JP2000279380A - デジタル出力可能な電子内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内視鏡画像をデジタル外部機器等に出力する
と共に、デジタル出力する際に画像の大きさや場所を任
意に選択できるようにする。 【解決手段】 例えば、ＣＣＤ駆動回路Ｈとして、タイ
ミングジェネレータ５、周波数コンバータ７、タイミン
グ制御回路８を設け、任意の大きさ又は位置の走査エリ
アのタイミングパルスを形成し、ＣＰＵ９の制御によ
り、標準の撮像エリアの中で指定された上記走査エリア
の画像信号をＣＣＤ３から読み出す。この走査エリアの
大きさは、外部機器の表示エリアの大きさに対応して設
定したり、また操作部等で指定した大きさ及び任意位置
の抽出エリアで設定することができ、表示の際には拡大
表示してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子内視鏡装置、特
に高画素数の固体撮像素子を用いて撮像した画像データ
をデジタル処理の外部機器等に出力して各種の利用が可
能となる画像処理の内容に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子内視鏡装置は、電子スコープの先端
に配置した固体撮像素子であるＣＣＤ（Charge Coupled
Device）により、対物光学系を介して得られた被観察
体内像を撮影し、このＣＣＤの画像データを読出してモ
ニタ等に被観察体内像を表示するものである。当該電子
内視鏡装置では、従来から画像の高画質化が進められて
おり、現在では例えば約４０万画素のＣＣＤが用いられ
る。この内視鏡画像の高画質化は、ＣＣＤ製作技術の進
展に依存するが、今後も高画素数ＣＣＤの出現により更
に進むことが予想される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記電
子内視鏡装置では、画像信号をアナログ端子を介して外
部モニタ等へ出力しており、パソコン等の各種のデジタ
ル画像処理機能を有する機器やネットワークに接続する
場合は、上記アナログ信号をデジタル信号に変換するこ
とになり、処理が煩雑になるという不都合がある。即
ち、電子内視鏡における画像信号はデジタル処理するこ
とから、このデジタル信号をモニタ等に出力するために
アナログ信号に変換しており、このアナログ信号を更に
デジタル信号へ変換するための処理が必要となる。しか
も、このような処理の付加により、画像信号の劣化、ひ
いては画質の低下を招くという問題も生じる。

【０００４】また、上記のパソコン等の各種のデジタル
画像処理機能を有する機器やネットワークは、それらを
構成するハードウェアーと、ＯＳ（オペレーティングシ
ステム）、アプリケーション、ドライバ等のソフトウェ
アーの相違により、入力信号の形式が異なり、一般にこ
れらの機器との接続をする場合は、別の回路部材を介し
て整合を行っている。しかし、電子内視鏡等の医療機器
ではその使用条件の制約等から、別体の回路部材を介在
させない方が好ましい。

【０００５】更に、上記のデジタル処理外部機器では、
使用する表示器画面において水平方向分割数、垂直方向
分割数（水平走査ライン数）、即ち画素数で決定される
表示エリアの大きさが様々であり、電子スコープに配置
されたＣＣＤの走査エリアの大きさと異なる場合も多
い。このような場合、表示器側で表示エリアの調整をす
ることも可能であるが、電子内視鏡装置側で表示エリア
に対応した大きさの画像信号を形成できれば、利用価値
が高まることになる。

【０００６】また、上記デジタル処理の外部機器を用い
た各種観点での内視鏡画像の利用を考えると、内視鏡操
作により現在表示している状態が必ずしも最適な画像で
はなく、特定の部位を拡大した画像、異なる部位を中心
にした画像を取り出したい場合もある。更には、記憶容
量の関係から画像の不必要な領域を省略したい場合もあ
り、現在の操作位置で得られている画像に対し、デジタ
ル出力する際のその大きさや場所（取出し位置）を変え
ることができれば便利である。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、構成の簡素化等を図った上で、内
視鏡画像をデジタル処理機能を有する外部機器等で利用
可能とすると共に、デジタル出力する際に画像の大きさ
や場所を任意に選択することができるデジタル出力可能
な電子内視鏡装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係るデジタル出力可能な電子内視鏡装置
は、被観察体内を撮像する固体撮像素子と、この固体撮
像素子の撮像エリアに対し任意の大きさに設定された走
査エリアの画像信号を読み出す固体撮像素子駆動回路
と、上記固体撮像素子から出力された画像信号に所定の
信号処理を施す信号処理回路と、この信号処理回路で得
られたデジタル画像信号を外部へ出力するためのデジタ
ル出力部と、上記走査エリアの大きさを設定するための
制御回路と、を含んでなることを特徴とする。請求項２
に係る発明は、上記固体撮像素子駆動回路では、表示機
器の表示エリアの大きさに対応して設定された上記走査
エリアの画像信号を上記固体撮像素子から読み出すこと
を特徴とする。上記の表示エリアは、表示機器において
表示可能な最大の領域又は任意の領域である。請求項３
に係る発明は、上記固体撮像素子駆動回路は、任意の大
きさ及び中心位置の上記走査エリアにつきその画像信号
を上記固体撮像素子から読み出し、上記制御回路は、任
意に指定された走査エリアの大きさ及び中心位置を判定
して上記固体撮像素子駆動回路を制御することを特徴と
する。

