トップ :: A 生活必需品 :: A61 医学または獣医学;衛生学




【発明の名称】 電子内視鏡装置
【発明者】 【氏名】樋口 充
【要約】 【課題】従来の画素混合読出し方式に代わる全画素読出し方式を提案すると共に、これらの方式を選択できるようにする。

【解決手段】画素混合読出し方式回路部を有する電子内視鏡装置に、遮光期間を利用しながらＣＣＤ１１から全画素信号を読み出す全画素読出し方式回路基板３３を選択的に取付け可能に構成すると共に、マイコン１４によりこの全画素読出し方式回路基板３３が存在するか否かを判別し、この回路基板３３が存在する場合は全画素読出し方式の処理を実行する。また、モニタ上には、画素混合読出し方式又は全画素読出し方式のいずれの方式が動作中であるかを文字、図柄等で表示する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 撮像素子から画素信号を上下水平ライン間で混合して読み出す画素混合読出し方式の回路部と、所定の遮光期間を利用しながら上記撮像素子から全画素信号を読み出す全画素読出し方式の回路部とのいずれか一方を標準で装着し、他方を選択的に取付け可能に構成し、上記の選択的な取付けが可能な回路部が存在するか否かを判別し、この回路部の存在が検出された場合は当該回路部の方式の動作を実行するように制御する制御回路を備えてなる電子内視鏡装置。
【請求項２】 上記画素混合読出し方式又は上記全画素読出し方式のいずれの方式が動作中であるかを示す表示をモニタ画面上に付したことを特徴とする上記請求項１記載の電子内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子内視鏡装置、特に従来の画素混合読出し方式に加え、全画素を読み出す全画素読出し方式を選択的かつ容易に利用することができる電子内視鏡装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子内視鏡装置において使用される固体撮像素子、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）では、光電変換素子により画素単位で蓄積される電荷を読み出すことにより、画像信号（ビデオ信号）が得られるようになっている。このようなＣＣＤで、同時式電子内視鏡装置に使用されるものでは、その上面に画素単位でＭｇ（マゼンタ）、Ｃｙ（シアン）、Ｇ（グリーン）、Ｙｅ（イエロー）の色フィルタが配置され、これによってカラー画像が形成される。
【０００３】そして、従来の色差線順次混合読出し（画素混合読出し）方式によれば、ＣＣＤから上下水平ラインの画素の蓄積電荷が加算混合されて読み出され、これによって奇数フィールドと偶数フィールドのビデオ信号が例えば１/６０秒のタイミングで順次形成される。その後、これらの奇数フィールド信号と偶数フィールド信号は、インターレース走査されて１フレームの画像として形成され、この画像がモニタ上に動画として表示される。更に、このような電子内視鏡装置では、操作部にフリーズスイッチが配置されており、このフリーズスイッチが押されたときには、そのときの静止画が形成、表示される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の画素混合読出し方式においては、１フレーム画像を形成するための奇数フィールド画像と偶数フィールド画像との間（２回の露光の間）に、１／６０秒の時間のずれがあり、この間に内視鏡自体のブレや被観察体の動き等があると、画質（解像度、色ずれ等）が低下するという問題がある。
【０００５】また、電子内視鏡装置では、信号の蓄積時間を変える電子シャッタ機能が多く採用されており、これによれば、近距離で明るい場所等において蓄積時間を短くすれば画質の向上を図ることができる。しかし、上記の１／６０秒のタイムラグがあるため、静止画等においては、蓄積時間を短くした効果が十分に享受できないという不都合もある。
