JPH02152435A - 電子内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子内視鏡装置に関するものであり、特に電
子スコープの構造を複雑化することなく、撮影した映像
の画質の向上を図るようにした電子内視鏡装置に関する
。

［従来の技術］ 電子内視鏡装置は、体内等に挿入される電子スコープ部
と、該電子スコープ部から伝達された映像信号を処理す
るプロセッサ、デイスプレィ装置、制御回路等を備えた
装置本体からなる。

前記電子スコープは、例えば人体の臓器内に挿入し得る
ような軟性パイプ体の先端に硬性先端部を形成し、該先
端部内にレンズ等の撮像光学系、ＣＣＤ等の固体撮像素
子を配設するとともに、軟性パイプ内に固体撮像素子に
よって光電変換された映像信号や固体撮像素子を駆動す
るクロックパルス等を伝達する伝達経路、撮影用照明と
なる光を伝達する光ファイバー、患部から標本を採取す
るかん子挿通部を備えたものである。

前記軟性パイプ体は２ｍ〜３ｍ程度の長さであり、その
先端に長さｌＱｍｍ程度の硬性先端部が形成されている
。固体撮像素子は前記硬性先端部に内臓されているので
あるから、該固体撮像素子から出力されたアナログ映像
信号は、前記長さ程度の伝達経路を介して装置本体に伝
達されることになる。

一方、装置本体側には、Ｔ補正やホワイトバランス等を
行う信号処理回路、Ａ／Ｄ変換器、輝度信号・色差信号
分離回路、メモリ回路等の映像信号処理回路、デイスプ
レィ装置、画像記録装置等が設けられ、前記アナログ映
像信号にもとづいた映像を映し出し得るように構成され
ている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、固体撮像素子から出力される映像信号は、ア
ナログ信号である上に低レベルであるため、ノイズの影
響を受けやすい。そして、前記伝達経路は約２−〜３ｍ
もの長さがあり、ストレイキャパシティが介在する。ま
た、前記伝達経路に平行して固体撮像素子を駆動するた
めのクロックパルス伝達経路も設けられ、これらの伝達
経路には７ＭＨｚ程度の周波数信号が伝達される。

従って、前記アナログ映像信号は、伝送中においてスト
レイキャパシティ、高周波による影響を受け、信号レベ
ルが低下するとともにノイズが混入することになり、Ｓ
／Ｎ比が低下していた。このようにＳ／Ｎ比が低下する
と、デイスプレィ装置にて映し出した画像の画質が劣化
するので、早急に解決することが望まれていた。

そこで本発明者等は、前記先端部にサンプルホールド回
路、例えば相関二重サンプリング回路を内臓させ、映像
信号のレベルを安定化することを検討した。しかし、サ
ンプルホールド回路の駆動にはサンプリング及びゲート
の開閉にクロックパルスが必要であり、該クロックパル
ス専用の伝達経路を設けた場合は、電子スコープ内の配
線束が太くなり、かつ重量が増大するので、体内挿入時
の操作性が低下する。

また、配線作業光の作業工数も多くなり、部品点数の増
大と相まってコスト高の一因になる。

本発明は、前記実状に鑑みてなされたものであり、その
目的は電子スコープの構造を複雑化することなく、電子
内視鏡装置の画質向上を図ることにある。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために本発明は、電子内視鏡
装置を構成する電子スコープの先端部に固体撮像素子と
、該固体撮像素子から出力されるアナログ映像信号のレ
ベルを安定化し、かつノイズ成分の除去を行うサンプル
ホールド回路とを設け、かつサンプルホールド回路を駆
動するクロックパルスを前記固体撮像素子を駆動するた
めのクロックパルス、例えば画素を水平転送する水平ク
ロックパルスから得るように構成したものである。

［作用コ このような構成を有する本発明にあっては、伝達経路中
におけるディジタル映像信号のＳ／Ｎ比の低下、レベル
低下が解消される一方、サンプルホールド回路を駆動す
るためのクロックパルス伝達経路を独立に設ける必要が
ない。従って、電子スコープを複雑化することなく撮影
された画像の画質を向上させることができる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を適用した電子内視鏡の一
実施例を説明する。

なお、第１図は電子スコープの外観を示す斜視図、第２
図は電子スコープの硬性先端部の模式的に示す斜視図、
第３図は硬性先端部の構造を示す断面図、第４図は体内
を照射する光の発光を示す説明図、第５図及び第６図は
映像信号処理系を示す回路図、第７図はサンプルホール
ド回路の回路図及び波形図である。

