| 【発明の名称】 |
面順次方式の電子内視鏡装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】宮下 章裕
【氏名】三堀 貴司
【氏名】吉満 浩一
【氏名】綱川 誠
【氏名】荒井 敬一
【氏名】此村 優
【氏名】尾本 昌和
【氏名】大明 義直
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| 【要約】 |
【課題】面順次方式の電子内視鏡装置において、発光素子を用いた場合の光の利用率を向上させ、発光素子の光量を充分に利用する。
【解決手段】電子内視鏡３の先端部９内に配置された３つの白色発光素子２１には、発光素子ドライバ２５からの点灯駆動信号が印加され、この点灯駆動信号により白色発光素子２１の点灯制御が行われる。３つの白色発光素子２１の前面に設けられたカラー液晶パネル２２には、液晶ドライバ２６からの色を制御するための液晶駆動信号が印加され、この液晶駆動信号によりカラー液晶パネル２２が、例えばＲ，Ｇ，Ｂ各色状態及び遮光状態（黒色状態）に制御される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 照明光を被写体に照射する照明手段として発光素子と、前記発光素子を駆動制御する発光素子制御手段と、前記被写体の像を撮像する固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動制御する固体撮像素子制御手段とを具備した面順次方式の電子内視鏡装置において、前記発光素子または前記固体撮像素子の前面に設けられたカラー液晶パネルと、前記カラー液晶パネルの色を制御する液晶制御手段とを備えたことを特徴とする面順次方式の電子内視鏡装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は面順次方式の電子内視鏡装置、更に詳しくは発光素子からの照明光の制御部分に特徴のある面順次方式の電子内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、内視鏡は医療用分野における診断等に用いられ、又、工業用分野においてもプラント等の検査等に広く用いられるようになった。
【０００３】以下、従来例を図面を参照して説明する。
【０００４】図８に示すように、電子内視鏡装置１０１は、細長で例えば可撓性の挿入部を有した電子内視鏡１０３と、電子内視鏡１０３に照明光を供給する光源装置１０４及び電子内視鏡１０３からの信号を信号処理する信号処理回路１０５が内蔵されたビデオプロセッサ１０６とを備えて構成される。
【０００５】電子内視鏡１０３の挿入部内には、照明光を伝達するライトガイド１０７が挿通されており、このライトガイド１０７の先端面は挿入部の先端部１０８に配置され、この先端部１０８から照明光を出射する。
【０００６】また、上記先端部１０８には、対物レンズ系１０９が設けられ、この対物レンズ系１０９の結像位置に、固体撮像素子１１０が配設されている。この固体撮像素子１１０は、可視領域を含め紫外領域から赤外領域に至る広い波長域で感度を有している。
【０００７】一方、ビデオプロセッサ１０６内に設けられた光源装置１０４は、紫外光から赤外光に至る広帯域の光を発光するランプ１１１を備えている。このランプ１１１としては、一般的なキセノンランプやストロボランプ等を用いることができる。上記キセノンランプやストロボランプは、可視光のみならず紫外光及び赤外光を大量に発光する。
【０００８】このランプ１１１は、電源部１１２によって電力が供給されるようになっている。上記ランプ１１１の前方には、モータ１１３によって回転駆動される回転フィルタ１１４が配設されている。この回転フィルタ１１４には通常観察用の赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各波長領域の光を透過するフィルタが周方向に沿って配列されている。
