(57)【要約】【課題】スコープの径を大きくすることなく、スコープの先端に設けられた撮像素子に対して信号処理を行う。【解決手段】ＶＤ（垂直同期）信号Ａ１から所定のタイミングで第１の通信パルスＣ１を出力する。次のＶＤ信号Ａ２から所定のタイミングで第２の通信パルスＣ２を出力する。ＶＤ信号から第１の通信パルスＣ１までの時間は、撮像素子から出力される画像信号に対して施す信号処理の種類を指令するコマンドに対応する。ＶＤ信号から第２の通信パルスＣ２までの時間は、信号処理に関する値の大きさを示すパラメータに対応する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スコープに設けられ被写体像の画像信号を生成する撮像素子と、
前記スコープに設けられ、前記画像信号に対して信号処理を施すための撮像素子制御部と、
前記スコープに接続されるプロセッサに設けられ、前記撮像素子制御部に対して第１の基準信号を出力する基準信号生成手段と、
前記基準信号生成手段は、前記信号処理のための指令信号として、前記第１の基準信号の出力の後所定の時間差で、通信パルスを前記撮像素子制御部に対して出力することを特徴とする電子内視鏡の撮像素子制御装置。
【請求項２】
前記指令信号が、前記第１の基準信号の出力から前記通信パルスの出力までの時間であることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子制御装置。
【請求項３】
前記通信パルスが、前記第１の基準信号と同じ信号線を通って前記スコープへ伝送されることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子制御装置。
【請求項４】
前記通信パルスが、前記第１の基準信号よりも短いパルス幅を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像素子制御装置。
【請求項５】
前記通信パルスが、前記画像信号が前記撮像素子から出力されない電子マスク領域のときに、前記撮像素子制御部に対して出力されることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子制御装置。
【請求項６】
前記電子マスク領域の間に第２の基準信号が出力され、前記通信パルスの位相が前記第２の基準信号よりも前、前記第２の基準信号と同じ、前記第２の基準信号よりも後のいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の撮像素子制御装置。
【請求項７】
前記電子マスク領域の間に第２の基準信号が出力されるとともに、前記通信パルスが前記第２の基準信号と同時に出力され、前記指令信号が前記第２の基準信号のリーディングエッジから前記通信パルスが出力される間の時間を含むことを特徴とする請求項５に記載の撮像素子制御装置。
【請求項８】
前記第１の基準信号が垂直同期信号であることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子制御装置。
【請求項９】
前記撮像素子がＣＭＯＳであることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子制御装置。
【請求項１０】
前記指令信号に基づいて、前記信号処理の種類を指令するコマンドと、前記信号処理に関する値の大きさを示すパラメータとが決定されることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子内視鏡に関し、より詳しくはスコープの先端に設けられる撮像素子を制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子内視鏡のスコープの先端に設けられる撮像素子として、特許文献１には、ＣＭＯＳを採用することが開示されている。ＣＭＯＳはＣＣＤとは異なり、ＣＭＯＳの回路基板に電子回路を組み込むことができ、例えば各画素信号に増幅率を乗じて出力すること等、種々の処理を画素信号に施すことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２１３９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ＣＭＯＳにおいて生じた画素信号に処理を施そうとする場合、スコープが接続されたプロセッサにおいて、その信号処理に関する指令信号をＣＭＯＳに伝送する必要がある。そのためにプロセッサからスコープの先端まで延びる信号線を設けなければならず、これによりスコープの径が大きくなるという問題が発生する。
【０００５】