先ず、第１図を参照して電子スコープ１の全体構造を説
明する。

電子スコープ１は、大別すると操作部２、体内に挿入さ
れる軟性バイブ部３、湾曲部４の先端に設けられた硬性
先端部（以下において先端部という）５、更にコネクタ
６．７を装置本体（図示せず）に接続する軟性接続部８
等からなっている。

先端部５の内部は、第２図に示すようにパイプ体によっ
て３分割された円筒状空間１１．１２．１３が形成され
、これら円筒状空間１１〜１３は軟性パイプ部３内に連
結している。そして、円筒状空間１１に例えば体内を照
射するための光を導くガラスファイバー東（図示せず）
を配置してよく、円筒状空間１２内に例えば患部を採取
するかん子（図示せず）を操作可能に設けてよい。

なお、体内を照射する光は白色光ではなく、赤（Ｒ）、
緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の光によって体内を照射する
ようになされている。即ち、第４図（Ａ）に示すように
キセノンランプ１４等の前方に３色のカラーフィルタ１
５を配置し、該カラーフィルタ１５を透過した光がガラ
スファイバー１６に入射するように構成する。

カラーフィルタ■５は、第４図（Ｂ）に示すように１／
２０ｓｅｃで１回転する円板に赤光を透過する光フィル
タ１７ａ、緑光を透過する光フイルタ１７ｂ１青光を透
過する光フィルタ１７ｃを所定間隔で設けたものである
。

従って、カラーフィルタ１５を回転することにより、赤
光、緑光、青光が例えば１／６０　Ｓ　ｅ　Ｃ毎にガラ
スファイバー１６の一端に入射し、電子スコープ１を透
過して先端部５から出射し、体内を前記色光によって順
次照射するようになる。

一方、円筒状空間１３は撮像及び信号伝達を行うために
利用されるのであるが、その構造は第３図に示すように
なされている。即ち、円筒状空間部１３の先端開口部１
３ａには、レンズ等からなる撮像光学系２１が気密構造
に設けられ、該撮像光学系２１によって撮影像が光学的
に結像される位置に固体撮像素子２２が配設されている
。

固体撮像素子２２は、いわゆるプリント配線基板２３に
よって円筒状空間１３に実装され、プリント配線基板２
３には映像信号やクロック信号を伝達する配線束２４が
接続されている。

本実施例で注目すべきことは、固体撮像素子２２の近傍
において、プリント配線基板２３の背面空間２４を利用
してＡ／Ｄ変換器２６が配設されていることである。

この構成によれば、体内撮影時において前記円筒状空間
１１から出射したＲＳＧ、Ｂの光によって体内が順次照
射され、その反射光、換言すれば撮影像が撮影光学系２
１を介して固体撮像素子２２に結像される。

固体撮像素子２２は光電変換動作を行い、線順次方式に
てＲ，Ｇ、Ｂに対応したアナログ映像信号を出力する。

該アナログ映像信号は、固体撮像素子２２からプリント
配線基板２３を介してＡ／Ｄ変換器２６に供給されるの
であるが、固体撮像素子２２とＡ／Ｄ変換器２６とは近
距離に配設されているので、アナログ映像信号のレベル
低下、ノイズによる影響を低減することができる。そし
て、Ａ／Ｄ変換器２６からディジタル化された映像信号
が得られ、信号伝達経路である配線束２４を介して装置
本体（図示せず）に供給される。配線束２４の長さは電
子スコープｌの長さにほぼ等しく、伝達中の映像信号に
対しストレイキャパシティやクロックパルスが作用する
が、ディジタル化された映像信号が変動することはない
。従って、装置本体（図示せず）に設けた信号処理回路
には良好な状態でディジタル映像信号が伝達され−るこ
とになる。

次に、装置本体における画像処理について説明する。

第５図は画像処理の第１例を示すものであり、１は電子
スコープ側を示し、１００は装置本体側を示している。

Ａ／Ｄ変換器２３から出力されたディジタル映像信号は
、配線束２４を介して装置本体側１００に設けたフィー
ルドメモリ回路３１に供給され、Ｒのディジクル映像信
号はフィールドメモリ回路３１のＲｍに、Ｇのディジタ
ル映像信号はフィールドメモリ回路３１のＧｍにメモリ
される。

前記のように、２のディジタル映像信号がメモリされ、
次いで３番目のディジタル映像信号が供給された時、前
にメモリしていた２のディジタル映像信号を読み出して
３番目のディジタル映像信号、即ちＢのディジタル映像
信号とともに、ディジタルプロセッサー３２に供給する
。