【０００９】また、モータ１１３はモータドライバ１１５によって回転が制御されて駆動されるようになっている。上記回転フィルタ１１４を透過し、Ｒ，Ｇ，Ｂの各波長領域の光に時系列的に分離された光は、さらにライトガイド１０７の入射端に入射され、このライトガイド１０７を介して先端部１０８に導かれ、この先端部１０８から出射されて、観察部位等を照明する。
【００１０】この照明光による観察部位等の被検体（被写体）からの戻り光は、対物レンズ系１０９によって、固体撮像素子１１０上に結像され、光電変換される。この固体撮像素子１１０には、上記ビデオプロセッサ１０６内の信号処理回路１０５のドライバ１２１からの駆動パルスが印加され、この駆動パルスによって光電変換された被検体の画像に対応した電気信号（映像信号）のみ読出しが行われる。
【００１１】上記固体撮像素子１１０から読み出された電気信号は、上記ビデオプロセッサ１０６内または電子内視鏡１０３内に設けられたプリアンプ１２２に入力され、プリアンプ１２２で増幅された映像信号は、信号処理回路１０５のプロセス回路１２３に入力され、γ補正及びホワイトバランス等の信号処理を施され、Ａ／Ｄ変換器１２４によって、デジタル信号に変換される。
【００１２】このデジタルの映像信号は、セレクト回路１２５によって、例えば赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色に対応する３つの第１メモリ１２６ａ，第２メモリ１２６ｂ，第３メモリ１２６ｃに選択的に記憶され、第１メモリ１２６ａ，第２メモリ１２６ｂ，第３メモリ１２６ｃに記憶されたＲ，Ｇ，Ｂ色信号は、同時に読み出され、色補正回路１２７に入力する。
【００１３】上記色補正回路１２７では、Ｒ，Ｂ色信号がそれぞれ係数器１２８，１２９に入力する。係数器１２８，１２９では入力信号の大きさを所定の大きさに変換する。この変換は予め設定された値或いは外部より設定された値によって行われる。
【００１４】上記色補正回路１２７によって、色補正されたＲ，Ｇ，Ｂ色信号は、Ｄ／Ａ変換器１３０によって、アナログ信号に変換され、Ｒ，Ｇ，Ｂ色信号として出力されると共に、エンコーダ１３１に入力され、このエンコーダ１３１からＮＴＳＣコンポジット信号として出力される。
【００１５】そして、上記Ｒ，Ｇ，Ｂ色信号または、ＮＴＳＣコンポジット信号が、カラーモニタ（図示せず）に入力され、観察部位がカラー表示される。
【００１６】また、上記ビデオプロセッサ１０６内には、システム全体のタイミングを作るタイミングジェネレータ１３２が設けられ、このタイミングジェネレータ１３２によって、モータドライバ１１５，ドライバ１２１，セレクト回路１２５等の各回路間の同期が取られている。
【００１７】また、近年このような電子内視鏡装置において、従来のキセノンやハロゲンを使った光源装置から出射される光の代わりに発光素子を照明として使用する方法は考案されてきている。
【００１８】また、発光素子を内蔵した固体撮像素子も考案されてきており、例えば、特開平６−１５３０９７号公報のように、異なる色を発光する複数の発光素子を有する固体撮像素子が考えられている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、面順次方式の電子内視鏡装置においては、発光素子を照明として使用する上記従来技術では、ＲＧＢのカラー画像を得るためにはそれぞれ別々にＲＧＢの発光素子を設けなければならず、各色に対して発光素子の光量が総発光素子数の３分の１となってしまうために光の利用率が低いという問題がある。
【００２０】本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、面順次方式の電子内視鏡装置において、発光素子を用いた場合の光の利用率を向上させ、発光素子の光量を充分に利用することのできる面順次方式の電子内視鏡装置を提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明の面順次方式の電子内視鏡装置は、照明光を被写体に照射する照明手段として発光素子と、前記発光素子を駆動制御する発光素子制御手段と、前記被写体の像を撮像する固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動制御する固体撮像素子制御手段とを具備した面順次方式の電子内視鏡装置において、前記発光素子または前記固体撮像素子の前面に設けられたカラー液晶パネルと、前記カラー液晶パネルの色を制御する液晶制御手段とを備えて構成される。
