JPH0588803B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、内視鏡とモニターテレビとを接続
した電子内視鏡装置における照明光供給方法に関
する。

（従来の技術） 公知の電子内視鏡装置について詳述すると、内
視鏡の挿入部を被検者の体腔内に挿入し、この挿
入部の先端に設けられた照明窓から照明光を照射
し、この照明光が体腔内壁に反射して戻つてきた
光を、挿入部の先端に設けられた観察窓から入光
し、この反射光を観察窓の内側に配置したCCD
等の固体撮像素子の受光部で受けて光電変換し、
これによつて得られた各画素の画像信号としての
電荷を一度に固体撮像素子の記憶部に転送する
（転送時間は非常に短くて0.1msec程度である）。
固体撮像素子の記憶部に記憶された各画素の画像
信号は順次映像回路に送出される。映像回路では
この画像信号をテレビ映像信号に変換して、モニ
ターテレビに送り、このモニターテレビで体腔内
の映像を表示する。

上記モニターテレビに対しては、一般のテレビ
信号送受方式と同様に飛び越し走査を行なつてい
る。すなわち、奇数回目および偶数回目の２回の
フイールド走査で、１フレーム走査を行なつてい
る。まず、奇数回目のフイールド走査で粗く水平
走査し、偶数回目のフイールド走査で上記水平走
査線の間を水平走査する。このような飛び越し走
査は、動きの速い被写体に対応する手段として有
効である。また、ブラウン管の蛍光体の残光時間
が短いために生じるちらつきを防ぐ手段としても
有効である。上記飛び越し走査では、各フイール
ド走査に供されるべき画像信号が固体撮像素子か
ら映像回路に送出され、映像回路では、上記画像
信号に基づいて奇偶のフイールド走査のためのテ
レビ映像信号を順に出力する。

ところで、精密な診断をする必要がある場合、
フレームメモリーで１フレーム走査分のテレビ映
像信号を記憶し、このテレビ映像信号に基づいて
モニターテレビで静止映像を映し出して観察した
り、光学デイスクに記録したり、カメラで撮影し
ている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上記静止映像が鮮明にならず、精密な
診断が困難となる場合がある。その理由として次
のことが挙げられる。

照明光は、照明窓から体腔内に連続的に照射さ
れている。固体撮像素子の受光部の各画素では、
１回のフイールド走査時間（1/60秒）にわたつて
反射光を連続的に受光し、受光量の積分値に対応
する電荷が蓄えられる。したがつて、観察対象の
動きが速い場合には１フイールド走査時間におけ
る観察対象の動き量が画像のブレとなつて記憶さ
れてしまい、１フイールド走査の映像自体の鮮明
度が充分でない。この原理は、カメラのシヤツタ
ーの開き時間と撮影像の鮮明度との関係に似てい
る。すなわち、カメラではシヤツターが開いてい
る時間にフイルムに画像情報が連続して蓄積され
るため、上記開き時間が長いと動きの速い撮影対
象の像が不鮮明になる。

しかも、モニターテレビに映し出される静止映
像は、２回のフイールド走査の映像が重ね合わさ
れて構成されるため、結局、１フレーム走査時間
（1/30秒）における観察対象の動き量がブレとな
つて現われてしまう。

なお、静止画像を１フイールド走査分のテレビ
映像情報から得ることが考えられる。このこと
は、カメラに例えればシヤツターの開き時間を半
減させることに相当し、静止映像のブレは半減す
るが、前述したように鮮明度が充分でないばかり
か、画質が悪くなつてしまう。

