JPH0722243Y2

JPH0722243Y2 - 内視鏡装置

Info

Publication number: JPH0722243Y2
Application number: JP1987172394U
Authority: JP
Inventors: 久雄矢部
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1987-11-10
Filing date: 1987-11-10
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2002-11-10
Also published as: JPH0175403U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は固体撮像素子の画素欠陥部分に対しマスキング
手段を設けた内視鏡装置に関する。

［従来の技術］近年、挿入部の先端部に対物レンズで結像された光学像
をファイババンドルで形成したイメージガイドによって
手元側に伝送する光学式の内視鏡（ファイバスコープと
も呼ぶ。）に代わり、対物レンズで結像された光学像を
電荷結合素子（以下CCDと記す。）等の固体撮像素子で
光電変換して電気信号に変換して手元側に伝送し、映像
信号処理手段を備えたビデオプロセッサを介してカラー
モニタで表示できるようにした電子式の内視鏡（以下、
電子内視鏡あるいは電子スコープとも呼ぶ。）が実用化
された。

ところで、上記固体撮像素子には、白きず、黒きず等の
画素欠陥が生じることがあり、これらの欠陥画素を１つ
でも有する固体撮像素子を不良品として廃棄した場合、
製造歩留りが大幅に低下し、その結果高価になる。

これに対し、例えば本出願人は、特願昭61-264770号に
て欠陥画素の隣りの画素の内容で代用する手段を設けて
いる。

［考案が解決しようとする問題点］この方式は、色フィルタと色演算回路を用いて白色照明
のもとでカラー撮像する単板式内視鏡装置では欠陥画素
及び欠陥画素の周辺回路に色不良部が発生し易くなる。

また、胃小窩（grastric pits）模様等の微細パターン
の画像解析を行なうためには、１画素といえども、無視
できず、隣りの画素と同じにしたのでは、パターンが本
物とは異なり、解析結果に影響を与える危険がある。

欠陥画素の周辺のいくつかの画素の内容を演算して、欠
陥画素の内容を類推する方法も考えられるが、内視鏡画
面は照明光の正反射による多数の微小な輝点があらわれ
易く、極めて高周波成分の多い画面であるため、正確な
類推は非常に難しい。

本考案は上述した点にかんがみてなされたもので、演算
処理等による疑似信号の発生を防止できると共に、歩留
りの向上による低価格化を実現できる内視鏡装置を提供
することを目的とする。

［問題点を解決する手段及び作用］本考案では、画素欠陥部分がある場合、できるだけその
画素欠陥部分をモニタに表示する表示エリアの外側にな
るようなマスキング手段を設けることにより、画素欠陥
がある場合の固体撮像素子でも支障なく使用できるよう
にして、使用できる固体撮像素子の歩留りを向上し、低
価格化を実現している。

［実施例］以下、図面を参照して本考案を具体的に説明する。

第１図及び第２図は本考案の第１実施例に係り、第１図
は第１実施例の全体の構成を示し、第２図は内視鏡の先
端部の撮像手段を拡大して示す。

第１図に示すように第１実施例の内視鏡装置１は体腔内
等に挿入され、カラー撮像手段を有する電子内視鏡（電
子スコープとも記す。）２と、この電子スコープ２に照
明光を供給する光源装置３及び信号処理する信号処理部
４とを内蔵した内視鏡制御装置５と、この信号処理部４
から出力される映像信号を表示するカラーモニタ６とか
ら構成される。

上記電子スコープ２は可撓性で細長の挿入部７を有し、
この挿入部７内には照明光を伝送するライトガイド８が
挿通され、このライトガイド８は、操作部９から延出さ
れたユニバーサルコード11内をさらに挿通され、内視鏡
制御装置５に接続することにより、その入射端面には光
源装置３から照明ランプ12の白色光が集光レンズ13によ
り集光照射される。この集光レンズ13により集光照射さ
れた照明光は、ライトガイド８により伝送され、出射端
面からさらに照明レンズ14を経て被写体側に照射され
る。