本発明の目的は、スコープの径を大きくすることなく、スコープの先端に設けられた撮像素子に対して信号処理を行うことができる電子内視鏡の撮像素子制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電子内視鏡の撮像素子制御装置は、スコープに設けられ被写体像の画像信号を生成する撮像素子と、スコープに設けられ、画像信号に対して信号処理を施すための撮像素子制御部と、スコープに接続されるプロセッサに設けられ、撮像素子制御部に対して第１の基準信号を出力する基準信号生成手段と、基準信号生成手段は、信号処理のための指令信号として、第１の基準信号の出力の後所定の時間差で、通信パルスを撮像素子制御部に対して出力することを特徴としている。
【０００７】
指令信号は例えば、第１の基準信号の出力から通信パルスの出力までの時間である。通信パルスは第１の基準信号と同じ信号線を通ってスコープへ伝送されることが好ましい。また通信パルスは第１の基準信号よりも短いパルス幅を有することが好ましい。
【０００８】
通信パルスは、画像信号が撮像素子から出力されない電子マスク領域のときに、撮像素子制御部に対して出力されることが好ましい。この構成によれば、指令信号が画像信号に対してノイズになることはなく、モニタ等に表示される画質の劣化を防止できる。また電子マスク領域の間に第２の基準信号が出力され、通信パルスの位相が第２の基準信号よりも前、第２の基準信号と同じ、第２の基準信号よりも後のいずれかであるように制御されてもよい。他の例として、電子マスク領域の間に第２の基準信号が出力されるとともに、通信パルスが第２の基準信号と同時に出力され、指令信号が第２の基準信号のリーディングエッジから通信パルスが出力される間の時間を含んでもよい。
【０００９】
第１の基準信号は例えば垂直同期信号である。撮像素子は例えばＣＭＯＳである。指令信号に基づいて例えば、信号処理の種類を指令するコマンドと、信号処理に関する値の大きさを示すパラメータとが決定される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば基準信号と共通の信号線を用いて信号処理のための指令信号を伝送するので、スコープの径を大きくすることなく、スコープの先端に設けられた撮像素子に対して信号処理を行うことができる電子内視鏡の撮像素子制御装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態を適用した電子内視鏡の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】通信パルスを用いて指令信号を出力する動作を示すタイミングチャートである。
【図３】プロセッサにおいて指令信号を出力する動作のフローチャートである。
【図４】スコープにおいて指令信号を認識する動作のフローチャートである。
【図５】第２の実施形態における、ＨＤ信号と通信パルスの位相関係を示す図である。
【図６】第３の実施形態を適用した電子内視鏡の電気的構成を示すブロック図である。
【図７】第３の実施形態における、ＨＤ信号と通信パルスの位相関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の第１の実施形態を図面を参照して説明する。
図１に概略的に示されるように電子内視鏡はスコープ１０とプロセッサ３０を有する。スコープ１０とプロセッサ３０は電気的および機械的に接続される。スコープ１０の挿入管１１は体内に挿入される部分で、実際には細長く形成され可撓性を有する。
【００１３】
スコープ１０の挿入管１１の先端部には、体内の観察対象である被写体の画像を検出するための撮像素子１２が設けられる。撮像素子１２は照明光が照射された被写体からの反射光を検出して被写体像の画像信号を生成する。撮像素子１２はＣＭＯＳであり、これに隣接して設けられた集積回路である先端制御部（撮像素子制御部）１３によって電気的に制御される。先端制御部１３はプロセッサ３０の電源３１から電力を供給され、ＨＤ（水平同期）信号、およびＶＤ（垂直同期）信号等の先端制御信号に基づいて撮像素子１２の動作を制御する。
【００１４】
ＨＤ信号はプロセッサ３０の撮像素子駆動部３２から出力され、バッファ１４を介して先端制御部１３に入力される。ＶＤ信号（第１の基準信号）はプロセッサ３０の信号処理部（基準信号生成手段）３４から出力され、バッファ１５および先端ＶＤ信号処理部１６を介して先端制御部１３に入力される。先端制御部１３は撮像素子１２によって生成された画像信号に対してゲイン調整等の信号処理を施し、バッファ１７を介してプロセッサ３０の画像信号処理部３３に伝送する。画像信号処理部３３はスコープ１０から出力された画像信号に対して所定の画像処理を施し、モニタ３５に出力する。
【００１５】