【０００６】本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来の画素混合読出し方式に代えて、高画質の画像を得ることができる全画素読出し方式を提案すると共に、使用者などの状況に応じてこれらの方式を選択できる電子内視鏡装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、請求項１の発明に係る電子内視鏡装置は、撮像素子から画素信号を上下水平ライン間で混合して読み出す画素混合読出し方式の回路部と、所定の遮光期間を利用しながら上記撮像素子から全画素信号を読み出す全画素読出し方式の回路部とのいずれか一方を標準で装着し、他方を選択的に取付け可能に構成し、上記の選択的な取付けが可能な回路部が存在するか否かを判別し、この回路部の存在が検出された場合は当該回路部の方式の動作を実行するように制御する制御回路を備えてなることを特徴とする。請求項２に係る発明は、上記画素混合読出し方式又は上記全画素読出し方式のいずれの方式が動作中であるかを示す表示をモニタ画面上に付したことを特徴とする。
【０００８】上記の構成によれば、例えば標準で画素混合読出し方式回路基板が装着され、他方の全画素読出し方式回路基板はコネクタ等で取付けが可能な状態とされる。そして、この全画素読出し方式回路基板の取付け状態が制御回路で判別され、当該回路基板の存在が検出されないときは、従来と同様の画素混合読出し方式で固体撮像素子から２水平ラインの画素混合信号が読み出され、これに基づいて動画及び静止画が形成される。
【０００９】一方、全画素読出し方式回路基板の存在が検出されたときには、当該方式により固体撮像素子から全画素の信号が読み出される。即ち、例えば、１／６０秒毎の期間（垂直同期期間）内での露光（露光時間は任意）により蓄積された電荷につき、次の遮光期間（遮光手段で遮光される）で例えば奇数ラインの信号を読み出し、次の期間（露光期間）で偶数ラインの信号を読み出すことにより、１回の露光で得られた全画素の信号を抽出する。
【００１０】そして、例えば上記の奇数ラインと偶数ラインの信号は、後に上下ライン同士で混合され、最終的には従来と同様の混合信号とされて奇数フィールド及び偶数フィールドの信号となり、これらの信号から動画が形成される。一方、フリーズ信号に基づき静止画も表示されるが、この全画素読出し方式では、１回の露光で得られた画像データに基づいて静止画が形成されることになり、この静止画は上記画素混合読出し方式の場合と比較して高画質となる。
【００１１】請求項３の発明によれば、例えば全画素読出し方式の動作中は”Ｈ”、画素混合読出し方式の動作中は”Ｌ”がモニタ画面上に表示され、この文字表示で動作方式が容易に確認できることになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１には、実施形態の第１例である電子内視鏡装置の回路構成が示され、図２には固体撮像素子の色フィルタの構成と画素混合読出し方式及び全画素読出し方式の両処理が示されている。図１の電子内視鏡装置は、電子スコープの先端部に色フィルタを備えたＣＣＤ１１が設けられており、このＣＣＤ１１の色フィルタは、図２（Ａ）に示されるように、画素単位で例えば偶数ラインにＭｇ（マゼンタ）、Ｃｙ（シアン）のフィルタ、奇数ラインにＧ（グリーン）、Ｙｅ（イエロー）のフィルタが交互に配置される。そして、カラー画像処理においては、これらの色フィルタを介して得られた信号を混合演算することによりカラー画像信号が形成される。
