JPH0984758A - 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の挿入部内にカラー単板タイプ
の固体撮像素子１１を配置して、その固体撮像素子１１
で撮像された内視鏡観察画像をテレビモニタ５０に表示
するための撮像信号処理回路２２〜２７を設けた電子内
視鏡装置において、上記固体撮像素子１１が、全画素の
出力信号を順次読み出す順次走査を行う。

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、カラー単板タイ
プの固体撮像素子で内視鏡観察画像を撮像するようにし
た電子内視鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー単板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２
０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６
０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】上述のような電子内視
鏡装置の固体撮像素子としては、例えば光三原色の補色
であるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）
に加えてグリーン（Ｇ）の各色カラーフィルタを撮像チ
ップ上に形成したカラー単板のＣＣＤ（電荷結合素子）
が用いられている。

【０００４】撮像信号の読み出しは、上下の２ライン
（走査線）を加算して１フィールドで読み出すフィール
ド蓄積方式がとられており、加算するラインのペアを偶
数フィールドと奇数フィールドで組み換えることによっ
て飛び越し走査（インタレース走査）を実現している。

【０００５】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
方法では、１／６０秒間に１枚の画像を等価的に表示し
てはいるが、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。

【０００６】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（プログレシブ走査）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、正確な観察がしずらくなる。

【０００７】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。

【０００８】

【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、内視鏡の挿入部内にカ
ラー単板タイプの固体撮像素子を配置して、その固体撮
像素子で撮像された内視鏡観察画像をテレビモニタに表
示するための撮像信号処理回路を設けた電子内視鏡装置
において、上記固体撮像素子が、全画素の出力信号を順
次読み出す順次走査を行うことを特徴とする。

【０００９】なお、上記固体撮像素子が水平読み出しレ
ジスタを２系統含んでいて、隣り合う２ラインの出力信
号が同時に読み出されるようにしてもよい。また、上記
撮像信号処理回路に、フィールド蓄積方式の固体撮像素
子で撮像された信号を処理するための回路が併設されて
いてもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
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カラー単板Ｃ
ＣＤ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。

【００１１】固体撮像素子１１は、レジスタとしての水
平読み出しＣＣＤを２系統持ち、２ライン（走査線）を
同時に読み出して全画素の出力信号を順次読み出す順次
走査（プログレシブ走査）を行うものであり、後段のビ
デオプロセッサ２０において信号の並べ替えを行うよう
にしている。

【００１２】固体撮像素子１１の撮像面に配置されるカ
ラーフィルタとしては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
の三原色をモザイク状に配置したいわゆるベイヤー配列
のモザイクカラーフィルタが用いられている。ただし、
その他の形式のカラーフィルタでもよい。

【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２系統の撮像
信号は、ビデオプロセッサ２０に送られ、まず二つ並置
された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。

【００１５】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。な
お、さらに後段のエンハンス回路２７まで、各回路は２
系統分が並置されている。

【００１６】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、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号も
しくは、輝度信号と２種類の色差信号が出力される。

【００１７】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
を調整することにより、被写体の白い部分で色差信号の
振幅成分がゼロになるように、ＲＧＢ信号の場合にはＲ
ＧＢそれぞれの振幅値が等しくなるように合わせる。

【００１８】ホワイトバランス回路２５から出力される
信号は、映像を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。

【００１９】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。

【００２０】デジタル信号処理部３０には、デジタル映
像信号を１ライン単位で三原色の各色信号別に格納する
ための第１のラインメモリ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂと第
２のラインメモリ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂが配置さてい
て、２系統の映像信号が、第１のラインメモリ３１Ｒ，
３１Ｇ，３１Ｂと第２のラインメモリ３２Ｒ，３２Ｇ，
３２Ｂに同時に書き込まれる。

【００２１】第１と第２の各ラインメモリ３１Ｒ，３１
Ｇ，３１Ｂ，３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂに対する書き込み
制御信号と読み出し制御信号は、タイミングジェネレー
タ３３から出力される。

【００２２】図２のタイムチャートに示されるように、
第１のラインメモリ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂには奇数行
の信号が書き込まれ、第２のラインメモリ３２Ｒ，３２
Ｇ，３２Ｂにはその次の行（偶数行）の信号が書き込ま
れる。

【００２３】そして、信号読み出しは、書き込み周波数
の２倍の周波数で、両ラインメモリ３１Ｒ，３１Ｇ，３
１Ｂ，３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂから交互に行われ、その
結果、全ラインが順に読み出される。

