JP5185520B2 - Electronic endoscope device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体レーザを光源とする電子内視鏡装置に関するものである。 The present invention relates to an electronic endoscope apparatus using a semiconductor laser as a light source.
内視鏡装置は、医療用分野及び工業用分野で広く使用されている。工業用分野で用いられる内視鏡装置としては、例えば特開2004−275359号広報に開示されているように、細長の内視鏡挿入部をジェットエンジン内や発電所の配管などへ挿入して、被検部位の観察や各種処置を行えるものがある。また、医療用分野で用いられる内視鏡装置としては、例えば特開2001−218735号公報の電子内視鏡システムのように、体腔内に挿入可能な挿入部を有し、該挿入部の先端部に配置された対物光学系により結像した体腔内の像を固体撮像素子等の撮像手段により撮像して撮像信号として出力し、該撮像信号に基づいてモニタ等の表示手段に体腔内の像の画像を表示するという作用及び構成を有する。 Endoscopic devices are widely used in the medical field and the industrial field. As an endoscope apparatus used in the industrial field, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-275359, an elongated endoscope insertion portion is inserted into a jet engine or a power plant piping. There are those that can observe the test site and perform various treatments. Moreover, as an endoscope apparatus used in the medical field, for example, an electronic endoscope system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-218735 has an insertion portion that can be inserted into a body cavity, and the distal end of the insertion portion. An image in the body cavity imaged by the objective optical system disposed in the unit is imaged by an imaging means such as a solid-state imaging device and output as an imaging signal, and the image in the body cavity is displayed on a display means such as a monitor based on the imaging signal It has an operation and configuration of displaying the image.
一方、上記内視鏡装置では、管腔内の被写体を照明する照明光が必要であり、また、照明された被写体の目視にて検査するためには、観察画像の色情報が重要となるため、従来は、キセノンランプやメタルハライドランプ等を使用した光源装置を用いていた。 On the other hand, the endoscope apparatus requires illumination light for illuminating the subject in the lumen, and color information of the observation image is important for visual inspection of the illuminated subject. Conventionally, a light source device using a xenon lamp, a metal halide lamp or the like has been used.
また、小型で電力効率がよく、かつ鮮やかな色再現が可能な照明光源として、例えば特開2005−205195号公報に開示されているように、レーザダイオード素子等の半導体レーザを用いた光源装置がある。 Further, as an illumination light source that is small in size, power efficient, and capable of vivid color reproduction, a light source device using a semiconductor laser such as a laser diode element is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-205195. is there.
このような半導体レーザを用いた光源装置を備えた内視鏡装置では、半導体レーザから励起光レーザを発振させ、内視鏡の挿入部内に設置した通信用の光ファイバにてこの励起光レーザを先端に伝送し、挿入部先端内部に設けた蛍光体に励起光レーザに照射することで、この蛍光体からの白色光を被写体に照明するようになっている。
しかしながら、上記半導体レーザを光源とする内視鏡装置においては、内視鏡挿入部内に配置した通信用ファイバによりレーザ光を挿入部先端に伝送する必要があるが、レーザ光の伝送異常の発生があると、レーザ光を挿入部先端に伝送することができず、蛍光体より所望の白色光を発生できないばかりか、レーザ光が挿入部外部に漏れる恐れがあるといった問題がある。 However, in the endoscope apparatus as a light source the semiconductor laser, it is necessary to transmit a laser beam to the leading end of the insertion portion by means of the communication fiber disposed in the endoscope insertion portion, the transmission abnormality of the laser beam In this case, there is a problem that the laser beam cannot be transmitted to the distal end of the insertion portion and desired white light cannot be generated from the phosphor, and the laser beam may leak outside the insertion portion.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、固体撮像素子からの撮像信号の波形のクロック成分の有無を検知し、このクロック成分が検出できないとき伝送異常が発生したとしてレーザ発振部の出力を制御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している。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and detects the presence or absence of a clock component in the waveform of an imaging signal from a solid-state imaging device . An object of the present invention is to provide an electronic endoscope apparatus capable of controlling the output.
