(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡の挿入部先端に設けられた固体撮像素子から出力される撮像信号をサンプルホールド回路に入力させて映像信号を抽出し、その映像信号をアナログデジタル変換回路でデジタル信号に変換してメモリに格納した後、そのメモリから読み出した映像信号を再びアナログ信号に変換してモニタテレビに送る信号処理を行うようにした電子内視鏡装置において、
上記アナログデジタル変換回路とそれ以降の回路を駆動するためのクロックを水晶発振に基づく基準周波数に設定すると共に、上記固体撮像素子を駆動する駆動信号の周波数と上記サンプルホールド回路におけるサンプリングクロックを、上記モニタテレビに表示される内視鏡観察画像の水平垂直比が１対１になり且つ上記基準周波数より低い周波数に設定したことを特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項２】
上記サンプルホールド回路から出力された映像信号をローパスフィルタに通してノイズ成分を除去した後、上記基準周波数のサンプリングクロックで駆動される第２のサンプルホールド回路でサンプリングを行い、それを上記アナログデジタル変換回路に送るようにした請求項１記載の電子内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、挿入部先端の固体撮像素子で撮像された内視鏡観察画像をモニタテレビに再生、表示させるための電子内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来の電子内視鏡装置を示しており、電子内視鏡１の挿入部の先端には、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）からなる固体撮像素子２が配置されている。３は、観察範囲を照明するための照明光を伝送するライトガイドファイババンドルである。
【０００３】
図８に示されるように、電子内視鏡１を光源装置付ビデオプロセッサ１０に接続すると、光源ランプ１１から放射された照明光が、ＲＧＢ回転フィルタ１２を通ってライトガイドファイババンドル３に供給される。その結果、被写体は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色の光で順に繰り返して照明され、固体撮像素子２ではいわゆるＲＧＢ面順次の撮像が行われる。
【０００４】
光源装置付ビデオプロセッサ１０内には、固体撮像素子２に対して駆動信号線４を経由して駆動信号を送るためのＣＣＤドライバ回路１３と、固体撮像素子２から撮像信号線５を経由して送られてくる撮像信号から映像信号を抽出するためのＣＣＤプロセス回路１４が配置されている。
【０００５】
ＣＣＤプロセス回路１４から出力された映像信号は、ＡＤコンバータ１５でデジタル信号に変換されてから、ＲＧＢの三色の映像信号別にメモリ１６に一時的に格納される。
【０００６】
その三色の映像信号はメモリ１６から同時に読みだされて、ＤＡコンバータ１７でアナログ信号に変換され、ビデオプロセス回路１８においてビデオ信号が生成される。そして、そのビデオ信号がモニタテレビ２０に送られて、固体撮像素子２で撮像された内視鏡観察像がモニタテレビ２０に再生、表示される。
【０００７】
光源装置付ビデオプロセッサ１０内に設けられた各デバイスの動作は、タイミングジェネレータ１９から出力される二種類のクロック▲１▼及び▲２▼によって同期がとられている。
【０００８】
即ち、固体撮像素子２を駆動する駆動信号、ＣＣＤプロセス回路１４で映像信号を抽出するサンプリングパルス、そして映像信号をデジタル化してメモリ１６に入力させるＡＤコンバータ１５の駆動には、固体撮像素子２の画素数に対応して１Ｈに２ラインのデータを転送できる周波数のクロック▲１▼が用いられる。
【０００９】
一方、メモリ１６から映像信号を読みだしてモニタテレビ２０にビデオ信号を送るための回路には、モニタテレビ２０に表示する画面の水平垂直比を１対１にする周波数のクロック▲２▼が用いられる。
【００１０】
モニタテレビ２０にＮＴＳＣ方式が用いられる場合には、そのモニタ画面は５２５本の走査線で構成されている。そして、ＴＶの１画面を表示するには１フレーム期間が必要になり、１フレーム期間は第１フィールド（１６．７ｍｓ）と第２フィールド（１６．７ｍｓ）に分かれる。したがって、第１及び第２フィールドが、各々２６２．５本の走査線で表示される。
