JP7289934B2 - 内視鏡システム - Google Patents

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本発明は、内視鏡システムに関する。

図６は、従来技術の内視鏡システム１００１の構成を示す。図６に示す内視鏡システム１００１は、内視鏡挿入部１０１０、操作部１０２０、接続部１０３０、本体１０４０、およびモニタ１０５０を有する。

内視鏡挿入部１０１０は、スコープであり、かつ被検体ＯＢ１００の内部に挿入される。内視鏡挿入部１０１０は、撮像素子１１００を有する。撮像素子１１００は、内視鏡挿入部１０１０の先端に配置されている。撮像素子１１００は、被検体ＯＢ１００の内部の光学像を取得し、かつその光学像に基づいて映像信号を生成する。撮像素子１１００は、生成された映像信号を出力する。

操作部１０２０は、内視鏡挿入部１０１０の後端に配置されている。操作部１０２０は、内視鏡挿入部１０１０に対する各種操作をユーザから受け付ける。

撮像素子１１００から出力された映像信号は、内視鏡挿入部１０１０および操作部１０２０の内部に配置された信号線Ｓ１０１０によって接続部１０３０に転送される。接続部１０３０は、操作部１０２０と本体１０４０との間に配置されている。接続部１０３０は、映像信号受信回路１３００を有する。映像信号受信回路１３００は、映像信号を受信し、かつ映像信号に所定の処理を施す。

本体１０４０は、画像処理回路１４００および撮像制御回路１４０１を有する。画像処理回路１４００は、映像信号受信回路１３００から出力された映像信号に画像処理を施す。画像処理回路１４００によって処理された映像信号はモニタ１０５０に出力される。モニタ１０５０は、映像信号に基づいて映像を表示する。表示された映像に基づいて被検体ＯＢ１００の観察が実施される。撮像制御回路１４０１は、撮像素子１１００を制御するための制御信号を出力する。撮像制御回路１４０１から出力された制御信号は、内視鏡挿入部１０１０および操作部１０２０の内部に配置された信号線Ｓ１０１１によって撮像素子１１００に転送される。

患部の処置が実施されるとき、電気メス装置などの高周波信号発生装置が使用される。患部の処置は切断または止血などである。図６において、電気メス装置１０６０、対極板１０７０、フットスイッチ１０８０、およびスネア１０９０が使用される例が示されている。スネア１０９０は処置具であり、かつ内視鏡挿入部１０１０および操作部１０２０の内部に配置されたチャネルＣ１０１０を通って被検体ＯＢ１００の内部に挿入される。スネア１０９０が内視鏡挿入部１０１０の先端から出ている状態で電気メス装置１０６０が駆動される。対極板１０７０は、被検体ＯＢ１００に貼付される。ユーザは、フットスイッチ１０８０を操作することにより、電気メス装置１０６０を駆動させる。

電気メス装置１０６０は高周波信号を生成し、かつ高周波信号をスネア１０９０に伝える。高周波信号がスネア１０９０を流れているとき、高周波ノイズが信号線Ｓ１０１０に伝わる。そのため、信号線Ｓ１０１０を流れる映像信号ＶＳ１００に高周波ノイズＮ１００および高周波ノイズＮ１０１が混入する。高周波ノイズが混入している映像信号に基づいて映像が表示されたとき、ノイズが映像に現れる。以下では、映像に現れるノイズは画像ノイズと記載される。

高周波ノイズに起因する画像ノイズは、主に２つのノイズに分類される。その２つのノイズは、輝点状の画像ノイズおよび帯状の画像ノイズである。高周波ノイズは、数百ＭＨｚ以上（例えば、２００ＭＨｚ以上）の周波数を持つ成分を含む。この成分に基づくタイミングがＡ／Ｄ変換回路（アナログ－デジタル変換回路）のサンプリングタイミングと一致する場合に輝点状の画像ノイズが発生することが分かっている。

上記の事情に鑑み、高周波ノイズを低減させるローパスフィルタ回路を映像信号の信号線上に配置することが提案されている。これにより、輝点状の画像ノイズが軽減されることが期待される。例えば、特許文献１に開示された装置は、ノイズ検知回路が、電気メスの動作に起因する高周波ノイズを検知したときにノイズフィルタをオンにする。

日本国特開平２－１３６１２２号公報

前述したように、高周波ノイズは、数百ＭＨｚ以上（例えば、２００ＭＨｚ以上）の周波数を持つ成分を含む。この周波数をｆｎと定義し、ｆｎよりも高い周波数を持つ成分を遮断するローパスフィルタが配置されたと仮定する。そのローパスフィルタのカットオフ周波数をｆｃと定義した場合、周波数ｆｎはローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃよりも高い。これらに加えて、撮像素子が１画素の映像信号を出力するために必要な時間をＴｓと定義し、かつその映像信号の周波数をｆｓと定義する。周波数ｆｓは１／Ｔｓと等しい。映像信号に混入している高周波ノイズを十分に減衰させ、かつ映像信号の波形の劣化を低減させるためには、以下の式（Ａ）に示す関係が成り立つ必要がある。式（Ａ）における定数Ｃは約１０である。
ｆｃ≧Ｃ／Ｔｓ ・・・（Ａ）

近年の内視鏡システムに使用される撮像素子は、画素の数が多く、かつ映像信号のフレームレートが高いという特徴を持つ。画素の数を多くすることにより、映像の解像度が高くなる。映像信号のフレームレートを高くすることにより、映像における被写体の動きが滑らかになる。このため、映像信号における１画素当たりの時間Ｔｓが短くなる、すなわち周波数ｆｓが高くなる傾向がある。また、高周波ノイズに含まれる高周波成分の周波数ｆｎは、映像信号の周波数ｆｓに依存しない。そのため、式（Ａ）に示す関係が成り立たない場合がある。