撮像素子駆動部３２と信号処理部３４は、マイコンである制御部３６によって制御される。通常の撮影動作では、撮像素子駆動部３２は制御部３６の制御に基づいてＨＤ信号（第２の基準信号）を出力し、また信号処理部３４は制御部３６と撮像素子駆動部３２の制御に基づいてＶＤ信号を出力する。これに対して、後述するように先端制御部１３に指令信号を出力するとき、信号処理部３４は制御部３６から出力される通信パルスタイミング信号に従って通信パルスを出力し、通信パルスは先端ＶＤ信号処理部１６を介して先端制御部１３に入力される。すなわち通信パルスは、ＶＤ信号と同様に信号処理部３４から出力され、ＶＤ信号と同じ信号線を通ってスコープ１０へ伝送される。また通信パルスはＶＤ信号のパルス幅よりも短いパルス幅（ＶＤ信号の例えば数１０分の１程度）を有する。
【００１６】
指令信号は、撮像素子１２から出力される画像信号に対して施される信号処理に用いられる。指令信号は、ＶＤ信号の出力から通信パルスの出力までの時間であり、先端制御部１３では、指令信号に基づいて、画像信号に乗じられるゲイン等の種々のパラメータが設定される。制御部３６に設けられたメモリ４１には、指令信号を生成するための情報がテーブルの形式で格納され、先端制御部１３に設けられたメモリ１８には、指令信号の内容を解読するための情報がテーブルの形式で格納される。
【００１７】
プロセッサ３０には光源３７が設けられる。光源３７は制御部３６により制御されて照明光を出力し、照明光はライトガイド２０を介してスコープ１０の先端部まで導かれ、被写体を照明する。
【００１８】
制御部３６はキーボード３８を介して種々のコマンドを入力され、電子内視鏡の各部の制御を行う。すなわち制御部３６は、電源３１をオンオフするとともに、撮像素子駆動部３２を制御して撮像素子１２の撮像動作を制御する。電源３１、撮像素子駆動部３２、画像信号処理部３３、信号処理部３４は絶縁回路３９を介してスコープ１０に接続される。
【００１９】
図２を参照して、通信パルスを用いて撮像素子１２に指令信号を出力する動作を説明する。
電子内視鏡の動作時、光源３７は照明光を連続的に出力しており、照明光はライトガイド２０を介して被写体に照射される。ＶＤ（垂直同期）信号Ａは撮像素子駆動部３２から１／６０秒の一定間隔で出力される。ＶＤ信号Ａの出力の後、撮像素子１２では、ＨＤ（水平同期）信号Ｂに同期して１水平ラインずつ露光されて画像信号が読み出され、先端制御部１３に出力される。このような動作が繰り返し実行されて１／６０秒毎に１フィールドの画像が検出され、被写体像が動画としてモニタ３５に表示される。
【００２０】
このような撮像の間に例えば、撮像素子１２から出力される画像信号に対するゲインを変更することが必要になると、制御部３６から通信パルスタイミング信号が出力され、これに応じて信号処理部３４から、ＶＤ信号Ａ１の出力から所定の時間差で第１の通信パルスＣ１が出力される。またＶＤ信号Ａ１の次に出力されるＶＤ信号Ａ２の出力から所定の時間差で第２の通信パルスＣ２が出力される。これらのＶＤ信号Ａ１、Ａ２と通信パルスＣ１、Ｃ２は先端ＶＤ信号処理部１６を介して先端制御部１３に入力される。
【００２１】
ＶＤ信号Ａ１、Ａ２はパルス信号であり、各パルス信号のリーディングエッジＤから通信パルスＣ１、Ｃ２の出力までの時間の長さが指令信号に相当する。例えばＶＤ信号Ａ１のリーディングエッジＤから第１の通信パルスＣ１までの時間は信号処理の種類を指令するコマンドに対応し、第１の通信パルスＣ１の次に出力されるＶＤ信号Ａ２のリーディングエッジＤから第２の通信パルスＣ２までの時間は、信号処理に関する値の大きさを示すパラメータに対応する。例えば画像信号に対するゲインを変更する場合、コマンドは「ゲインを変更する」ことを意味する指令であり、パラメータは「変更後のゲインの値」である。
【００２２】
このように第１および第２の通信パルスＣ１、Ｃ２のタイミングに応じて、画像信号に対するゲイン調整等のように、撮像素子１２から出力される画像信号に対する信号処理が行われる。プロセッサ３０のメモリ４１には信号処理の指令信号を出力するためにいくつかのテーブルが格納される。例えば、コマンドと、そのコマンドに対応した第１の通信パルスＣ１の出力タイミングとの関係を示すコマンドテーブルや、パラメータと、そのパラメータに対応した第２の通信パルスＣ２の出力タイミングとの関係を示すパラメータテーブル等が格納される。一方スコープ１０のメモリ１８にもメモリ４１と同様なコマンドテーブルとパラメータテーブルが格納され、第１および第２の通信パルスＣ１、Ｃ２のタイミングに応じて、コマンドあるいはパラメータの値を認識できるようになっている。
【００２３】
図３を参照してプロセッサ３０における指令信号の出力動作を説明する。
