JPH0984001A - 電子内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】飛び越し走査に起因する画面のちらつきや垂直
方向の解像度の低下のない、順次走査による鮮明な内視
鏡観察画像を表示することのできる電子内視鏡装置を提
供すること。 【解決手段】内視鏡１０に設けられたカラータイプの固
体撮像素子１１で撮像された映像信号をデジタル信号に
変換してから、各色信号別にフィールド画像単位で各々
第１と第２のフィールドメモリ３１Ｒ，３１Ｇ，３１
Ｂ，３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂに格納した後、上記第１と
第２のフィールドメモリ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ，３２
Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂから映像信号を１ライン毎に交互に
読み出し、それをアナログ信号に変換して順次走査のテ
レビモニタ５０に画像を表示するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、カラータイプの
固体撮像素子で撮像した内視鏡観察画像をテレビモニタ
に表示するようにした電子内視鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラータイプの固体撮像素子を用いた電
子内視鏡装置においては一般に、図５に示されるよう
に、電子内視鏡１０に設けられた固体撮像素子１１で撮
像されたアナログ映像信号から、ビデオプロセッサ２０
の相関二重サンプリング回路２２で本来の映像信号成分
を抽出し、色分離回路２４で色差信号等を分離した後、
ホワイトバランス、ガンマ補正及びエンハンス等の処理
を行って、ＮＴＳＣ方式又はＰＡＬ方式等に準拠した飛
び越し走査（インタレース走査）のテレビモニタ６０に
画像を表示している。２１は、電子内視鏡１０の照明用
ライトガイドファイババンドル１２に照明光を供給する
ための光源ランプである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】電子内視鏡プロセッサ
の周辺機器として、ＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式等に準拠
したテレビモニタ等の映像機器を使用するのは、機器の
入手性や汎用性の面で有利である。

【０００４】しかし、限定された放送周波数帯域（ＮＴ
ＳＣの場合は６ＭＨｚ）に映像信号と音声信号を多重化
するために考え出された、１枚（フレーム）の画像を２
回（フィールド）に分けて伝送する飛び越し走査の表示
方法だと、１／６０秒間に１枚の画像を等価的には表示
しているが、垂直成分の細かい部分は１／３０秒に１回
しか表示されないので、画面にちらつきが感じられて見
にくいという欠点がある。

【０００５】そのため、術者が長時間観察していると、
目が疲れて正常な診断を行うのに支障をきたす場合があ
る。また、飛び越し走査に起因して垂直方向の解像度が
順次走査の場合と比較して０．６倍程度に劣化するの
で、微細な病変部の発見が困難となり、正確な診察がし
ずらくなる。

【０００６】近年、クリアビジョン等の名称で順次走査
（プログレシブ走査）表示が可能なテレビ装置が開発さ
れているが、飛び越し走査用の映像信号をモニタ内部で
順次走査に変換するものなので、動き検出回路等の動作
不良により、期待されたほどの効果は得られていない。

【０００７】また、情報化社会、マルチメディア社会の
到来により、パーソナルコンピュータが急激に普及し
て、順次走査のＲＧＢコンポーネント信号を入力とする
マルチスキャンモニタテレビが、高性能で安価になって
きている。しかし、電子内視鏡装置を含めて通常のビデ
オ機器では、順次走査の映像信号出力を装備するものは
存在しなかった。

【０００８】そこで本発明は、飛び越し走査に起因する
画面のちらつきや垂直方向の解像度の低下のない、順次
走査による鮮明な内視鏡観察画像を表示することのでき
る電子内視鏡装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の電子内視鏡装置は、内視鏡に設けられたカ
ラータイプの固体撮像素子で撮像された映像信号をデジ
タル信号に変換してから、各色信号別にフィールド画像
単位で各々第１と第２のフィールドメモリに格納した
後、上記第１と第２のフィールドメモリから映像信号を
１ライン毎に交互に読み出し、それをアナログ信号に変
換して順次走査のテレビモニタに画像を表示するように
したことを特徴とする。

【００１０】そして、上記固体撮像素子で撮像された映
像信号を、上記フィールドメモリを迂回して飛び越し走
査のテレビモニタに出力させるための出力端を併設して
もよい。

【００１１】その場合、上記テレビモニタへの出力経路
として、上記フィールドメモリを経由する経路と上記フ
ィールドメモリを迂回する経路を設けて、上記両経路の
各々の断続状態を切り換えるための切換手段を設けても
よい。

