(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
挿入部先端部に体腔内を観察する固体撮像素子であって、互いに画素ピッチを同じくする画素群により構成される一方で画素領域の画素数を異にする複数種の固体撮像素子を備える複数の内視鏡と、
前記複数の内視鏡を選択的に接続可能とし、接続された当該内視鏡における前記固体撮像素子からの撮像信号を信号処理する信号処理手段と、
を備え、
前記複数の内視鏡の各々に設けられた前記固体撮像素子は何れも、含有する画素領域の画素数の多少に拘わらず当該画素領域における水平方向の先頭側に同一のオプティカルブラック領域を設けたことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記複数の内視鏡の各々に設けられた前記固体撮像素子は、いずれも、１水平同期期間の先頭より同一のオプティカルブラック期間を有した出力を行うことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内視鏡装置、更に詳しくは複数の内視鏡に用いられる異なる撮像手段の構成部分に特徴のある内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、体腔内等の観察部位に挿入部を挿入し、ライトガイドファイバ束等の照明光伝送手段により照明光を伝送して挿入部先端より観察部位に照射することで、観察部位の像を得て、観察部位の観察及び処置を行う内視鏡装置が広く普及している。
【０００３】
この内視鏡装置の一つに、挿入部の先端に固体撮像素子、例えばＣＣＤを配設し、観察部位の像を対物光学系で撮像面に結像させて電気信号に変換し、この電気信号を信号処理することでモニタ等に観察部位の画像を表示させたり、情報記録装置等に画像データとして記憶させることのできる電子内視鏡装置がある。
【０００４】
また、例えば外科分野では、体腔内等の観察部位に硬性鏡の硬性な挿入部を挿入し、照明光伝送手段により照明光を伝送して挿入部先端より観察部位に照射し、挿入部先端よりリレーレンズ等の像伝送手段により接眼部に観察部位の像を伝送し、この接眼部に着脱自在に装着される外付けＴＶカメラのＣＣＤにより観察部位の像を撮像してモニタ等に観察部位の画像を表示させて手技を行う外科用硬性鏡装置がある。
【０００５】
一方、近年においては、被写体を撮像するＣＣＤは、広く民生用機器、例えば家庭用ビデオカメラやデジタルカメラに用いられるようになってきており、また素子構成が高密度なＣＣＤが開発され、小型で高解像度の機器が開発されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電子内視鏡装置の電子内視鏡においては、医療用であって細径な挿入部の先端内に配置可能なＣＣＤを使用する必要があり、このような条件下でのＣＣＤとしては挿入部の径や用途（すなわち、電子内視鏡の種類）に応じた小型で高解像度の専用のＣＣＤが用いられてきた。
【０００７】
従って、このような仕様の異なる専用ＣＣＤや一般民生用ＣＣＤでは、駆動条件等が異なり、同一の信号処理系では信号処理ができないため、電子内視鏡の種類に応じたＣＣＵ（カメラコントロールユニット）を用意するか、複数の信号処理系を内蔵させたＣＣＵを用意する必要があり、内視鏡装置を安価に構成することができないといった問題がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、異なるサイズのＣＣＤを備えた複数の内視鏡からの撮像信号を、簡単かつ安価に信号処理することのできる内視鏡装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の内視鏡装置は、挿入部先端部に体腔内を観察する固体撮像素子であって、互いに画素ピッチを同じくする画素群により構成される一方で画素領域の画素数を異にする複数種の固体撮像素子を備える複数の内視鏡と、前記複数の内視鏡を選択的に接続可能とし、接続された当該内視鏡における前記固体撮像素子からの撮像信号を信号処理する信号処理手段と、を備え、前記複数の内視鏡の各々に設けられた前記固体撮像素子は何れも、含有する画素領域の画素数の多少に拘わらず当該画素領域における水平方向の先頭側に同一のオプティカルブラック領域を設けたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００１２】
第１の実施の形態：
図１ないし図６は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１は電子内視鏡装置の構成を示す構成図、図２は図１のＣＣＤの構成を示す構成図、図３は図２のＣＣＤの有効画素領域における画素構成を示す構成図、図４は図１のＣＣＵの構成を示すブロック図、図５は図４のＣＣＵの各信号のタイミングを示すタイミング図、図６は図４のＣＣＵの作用を説明する説明図である。