照明された被写体は、挿入部７の先端部に取付けた対物
レンズ15により、この対物レンズ15の焦点面に、その撮
像部（イメージエリア部）が臨むように配置されたCCD1
6に光学像を結ぶ。尚、この撮像部前面には、モザイク
状配列のカラーフィルタ17が配置され、例えば各画素毎
に色分離する。

上記CCD16は、撮像部に結ばれた光学像を光電変換して
信号電荷として蓄積する。しかして、信号処理部４内の
図示しないドライブ回路からのドライブ信号が印加され
ることにより、読み出され、信号ケーブルを経てビデオ
プロセス回路18に入力され、信号処理されてNTSC方式の
RGB信号又は複合映像信号に変換され、スーパーインポ
ーズ回路19に入力される。

上記スーパーインポーズ回路19は、キーボード21に接続
され、このキーボード21から入力される患者データを複
合映像信号に重畳してカラーモニタ６に表示する。ま
た、CCD16の撮像部で撮像した内視鏡画面（正方形）に
対し、一定の大きさの形状（円形）で表示するマスキン
グ手段を備えている。しかして、カラーモニタ６の表示
画面22で表示される場合、第１図に示すように内視鏡画
像23は画面22の中央より（向かって）右側寄りの位置で
円形23A内に表示され、一方、この左側には、キーボー
ド21により入力されたこの画像23に関する患者データ24
が表示される。内視鏡による観察は、上下、左右等を均
等に観察できることが望ましく、内視鏡画像23は、第１
図に示すように円形または円形に近い形状が望ましいと
いう特徴がある。一方、モニタ画面22には上記内視鏡画
像23の他に、患者データ24が表示されるのが一般的であ
り、従って内視鏡画面はモニタ画面22全体の一部のみを
利用している。

ところで、上記電子スコープ２の装入部７の先端部内に
収納されるCCD16等の配置を第２図に示す。

先端部を形成する硬性の先端管25内にはCCD16と鉗子チ
ャンネル26を形成するチューブとが左右に配置され、こ
れらの上部及び下部に２本のライトガイド8,8が配置さ
れている。

上記CCD16はベース部材27に正方形状のCCDチップ28がダ
イボンディングされ、このベース部材27とCCDチップ28
とはボンディングワイヤ29,29…で接続されている。

このCCDチップ28には正方形状の有効撮像部31の周囲に
ほぼ正方形枠状のオプティカルブラック部32が形成さ
れ、且つオプティカルブラック部32の外側の例えば水平
方向の１辺に水平シフトレジスタ33が設けてある。

又、上記正方形状の有効撮像部31は、例えば縦横各400
画素を有するものであるが、実際には１点鎖線で示す円
形部が表示エリア34として用いられる。

つまり、内視鏡画面は、有効撮像部31が正方形状であ
り、このまま表示すると正方形状画面になるがスーパー
インポーズ回路19により、例えば予め定められた直径の
円形より大きい部分をマスキングして第１図に示すよう
に円形23A内で表示するようにしている。

上記円形23Aの表示エリア34のみを内視鏡画像の表示に
用いるので、第２図に示す表示エリア34の外側に欠陥画
素35がいくつあっても、表示エリア34内に欠陥画素がな
ければ、この第１実施例に用いるようにしている。つま
り前述したように内視鏡画像23はモニタ画面22全体の一
部のみを用いているので、表示されない部分に画素欠陥
の存在を許容している。または、より積極的に表示部分
を欠陥画素がない部分となるようにマスキングの大きさ
を使用するスコープの種類に応じて変えるものである。

尚、垂直方向の１画素は１走査線に対応して表示され
る。

ところで、上記電子スコープ２のユニバーサルコード11
の先端には、接続用コネクタ36が設けてあり、このコネ
クタ36には判別用抵抗37が内蔵されている。この判別用
抵抗37の抵抗値は、表示エリア34の大きさに対応して設
定してある。

