(57)【要約】【課題】電子内視鏡装置の細径化に寄与する電子内視鏡装置内の配線数を少なくすることができる電子内視鏡装置、及びこのような電子内視鏡装置を備える電子内視鏡システムを提供すること。【解決手段】電子内視鏡装置の先端部に設けられた撮像素子１において得られた電気信号を発光部６において光信号に変換し、この光信号を、ファイバ７を介して伝送する。これにより、電子内視鏡装置内部の配線を少なくして、電子内視鏡装置の先端部の細径化を図ることが可能である。【選択図】図６
2008036356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
当該電子内視鏡装置の先端部に設けられ、該電子内視鏡装置の先端部に入射した光を電気信号に変換する撮像手段と、
前記撮像手段からの電気信号を光信号に変換する発光手段と、
前記電子内視鏡装置の先端部に取り付けられ、前記発光手段からの光信号を導く伝送手段と、
を具備し、
前記撮像手段からの電気信号を光信号に変換した状態で前記電子内視鏡装置の先端部から前記伝送手段を介して伝送することを特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項２】
当該電子内視鏡装置の先端部に設けられ、該電子内視鏡装置の先端部に入射した光を電気信号に変換する撮像手段と、
前記撮像手段からの電気信号をサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段からの出力信号を光信号に変換する発光手段と、
前記電子内視鏡装置の先端部に取り付けられ、前記発光手段からの光信号を導く伝送手段と、
を具備し、
前記サンプリング手段からのベースバンドの電気信号を光信号に変換した状態で前記電子内視鏡装置の先端部から前記伝送手段を介して伝送することを特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項３】
光を電気信号に変換する撮像手段と、前記撮像手段からの電気信号をサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段からの出力信号に画像を再生するための同期信号を重畳する同期信号重畳手段と、前記同期信号重畳手段からの出力信号を光信号に変換する発光手段と、前記発光手段からの光信号を導く伝送手段と、を具備する電子内視鏡装置と、
前記伝送手段からの光信号を電気信号に変換する受光手段と、前記受光手段からの電気信号から前記同期信号を分離する同期信号分離手段と、前記分離された同期信号から当該外部装置の各回路を制御するための制御信号を生成する制御手段と、前記受光手段からの電気信号に対し当該外部装置の表示系に適合した信号処理を行う信号処理回路と、を具備する外部装置と、
を有し、前記サンプリング手段からのベースバンドの電気信号を光信号に変換した状態で前記電子内視鏡装置の先端部から前記伝送手段を介して伝送することを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記同期信号重畳手段は、前記サンプリング手段からの出力信号に前記同期信号を重畳する際に、更に前記同期信号にクロック信号を重畳し、
前記制御手段は、前記同期信号に重畳されたクロック信号から画像の色信号を再生するためのサンプリングパルスを発生させることを特徴とする請求項３に記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
電子内視鏡装置と外部装置とから構成される電子内視鏡システムであって、
光を電気信号に変換する撮像手段と、
前記撮像手段からの電気信号をサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段からの出力信号を光信号に変換する第１の発光手段と、
前記第１の発光手段で変換される光信号に含まれる情報とは異なる情報を前記第１の発光手段で得られる光信号の波長とは異なる波長の光信号に変換する少なくとも１つの第２の発光手段と、
前記第１及び第２の発光手段からの光信号を多重化して伝送する伝送手段と、
前記伝送手段からの光信号を前記第１の発光手段からの光信号と前記第２の発光手段からの光信号とに分離する光分離手段と、
前記光分離手段にて分離された前記第１の発光手段からの光信号に相当する光信号を電気信号に変換する第１の受光手段と、
前記光分離手段にて分離された第２の発光手段からの光信号に相当する光信号を電気信号に変換する第２の受光手段と、
前記第１の受光手段から出力される電気信号を信号処理する信号処理手段と、
前記信号処理手段で信号処理された電気信号に基づいて画像を再生表示する表示手段と、
を有することを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記第２の発光手段において変換される情報は、少なくとも前記画像を再生表示するための同期信号を含むことを特徴とする請求項５に記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
前記サンプリング手段からの出力信号に画像を再生するための同期信号を重畳する同期信号重畳手段を更に有し、
前記同期信号にクロック信号を重畳し、重畳したクロック信号にて画像の色信号を再生するためのサンプリングパルスを発生させることを特徴とする請求項６に記載の電子内視鏡システム。
【請求項８】
前記第１の発光手段で得られる光信号に含まれる情報は前記撮像手段からの１色分の電気信号に相当し、前記第２の発光手段で得られる光信号に含まれる情報はライン毎に異なる前記１色分の電気信号とは異なる色の電気信号に相当することを特徴とする請求項５に記載の電子内視鏡システム。