前記目的を達成するため本発明の一態様による電子内視鏡装置は、検査対象空間内に挿入される挿入部と、レーザ光を発振するレーザ発振部と、固体撮像素子とを、備えた電子内視鏡装置において、前記挿入部内を通る信号伝達手段と、前記信号伝達手段によって伝送される信号の伝送状況を検知する状況検知手段と、前記状況検知手段による検知結果に基づいて前記レーザ発振部の出力を制御するレーザ出力制御部と、を備え、前記状況検知手段は、前記固体撮像素子からの伝送信号を伝送する信号線において、前記撮像信号の波形のクロック成分を検知し、前記レーザ出力制御部は、前記状況検知手段により前記撮像信号の波形のクロック成分が検知されないときレーザ発振部の出力を制御する。 In order to achieve the above object, an electronic endoscope apparatus according to an aspect of the present invention includes an insertion portion that is inserted into a space to be inspected, a laser oscillation portion that oscillates laser light, and a solid-state imaging device. In the endoscope apparatus, a signal transmission unit that passes through the insertion unit, a status detection unit that detects a transmission status of a signal transmitted by the signal transmission unit, and the laser oscillation unit based on a detection result by the status detection unit A laser output control unit for controlling the output of the imaging signal, wherein the status detection means detects a clock component of the waveform of the imaging signal in a signal line for transmitting a transmission signal from the solid-state imaging device, and outputs the laser output The control unit controls the output of the laser oscillation unit when the status detection unit does not detect the clock component of the waveform of the imaging signal .
本発明の電子内視鏡装置によれば、固体撮像素子からの撮像信号の波形のクロック成分の有無を検知し、このクロック成分が検出できないとき伝送異常が発生したとしてレーザ発振部の出力を制御することのできるという効果がある。 According to the electronic endoscope apparatus of the present invention, the presence or absence of the clock component of the waveform of the imaging signal from the solid-state imaging device is detected, and if the clock component cannot be detected , the output of the laser oscillation unit is controlled as a transmission abnormality has occurred. There is an effect that can be done.
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について述べる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1ないし図3は本発明の実施例1に係わり、図1は内視鏡装置の構成を示す構成図、図2は図1の内視鏡装置の詳細な構成を示すブロック図、図3は図2の内視鏡装置の変形例の詳細な構成を示すブロック図である。 1 to 3 relate to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the endoscope apparatus, FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the endoscope apparatus of FIG. FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of a modification of the endoscope apparatus of FIG. 2.
図1に示すように、本実施例の内視鏡装置1は、細長で可撓性を有する挿入部2と、挿入部2に連結された光源と信号処理部を有してモニタ4に観察画像を表示させる装置本体部3とからなる。
As shown in FIG. 1, the
装置本体部3は、半導体レーザ素子であるレーザダイオード(以下、LDと記す)を駆動しレーザ光を発振するLD光源部6を有している。このLD光源部6から発振したレーザ光は、挿入部2内に設置したレーザ光伝送手段である通信用ファイバ7を伝送し、挿入部7の先端部内に設けた蛍光体フィルタ8に照射される。蛍光体フィルタ8は、照射されたレーザ光により白色光を発光し、図示しない被写体を照明する。
The