（問題点を解決するための手段） この発明は上記問題点を解決するためになされ
たもので、その要旨は、内視鏡の観察窓から入つ
た画像を固体撮像素子で受け、この固体撮像素子
からの画像信号を、映像回路でテレビ映像信号に
変換し、このテレビ映像信号に基づいてモニター
テレビで飛び越し走査方式により映像を表示する
ようにした電子内視鏡装置において、内視鏡の照
明光伝達光学系の端部と光源との間に配置された
チヨツパをモータ駆動により移動させ、このチヨ
ツパが照明光の光束を横切ることにより間欠的に
照明光パルスを供給し、チヨツパの特定箇所を位
置センサにより検出して検出位置信号を得、この
検出位置信号とモニターテレビの１フレーム走査
に対応して生じるフレーム同期信号との位相差を
検出し、この位相差が設定位相差と等しくなるよ
うにモータを駆動制御することにより、奇数回目
および偶数回目の内のいずれか一方のフイールド
走査に供されるべき画像信号を固体撮像素子の受
光部から記憶部へ転送する時点に対して、上記照
明光パルスの供給時間の中心を一致させることを
特徴とする電子内視鏡装置における照明光供給方
法にある。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図を参
照して説明する。第１図中１０は内視鏡であり、
この内視鏡１０は、接眼部を持たない操作本体１
１と、この操作本体１１の前端から延出された挿
入部１２とを有している。挿入部１２は長尺で柔
軟性を有し、その先端側には湾曲部１２ａを有
し、さらにその先端側には硬性の先端構成部１２
ｂを有している。先端構成部１２ｂの端面には、
観察窓１４および照明窓１５が設けられている。
先端構成部１２ｂ内にはCCDからなる固体撮像
素子１６が配置されており、この固体撮像素子１
６の受光部１６ａと観察窓１４は、凸レンズ１７
を介して光学的に接続されている。固体撮像素子
１６には信号線１３が接続されている。上記照明
窓１５は光学繊維束１８の一方の端部１８ａと光
学的に接続されている。

操作本体１１の下面にはケーブル１９の一端部
が連結されており、このケーブル１９の他端部は
処理ボツクス２０に連結されている。光学繊維束
１８および信号線１３は、挿入部１２、操作本体
１１、ケーブル１９を通つて処理ボツクス２０内
に至る。

処理ボツクス２０は、光源となる電球２１を内
蔵している。電球２１は凹面鏡からなる笠２２の
中央に取り付けられており、電球２１の光はこの
笠２２に反射されて集光し上記光学繊維束１８の
他方の端部１８ｂに供給される。

また、処理ボツクス２０内には、サーボモータ
２５が内蔵されており、このサーボモータ２５の
出力軸２５ａには、第２図に示すような円板状の
チヨツパ２６の中央部が固定されている。このチ
ヨツパ２６の周辺部を所定の角度範囲で切り欠く
ことにより窓２６ａが形成されており、他の周辺
部が遮蔽部２６ｂとなつている。チヨツパ２６の
窓２６ａおよび遮蔽部２６ｂは、電球２１から光
学繊維束１８の端部１８ｂへ供給される照明光の
光束Ａを横切るようになつている。チヨツパ２６
の近傍には、チヨツパ２６上の特定箇所（本例で
は窓２６ａの一側縁）の位置を検出する位置セン
サ２７が配置されている。この位置センサ２７は
例えば発光部と受光部を備えた光学センサからな
る。

第１図に示すように、処理ボツクス２０内に
は、映像回路３０が配置されており、この映像回
路３０は上記信号線１３を介して固体撮像素子１
６に接続されている。この映像回路３０には、処
理回路３１を介してフレームメモリー３２が接続
されるとともにモニターテレビ３３が接続されて
いる。これら映像回路３０、処理回路３１、フレ
ームメモリー３２、モニターテレビ３３は公知で
あるので、詳細な説明を省略する。

処理ボツクス２０内には、さらにチヨツパ制御
回路４０および同期回路５０が内蔵されている。
同期回路５０では、上記映像回路３０からのテレ
ビ映像信号Stと、位置センサ２７からの検出位置
信号Spoとを受けて位相差偏差信号Seをチヨツパ
制御回路４０に出力するものである。チヨツパ制
御回路４０は、同期回路５０からの位相差偏差信
号Seを受けて上記チヨツパ２６の回転速度を制
御するようになつている。

