JPH0713708B2 - 電子式内視鏡装置 - 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、特に固体撮像素子を内蔵した電子
式内視鏡装置に関する。

［従来技術］ 電子式内視鏡装置においては、内視鏡先端部に設けられ
た固体撮像素子に外部のビデオ処理装置から駆動パルス
が供給され、この駆動パルスにより固体撮像素子が駆動
されることにより固体撮像素子から画像信号が得られ
る。この場合、駆動パルスは内視鏡挿入部に設けられた
信号ケーブルを介して固体撮像素子に供給されるがこの
信号ケーブルはリアクタンスを有するため駆動パルスが
信号ケーブルを伝わるときリアクタンスの影響を受け駆
動パルスに歪みが生じる。この歪みを防止するために従
来ではビデオ処理装置に波形補償回路が設けられ、駆動
パルスが歪みに対して補償されるように構成されてい
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 波形補償回路によって歪みは防止できるが内視鏡のタイ
プにより内視鏡の長さが変わるとそれに伴って信号ケー
ブルの長さが変わり、信号ケーブルのリアクタンスが変
化する。故に、内視鏡のタイプ、即ち、内視鏡の長さが
変わる毎に波形補償回路の特性を変えなければならな
い。従来では、波形補償回路の特性を変えるために可変
抵抗等の調整器が設けられ、この調整器が操作されて波
形補償回路と内視鏡の信号ケーブルとの整合が取られて
いる。このような従来方式であると内視鏡のタイプ毎に
波形補償回路の特性を変更しなければならないので内視
鏡装置の操作が極めて面倒となる問題点がある。この発
明は、このような問題点に着目してなされたもので、内
視鏡のタイプの変更毎に内視鏡と処理部との整合を手動
的に行なう必要のない電子式内視鏡装置を提供すること
を目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 先端部に光学像を映像信号として出力する固体撮像素子
を内蔵した内視鏡と、前記内視鏡が着脱自在に接続さ
れ、前記固体撮像素子から出力される映像信号を処理す
る回路を有するビデオプロセッサとを備えた電子式内視
鏡装置において、前記内視鏡に設けられ、該内視鏡の特
性に応じて予め設定された基準信号を出力する基準信号
出力手段と、前記ビデオプロセッサに設けられ、前記基
準信号出力手段から出力された基準信号に応じて前記映
像信号を処理する回路の利得を所定の値に制御するゲイ
ンコントロール信号を出力するAGC回路とを具備したこ
とを特徴とする電子式内視鏡装置。

［作用］ この装置によると、一機種のビデオプロセッサに対して
異なるタイプの電子式内視鏡が互換性よく組合わせて利
用できる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例の電子式内視鏡装置の概略
構成を示している。これによると、挿入部の長いタイプ
の内視鏡11の先端部12に固体撮像素子（CCD）13が設け
られ、このCCD13の映像信号出力端は内視鏡挿入部14及
びユニバーサルコード15を介して設けられた伝送ライン
16の一端に接続されている。伝送ライン16の他端は内視
鏡コネクタ17に設けられたディレーライン（遅延素子）
18の一端に接続される。ディレーライン18の他端はコネ
クタ17のピン（図示せず）を介してビデオプロセッサユ
ニット19のビデオ信号処理回路20の入力に接続される。

ビデオプロセッサユニット19に設けられた駆動クロック
回路21の出力はコネクタ17からユニバーサルコード15及
び内視鏡挿入部14を介してCCD13の駆動信号入力端に接
続される信号ライン22に接続される。ビデオ信号処理回
路20はモニタTV23に接続される。このビデオプロセッサ
ユニット19には挿入部の短いタイプの内視鏡25も接続で
きる。この場合、内視鏡25のコネクタ26に設けられるデ
ィレーライン27がディレーライン18より長い遅延時間を
有する。即ち、伝送ライン16による遅れ分と伝送ライン
28による遅れ分とによる映像信号の位相差をなくするよ
うに両ディレーライン18及び27の遅延時間が設定されて
いる。尚、図には示されていないが内視鏡11及び25のラ
イトガイド24には照明光が導入される。