挿入部7の先端部内には、この蛍光体フィルタ8に隣接して、イメージセンサを備えた撮像ユニット9が設けられている。撮像ユニット9は、装置本体部3内に設けられている信号処理部であるカメラコントロールユニット(CCU)5により駆動され、CCU5は撮像ユニット9からの撮像信号を信号処理して内視鏡画像をモニタ4に表示するようになっている。
In the distal end portion of the insertion portion 7, an
図2に示すように、撮像ユニット9は、イメージセンサとして、例えばCCD9aを有しており、CCU5は、CCD9aを駆動するCCDドライバ51と、CCD9aからの撮像信号をプリアンプ52を介してサンプリングするCDS53と、CDS53によりサンプリングされた信号を信号処理するビデオプロセッサ54とを備えている。また、LD光源部6は、LD62と、このLD62を発振駆動するレーザ発振手段としてのLDドライバ61とからなる。
As shown in FIG. 2, the
CCU5と撮像ユニット9とはケーブル100により接続され、ケーブル100は、CCD9aへの電源線101、CCD9aを駆動するためのCCD駆動パルス線102、CCD9aからの撮像信号を伝送するためのCCD-OUT線103とを有して構成される。
The CCD 5 and the
本実施例のCCU5は、電源線101の断線/短絡を検知するための検出抵抗55(例えば、抵抗値=10〜30Ω)が電源線101に挿入されている。そして、検出抵抗55における検出電位が2つのコンパレータ56a、56b(入力端子A)にて、2つの基準電圧57a、57b(入力端子B)と比較されて、比較結果がレーザ出力制御手段としてのLD制御部58に出力されるようになっている。このLD制御部58は、比較結果に基づき、LDドライバ61を制御するように構成されている。
In the CCU 5 of this embodiment, a detection resistor 55 (for example, resistance value = 10 to 30Ω) for detecting disconnection / short circuit of the
なお、本実施例では、状況検知手段は、検出抵抗55、2つのコンパレータ56a、56b及び2つの基準電圧57a、57bにより構成される。
In this embodiment, the situation detection means is constituted by a
このように構成された本実施例の作用について説明する。 The operation of this embodiment configured as described above will be described.
ケーブル100の断線:
ケーブル100が挿入部2内にて断線すると、CCD9aとCCU5とは電気的に切り離されることとなり、電源線101には電流が流れなくなる。すると、検出抵抗55にも電流がその分流れなくなり、その結果として検出抵抗55での電圧降下が減少し、2つのコンパレータ56a、56bのそれぞれの入力端子Aの電位が上昇する。
Disconnection of cable 100:
When the
具体的には、例えばCCD9aの電源電圧を15V、消費電流(電源線101に流れる電流)を10mAとすると、検出抵抗55の抵抗値を30Ωとした場合、検出抵抗55を通過した後の電位は、正常時には0.3V低くなる。
Specifically, for example, assuming that the power supply voltage of the
ケーブル100が断線した場合、CCD9aがCCU5と切り離されるので、検出抵抗55に流れる電流は0となり、その分入力端子Aの電位が上昇する。
When the
そこで、コンパレータ56aの基準電圧57a(入力端子B)を、「正常時電位×1/4〜3/4(望ましくは正常時電位×1/2)」程度に設定しておけば、ケーブル100の断線時に、基準電圧57aを上回ることになり、コンパレータ56aの比較結果が正常時とは反転する(異常検知)。
Therefore, if the
このコンパレータ56aの比較結果は、LD制御部58によって判断され、コンパレータ56aにより異常検知がなされたと判断すると、LD制御部58は、LDドライバ61に対して、駆動停止の制御信号(OFF信号)を出力し、LDドライバ61がLD62の発振を停止する。
The comparison result of the
なお、LD制御部58は、LDドライバ61をトグル的(ON/OFF)に制御するのではなく、コンパレータ56aの比較結果をA/D入力し、基準電圧との差分に基づき連続可変してLD62の出力を徐々に絞るように制御してもよい。もちろん、LD出力を十分低いように制御してもよい。
The
また、LDの出力制御は、単にLDの電源を止めたり、LD駆動電流を減少させる他に、図示はしないが、LDと集光レンズと間に設けた絞り等の光量調整手段よって出力を絞るようにしてもよい。また、LDまたはLDドライバへの電力を供給する図示しない電源回路を停止したり、その電源回路の出力を、半導体のFET等で構成したスイッチ回路によりカットするようにしてもよい。 In addition, the output control of the LD is not illustrated, but the output is reduced by a light amount adjusting means such as a diaphragm provided between the LD and the condenser lens, other than simply turning off the LD power supply or reducing the LD drive current. You may do it. Also, a power supply circuit (not shown) that supplies power to the LD or the LD driver may be stopped, or the output of the power supply circuit may be cut by a switch circuit configured with a semiconductor FET or the like.