【００１３】このＣＣＤ１１には、これを駆動するためのＣＣＤ駆動回路１２が接続され、この駆動回路１２はマイコン１４によって制御されることにより、画素混合読出し方式と全画素読出し方式の両方の駆動を行う。例えば、全画素読出し方式の場合は、１回の露光でＣＣＤ１１に蓄積された全画素分の蓄積データを、奇数ラインと偶数ラインに分けて読み出すための時間がずれた２種類のパルス（Ｐ1，Ｐ2）を上記ＣＣＤ駆動回路１２から供給し、これにより上記奇数ラインの信号と偶数ラインの信号を別々に順次読み出す。一方、画素混合読出し方式では１種類の読出しパルスを各ラインに与える。なお、上記マイコン１４は当該装置の統括制御を行うと共に、上記の両方式で画像処理をするための切換え制御を実行することになる。
【００１４】一方、上記ＣＣＤ１１には、アナログ信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器１５が設けられ、このＡ／Ｄ変換器１５の後段に、ａルートを介して画素混合読出しモードと全画素読出しモードを切り換える方式切換え器１６、ビデオ信号に対し所定のカラー画像処理を実行するデジタルシグナルプロセッサ（ＤＶＰ）１７が設けられる。このＤＶＰ１７は、内部にタイミングジェネレータ（ＴＧ）を含み、例えばホワイトバランス、ガンマ補正、輪郭補正、像位置の制御、拡大処理等等の各種の処理を行う。
【００１５】このＤＶＰ１７の後段には、奇数フィールドデータ及び偶数フィールドデータを記憶する第４メモリ１８及び第５メモリ１９、そして切替え回路２０、Ｄ／Ａ変換器２１が設けられる。標準の画素混合読出し方式では、上記方式切換え器１６がａルートを選択しており、このａルートを介して入力されるビデオ信号に基づき、上記の構成で動画と静止画を形成することになる。
【００１６】また、電子内視鏡装置の光源部では、ランプ２４、絞り２５が設けられ、このランプ２４の出力光がライトガイド２６によりスコープ先端まで導かれる。上記ランプ２４は、ランプ駆動回路２７で点灯駆動され、上記絞り２５は絞り制御回路２８で制御されており、この絞り制御回路２８は輝度信号に基づき画面の明るさが一定となるように絞り２５の開口量を可変制御する。そして、当該例では、全画素読出し方式の処理のために、上記絞り２５とライトガイド２６の入射端との間に、例えば半円状板からなる遮光板３０が配置され、この遮光板３０は遮光板制御回路３１で回転駆動される。この遮光板３０と遮光板制御回路３１は、全画素読出し方式の実行時に、１／６０秒毎のサイクルとなるフィールドＯ／Ｅ信号の期間において交互に光を遮断し、１回の露光で得られた全画素を読み出せるようにする。
【００１７】そうして、当該例では、図示されるように既に全画素読出し方式回路基板３３が取り付けられているが、この回路基板３３は、着脱自在となるコネクタ等の一般的な接続手段により装置の所定の位置に取付け・接続可能とされ、この取付けは選択的でかつ任意となる。この全画素読出し方式回路基板３３には、例えば奇数ラインの画像データを記憶する第１メモリ３４、偶数ラインの画像データを記憶する第２メモリ３５、上記第１メモリ３４のデータをそのまま記憶し、読出しのタイミングを１／６０秒だけ遅らせるための位相調整用の第３メモリ３６、混合回路３７、メモリ制御回路３８を実装する。
【００１８】即ち、ＣＣＤ１１で得られた全画素信号は、奇数ラインのデータと偶数ラインのデータに分けられた状態で、それぞれのメモリ３４，３５に一旦格納され、第１メモリ３４の奇数ラインデータは１／６０秒遅れて第２メモリ３５の偶数ラインデータと同一位相にされる。その後、次段の混合回路３７では、第３メモリ２５の奇数ラインの画素データと第２メモリ２４の偶数ラインの画素データが加算混合され、上記の画素混合読出し方式と同様の画素混合信号が形成される。