【請求項９】
前記第２の発光手段は前記外部装置に設けられ、且つ前記第２の受光手段は前記電子内視鏡装置の先端部に設けられることを特徴とする請求項５に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１０】
前記撮像手段は前記電子内視鏡装置に設けられ、
前記第２の発光手段からは、前記撮像手段の駆動を制御するための情報が伝送されることを特徴とする請求項９に記載の電子内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子内視鏡装置及び電子内視鏡システムに関し、特に電子内視鏡装置及び電子内視鏡システムにおける信号伝送技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１において提案されている電子内視鏡装置は、光学インターフェースによる信号伝送において無接点接続を実現している。無接点接続により電極が表面に出ないため、防水キャップ等を設けることなく電子内視鏡装置を洗浄、消毒等することが可能である。また、接点を持たないために電気的なアイソレーション状態を得ることができ患者への安全性も確保することができる。
【特許文献１】特許第３６１５８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、特許文献１においては、電子内視鏡装置の本体内部の配線については言及されておらず、光学素子（撮像素子）以外の、デジタル処理回路（ＤＳＰ）等の回路部は、電子内視鏡装置と外部装置とを繋ぐ光学インターフェースの近傍にまとめて配置する例が示されている。また別の例として回路部を操作部に配置しても良い旨が記載されている。
【０００４】
即ち、特許文献１の手法では、電子内視鏡装置と外部装置との間の接点数はデジタルインターフェースを使用することにより少なくできるが、電子内視鏡装置の内部の配線数は従来と同じである。つまり、電子内視鏡装置の内部の配線数は撮像素子の駆動信号分だけ必要となっている。
【０００５】
ところで電子内視鏡検査において被験者の負担をより軽減するためには電子内視鏡装置の細径化を進めることが必要であり、それを達成するためには電子内視鏡装置の内部の配線数を少なくすることが必要である。特許文献１における回路部を電子内視鏡装置の先端部に配置する場合には信号の配線数は光インターフェースの数を２本で構成することができるが、その分だけ電子内視鏡装置の先端部の回路規模が大きくなってしまう。また、特許文献１の手法においては撮像素子からの画像信号とは別にマイコンからの制御信号を外部装置に送っているが、制御信号以外に同期信号やクロック信号等を外部装置に送るにはさらに多くの配線が必要となる。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、電子内視鏡装置の細径化に寄与する電子内視鏡装置内の配線数を少なくすることができる電子内視鏡装置、及びこのような電子内視鏡装置を備える電子内視鏡システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様の電子内視鏡装置は、電子内視鏡装置の先端部に設けられ、該電子内視鏡装置の先端部に入射した光を電気信号に変換する撮像手段と、前記撮像手段からの電気信号を光信号に変換する発光手段と、前記電子内視鏡装置の先端部に取り付けられ、前記発光手段からの光信号を導く伝送手段とを具備し、前記撮像手段からの電気信号を光信号に変換した状態で前記電子内視鏡装置の先端部から前記伝送手段を介して伝送することを特徴とする。
【０００８】
また、上記の目的を達成するために、本発明の第２の態様の電子内視鏡装置は、電子内視鏡装置の先端部に設けられ、該電子内視鏡装置の先端部に入射した光を電気信号に変換する撮像手段と、前記撮像手段からの電気信号をサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段からの出力信号を光信号に変換する発光手段と、前記電子内視鏡装置の先端部に取り付けられ、前記発光手段からの光信号を導く伝送手段とを具備し、前記サンプリング手段からのベースバンドの電気信号を光信号に変換した状態で前記電子内視鏡装置の先端部から前記伝送手段を介して伝送することを特徴とする。
【０００９】
これら第１及び第２の態様によれば、撮像手段で得られた電気信号を変調せずに光信号に変換して伝送することにより、電子内視鏡装置内の配線数を少なくすることができる。
【００１０】
また、上記の目的を達成するために、本発明の第３の態様の電子内視鏡システムは、光を電気信号に変換する撮像手段と、前記撮像手段からの電気信号をサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段からの出力信号に画像を再生するための同期信号を重畳する同期信号重畳手段と、前記同期信号重畳手段からの出力信号を光信号に変換する発光手段と、前記発光手段からの光信号を導く伝送手段と、を具備する電子内視鏡装置と、前記伝送手段からの光信号を電気信号に変換する受光手段と、前記受光手段からの電気信号から前記同期信号を分離する同期信号分離手段と、前記分離された同期信号から当該外部装置の各回路を制御するための制御信号を生成する制御手段と、前記受光手段からの電気信号に対し当該外部装置の表示系に適合した信号処理を行う信号処理回路と、を具備する外部装置と、を有し、前記サンプリング手段からのベースバンドの電気信号を光信号に変換した状態で前記電子内視鏡装置の先端部から前記伝送手段を介して伝送することを特徴とする。