【００１２】

【発明の実施の形態】図面を参照して実施の形態を説明
する。図１は本発明の電子内視鏡装置の第１の実施の形
態を示しており、電子内視鏡１０の挿入部の先端には、
内視鏡観察画像を撮像するためのフィールド撮像型カラ
ータイプのＣＣＤ（電荷結合素子）からなる固体撮像素
子１１が配置されている。１２は、被写体を照明する照
明光を伝達するためのライトガイドファイババンドルで
ある。

【００１３】ビデオプロセッサ２０は光源装置を兼用し
ており、光源ランプ２１から放射された照明光がライト
ガイドファイババンドル１２に供給され、その結果、電
子内視鏡１０の挿入部先端に対向する位置の被写体が照
明される。

【００１４】固体撮像素子１１で得られた撮像信号は、
ビデオプロセッサ２０に送られ、まず相関二重サンプリ
ング回路２２で映像信号中のノイズ成分が抑圧されて、
本来の映像信号成分が抽出される。次いで、その信号が
自動利得制御回路２３に送られて、平均信号振幅が規定
値近くになるように増幅又は減衰されてから、色分離回
路２４に送られる。

【００１５】色分離回路２４では、カラーＣＣＤ１１の
モザイクカラーフィルター対応した、映像信号を各色毎
に分離するためのサンプルパルスに応じて、各信号をサ
ンプルホールドして色分離が行われて、輝度信号と２種
類の色差信号が出力される。

【００１６】色分離回路２４から出力された複数の映像
信号はホワイトバランス回路２５に入力される。ホワイ
トバランス回路２５では、光源の色温度やライトガイド
の分光特性等で変化した色再現を、各映像信号の利得を
調整して、被写体の白い部分では色差信号の振幅成分が
ゼロになるように、ＲＧＢ信号の場合にはＲＧＢそれぞ
れの振幅値が等しくなるように合わせる。

【００１７】ホワイトバランス回路２５から出力される
信号は、表示するテレビモニタ５０の入出力特性の非線
形性を補正するためのガンマ補正回路２６に入力され
て、ガンマ補正が行われる。

【００１８】ガンマ補正回路２６から出力される輝度信
号又はＲＧＢ信号は、エンハンス回路２７に入力され
て、エンハンスがかけられてから、アナログデジタル変
換回路２９において８〜１２ビット程度のデジタルの映
像信号に変換されて、次のデジタル信号処理部３０に送
られる。

【００１９】デジタル信号処理部３０には、デジタル映
像信号を奇数（ＯＤＤ）と偶数（ＥＶＥＮ）のフィール
ド画像単位で三原色の各色信号別に格納するための第１
のフィールドメモリ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂと第２のフ
ィールドメモリ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂが配置されてい
る。これらのメモリは映像信号用のフィールドメモリで
あるが、汎用メモリ素子を使用することもできる。

【００２０】固体撮像素子は画素情報を読み出せる最高
周波数が、情報伝送路の周波数特性（通常は水平ＣＣ
Ｄ）により決まっている。例えばＮＴＳＣ方式の４１万
画素ＣＣＤの場合で、１４．３１８１８ＭＨｚである。
その場合、順次走査で全画素を読み出すには２８．６Ｍ
Ｈｚの高い周波数となり、転送効率が落ちてしまう。そ
こで、飛び越し走査を行って２回の走査で１画面分の情
報を読み出している。

【００２１】ところで、読み出しラインを複数回路（具
体的には２回路）設けて、複数ラインを同時に読み出す
構成とした固体撮像素子も近年提案されている。そのよ
うな素子を使用した場合にも本発明は有効であり、例え
ば２ライン同時読み出し方式の固体撮像素子を使用した
場合には、それぞれの出力を同時にＯＤＤ又はＥＶＥＮ
のフィールドメモリに記録すればよい。

【００２２】各メモリ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ，３２
Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂに対する書き込み制御信号と読み出
し制御信号は、図示されていないタイミングジェネレー
タから出力される。ここでは、メモリからの読み出し周
波数は、書き込み周波数の２倍（以上）とする。そし
て、ＯＤＤのメモリ３１Ｒ，３１Ｇ，３１ＢとＥＶＥＮ
のメモリ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂから、１ライン毎に交
互に読み出すことにより、飛び越し走査の映像信号から
倍速の順次走査による表示画像が作られる。