【０００９】上記の構成によれば、例えば８０万画素の
ＣＣＤ（固体撮像素子）を用いて被観察体内画像が得ら
れ、この画像信号はデジタル信号に変換された後に所定
の信号処理が行われる。そして、信号処理回路を介して
アナログ画像信号が出力されると共に、デジタル画像信
号がインターフェース回路を介してデジタル出力部から
パソコン等に出力される。従って、特に接続のための専
用の回路部材を使用することなく、外部機器等に内視鏡
画像を直接取り込むことが可能となる。

【００１０】このようなデジタル出力可能な装置におい
て、走査エリアを撮像エリアの中で任意の大きさに設定
し、その画像信号を読み出す制御を実行することができ
る。上記請求項２の構成では、例えばＣＣＤの撮像エリ
アが１０２４×７６８（画素数）の大きさで、外部機器
の表示エリアが８００×６００の大きさであったとする
と、走査エリアを８００×６００の領域に縮小設定し、
通常よりも低周波数のクロック信号を用いて画像信号の
読出しが行われる。

【００１１】請求項３の構成によれば、例えば電子スコ
ープの挿入操作により表示（通常の撮像エリアによる表
示）されている画面を見ながら、取り出したい抽出エリ
アを指定すると、その大きさ及び中心位置に対応した走
査エリアが設定され、この走査エリアの画像信号が読み
出される。その後、この画像信号はメモリに一旦格納さ
れ、このメモリの読出し制御により拡大処理を行えば、
外部機器等の所定の表示器に拡大した画像が表示され
る。なお、上記走査エリアの画像データをそのままの大
きさでパソコン等に出力してもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１及び図２には、実施形態例に
係る電子内視鏡装置の構成が示されており、図１に示さ
れるように、電子スコープ１にはその先端に対物光学系
２Ａ及びプリズム２Ｂを介してＣＣＤ３が配置され、こ
のＣＣＤ３は、例えば図３（Ａ）に示されるように、水
平方向で１０２４、垂直方向で７６８に分割される約８
０万画素（この画素数は任意である）のものからなり、
このＣＣＤ３の受光面側には、例えばベイヤー配列（原
色配列）の色フィルタが設けられる。

【００１３】 このＣＣＤ３には、ＣＣＤ駆動回路Ｈと
して、バッファ回路４、タイミングジェネレータ（Ｔ
Ｇ）５、例えば所定周波数を発振する発振器６を有する
周波数コンバータ７、タイミング制御回路８が設けら
れ、またスコープ側の制御を統括するＣＰＵ９が配置さ
れる。即ち、上記の周波数コンバータ７は発振器６の出
力周波数からＣＣＤ読出し用及びメモリ読出し用の各種
周波数［約１５（１４．３）ＭＨｚ、約３０（２８．
６）ＭＨｚ、約６０ＭＨｚ等］のクロック信号を形成し
タイミングジェネレータ５に出力する。

【００１４】そして、上記タイミング制御回路８は上記
タイミングジェネレータ５に対し、通常の標準の撮像エ
リアの画像信号を得るための制御と、任意に設定された
走査エリア及び走査速度を得るための制御を行い、この
タイミングジェネレータ５では標準の読出しの制御パル
ス（タイミング信号）と、任意に設定された走査エリア
の画像信号を所定の走査速度で読み出すための制御パル
スが形成される。当該例では、標準の撮像エリアの走査
において、例えば約３０ＭＨｚの水平クロック信号を用
いて、１秒間に３０フレームの画像信号（プログレッシ
ブ方式）を読み出している。

【００１５】図３（Ａ）及び図４（Ａ）には、走査エリ
アを設定するための制御パルスが示されており、図３
（Ａ）は８００（水平方向分割数）×６００（垂直方向
分割数＝水平走査ライン数）の表示エリアに対応して走
査エリアを設定した例である。この場合は、１０２４
（水平方向分割数）×７６８（垂直方向分割数＝水平走
査ライン数）のＣＣＤ３の撮像エリアに対し、上記表示
エリアの大きさに対応した走査エリアＥ1を設定するこ
とになり、上記のタイミングジェネレータ５により、水
平同期パルスａに対しタイミングパルスｂを発生させ、
一方垂直同期パルスｃに対しタイミングパルスｄを発生
させる。