ステップ１０１ではスコープ１０がプロセッサ３０に接続されていることが認識される。ステップ１０２では光源３７が起動されて通常動作が開始され、ライトガイド２０を介して照明光が挿入管１１の先端から照射される。ステップ１０３では、撮像素子１２から出力される画像信号に対する信号処理を変更するための指令が入力されたか否かが判定される。この指令は、例えば制御部３６においてソフトウェアによって生成されてもよく、あるいはキーボード３８から入力されてもよい。例えば、モニタ３５に表示される画像が暗くなったときには、画像信号に対するゲインを大きくするための指令が制御部３６において生成される。
【００２４】
ステップ１０３において指令が入力されると、ステップ１０４へ進んでスコープ１０へ送信すべきコマンドが選択され、ステップ１０５において、そのコマンドに対応したパラメータが設定される。例えば、ステップ１０３においてゲインを１００に変更すべき指令が入力された場合、ステップ１０４では「ゲインを変更する」旨のコマンドが選択され、ステップ１０５では「１００」を意味するパラメータが設定される。
【００２５】
ステップ１０６ではＶＤ信号の出力に同期してカウンタによる計数が開始される。このカウンタの値は、ＶＤ（垂直同期）信号のリーディングエッジＤ（図２）からの経過時間に対応する。ステップ１０７では、メモリ４１に格納されたコマンドテーブルが参照され、カウンタの値がステップ１０４において選択された送信コマンドに対応するか否かが判定される。例えば、ゲインを変更するコマンドが２ミリ秒に対応することがコマンドテーブルに格納されている場合、カウンタの値が２ミリ秒に一致すると、ステップ１０７からステップ１０８へ進み、信号処理部３４に対して通信パルスタイミング信号が送信される。これにより信号処理部３４と先端ＶＤ信号処理部１６を介して第１の通信パルスＣ１が先端制御部１３に出力される（図２）。
【００２６】
その後ステップ１０９が実行され、カウンタがリセットされるとともに、次のＶＤ信号の出力に同期して再びカウンタの計数が開始される。ステップ１１０では、メモリ４１に格納されたパラメータテーブルが参照され、カウンタの値がステップ１０５において設定されたパラメータに対応するか否かが判定される。例えば、変更後のゲインである１００が１０ミリ秒に対応することがパラメータテーブルに格納されている場合、カウンタの値が１０ミリ秒に一致すると、ステップ１１０からステップ１１１へ進み、信号処理部３４に対して通信パルスタイミング信号が送信される。これにより信号処理部３４と先端ＶＤ信号処理部１６を介して第２の通信パルスＣ２が先端制御部１３に出力される（図２）。
【００２７】
以上のようにして、コマンドはＶＤ信号から第１の通信パルスＣ１までの時間の長さとして出力され、パラメータはＶＤ信号から第２の通信パルスＣ２までの時間の長さとして出力される。スコープ１０では第１および第２の通信パルスＣ１、Ｃ２の出力タイミングを検知することにより、指令信号の内容すなわちコマンドとパラメータの内容が認識される。
【００２８】
図４を参照してスコープ１０における指令信号の認識動作を説明する。
ステップ２０１ではスコープ１０がプロセッサ３０に接続されていることが認識される。ステップ２０２ではＶＤ信号が検出されたか否かが判定される。ＶＤ信号が検出されるとステップ２０３へ進み、カウンタの計数が開始される。ステップ２０４ではカウンタの値がオーバーフローしたか否かが判定される。カウンタは１／６０秒に相当する値でオーバーフローするように構成されている。カウンタがオーバーフローしないときはステップ２０５が実行され、通信パルスが検出されたか判定される。通信パルスが検出されないときはステップ２０４へ戻る。ステップ２０４、２０５を繰り返し実行している間にカウンタがオーバーフローするとステップ２０３へ戻り、カウンタがリセットされるとともに、次のＶＤ信号の出力に同期して再びカウンタの計数が開始される。
【００２９】
すなわち通信パルスが検出されないとき、ステップ２０３、２０４、２０５が繰り返し実行され、一定の撮像条件で被写体像が検出され、モニタ３５に表示される。その間に通信パルスが出力されると、ステップ２０５からステップ２０６へ進む。通信パルスは先端制御部１３に入力され、ステップ２０６ではメモリ１８のコマンドテーブルが参照されて、カウンタの値（すなわちＶＤ信号のリーディングエッジＤから第１の通信パルスＣ１（図２）までの経過時間）に対応したコマンドが読み出される。
【００３０】
ステップ２０７ではカウンタがリセットされるとともに、次のＶＤ信号に同期して再びカウンタの計数が開始される。その後ステップ２０８において通信パルスＣ２が検出されたと判定されると、ステップ２０９においてメモリ１８のパラメータテーブルが参照され、カウンタの値（すなわちＶＤ信号のリーディングエッジＤから第２の通信パルスＣ２（図２）までの経過時間）に対応したパラメータが読み出される。
【００３１】