【００２３】図２のタイムチャートに示されるように、
デジタル信号処理部３０においては、各フレームの奇数
フィールドの各色映像信号（ＯＤＤ）が第１のフィール
ドメモリ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに書き込まれ、偶数フ
ィールドの映像信号（ＥＶＥＮ）が、第２のフィールド
メモリ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂに書き込まれる。

【００２４】そして、第１と第２のフィールドメモリ３
１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ，３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂからの
信号読み出しが１ライン毎に交互に行われ、読み出され
た映像信号は後段のデジタルアナログ変換回路４１に送
られて、アナログの映像信号に変換される。デジタルア
ナログ変換回路４１では、飛び越し走査の場合の２倍の
変換周波数でデジタルアナログ変換が行われる。

【００２５】デジタルアナログ変換回路４１から出力さ
れるアナログの映像信号は２倍の周波数帯域幅を持つの
で、従来の２倍の遮断周波数を持つローパスフィルタ４
２に通されて高周波のノイズ成分が除去され、それから
広い周波数帯域を持つアンプ４３を通り、ビデオプロセ
ッサ２０から順次走査（プログレシブ走査）方式のテレ
ビモニタ５０に入力されて、そこで内視鏡観察画像が画
像表示される。

【００２６】この場合の映像信号は、ＲＧＢコンポーネ
ント信号、若しくは輝度／色差のコンポーネント信号で
ある。通常のビデオ信号（複合映像信号）やＹ／Ｃ信号
（Ｓ端子用信号）では、色信号成分が特定の周波数（色
副搬送波、ＮＴＳＣで３．５７９８４５ＭＨｚ）で変調
されているので、単純に２倍の周波数とすることはでき
ない。

【００２７】このようにして、テレビモニタ５０におい
ては、順次走査によって、飛び越し走査の場合と同数の
走査線に画像表示が行われるので、ちらつきが感じられ
なくてしかも垂直方向の解像度の低下もない鮮明な内視
鏡観察画像が表示される。

【００２８】なお、パーソナルコンピュータ用のマルチ
スキャンモニタテレビを表示装置として使用すれば、内
視鏡室の状況に応じて各種の製品を使い分けることがで
き、小さい画面から、プロジェクションテレビの様な大
型画面に迄、ちらつきのない鮮明な画像を表示すること
が可能である。

【００２９】図３及び図４は、本発明の第２及び第３の
実施の形態を示しており、第１の実施の形態の構成に加
えて、飛び越し走査のテレビモニタ６０に画像表示をす
るための回路を併設したものである。

【００３０】図３に示される第２の実施の形態において
は、エンハンス回路２７から出力されるアナログの映像
信号を分岐して通すためのローパスフィルタ４２ａ及び
アンプ４３ａが、デジタルアナログ変換回路４１からの
出力信号が通されるローパスフィルタ４２ｂ及びアンプ
４３ｂと並列に配置されている。

【００３１】そして、両アンプ４３ａ，４３ｂの出力端
子の一方を選択してテレビモニタ（順次走査モニタ５０
又は飛び越し走査モニタ６０）に接続させるための自動
切換スイッチ４４が設けられている。

【００３２】したがって、順次走査方式又は飛び越し走
査方式のいずれのテレビモニタ５０又は６０でも任意に
ビデオプロセッサ２０に接続して、自動切換スイッチ４
４の切り換えによって内視鏡観察画像を表示することが
できる。

【００３３】なお、自動切換スイッチ４４の切り換え動
作は、テレビモニタ５０，６０のコネクタ形状などを検
知して自動的に行わせることができる。通常の飛び越し
走査モニタでは、ＢＮＣタイプのコネクタが使用されて
おり、順次走査モニタでは、ＤＳＵＢ等の集合コネクタ
が使用されている。

【００３４】切り換え状態の表示は、ビデオプロセッサ
２０のフロントパネル４５に行われる。また、誤った切
り換え接続がされたことが検知回路（図示せず）で検知
されると、警告がフロントパネル４５のＬＥＤ等に表示
される。その場合には、音で警報を発してもよい。

【００３５】図４に示される第３の実施の形態において
は、飛び越し走査モニタ６０と順次走査モニタ５０とが
並置されていて、第２の実施の形態における自動切換ス
イッチ４４が、飛び越し走査モニタ６０用のスイッチ４
４ａと順次走査モニタ５０用のスイッチ４４ｂとに分け
て並置されている。

