JP2790948B2 - 電子内視鏡装置の信号処理回路 - Google Patents
電子内視鏡装置の信号処理回路Info
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Description
たビデオ信号に対して画像表示のための処理を施す電子
内視鏡装置の信号処理回路の構成に関する。
内視鏡装置が周知であり、この種の電子内視鏡装置は、
例えば消化管、構造物等の被観察体内へ電子内視鏡(電
子スコープ)を挿入し、先端部に設けられた固体撮像素
子であるCCD(Charge Coupled Device )にて被観察
体内を観察することができる。
が示されており、電子内視鏡(電子スコープ)1は外部
プロセッサ装置2にコネクタにて着脱自在に接続され
る。この電子内視鏡1の先端部内には、観察窓3に光学
的に接続されたCCD4及びCCD駆動回路5が配設さ
れ、一方被観察体内へ観察光を照射する照射窓6及びこ
の照射窓6に光を供給するライトガイド(光ファイバ)
7が配設される。また、外部プロセッサ装置2内には、
前置増幅器8を介して相関二重サンプリング(CDS−
Correlated Double Sampling)回路9が上記CCD4に
接続して設けられ、このCDS回路9にはサンプリング
パルス発生回路10からサンプリングパルスが与えられ
る。このCDS回路9へは、ガンマ補正、ホワイトバラ
ンス処理等を行い、かつメモリ等を有するビデオ信号処
理部11が接続される。更に、光源装置12及び集光レ
ンズ13を有しており、この光源装置12によって上記
電子内視鏡1のライトガイド7に所定の光(面順次式に
おいてはRGB光)が供給される。
ら出力された光が電子内視鏡1の照射窓6から被観察体
内へ照射され、これによって被観察体像が観察窓3を介
してCCD駆動回路5で駆動されたCCD4にて捉えら
れる。このCCD4から出力されたビデオ信号は、前置
増幅器8を介してCDS回路9へ供給されるが、このC
DS回路9においてCCD4の出力がクランプ処理され
ると共に、画像情報が包含されたビデオ信号部分がサン
プルホールドされる。この場合のサンプリング処理は、
サンプリングパルス発生回路10の出力に基づいて行わ
れ、クランプパルスと関連をもって位相調整されたサン
プリングパルスによりサンプルホールド処理されること
になり、この相関二重サンプリングにより、ビデオ信号
中の雑音は良好に低減される。
処理部11でガンマ補正処理等が行われた後に、外部プ
ロセッサ装置2に接続されたモニタへ出力されており、
このようにしてモニタには被観察体内の画像がカラー表
示されることになる。
おける電子内視鏡装置の信号処理回路では、異なる長さ
の電子内視鏡1を用いる場合は、上記CCD4から出力
されたビデオ信号をクランプし、サンプルホールドする
タイミングが相違することになり、CDS回路9を有効
に動作させることができないという問題があった。即
ち、従来から適用対象部位に応じて各種の長さの電子内
視鏡1が存在しており、異なる長さの電子内視鏡1を外
部プロセッサ装置2へ接続する場合には、その長さを伝
送するビデオ信号の時間を考慮した動作タイミングで上
記サンプルパルス等を上記CDS回路8に供給する必要
がある。この場合、各種の電子内視鏡1に対応して上記
動作タイミングを切り換える回路等を外部プロセッサ装
置2へ設けることも考えられるが、これでは回路が複雑
になると共に、電子内視鏡1の取替え作業も煩雑にな
る。
8号公報に示されるように、サンプルホールド回路を電
子内視鏡1の先端部にCCD4と同一チップに、又は単
独で設けることも行われている。しかし、この場合は先
端部の外径が太くなり、電子内視鏡の細径化を図る上で
障害となる。また、先端部にサンプルホールド回路を配
設することにより、当該部の電力消費が増加して挿入さ
れる先端部の温度上昇を招き、CCD4のシリコン基板
表面に発生する暗電流ムラを増加させるので、CCD4
の性能劣化が生じることになる。
であり、その目的は、異なる長さの電子内視鏡を使用す
る場合でも、動作タイミングを変換することなく、相関
二重サンプリング回路を有効に動作させると共に、回路
構成が簡略化され、取扱いが容易となる電子内視鏡装置
の信号処理回路を提供することにある。
に、第1請求項に係る発明は、固体撮像素子が内蔵され
た電子内視鏡を外部プロセッサ装置に接続してなる電子
内視鏡装置の信号処理回路において、上記固体撮像素子
で得られたビデオ信号を相関二重サンプリングする相関
二重サンプリング回路と、この相関二重サンプリング回
路へ供給するクランプパルス及びサンプリングパルスの
位相を変える位相可変手段の両方を、電子内視鏡側の操
作部又はコネクタ部へ配設したことを特徴とする。
子を駆動する駆動回路を、上記相関二重サンプリング回
路及び位相可変手段と共に、上記電子内視鏡の操作部又