【００１１】
この第３の態様によれば、撮像手段で得られた電気信号に同期信号を重畳して伝送することが可能である。
【００１２】
また、上記の目的を達成するために、本発明の第４の態様の電子内視鏡システムは、電子内視鏡装置と外部装置とから構成される電子内視鏡システムであって、光を電気信号に変換する撮像手段と、前記撮像手段からの電気信号をサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段からの出力信号を光信号に変換する第１の発光手段と、前記第１の発光手段で変換される光信号に含まれる情報とは異なる情報を前記第１の発光手段で得られる光信号の波長とは異なる波長の光信号に変換する少なくとも１つの第２の発光手段と、前記第１及び第２の発光手段からの光信号を多重化して伝送する伝送手段と、前記伝送手段からの光信号を前記第１の発光手段からの光信号と前記第２の発光手段からの光信号とに分離する光分離手段と、前記光分離手段にて分離された前記第１の発光手段からの光信号に相当する光信号を電気信号に変換する第１の受光手段と、前記光分離手段にて分離された第２の発光手段からの光信号に相当する光信号を電気信号に変換する第２の受光手段と、前記第１の受光手段から出力される電気信号を信号処理する信号処理手段と、前記信号処理手段で信号処理された電気信号に基づいて画像を再生表示する表示手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
この第４の態様によれば、撮像手段で得られた画像信号以外の情報を画像信号と共に多重化して伝送することにより、電子内視鏡装置内の配線数をより少なくすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電子内視鏡装置の細径化に寄与する電子内視鏡装置内の配線数を少なくすることができる電子内視鏡装置、及びこのような電子内視鏡装置を備える電子内視鏡システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。  
［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。本発明の第１の実施形態に係る電子内視鏡システムは、電子内視鏡装置と外部装置とから構成されている。このような電子内視鏡システムにおいて、電子内視鏡装置は、被検体の体内を撮像して画像信号を取得し、この画像信号を光信号として外部装置に伝送する。外部装置はこの光信号を電気信号に変換し、被検体の体内画像を再生表示する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電子内視鏡システムの電子内視鏡装置側の構成について示すブロック図である。図１に示す電子内視鏡装置の先端部には、撮像素子１と、タイミング発生回路２と、クロック信号発生回路３と、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路４と、同期信号重畳回路５と、発光部６とが設けられている。そして、電子内視鏡装置の先端部にはファイバ７が接続されている。
【００１７】
撮像素子１は、電子内視鏡装置の先端部から入射する被検体内の光を電気信号（画像信号）に変換して後段のＣＤＳ回路４に出力する。タイミング発生回路２はクロック信号発生回路３からのクロック信号を受けて撮像素子１を駆動するための駆動パルス及びＣＤＳ回路４におけるサンプリングタイミングを指定するためのサンプリングパルスを発生させる。ＣＤＳ回路４は、タイミング発生回路２からのサンプリングパルスに従って撮像素子１からの画像信号をサンプリングして同期信号重畳回路５に入力する。同期信号重畳回路５はＣＤＳ回路４からの出力画像信号に、外部装置側において画像の再生を行うための同期信号を重畳する。発光部６は、例えばＬＥＤ等の発光素子とその駆動回路とから構成され、同期信号重畳回路５において同期信号が重畳された画像信号を光信号に変換し、この光信号を、ファイバ７を介して外部装置に伝送する。
【００１８】
ここで、図１の構成においては、撮像素子１からの画像信号は変調されることなくアナログ信号のベースバンドで送信される。このため、電子内視鏡装置の先端部における回路構成は、図１に示すようなＣＤＳ回路等のアナログ信号処理回路及びタイミング発生回路２等の撮像素子１の駆動回路のみで良い。つまり、Ａ／Ｄ変換回路等のデジタル信号処理回路を電子内視鏡の先端部に設ける必要がないため電子内視鏡装置の先端部の構成を必要最小限にして、電子内視鏡装置の先端部を小型化することができる。
【００１９】
図２は、発光部６の発光素子にＬＥＤを用いた場合の構成例を示す図である。図２に示すように、発光部６は、トランジスタ８、抵抗９、ＬＥＤ１０から構成されている。そして、同期信号重畳回路５の出力信号はトランジスタ８のベースに入力される。ここで、同期信号重畳回路５からの入力信号は、そのレベルによってＬＥＤ１０に流れる電流が直線的に変化するように調整しておく。なお、同期信号重畳回路５からの入力信号は、最下位の電圧レベルが入力されてもＬＥＤ１０に電流が流れるようにしておく。これは、トランジスタ８のベース−エミッタ間電圧が素子の特性に起因するある電圧以上でなければ、トランジスタ８が動作しないためであり、また、同期信号重畳回路５からの入力信号が全て、ＬＥＤ１０の発光量が直線的に変化する範囲に入るようにするためである。
【００２０】