従来技術において、式（Ａ）に示す関係が成り立たない場合、図７に示すように、ローパスフィルタを通過した映像信号の波形が劣化する。そのため、映像信号の本来の値とは異なる値がＡ／Ｄ変換回路によってサンプリングされ、かつ偽の値を持つ映像信号が生成される。その結果、モニタに表示された映像において、患部を含む被写体の画質が劣化する。

本発明は、映像信号の波形の劣化を低減させることができる内視鏡システムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、内視鏡システムは、撮像素子、受信回路、ノイズ検知回路、フィルタ回路、撮像制御回路、およびフィルタ制御回路を有する。前記撮像素子は、信号線に電気的に接続され、かつ映像信号を前記信号線に出力する。前記受信回路は、前記信号線に電気的に接続され、かつ前記映像信号を受信する。前記ノイズ検知回路は、前記映像信号の周波数よりも高い周波数を持つノイズが前記映像信号に混入していることを検知する。前記フィルタ回路は、前記映像信号に含まれる前記ノイズを低減させる。前記ノイズ検知回路によって前記ノイズが検知されない場合、前記撮像制御回路は、前記撮像素子の１画素当たりの信号出力時間を第１の時間に設定する。前記ノイズ検知回路によって前記ノイズが検知された場合、前記撮像制御回路は、前記信号出力時間を前記第１の時間よりも長い第２の時間に設定する。前記ノイズ検知回路によって前記ノイズが検知されない場合、前記フィルタ制御回路は、前記フィルタ回路の機能をオフに設定する。前記ノイズ検知回路によって前記ノイズが検知された場合、前記フィルタ制御回路は、前記機能をオンに設定する。

本発明の第２の態様によれば、第１の態様において、前記ノイズ検知回路は、前記撮像素子と前記フィルタ回路との間を通る前記映像信号に前記ノイズが混入していることを検知してもよい。

本発明の第３の態様によれば、第２の態様において、前記ノイズ検知回路は、ブランキング期間における前記映像信号と前記撮像素子におけるオプティカルブラック領域から出力された前記映像信号との一方の電位を所定値と比較することにより、前記ノイズが前記映像信号に混入しているか否かを判断してもよい。

本発明の第４の態様によれば、第３の態様において、前記撮像制御回路は、前記ブランキング期間のタイミングと前記オプティカルブラック領域から前記映像信号が出力されるタイミングとの一方を示すタイミング情報を出力してもよい。前記ノイズ検知回路は、前記タイミング情報が示すタイミングで前記映像信号の前記電位を前記所定値と比較してもよい。

本発明の第５の態様によれば、第４の態様において、前記撮像制御回路は、前記映像信号のフレームレートに基づいて前記タイミング情報を更新してもよい。

本発明の第６の態様によれば、第２の態様において、前記映像信号は、互いに異なる電位を持つ第１の映像信号および第２の映像信号を含む差動信号であってもよい。前記受信回路は、前記第１の映像信号および前記第２の映像信号をシングルエンド信号に変換してもよい。前記フィルタ回路は、前記シングルエンド信号に含まれる前記ノイズを低減させてもよい。前記ノイズ検知回路は、前記シングルエンド信号に前記ノイズが混入していることを検知してもよい。

本発明の第７の態様によれば、第１の態様において、前記ノイズ検知回路は、前記フィルタ回路を通った前記映像信号に前記ノイズが混入していることを検知してもよい。

本発明の第８の態様によれば、第７の態様において、前記ノイズ検知回路は、ブランキング期間における前記映像信号と前記撮像素子におけるオプティカルブラック領域から出力された前記映像信号との一方の電位を所定値と比較することにより、前記ノイズが前記映像信号に混入しているか否かを判断してもよい。

本発明の第９の態様によれば、第８の態様において、前記撮像制御回路は、前記ブランキング期間のタイミングと前記オプティカルブラック領域から前記映像信号が出力されるタイミングとの一方を示すタイミング情報を出力してもよい。前記ノイズ検知回路は、前記タイミング情報が示すタイミングで前記映像信号の前記電位を前記所定値と比較してもよい。

本発明の第１０の態様によれば、第９の態様において、前記撮像制御回路は、前記映像信号のフレームレートに基づいて前記タイミング情報を更新してもよい。

本発明の第１１の態様によれば、第７の態様において、前記フィルタ制御回路は、前記ノイズが前記映像信号に混入していることを前記ノイズ検知回路が検知する期間において前記機能をオフに設定してもよい。

本発明の第１２の態様によれば、第１の態様において、前記ノイズ検知回路によって前記ノイズが検知された場合、前記撮像制御回路は、前記撮像素子における前記映像信号のフレームレートを低くすることにより、前記信号出力時間を前記第２の時間に設定してもよい。

本発明の第１３の態様によれば、第１の態様において、前記撮像素子は、画素信号を生成する２つ以上の画素の各々から読み出された前記画素信号に基づいて前記映像信号を生成してもよい。前記ノイズ検知回路によって前記ノイズが検知された場合、前記撮像制御回路は、前記撮像素子において前記画素信号を読み出す前記画素を間引くことにより、前記信号出力時間を前記第２の時間に設定してもよい。

本発明の第１４の態様によれば、第１の態様において、前記ノイズ検知回路は、前記ノイズの周波数を判断してもよい。前記フィルタ回路は、前記フィルタ回路のカットオフ周波数が可変であるように構成されてもよい。前記フィルタ制御回路は、前記ノイズ検知回路によって判断された前記周波数に基づいて前記カットオフ周波数を設定してもよい。