【００３６】したがって、自動切換スイッチ４４ａ，４
４ｂの切り換えにより、順次走査方式のテレビモニタ５
０と飛び越し走査方式のテレビモニタ６０のいずれか一
方に、それに適合する映像信号出力端を接続させて、内
視鏡観察画像を表示することができる。

【００３７】自動切換スイッチ４４の切り換え動作は、
第２の実施の形態と同様に、テレビモニタ５０，６０の
コネクタ形状などを検知して自動的に行わせることがで
きる。通常の飛び越し走査モニタでは、ＢＮＣタイプの
コネクタが使用されており、順次走査モニタでは、ＤＳ
ＵＢ等の集合コネクタが使用されている。

【００３８】なお、これらコネクタを接続するジャック
を、自動切換スイッチ４４ａ，４４ｂ出力側に１組ずつ
設けて、飛び越し走査モニタ６０を２台或いは順次走査
モニタ５０を２台という使い方も、自動切換スイッチ４
４ａ，４４ｂの切り換えによって可能である。

【００３９】切り換え状態の表示は、ビデオプロセッサ
２０のフロントパネル４５に行われる。また、誤った切
り換え接続がされたことが検知回路（図示せず）で検知
されると、警告がフロントパネル４５のＬＥＤ等に表示
される。その場合、音で警報を発してもよい。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、カラータイプの固体撮
像素子で撮像した内視鏡観察画像を、順次走査のテレビ
モニタ画面に飛び越し走査の場合と同じ走査線数で表示
することができるので、ちらつきが感じられなくてしか
も垂直方向の解像度の低下もない、鮮明な画像表示を行
うことができ、術者が長時間連続して観察しても目が疲
れず、正確な診断を行うことができる。

【００４１】電子内視鏡装置は限定された業務用機器な
ので、標準テレビ方式と異なった映像信号出力を出した
としても問題はない。さらに、順次走査映像信号出力と
同時に標準テレビ方式の映像信号出力を出せば、従来の
機器との接続にもなんら問題を生じない。

【００４２】従来の電子内視鏡装置の出力映像信号を、
いわゆるクリアビジョン等の順次走査化して表示するテ
レビ装置に接続する場合よりも、本発明のように撮像装
置側で順次走査化処理を行った方が、回路規模も小さく
できると共に高画質を得ることができる。

【００４３】そして、固体撮像素子で撮像された映像信
号をフィールドメモリを迂回して飛び越し走査のテレビ
モニタに出力させるための出力端を併設すれば、順次走
査方式と飛び越し走査方式のいずれの方式のテレビモニ
タでも任意に内視鏡観察画像を表示させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の電子内視鏡装置の
構成ブロック図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の動作を示すタイム
チャート図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態の電子内視鏡装置の
構成ブロック図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態の電子内視鏡装置の
構成ブロック図である。

【図５】従来の電子内視鏡装置の構成ブロック図であ
る。

【符号の説明】

１０ 電子内視鏡 １１ 固体撮像素子 ２０ ビデオプロセッサ ２４ アナログデジタル変換回路 ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ 第１のフィールドメモリ ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂ 第２のフィールドメモリ ４１ デジタルアナログ変換回路 ５０ テレビモニタ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内視鏡に設けられたカラータイプの固体撮
   像素子で撮像された映像信号をデジタル信号に変換して
   から、各色信号別にフィールド画像単位で各々第１と第
   ２のフィールドメモリに格納した後、上記第１と第２の
   フィールドメモリから映像信号を１ライン毎に交互に読
   み出し、それをアナログ信号に変換して順次走査のテレ
   ビモニタに画像を表示するようにしたことを特徴とする
   電子内視鏡装置。
2. 【請求項２】上記固体撮像素子で撮像された映像信号
   を、上記フィールドメモリを迂回して飛び越し走査のテ
   レビモニタに出力させるための出力端が併設されている
   請求項１記載の電子内視鏡装置。
3. 【請求項３】上記テレビモニタへの出力経路として、上
   記フィールドメモリを経由する経路と上記フィールドメ
   モリを迂回する経路が設けられていて、上記両経路の各
   々の断続状態を切り換えるための切換手段が設けられて
   いる請求項２記載の電子内視鏡装置。