ケーブル100の短絡:
ケーブル100は、断線すると、開放されるだけでなく、むき出しになった裸線が同軸ケーブルの網線や挿入部外装の金属ブレード等とも接触しやすくなり、GNDと短絡する場合もある。ケーブル100がGNDと短絡すると、検出抵抗55には異常電流が流れることになる。電流は、通常は駆動回路の能力限界まで流れる。ケーブル100のインピーダンスは数十Ω程度なので、検出抵抗55の出力端は、電源電圧の半分以下となる。
Short circuit of cable 100:
When the
そこで、コンパレータ56bの基準電圧57bを「電源電圧×1/2〜5/6(望ましくは電源電圧×2/3)」程度の電圧にしておけば、ケーブル100のGNDとの短絡時には、コンパレータ56bが正常値とは出力反転し、容易に異常を検知できる。
Therefore, if the
このコンパレータ56bの比較結果は、LD制御部58によって判断され、コンパレータ56bにより異常検知がなされたと判断すると、LD制御部58は、LDドライバ61に対して、駆動停止の制御信号(OFF信号)を出力し、LDドライバ61がLD62の発振を停止する。
The comparison result of the
なお、ケーブル短絡時には、CCDドライバ51側の保護回路が働くように設計しておけば、その結果を利用してLDドライバ61を止めるようにしてもよい。
If the design is such that the protection circuit on the
また、本実施例では、検出抵抗55により電流の変化を検知するとしたが、これに限らず、例えば電流プローブ(カレントプローブ)等の電磁界現象の変化を利用した非接触式のセンサや検出器を用いて電流検知を行っても同様な作用を得ることができる。
In the present embodiment, the change in current is detected by the
このように本実施例によれば、検出抵抗と簡単なコンパレータだけで、ケーブルの断線だけでなく、GNDとの短絡も検知して、レーザ光の伝送異常の発生と見なし、LDの出力を制御することができる。 As described above, according to the present embodiment, not only the disconnection of the cable but also a short circuit to the GND is detected only by the detection resistor and a simple comparator, and the laser output is considered to be abnormal, and the output of the LD is controlled. can do.
なお、電子内視鏡の場合、図3に示すように、先端部にCCD9aの他にHIC(ハイブリッドIC)80が搭載される場合がある。HIC80は、CCD9aの出力の増幅や、駆動パルスの波形成形回路等を含んでいる。このHIC80の電源線105を検出用に用いても、本実施例と同様な作用/効果を得ることができる。
In the case of an electronic endoscope, as shown in FIG. 3, an HIC (Hybrid IC) 80 may be mounted at the distal end in addition to the
すなわち、図3は図2の変形例であって、撮像ユニット9の近傍にCCD駆動パルスの波形成形を行うHIC80を設けている。このHIC80は、ケーブル105を通すことによりなまった駆動波形を、短形波状にするようにしている。本例では、HIC80画あるが、作用については図2の実施例と全く同じである。
That is, FIG. 3 is a modification of FIG. 2, and an
図4及び図5は本発明の実施例2に係わり、図4は内視鏡装置の詳細な構成を示すブロック図、図5は図4のCCD駆動パルス線上のCCD駆動パルスの波形を示す図である。 4 and 5 relate to the second embodiment of the present invention, FIG. 4 is a block diagram showing a detailed configuration of the endoscope apparatus, and FIG. 5 is a diagram showing a waveform of a CCD drive pulse on the CCD drive pulse line of FIG. It is.
