープ側基準パルスＳｅを第１フィールドの他の水平ライン信号のブランキング期間に重畳し、プロセッサ側基準パルスＳｐを第２フィールドの他の水平ライン信号のブランキング期間に重畳してもよい。更に、ノンインターレース走査の場合は、スコープ側基準パルスＳｅを第１（最初の）フレームの第１水平ライン信号のブランキング期間に重畳し、プロセッサ側基準パルスＳｐを第２フレームの第１水平ライン信号のブランキング期間に重畳することができる。
【００３２】
また、上記第１実施例とは逆に、プロセッサ側基準パルスＳｐを第１フィールド（又は第１フレーム）の第１水平ライン信号のブランキング期間（Ｂａ１）に重畳し、スコープ側基準パルスＳｅを第２フィールド（又は第２フレーム）の第１水平ライン信号のブランキング期間（Ｂｂ１）に重畳することもできる。即ち、プロセッサ装置Ｂから先にプロセッサ側基準信号を送った場合でも、スコープＡのタイミングジェネレータ１９では上記基準パルスに同期したクロック信号が形成され、かつこの基準パルスの位置が第１フィールドの第１水平ライン信号（水平同期信号）であることが認識できるので、水平走査の同期、垂直走査の同期がとれることになる。
【００３３】
図５には、本発明の第２実施例を説明するためのサンプリング処理が示されており、この第２実施例は更に高精度の信号処理を実現するために双方の基準パルスを１フィールド内に交互に繰り返して重畳したものである。即ち、図１のＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路３２では、ＣＣＤ１２の出力信号が画素単位でサンプルホールドされており、例えば図５（Ａ）の水平ライン信号に示されるように、上記ＣＣＤ１２の出力は画素単位に降下する信号となるが、これが上記ＣＤＳ回路３２を通ると、図５（Ｂ）のように、画素単位の振幅がホールドされ、図５（Ａ）のＣＣＤ出力振幅の包絡線からなる信号が映像信号として抽出される。
【００３４】
しかし、上記同期信号発振器２７から出力されるタイミングパルスに、ＣＣＤ１２側の出力（読出し）タイミングパルスとの位相ずれが僅かでもあれば、サンプリングされる画素信号の振幅を正確に捉えることができなくなり、良好な映像信号が得られない結果となる。特に、スコープＡとプロセッサ装置Ｂとで異なる周波数の発振器１９ａ，２７ａを用いる場合は、双方の基準パルスの位相が最初から一致せず、位相ずれも大きくなる。そこで、第２実施例では、映像信号の１フィールド内水平ライン信号のブランキング期間毎にスコープ側基準パルスとプロセッサ側基準パルスを交互に重畳する。
【００３５】
図６には、この第２実施例の電磁結合部１０にて供給されるＡＣ電源及び信号が示されており、供給されるＡＣ電源上には、第１実施例と同様に、水平走査期間１Ｈ，２Ｈ，３Ｈ…の水平ライン（走査）信号Ｓa1，Ｓa2，Ｓa3 …からなる映像信号（四角部分は実質の映像部分）がフィールド単位で重畳される。そして、スコープＡでは、この１フィールド内の例えば水平ライン信号Ｓa1，Ｓa3，Ｓa5 …のブランキング期間Ｂa1，Ｂa3，Ｂa5 …に、周波数１９．０６３２ＭＨｚのスコープ側基準パルスＳｅが１０パルス程度、重畳され、またプロセッサ装置Ｂでは、交互となる水平ライン信号Ｓa2，Ｓa4，Ｓa6 …のブランキング期間Ｂa2，Ｂa4，Ｂa6 …に、周波数１９．０９０９ＭＨｚ（発振周波数２８．６３６３ＭＨｚを２／３分周したもの）の基準パルスＳｐが１０パルス程度、重畳される。
【００３６】
このような重畳動作と同時に、基準パルスＳｅを入力した位相比較回路２６及び同期信号発生回路２７では、ＰＬＬ動作により基準パルスＳｅに同期した信号が形成され、基準パルスＳｐを入力した位相比較回路１８及びタイミングジェネレータ１９でも、ＰＬＬ動作により基準パルスＳｐに同期した信号が形成され、これらの同期信号によって、クロック信号、次の基準パルス、そして水平同期信号、垂直同期信号等のタイミング信号が形成される。
【００３７】
このような基準パルスＳｅ，Ｓｐの双方向の送信及び同期は、スコープＡから映像信号が出力される限りにおいて継続されており、第２実施例では、ＣＣＤ１２の読出しタイミングに同期したタイミング信号をＣＤＳ回路３２に供給することができ、このＣＤＳ回路３２では良好な相関二重サンプリング及びホールドが行われる。この結果、画素信号振幅の包絡線を正確に捉えた映像信号が形成される。
【００３８】
また、この第２実施例では、スコープＡのタイミングジェネレータ１９に水晶発振器１９ａを用い、プロセッサ装置Ｂの同期信号発生器２７にＬＣＲ発振器２７ａを用いることにより、大きな位相ずれに対しても良好に追従した同期動作を行えるという利点がある。即ち、ＬＣＲ発振器２７ａは水晶発振器１９ａに比較してＱ値幅が大きくなるので、スコープＡとプロセッサ装置Ｂとで周波数の異なる発振器を搭載する場合でも、基準パルスＳｅ，Ｓｐの交互の送信に基づいた良好な同期信号によって、映像信号のサンプルホールドを正確に行うことが可能となる。また、第２実施例において、ノンインターレース走査の場合は、１フレーム内の水平走査ブランキング期間毎に、スコープ側基準パルスＳｅとプロセッサ側基準パルスＳｐを交互に重畳することになる。
【００３９】