第３図に示すように、上記チヨツパ制御回路４
０は、速度設定回路４１と、速度検出回路４２と
コンパレータ４３と、モータ駆動回路４４とを有
している。

上記同期回路５０は、水平同期信号分離回路５
１と、垂直同期信号分離回路５２と、フレーム同
期信号発生回路５３と、位相差偏差信号発生回路
５４と、位相差設定回路５５とを有している。上
記位相差検出回路５４は、第４図に示すように、
位相比較回路５６と、Ｄ／Ａ変換回路５７と、コ
ンパレータ５８を有している。

上記構成をなす電子内視鏡装置の作用を説明す
る。術者は内視鏡１０の操作本体１１を手で持
ち、挿入部１２を被検者の体腔内に挿入する。例
えば口から胃へ挿入する。処理ボツクス２０内の
電球２１の光は光学繊維束１８を通つて、照明窓
１５から体腔内に照射される。体腔の内壁からの
反射光は、観察窓１４、凸レンズ１７を通つて固
体撮像素子１６に達する。この結果、体腔内壁の
像が固体撮像素子１６の受光部１６ａに結像され
る。

固体撮像素子１６の受光部１６ａでは、上記投
影像を光電変換し画像信号を電荷として貯える。
そして、固体撮像素子１６では、映像回路３０か
らの転送タイミング信号により１フイールド走査
分の電荷が受光部１６ａから記憶部１６ｂへ短時
間で転送される。映像回路３０では、固体撮像素
子１６の記憶部１６ａからの画像信号Sgを受け、
これをNTSCテレビ映像信号Stに変換し、モニタ
ーテレビ３３に送る。この結果、モニターテレビ
３３では飛び越し走査方式で体腔内壁の映像が映
し出される。

術者はモニターテレビ３３を見ながら内視鏡１
０を操作し、体腔内を観察する。精密検査を必要
とする時は、上記テレビ映像信号Stの１フレーム
走査分を処理回路３１の指令でフレームメモリー
３２に記憶し、処理回路３１で読み出してモニタ
ーテレビ３３に送ることにより、モニターテレビ
３３に静止映像を映し出す。

上記静止映像は、チヨツパ２６の回転で照明光
を間欠的に供給することにより、鮮明になる。以
下、その理由を詳述する。

モータ２５の駆動によりチヨツパ２６が回転す
る。このチヨツパ２６は１回のフレーム走査時間
毎に１回転する。そして、照明光の光束Ａをチヨ
ツパ２６の遮蔽部２６ｂが遮ぎつている時には、
照明窓１５から照明光が体腔内に供給されず、窓
２６ａが光束Ａの位置にある時にのみ照明光の供
給がなされる。この結果、照明光パルスが間欠的
に供給されることになる。

第５図に示すように、固体撮像素子１６の受光
部１６ａから記憶部１６ｂへ奇数フイールド走査
に供されるべき画像信号を転送する時点に、上記
照明光パルスの供給時間の中心が一致する。

詳述すると、モータ２５の駆動によりチヨツパ
２６が回転するが、位置センサ２７では、チヨツ
パ２６に光を照射しその反射光を光電変換して得
られた電圧を微分する。窓２６ａの一方の側縁が
この位置センサ２７を通過する時に、反射光量の
激増が生じる。この時発生する微分値のパルスを
検出して、検出位置信号Spoを出力する。

一方、同期回路５０では、映像回路３０からの
テレビ映像信号Stが水平同期信号分離回路５１
と、垂直同期信号分離回路５２に送られるように
なつている。水平同期信号分離回路５１では、上
記テレビ映像信号Stから水平同期信号Shと等化
信号Spとを分離し、これら信号Sh，Spをフレー
ム同期信号発生回路５３へ出力する。また、垂直
同期信号分離回路５２では上記テレビ映像信号St
から垂直同期信号Svを分離してフレーム同期信
号発生回路５３へ出力する。このフレーム同期信
号発生回路５３では、水平同期信号分離回路５１
から受けた最後の水平同期信号Shと、最初の等
化信号S_pとの時間差に基づいて奇数のフイールド
走査か偶数のフイールド走査かを弁別し、１フレ
ーム走査毎に垂直同期信号分離回路５２から２回
送られてくる垂直同期信号Svの内のいずれか一
方例えば奇数回目のフイールド走査のための垂直
同期信号Svを受けた時に、フレーム同期信号Sf
を出力する。この結果、フレーム同期信号発生回
路５３では、１回のフレーム走査毎にフレーム同
期信号Sfを１回出力する。