上記実施例において、長いタイプの内視鏡11の信号ライ
ン22に駆動クロック回路21から駆動クロック（第２図）
が供給され、CCD13が駆動されるとCCD13で発生する映像
信号が伝送ライン16を介してディレーライン18に供給さ
れる。この場合、伝送ライン16の長さに対応して駆動ク
ロックより幾分遅れて映像信号はディレーライン18に入
力する。映像信号はディレーライン18の遅延時間だけ遅
延してビデオ信号処理回路20に供給される。映像信号は
ビデオ信号処理回路20により信号処理されてモニタTV23
に供給され、モニタTV23に映像として映し出される。

次に、短いタイプの内視鏡25がビデオプロセッサユニッ
ト19に接続されると、映像信号は第２図に示すように長
いタイプの内視鏡11の場合より速く伝送ライン28を介し
てディレーライン27に到達する。このディレーライン27
はディレーライン18より長い遅延時間を有しているので
内視鏡25のCCD29から得られる映像信号はディレーライ
ン18を通過した映像信号と同じ位相でビデオ信号処理回
路20に供給される。従って、ビデオ信号処理回路20は内
視鏡の長短タイプにかかわらず入力される映像信号は同
じ位相関係を有しているので一定の駆動クロックと同期
を取って信号処理できる。

第３図の実施例によると、内視鏡31のコネクタ32にトリ
マ33、34、35、36が設けられている。これらトリマ33な
いし36は並列に接続されビデオプロセッサユニット37の
定電圧回路39に接続される。伝送ライン40はサンプルホ
ールド回路41の入力に接続される。サンプルホールド回
路41の出力は増幅回路42及びAGC回路43を介してガンマ
補正回路44に接続される。ガンマ補正回路44の出力はカ
ラー処理回路45に接続され、このカラー処理回路45の出
力がモニタTV23に接続される。

駆動クロック回路46は信号ライン47に接続されると共に
サンプルホールド回路41、ガンマ補正回路44及びカラー
処理回路45にサンプリングパルス、クランプパルス及び
同期信号を夫々与えるようにこれら回路に接続される。
トリマ33及び34はAGC回路43及びガンマ補正回路44に接
続され、トリマ35及び36はカラー処理回路45に接続され
る。

上記第３図の実施例によると、トリマ33ないし36により
基準電圧E1、E2、E3、E4が設定される。即ち、トリマ33
は内視鏡の光学系の明るさに最適なAGC状態となるよう
にAGC回路43の基準電圧E1を設定する。また、このAGC設
定により内視鏡に設けられた固体撮像素子の感度のバラ
ツキも吸収する。トリマ34は電子式内視鏡31の用途に応
じたガンマ特性を得るように調整される。トリマ35及び
36は内視鏡31のライトガイドの光学特性に応じたホワイ
トバランスを得るために調整される。

上記のように、内視鏡の異なるタイプ毎にトリマ33ない
し36が個々の内視鏡の特性に応じて予め設定されること
によりビデオプロセッサユニット37に前記トリマを設け
たどのようなタイプの内視鏡が接続されてもビデオプロ
セッサユニット37によって信号処理された映像信号は最
適な画像としてモニタTV23に映し出される。

第３図の電子式内視鏡装置の動作を説明する。駆動クロ
ック回路46から駆動クロックが駆動クロック信号ライン
47を介して内視鏡31の先端部に設けられた固体撮像素子
が駆動されると映像信号が伝送ライン40を介してサンプ
ルホールド回路41に入力される。サンプルホールド回路
41は駆動クロック回路46からのサンプリングパルスに同
期して映像信号をサンプルホールドする。サンプルホー
ルド回路41の映像信号は増幅回路42によって増幅されAG
C回路43に入力される。このAGC回路43は内視鏡31のタイ
プに応じて設定された利得に対応するゲインコントロー
ル信号を増幅回路42に入力し、この増幅回路42を利得制
御する。これにより、映像信号は内視鏡31の光学系及び
撮像素子の感度に応じた信号に信号処理される。AGC回
路43を介した映像信号がガンマ補正回路44に入力される
とトリマ34の設定値に応じて映像信号が駆動クロック回
路46からのクランプパルスに同期してガンマ補正する。
ガンマ補正により内視鏡の用途に応じた色再現性が得ら
れるように映像信号が信号処理される。ガンマ補正され
た映像信号がカラー処理回路45に入力されるとトリマ35
及び36により設定されたホワイトバランス、即ち、内視
鏡ライトガイドの光学特性に応じたホワイトバランスが
得られるように映像信号が信号処理される。