上記の各態様によれば、内視鏡システムは映像信号の波形の劣化を低減させることができる。

本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における映像信号の波形を示すタイミングチャートである。 本発明の第１の実施形態の変形例の内視鏡システムが有するノイズ検知回路の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態の内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態の内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 従来技術の内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 従来技術における映像信号の波形を示すタイミングチャートである。

図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の内視鏡システム１の構成を示す。図１に示す内視鏡システム１は、内視鏡挿入部１０、操作部２０、接続部３０、本体４０、およびモニタ５０を有する。内視鏡挿入部１０は、撮像素子１００を有する。接続部３０は、ローパスフィルタ回路３００、映像信号受信回路３０１、およびノイズ検知回路３０２を有する。本体４０は、画像処理回路４００、フィルタ制御回路４０１、および撮像制御回路４０２を有する。

内視鏡システム１の概略構成について説明する。撮像素子１００は、信号線Ｓ１０に電気的に接続され、かつ映像信号を信号線Ｓ１０に出力する。映像信号受信回路３０１は、信号線Ｓ１０に電気的に接続され、かつ映像信号を受信する。ノイズ検知回路３０２は、映像信号の周波数よりも高い周波数を持つノイズが映像信号に混入していることを検知する。以下では、このノイズは高周波ノイズと記載される。高周波ノイズに含まれる任意の成分の周波数は、映像信号に含まれる任意の成分の周波数よりも高い。ローパスフィルタ回路３００は、映像信号に含まれる高周波ノイズを低減させる。ノイズ検知回路３０２によって高周波ノイズが検知されない場合、撮像制御回路４０２は撮像素子１００の１画素当たりの信号出力時間を第１の時間に設定する。ノイズ検知回路３０２によって高周波ノイズが検知された場合、撮像制御回路４０２は撮像素子１００の１画素当たりの信号出力時間を第１の時間よりも長い第２の時間に設定する。ノイズ検知回路３０２によって高周波ノイズが検知されない場合、フィルタ制御回路４０１はローパスフィルタ回路３００の機能をオフに設定する。ノイズ検知回路３０２によって高周波ノイズが検知された場合、フィルタ制御回路４０１はローパスフィルタ回路３００の機能をオンに設定する。

内視鏡システム１の詳細な構成について説明する。内視鏡挿入部１０は、スコープであり、かつ被検体ＯＢ１０の内部に挿入される。撮像素子１００は、内視鏡挿入部１０の先端に配置されている。撮像素子１００は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等のようなイメージセンサである。

撮像素子１００は、被検体ＯＢ１０の内部の光学像を取得し、かつその光学像に基づいて映像信号を生成する。撮像素子１００は、生成された映像信号を出力する。撮像素子１００は、図１に示されていない２つ以上の画素を有する。撮像素子１００は、画素信号を生成する２つ以上の画素の各々から読み出された画素信号に基づいて映像信号を生成する。以下では、映像信号がアナログ信号である例を説明する。本発明の１つ以上の実施形態において、映像信号はデジタル信号であってもよい。

操作部２０は、内視鏡挿入部１０の後端に配置されている。操作部２０は、内視鏡挿入部１０に対する各種操作をユーザから受け付ける。

撮像素子１００から出力された映像信号は、内視鏡挿入部１０および操作部２０の内部に配置された信号線Ｓ１０によって接続部３０に転送される。接続部３０は、操作部２０と本体４０との間に配置されている。

ローパスフィルタ回路３００は、信号線Ｓ１０に電気的に接続されている。ローパスフィルタ回路３００は、映像信号の伝送経路において撮像素子１００と映像信号受信回路３０１との間に配置されている。撮像素子１００から出力された映像信号がローパスフィルタ回路３００に入力される。ローパスフィルタ回路３００の状態は、オン状態およびオフ状態の一方に設定される。ローパスフィルタ回路３００の状態は、オン状態およびオフ状態の間で切り替えることができる。

ローパスフィルタ回路３００の状態がオン状態であるとき、ローパスフィルタ回路３００は、カットオフ周波数ｆｃよりも高い周波数を持つ信号を遮断し、かつカットオフ周波数ｆｃ以下の周波数を持つ信号を通過させる。高周波ノイズの周波数ｆｎ（例えば、２００ＭＨｚ以上）はカットオフ周波数ｆｃよりも高いため、映像信号における高周波ノイズが低減される。ローパスフィルタ回路３００は、高周波ノイズが低減された映像信号を映像信号受信回路３０１に出力する。ローパスフィルタ回路３００の状態がオフ状態であるとき、ローパスフィルタ回路３００は、カットオフ周波数ｆｃよりも高い周波数を持つ信号を遮断する機能を停止する。ローパスフィルタ回路３００は、撮像素子１００から出力された映像信号を映像信号受信回路３０１に出力する。

ローパスフィルタ回路３００の代わりにバンドパスフィルタ回路が使用されてもよい。そのバンドパスフィルタ回路の状態がオン状態であるとき、そのバンドパスフィルタ回路は、高周波ノイズの周波数よりも高い周波数を持つ信号を遮断し、かつ高周波ノイズの周波数以下の所定の周波数帯域に含まれる周波数を持つ信号を通過させる。

映像信号受信回路３０１は、ローパスフィルタ回路３００から出力された映像信号を受信し、かつ映像信号に所定の処理を施す。例えば、映像信号がアナログ信号である場合、映像信号受信回路３０１はＡ／Ｄ変換を映像信号に施すことにより、映像信号をデジタル信号に変換する。映像信号受信回路３０１は増幅等の処理を映像信号に施してもよい。