【００１３】
図１に示すように本実施の形態の電子内視鏡装置１は、先端に第１のサイズのＣＣＤ２ａを備え体腔内等を観察する第１の内視鏡３ａと、先端に第１のサイズより小さい第２のサイズのＣＣＤ２ｂを備え体腔内等を観察する第１の内視鏡３ａより細径な第２の内視鏡３ｂと、先端に第２のサイズより小さい第３のサイズのＣＣＤ２ｃを備え体腔内等を観察する第２の内視鏡３ｂより細径な第３の内視鏡３ｃと、接眼部に第１のサイズのＣＣＤ２ａを備えた外付けＴＶカメラを着脱自在に装着した第４の内視鏡３ｄと、この第１ないし第４の内視鏡３ａ〜３ｄからの出力信号を電気的に処理するためのカメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵと記載する）４と、観察部位を照明するための照明光を第１ないし第４の内視鏡３ａ〜３ｄに設けられた図示しないライトガイドに供給する光源装置５と、ＣＣＵ４からの標準フォーマットのテレビジョン信号を画像表示するためのモニタ６とを有して構成されている。
【００１４】
ＣＣＤ２ａ、２ｂ、２ｃは、図２に示すように、サイズは異なるが、水平方向における先頭側のオプティカルブラック（ＯＢ）領域８は同一であり、また、それぞれの有効画素領域９は、図３に示すように、例えばシアン（Ｃｙ）、イエロー（Ｙｅ）、マゼンタ（Ｍｇ）、グリーン（Ｇ）の４つの画素を最小画素構成からなる領域としており、ＣＣＤ２ａ、２ｂ、２ｃは所定の規格（画素ピッチ等）で作成されたＣＣＤを、上記構成となるように切り出して形成されている。
【００１５】
図４に示すように、第１ないし第４の内視鏡３ａ〜３ｄ（以下、内視鏡３で代表させる）にはＣＣＤの種類を識別するためのＣＣＤ識別信号を出力するＣＣＤ識別信号発生回路１１が設けられ、搭載したＣＣＤの種類に応じた表１に示すようなＣＣＤ識別信号がＣＣＵ４に送られるようになっている。
【００１６】
【表１】
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ＣＣＤ識別信号は、ＣＣＵ４の患者回路のＣＣＤ画素数判別回路１２に出力され、ＣＣＤ画素数判別回路１２により接続されている内視鏡３のＣＣＤ２ａ、２ｂ、２ｃ（以下、ＣＣＤ２で代表させる）の画素数を判別するようになっている。ＣＣＤ画素数判別回路１２は患者回路と２次回路との間を絶縁状態で信号伝送するフォトカプラ（以下、ＰＣと記す）１３ａに接続され、ＣＣＤ画素数判別回路１２からのＣＣＤ画素数判別信号がＰＣ１３ａを介して２次回路側のＣＰＵ１４に送られる。
【００１７】
ＣＣＵ４の２次回路側にはＣＰＵ１４に制御されている同期信号発生回路（以下、ＳＳＧと記す）１５が設けられ、またＣＣＵ４の患者回路側にはＣＣＤドライブ回路（以下、ＤＲＶと記す）１６が設けられており、ＰＣ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを介しラッチ回路１７によりラッチされたＳＳＧ１５の出力（ＨＤ：水平同期信号、ＶＤ：垂直同期信号、ＩＤ：ライン判別信号）を基にＤＲＶ１６によりＣＣＤ駆動信号が生成されるようになっている。そして、このＣＣＤ駆動信号により駆動されたＣＣＤ２からの撮像信号がＣＣＵ４の患者回路のプリアンプ１８に出力され増幅される。
【００１８】
また、患者回路側には、可変水晶発振器（以下、ＶＣＸＯと記す）１９、位相同期回路（以下、ＰＬＬと記す）２０が設けられ、ＰＣ１３ｅを介したＳＳＧ１５からの基準クロックに基づくタイミングジェネレータ（以下、ＴＧと記す）２１からのタイミング信号によりＰＬＬ２０でＣＣＤ２への信号伝送時の位相補償が図られ、ＰＬＬ２０及びＶＣＸＯ１９によりＤＲＶ１６のＣＣＤ駆動信号とプリアンプ１８の出力との位相同期がとられる。
【００１９】
さらにプリアンプ１８の出力は、ＣＤＳ回路２２で相関２重サンプリングされた後、クランプ回路２３でＴＧ２１からのタイミング信号（クランプパルス）によりＣＣＤのＯＢ領域８（図２参照）の再生期間でクランプされて、ＴＧ２１からのタイミング信号によりＡ／Ｄ変換器２４でＡ／Ｄ変換される。
【００２０】
そして、Ａ／Ｄ変換された映像信号はＰＣ１３ｆを介して２次回路側の映像信号処理回路２５に出力される。このＰＣ１３ｆを介した映像信号は検波回路２６にも出力されており、ＣＰＵ１４の制御により検波回路２６で検出された明るさ信号はＰＣ１３ｇを介してＣＣＤ２に伝送され、この明るさ信号によりＣＣＤ２の電子シャッタ機能が制御されるようになっている。
【００２１】
映像信号処理回路２５は、ＳＳＧ１５のタイミング信号及びＣＰＵ１４の制御信号により制御され入力された映像信号に対して所定の信号処理を施した後、フレームメモリ２７に映像信号を格納する。