はコネクタ部へ配設したことを特徴とする。
路と共に、位相可変手段を電子内視鏡の操作部あるいは
コネクタ部内のセットアップボードに配設することによ
り、個々の電子内視鏡の長さに応じたタイミングのサン
プリングパルス及びクランプパルスを容易に形成するこ
とができる。従って、種類の異なる電子内視鏡を外部プ
ロセッサ装置に接続する際には、クランプ回路とサンプ
ルホールド回路の動作に関しては配慮を払う必要がな
い。
相可変手段等と一緒に操作部あるいはコネクタ部内のセ
ットアップボードに配設することができ、この場合は水
平駆動パルスあるいはリセットパルスを利用してクラン
プパルスとサンプリングパルスを形成できるので、回路
構成が簡略化できる。
の信号処理回路の構成が示されており、図において電子
内視鏡(電子スコープ)14は外部プロセッサ装置15
に接続される。この電子内視鏡14の先端には、観察窓
3に光学系部材16を介してCCD4が接続され、電子
内視鏡14のほぼ中間部には操作部17が設けられてお
り、この操作部17には図示していないが、電子内視鏡
14の先端部を上下、左右に曲げ操作するアングルツマ
ミ、撮影釦、フリーズ、ハードコピー等の制御釦等が配
置される。第1実施例では、この操作部17にサンプル
ホールド回路としてCDS回路18と、クランプパルス
とサンプリングパルスの両者を形成し、かつこれらパル
スの位相を変える位相可変手段を内蔵した位相可変型サ
ンプリングパルス発生回路19とを配設しており、この
位相可変型サンプリング発生回路19によって電子内視
鏡の長さに応じたタイミングのクランプパルス及びサン
プリングパルスを形成している。
0内にはビデオ信号処理に必要な条件を設定又は調整す
るセットアップボード21が設けられ、このセットアッ
プボード21を介して接続される外部プロセッサ装置1
5内にはビデオ信号処理部23、CCDタイミングパル
ス発生回路24等が設けられている。
成が示されており、このCDS回路18はアンプ26、
コンデンサCc、アンプ27が直列接続されると共に、
このコンデンサCcの直後に基準電源Vcがスイッチン
グ回路28を介して並列に接続され、このスイッチング
回路28に図1の位相可変型サンプリングパルス発生回
路19から出力されるクランプパルスが与えられる。ま
た、上記アンプ27にはゲート回路29を介してアンプ
30が接続され、このゲート回路29の直後にコンデン
サCH が並列に接続されており、上記ゲート回路29に
位相可変型サンプリングパルス発生回路19から出力さ
れるサンプリングパルスが与えられる。このサンプリン
グパルスは、上記クランプパルスと相関関係にあるタイ
ミングパルスとなっており、これによって相関二重サン
プリングが行われる。そして、上記クランプパルス及び
サンプリングパルスは、位相可変型サンプリング発生回
路19によって位相調整することができるので、電子内
視鏡の固有長さに対応した良好なクランプパルス及びサ
ンプリングパルスが形成されることになる。
発生回路19内の回路ブロックが示されており、これは
パルス幅を所定の幅にするためのパルス幅処理回路31
及び位相可変手段としての位相調整回路32にて構成さ
れる。上記パルス幅処理回路31には、水平駆動パルス
φH 或いはリセットパルスφR が供給され、これらのパ
ルスを利用してクランプパルスとサンプリングパルスが
形成される。
成が示されており、この位相調整回路32は、図示され
るように、インバータ33、34、そしてパルス増幅素
子35が設けられ、上記インバータ33の後段に、遅延
回路の動作をする可変抵抗R1 及びコンデンサC1 から
なるRC回路が設けられている。従って、図6に示され
るように、入力端子にリセットパルスφR (100)が
入力される場合には、このRC回路によって上記入力パ
ルスが所定時間tc だけ移動することになり、これをク
ランプパルスとして用いることができる。そして、上記
の所定時間tcは可変抵抗R1 の値を変えることによっ
て変化するので、これによって位相調整できることにな
る。
てインバータ36ともう一つのインバータ37に挟まれ
るように、抵抗R2 及びコンデンサC2 からなるRC回
路が設けられており、このRC回路によって決定される
所定時間ts1(固定時間)だけ、インバータ34の出力
パルスがシフトする。この場合のインバータ37の出力
パルスは、入力端子への入力パルスがtc +ts1の時間
ずれたパルスとなり、実施例ではこのインバータ37の
出力をサンプリングパルスとして利用することになる。
以上のように、この例では一つの可変抵抗R1 によって
クランプパルスとサンプリングパルスの両者の位相を電
子内視鏡の長さに応じて調整することが可能となる。
成が示されており、これはクランプパルス及びサンプリ
ングパルスの位相を別個に調整できるようにしたもので