しかして、コネクタ36が接続されると、その判別用抵抗
37の抵抗値は、スーパーインポーズ回路19内の判別回路
（図示略）で判別され、例えば数種類あるマスキングの
大きさから接続された電子スコープ２のCCD16の表示エ
リア34に対応したマスキングが行われる。

例えば、大腸用スコープ等、ある程度太くて良い電子ス
コープでは、表示エリア34は例えば直径396画素相当に
大きくして解像度を向上させ、一方小児用スコープ等、
細くしなければならないものは、例えば直径252画素相
当のものにして、これにより対物レンズ15を小さくして
細径化する。

しかして、直径396画素の時、有効撮像部31における表
示エリア34の割合は、76.9％なので、23.1％の画素の中
には欠陥があっても良い。歩留りは、1.3倍に向上す
る。直径252画素の時は、歩留りは3.2倍に向上する。

直径396画素のスコープ、つまり使用画素数の多いスコ
ープに使用できるCCDは、直径252画素のスコープ、つま
り使用画素数の少ないスコープに使ってしまわずに、使
用画素数の多いスコープに優先的に使用した方が、トー
タルとしての歩留りをより向上させることができる。

内視鏡専用など、特種用途向け半導体は、生産数量が少
ないので、そもそも高価になる。そのため、選択使用に
より歩留りを向上させる方法は低価格化のため非常に効
果的である。

この第１実施例によれば、CCD16に欠陥画素35が存在し
ても、できるだけ欠陥画素35を実際に表示する表示エリ
ア34の外側にくるようにマスキングする手段を形成して
いるので、欠陥画素35がある場合でも使用できるCCDの
割合を大幅に向上でき、製品を低コスト化できる。又、
画素欠陥がある場合、演算処理して隣りの画素で代用す
ること等が行われるが、その場合に生じる疑似信号の発
生による誤診も解消できる。

この第１実施例は内視鏡装置の特徴を最大限に活用し、
表示されない部分での欠陥画素の存在を許容し、または
より積極的に表示部分を欠陥画素がない部分に適宜移動
して設けるようにしている。このようにして、実際に使
用できるCCDの歩留りを大幅に向上している。

第３図は本考案の第２実施例の内視鏡装置41の概略の構
成を示す。

この第２実施例では、CCD16は対物レンズ15の光軸と平
行な方向に配置した電子スコープ42を用いている。つま
り、対物レンズ15の光軸に沿って入射された光は、プリ
ズム43で直角方向に光路が変えられ、CCD16の撮像部
（第５図参照）31に光学像を結ぶ。このCCD16で光電変
換された信号は、内視鏡制御装置44内の位置補正回路45
を介してビデオプロセス回路18に入力される。

このビデオプロセス回路18により、複合映像信号が生成
され、スーパーインポーズ回路19を介してカラーモニタ
６にてカラー表示される。

上記位置補正回路45は、CCD16から出力される映像信号
から有効撮像部31内側となる光学的画面マスク46の水平
方向位置を検出し、定位置に補正する。セットボタン47
は、位置補正回路45の補正量を固定するスイッチであ
る。ここで、水平方向とは電子スコープ42のアップ方向
とは関係なく、CCD16の水平読出し方向のことである。
又、後述する垂直方向は垂直読出し方向のことを指す。

上記電子スコープ42の先端部の構造を第４図に示す。

硬性の先端筒48内には対物レンズ15、プリズム43と共
に、CCD16が収納固定されている。

このCCD16は、プリズム43の出射端面にカバーガラスを
介してCCDチップ28を取付け、このCCDチップ28の裏面は
リジッド部材52に固定されている。このリジッド部材52
にはCCDチップ28と共に、電子部品53を取付け、ハイブ
リッジ実装してある。このリジッド部材52の手元側端部
は複数のフレキシブル部材54に取付けられ、その結果１
本１本が細くなり、屈曲し易くなっている。このリジッ
ド部材52と、フレキシブル部材54とでフレックスリジッ
ドプリント基板55を形成している。