次に、同期信号重畳回路５における画像信号への同期信号の重畳タイミングについて説明する。図３（ａ）は、ＣＤＳ回路４においてサンプリングされた画像信号について示す図である。この図３（ａ）に示した画像信号に対し、図３（ｂ）に示すように画像信号出力期間外に画像信号とは電圧の向きが異なる同期信号を重畳する。ただし、同期信号は図３（ａ）に示す信号の黒基準を示す期間には重畳しないこととする。その理由は後述するクランプ回路１４におけるクランプを黒基準の期間内で行うためである。ここで、図３（ｂ）は画像信号に水平同期信号を重畳する例である。実際には画像信号の先頭に水平同期信号よりもパルス幅の長い垂直同期信号を合わせて重畳する。ここで、水平同期信号は画像の１ラインの区切りを識別するための同期信号であり、垂直同期信号は画像の１フレームの区切りを識別するための同期信号である。
【００２１】
図４は、第１の実施形態に係る電子内視鏡システムの外部装置側の構成について示すブロック図である。図４に示すように、外部装置には、受光部１１と、同期信号分離回路１２と、システムコントロール回路１３と、クランプ回路１４と、Ａ／Ｄ変換回路１５と、信号処理回路１６と、モニタ１７とが設けられている。
【００２２】
受光部１１は、フォトダイオード等の受光素子を含み、ファイバ７を介して電子内視鏡装置から伝送される光信号をその光量に応じた電気信号（画像信号）に変換し、この画像信号を同期信号分離回路１２とクランプ回路１４とに出力する。同期信号分離回路１２は、受光部１１からの出力信号に含まれる同期信号成分を分離し、システムコントロール回路１３に入力する。システムコントロール回路１３は、入力された同期信号から、クランプ回路１４において画像信号のクランプするためのタイミングを指示するクランプパルス、Ａ／Ｄ変換回路１５におけるアナログデジタル変換回路のタイミングを指示するクロック信号、信号処理回路１６における信号処理のタイミングを指示するクロック信号を生成して、クランプ回路１４、Ａ／Ｄ変換回路１５、及び信号処理回路１６に出力する。ここで、システムコントロール回路１３は、図示しないＰＬＬ回路を内蔵しており、このＰＬＬ回路によって入力された同期信号のエッジにクロック信号を同期させるように構成されている。これによって、画像信号とＡ／Ｄ変換クロック信号、画像処理クロック信号の位相合わせを行う。
【００２３】
クランプ回路１４は、システムコントロール回路１３からのクランプパルスを受けて受光部１１からの画像信号を、後段のＡ／Ｄ変換回路１５でのＡ／Ｄ変換に適した電圧にクランプする。Ａ／Ｄ変換回路１５は、システムコントロール回路１３から供給されるクロック信号を受けて、クランプされた画像信号のうちで画像に相当する振幅範囲をデジタル信号に変換する。信号処理回路１６は、システムコントロール回路１３からのクロック信号及び同期信号に基づいて画像処理を行う。モニタ１７は、信号処理回路１６において処理された画像信号に基づいて画像表示を行う。
【００２４】
図４のようにして外部装置を構成にすることによってファイバ７から伝送された光アナログ信号を電気信号に変換してモニタ１７に画像を出力することが可能となる。
【００２５】
ここで、第１の実施形態では同期信号を１つのパルスとして扱ったが図５に示すように、同期信号として画素のサンプリングパルスと同じ周波数のクロック信号を重畳するようにしても良い。このようなクロック信号を重畳することにより、図示しないＰＬＬ回路において位相を確定するまでの時間を短期間で行うことが可能となり、位相精度を向上させることが可能となる。なお、伝送の帯域幅が狭い場合にはサンプリングパルスを分周したクロック信号を重畳させても良い。
【００２６】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、電源以外の配線を１本の光ファイバのみとすることができ、電子内視鏡装置先端部の構成を複雑なものとせずに電子内視鏡装置の細径化が可能となる。
【００２７】
また、第１の実施形態では、光ファイバを介した光信号として画像信号を伝送することにより外部からのノイズの影響を受けることがない。
【００２８】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係る電子内視鏡システムの電子内視鏡装置側の構成について示すブロック図である。図６に示すように、第２の実施形態における電子内視鏡装置は、電子内視鏡装置の先端部にＣＤＳ回路４が設けられていない点が第１の実施形態と異なっている。したがって、この分だけ、電子内視鏡装置の先端部の回路構成を第１の実施形態よりも小規模とすることができる。
【００２９】
このような構成において、撮像素子１は、電子内視鏡装置の先端部から入射する被検体内の光を電気信号（画像信号）に変換して後段の同期信号重畳回路５に出力する。タイミング発生回路２はクロック信号発生回路３からのクロック信号を受けて撮像素子１を駆動するための駆動パルスを発生させる。同期信号重畳回路５は撮像素子１からの出力画像信号に、外部装置側において画像の再生を行うための同期信号を重畳する。発光部６は、同期信号重畳回路５において同期信号が重畳された画像信号を光信号に変換し、変換して得られた光信号を、ファイバ７を介して外部装置に伝送する。
【００３０】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る電子内視鏡システムの外部装置側の構成について示すブロック図である。図７に示すように、第２の実施形態における外部装置にはＣＤＳ回路４が設けられている点が第１の実施形態と異なっている。
【００３１】