【００１９】このような全画素読出し方式回路基板３３は、その取付け状態が上記マイコン１４により判別されることになる。例えば、非接続時におけるコネクタ等の所定の端子の出力状態をLowとし、当該回路基板３３が取り付けられたとき、LowからHighの状態に切り換わるように設定することにより、全画素読出し方式回路基板３３の存在を検出することができる。そして、この回路基板３３の存在を確認した場合は、マイコン１４は上記方式切換え器１６により信号ラインをａルートからｂルートに切り換え（映像信号取込み時）、ＣＣＤ駆動回路１２や遮光板制御回路３１についても全画素読出し方式の処理に切り換えることになる。なお、この電子内視鏡装置では、スコープの操作部にフリーズスイッチが設けられており、このフリーズスイッチからのフリーズ信号をマイコン１４が受け取ることにより、静止画形成動作が実行される。
【００２０】第１例は以上の構成からなり、まず図２により、上記画素混合読出し方式と全画素読出し方式の処理の相違を説明する。図２（Ａ）に示されるように、画素単位で色フィルタが設けられたＣＣＤ１１では、走査線数に対応して、０ラインからＮラインまで水平ラインが設けられ、この水平ラインの画素データを転送ラインに転送して読み出すように構成される。そして、画素混合読出し方式では、図２（Ｂ）に示されるように、ＣＣＤ１１から直接、０ライン＋１ライン，２ライン＋３ライン，４ライン＋５ライン…の加算信号〔ｏ（奇数ライン）＋ｅ（偶数ライン）〕と、１ライン＋２ライン，３ライン＋４ライン，５ライン＋６ライン…の加算信号〔（ｏ＋ｅ）’〕が１期間（１/６０秒）毎に交互に読み出される（この両信号は異なる露光期間で得られる）。そして、これらの信号は、図２（Ｄ）に示されるように、奇数（Ｏｄｄ）フィールドデータ及び偶数（Ｅｖｅｎ）フィールドデータとして第４及び第５メモリ１８，１９に出力される。
【００２１】一方、全画素読出し方式では、図２（Ｃ）に示されるように、１回の露光で得られた全画素信号につき、１，３，５…の奇数ラインの信号（遮光期間）と、０，２，４…の偶数ラインの信号（次の期間）が読み出される。その後、混合回路３７により、これらの奇数ラインと偶数ラインの信号同士が図示の実線〔ｏ＋ｅ〕と点線〔（ｏ＋ｅ）’〕のように加算され、最終的には、図２（Ｄ）の奇数フィールドデータと偶数フィールドデータとなって第４及び第５メモリ１８，１９に出力される。
【００２２】図３には、上記マイコン１４での方式切換え動作が示されており、図示されるように、ステップ１０１では全画素読出し方式回路基板３３が存在するか否かの判定が行われ、”ＮＯ”のときはステップ１０２にて画素混合読出し方式の動作を実行し、”ＹＥＳ”のときはステップ１０３にて全画素読出し方式の動作を実行する。
【００２３】図４には、上記全画素読出し方式処理が実行されている場合の黒レベル信号の抽出処理が示されており、当該例では全画素読出し方式のときでも、オプティカルブラック信号についてはａルートを通して得られる黒レベル信号をクランプする。例えば、図４（Ａ）のようなＣＣＤ１１から出力された水平同期したビデオ信号に対し、図４（Ｂ）のオプティカルブラックパルス（ＯＢＰ）が与えられるが、このパルスに基づいて図１の方式切換え回路１６を切換え動作させ、図４（Ｃ）に示されるように、信号入力ルートをオプティカルブラック期間だけａルートに切り換えており、これによって静止画表示後から動画表示へ戻る際の色再現性の悪化を防止している。
【００２４】即ち、全画素読出し方式における静止画の形成処理では、第１及び第２メモリ３４，３５に格納された画像データを繰り返し読み出すので、次のデータの書込みが禁止され、後段のＤＶＰ１７では古いデータ(数期間前のデータ)に基づいてクランプ処理が実行される。このため、静止画から動画へ移行する際に信号の黒レベルが大きく変化することが生じ得る。当該例では、カラー処理の基準である黒レベルの信号だけはａルートを介して最新のものを入力することにより、動画移行時の黒レベルの変動を抑制し、良好な色再現性が得られるようにしている。