位相差偏差信号発生回路５４の位相比較回路５
６では、フレーム同期信号発生回路５３からのフ
レーム同期信号Sfと、位置センサ２７からの検出
位置信号Spoとを比較してその位相差信号Scを出
力し、これをＤ／Ａ変換回路５７でアナログの位
相差信号Saに変換してコンパレータ５８に出力
する。コンパレータ５８では、上記位相差信号
Saと、位相差設定回路５５からのアナログの設
定位相差信号Sdを比較してその偏差信号Seを出
力する。位相差設定回路５５では、設置位相差の
値を手動で微調節することができる。

チヨツパ制御回路４０の速度設定回路４１で
は、上記位相差偏差信号Seを受け、予め設定さ
れた速度値とこの位相差偏差信号Seに基づいて
設定速度信号Sedを出力する。一方、速度検出回
路４２は、位置センサ２７からの検出位置信号
Spoを一定時間計数して、検出速度信号Ssを出力
する。コンパレータ４３では、上記設定速度信号
Ssdと検出速度信号Ssとを比較して、その偏差信
号をモータ駆動回路４４に出力する。モータ駆動
回路４４では、この偏差信号に基づいてモータ２
５への供給電力の増減を行ない、チヨツパ２６の
回転速度を制御する。

上記設定位相差は、チヨツパ２６の窓部２６ａ
の中央部が光束Ａの中央部を通過する時点を、奇
数フイールド走査に供すべき画像信号の転速時点
と一致するように決定されているため、この画像
信号を転送する時点に、上記照明光パルスの供給
時間の中心が一致する。

固体撮像素子１６の受光部１６ａでは、各フイ
ールド走査期間において照明光パルスが供給され
ない時は暗視野となるため電荷（すなわち画像信
号）を貯えることなく、照明光パルスの供給時間
の半分の短い期間だけの受光量に対応する電荷を
貯えることになる。また、照明光パルスが奇数フ
イールド走査に供される画像信号の転送時点にま
たがるようにして供給されるため、奇数フイール
ド走査に供されるべき画像信号の蓄積期間と、そ
の後の偶数フイールド走査に供されるべき画像信
号の蓄積期間とが連続している。この結果、モニ
ターテレビ３３に映し出された１フレーム走査分
の静止映像は、連続した時間の各半分の時間で蓄
積された２つの映像（フイールド走査分映像）の
重ね合わせによつて構成される。

したがつて、上記静止映像は、照明光パルスの
供給時間に蓄積された画像情報に基づくものであ
り、従来のような１フレーム走査期間に蓄積され
た画像情報に基づく映像に比べて、ブレが少な
く、観察対象の動きが速い場合でも、鮮明にでき
る。

上記照明光パルスが奇数回目のフイールド走査
に供されるべき画像信号の転送時点を境にして正
確に半分ずつ分けられていないと、奇偶のフイー
ルド走査において映像の明かるさが異なるため、
ちらつきが生じたり、画質が悪くなり、カラー映
像の場合には、正確な色を再現できない。本発明
では、前述したように、位置センサ２７からの検
出位置信号Spoと、フレーム同期信号Sfの位相を
比較し、この位相差と設定位相差との偏差に基づ
いて、チヨツパ２６を自動制御することにより、
常に照明光パルスを上記転送時点を境にして正確
に半分ずつ分けることができる。この結果、モニ
ターテレビに映しだされた映像にちらつきがなく
画質が良く色も正確に再現できる。