【００１６】図４（Ａ）は、任意の抽出エリアを設定す
る例であり、ＣＣＤ３の撮像エリアに対し、上記抽出エ
リアの大きさに対応して走査エリアＥ2が設定される
が、この場合は、水平同期パルスａに対しタイミングパ
ルスｅを発生させ、一方垂直同期パルスｃに対しタイミ
ングパルスｆを発生させる。

【００１７】一方、上記ＣＣＤ３には、相関二重サンプ
リング（ＣＤＳ）１０、デジタル信号へ変換するＡ／Ｄ
変換器１１、そしてデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳ
Ｐ）１２が接続され、このＣＣＤ３から出力された画像
信号はデジタル信号に変換されて上記ＤＳＰ１２で所定
の処理が行われる。即ち、このＤＳＰ１２は、色フィル
タを介して得られた各色毎の画像信号で空白となる画素
のデータ補間、輪郭補正、ホワイトバランス、ガンマ補
正等の信号処理を施し、輝度（Ｙ）信号とカラー（Ｃ）
信号を出力する。

【００１８】上記の電子スコープ１は、コネクタにより
図２のプロセッサ装置１４に接続されており、このプロ
セッサ装置１４では、上記ＤＳＰ１２の出力を入力し、
画像の左右を所定の向きに反転させるミラー回路１５、
ＣＣＤ３の出力画像信号を輝度（Ｙ）信号、色差（Ｒ−
Ｙ，Ｂ−Ｙ）信号に変換する信号変換回路１６、撮影に
関する情報（患者情報等）を画面内に表示するためのス
ーパーインポーズ回路１７、このスーパーインポーズ回
路１７に対し情報の文字、記号等を発生させるキャラク
タ発生回路１８が設けられ、このスーパーインポーズ回
路１７の後段に、フレーム（フィールド）画像データを
記憶する画像用メモリ１９が配置される。

【００１９】この画像用メモリ１９には、画像の拡大処
理が可能なメモリコントローラ２０が接続され、またプ
ロセッサ装置１４内には、装置全体を統括制御するＣＰ
Ｕ２２が設けられる。即ち、上記の画像用メモリ１９で
は、メモリコントローラ２０の制御に基づき、スーパー
インポーズ回路１７から出力されたフレーム画像データ
を３０フレーム／秒（sec）の速度で書き込む。その
後、当該メモリ１９内から画像データを読み出す際に
は、約６０ＭＨｚのクロック周波数で１秒間に６０フレ
ーム（６０フレーム／ｓｅｃ）の画像データを読み出す
ように制御する。

【００２０】また、上記画像用メモリ１９の後段に、上
記の輝度信号（Ｙ）と色差信号（Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ）から
Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各信号を形成するＲＧ
Ｂマトリクス回路２５、アイソレーションデバイス２
６、Ｄ／Ａ変換器２７が設けられる。このＤ／Ａ変換器
２７から出力されるＲＧＢ信号はアナログ信号として専
用のモニタ等に出力される。

【００２１】一方、上記スーパーインポーズ回路１７の
出力線から分岐するように、アイソレーションデバイス
３３、動画及び静止画のフレーム（フィールド）データ
を記憶するデジタル出力用の画像用メモリ３４、画像の
拡大処理が可能なメモリコントローラ３５が接続され
る。この画像用メモリ３４は、デジタル画像を利用する
外部機器の画像処理条件（読出し速度、走査線数等）に
合わせて画像データを読み出すことができ、この画像用
メモリ３４に、ＩＳＯ１３９４或いはＲＳ２３２Ｃ等の
規格に対応したインターフェース回路３７、そしてデジ
タル入出力端子３８が接続される。

【００２２】即ち、当該例では、上述したＲＧＢ信号等
アナログ信号を出力するだけでなく、輝度信号、色差信
号のデジタル画像信号をインターフェース回路３７を介
してパソコン等にデジタル出力することができる。ま
た、このインターフェース回路３７はＣＰＵ２２に接続
されており、パソコン等の外部機器やネットワークから
外部接続情報を取得することができる。更に、当該プロ
セッサ装置１４には、操作部（キーボード等でもよい）
４０が設けられており、この操作部４０の操作信号、設
定情報がＣＰＵ２２へ出力される。この操作部４０で
は、上記ＲＧＢ出力で表示される専用モニタの画面を見
ながら、画像エリアの中心位置（ポイント）と大きさ
（設定枠）を指定することにより、抽出エリアの設定が
できるようになっている（その他の構成でもよい）。