次に、第４図の実施例を説明する。この実施例による
と、内視鏡コネクタ51が接続されるビデオプロセッサユ
ニット52には、映像信号伝送ライン53に接続されるビデ
オ信号処理回路54及び駆動信号ライン55に接続される駆
動回路56が設けられ、更に、周波数及びパルス数が異な
る駆動クロック発生回路58及び59が設けられている。駆
動クロック発生回路58及び59の出力は切換回路57に接続
される。この切換回路57は内視鏡コネクタ51に設けられ
たピン60のジャンパ接続状態に応じた切換信号、例えば
１レベルまたは０レベル信号を受けて駆動クロック発生
回路58及び59のいずれかを選択する。コネクタ51のピン
60のジャンパ接続状態は内視鏡50の固体撮像素子の画素
数により決められ、例えば、画素数がＮの固体撮像素子
を用いた内視鏡がビデオプロセッサユニット52に接続さ
れると駆動クロック発生回路58の駆動クロックが駆動回
路56及びビデオ信号処理回路54に導かれるように切換回
路57が作動する。画素数がＭ（Ｍ＞Ｎ）の固体撮像素子
を用いた内視鏡が接続された場合には、駆動クロック発
生回路59の駆動クロックが駆動回路56及びビデオ信号処
理回路54に導かれるように切換回路57が作動する。駆動
クロック発生回路58及び59のクロック信号は同期信号、
クランプパルス、サンプリングパルスとしてビデオ処理
回路54に入力されると共に素子駆動クロックパルスとし
て駆動回路56に入力される。

第４図の実施例において、画素数Ｎの内視鏡がビデオプ
ロセッサユニット52に接続され切換回路57が駆動クロッ
ク発生回路58の駆動クロックを駆動回路56に導くと、駆
動回路56は画素数Ｎに応じた周波数及びパルス数の駆動
信号を信号ライン55を介して内視鏡50の固体撮像素子に
供給する。固体撮像素子は駆動信号の周波数及びパルス
数に同期して駆動され映像信号を出力する。映像信号は
伝送ライン53を介してビデオ信号処理回路54に入力され
信号処理されてモニタTVに入力される。画素数Ｍの内視
鏡がビデオプロセッサユニット52に接続された場合に
は、駆動クロック発生回路59からの駆動クロックにより
その周波数及びパルス数に応じて固体撮像素子が駆動さ
れる。

上記実施例の電子式内視鏡装置を用いると、画素数の異
なる固体撮像素子を用いた電子式内視鏡に対してビデオ
プロセッサユニット52が何等調整を必要としないで共通
に使用できる。

次に、第５図を参照して他の実施例を説明する。電子式
内視鏡装置は電子式内視鏡111とビデオプロセッサ112と
で構成されている。電子式内視鏡111の先端部111aに
は、対物レンズ113及び照明用レンズ114が取付けられて
いる。対物レンズ113に対面して固体撮像素子（CCD）11
5が配設される。ビデオプロセッサ112に着脱可能に構成
された内視鏡コネクタ111bには、遅延回路（Delay Lin
e）116及び117及びこれら遅延回路116及び117に夫々接
続された第１ドライバ118及び119とが設けられている。
第１ドライバ118及び119は内視鏡挿入部111cの同軸ケー
ブルを介してレシーバ120及び122に夫々接続される。レ
シーバ120及び122は第２ドライバ121及び123を夫々介し
てCCD115に接続される。CCD115の映像信号出力端子はエ
ミッタフォロワ増幅器133及び同軸ケーブルを介してビ
デオプロセッサ112の映像信号処理回路129に接続され
る。

前記内視鏡111とは別体にプラグインモジュール化さ
れ、ビデオプロセッサ112に着脱可能に構成される。感
動回路ユニット124には、駆動パルス発生回路125及び第
１クロック発生回路126が設けられている。第１クロッ
ク発生回路126はクロック信号fc1を駆動パルス発生回路
125に入力し、駆動パルス発生回路125はクロック信号fc
1から信号PV1,PV2,SH,CLP,HD,VDを形成する。尚、第１
クロック発生回路126は駆動パルスφＲ、φＨの周波数
の整数倍の周波数を有するクロック信号fc1を発生する
ように構成されている。