【００２２】本発明の面順次方式の電子内視鏡装置では、前記液晶制御手段が前記発光素子または前記固体撮像素子の前面に設けられた前記カラー液晶パネルの色を制御することで、発光素子を用いた場合の光の利用率を向上させ、発光素子の光量を充分に利用することを可能とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００２４】図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１は電子内視鏡装置の外観を示す外観図、図２は図１の電子内視鏡装置の構成を示す構成図、図３は図２の電子内視鏡装置の作用を説明する第１の説明図、図４は図２の電子内視鏡装置の作用を説明する第２の説明図である。
【００２５】図１に示すように、本実施の形態の電子内視鏡装置１は、細長で例えば可撓性の挿入部２を有する電子内視鏡３を備え、この挿入部２の後端に太径の操作部４が連設されている。上記操作部４の後端付近からは側方に可撓性のユニバーサルケーブル５が延設され、このユニバーサルケーブル５の先端部にコネクタ６が設けられている。
【００２６】上記電子内視鏡３は、上記コネクタ６を介して、信号処理回路が内蔵されたビデオプロセッサ７に接続されるようになっている。さらに、上記ビデオプロセッサ７には、カラーモニタ８が接続されるようになっている。上記挿入部２の先端側には、硬性の先端部９及びこの先端部９に隣接する後方側に湾曲可能な湾曲部１０が順次設けられている。
【００２７】そして、上記操作部４に設けられた湾曲操作ノブ１１を回動操作することによって、上記湾曲部１０を左右方向あるいは上下方向に湾曲できるようになっている。また、上記操作部４には、上記挿入部２内に設けられた図示しない処置具チャンネルに連通する挿入口１２が設けられている。
【００２８】図２に示すように、電子内視鏡３の挿入部２の先端部９には、白色光を発光する例えば３つの白色発光素子２１が配置され（図中には１つのみ図示）、この先端部９からカラー液晶パネル２２を介して照明光を出射できるようになっている。また、上記白色発光素子２１及びカラー液晶パネル２２には、信号線２３，２４が接続され、これら信号線２３，２４は、上記挿入部２及びユニバーサルケーブル５内に挿通されて上記コネクタ６に接続されている。
【００２９】３つの白色発光素子２１には、上記信号線２３を介して、上記ビデオプロセッサ７内の発光素子ドライバ２５からの点灯駆動信号が印加され、この点灯駆動信号により白色発光素子２１の点灯制御が行われるようになっている。また、カラー液晶パネル２２には、上記信号線２４を介して、上記ビデオプロセッサ７内の液晶ドライバ２６からの色を制御するための液晶駆動信号が印加され、この液晶駆動信号によりカラー液晶パネル２２が、例えばＲ，Ｇ，Ｂ各色状態及び遮光状態（黒色状態）に制御されるようになっている。
【００３０】従って、３つの白色発光素子２１の点灯を発光素子ドライバ２６により制御すると共に、カラー液晶パネル２２の状態を液晶ドライバ２６により制御することにより、３つの白色発光素子２１からの白色照明光をカラー液晶パネル２２を介することで観察部位にＲ，Ｇ，Ｂの面順次光を照射できるようになっている。
【００３１】また、上記先端部９には、対物レンズ系２７が設けられ、この対物レンズ系２７の結像位置に、固体撮像素子２８が配設されている。この固体撮像素子２８は、可視領域を含め紫外領域から赤外領域に至る広い波長域で感度を有している。上記固体撮像素子２８には、信号線２９，３０が接続され、これら信号線２９，３０は、上記挿入部２及びユニバーサルケーブル５内に挿通されて上記コネクタ６に接続されている。
【００３２】カラー液晶パネル２２を介した白色発光素子２１からの照明光による観察部位等の被検体（被写体）からの戻り光は、対物レンズ系２７によって、固体撮像素子２８上に結像され、光電変換されるようになっている。この固体撮像素子２８には、上記信号線２９を介して、上記ビデオプロセッサ７内の撮像素子ドライバ３１からの駆動パルスが印加され、この駆動パルスによって光電変換された被検体の画像に対応した電気信号（映像信号）のみ読出しが行われるようになっている。