【００２４】このようにして、１系統の固体撮像素子に
よって得られる走査線数の２倍の走査線を有する順次走
査の映像信号が、両ラインメモリ３１Ｒ，３１Ｇ，３１
Ｂ，３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂから読み出されることにな
る。

【００２５】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。

【００２６】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表示される。

【００２７】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（復合映像信号）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。

【００２８】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じ単
位時間内に２倍の走査線数の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。

【００２９】なお、テレビモニタ５０として、水平同期
周波数が１５ＫＨｚ程度から８０ＫＨｚ程度まで自動的
に追従して表示可能な、いわゆるマルチスキャンモニタ
を用いると、いろいろなシステムに対して同じテレビモ
ニタを用いることができて便利である。

【００３０】図３は本発明の電子内視鏡装置の第２の実
施の形態を示しており、固体撮像素子１１として従来タ
イプのフィールド蓄積方式のカラー単板ＣＣＤを用いた
電子内視鏡１０も、ビデオプロセッサ２０に接続して使
用できるようにしたものである。

【００３１】ビデオプロセッサ２０には、相関二重サン
プリング回路２２からエンハンス回路２７までの回路に
ついて、第１の実施の形態の２系統の回路に加えて、フ
ィールド蓄積方式の場合のための第３の系統の回路が設
けられている。

【００３２】そして、撮像信号を第１と第２の系統の回
路に通すか第３の系統の回路に通すかを切り換えるため
のスイッチ２８ａ，２８ｂが、３系統の回路の前段と後
段とに配置されている。

【００３３】また、電子内視鏡１０には、その電子内視
鏡１０に用いられている固体撮像素子１１が順次走査方
式とフィールド蓄積方式のどちらの方式であるか等のデ
ータを記録したメモリ（ＲＯＭ）１３が設けられてい
て、そのデータがビデオプロセッサ２０のシステムコン
トロール部４０で読み込まれ、その内容に対応して、二
つのスイッチ２８ａ，２８ｂの切り換えとタイミングジ
ェネレータ３３の発振パルス周波数の切り換え等が行わ
れるようになっている。

【００３４】その結果、固体撮像素子１１が順次走査方
式のＣＣＤの場合には、ビデオプロセッサ２０において
第１と第２の系統の回路により第１の実施の形態の場合
と同様の信号処理が行われて、順次走査方式のテレビモ
ニタ５０に内視鏡観察画像が表示される。

【００３５】また、固体撮像素子１１がフィールド蓄積
方式のＣＣＤの場合には、第３系統の回路によって信号
が処理されて、図４に示されるように、第１のラインメ
モリ３１Ｒ，３１Ｇだけを使用して映像信号の書き込み
と読み出しが同じ周波数で行われ、飛び越し走査のテレ
ビモニタ６０に内視鏡観察画像が表示される。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、カラー単板タイプの固
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数の走査線に
より半分の時間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。

【００３７】また、従来のフィールド蓄積方式の固体撮
像素子を用いた内視鏡と本発明の順次走査方式の固体撮
像素子を用いた内視鏡を切り換え使用できるようにすれ
ば非常に便利であり、その切り換えが自動的に行われる
ようにすればユーザーにとってさらに便利である。

【００３８】なお、従来方式のフィールド蓄積方式の固
体撮像素子と順次走査方式の固体撮像素子は、基本的に
は共に同時式なので、回路の大部分を共用可能であり、
装置の大型化やコストの大幅なアップをまねくことはな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子内視鏡装置の第１の実施の形態の
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】本発明の電子内視鏡装置の第２の実施の形態の
構成ブロック図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態の動作を示すタイム
チャート図である。

【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 ２２〜２７ 撮像信号処理回路 ５０ テレビモニタ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内視鏡の挿入部内にカラー単板タイプの固
   体撮像素子を配置して、その固体撮像素子で撮像された
   内視鏡観察画像をテレビモニタに表示するための撮像信
   号処理回路を設けた電子内視鏡装置において、 上記固体撮像素子が、全画素の出力信号を順次読み出す
   順次走査を行うことを特徴とする電子内視鏡装置。
2. 【請求項２】上記固体撮像素子が、水平読み出しレジス
   タを２系統含んでいて、隣り合う２ラインの出力信号が
   同時に読み出される請求項１記載の電子内視鏡装置。
3. 【請求項３】上記撮像信号処理回路に、フィールド蓄積
   方式の固体撮像素子で撮像された信号を処理するための
   回路が併設されている請求項１又は２記載の電子内視鏡
   装置。