ノイズ検知回路３０２は、信号線Ｓ１０に電気的に接続されている。撮像素子１００から出力された映像信号がノイズ検知回路３０２に入力される。ノイズ検知回路３０２は、撮像素子１００とローパスフィルタ回路３００との間の信号線Ｓ１０における映像信号に高周波ノイズが混入していることを検知する。つまり、ノイズ検知回路３０２は、撮像素子１００とローパスフィルタ回路３００との間を通る映像信号に高周波ノイズが混入していることを検知する。ノイズ検知回路３０２は、高周波ノイズが映像信号に混入しているか否かを判断し、判断結果をフィルタ制御回路４０１および撮像制御回路４０２に通知する。

例えば、ノイズ検知回路３０２は、撮像素子１００の有効画素の信号値以外の信号値に基づいて、高周波ノイズが映像信号に混入しているか否かを判断する。具体的には、ノイズ検知回路３０２は、ブランキング期間における映像信号と撮像素子１００におけるオプティカルブラック領域から出力された映像信号との一方の電位を所定値と比較することにより、高周波ノイズが映像信号に混入しているか否かを判断する。ブランキング期間は、水平ブランキング期間または垂直ブランキング期間である。オプティカルブラック領域は、撮像素子１００において有効画素以外の画素を含む。例えば、複数の画素が画素領域に配置され、有効画素は画素領域の中央部に配置され、オプティカルブラック領域はその中央部の周辺に配置されている。

ブランキング期間のタイミングとオプティカルブラック領域から映像信号が出力されるタイミングとの一方を示すタイミング情報が撮像制御回路４０２から出力される。ノイズ検知回路３０２は、そのタイミング情報が示すタイミングで映像信号の電位を所定値と比較する。ブランキング期間のタイミングを示すタイミング情報が撮像制御回路４０２から出力された場合、ノイズ検知回路３０２は、ブランキング期間における映像信号の電位を所定値と比較する。オプティカルブラック領域から映像信号が出力されるタイミングを示すタイミング情報が撮像制御回路４０２から出力された場合、ノイズ検知回路３０２は、オプティカルブラック領域から出力された映像信号の電位を所定値と比較する。

高周波ノイズが映像信号に混入していない場合、ブランキング期間における映像信号の電位およびオプティカルブラック領域から出力された映像信号の電位は、既知の値を持つ。高周波ノイズが映像信号に混入している場合、ブランキング期間における映像信号の電位およびオプティカルブラック領域から出力された映像信号の電位は、既知の値と異なる値を持つ。ノイズ検知回路３０２は、映像信号の電位を所定値と比較することにより、高周波ノイズが映像信号に混入しているか否かを判断することができる。

ローパスフィルタ回路３００は、操作部２０または本体４０に配置されてもよい。ローパスフィルタ回路３００が操作部２０に配置されている場合、映像信号受信回路３０１は操作部２０または本体４０に配置され、かつノイズ検知回路３０２は操作部２０に配置される。ローパスフィルタ回路３００が本体４０に配置されている場合、映像信号受信回路３０１は本体４０に配置され、かつノイズ検知回路３０２は操作部２０または本体４０に配置される。

画像処理回路４００は、映像信号受信回路３０１から出力された映像信号に画像処理を施す。画像処理回路４００によって処理された映像信号はモニタ５０に出力される。モニタ５０は、映像信号に基づいて映像を表示する。表示された映像に基づいて被検体ＯＢ１０の観察が実施される。

フィルタ制御回路４０１は、ノイズ検知回路３０２から通知された判断結果に基づいて、ローパスフィルタ回路３００の機能をオンまたはオフに設定する。高周波ノイズが映像信号に混入していないとノイズ検知回路３０２が判断した場合、フィルタ制御回路４０１はローパスフィルタ回路３００の機能をオフに設定する。高周波ノイズが映像信号に混入しているとノイズ検知回路３０２が判断した場合、フィルタ制御回路４０１はローパスフィルタ回路３００の機能をオンに設定する。ノイズ検知回路３０２は、第１のフレーム期間において高周波ノイズに関する判断を実施する。フィルタ制御回路４０１は、第１のフレーム期間の直後の第２のフレーム期間においてローパスフィルタ回路３００の機能をオンまたはオフに設定する。

撮像制御回路４０２は、撮像素子１００を制御するための制御信号を出力する。撮像制御回路４０２から出力された制御信号は、内視鏡挿入部１０および操作部２０の内部に配置された信号線Ｓ１１によって撮像素子１００に転送される。また、撮像制御回路４０２は、ノイズ検知回路３０２から通知された判断結果に基づいて、撮像素子１００の１画素当たりの信号出力時間を制御する。その信号出力時間は、１フレーム期間の長さを、画素信号が読み出される画素の数で割ることにより取得される時間と同じである。

高周波ノイズが映像信号に混入していないとノイズ検知回路３０２が判断した場合、撮像制御回路４０２は、撮像素子１００の１画素当たりの信号出力時間を所定時間に設定する。例えば、撮像制御回路４０２は、信号出力時間をＴｓ１に設定する。高周波ノイズが映像信号に混入しているとノイズ検知回路３０２が判断した場合、撮像制御回路４０２は、撮像素子１００の１画素当たりの信号出力時間を所定時間よりも長い時間に設定する。例えば、撮像制御回路４０２は、信号出力時間をＴｓ２に設定する。信号出力時間Ｔｓ２は、信号出力時間Ｔｓ１よりも長い。