信号（PV1,PV2）出力端子はドライバ128,127を夫々介し
て内視鏡コネクタ用ソケット（図示せず）に接続され、
内視鏡111の同軸ケーブルを介してCCD115に接続され
る。信号（PR,PH）出力端子は内視鏡コネクタ111bに設
けられた遅延回路116及び117に夫々接続される。信号
（SH,CLP）出力端子は映像信号処理回路129に接続され
る。信号（HD,VD）出力端子は同期信号生成回路30に接
続される。この同期信号生成回路130は第２クロック発
生回路131の第２クロック信号fc2を受けて複合同期信号
SYNC及びブランキング信号BLKを映像信号処理回路129に
入力する。

上記構成の電子式内視鏡装置において、駆動パルス発生
回路ユニット124の第１クロック発生器126が第１クロッ
ク信号fc1を駆動パルス発生回路125に供給すると、駆動
パルス発生回路125は第６図に示す駆動パルスPR及びPH
を内視鏡コネクタ111bに設けられた遅延回路116及び117
に供給する。駆動パルスPR及びPHは遅延回路116及び117
によって所定時間t2だけ遅延されてドライバ118及び119
に入力される。ドライバ118及び119は同軸ケーブルとイ
ンピーダンスマッチングを取って駆動パルスφＲ′及び
φＨ′を出力する。同軸ケーブルを介した駆動パルスφ
Ｒ′及びφＨ′は内視鏡先端部111aに設けられるレシー
バ120及び122に夫々入力される。

レシーバ120及び122は同軸ケーブルの特性インピーダン
スに適合した特性を有するので、インピーダンスマッチ
ングが乱されないで駆動パルスφＲ′及びφＨ′を受信
することができる。レシーバ120及び122の出力パルスは
ドライバ121及び123によってCCD115の駆動に必要な電圧
レベルに増幅され、高速駆動パルス信号φＲ及びφＨと
してCCD115に入力される。駆動パルス信号φＲはCCD115
の画像信号出力部を動作させるために利用され、駆動パ
ルス信号φＨは画素信号の水平転送に利用される。ま
た、CCD115には、駆動パルス発生回路125からドライバ1
27、128を介して垂直転送のための低速駆動パルスφV1
及びφV2が供給される。

駆動パルス信号φＲ及びφＨは7MHz以上の高周波パルス
信号であり、このような高周波パルス信号が通常の電線
を伝送されると、電線から電磁波が放射され、他の機器
に妨害を与える。しかし、この実施例のようにインピー
ダンスマッチングを取って同軸ケーブルを伝送された場
合には、電磁波の放射がなく、しかも、波形に歪みを生
じさせなく駆動パルス信号を伝送することができる。

駆動パルス信号φＲ及びφＨによってCCD115が駆動され
ると、CCD115は駆動パルス信号φＲ及びφＨに同期して
映像信号VOを出力する。映像信号VOは同軸ケーブルを介
してビデオプロセッサ112の映像信号処理回路129に供給
される。

上記の動作において、ドライバ118及び119から駆動パル
ス信号φＲ′及びφＨ′が出力されてから駆動パルス信
号φＲ及びφＨがCCD115に供給されるまでに時間t1を要
する。この時間t1は同軸ケーブルの長さに比例する。ま
た、CCD115の映像信号VOが映像信号処理回路129に到達
するまでにやはり時間t1を要する。映像信号処理回路12
9に入力される映像信号VO′は映像信号処理回路129にお
いて信号処理される際に、駆動パルス発生回路125から
出力されるサンプルホールドパルス信号SHによりサンプ
リングされる。

このサンプリングにより映像信号VO′の中の真の信号成
分のみが取出され、リセットノイズ成分等が除去され
る。

信号SH、PR、PHの各パルスは駆動パルス発生回路124に
より常に同じ位相関係により出力される。ところが内視
鏡の長さが異なる場合、即ち、同軸ケーブルの長さが異
なる場合には、時間t1が異なってしまう。そのために、
映像信号処理回路129に入力される映像信号VO′とサン
プリングパルス信号SHとの位相関係がずれてしまい、映
像信号VO′が適正にサンプリングされなくなる。そこ
で、遅延回路116及び117により信号PH、PRが予めに時間
t2だけ遅延され、t2＋2t1が一定となるように遅延回路1
16及び117の遅延が決定され、映像信号VO′とサンプリ
ングパルス信号SHとの関係が常に適正となるように構成
される。