ある。即ち、インバータ133と134の間に、可変抵
抗R3 及びコンデンサC3 からなるRC回路を、インバ
ータ136と137の間に、可変抵抗R4 及びコンデン
サC4 からなるRC回路を設けており、これによって、
図6に示されるように、入力端子に入力された例えばリ
セットパルスφR (100)を所定時間tc だけシフト
させてクランプパルスを形成し、一方所定時間ts2だけ
シフトさせてサンプリングパルスを形成することができ
る。
6に基づいてその作用を説明する。図1の観察窓3を介
してCCD4で被観察体像が捉えられることになるが、
このCCD4の出力は、直接CDS回路18へ入力され
る。このCCD4の出力は、図6(a)に示されるよう
に、リセットパルス100、フィードスルー部(黒レベ
ル)101、ビデオ情報を包含したビデオ信号部102
から構成される。そうして、位相可変型サンプリング発
生回路19では、図(b)に示されるクランプパルス
と、図(c)に示されるサンプリングパルスが形成さ
れ、これらのパルスがCDS回路18に入力される。上
記クランプパルスが図2のスイッチング回路28に与え
られると、フィードスルー部101が基準電圧Vcによ
って直流再生される。その所定時間ts1の後に、サンプ
リングパルスがゲート回路29へ与えられることにな
り、これによってビデオ信号部102がサンプルホール
ドされる。
スと相関関係にあるので、CCD4の出力ビデオ信号は
相関二重サンプリングされ、雑音を有効に除去したビデ
オ信号が得られる。このようにして、第1実施例では操
作部17にCDS回路18及び位相可変型サンプリング
パルス発生回路19を配設し、当該電子内視鏡14の固
有の長さに対応したビデオ信号のサンプリング動作が実
現可能となる。
て上記相関二重サンプリング回路に類似する遅延差雑音
除去回路を用いた例が示されている。図において、アン
プ42の一方の出力を作動アンプ43の正側端子に接続
し、他方の出力は遅延線44を介して作動アンプ43の
負側端子に接続するように各回路が設けられており、上
記作動アンプ43ではCCD4の出力信号と遅延線44
で時間τだけ遅らせた信号(図8)とを差引いて雑音成
分を除去する。そして、上記作動アンプ43にはゲート
回路45が接続され、このゲート回路45に低域通過フ
ィルタ(LPF)46が接続されており、上記ゲート回
路45に位相可変型サンプリングパルス発生回路(1
9)から位相調整されたサンプリングパルスが与えられ
る構成となっている。
のCCD出力から図(b)の遅延線出力が差引かれるこ
とになり、従ってビデオ信号部102はフィードスルー
部101が引算されるので、基準レベルとなるフィード
スルー部101に存在する雑音を除去する形でビデオ信
号に混入した雑音を除去することができる。そして、ゲ
ート回路45ではサンプリングパルスに基づいてビデオ
信号部102がサンプルホールドされることになり、こ
の遅延差雑音除去回路によっても上記相関二重サンプリ
ングと同様の結果の良好なビデオ信号を抽出することが
可能となる。
ールド回路の操作部への配設構造を説明する。即ち、図
示の操作部17は片手で握れる大きさとされ、電子内視
鏡14の先端部を曲げ操作するアングルツマミ(回転
体)48が配設され、また撮影釦49等が設けられてお
り、ケーブル50にて外部プロセッサ装置15へ接続さ
れる。この操作部17の頂点部に回路基板51が取り付
けられた回路基板収納部52が配置され、この回路基板
51に上記CDS回路18及び位相可変型サンプリング
パルス発生回路19が取り付けられる。
ジ部53が形成されており、この雄ネジ部53に螺合す
る雌ネジ部54を形成したキャップ55が着脱自在に取
り付けられる。従って、上記キャップ55を取り外すこ
とによって上記回路基板51上の位相可変型サンプリン
グパルス発生回路19の位相調整が容易になっている。
即ち、製造時等にサンプリングパルスの位相調整をする
必要が生じるが、この調整が上記着脱自在のキャップ4
5によって容易に行うことが可能となる。
示されており、この第2実施例は、サンプルホールド回
路をコネクタ部20内に配設したものである。即ち、図
10のコネクタ部20内のセットアップボード57にC
DS回路58及び位相可変型サンプリングパルス発生回
路59が配設されており、この場合も電子内視鏡14側
にサンプルホールド回路が配設されることになり、個々
の電子内視鏡14の長さに対応した動作タイミングのク
ランプパルス、サンプリングパルスを一義的に決定する
ことができる。
示される回路が用いられるが、図7の遅延差雑音除去回
路を適用することもでき、この第2実施例の構成によっ
ても、第1実施例と同様に、相関二重サンプリング動作
等によって雑音を有効に除去したビデオ信号を得ること
が可能となる。
例を説明する。この第3実施例は、位相可変型サンプル