【００２５】次に、各方式での信号処理の動作を説明する。図５及び図６には、画素混合読出し方式（Ａ方式）の画像処理タイミングが示されており、上述したように、上記全画素読出し方式回路基板３３の存在が検出されない場合は、画素混合読出し方式が実行される。図５は、動画形成時の処理タイミングであり、図５（Ａ）に示されるように、画像処理では例えば１／６０秒毎のフィールドＯ（Ｏｄｄ）／Ｅ（Ｅｖｅｎ）信号が用いられる。また、図５(Ｂ)のように、光源光はライトガイド２６を介して常に与えられ、図５（Ｃ），（Ｄ）のように、読出しパルスは同一のものとなる。
【００２６】そして、ＣＣＤ１１からは図２（Ｂ）で説明した画素混合信号がａルートを介して出力され、図５（Ｅ）のように、第４メモリ１８には、Ｏ1のフィールド期間で蓄積された（ｏ＋ｅ）1、Ｏ2の期間で蓄積された（ｏ＋ｅ）2、Ｏ3の期間で蓄積された（ｏ＋ｅ）3 … の混合信号が書き込まれ、第５メモリ１９には、Ｅ1のフィールド期間で蓄積された（ｏ＋ｅ）1’、Ｅ2の期間で蓄積された（ｏ＋ｅ）2’、Ｅ3の期間で蓄積された（ｏ＋ｅ）3’ … の混合信号（組合せラインが異なるもの）が書き込まれる。その後、これらのビデオ信号は、図（Ｇ），（Ｈ）に示されるように、１期間遅れて読み出され、これがモニタに出力されることによりモニタ上に動画が表示される。
【００２７】図６は、フリーズ信号に基づいて形成される静止画のタイミングであり、例えば図６（Ｂ）に示されるタイミングでフリーズトリガーを出力したとすると、図（Ｃ）のように、Ｏ1期間（図Ａ）の露光で蓄積された（ｏ＋ｅ）1の混合信号が第４メモリ１８に書き込まれ、また、図（Ｄ）のように、次のＥ1期間の露光で蓄積された（ｏ＋ｅ）1’の混合信号が第５メモリ１９に書き込まれ、その後のこれらのメモリ１８，１９への書込みが禁止される。そして、これらのビデオ信号は図（Ｅ），（Ｆ）に示されるように繰り返し読み出されることにより、モニタ上に静止画が表示される。
【００２８】図７乃至９には、全画素読出し方式（Ｂ方式）の画像処理タイミングが示されており、上記全画素読出し方式回路基板３３の存在が検出された場合に、この全画素読出し方式が上記マイコン１４により実行される。図７及び図８は、動画形成時の処理タイミングであり、この場合は、図７（Ａ）のフィールドＯ／Ｅ信号に相応して図１の遮光板３０が回転駆動されることにより、図７（Ｂ）のように、例えば奇数フィールド期間（１／６０秒）毎に光が出力される。また、図７(Ｃ)のような１／３０秒毎の読出しパルスＰ1とこのパルスＰ1と１期間ずれた、図７(D)の読出しパルスＰ2がＣＣＤ１１に与えられる。
【００２９】そうすると、ＣＣＤ１１からは図２（Ｃ）で説明した奇数ラインと偶数ラインの信号がｂルートを介して入力され、図７（Ｅ）のように、第１メモリ３４には、Ｏ1のフィールド期間で蓄積されたｏ1、Ｏ2の期間で蓄積されたｏ2、Ｏ3の期間で蓄積されたｏ3 … の奇数ライン信号が書き込まれ、第２メモリ３５には、Ｅ1のフィールド期間で蓄積されたｅ1、Ｅ2の期間で蓄積されたｅ2、Ｅ3の期間で蓄積されたｅ3 … の偶数ラインの信号が書き込まれる。
【００３０】そして、これらの奇数及び偶数ライン信号は、図８（Ｇ），（Ｈ）のように２回ずつ読み出されるが、この図８（Ｇ）の点線の丸で示した読出し信号については、第３メモリ３６へ書き込まれ、図８（Ｉ）のように、この第３メモリ３６のビデオ信号も２回ずつ読み出される。次に、この図８（Ｈ），（Ｉ）の信号は、混合回路３７で図２（Ｃ）のように画素混合され、図８（Ｊ）のように、第４メモリ１８には、ｏ1＋ｅ1、ｏ2＋ｅ2、ｏ3＋ｅ3 … の信号が書き込まれ、第５メモリ１９には、（ｏ1＋ｅ1）’、（ｏ2＋ｅ2）’、（ｏ3＋ｅ3）’ … の信号が書き込まれる。その後、これらのビデオ信号は、図（Ｌ），（Ｍ）に示されるように、１期間遅れて読み出され、これがモニタに出力されることによりモニタ上に動画が表示される。