このようにしてスコープ１０では、コマンドとパラメータすなわち指令信号の内容が認識される。ステップ２１０ではＶＤ信号が検出されたか否かが判定され、次のＶＤ信号が検出されると、ステップ２１１において、ステップ２０６、２０９において読み出された新しいコマンドとパラメータによる信号処理が実行される。例えば、指令信号がゲインを１００に変更するという内容である場合、ステップ２１０において検出されたＶＤ信号の出力後、画像信号に対するゲインが１００に変更される。これにより指令信号の認識動作は終了する。
【００３２】
以上のように第１の実施形態によれば、撮像素子１２から出力される画像信号に対する信号処理のための指令信号を、特別な信号線を増設して用いるのではなく、ＶＤ信号と同じ信号線を通ってスコープ１０の先端まで伝送される。したがってスコープ１０の挿入管１１の径を大きくする必要がなく、またスコープ１０の機械的な構成を複雑にすることが回避される。
【００３３】
第１の実施形態において通信パルスＣ１、Ｃ２は、図２ではＨＤ信号とほぼ同時に出力されるように示されている。しかし通信パルスＣ１、Ｃ２がＨＤ信号からずれたタイミングで出力されると、画像信号（水平ライン）に干渉するおそれがあり、画像信号に対してノイズになる可能性がある。そこで第２の実施形態では、次に述べるように、画像信号が撮像素子１２から出力されない間に通信パルスが先端制御部１３に対して出力される対策が講じられている。
【００３４】
図５は第２の実施形態における、ＨＤ信号と通信パルスの位相関係を示している。なお第２の実施形態において、電気的構成は第１の実施形態（図１）と同様である。またプロセッサ３０において指令信号を出力する動作、およびスコープ１０において指令信号を認識する動作に関するタイミングチャートおよびフローチャートは図２〜４に示すものと同様である。
【００３５】
図５に示されるように通信パルスの幅はＨＤ信号のパルス幅よりも小さい。またＨＤ信号が出力されるよりも所定時間だけ前から、ＨＤ信号が出力されてから所定時間経過後までの間は電子マスク領域であり、画像信号が撮像素子から出力されない期間である。符号（ａ）は通信パルスＣの位相がＨＤ信号のリーディングエッジＥよりも前であるパターン１、符号（ｂ）は通信パルスＣの位相がＨＤ信号のリーディングエッジＥよりも後であってＨＤ信号が出力されている間であるパターン２、符号（ｃ）は通信パルスＣの位相がＨＤ信号のトレーリングエッジＦよりも後であるパターン３をそれぞれ示す。パターン１、２、３では、いずれも通信パルスＣは電子マスク領域の中にあり、画像信号に影響を与えないように構成されている。
【００３６】
また第２の実施形態によれば、通信パルスが単に電子マスク領域で出力されるのではなく、ＨＤ信号よりも前、ＨＤ信号のパルス内、ＨＤ信号よりも後の３通りに場合分けして出力されるので、通信パルスの分解能を向上させることができる。
【００３７】
次に図６、７を参照して第３の実施形態を説明する。図６は電子内視鏡の電気的構成を示し、図７はＨＤ信号と通信パルスの位相関係を示している。第１の実施形態との構成の違いはスコープ１０側の先端制御部１３に高速カウンタ１９が設けられている点であり、その他は第１の実施形態と同じである。
【００３８】
通信パルスは第２の実施形態と同様に電子マスク領域において出力されるが、第２の実施形態とは異なり、通信パルスはＨＤ信号と同時に出力される。つまり通信パルスはＨＤ信号のパルスが出力されている間に出力され、指令信号は、ＨＤ信号のリーディングエッジＥから通信パルスＣの出力までの時間ｔを含む。すなわちＶＤ信号から通信パルスまでの時間の精度がＨＤ信号のリーディングエッジＥから通信パルスまでの時間ｔも考慮したものである。このように通信パルスの出力タイミングを高精度に検出するために高速カウンタ１９が設けられている。
【００３９】
したがって第３の実施形態によれば、第２の実施形態よりもさらに通信パルスの分解能を向上させることができ、指令信号すなわちコマンドとパラメータの種類を増やすことができる。
【００４０】
なお第１〜第３の実施形態では、ＶＤ信号を第１の基準信号とし、この基準信号から通信パルスまでの時間の長さを指令信号としているが、第１の基準信号はＶＤ信号である必要はなく、プロセッサ３０はスコープ１０に対する指令信号の出力のために、既存の信号線を介して、特別な基準信号を出力するように構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１０  スコープ
１２  撮像素子
１３  撮像素子制御部（先端制御部）
３０  プロセッサ
３２  撮像素子駆動部
【図１】
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【図２】
2013248135.tif 000004
【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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