具体的には、ノイズ検知回路３０２によって高周波ノイズが検知された場合、撮像制御回路４０２は、撮像素子１００における映像信号のフレームレートを低くする。これにより、映像信号のフレームレートは下がるが、１フレーム当たりの有効画素の数は変化しない。あるいは、ノイズ検知回路３０２によって高周波ノイズが検知された場合、撮像制御回路４０２は、撮像素子１００において画素信号を読み出す画素を間引く。つまり、撮像制御回路４０２は、撮像素子１００に、撮像素子１００が有する２つ以上の画素の一部のみから画素信号を読み出させる。これにより、映像信号のフレームレートは変化しないが、１フレーム当たりの有効画素の数は減少する。

以下の式（１）に示す関係がローパスフィルタ回路３００のカットオフ周波数ｆｃと信号出力時間Ｔｓ２との間に成り立つ。式（１）における定数Ｃは約１０である。式（１）に示す関係が成り立つため、映像信号に混入している高周波ノイズは十分に減衰し、かつ映像信号の波形の劣化が低減される。
ｆｃ≧Ｃ／Ｔｓ２ ・・・（１）

撮像制御回路４０２は、撮像素子１００の１画素当たりの信号出力時間をＴｓ１またはＴｓ２に設定するための制御信号を信号線Ｓ１１に出力する。ノイズ検知回路３０２は、第１のフレーム期間において高周波ノイズに関する判断を実施する。撮像制御回路４０２は、第１のフレーム期間の直後の第２のフレーム期間において撮像素子１００の１画素当たりの信号出力時間をＴｓ１またはＴｓ２に設定する。

図２は、映像信号の波形を示す。信号線Ｓ１０を流れる映像信号ＶＳ１０に高周波ノイズＮ１０および高周波ノイズＮ１１が混入している。ノイズ検知回路３０２によって高周波ノイズが検知されるため、ローパスフィルタ回路３００の機能がオンに設定され、かつ撮像素子１００の１画素当たりの信号出力時間がＴｓ２に設定される。ローパスフィルタ回路３００によって処理された映像信号ＶＳ１１において、高周波ノイズＮ１２および高周波ノイズＮ１３は十分に低減されている。また、式（１）に示す関係が成り立つように信号出力時間が変更されるため、映像信号ＶＳ１１の本来の波形が維持されやすい。

撮像制御回路４０２から出力された制御信号は、撮像素子１００に入力される。高周波ノイズが映像信号に混入していないとノイズ検知回路３０２が判断した場合、撮像素子１００の１画素当たりの信号出力時間は、その制御信号に基づいてＴｓ１に設定される。高周波ノイズが映像信号に混入しているとノイズ検知回路３０２が判断した場合、撮像素子１００の１画素当たりの信号出力時間は、その制御信号に基づいてＴｓ２に設定される。

撮像制御回路４０２は、ブランキング期間のタイミングとオプティカルブラック領域から映像信号が出力されるタイミングとの一方を示すタイミング情報をノイズ検知回路３０２に出力する。撮像制御回路４０２が、映像信号のフレームレートを低くすることにより撮像素子１００の１画素当たりの信号出力時間を変更した場合、上記のタイミングが変化する。そのため、撮像制御回路４０２は、映像信号のフレームレートに基づいてタイミング情報を更新し、かつ更新されたタイミング情報をノイズ検知回路３０２に出力する。

図１において、電気メス装置６０、対極板７０、フットスイッチ８０、およびスネア９０が使用される例が示されている。スネア９０は処置具であり、かつ内視鏡挿入部１０および操作部２０の内部に配置されたチャネルＣ１０を通って被検体ＯＢ１０の内部に挿入される。スネア９０が内視鏡挿入部１０の先端から出ている状態で電気メス装置６０が駆動される。対極板７０は、被検体ＯＢ１０に貼付される。ユーザは、フットスイッチ８０を操作することにより、電気メス装置６０を駆動させる。

電気メス装置６０が駆動されていないとき、電気メス装置６０は高周波信号を生成しない。そのため、ノイズ検知回路３０２は、高周波ノイズが映像信号に混入していないと判断する。フィルタ制御回路４０１はローパスフィルタ回路３００の機能をオフに設定する。撮像制御回路４０２は、撮像素子１００の１画素当たりの信号出力時間をＴｓ１に設定する。

電気メス装置６０が駆動されているとき、電気メス装置６０は高周波信号を生成し、かつ高周波信号をスネア９０に伝える。高周波信号がスネア９０を流れているとき、高周波ノイズが信号線Ｓ１０に伝わる。そのため、信号線Ｓ１０を流れる映像信号に高周波ノイズが混入する。ノイズ検知回路３０２は、高周波ノイズが映像信号に混入していると判断する。フィルタ制御回路４０１はローパスフィルタ回路３００の機能をオンに設定する。撮像制御回路４０２は、撮像素子１００の１画素当たりの信号出力時間をＴｓ１よりも長いＴｓ２に設定する。ローパスフィルタ回路３００は、映像信号に混入している高周波ノイズを低減させる。前述した式（１）に示す関係が成り立つように信号出力時間が変更されるため、映像信号の波形の劣化は低減される。

撮像素子１００がＡ／Ｄ変換回路を有していてもよい。その場合、撮像素子１００は、デジタル映像信号を出力する。映像信号がデジタル信号である場合、ローパスフィルタ回路３００、映像信号受信回路３０１、およびノイズ検知回路３０２は、プロセッサおよび論理回路の少なくとも１つで構成されてもよい。映像信号がアナログ信号およびデジタル信号のいずれの場合であっても、フィルタ制御回路４０１および撮像制御回路４０２は、プロセッサおよび論理回路の少なくとも１つで構成されてもよい。