同期信号生成回路130は駆動パルス発生回路125から出力
される信号HD及びVDを受けることにより複合同期信号SY
NC及びブランキング信号BLKを出力する。尚、信号HD及
びVDはCCD115の画素数とは関係なく、テレビ方式（NTS
C、PAL等）によって一律に定まる水平及び垂直周波数を
有する。また、信号SYNC及びBLKを得るためには基準ク
ロックパルスが必要であるがこの基準クロックパルスと
して第２クロック信号fc2が用いられる。この第２クロ
ック信号fc2の周波数はCCD115の画素数とは無関係に設
定されている。しかし、駆動信号PR、PH及びサンプルホ
ールドパルス信号SH並びにクランプパルスCLPはCCD115
の特性に応じて決定される。

映像信号処理回路129は信号SH、CLP、SYNC及びBLKを受
けることにより映像信号VO′を信号処理し、モニタテレ
ビ132に供給する。

尚、上記実施例において、ビデオプロセッサと固体撮像
素子の信号系との整合をとるために設けられた、例え
ば、遅延手段等の整合回路は内視鏡コネクタに設けるこ
とに限定されず、内視鏡操作部及び挿入部等の内視鏡内
に設ければ良い。

［発明の効果］ この発明によると、内視鏡に設けられた伝送ラインの長
さ、固体撮像素子の画素数または内視鏡の光学特性等の
内視鏡特性が異なる種々の内視鏡が内視鏡の機種毎に調
整を必要としないで１機種のビデオプロセッサユニット
に共通に使用できるので経済性および操作性が良くな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に従った電子式内視鏡装置
の概略構成を示す図、第２図は第１図の内視鏡装置の動
作を説明するためのタイムチャート図、第３図は他の実
施例に従った内視鏡装置のブロック回路図、第４図は他
の実施例に従った内視鏡装置のブロック回路図、第５図
はこの発明の一実施例に従った電子式内視鏡装置のブロ
ック回路図、そして第６図は第５図の電子式内視鏡装置
の動作を説明するための信号のタイムチャート図であ
る。 11…内視鏡、13…固体撮像素子、16…伝送ライン、17…
内視鏡コネクタ、18…ディレーライン、19…ビデオプロ
セッサユニット、20…ビデオ信号処理回路、21…駆動ク
ロック回路、22…駆動信号ライン、23…モニタTV、24…
ライトガイド、25…内視鏡、26…内視鏡コネクタ、27…
ディレーライン、28…伝送ライン、32…内視鏡コネク
タ、33〜36…トリマ、37…ビデオプロセッサユニット、
51…内視鏡コネクタ、60…ピン、111…内視鏡、112…ビ
デオプロセッサ、115…固体撮像素子、116、117…遅延
回路、118、119…ドライバ、120、122…レシーバ、12
1、123…ドライバ、124…駆動パルス発生回路ユニッ
ト、125…駆動パルス発生回路、127、128…ドライバ、1
29…映像信号処理回路、130…同期信号生成回路、132…
モニタ。

フロントページの続き (72)発明者 廣澤 勲 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 日比野 浩樹 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−80429（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先端部に光学像を映像信号として出力する
   固体撮像素子を内蔵した内視鏡と、前記内視鏡が着脱自
   在に接続され、前記固体撮像素子から出力される映像信
   号を処理する回路を有するビデオプロセッサとを備えた
   電子式内視鏡装置において、 前記内視鏡に設けられ、該内視鏡の特性に応じて予め設
   定された基準信号を出力する基準信号出力手段と、 前記ビデオプロセッサに設けられ、前記基準信号出力手
   段から出力された基準信号に応じて前記映像信号を処理
   する回路の利得を所定の値に制御するゲインコントロー
   ル信号を出力するAGC回路と、 を具備したことを特徴とする電子式内視鏡装置。