実施例2は、実施例1とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。 Since the second embodiment is almost the same as the first embodiment, only different points will be described, and the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
本実施例では、検出抵抗55をCCD駆動パルス線102に挿入して設けている。その他の構成は実施例1と同じである。
In the present embodiment, the
図5にCCD駆動パルスの波形を示す。図5に示すように、CCD駆動パルスは、通常はLレベルとHレベルが固定されているパルスとなる。期間が短い実際のパルス有効期間に注目する必要があるため、本実施例では、CCDドライバ51からパルス有効期間を示す信号S(図4参照)がLD制御部58に入力され、LD制御部58にてパルス有効期間を把握できるようにしている。
FIG. 5 shows the waveform of the CCD drive pulse. As shown in FIG. 5, the CCD drive pulse is a pulse in which the L level and the H level are usually fixed. Since it is necessary to pay attention to an actual pulse effective period with a short period, in this embodiment, a signal S (see FIG. 4) indicating the pulse effective period is input from the
このように構成された本実施例の作用について説明する。 The operation of this embodiment configured as described above will be described.
ケーブル100の断線:
電源線101がCCD駆動パルス線102に代わるだけで、その他は実施例1と作用は同じなので、説明は省略するが、CCD駆動パルス線102における電圧上昇分の変化の割合は、実施例1の電源線101の場合より小さいため、基準電圧57aの設定も微妙な設定が要求される。例えば、図示はしないが、コンパレータ56aの前段に増幅回路を設け、変化分を増幅させてからコンパレータ56aにて検知するようにしてもよい。また、実際のパルス有効期間内のみで異常検知を実施し、それ以外の期間ではこの検知処理を排除している。
Disconnection of cable 100:
Since the operation is the same as that of the first embodiment except that the
ケーブル100の短絡:
電源線101がCCD駆動パルス線102に代わるだけで、その他は実施例1と作用は同じなので、説明は省略するが、実際のパルス有効期間内のみで異常検知を実施し、それ以外の期間ではこの検知処理を排除している。
Short circuit of cable 100:
Since the operation is the same as that of the first embodiment except that the
このように本実施例においても実施例1と同様な効果を得ることができる。 Thus, also in the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
図6及び図7は本発明の実施例3に係わり、図6は内視鏡装置の詳細な構成を示すブロック図、図7は図6のCCD-OUT線上のCCD-OUT信号の波形を示す図である。 6 and 7 relate to the third embodiment of the present invention, FIG. 6 is a block diagram showing the detailed configuration of the endoscope apparatus, and FIG. 7 shows the waveform of the CCD-OUT signal on the CCD-OUT line of FIG. FIG.
実施例3は、実施例1とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。 Since the third embodiment is almost the same as the first embodiment, only different points will be described, and the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
本実施例では、検出抵抗55の代わりに、プリアンプ52の出力により異常検知を行う。なお、プリアンプ52の出力は、微弱であるので、コンパレータ56a、56bの入力端子Aの前段にアンプ90、91を設け、信号振幅を大きくして異常検知を容易にしている。ここで、アンプ90、91を交流結合で接続する場合、APL(Average Picture Level)の変化でDC成分が変化してしまうため、コンパレータ56a、56bで正確な比較ができなくなる。そのような場合、本実施例では、図示はしないが、アンプ90、91とコンパレータ56a、56bとの間に、DC成分を固定するクランプ回路を設ける。
In this embodiment, abnormality detection is performed by the output of the
このように構成された本実施例の作用について説明する。 The operation of this embodiment configured as described above will be described.