尚、CCDチップ28の有効撮像部31にはオンチップカラー
フィルタが設けてある。

尚、CCDチップ28とリジッド部材52とはボンディングワ
イヤ29で接続され、CCDチップ28及びカバーガラス51の
側面と、ボンディングワイヤ29部分は、封止樹脂56によ
り封止されている。この封止樹脂56は極めて薄くなって
いる。耐湿性等の信頼性向上のために樹脂封止前にChem
ical Vapor Deposition（CVD）によるSiO₂被膜形成等の
ボンディングパッド及びカラーフィルタ保護用パッシベ
ーションを行っている。このパッシベーション処理はワ
イヤボンディング後、カバーガラス51の接着前に行なう
のが良い。

またカラーフィルタをオンチップでなく、カラーフィル
タアレイの接着によって形成する場合は、カラーフィル
タアレイ（カバーガラスを兼ねる）の接着後、樹脂封止
前に行なっても良い。

尚、挿入部７内を挿通されるライトガイド８は出射端面
が先端筒48の透孔に嵌入され、固定されている。尚、先
端筒48の後端には、外被57の先端が固定されている。

ところで、上記CCDチップ28は、低価格化のため、民生
用1/2インチCCDチップをそのまま使用している。この場
合、有効撮像部31は、例えば垂直490画素、水平650画素
である。尚、各画素の縦横寸法は等しい。又、有効撮像
部31の長辺は挿入部７の長軸方向に設けてあり、且つボ
ンディングワイヤ29,…,29はそれと直交する方向に設け
てあるので、フレックスリジッドプリント基板55の幅は
最小となり、挿入部７の細径化に寄与している。

プリズム43の出射面には写真腐蝕後のスミ入れ等によ
り、光学的画面マスク46が設けてある。この光学的画面
マスク46は、機械的マスクであり、第５図の符号58は光
学的画面マスク46をCCDチップ28に投影した光学的画面
マスク形状を示す。この光学的画面マスク形状58は、縦
横各420画素分の正方形である。

尚、プリズム43とカバーガラス51の挿入部７の長軸方向
と垂直方向の幅は等しく、同位置に固定される。

上記カバーガラス51は有効撮像部31に対して位置出し固
定されている。ここで、プリズム43とCCD16は、挿入部
７の長軸方向にのみ位置調整され、表示エリア34に欠陥
画素が存在しない位置で接着固定される。

ところで、スーパーインポーズ回路19は、映像信号を光
学的画面マスク形状58の中心の縦横各400画素分にマス
キングすると共に、モニタ画面22における正方形状内視
鏡画面59の位置を所定のものとし、患者データ24をこの
画面59の右側にスーパーインポーズする。

一般的にモニタ６のモニタ画面22は、約440走査線であ
りCCD16の垂直方向の１画素を１走査線に対応して表示
すると、内視鏡画面59は400走査線分の大きさになる。

ところで、カバーガラス51とプリズム43の位置調整は次
のようにして行われる。

予め、ウェハープローブテスタによって、調整後も不良
となるものをピックアップし、これらのチップはスクラ
イブ後廃棄する。CCD16の映像出力がモニタ６に表示さ
れるようにする。次に、対物レンズ15から白色光を入
れ、光学的画面マスク形状58の周辺部、特に垂直転送方
向と平行な辺に十分な光量が得られるようにする。しか
して、位置補正回路45は、CCD16の映像出力信号の立止
りまたは立下りから、有効撮像部31と光学的画面マスク
46の位置関係を検出する。（光学的画面マスク形状58内
は明るいので信号レベルが高く、この形状58以外は光が
こないので、信号レベルは低い。また、CCD16の映像出
力信号は、水平方向順に出力されるので、この形状58の
有効撮像部31に対する水平方向位置の検出は容易であ
る。）上記位置補正回路45は検出した光学的画面マスク形状58
の位置に応じて、CCD16の出力信号を適切量だけ遅延ま
たは進行させ、光学的画面マスク形状58の電気的位置を
定位置に補正する。つまり、光学的画面マスク形状58の
有効撮像部31に対する物理的位置（水平方向）によら
ず、モニタ画面22内での内視鏡画面59の位置は一定にな
る。