受光部１１は、ファイバ７を介して電子内視鏡装置から伝送される光信号をその光量に応じた電気信号（画像信号）に変換し、この画像信号を同期信号分離回路１２とＣＤＳ回路４とに出力する。同期信号分離回路１２は、受光部１１からの出力信号に含まれる同期信号成分を分離し、システムコントロール回路１３に入力する。システムコントロール回路１３は、入力された同期信号から、サンプリングパルス、クランプパルス、Ａ／Ｄ変換クロック信号、画像処理クロック信号を生成して、ＣＤＳ回路４、クランプ回路１４、Ａ／Ｄ変換回路１５、及び信号処理回路１６に出力する。ここで、システムコントロール回路１３は、図示しないＰＬＬ回路を内蔵しており、このＰＬＬ回路によって入力された同期信号のエッジにクロック信号を同期させるように構成されている。これによって、画像信号と、Ａ／Ｄ変換クロック信号、画像処理クロック信号の位相合わせを行う。
【００３２】
ＣＤＳ回路４は、システムコントロール回路１３からのサンプリングパルスを受けて受光部１１からの画像信号のサンプリングを行う。クランプ回路１４は、システムコントロール回路１３からのクランプパルスを受けてＣＤＳ回路４からの画像信号のクランプを行う。Ａ／Ｄ変換回路１５は、システムコントロール回路１３から供給されるクロック信号を受けて、クランプされた画像信号のうちで画像に相当する振幅範囲をデジタル信号に変換する。信号処理回路１６は、システムコントロール回路１３からのクロック信号及び同期信号に基づいて画像処理を行う。モニタ１７は、信号処理回路１６において処理された画像信号に基づいて画像表示を行う。
【００３３】
以上説明したように、第２の実施形態によれば、ＣＤＳ回路４を電子内視鏡装置側ではなく外部装置側に設けることにより、第１の実施形態で説明した効果に加えて、電子内視鏡装置の先端部を更に小型化することが可能である。
【００３４】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図８は、本発明の第３の実施形態に係る電子内視鏡システムの電子内視鏡装置側の構成について示すブロック図である。第３の実施形態は画像信号に加えて更に別の信号を外部装置に伝送する場合であっても、配線数を増やさずに伝送可能とするための構成である。なお、第３の実施形態では画像信号と同期信号とを外部装置に伝送する例について説明する。
【００３５】
図８に示すように、第３の実施形態の電子内視鏡装置においては、同期信号重畳回路５が設けられていない点と画像信号を光信号に変換するための発光部６とは別の発光部１８が設けられている点とが第１及び第２の実施形態と異なる。
【００３６】
撮像素子１は、電子内視鏡装置の先端部から入射する被検体内の光を電気信号（画像信号）に変換して後段のＣＤＳ回路４に出力する。タイミング発生回路２はクロック信号発生回路３からのクロック信号を受けて撮像素子１を駆動するための駆動パルス及びＣＤＳ回路４を駆動するためのサンプリングパルスを発生させる。ＣＤＳ回路４は、タイミング発生回路２からのサンプリングパルスに従って撮像素子１からの画像信号をサンプリングして発光部６に入力する。発光部６は、ＣＤＳ回路４からの画像信号を光信号に変換し、変換して得られたベースバンドの光信号を、ファイバ７を介して外部装置に伝送する。
【００３７】
また、タイミング発生回路２は、外部装置側で画像の再生を行うための同期信号を生成して発光部１８に出力する。発光部１８は、タイミング発生回路２からの同期信号を光信号に変換し、ファイバ７を介して外部装置に伝送する。ここで、発光部１８から出力される光信号の波長は発光部６から出力される光信号の波長と異ならせるようにする。このためには、例えば発光部６と発光部１８とで異なる材料からなるＬＥＤを用いれば良い。このようにして画像信号を伝送するための光信号の波長と同期信号を伝送するための光信号の波長を異ならせることによって、外部装置内で両者を分離することが可能となる。
【００３８】
ここで、図８に示す発光部６と発光部１８のＬＥＤはパッケージの中で一体化する構成にしてもよい。ＬＥＤをパッケージの中で一体化することによって更なる小型化が可能となる。
【００３９】
図９は、同期信号と画像信号の波形の関係について示す図である。まず、図９（ａ）は同期信号の波形を示す図である。同期信号としては、まず画面のフレームの先頭を示す垂直同期信号をクロック信号波形に挿入する。同期信号中のクロック信号は図５で説明したのと同じ機能を実現するために挿入している。また、図９（ａ）に示す垂直同期信号はクロック信号と識別可能なパターンであれば良い。例えば、垂直同期信号はクロック信号に対して周波数を変えても良いし、クロック信号のような周期性のパターンではなくＨレベルとＬレベルが不定期で発生するようなパターンにしてもよい。例えばクロック信号が１０１０１０１０１０であれば、垂直同期信号は１１１００１０００１のように周期性のないパターンに設定する。
【００４０】
垂直同期信号の後は、クロック信号の出力期間であり、このクロック信号の出力期間中に図９（ｂ）で示すようなベースバンドのアナログ画像信号をクロック信号の光信号とは波長が異なる光信号で伝送する。１ライン分の画像が伝送される分のクロック信号の後、図９（ａ）に示すように水平同期信号を挿入する。水平同期信号のパターンは垂直同期信号とクロック信号の何れとも異なるパターンを選択して挿入する。これ以後、水平同期信号は画像信号の１ラインの区切りごとに挿入する。また、垂直同期信号は画像信号の１フレームの区切りごとに挿入する。外部装置は伝送される同期信号のパターンを検出して各同期信号の再生を行う。
【００４１】