【００３１】図９は、フリーズ信号に基づいて形成される静止画のタイミングであり、例えば図９（Ｂ）に示されるタイミング（実線位置でも点線位置でもよい）でフリーズトリガーを出力したとすると、図９（Ｃ）のように、Ｏ1期間の露光で蓄積されたｏ1の信号が第１メモリ３４に書き込まれ、その後の例えば３期間が書込み禁止とされ、また、図９（Ｄ）のように、上記のＯ1期間の露光で蓄積されたｅ1の信号が第２メモリ３５に書き込まれ、その後の例えば３期間が書込み禁止とされる。
【００３２】そして、これらの信号は、図９（Ｅ），（Ｆ），（Ｇ）のように、繰り返し読み出され、混合回路３７で加算混合される。次に、図９（Ｈ）のように、第４メモリ１８には、ｏ1＋ｅ1の信号が書き込まれ、第５メモリ１９には、（ｏ1＋ｅ1）’の信号が書き込まれ、その後は書込み禁止とされる。次に、これらのビデオ信号は、図（Ｊ），（Ｋ）に示されるように、１期間遅れて繰り返し読み出されることにより、モニタ上に静止画が表示される。
【００３３】このような実施形態例の全画素読出し方式では、１回の露光で得られた画素信号によって１枚の画像を形成できるので、高画質となり、特に静止画での観察において有用となる。また、黒レベル信号はａルートを介して常に最新のものを入力するので、静止画表示後であっても色再現性を良好に維持することが可能となる。
【００３４】図１０及び１１には、現在動作中の処理方式をモニタ上に表示する第２例の構成が示されている。この第２例は、上記第１例と同様の構成において図１０に示されるように、ＤＶＰ１７と第４及び第５メモリ１８，１９の間に、キャラクタジェネレータを含む文字混合回路４０を設けており、この文字混合回路４０によって、文字画像を映像信号に付加することができる。これによれば、図１１に示されるように、モニタ４１の画面右上等に方式を示す文字等が表示され、当該例では、例えば画素混合読出し方式がＮ、全画素読出し方式がＨで表される。なお、この表示は図柄等でもよい。
【００３５】上記実施形態例では、全画素読出し方式回路基板３３を選択的に取付け可能としたが、この回路基板３３を標準で装着し、逆に画素混合読出し方式の回路基板を取付け可能にしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、画素混合読出し方式回路部と遮光期間を利用しながら撮像素子から全画素信号を読み出す全画素読出し方式の回路部とを選択的に取付け可能に構成すると共に、これらの回路部が存在するか否かの判別を行い、例えば上記全画素読出し方式回路部が存在する場合は当該方式の動作を実行するようにしたので、従来の画素混合読出し方式に代えて、全画素読出し方式を容易に利用することができ、また使用者は各種の状況を考慮して高画質画像を選択することが可能となる。
【００３７】また、請求項２の発明によれば、現在の表示画像が画素混合読出し方式又は全画素読出し方式のいずれの方式で得られたものであるかをモニタ画面上で容易に確認できるという利点がある。
【出願人】 【識別番号】０００００５４３０
【氏名又は名称】富士写真光機株式会社
【出願日】 平成１１年１月１１日（１９９９．１．１１）
【代理人】 【識別番号】１０００９８３７２
【弁理士】
【氏名又は名称】緒方 保人
【公開番号】 特開２０００−２０１８８９（Ｐ２０００−２０１８８９Ａ）
【公開日】 平成１２年７月２５日（２０００．７．２５）
【出願番号】 特願平１１−３９５４