【００３３】この固体撮像素子２８から読み出された電気信号は、上記信号線３０を介して、上記ビデオプロセッサ７内または電子内視鏡１内に設けられたプリアンプ３２に入力されるようになっている。このプリアンプ３２で増幅された映像信号は、プロセス回路３３に入力され、γ補正及びホワイトバランス等の信号処理を施され、Ａ／Ｄ変換器３４によって、デジタル信号に変換されるようになっている。
【００３４】このデジタルの映像信号は、セレクト回路３５によって、例えば赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色に対応する３つの第１メモリ３６ａ，第２メモリ３６ｂ，第３メモリ３６ｃに選択的に記憶されるようになっている。上記第１メモリ３６ａ，第２メモリ３６ｂ，第３メモリ３６ｃに記憶されたＲ，Ｇ，Ｂ色信号は、同時に読み出され、色補正回路３７に入力する。
【００３５】上記色補正回路３７では、Ｒ，Ｂ色信号がそれぞれ係数器３８，３９に入力する。係数器３８，３９では入力信号の大きさを所定の大きさに変換する。この変換は予め設定された値或いは外部より設定された値によって行われる。
【００３６】上記色補正回路３７によって、色補正されたＲ，Ｇ，Ｂ色信号は、Ｄ／Ａ変換器４０によって、アナログ信号に変換され、Ｒ，Ｇ，Ｂ色信号として出力されると共に、エンコーダ４１に入力され、このエンコーダ４１からＮＴＳＣコンポジット信号として出力されるようになっている。
【００３７】そして、上記Ｒ，Ｇ，Ｂ色信号または、ＮＴＳＣコンポジット信号が、カラーモニタ８に入力され、このカラーモニタ８によって、観察部位がカラー表示されるようになっている。
【００３８】また、上記ビデオプロセッサ７内には、システム全体のタイミングを作るタイミングジェネレータ４２が設けられ、このタイミングジェネレータ４２によって、発光素子ドライバ２５，液晶ドライバ２６，撮像素子ドライバ３１，セレクト回路３５等の各回路間の同期が取られている。
【００３９】次に、このように構成された本実施の形態の電子内視鏡装置の作用について説明する。
【００４０】タイミングジェネレータ４２によって、撮像素子ドライバ３１が固体撮像素子２８を駆動するための駆動パルスを生成すると共に、カラー液晶パネル２２の色を制御するための液晶駆動信号及び３つの白色発光素子２１を点灯させるための点灯駆動信号をそれぞれ液晶ドライバ２６，発光素子ドライバ２５を介して発生させる。
【００４１】ここで、固体撮像素子２８の遮光タイミングと露光タイミングについて説明する。
【００４２】図３は、固体撮像素子２８としてフレームトランスファ方固体撮像素子を用いた時の駆動タイミングを示す図であり、フレームトランスファ型固体撮像素子は露光タイミングで感光部に信号電荷が蓄積され、蓄積された信号電荷は遮光タイミングで蓄積部に転送される。
【００４３】本実施の形態の面順次方式の電子内視鏡装置１においては、垂直同期信号（図３（ａ））のタイミングでカラー液晶パネル２２の状態を遮光状態（黒色状態）をはさみＲ，Ｇ，Ｂ各色状態の順で制御する（図３（ｄ））。つまり、カラー液晶パネル２２は、前記露光タイミングのＲＧＢの順に応じて、黒をはさんで液晶の色を変えることにより、それぞれ指定したタイミングでＲＧＢの色に変更する。
【００４４】３つの白色発光素子２１の前面にはカラー液晶パネル２２が設けられているので、白色発光素子５２から発っせられた光は、カラー液晶パネル２２の色の変化に合わせて先端部９から色のついたＲＧＢの照明光が出射される。
【００４５】この先端部９から出射された光により、観察部位を照明するようになっており、この観察部位からの戻り光は対物レンズ系２７によって、固体撮像素子２８上に結像され、光電変換される。
【００４６】従って、固体撮像素子２８では、遮光タイミング（図３（ｂ））と露光タイミング（図３（ｃ））がＲＧＢの順で交互に行われ、順次、固体撮像素子２８より信号を読み出して、後段の第１メモリ３６ａ，第２メモリ３６ｂ，第３メモリ３６ｃで同時化することにより１画面のカラー映像を得る。