例えば、プロセッサは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、およびＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）の少なくとも１つである。例えば、論理回路は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）およびＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）の少なくとも１つである。ローパスフィルタ回路３００、映像信号受信回路３０１、ノイズ検知回路３０２、フィルタ制御回路４０１、および撮像制御回路４０２は、１つまたは複数のプロセッサを含むことができる。ローパスフィルタ回路３００、映像信号受信回路３０１、ノイズ検知回路３０２、フィルタ制御回路４０１、および撮像制御回路４０２は、１つまたは複数の論理回路を含むことができる。

プロセッサが、プログラムを読み込み、かつ読み込まれたプログラムを実行してもよい。プログラムは、プロセッサの動作を規定する命令を含む。つまり、プロセッサの機能はソフトウェアにより実現されてもよい。そのプログラムは、例えばフラッシュメモリのような「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」により提供されてもよい。そのプログラムは、そのプログラムを保持するコンピュータから、伝送媒体を経由して、あるいは伝送媒体中の伝送波により内視鏡システム１に伝送されてもよい。プログラムを伝送する「伝送媒体」は、情報を伝送する機能を有する媒体である。情報を伝送する機能を有する媒体は、インターネット等のネットワーク（通信網）および電話回線等の通信回線（通信線）を含む。上述したプログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上述したプログラムは、差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。コンピュータに既に記録されているプログラムと差分プログラムとの組合せが、前述した機能を実現してもよい。

第１の実施形態において、ノイズ検知回路３０２によって高周波ノイズが検知された場合、フィルタ制御回路４０１はローパスフィルタ回路３００の機能をオンに設定し、かつ撮像制御回路４０２は撮像素子１００の１画素当たりの信号出力時間を所定時間よりも長い時間に設定する。これにより、内視鏡システム１は、映像信号の波形の劣化を低減させることができる。

（第１の実施形態の変形例）
本発明の第１の実施形態の変形例において、ローパスフィルタ回路３００は、カットオフ周波数ｆｃが可変であるように構成されている。また、ノイズ検知回路３０２は、図３に示すノイズ検知回路３０２ａに変更される。ノイズ検知回路３０２ａは、高周波ノイズの周波数を判断する機能を有する。フィルタ制御回路４０１は、ノイズ検知回路３０２ａによって判断された高周波ノイズの周波数に基づいてローパスフィルタ回路３００のカットオフ周波数ｆｃを設定する。

ノイズ検知回路３０２ａは、サンプリング回路３０２０および信号処理回路３０２１を有する。サンプリング回路３０２０は、映像信号を非常に高いサンプリングレートでサンプリングする。信号処理回路３０２１は、サンプリングされた信号に高速フーリエ変換を施し、映像信号に含まれる成分の周波数スペクトルを得る。信号処理回路３０２１は、その周波数スペクトルに基づいて、高周波ノイズが映像信号に混入しているか否かを判断する。

図３に示す周波数スペクトルＦＳ１には、映像信号成分ＣＶ１および高周波ノイズ成分ＣＮ１が含まれる。映像信号成分ＣＶ１の周波数は既知であるため、信号処理回路３０２１は映像信号成分ＣＶ１と高周波ノイズ成分ＣＮ１とを区別することができる。高周波ノイズが映像信号に混入している場合、信号処理回路３０２１は高周波ノイズの周波数を判断する。高周波ノイズが映像信号に混入していると信号処理回路３０２１が判断した場合、信号処理回路３０２１は高周波ノイズの周波数を示す情報をフィルタ制御回路４０１および撮像制御回路４０２に出力する。

高周波ノイズの周波数を示す情報がノイズ検知回路３０２ａから出力された場合、フィルタ制御回路４０１は、ローパスフィルタ回路３００の機能をオンに設定する。また、フィルタ制御回路４０１は、ローパスフィルタ回路３００のカットオフ周波数ｆｃを、高周波ノイズの周波数よりも低い周波数に設定する。

高周波ノイズの周波数を示す情報がノイズ検知回路３０２ａから出力された場合、撮像制御回路４０２は、撮像素子１００の１画素当たりの信号出力時間をＴｓ１よりも長いＴｓ２に設定する。フィルタ制御回路４０１は、新しく設定されたローパスフィルタ回路３００のカットオフ周波数ｆｃを撮像制御回路４０２に通知し、かつ撮像制御回路４０２は、以下の式（２）が成り立つか否かを判断してもよい。式（２）における定数Ｃは約１０である。
ｆｃ≧Ｃ／Ｔｓ１ ・・・（２）

ノイズ検知回路３０２ａによって高周波ノイズが検知され、かつ式（２）が成り立つ場合、撮像制御回路４０２は撮像素子１００の１画素当たりの信号出力時間をＴｓ１に設定してもよい。つまり、撮像制御回路４０２は信号出力時間を変更しなくてもよい。ノイズ検知回路３０２ａによって高周波ノイズが検知され、かつ式（２）が成り立たない場合のみ、撮像制御回路４０２は撮像素子１００の１画素当たりの信号出力時間をＴｓ２に設定してもよい。

第１の実施形態の変形例において、内視鏡システム１は、高周波ノイズの周波数に基づいてローパスフィルタ回路３００のカットオフ周波数ｆｃを設定することができる。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態の内視鏡システム１ａの構成を示す。図１に示す構成と同じ構成の説明を省略する。

図１に示す接続部３０は接続部３０ａに変更される。図４に示すノイズ検知回路３０２が映像信号を取得する位置は、図１に示すノイズ検知回路３０２が映像信号を取得する位置と異なる。映像信号受信回路３０１から出力された映像信号がノイズ検知回路３０２に入力される。ノイズ検知回路３０２は、ローパスフィルタ回路３００を通った映像信号に高周波ノイズが混入していることを検知する。