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る電子内視鏡システムの外部装置側の構成について示すブロック図である。図１０に示すように、第３の実施形態における外部装置においては、分光フィルタ１９と、発光部１８に対応した受光部２０が設けられている点が第１及び第２の実施形態と異なる。
【００４２】
光分離手段としての分光フィルタ１９は、ファイバ７からの光信号出力を分光して受光部１１及び２０に導く。ここで、図１１を参照して分光フィルタ１９について説明する。分光フィルタ１９の内部には入射する光の波長によって透過及び反射が異なるミラー１９ａが２枚配置されている。例えば、図１１のミラー１９ａが、波長６４０ｎｍの光を透過し、波長５５０ｎｍの光を反射する特性を有するとすると、画像光信号の波長を６４０ｎｍに設定し、同期光信号の波長を５５０ｎｍに設定した場合、ミラー１９ａは、画像光信号を透過させて、同期光信号を反射させる。このミラー１９ａの作用により、伝送時に多重化された光が分光されて、それぞれが異なる受光部に導かれる。
【００４３】
受光部２０は、分光フィルタ１９において反射された光信号を電気信号（同期信号）に変換してシステムコントロール回路１３に入力する。システムコントロール回路１３は、入力された同期信号から、クランプパルス、Ａ／Ｄ変換クロック信号、画像処理クロック信号を生成して、クランプ回路１４、Ａ／Ｄ変換回路１５、及び信号処理回路１６に出力する。
【００４４】
受光部１１は、分光フィルタ１９を透過した光信号をその光量に応じた電気信号（画像信号）に変換し、この画像信号をクランプ回路１４に出力する。クランプ回路１４は、システムコントロール回路１３からのクランプパルスを受けて受光部１１からの画像信号のクランプを行う。Ａ／Ｄ変換回路１５は、システムコントロール回路１３から供給されるクロック信号を受けて、クランプされた画像信号のうちで画像に相当する振幅範囲をデジタル信号に変換する。信号処理回路１６は、システムコントロール回路１３からのクロック信号及び同期信号に基づいて画像処理を行う。モニタ１７は、信号処理回路１６において処理された画像信号に基づいて画像表示を行う。
【００４５】
以上説明したように、第３の実施形態によれば、画像信号と同期信号とを多重化して１本の光ファイバで伝送できるので、電子内視鏡装置側には同期信号重畳回路５が必要ない。また、多重化するための構成も異なる波長で発光可能な２種類の発光部（ＬＥＤ）を用いるだけであるので、第１の実施形態に比べて電子内視鏡装置の先端部の小型化が可能である。
【００４６】
ここで、第３の実施形態において、第２の実施形態と同様にＣＤＳ回路４を外部装置に設けるようにしても良い。
【００４７】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図１２は、本発明の第４の実施形態に係る電子内視鏡システムの電子内視鏡装置側の構成について示すブロック図である。第４の実施形態は、画像信号自体を多重化する例について説明する。即ち、図１２においては、撮像素子１からの画像信号をサンプリングするＣＤＳ回路が２つ設けられている点が第３の実施形態と異なっている。
【００４８】
撮像素子１は、電子内視鏡装置の先端部から入射する被検体内の光を電気信号（画像信号）に変換して後段のＣＤＳ回路４及び２１に出力する。ここで、第４の実施形態においては、ＣＤＳ回路４及びＣＤＳ回路２１で画像信号の異なる色成分がサンプリングされる。例えば、撮像素子１の撮像面に配されるカラーフィルタが赤、緑、青のベイヤ配列である場合、ＣＤＳ回路４は緑成分のみをサンプリングして同期信号重畳回路５に出力し、ＣＤＳ回路２１は赤成分及び青成分をラインごとに交互にサンプリングして発光部１８に出力する。
【００４９】
図１３は、ＣＤＳ回路４及び２１におけるサンプリングについて示す図である。ベイヤ配列の場合には、奇数の水平期間では緑（Ｇ）信号と赤（Ｒ）信号とが１クロック毎に交互に撮像素子１から出力され、偶数の水平期間では青（Ｂ）信号と緑（Ｇ）信号とが１クロック毎に交互に撮像素子１から画像信号が出力される。したがって、ＣＤＳ回路４及びＣＤＳ回路２１のサンプリングも１クロック毎に交互に行われる。ただし、奇数の水平期間と偶数の水平期間とではＣＤＳ回路の動作順が逆になる。このようにしてサンプリングを行うことにより、ＣＤＳ回路４からは常にＧ信号のみを出力させ、ＣＤＳ回路２１からはラインごとにＲ信号とＢ信号とを交互に出力させることが可能である。
【００５０】
タイミング発生回路２はクロック信号発生回路３からのクロック信号を受けて撮像素子１を駆動するための駆動パルス及びＣＤＳ回路４及び２１を駆動するためのサンプリングパルスを発生させる。同期信号重畳回路５はＣＤＳ回路４からの出力画像信号（Ｇ信号）に、外部装置側において画像の再生を行うための同期信号を重畳する。なお、同期信号重畳回路５は、ＣＤＳ回路２１の後段に設けるようにしても良い。
【００５１】
発光部６は、同期信号重畳回路５からの画像信号を光信号に変換し、変換して得られたベースバンドの光信号を、ファイバ７を介して外部装置に伝送する。発光部１８は、ＣＤＳ回路２１からの画像信号（Ｒ信号及びＢ信号）を光信号に変換し、ファイバ７を介して外部装置に伝送する。ここで、第４の実施形態においては、第３の実施形態と同様に、発光部１８から出力される光信号の波長を発光部６から出力される光信号の波長と異ならせるようにする。
【００５２】
図１４は、本発明の第４の実施形態に係る電子内視鏡システムの外部装置側の構成について示すブロック図である。図１４に示すように、第４の実施形態における外部装置においては、２種の画像信号をそれぞれ処理するために、受光部と、クランプ回路と、Ａ／Ｄ変換回路とが２つずつ設けられている点が上述した実施形態と異なる。