しかして、内視鏡画面59に画素欠陥がない部分に、プリ
ズム43とカバーガラス51を位置合わせし、接着固定す
る。

ここで、光学的画面マスク形状58（縦横420画素）を表
示エリア34（縦横400画素）より若干大きくしたのは、
プリズム43とカバーガラス51の垂直方向でのある程度の
位置ずれを許容するためである。また、カバーガラス51
の厚みにより、光学的画面マスク46の投影像はCCDチッ
プ28の撮像面では広がって若干ぼけるので、光学的画面
マスク形状58と表示エリア34が同じ大きさだと表示エリ
ア34の辺縁部が暗くなるためである。さらに、演算処理
によって、色を作るので、光学的画面マスク形状58と表
示エリア34が同じ大きさだと、表示エリア34の辺縁部の
色がおかしくなるためである。

ユーザが使用する場合は、内視鏡検査前に白紙を撮像
し、位置補正をさせながら、セットボタン47を押す。体
腔内では光学的画面マスク形状58の辺縁がまっくらにな
ることがあるため、補正量を固定できるようにした。

尚、内視鏡制御装置44に対する電子スコープ42の組合わ
せを変えない限り、そのままにしておけば良い。他の電
子スコープを使う時はもう一度セットボタン47を押し
て、固定を解除し白紙を撮像してまた固定する。

位置調整方向は、挿入部７の長軸方向と平行なので、調
整代をとっても挿入部７は太くならない。

尚、有効撮像部31における表示エリア34の割合は、50％
なので歩留りは２倍に向上する。

尚、表示エリア34は連続的に設定されるので、良品とな
る確率が高くなる。

尚、第２実施例において、位置補正回路45及びセットボ
タン47を電子スコープ42側に設けるようにしても良い。

第６図は本考案の第３実施例の内視鏡装置61を示す。

この第３実施例では、硬性鏡62（ファイバスコープでも
良い。）の接眼部63に、結像レンズ64及びCCD65（第７
図参照）を収納したカメラ部66を装着したものが用いて
ある。

上記硬性鏡62はライトガイドケーブル67を介して光源装
置３から白色光が供給される。

上記カメラ部66内のCCD65の映像信号は、ビデオプロセ
ッサ68内のビデオプロセス回路18に入力され、複合映像
信号に変換された後、スーパーインポーズ回路19を介し
てカラーモニタ６のモニタ画面22上に表示される。

上記カメラ部66のCCD65は、第２実施例と同様に民生用1
/2インチCCDを民生用パッケージのまま使用している。
このため安価で実現できる。

ところで、これまでの硬性鏡62とかファイバスコープは
あまり明るくないので、CCD65をフルに使うと、暗すぎ
てしまう。そこで、このCCD65のうちのごく一部のみを
内視鏡像を投影するのが、一般的である。

このため、CCD65を垂直方向に３分割、水平方向に４分
割し、全体の1/12のみを使うものとした。カメラ部66内
にCCD65を欠陥画素がない部分に、内視鏡像が投影され
るように、つまり光軸上になるように、位置出しして固
定した。位置情報はカメラ部66内に垂直位置、水平位置
を各々あらわす判別抵抗69a,69bを設けてある。しかし
て、これら判別抵抗69a,69bを位置検出回路70で検出
し、使用部分以外をスーパーインポーズ回路19でマスキ
ングして、且つこのスーパーインポーズ回路19で使用部
分をモニタ画面22内の所定の位置に設定して表示する。
このようにしてモニタ画面22内に表示される内視鏡画面
71は、縦横各160画素の正方形となり、この正方形の内
視鏡画面71内に硬性鏡62（又はファィバスコープ）によ
る円形の内視鏡画像72が表示される。