ホールド回路と共に、パルス駆動回路、波形整形回路、
電源回路を操作部17へ配設したものである。即ち、電
子内視鏡14の先端に設けられたCCD4を駆動するた
めの駆動回路についても電子内視鏡14側に設け、個々
のCCD4に対応した駆動制御を行うようにしている。
れた回路基板51(図9)には、CDS回路18及びサ
ンプリングパルス発生回路19が設けられると共に、波
形整形回路61、水平レジスタクロックφH1,φH2を駆
動するφH1,φH2駆動回路62、撮像部クロックφ1 〜
φ4 を駆動するφ1 〜φ4 駆動回路63、蓄積部駆動ク
ロックφS1〜φS4を駆動するφS1〜φS4駆動回路64が
設けられる。更に、電源VDDを形成出力する電源VDD回
路65、その他のDC電源回路が設けられ、これらの駆
動回路62,63,64及び電源回路はCCD4へ接続
されている。
セッサ装置15のタイミングパルス発生回路24から供
給される上記水平レジスタクロックφH1,φH2、撮像部
クロックφ1 〜φ4 、蓄積部駆動クロックφS1〜φS4が
各駆動回路62,63,64へ供給されることになり、
この駆動回路62,63,64によってCCD4が駆動
される。そして、上記水平レジスタクロックφH1は位相
可変型サンプリングパルス発生回路19に出力されてお
り、これに基づいてサンプリングパルスが形成される。
路が電子内視鏡14の先端部に配設された装置もある
が、この場合には駆動回路等によって先端部の径が太く
なるという問題があり、また駆動回路等の発熱により固
体撮像素子の性能を劣化させるという問題があった。し
かし、第3実施例では駆動回路及び電源回路を操作部1
7に配設しているので、上記問題点を解決することがで
き、信頼性のある装置を提供することができる。また、
上記図9に示されるように、着脱自在のキャップ55に
よって回路基板51を容易に露出することができるの
で、駆動回路等のチェック、基板の交換等が容易とな
る。
及び電源回路をサンプルホールド回路と共に、操作部1
7へ配設したが、これらの回路は、サンプルホールド回
路と共に、コネクタ部20のセットアップボード57へ
配設することができる。
相関二重サンプリング回路と、クランプパルス及びサン
プリングパルスの位相を変える位相可変手段の両方を、
電子内視鏡側の操作部又はコネクタ部へ配設したので、
各種電子内視鏡の個々の長さに対応して相関二重サンプ
リング回路の動作タイミングを容易に設定することがで
き、異なる種類毎に外部プロセッサ装置側で煩雑な調整
をすることなく、各種の電子内視鏡を使用することが可
能となる。この結果、回路構成が簡略化され、かつ取扱
いが容易となる。
体撮像素子を駆動する駆動回路を位相可変手段及び相関
二重サンプルホールド回路と共に、電子内視鏡の操作部
又はコネクタ部へ配設したので、駆動回路、電源回路に
よる熱の影響を防止して信頼性のあるビデオ信号処理動
作を確保することができる。
号処理回路の構成を示す図である。
る。
路内の構成を示すブロック図である。
す回路図である。
の例である遅延差雑音除去回路の構成を示す回路図であ
る。
図である。
け構造を示す図である。
ク図である。
の構成を示す図である。
ング)回路、 10,19,59 … サンプリングパルス発生回路、 11,23 … ビデオ信号処理部、 17 … 操作部、 20 … コネクタ部、 21,57 … セットアップボード、 32 … 位相可変手段としての位相調整回路、 51 … 回路基板、 R1 〜R4 … 抵抗、 C1 〜C4 … コンデンサ。
Claims (2)
- 【請求項1】 固体撮像素子が内蔵された電子内視鏡を
外部プロセッサ装置に接続してなる電子内視鏡装置の信
号処理回路において、上記固体撮像素子で得られたビデオ信号を相関二重サン
プリングする相関二重サンプリング回路と、この相関二
重サンプリング回路へ供給するクランプパルス及びサン
プリングパルスの位相を変える位相可変手段の両方を、
電子内視鏡側の操作部又はコネクタ部へ配設した ことを
特徴とする電子内視鏡装置の信号処理回路。 - 【請求項2】 上記固体撮像素子を駆動する駆動回路
を、上記相関二重サンプリング回路及び位相可変手段と
共に、上記電子内視鏡の操作部又はコネクタ部へ配設し
たことを特徴とする上記第1請求項記載の電子内視鏡の
信号処理回路。
Priority Applications (2)
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JP4280791A Expired - Fee Related JP2790948B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 電子内視鏡装置の信号処理回路 |
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