本発明は上記実施例に制約されず種々の態様が
可能である。例えば、上記実施例の同期回路５０
では、位相差設定回路５５の設定位相差を手動操
作により微調節できるようにしたが、第６図に示
すようにしてもよい。なお、この実施例におい
て、上記実施例に対応する構成については、図中
同番号を付してその詳細な説明を省略する。この
実施例の同期回路６０では、奇数フイールド走査
の映像と偶数フイールド走査の映像の明度が等し
くなるように上記設定位相差を自動的に微調整す
ることができる。詳述すると、この同期回路６０
は、奇数フイールド走査のテレビ映像信号Stを積
分してその明度を検出する奇数フイールド積分回
路６１と、偶数フイールド走査のテレビ映像信号
Stを積分してその明度を検出する偶数フイールド
積分回路６２とを有している。各積分回路６１，
６２は、セレクタ６３を介して映像回路と接続し
ており、テレビ映像信号Stは奇数フイールド走査
毎にセレクタ６３によつて、各積分回路６１，６
２に振り分けられるようになつている。セレクタ
６３は、奇偶切換回路６４からの指令により、切
り換えを行なう。奇偶切換回路６４は、垂直同期
信号分離回路５１からの垂直同期信号Svだけを
受ける場合と、この垂直同期信号Svとフレーム
同期信号発生回路５３からのフレーム同期信号Sf
と同時に受ける場合とを判別して、上記セレクタ
６３に切り換え指令信号を出力するものである。
上記各積分回路６１，６２から出力された明度信
号は、コンパレータ６５に送られる。コンパレー
タ６５では、これら明度信号を比較して明度差信
号Smを位相差設定回路６６へ出力する。位相差
設定回路６６は、上記明度差信号Smに基づいて
設定位相差を微調整し、この微調整された設定位
相差信号を位相差偏差信号発生回路５４に出力す
る。

第６図の実施例において、モータ２５の駆動初
期の段階では、チヨツパ２６が１回転する時間は
１フレーム走査の時間と大幅に異なつており、奇
偶フイールド走査の映像の明度差が非常に大きい
ため、この明度差に基づいて設定位相差を微調整
するのは不可能である。このため、コンパレータ
６５と位相差設定回路６６との間にはセレクタ６
７が介在されている。このセレクタ６７は、モー
タ２５駆動の初期の段階ではコンパレータ６５と
位相差設定回路６６とを遮断しており、位相差設
定回路６６では予め設定された設定位相差信号を
位相差信号発生回路５４に出力する。位相差偏差
信号発生回路５４では、位相差偏差信号Seを速
度設定回路４１に出力するとともに、コンパレー
タ６８にも出力する。コンパレータ６８では、設
定位相差偏差レベルＬと比較し、このレベルＬよ
り上記位相差偏差が低くなつた時に、切り換え指
令信号をセレクタ６７に送り、セレクタ６７を切
り換えてコンパレータ６５と位相差設定回路６６
とを接続する。この後、上述した明度差による設
定位相差の微調整を行なう。

また、第７図に示すように、チヨツパ７０は、
回転でなく直線的に往復移動させてもよい。この
場合、モータの出力軸２５ａに板カム７１が固定
され、板カム７１のカム面７２にカムフオロア７
３のローラ７４が当てられている。カムフオロア
７３は上記チヨツパ７０に固定されている。チヨ
ツパ７０は図示しないガイドにより図中左右方向
にスライド可能に支持されている。モータ駆動に
よりカム７１が回転すると、カム面７２の凹部７
２ａにカムフオロア７３が位置した時に、チヨツ
パ７０が右方向へ移動して照明光の光束Ａから離
れるため、照明光パルスを供給でき、カムフオロ
ア７３がカム面７２の他の部位に位置している時
には、チヨツパ７０が光束Ａを遮断する。

観察窓から入射した光を、光学繊維束の一端面
で受け、この光学繊維束を照明用の光学繊維束と
同様に操作本体外に導き、その他端面に固体撮像
素子を配置してもよい。また、接眼部を備えた従
来の内視鏡を用いて、観察窓から入射した光をレ
ンズおよび光学繊維束を介して接眼部に送り、こ
の接眼部にモニターテレビ用のテレビカメラを連
結し、このテレビカメラの固体撮像素子で内視鏡
からの画像を受けてもよい。