【００５３】
分光フィルタ１９は、ファイバ７からの光信号出力を分光して受光部１１及び２０に導く。なお、分光フィルタ１９の構成は第３の実施形態で説明したものと同様である。
【００５４】
受光部１１は、分光フィルタ１９を透過した光信号をその光量に応じた電気信号（Ｇ信号）に変換し、この画像信号をクランプ回路１４に出力する。クランプ回路１４は、システムコントロール回路１３からのクランプパルスを受けて受光部１１からの画像信号のクランプを行う。Ａ／Ｄ変換回路１５は、システムコントロール回路１３から供給されるクロック信号を受けて、クランプされた画像信号のうちで画像に相当する振幅範囲をデジタル信号に変換する。
【００５５】
受光部２０は、分光フィルタ１９において反射された光信号を電気信号（Ｒ信号及びＢ信号）に変換し、この画像信号をクランプ回路２２に出力する。クランプ回路２２は、システムコントロール回路１３からのクランプパルスを受けて受光部２０からの画像信号のクランプを行う。Ａ／Ｄ変換回路２３は、システムコントロール回路１３から供給されるクロック信号を受けて、クランプされた画像信号のうちで画像に相当する振幅範囲をデジタル信号に変換する。
【００５６】
信号処理回路１６は、Ａ／Ｄ変換回路１５の出力及びＡ／Ｄ変換回路２３の出力を撮像素子１の各色が揃った状態に並び替え、その後にモニタ１７による表示に適した画像処理を行ってモニタ１７に画像を出力する。モニタ１７は、信号処理回路１６において処理された画像信号に基づいて画像表示を行う。
【００５７】
なお、同期信号は、上述した実施形態と同様に同期信号分離回路１２において分離されてシステムコントロール回路１３に出力される。システムコントロール回路１３はＰＬＬ回路を内蔵しており、入力された同期信号のエッジにクロック信号を同期させるよう構成されている。これにより、入力画像信号とＡ／Ｄ変換クロック信号の位相合せをしている。
【００５８】
以上説明したように、第４の実施形態では、画像信号を２つに分けて伝送することにより伝送周波数を１／２とすることができる。これは、画素数が多いシステムで伝送周波数に制限がある場合に、周波数レートを下げるために有効な手段となる。
【００５９】
ここで、第４の実施形態において、第３の実施形態で説明したようにして、同期信号も多重化して伝送するようにしても良い。ただし、この場合には、発光波長の異なるＬＥＤを多重化する光信号の数だけ用意する必要がある。
【００６０】
［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図１５は、本発明の第５の実施形態に係る電子内視鏡システムの電子内視鏡装置側の構成について示すブロック図である。第５の実施形態は第３の実施形態及び第４の実施形態で説明した信号の多重化の別の例であり、双方向通信を可能とした例である。即ち、図１５においては、受光部２４と分光フィルタ２５が設けられている点が第３及び第４の実施形態と異なっている。
【００６１】
撮像素子１は、電子内視鏡装置の先端部から入射する被検体内の光を電気信号（画像信号）に変換して後段のＣＤＳ回路４に出力する。タイミング発生回路２はクロック信号発生回路３からのクロック信号を受けて撮像素子１を駆動するための駆動パルス及びＣＤＳ回路４を駆動するためのサンプリングパルスを発生させる。ＣＤＳ回路４は、タイミング発生回路２からのサンプリングパルスに従って撮像素子１からの画像信号をサンプリングして同期信号重畳回路５に入力する。同期信号重畳回路５はＣＤＳ回路４からの出力画像信号に、外部装置側において画像の再生を行うための同期信号を重畳する。発光部６は、同期信号重畳回路５において同期信号が重畳された画像信号を光信号に変換し、この光信号を、分光フィルタ２５を介してファイバ７に導出する。
【００６２】
ここで、分光フィルタ２５の動作については第３の実施形態で説明した図１１と同じである。ただし、図１１では波長が異なる入力光が同じ方向から入射したが、第５の実施形態では波長の異なる光の入射方向が異なるものとなる。図１６は、分光フィルタ２５について示す図である。図１６の左側は、図１５で示すように発光部６と受光部２４とが配置されている。発光部６の出力は、例えば６４０ｎｍの波長の光信号とし、分光フィルタ２５に対し左側から入射させる。この場合、光信号は、ミラー２５ａを透過して図面右側、即ちファイバ７側に導出される。一方、例えば５５０ｎｍの波長の光が、外部装置から、ファイバ７を介して分光フィルタ２５の右側より入射する。この光信号は、ミラー２５ａで反射して図面左側の図示しない受光部２４に導出される。受光部２４は、この外部装置から伝送され分光フィルタ２５を介して導出された光信号を電気信号に変換してタイミング発生回路２に入力する。ここで、外部装置から送られる信号は、例えば撮像素子１を駆動する際のフレームレートを変更する指示を与える制御信号である。なお、本実施形態では、分光フィルタ２５を内視鏡先端部に配置したが、受光部２４を特定波長のみを受光できるような構成とした場合には内視鏡先端部に分光フィルタ２５を配置しなくとも良い。
【００６３】
図１７は、第５の実施形態に係る電子内視鏡システムの外部装置側の構成について示すブロック図である。第５の実施形態においては、図１５で説明したものと同じ構成の分光フィルタ２５と発光部２６が設けられている点が上述した実施形態と異なる。
【００６４】