【００２２】
フレームメモリ２７は、ＣＰＵ１４に制御されたメモリコントローラ２８によりリード・ライトが制御され、メモリコントローラ２８の制御により読み出された映像信号はＤ／Ａ変換器２９でＤ／Ａ変換された後、エンコーダ３０で標準的なＴＶ信号に変換され、インピーダンス整合を図るための７５Ωターミネータ３１を介して、モニタ６に出力されるようになっている。
【００２３】
（作用）
このように構成された本実施の形態では、図２に示したようにＣＣＤ２ａ、２ｂ、２ｃはサイズは異なるが、画素構成及び水平方向における先頭側のオプティカルブラック（ＯＢ）領域８は同一であるため、ＤＲＶ１６ではＣＣＤ２ａ、２ｂ、２ｃに対して駆動条件を同一にして駆動し、図５に示すように、ＣＣＤ２ａ、２ｂ、２ｃからは１水平同期（ＨＤ）期間（図５（ａ））の先頭より同一のＯＢ期間を有したＣＣＤ出力となる。なお、このＯＢ期間にＴＧ２１からのクランプパルス（図５（ｅ））によりクランプ回路２３でクランプされ直流再生がなされる。
【００２４】
このとき、例えばＣＣＤ２ａでは１水平同期（ＨＤ）期間の最後まで出力がある（図５（ｂ））が、ＣＣＤ２ｂ、３ｃでは１水平同期（ＨＤ）期間内で有効画素領域９があるまで出力された後、黒レベルが出力される（図５（ｃ）、（ｄ））。
【００２５】
また、このようにして読み出されたＣＣＤ出力に対してＡ／Ｄ変換後に信号処理を施した信号処理回路２５の出力は、ＣＰＵ１４に制御されたメモリコントローラ２８によりフレームメモリ２７に映像信号を格納される。
【００２６】
そして、ＣＰＵ１４に制御されたメモリコントローラ２８によるフレームメモリ２７の読み出しのタイミングが、ＣＣＤ識別信号発生回路１１からのＣＣＤ識別信号に基づくＣＣＤ画素数判別回路１２からのＣＣＤ画素数判別信号により制御され、図６（ａ）に示すフレームメモリ２７の書き込み領域に対して読み出しのタイミングをずらし、モニタ６上での表示を図６（ｂ）のようになるように読み出す。
【００２７】
詳細には、ＣＣＤ２ａの場合は通常通り読み出すが、ＣＣＤ２ｂ，ＣＣＤ２ｃの場合はＣＣＤ２ａの場合よりも書き込み領域が小さいため、読み出しのタイミングをずらして図６（ｂ）に示すようにモニタ６上で画像が中央に位置するように読み出す。
【００２８】
（効果）
このように本実施の形態では、各内視鏡３のＣＣＤ２の画素構成及び水平方向における先頭側のオプティカルブラック（ＯＢ）領域８が同一であるため、ＤＲＶ１６では駆動条件が同一にすることができ、安価にＣＣＵ４を構成することができる。
【００２９】
また、同一駆動条件で駆動したＣＣＤ２の出力をフレームメモリ２７に格納し、ＣＣＤ２の種類に応じてフレームメモリ２７の読み出しを制御するので、簡単かつ安価にＣＣＤ２のサイズによらず、画像をモニタ６中央に位置させることができる。
【００３０】
第２の実施の形態：
図７ないし図９は本発明の第２の実施の形態に係わり、図７はＣＣＵの構成を示す構成図、図８は図７のＤＲＶの要部の構成を構成を示す構成図、図９は図７のＣＣＵの作用を説明するタイミング図である。
【００３１】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００３２】
（構成）
第１の実施の形態では、フレームメモリ２７及びメモリコントローラ２８によりＣＣＤ２に応じてモニタ６上での画像の表示位置を設定していたが、本実施の形態では、図７に示すように、フレームメモリ２７及びメモリコントローラ２８を省略すると共に、患者回路側にブランキング信号発生回路５１を設けている。
【００３３】
このブランキング信号発生回路５１は、ＣＣＤ画素数判別回路１２からのＣＣＤ画素数判別信号に応じてモニタ６上での画像の表示位置が中央となるようなブランキング信号を発生し、図８に示すように、ＤＲＶ１６においてＡＮＤ回路５２により水平転送パルスＨとブランキングパルスとの論理和をとり、マスクされた水平転送パルスとしてＣＣＤ２に出力するようになっている。
【００３４】
なお、その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００３５】
（作用）
図９に示すように、１水平同期期間（図９（ａ））においてＡＮＤ回路５２により水平転送パルスＨ（図９（ｂ））をＣＣＤ２の種類に応じたブランキング信号発生回路５１が生成したブランキング信号（図９（ｃ））でマスクすることで、ＣＣＤ２ａでは全１水平同期期間に渡ってＣＣＤ出力がある（図９（ｄ））が、ＣＣＤ２ｂ，ＣＣＤ２ｃではマスクされて所定期間遅れた位置からＣＣＤ出力され（（図９（ｅ），（ｆ））、その後の処理において、フレームメモリ２７及びメモリコントローラ２８を用いることなく、ＣＣＤ２のサイズによらず、画像がモニタ６中央に位置される。