【００４７】このように本実施の形態の電子内視鏡装置１では、図４（ｂ）に示す従来のＲ専用発光素子５０ａ、Ｇ専用発光素子５０ｂ、Ｂ発光素子専用の５０ｃを露光タイミングに合わせて順次点滅させる方式に対して、図４（ａ）に示すように、従来のＲ専用発光素子５０ａ、Ｇ専用発光素子５０ｂ、Ｂ発光素子専用の５０ｃの配置スペースに３つの白色発光素子２１を配置し、３つの白色発光素子２１からの白色光を、カラー液晶パネル２２を露光タイミングに合わせてＲＧＢの順で液晶パネルの色を変更することにより、Ｒ，Ｇ，Ｂの面順次光として出射させるので、従来の方式の出射の方法に比べ、各ＲＧＢの光量は３倍となり、光の利用効率を上げることができる。
【００４８】なお、本実施の形態では、カラー液晶パネル２２を遮光タイミング期間中は黒にしていたが、タイミングジェネレータ４２で発光素子ドライバ２５を制御することにより、遮光タイミング時に白色発光素子２１を消灯させることにより、遮光期間を設けてもよい。
【００４９】図５は本発明の第２の実施の形態に係る電子内視鏡装置の構成を示す構成図である。
【００５０】第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００５１】本実施の形態は、カラー液晶パネル２２の配置を白色発光素子２１の前面から固体撮像素子２８の前面に配置したという構成が異なるのみであり、その他の部分は第１の実施の形態と同じである。
【００５２】本実施の形態では、白色発光素子２１から照射された白色光は観察部位を照明し、この照明光の観察部位からの戻り光は対物レンズ系２７を通って、カラー液晶パネル２２を通過し、固体撮像素子２８上に結像される。
【００５３】ここで、カラー液晶パネル２２はタイミングジェネレータ４２により、第１の実施の形態と同様に、露光タイミング及び遮光タイミングに応じて液晶パネルの色が変化する。この結果、固体撮像素子２８には所定の露光タイミングでＲＧＢの色信号が結像され、後段の信号処理回路へ出力される。
【００５４】従って、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様に、ＲＧＢで専用の発光素子を持つ必要がないため、白色発光素子の数量分だけ光量を得ることができ、光を効率良く使用することができる。
【００５５】図６及び図７は本発明の第３の実施の形態に係わり、図６はフレームトランスファ型固体撮像素子の構成を示す構成図、図７は図６のフレームトランスファ型固体撮像素子の変形例の構成を示す構成図である。
【００５６】第３の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００５７】本実施の形態では、白色発光素子２１及び固体撮像素子２８の代わりに、図６（ａ）に示すように、感光部６０、蓄積部６１、水平転送レジスタ６２及び出力アンプ６３からなり、感光部６０の左右に例えば３つの白色発光素子６５からなる白色発光素子群６５ａ，６５ｂをそれぞれ内蔵したフレームトランスファ型固体撮像素子６４を用いて構成され、白色発光素子群６５ａ，６５ｂの上部には、カラー液晶パネル２２が配置され、カラー液晶パネル２２は、第１の実施の形態と同様に、露光タイミング及び遮光タイミングによって、ＲＧＢに色を変化させ、各色の照明光を出射できるようになっている。
【００５８】なお、カラー液晶パネル２２は、白色発光素子群６５ａ，６５ｂを内蔵したフレームトランスファ型固体撮像素子６４のパッケージに内蔵しても良いし、パッケージの上にカラー液晶パネル２２を張り合わせたものでもよい。固体撮像素子及び白色発光素子及びカラー液晶パネルを一体化することにより、従来の電子内視鏡装置に比べ、より小型な内視鏡を提供するが可能となる。
【００５９】その他の構成及び作用は第１の実施の形態と同じである。