CCD-OUT線103のCCD-OUT信号は、通常、図7に示すように、CCD駆動パルスのリセットゲートパルスが貫通して、リセットゲートパルスが重畳される形で出力される。このCCD-OUT信号の波形形状は、例えばCCD9aが暗黒画像を撮像し真っ暗な状態の画像を出力しても残る波形である。つまりクロックが重畳された信号となっている。本実施例はこの特徴を利用して異常検知を行う。
As shown in FIG. 7, the CCD-OUT signal of the CCD-
ケーブル100が断線して、開放(断線)し、あるいはGNDと接触(短絡)すると、CCD-OUT信号の中に含まれるリセットゲートパルスの波形がなくなり、単純な直流信号となる。
When the
そこで、本実施例では、コンパレータ56a、56bにて、リセットゲートパルスのパルスであるクロック成分の有無が検出できるように、基準電圧57a、57bを設定する。
Therefore, in this embodiment, the
この設定により、ケーブル100が断線すれば、クロック成分が検出できず、ケーブル100の異常検知ができる。
With this setting, if the
なお、図7に示すように、クロック成分(リセットゲートパルス)には停止期間があるので、実施例2と同様にして停止間はLD制御部58が異常検知しないようにしてもよいが、単に、コンパレータ出力がパルス的成分を持つかどうかで判断することもできる。
As shown in FIG. 7, since the clock component (reset gate pulse) has a stop period, the
なお、本実施例では、CCDからの直接の出力信号を用いた場合を例に説明したが、CCD出力を一度HIC(図3参照)に入力してインピーダンス変換してHICから出力されるように構成した内視鏡の場合にも全く同様に、応用、利用できる。 In this embodiment, the case where a direct output signal from the CCD is used has been described as an example. However, the CCD output is once input to the HIC (see FIG. 3), impedance-converted, and output from the HIC. In the case of the configured endoscope, it can be applied and used in the same manner.
このように本実施例においても、クロック成分がCCD-OUT信号に重畳されていることに着目し、このクロック成分の有無を検出して異常検知するので、実施例1と同様な効果を得ることができる。 As described above, in this embodiment as well, attention is paid to the fact that the clock component is superimposed on the CCD-OUT signal, and the presence or absence of this clock component is detected to detect an abnormality, so that the same effect as in the first embodiment can be obtained. Can do.
なお、前述した各実施例では、イメージセンサとして、CCDを例に説明したが、これに限らず、C-MOSセンサによりイメージセンサを構成してもよい。 In each of the above-described embodiments, the CCD has been described as an example of the image sensor.
本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1…内視鏡装置
2…挿入部
3…装置本体部
4…モニタ
5…CCU
6…LD光源部
7…通信用ファイバ
8…蛍光体フィルタ
9…撮像ユニット
9a…CCD
51…CCDドライバ
52…プリアンプ
53…CDS
54…ビデオプロセッサ
55…検出抵抗
56a、56b…コンパレータ
57a、57b…基準電圧
61…LDドライバ
62…LD
100…ケーブル
101…電源線
102…CCD駆動パルス線
103…CCD-OUT線
DESCRIPTION OF
6 ... LD light source section 7 ...
51 ...
54 ...
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記挿入部内を通る信号伝達手段と、
前記信号伝達手段によって伝送される信号の伝送状況を検知する状況検知手段と、
前記状況検知手段による検知結果に基づいて前記レーザ発振部の出力を制御するレーザ出力制御部と、
を備え、
前記状況検知手段は、前記固体撮像素子からの伝送信号を伝送する信号線において、前記撮像信号の波形のクロック成分を検知し、前記レーザ出力制御部は、前記状況検知手段により前記撮像信号の波形のクロック成分が検知されないときレーザ発振部の出力を制御することを特徴とする電子内視鏡装置。 In an electronic endoscope apparatus provided with an insertion portion that is inserted into a space to be inspected, a laser oscillation portion that oscillates laser light, and a solid-state imaging device,
A signal transmission means passing through the insertion portion;
Status detection means for detecting the transmission status of the signal transmitted by the signal transmission means;
A laser output control unit that controls the output of the laser oscillation unit based on a detection result by the situation detection unit;
With
The situation detection means detects a clock component of the waveform of the imaging signal on a signal line that transmits a transmission signal from the solid-state imaging device, and the laser output control unit uses the situation detection means to detect the waveform of the imaging signal. An electronic endoscope apparatus that controls an output of a laser oscillation unit when no clock component is detected .
前記レーザ出力制御手段によって制御され、前記光ファイバを介して伝送される前記レーザ光を受光して白色光を発光する蛍光発光手段が前記挿入部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡装置。 An optical fiber for transmitting the laser beam;
2. The fluorescent light emitting means that receives the laser light transmitted through the optical fiber and emits white light, which is controlled by the laser output control means, is provided in the insertion portion. The endoscope apparatus described in 1.
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