【００３６】
なお、本実施の形態のＣＤＳ出力のクランプのタイミングは、上記のＣＣＤ出力のＯＢ期間で行われ、そのタイミングは第１の実施の形態と異なるが、それ以外の駆動条件及び作用は同一である。
【００３７】
（効果）
このように本実施の形態でも、第１の実施の形態の同様な効果を得ることができる。
【００３８】
［付記］
（付記項１）  所定規格の画素構成からなる撮像素子部材を複数の異なる切り出し条件により切り出した撮像素子を、それぞれ備えた複数の内視鏡と、
前記複数の内視鏡からの撮像信号を信号処理する信号処理手段と
を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【００３９】
（付記項２）  前記複数の内視鏡に設けられた異なる前記撮像素子のオプティカルブラック領域は、水平読み出し方向の開始位置から画素数分離れた位置により規定される領域である
ことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡装置。
【００４０】
（付記項３）  前記複数の内視鏡に設けられた異なる前記撮像素子の前記オプティカルブラック領域を除く前記撮像素子のそれぞれの有効撮像領域は、所定の配置により配置された複数の色画素を同一の画素構成単位とした領域である
ことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡装置。
【００４１】
（付記項４）  前記信号処理手段は、前記複数の内視鏡に設けられた異なる前記撮像素子を同一の駆動条件により駆動する
ことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡装置。
【００４２】
（付記項５）  前記信号処理手段は、前記複数の内視鏡に設けられた異なる前記撮像素子により撮像された画像を表示手段の中央に表示させる
ことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡装置。
【００４３】
（付記項６）  前記信号処理手段は、前記複数の内視鏡に設けられた異なる前記撮像素子により撮像された画像を表示手段の中央に表示させる
ことを特徴とする付記項４に記載の内視鏡装置。
【００４４】
（付記項７）  前記信号処理手段は、前記複数の内視鏡に設けられた異なる前記撮像素子からの読み出しを制御して、前記複数の内視鏡に設けられた異なる前記撮像素子により撮像された画像を前記表示手段の中央に表示させる
ことを特徴とする付記項６に記載の内視鏡装置。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の内視鏡装置によれば、異なるサイズのＣＣＤを備えた複数の内視鏡からの撮像信号を、簡単かつ安価に信号処理するができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電子内視鏡装置の構成を示す構成図
【図２】図１のＣＣＤの構成を示す構成図
【図３】図２のＣＣＤの有効画素領域における画素構成を示す構成図
【図４】図１のＣＣＵの構成を示すブロック図
【図５】図４のＣＣＵの各信号のタイミングを示すタイミング図
【図６】図４のＣＣＵの作用を説明する説明図
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るＣＣＵの構成を示す構成図
【図８】図７のＤＲＶの要部の構成を構成を示す構成図
【図９】図７のＣＣＵの作用を説明するタイミング
【符号の説明】
１…電子内視鏡装置
２（２ａ，２ｂ，２ｃ）…ＣＣＤ
３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）…内視鏡
４…ＣＣＵ
５…光源装置
６…モニタ
８…オプティカルブラック（ＯＢ）領域
９…有効画素領域
１１…ＣＣＤ識別信号発生回路
１２…ＣＣＤ画素数判別回路
１３ａ〜１３ｇ…ＰＣ（フォトカプラ）
１４…ＣＰＵ
１５…ＳＳＧ
１６…ＤＲＶ
１８…プリアンプ
２２…ＣＤＳ回路
２３…クランプ回路
２５…映像信号処理回路
２７…フレームメモリ
２８…メモリコントローラ
【図１】
0004370007.tif 000003
【図２】
0004370007.tif 000004
【図３】
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【図４】
0004370007.tif 000006
【図５】
0004370007.tif 000007
【図６】
0004370007.tif 000008
【図７】
0004370007.tif 000009
【図８】
0004370007.tif 000010
【図９】
0004370007.tif 000011