ディジタルプロセッサー３２は、ホワイトバランス調整
、Ｔ補正、ゲイン調整、ブラック調整当を行うものであ
り、前記補正及び調整が行われたＲ、ＧＳＢのディジタ
ル映像信号は、同時方式にてディジタルエンコーダ３３
に供給される。

ディジタルエンコーダ３３はＤ／Ａ変換を行い、Ｒ，Ｇ
、Ｂの色毎の映像信号を出力すると共に、綜合カラー映
像信号（ＮＴＳＣ方式の映像信号）を出力する。前記各
映像信号によって、デイスプレィ装置による表示、ＶＴ
Ｒへの記録、感光材料への記録等が行われる。

ところで、固体撮像素子２２には、電荷を垂直転送する
ためのクロックパルスφｖ１水平転送するためのクロッ
クパルスφｈ（例えば７．１６ＭＨｚ）が必要であり、
またディジタルプロセッサー３２、ディジタルエンコー
ダ３３に垂直同期信号ｆｖや水平同期信号ｆｈ等を供給
する必要がある。このため、シンクジェネレータ４１を
設けて垂直同期信号ｆｖや水平同期信号ｆｈを発生し、
前記ディジタルプロセッサー３２、ディジタルエンコー
ダ３３に供給している。そして、固体撮像素子２２につ
いては、タイミングパルス発生回路４２から前記クロッ
クパルスφｖ１φｈを発生させて供給している。

一方、Ａ／Ｄ変換器２３の駆動にはタイミングパルスが
必要であるが、タイミングパルス伝達用に専用の伝達経
路を設けると、必然的に配線束２４が太くなり、電子ス
コープ１の重量が増したり、体内における変形性が悪く
なる恐れがある。

そこで、固体撮像素子２２の近傍に位相シフト回路４３
を設け、クロックパルスφｈからＡ／Ｄ変換器２６駆動
用のタイミングパルスＴｐを得るように構成した。

この結果、Ａ／Ｄ変換器２６にタイミングパルスＴｐを
供給するための伝達経路を設けることなくＡ／Ｄ変換器
２６を駆動すること、５＜でき、専用の伝達経路が不要
になる。

次ぎに、画像処理の第２例を説明するが、前記第１例と
第２例との相違点は、映像処理をアナログ的に行うよう
に構成したことにある。従って、前記第１例と同一作用
の回路には同一の符号を付し、説明を省略する。即ち、
メモリ回路３１から読み出されたＲ、Ｇ、Ｂのディジタ
ル映像信号は、Ｄ／Ａ変換器５１ａ、５１ｂ、５１ｃに
よってアナログ映像信号に変換され、次いでプロセスア
ンプ５２に供給される。プロセスアンプ５２からＴ補正
、ホワイトバランス調整等が行われたＲ、Ｇ。

Ｂのアナログ映像信号が出力され、またエンコーダ５３
から綜合カラー映像信号（ＮＴＳＣ方式の映像信号）が
出力される。

また、アナログ映像信号を伝達する際のＳ／Ｎ比改善に
関し、サンプルホールド回路を適用することもできる。

サンプルホールド回路については、相関二重サンプリン
グ回路や遅延差型ノイズ除去法等が知られてが、何れも
クランプ動作やゲート開閉等のためタイミングパルスを
必要とする。しかし、前記電子スコープ１においては、
先端部５に内臓された固体撮像素子２２の駆動にクロッ
クパルスφｈ、φＶが供給されているので、これらのク
ロックパルスを利用すればサンプルホールド用として新
たにタイミングパルスを供給することなくサンプルホー
ルド回路を駆動させ、Ｓ／Ｎ比の改善を図り得る。

ここで、第７図を参照して固体撮像素子２２．）近傍に
相関二重サンプリング回路を設けた例を説明する。

即ち、第７図（Ａ）に示した相関二重サンプリング回路
の入力端子に、第７図（Ｂ）に示す如きノイズ成分ｎ（
電圧変動分）を含む映像信号Ｖ１が供給されたとする。

ｔｏ期間で示した鎮静期間をクランプ回路６１でクラン
プした後、信号期間ｔｓをサンプルホールド回路６２に
よってサンプルホールドしてノイズｎを除去する。なお
、６３．６４．６５は電流バッファである。そして、ク
ランプ回路６１及びサンプルホールド回路６２を駆動す
るタイミングパルスは、前記クロックパルスφｈ、φＶ
を利用して得るようにする。