【００１１】
これを内視鏡装置に当てはめ、図４のような画面になるように表示を制御するものとする。内視鏡の観察画像が表示される親画面を考えると、固体撮像素子２の受像面が図５に示されるような構成の場合、ある期間に第１フィールドに１６０本分のデータを、第２フィールドに１６０本分のデータを出力し、１フレーム３２０本として表示する。
【００１２】
図６はその制御内容を示すタイムチャート、図７はメモリ１６の構成を示している。
面順次の固体撮像素子２を使用しているので、ＲＧＢ３色の露光時間が必要であり、ここでは第１フィールドと第２フィールドを合わせた１フレームで３色を露光するタイミングを考える。
【００１３】
固体撮像素子２の読み出しタイミングは使用する画素数で決まる。ここでは縦１６０ラインのＣＣＤを使用して、１Ｈに２ラインデータを書き込む方法を用いれば８０Ｈ必要とする。露光時間は１フレームから固体撮像素子２読み出し時間を除いた時間が割り当てられるので、１色当たり９５Ｈの期間を露光時間に設定することができる。
【００１４】
固体撮像素子２からの読み出しデータがＲとＢの場合には一度ＴＭメモリ（テンポラリメモリ）に書き込む。また、Ｇデータの場合にはフリップフロップを通して直接Ｇメモリに書き込む。
【００１５】
そこで、固体撮像素子２から読み出したデータＲｎを考えると、図６のタイムチャートでは各ＲＧＢメモリは第１フィールドのＴＶ表示のために読み出し動作をしており、この状態でＲｎデータを書き込むことはできない。そのために一度ＴＭメモリにデータを書き込んでおく。
【００１６】
ＴＶ表示のための読み出しが終わり第２フィールドのＴＶ表示が始まるまでの期間に、ＴＭメモリからデータを読みＲメモリにＲｎデータを書き込む。またこのときＧｎのデータも固体撮像素子２から読み出されるタイミングに設定されているので、フリップフロップを通して書き込まれる。Ｂｎは第２フィールドにおいて、Ｒｎと同じようにして書き込まれる。
【００１７】
横方向には１８０画素（有効１６０画素）があり、前述のとおり１Ｈに２ラインを転送するので、１Ｈに３６０画素分のクロックを必要とする。水晶発振に基づく基準クロック（ＮＴＳＣの場合７．１６ＭＨｚ）は１Ｈに４５５クロックなので、その他のシーケンスを含めて動作させることができる。
【００１８】
ただし、モニタテレビ２０に表示をする場合、水平垂直比を１対１にするには、水平方向のメモリの読みだし周波数は６．２ＭＨｚであり、そのクロックはＰＬＬ回路で作成する必要がある。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来は、固体撮像素子２を駆動する駆動信号や固体撮像素子２による撮像信号から映像信号を抽出するサンプリングパルスには、固体撮像素子２の画素数に対応して、１Ｈに２ラインのデータを転送できる周波数のクロックが用いられている。
【００２０】
したがって、固体撮像素子２の画素数が多くなればなるほど高周波数の信号を用いる必要があり、また、固体撮像素子２の画素数が或る特定の数でないかぎり、基準周波数以外の周波数を用いる必要がある。
【００２１】
例えば固体撮像素子２が２２０画素（有効１９０画素）の場合、固体撮像素子２の読み出し用には周波数８ＭＨｚの信号を用いる必要がある。この場合も、モニタテレビ表示側の回路は６．２ＭＨｚ系で構成される。
【００２２】
しかし、固体撮像素子２は細長い内視鏡の挿入管の先端に設けられていて、駆動信号線４と撮像信号線５は相当に長いので、そこに高周波数の信号を伝送すると放射歪みや波形歪み等が発生し易くて、モニタテレビ２０に表示される画像が劣化してしまう。
【００２３】
また、基準周波数と異なる二種類の周波数のクロックを発生させなければならないので、ＰＬＬ回路を二つ設ける必要があり、そのために回路構成が大型になってしまう。
【００２４】