受光部１１は、ファイバ７を介して電子内視鏡装置から伝送される光信号をその光量に応じた電気信号（画像信号）に変換し、この画像信号を同期信号分離回路１２とクランプ回路１４とに出力する。同期信号分離回路１２は、受光部１１からの出力信号に含まれる同期信号成分を分離し、システムコントロール回路１３に入力する。システムコントロール回路１３は、入力された同期信号から、クランプパルス、Ａ／Ｄ変換クロック信号、画像処理クロック信号を生成して、クランプ回路１４、Ａ／Ｄ変換回路１５、及び信号処理回路１６に出力する。ここで、システムコントロール回路１３は、図示しないＰＬＬ回路を内蔵しており、このＰＬＬ回路によって入力された同期信号のエッジにクロック信号を同期させるように構成されている。これによって、画像信号とＡ／Ｄ変換クロック信号、画像処理クロック信号の位相合わせを行う。
【００６５】
クランプ回路１４は、システムコントロール回路１３からのクランプパルスを受けて受光部１１からの画像信号を、後段のＡ／Ｄ変換回路１５でのＡ／Ｄ変換に適した電圧にクランプする。Ａ／Ｄ変換回路１５は、システムコントロール回路１３から供給されるクロック信号を受けて、クランプされた画像信号のうちで画像に相当する振幅範囲をデジタル信号に変換する。信号処理回路１６は、システムコントロール回路１３からのクロック信号及び同期信号に基づいて画像処理を行う。モニタ１７は、信号処理回路１６において処理された画像信号に基づいて画像表示を行う。
【００６６】
ここで、第５の実施形態においては、撮像素子１の駆動をシステムコントロール回路１３において制御することが可能である。即ち、撮像素子１の駆動を変更したい場合にはシステムコントロール回路１３より制御信号を発光部２６に出力する。発光部２６は、入力された制御信号を、画像信号とは異なる波長の光信号に変換し、分光フィルタ２５を介してファイバ７に導出する。
【００６７】
以上説明したように、第５の実施形態によれば、画像信号と撮像素子を駆動する制御信号を１本の光ファイバで伝送することが可能であるため、電子内視鏡の細径化を図ることが可能である。
【００６８】
ここで、第５の実施形態においても、第３の実施形態のように同期信号を多重化したり、第４の実施形態のように色信号を２つに分けて伝送したりするようにしても良い。ただし、この場合には、発光波長の異なるＬＥＤを多重化する光信号の数だけ用意する必要がある。
【００６９】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００７０】
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電子内視鏡システムの電子内視鏡装置側の構成について示すブロック図である。
【図２】発光部の発光素子にＬＥＤを用いた場合の構成例を示す図である。
【図３】図３（ａ）はＣＤＳ回路においてサンプリングされた画像信号について示す図であり、図３（ｂ）は同期信号を重畳した画像信号について示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る電子内視鏡システムの外部装置側の構成について示すブロック図である。
【図５】画像信号にクロックを重畳する場合の例について示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る電子内視鏡システムの電子内視鏡装置側の構成について示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る電子内視鏡システムの外部装置側の構成について示すブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る電子内視鏡システムの電子内視鏡装置側の構成について示すブロック図である。
【図９】図９（ａ）は多重化される同期信号の波形を示す図であり、図９（ｂ）は多重化される画像信号の波形を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る電子内視鏡システムの外部装置側の構成について示すブロック図である。
【図１１】分光フィルタ１９の構成について示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る電子内視鏡システムの電子内視鏡装置側の構成について示すブロック図である。
【図１３】ＣＤＳ回路４及び２１におけるサンプリングについて示す図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係る電子内視鏡システムの外部装置側の構成について示すブロック図である。
【図１５】本発明の第５の実施形態に係る電子内視鏡システムの電子内視鏡装置側の構成について示すブロック図である。
【図１６】分光フィルタ２５の構成について示す図である。
【図１７】本発明の第５の実施形態に係る電子内視鏡システムの外部装置側の構成について示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７２】
１…撮像素子、２…タイミング発生回路、３…クロック信号発生回路、４，２１…相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路、５…同期信号重畳回路、６，１８，２６…発光部、７…ファイバ、１１，２０，２４…受光部、１２…同期信号分離回路、１３…システムコントロール回路、１４，２２…クランプ回路、１５，２３…Ａ／Ｄ変換回路、１６…信号処理回路、１７…モニタ、１９，２５…分光フィルタ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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