該回路構成によれば、サンプリング回路駆動用としてタ
イミングパルスの伝達経路を設けることなく、映像信号
Ｖ１に含まれているノイズ成分を除去することができる
。

また、電子スコープ１にて診断を行う際の操作性を良好
にするため、操作部２について下記のような工夫がなさ
れている。

以下、第１図を参照して操作部２について説明する。

操作部２には、映像に関する操作としてＶＴＲリモート
コントロールボタン７１、フリーズフレームハードコピ
ーボタン７２が設けられている。

また、先端部５の位置操作や体内への送気・送水を行う
ものとして、吸引ボタン７３、送気・送水ボタン７４、
更に上下アングルロックボタン７５、上下アングルツマ
ミ７６、左右アングルツマミ７７、左右アングルロック
ロックレバ−７８が設けられている。

かん子操作に関するものとして、かん子栓８１、かん子
孔８２、副送水孔８３、かん子起立ワイヤー洗浄孔８４
等が設けられている。

そして、画像処理に関して例えばエンハンス操作を行う
ためにリモートスイッチ９１が設けられている。

即ち、医師が患者の体内に電子スコープ１を挿入して体
内を診断する場合、装置本体に設けたデイスプレィ装置
の画像を見ながら行う。そして、従来は体内の一部を特
に観察したい場合は、装置本体に戻って所定の操作を行
い、再び患者の近くに戻って電子スコープ１を操作しな
ければならなかった。

しかし、本実施例に示すように、操作部２の一部にエン
ハンス操作を行うリモートスイッチ９１を設けることに
より、医師は患者の近くに居ながらにして、特に見たい
患部の画像について拡大等のエンハンスを行うことがで
きる。なお、エンハンス回路自体は装置本体側１００に
設けられるものであり、リモートスイッチ９１を操作部
２に設けることにより、軟性パイプ部３が径大になるよ
うなことはなく、操作性が低下することもない。

以上に本発明の一実施例を説明したが、本発明は前記に
限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、固体撮像素子２２とＡ／Ｄ変換器２６とは、同
一半導体基板に一体に設けてもよい。

更に、解像度等の関係で固体撮像素子２２を大型にする
場合は、例えば実開昭６２−３５３１４号公報に開示さ
れているようにプリズムを使用するが、この場合であっ
ても固体撮像素子２２の近傍にＡ／Ｄ変換器を配置し、
前記目的を達成することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、電子スコープの
先端部に固体撮像素子と該固体撮像素子から出力される
映像信号のレベルを安定化してノイズ除去を行うサンプ
ルホールド回路とを内臓し、レベル安定化された映像信
号を電子内視鏡装置の装置本体側に伝達するとともに、
サンプルホールド回路を駆動するタロツクパルスを前記
固体撮像素子を駆動するクロックパルスから得るように
構成したので、伝達経路における映像信号のＳ／Ｎ比の
低下、信号レベルの低下等が解消され、更に電子スコー
プの構造を複雑にすることなく画質向上を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子スコープの全体の外観を示す斜視図、 第２図は電子スコープ先端部の概略構造を示す斜視図、 第３図は先端部の構造を示す断面図、 第４図は光源及び色光の発生を示す説明図、第５図及び
第６図は映像信号処理系を示す回路図、 第７図はサンプルホールド回路及び回路動作を説明する
波形図である。 図中の符号 １：電子スコープ ２：操作部 ３：軟性パイプ部 ５：硬性先端部 ２１：撮影光学系 ２２：固体撮像素子 ２３ニブリント配線基板 ２４：配線束 ２５：空間 ２６：Ａ／Ｄ変換器 ３１：フィールドメモリ回路 ３２：ディジタルプロセッサー ３３：ディジタルエンコーダ ４１ニシンクジエネレータ ４２：タイミングパルス発生回路 ４３：位相シフト回路 ５２：プロセスアンプ ５３：エンコーダ ６１：クランプ回路 ６２：サンプルホールド回路 ９１：リモートスイッチ １００：装置本体 （Ａ） 第 図 第 図 （Ａ） （Ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 先端部に固体撮像素子を内臓した電子スコープと、前記
   固体撮像素子から出力される映像信号について所望の信
   号処理を行うプロセッサとからなる電子内視鏡装置にお
   いて、 前記固体撮像素子から出力される前記映像信号に含まれ
   るノイズ成分を除去するサンプルホールド回路を前記電
   子スコープの先端部に設けるとともに、該サンプルホー
   ルド回路を駆動するゲートパルスを前記固体撮像素子を
   駆動するクロックパルスから得るように構成した電子内
   視鏡装置。