この内視鏡画像72の大きさ及び視野形状は硬性鏡62（又
はファィバスコープ）の機種により異なる。このように
機種により表示エリアを段階的に設定するようにしても
良い。このようにすると、位置補正が簡単になる。この
場合、歩留りは12倍になる。

尚、上記第２実施例の電子スコープ42に使えなかったCC
Dチップを第３実施例のカメラ部66のCCD65として使う
等、複数種の撮像装置（撮像手段）に使い分けすれば、
歩留りはより向上する。

ところで、例えば第１実施例（第２実施例にも適用でき
る。）の内視鏡装置１を第８図に示すような配置にして
も良い。

内視鏡制御装置（ビデオプロセッサ）５の上面に光源装
置３を重ねて使用できるようにすると共に、光源装置３
及びビデオプロセッサ５の片側、例えば向かって左側に
寄せて、それぞれライトガイドコネクタ81、及びビデオ
プロセッサコネクタ82を設ける。また、電子スコープ２
のユニバーサルコード11に設けた接続コード83をこれら
コネクタ81,82より外側（ビデオプロセッサ５の操作パ
ネル84に対して）に位置させ、ビデオプロセッサ５に接
続されたキーボード21を操作する場合とか、操作パネル
84を操作する場合、接続コード83が邪魔にならないよう
にする。尚、光源装置３の上部にビデオプロセッサ５を
載置した場合にも適用できる。又、左側にコネクタ81,8
2を設けるものに限らず、右側に設けた場合にも適用で
きる。

又、上述した各実施例では、モニタ画面上に実際に表示
される表示エリア内に、欠陥画素が存在するCCDは、使
用しないようにしているが、マスキングの位置を調整し
て、表示エリア内でも周縁部に設定できる場合には使用
するようにもできる場合もある。又、カラーフィルタと
して、ストライプ状等のものを用いて、欠陥画素がある
場合、ストライプの中央に臨むようにして隣接する画素
で代用するようにしても良い。

［考案の効果］以上述べたように本考案によれば、モニタで実際に表示
する表示エリアに欠陥画素部分が極力臨まないようなマ
スキング手段を設けているので、使用できる固体撮像素
子の歩留りを向上できる。

また、前記マスキング手段は内視鏡とは別体の装置であ
る信号処理部に設けられているので、前記信号処理部を
設けたことにより内視鏡の大型化および重量化を招くと
いうことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本考案の第１実施例に係り、第１図
は第１実施例の内視鏡装置の構成図、第２図は電子スコ
ープの先端部の構造を拡大して示す概略断面図、第３図
ないし第５図は本考案の第２実施例に係り、第３図は第
２実施例の内視鏡装置の構成図、第４図は電子スコープ
の先端部の構成を示す概略縦断面図、第５図は第４図の
リジッド部材に実装されたCCD等を示す平面図、第６図
は本考案の第３実施例の内視鏡装置の構成図、第７図は
第３実施例の信号系の概略の構成図、第８図は接続コー
ドを操作の邪魔にならないように配置した１実施例を示
す概略斜視図である。１……内視鏡装置、２……電子スコープ３……光源装置、４……信号処理部５……内視鏡制御装置、６……カラーモニタ 16……CCD、22……モニタ画面 28……CCDチップ、31……有効撮像部 34……表示エリア、35……欠陥画素

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】光学像を撮像し電気信号に変換する矩形形
状の有効撮像部を有する固体撮像素子を有する内視鏡
と、該内視鏡が接続され前記固体撮像素子の有効撮像部
から読み出された信号を処理して映像信号を生成するビ
デオプロセス回路を有した信号処理部と、前記映像信号
を表示するモニタとを有する内視鏡装置において、前記有効撮像部から読み出された信号を電気的に処理し
て、前記有効撮像部の形状よりも円形に近い形状以外の
部分にマスキングを行うマスキング回路を具備した信号
処理部を有する内視鏡装置。