【００６０】従って、図６（ｂ）に示す、２組のＲ専用発光素子６６ａ、Ｇ専用発光素子６６ｂ、Ｂ専用発光素子６６ｃを内蔵した従来のフレームトランスファ型撮像素子６７と比べ、同じスペースに３つの白色発光素子６５からなる２組の白色発光素子群６５ａ，６５ｂを配置し、カラー液晶パネル２２により観察部位にＲＧＢ面順次光を照射することができ、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様に、ＲＧＢで専用の発光素子を持つ必要がないため、白色発光素子の数量分だけ光量を得ることができ、光を効率良く使用することができる。
【００６１】第３の実施の形態においては、白色発光素子群６５ａ，６５ｂの上部にカラー液晶パネル２２を配置するとしたが、図７に示すように、白色発光素子群６５ａ，６５ｂを内蔵したフレームフランスファ型固体撮像素子６２の感光部６０の上面にカラー液晶パネル２２を配置して、第１の実施の形態と同様に、露光タイミング、遮光タイミングに応じてカラー液晶パネル２２の色をＲＧＢの順で変化させることにより、カラー撮像信号を得るように構成してもよい。
【００６２】なお、上記各実施の形態では、固体撮像素子をフレームトランスファ型として説明したが、これに限らず、その他の転送方式を持ったインターライントランスファ型固体撮像素子またはフレームインターライントランスファ型固体撮像素子等でもよい。
【００６３】また、上記各実施の形態では、カラー液晶パネルはＲＧＢの原信号の順で変化すると述べたが、これは、マゼンダ、シアン、イエロー等の補色系の色に変化させて信号処理を行ってもよい。
【００６４】［付記］
（付記項１） 照明光を被写体に照射する照明手段として発光素子と、前記発光素子を駆動制御する発光素子制御手段と、前記被写体の像を撮像する固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動制御する固体撮像素子制御手段とを具備した面順次方式の電子内視鏡装置において、前記発光素子または前記固体撮像素子の前面に設けられたカラー液晶パネルと、前記カラー液晶パネルの色を制御する液晶制御手段とを備えたことを特徴とする面順次方式の電子内視鏡装置。
【００６５】（付記項２） 固体撮像素子制御手段による前記固体撮像素子の駆動タイミングに応じて、前記発光素子制御手段または前記液晶制御手段は、前記発光素子または前記カラー液晶パネルの駆動制御を行うことを特徴とする付記項１に記載の面順次方式の電子内視鏡装置。
【００６６】（付記項３） 前記カラー液晶パネルは、ＲＧＢの原色またはＭｇ、Ｃｙ、Ｙｅの補色または遮光状態に色を可変することを特徴とする付記項１または２に記載の面順次方式の電子内視鏡装置。
【００６７】（付記項４） 前記カラー液晶パネル、前記発光素子及び前記固体撮像素子が一体化されていることを特徴とする付記項１、２または３のいずれか１つに記載の面順次方式の電子内視鏡装置。
【００６８】（付記項５） 前記発光素子は、白色発光素子であることを特徴とする付記項１、２、３または４のいずれか１つに記載の面順次方式の電子内視鏡装置。
【００６９】
【発明の効果】以上説明したように本発明の面順次方式の電子内視鏡装置によれば、制御手段が発光素子または固体撮像素子の前面に設けられたカラー液晶パネルの色を制御するので、発光素子を用いた場合の光の利用率を向上させ、発光素子の光量を充分に利用することができるという効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００３７６
【氏名又は名称】オリンパス光学工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）３月２３日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 進
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２６７０９８ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１０月５日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−７４４３７ |
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