そこで本発明は、固体撮像素子までの信号伝送路が長い内視鏡において画素数の多い固体撮像素子を用いても、信号劣化が小さく、しかも小さな回路構成にすることができる電子内視鏡装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【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、内視鏡の挿入部先端に設けられた固体撮像素子から出力される撮像信号をサンプルホールド回路に入力させて映像信号を抽出し、その映像信号をアナログデジタル変換回路でデジタル信号に変換してメモリに格納した後、そのメモリから読み出した映像信号を再びアナログ信号に変換してモニタテレビに送る信号処理を行うようにした電子内視鏡装置において、上記アナログデジタル変換回路とそれ以降の回路を駆動するためのクロックを水晶発振に基づく基準周波数に設定すると共に、上記固体撮像素子を駆動する駆動信号の周波数と上記サンプルホールド回路におけるサンプリングクロックを、上記モニタテレビに表示される内視鏡観察画像の水平垂直比が１対１になり且つ上記基準周波数より低い周波数に設定したことを特徴とする。
【００２６】
なお、上記サンプルホールド回路から出力された映像信号をローパスフィルタに通してノイズ成分を除去した後、上記基準周波数のサンプリングクロックで駆動される第２のサンプルホールド回路でサンプリングを行い、それを上記アナログデジタル変換回路に送るようにするとよい。
【００２７】
【実施例】
図面を参照して実施例を説明する。
図１は電子内視鏡装置の全体構成を示しており、ＣＣＤプロセス回路１４の中身とタイミングジェネレータ１９から各デバイスに与えられるクロック▲１▼、▲２▼以外の部分は先に説明した従来例と変わらないが、それと重複する部分も含めて説明をする。
【００２８】
内視鏡１の挿入部の先端には、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）からなる固体撮像素子２が配置されている。３は、観察範囲を照明するための照明光を伝送するライトガイドファイババンドルである。
【００２９】
図１に示されるように、電子内視鏡１を光源装置付ビデオプロセッサ１０に接続すると、光源ランプ１１から放射された照明光が、ＲＧＢ回転フィルタ１２を通ってライトガイドファイババンドル３に供給される。その結果、被写体は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色の光で順に繰り返して照明され、固体撮像素子２ではいわゆるＲＧＢ面順次の撮像が行われる。
【００３０】
光源装置付ビデオプロセッサ１０内には、固体撮像素子２に対して駆動信号線４を経由して駆動信号を送るためのＣＣＤドライバ回路１３と、固体撮像素子２から撮像信号線５を経由して送られてくる撮像信号から映像信号を抽出するためのＣＣＤプロセス回路１４が配置されている。
【００３１】
ＣＣＤプロセス回路１４から出力された映像信号は、ＡＤコンバータ１５でデジタル信号に変換されてから、ＲＧＢの三色の映像信号別にメモリ１６に一時的に格納される。
【００３２】
その三色の映像信号はメモリ１６から同時に読みだされて、ＤＡコンバータ１７でアナログ信号に変換され、ビデオプロセス回路１８においてビデオ信号が生成される。そして、そのビデオ信号がモニタテレビ２０に送られて、固体撮像素子２で撮像された内視鏡観察像がモニタテレビ２０に再生、表示される。
【００３３】
光源装置付ビデオプロセッサ１０内の各デバイスは、タイミングジェネレータ１９から出力される二種類のクロック▲１▼及び▲２▼によって同期がとられており、ＣＣＤドライバ回路１３によって固体撮像素子２を駆動する駆動信号には、モニタテレビ２０に表示される内視鏡観察画像の水平垂直比が１対１になる６．２ＭＨｚの周波数（したがって基準周波数７．１６ＭＨｚより低い）のクロック▲１▼が与えられている。
【００３４】
また、ＣＣＤプロセス回路１４の中身は後述するが、そこで撮像信号から映像信号を抽出するための第１のサンプリングパルスに、固体撮像素子２駆動と同じ６．２ＭＨｚの周波数のクロック▲１▼が与えられている。
【００３５】
したがって、内視鏡１の挿入部内を通る駆動信号線４と撮像信号線５には、基準周波数７．１６ＭＨｚより低い６．２ＭＨｚの周波数の信号が伝送される。
その他の、ＡＤコンバータ１５、メモリ１６、ＤＡコンバータ１７及びビデオプロセス回路１８の各デバイスと、ＣＣＤプロセス回路１４における第２のサンプリングパルスには、７．１６ＭＨｚの基準周波数のクロック▲２▼が与えられている。
【００３６】