なお、上記第１及び第２実施該例では、画素数の異なるＣＣＤ（２７万画素）を搭載したスコープＡをプロセッサ装置Ｂに接続する場合を説明したが、プロセッサ装置Ｂで標準となる画素数、例えば４１万画素のＣＣＤを搭載したスコープを接続することができ、この場合も本発明を同様に適用して処理の精度を向上させることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電子内視鏡とプロセッサ装置との間を電磁結合部で電磁的に結合し、電子内視鏡側では供給電源上に映像信号を重畳し、かつ例えば映像信号の第１フィールド又は第１フレームのブランキング期間に電子内視鏡側基準パルスを重畳し、映像信号の第２フィールド又は第２フレームのブランキング期間にプロセッサ側基準パルスを重畳し、これらの基準パルスに同期したタイミング信号によって映像処理を行うようにしたので、電源線や信号線を用いることなく、電磁結合部にて電子内視鏡とプロセッサ装置を接続することができ、この結果、接続ピンの接触不良等もなくなり、製作コストも削減される。また、上記電磁結合部にて電子内視鏡とプロセッサ装置との間の電気的なアイソレーションをとることができ、従来において採用されているアイソレーション手段をなくして構成の簡略化が図れるという利点もある。
【００４１】
また、画素数の異なる撮像素子を搭載する電子内視鏡を用いる場合でも良好な映像を形成することが可能となり、請求項３の発明の場合は、水平方向の幅が縮小又は拡大する状態が解消され、良好な画像が得られる。更に、請求項２の発明の場合は、サンプルホールドを正確に行うことができ、被観察体の映像を更に良好に形成・表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る電子内視鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施例の電源受給回路、電源形成回路、波形分離回路及び波形重畳回路の具体的な構成を示す図である。
【図３】第１実施例で用いられるＡＣ電源及び信号を重畳及び分離する状態を示す波形図である。
【図４】第１実施例で処理され、モニタ上に表示された円形被写体を示す図である。
【図５】図１のＣＤＳ回路におけるサンプリング処理を示す波形図である。
【図６】第２実施例の波形重畳回路により供給（ＡＣ）電源上に伝送信号が重畳された状態を示す図である。
【符号の説明】
Ａ…スコープ（電子内視鏡）、Ｂ…プロセッサ装置、
１２…ＣＣＤ、 １４…電源受給回路、
１４Ｃ…コンバータ、１６，２５…波形分離回路、
１６ａ…ＨＰＦ（高域通過フィルタ）、
１６ｂ…ＬＰＦ（低域通過フィルタ）、
１７，２４…波形重畳回路、
１９…タイミングジェネレータ（ＴＧ）、
１９ａ…水晶発振器、 ２１，３１…マイコン、
２３…電源供給回路、 １８，２６…位相比較回路、
２７…同期信号発生器（ＳＳＧ）、
２７ａ…ＬＣＲ発振器、３２…ＣＤＳ回路、
３４…ＤＳＰ回路、 ３５…電子ズーム回路。
Claims (3)
- 撮像素子を搭載する電子内視鏡がプロセッサ装置を含む本体側装置に接続され、この本体側装置から電子内視鏡へ電源を供給する電子内視鏡装置において、
上記電子内視鏡と上記本体側装置との間を電磁的に結合し、電源及び信号を供給するための電磁結合部と、
上記本体側装置に設けられ、上記電磁結合部へ交流電源を供給するための電源供給回路と、
上記電子内視鏡に設けられ、上記電磁結合部から供給される交流電源を取り出すための電源受給回路と、
上記電磁結合部の供給電源上に上記撮像素子で得られた映像信号を重畳し、かつ電子内視鏡側又はプロセッサ側の一方の基準パルスを、上記映像信号の第１フィールド又は第１フレームの所定のブランキング期間に重畳し、他方の基準パルスを上記映像信号の第２フィールド又は第２フレームの所定のブランキング期間に重畳する波形重畳回路と、
上記電磁結合部の供給電源上に重畳された映像信号と上記電子内視鏡側又はプロセッサ側の基準パルスを分離する分離回路と、
この分離回路から出力された電子内視鏡側又はプロセッサ側の基準パルスに同期した信号を形成する同期信号発生回路と、を設けたことを特徴とする電子内視鏡装置。 - 撮像素子を搭載する電子内視鏡がプロセッサ装置を含む本体側装置に接続され、この本体側装置から電子内視鏡へ電源を供給する電子内視鏡装置において、
上記電子内視鏡と上記本体側装置との間を電磁的に結合し、電源及び信号を供給するための電磁結合部と、
上記本体側装置に設けられ、上記電磁結合部へ交流電源を供給するための電源供給回路と、
上記電子内視鏡に設けられ、上記電磁結合部から供給される交流電源を取り出すための電源受給回路と、
上記電磁結合部の供給電源上に上記撮像素子で得られた映像信号を重畳し、かつこの映像信号のフィールド又はフレーム内の複数の水平走査ブランキング期間に電子内視鏡側基準パルスを重畳すると共に、この同一のフィールド又はフレーム内で上記電子内視鏡側基準パルスが重畳されない複数の水平走査ブランキング期間にプロセッサ側基準パルスを重畳する波形重畳回路と、
上記電磁結合部の供給電源上に重畳された映像信号と上記電子内視鏡側又はプロセッサ側の基準パルスを分離する分離回路と、
この分離回路から出力された電子内視鏡側又はプロセッサ側の基準パルスに同期した信号を形成する同期信号発生回路と、を設けたことを特徴とする電子内視鏡装置。 - 上記プロセッサ装置では、供給電源上から分離された映像信号の水平ライン信号を上記プロセッサ側同期信号発生器で形成された水平同期信号によって補正することを特徴とする請求項１又は２記載の電子内視鏡装置。
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