ローパスフィルタ回路３００の機能がオンに設定された状態では、高周波ノイズが映像信号に混入している場合であっても、その高周波ノイズはローパスフィルタ回路３００によって低減される。そのため、高周波ノイズが映像信号に混入していることをノイズ検知回路３０２が正しく検知することが難しい。フィルタ制御回路４０１は、高周波ノイズが映像信号に混入していることをノイズ検知回路３０２が検知する期間においてローパスフィルタ回路３００の機能をオフに設定する。例えば、フィルタ制御回路４０１は、ブランキング期間または撮像素子１００におけるオプティカルブラック領域から映像信号が出力される期間においてローパスフィルタ回路３００の機能をオフに設定する。

第１の実施形態と同様に、ノイズ検知回路３０２は、ブランキング期間における映像信号と撮像素子１００におけるオプティカルブラック領域から出力された映像信号との一方の電位を所定値と比較する。これにより、ノイズ検知回路３０２は、高周波ノイズが映像信号に混入しているか否かを判断する。

第１の実施形態と同様に、撮像制御回路４０２は、ブランキング期間のタイミングとオプティカルブラック領域から映像信号が出力されるタイミングとの一方を示すタイミング情報を出力する。ノイズ検知回路３０２は、タイミング情報が示すタイミングで映像信号の電位を所定値と比較する。

ノイズ検知回路３０２によって高周波ノイズが検知された場合、第１の実施形態と同様に、撮像制御回路４０２は、撮像素子１００における映像信号のフレームレートを低くする。あるいは、ノイズ検知回路３０２によって高周波ノイズが検知された場合、第１の実施形態と同様に、撮像制御回路４０２は、撮像素子１００において画素信号を読み出す画素を間引く。これらのいずれかの方法により、撮像制御回路４０２は、撮像素子１００の１画素当たりの信号出力時間を所定時間よりも長い時間に設定する。

撮像制御回路４０２が映像信号のフレームレートを変更する場合、第１の実施形態と同様に、撮像制御回路４０２は、映像信号のフレームレートに基づいてタイミング情報を更新する。

ローパスフィルタ回路３００は、操作部２０または本体４０に配置されてもよい。ローパスフィルタ回路３００が操作部２０に配置されている場合、映像信号受信回路３０１は操作部２０または本体４０に配置される。映像信号受信回路３０１が操作部２０に配置されている場合、ノイズ検知回路３０２は操作部２０または本体４０に配置される。映像信号受信回路３０１が本体４０に配置されている場合、ノイズ検知回路３０２は本体４０に配置される。ローパスフィルタ回路３００が本体４０に配置されている場合、映像信号受信回路３０１およびノイズ検知回路３０２は本体４０に配置される。

ローパスフィルタ回路３００のカットオフ周波数ｆｃが可変であるようにローパスフィルタ回路３００が構成され、かつノイズ検知回路３０２が、図３に示すノイズ検知回路３０２ａに変更されてもよい。フィルタ制御回路４０１は、ノイズ検知回路３０２ａによって検知された高周波ノイズの周波数に基づいてローパスフィルタ回路３００のカットオフ周波数ｆｃを設定してもよい。

第２の実施形態において、第１の実施形態と同様に、内視鏡システム１ａは、映像信号の波形の劣化を低減させることができる。

（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態の内視鏡システム１ｅの構成を示す。図１に示す構成と同じ構成の説明を省略する。

図１に示す接続部３０は接続部３０ｅに変更される。接続部３０ｅは、ローパスフィルタ回路３００、映像信号受信回路３０１、ノイズ検知回路３０２、および差動信号受信回路３０３を有する。

第３の実施形態において、映像信号は、互いに異なる電位を持つ第１の映像信号および第２の映像信号を含む差動信号である。撮像素子１００は第１の映像信号および第２の映像信号を信号線Ｓ１０に出力する。差動信号受信回路３０３は、信号線Ｓ１０に電気的に接続されている。差動信号受信回路３０３は、第１の映像信号および第２の映像信号を受信し、かつ第１の映像信号および第２の映像信号をシングルエンド信号に変換する。

ローパスフィルタ回路３００は、映像信号の伝送経路において差動信号受信回路３０３と映像信号受信回路３０１との間に配置されている。差動信号受信回路３０３から出力されたシングルエンド信号がローパスフィルタ回路３００に入力される。ローパスフィルタ回路３００は、シングルエンド信号に含まれる高周波ノイズを低減させる。

差動信号受信回路３０３から出力されたシングルエンド信号がノイズ検知回路３０２に入力される。ノイズ検知回路３０２は、ローパスフィルタ回路３００を通る前のシングルエンド信号に高周波ノイズが混入していることを検知する。

ローパスフィルタ回路３００のカットオフ周波数ｆｃが可変であるようにローパスフィルタ回路３００が構成され、かつノイズ検知回路３０２が、図３に示すノイズ検知回路３０２ａに変更されてもよい。フィルタ制御回路４０１は、ノイズ検知回路３０２ａによって検知された高周波ノイズの周波数に基づいてローパスフィルタ回路３００のカットオフ周波数ｆｃを設定してもよい。

第３の実施形態において、差動信号受信回路３０３は、第１の映像信号および第２の映像信号をシングルエンド信号に変換することにより、映像信号に混入しているノイズを除去することができる。しかしながら、差動信号受信回路３０３によって生成されたシングルエンド信号において、高周波ノイズが残っている可能性がある。ノイズ検知回路３０２は、シングルエンド信号に残っている高周波ノイズを検知することができる。また、ローパスフィルタ回路３００は、シングルエンド信号に残っている高周波ノイズを低減させることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態およびその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。