固体撮像素子２の読み出しのタイミングを、１Ｈに２ラインのデータを読み出すようにすれば、１色当たり、８０Ｈを必要とする。したがって、露光時間は１色当たり９５Ｈの期間を設定することができ、図６に示されるタイミングをそのまま適用することができる。
【００３７】
固体撮像素子２の駆動クロックにＰＬＬ回路で作成した６．２ＭＨｚの周波数を用いると、１Ｈ当たり３９６クロックになる。したがって、横方向が１８０画素（有効１６０画素）とすると１Ｈに３６０画素分のクロックを必要とするが、その他のシーケンスを含めても充分動作させることが可能である。
【００３８】
図２はＣＣＤプロセス回路１４の中身を示しており、固体撮像素子２からの撮像信号は、プリアンプ１４１で増幅され、まず第１のサンプルホールド回路１４２において固体撮像素子２の駆動周波数と同一の６．２ＭＨｚの周波数のサンプリングパルスにより、固体撮像素子２の駆動と同期をとってサンプリングされて、映像信号が抽出される。
【００３９】
そして、ローパスフィルタ１４３でノイズ成分を除去したあと、第２のサンプルホールド回路１４２において、ＡＤコンバータ１５の駆動周波数と同一の７．１６ＭＨｚの基準周波数のサンプリングパルスにより、ＡＤコンバータ１５のクロックと同期をとってサンプリングされる。この処理によって、ＡＤコンバータ１５におけるアナログ信号からデジタル信号への変換誤差を少なくすることができる。
【００４０】
このようにして、ＡＤコンバータ１５側と同期がとられた映像信号は、次の信号処理回路１４５において高調波成分が除去されてから、ＡＤコンバータ１５に送られる。
【００４１】
図３のタイムチャートは、図２に示したＣＣＤプロセス回路１４の各部における信号波形とタイミングを示しており、Ａ〜Ｆの記号により図２と対応させてある。
【００４２】
プリアンプ１４１からの出力信号Ａは、一山が一画素分の信号レベルを意味しており、固体撮像素子２駆動信号の周波数と同じ６．２ＭＨｚの周波数のアナログ波形になっている。
【００４３】
第１のサンプルホールド回路１４２では、それと同じ６．２ＭＨｚの周波数のサンプリングパルスＢでサンプリングが行われ、その結果、Ｃのような６．２ＭＨｚの階段状の映像信号が抽出される。そして、ローパスフィルタ１４３において高周波成分が除去されてＤのような曲線波形の信号になったあと、第２のサンプルホールド回路１４４に送られる。
【００４４】
第２のサンプルホールド回路１４４では、入力信号Ｄに対して、７．１６ＭＨｚの基準周波数のサンプリングパルスＥでサンプリングが行われ、その結果、Ｆのような７．１６ＭＨｚの階段状の映像信号が出力される。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、固体撮像素子との間の長い信号伝送路を伝送される信号を、基準クロック以下の低い周波数にしたので、信号が受ける放射ノイズや波形歪みが小さくて、画素数の多い固体撮像素子を用いても信号劣化が小さくて良質な画像をモニタテレビに再生、表示することができる。
【００４６】
また、それ以降の回路を駆動するためのクロックを水晶発振に基づく基準周波数に設定したことにより、ＰＬＬ回路のようなクロック生成のための回路は一つで済むので、回路が大型にならず回路コストも低くて済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】実施例のＣＣＤプロセス回路の構成を示すブロック図である。
【図３】実施例のＣＣＤプロセス回路の動作を示すタイムチャート図である。
【図４】モニタテレビの画面を示す略示図である。
【図５】固体撮像素子の受像面を示す略示図である。
【図６】ＲＧＢ面順次方式による信号処理制御を示すタイムチャート図である。
【図７】メモリの構成を示すブロック図である。
【図８】従来例の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  電子内視鏡
２  固体撮像素子（ＣＣＤ）
１３  ＣＣＤドライバ回路
１４  ＣＣＤプロセス回路
１５  ＡＤコンバータ
１９  タイミングジェネレータ
２０  モニタテレビ
１４１  サンプルホールド回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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