位置センサは光学センサに限らず、例えば近接
スイツチ等でもよい。この場合、チヨツパを非磁
性材料により形成し、チヨツパの面の特定箇所に
マグネツトを取付けてもよい。また、第７図の実
施例では、カム７１の特定箇所を位置センサで検
出することにより、チヨツパ７０の位置を間接的
に検出することもできる。

モータの出力軸にタコジエネレータを設け、こ
のタコジエネレータによつて検出速度信号を得て
もよい。

チヨツパ２６の窓２６ａまたはカム７１のカム
面７２の凹部７２ａは、等角度間隔をなして複数
あつてもよい。この場合、チヨツパ２６またはカ
ム７１が１回転する際に、窓２６ａまたは凹部７
２ａの数のフレーム走査を行なう。

モニターテレビ３２の静止映像を光学デイスク
で記録したり、フード付きカメラで撮影してもよ
い。また、フレームメモリーを用いずに、モニタ
ーテレビに映し出された動映像のうち１フレーム
走査分をフード付きカメラで撮影してもよい。

フレーム同期信号は、種々の手段により得るこ
とができる。例えば、フレームメモリーの書き込
み、読み出しに係わる信号の内フレーム同期に関
する信号を用いてもよいし、固体撮像素子からの
画像信号の読み出しに関する信号を用いてもよ
い。また、垂直同期信号を２回逓降して、フレー
ム同期信号を得るようにしてもよい。

本発明の電子内視鏡装置は工業用の検査にも適
用できる。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明では、１フレー
ム走査毎に短時間の照明光パルスを供給するた
め、１フレーム走査分の映像を鮮明にすることが
できる。また、チヨツパの位置を検出して、この
検出位置信号とフレーム同期信号との位相差を
得、この位相差と設定位相差との偏差に基づい
て、チヨツパを制御することにより、照明光パル
スの中心を、奇偶いずれかの一方のフイールド走
査に供されるべき画像信号の転送時点に正確に一
致させることができ、画面のちらつきを防止で
き、良好な画質が得られ色の再現性もよい。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図までの図面はこの発明の一実
施例を示すものであり、第１図は電子内視鏡装置
の構成を電気回路も含めて概略的に示す図、第２
図は同装置における照明光パルス供給機構を示す
斜視図、第３図は照明光パルス供給のための電気
回路図、第４図は同回路における位相差偏差信号
発生回路の詳細な回路図、第５図はタイムチヤー
ト図、第６図は照明光パルス供給のための電気回
路の他の実施例を示す回路図、第７図は照明光パ
ルス供給機構の他の実施例を示す正面図である。 １０…内視鏡、１１…操作本体、１２…挿入
部、１６…固体撮像素子、１６ａ…受光部、１６
ｂ…記憶部、１８…光学繊維束（照明光伝達光学
系）、２１…電球（光源）、２５…モータ、２６，
７０…チヨツパ、２７…位置センサ、３０…映像
回路、３３…モニターテレビ、４０…チヨツパ制
御回路、５０…同期回路、５４…位相差偏差信号
発生回路、５６…位相比較回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内視鏡の観察窓から入つた画像を固体撮像素
   子で受け、この固体撮像素子からの画像信号を、
   映像回路でテレビ映像信号に変換し、このテレビ
   映像信号に基づいてモニターテレビで飛び越し走
   査方式により映像を表示するようにした電子内視
   鏡装置において、内視鏡の照明光伝達光学系の端
   部と光源との間に配置されたチヨツパをモータ駆
   動により移動させ、このチヨツパが照明光の光束
   を横切ることにより間欠的に照明光パルスを供給
   し、チヨツパの位置を位置センサにより検出して
   検出位置信号を得、この検出位置信号とモニター
   テレビの１フレーム走査に対応して生じるフレー
   ム同期信号との位相差を検出し、この位相差が設
   定位相差と等しくなるようにモータを駆動制御す
   ることにより、奇数回目および偶数回目の内のい
   ずれか一方のフイールド走査に供されるべき画像
   信号を固体撮像素子の受光部から記憶部へ転送す
   る時点に対して、上記照明光パルスの供給時間の
   中心を一致させることを特徴とする電子内視鏡装
   置における照明光供給方法。