本発明の各実施形態によれば、内視鏡システムは映像信号の波形の劣化を低減させることができる。

１，１ａ，１ｅ，１００１ 内視鏡システム
１０，１０１０ 内視鏡挿入部
２０，１０２０ 操作部
３０，３０ａ，３０ｅ，１０３０ 接続部
４０，１０４０ 本体
５０，１０５０ モニタ
６０，１０６０ 電気メス装置
７０，１０７０ 対極板
８０，１０８０ フットスイッチ
９０，１０９０ スネア
１００，１１００ 撮像素子
３００ ローパスフィルタ回路
３０１，１３００ 映像信号受信回路
３０２，３０２ａ ノイズ検知回路
３０３ 差動信号受信回路
４００，１４００ 画像処理回路
４０１ フィルタ制御回路
４０２，１４０１ 撮像制御回路
３０２０ サンプリング回路
３０２１ 信号処理回路

Claims (14)

1. 信号線に電気的に接続され、かつ映像信号を前記信号線に出力する撮像素子と、
   前記信号線に電気的に接続され、かつ前記映像信号を受信する受信回路と、
   前記映像信号の周波数よりも高い周波数を持つノイズが前記映像信号に混入していることを検知するノイズ検知回路と、
   前記映像信号に含まれる前記ノイズを低減させるフィルタ回路と、
   前記ノイズ検知回路によって前記ノイズが検知されない場合、前記撮像素子の１画素当たりの信号出力時間を第１の時間に設定し、前記ノイズ検知回路によって前記ノイズが検知された場合、前記信号出力時間を前記第１の時間よりも長い第２の時間に設定する撮像制御回路と、
   前記ノイズ検知回路によって前記ノイズが検知されない場合、前記フィルタ回路の機能をオフに設定し、前記ノイズ検知回路によって前記ノイズが検知された場合、前記機能をオンに設定するフィルタ制御回路と、
   を有する内視鏡システム。
2. 前記ノイズ検知回路は、前記撮像素子と前記フィルタ回路との間を通る前記映像信号に前記ノイズが混入していることを検知する
   請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記ノイズ検知回路は、ブランキング期間における前記映像信号と前記撮像素子におけるオプティカルブラック領域から出力された前記映像信号との一方の電位を所定値と比較することにより、前記ノイズが前記映像信号に混入しているか否かを判断する
   請求項２に記載の内視鏡システム。
4. 前記撮像制御回路は、前記ブランキング期間のタイミングと前記オプティカルブラック領域から前記映像信号が出力されるタイミングとの一方を示すタイミング情報を出力し、
   前記ノイズ検知回路は、前記タイミング情報が示すタイミングで前記映像信号の前記電位を前記所定値と比較する
   請求項３に記載の内視鏡システム。
5. 前記撮像制御回路は、前記映像信号のフレームレートに基づいて前記タイミング情報を更新する
   請求項４に記載の内視鏡システム。
6. 前記映像信号は、互いに異なる電位を持つ第１の映像信号および第２の映像信号を含む差動信号であり、
   前記受信回路は、前記第１の映像信号および前記第２の映像信号をシングルエンド信号に変換し、
   前記フィルタ回路は、前記シングルエンド信号に含まれる前記ノイズを低減させ、
   前記ノイズ検知回路は、前記シングルエンド信号に前記ノイズが混入していることを検知する
   請求項２に記載の内視鏡システム。
7. 前記ノイズ検知回路は、前記フィルタ回路を通った前記映像信号に前記ノイズが混入していることを検知する
   請求項１に記載の内視鏡システム。
8. 前記ノイズ検知回路は、ブランキング期間における前記映像信号と前記撮像素子におけるオプティカルブラック領域から出力された前記映像信号との一方の電位を所定値と比較することにより、前記ノイズが前記映像信号に混入しているか否かを判断する
   請求項７に記載の内視鏡システム。
9. 前記撮像制御回路は、前記ブランキング期間のタイミングと前記オプティカルブラック領域から前記映像信号が出力されるタイミングとの一方を示すタイミング情報を出力し、
   前記ノイズ検知回路は、前記タイミング情報が示すタイミングで前記映像信号の前記電位を前記所定値と比較する
   請求項８に記載の内視鏡システム。
10. 前記撮像制御回路は、前記映像信号のフレームレートに基づいて前記タイミング情報を更新する
    請求項９に記載の内視鏡システム。
11. 前記フィルタ制御回路は、前記ノイズが前記映像信号に混入していることを前記ノイズ検知回路が検知する期間において前記機能をオフに設定する
    請求項７に記載の内視鏡システム。
12. 前記ノイズ検知回路によって前記ノイズが検知された場合、前記撮像制御回路は、前記撮像素子における前記映像信号のフレームレートを低くすることにより、前記信号出力時間を前記第２の時間に設定する
    請求項１に記載の内視鏡システム。
13. 前記撮像素子は、画素信号を生成する２つ以上の画素の各々から読み出された前記画素信号に基づいて前記映像信号を生成し、
    前記ノイズ検知回路によって前記ノイズが検知された場合、前記撮像制御回路は、前記撮像素子において前記画素信号を読み出す前記画素を間引くことにより、前記信号出力時間を前記第２の時間に設定する
    請求項１に記載の内視鏡システム。
14. 前記ノイズ検知回路は、前記ノイズの周波数を判断し、
    前記フィルタ回路は、前記フィルタ回路のカットオフ周波数が可変であるように構成され、
    前記フィルタ制御回路は、前記ノイズ検知回路によって判断された前記周波数に基づいて前記カットオフ周波数を設定する
    請求項１に記載の内視鏡システム。

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