【００２３】実施形態例は以上の構成からなり、まず標
準の撮像エリアでの動作時では、例えば周波数約３０Ｍ
Ｈｚの水平クロック信号に基づき、図３（Ａ）の水平同
期信号ａ，垂直同期信号ｂを含むタイミングパルスがタ
イミングジェネレータ５からＣＣＤ３へ与えられ、これ
によってＣＣＤ３で得られた画像信号が３０フレーム／
ｓｅｃの速度（例えばプログレッシブ方式）で読み出さ
れる。

【００２４】この画像信号は、デジタル信号に変換され
た後に、ＤＳＰ１２に供給され、各色信号に分離された
後に、補間処理、輪郭強調、ガンマ補正等の各種の処理
が施される。また、図２のプロセッサ装置１４内ではミ
ラー回路１５、信号変換（Ｙ，Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ信号）回
路１６、スーパーインポーズ回路１７等を通って各種の
信号処理が施された後に、画像用メモリ１９に書き込ま
れる。その後、この画像用メモリ１９から、メモリコン
トローラ２０の制御に基づき書込み速度の２倍となる６
０フレーム／ｓｅｃの速度でフレーム画像データが順次
読み出される。

【００２５】このようにして読み出した画像データは、
ＲＧＢマトリクス回路２５を通り、ＲＧＢアナログ信号
としてＤ／Ａ変換器２７を介して専用モニタへ供給さ
れ、このモニタに被観察体内の動画が表示される。そし
て、電子スコープ１（操作部）のフリーズスイッチが押
下されたときには、上記画像用メモリ１９の新たな書込
みを禁止し、その時の画像用メモリ１９の画像データを
読み出すことにより、静止画が表示される。

【００２６】また、他方の上記画像用メモリ３４にも画
像信号が供給されており、この画像用メモリ３４からの
画像データの読出しは、接続される外部機器又はネット
ワークの画像処理条件に合わせた速度及び読出し形式で
行われる。そうして、輝度及び色差信号のデジタル画像
信号がインターフェース回路３７を介してデジタル入出
力端子３８からパソコン等の外部機器又はネットワーク
に出力される。

【００２７】この場合も、通常では動画をデジタル出力
することになるが、上記フリーズスイッチが押されたと
きは、ＣＰＵ２２の制御に基づき、この画像用メモリ３
４に格納された静止画デジタル信号が出力される。この
ようにして、内視鏡画像がパソコン等の外部機器の画像
データとして利用されることになる。なお、上記のデジ
タル画像信号の中には、患者につき本人を確認するデー
タ、他の検査データ等の患者データ等も含まれる。

【００２８】このようなデジタル出力の際に、図３
（Ｂ）に示されるように、例えば外部機器のモニタ４０
として８００×６００の大きさのものが接続されている
場合は、ＣＰＵ２２及び９の制御に基づき、図３（Ａ）
に示される水平走査方向のタイミングパルスｂと垂直走
査方向のタイミングパルスｄがタイミングジェネレータ
５からＣＣＤ３に与えられる。これにより、走査エリア
Ｅ1のみのデータの読出しが行われる。また、このとき
の読出し速度は、上記の約３０ＭＨｚのクロック信号で
もよいが、約１５ＭＨｚの周波数まで落としたクロック
信号を用いることができ、クロック信号の周波数を下げ
ることにより、先端部での熱の発生等を抑制することが
可能となる。

【００２９】次に、図４に基づいて、デジタル処理外部
機器に上記ＣＣＤ３と同一の１０２４×７６８の大きさ
のモニタ４３が使用されており、部分的な抽出エリアの
画像を取り出す場合を説明する。即ち、図２の操作部４
０での中心点と大きさを指定することにより、例えば図
４（Ａ）の点線で示す抽出エリア（Ｅ1で示すように撮
像エリアの１／４の大きさ）が設定されたとすると、Ｃ
ＰＵ２２，９の制御により、水平走査方向のタイミング
パルスｅと垂直走査方向のタイミングパルスｆが上記タ
イミングジェネレータ５からＣＣＤ３へ与えられる。

【００３０】同時に、約７．５ＭＨｚの水平クロック信
号が周波数コンバータ７から出力されることになり、こ
れらの制御信号によって走査エリアＥ2の画像データが
３０フレーム／ｓｅｃの速度で読み出される。この画像
データは画像用メモリ１９，３４に書き込まれ、その後
に例えば６０フィールド／ｓｅｃの速度で読み出される
が、この読出し時に、当該例ではメモリコントローラ３
５（２０）により拡大処理が行われ、モニタ画面（表示
エリア）大きさに合せた画像が表示される。図４の例で
は、例えば水平方向において同一画素のデータを２回ず
つ読み出し、垂直方向において同一水平ラインのデータ
を２回ずつ読み出す処理を行う。

【００３１】そして、上記メモリ３４から読み出された
画像データは、インターフェース回路３７、デジタル入
出力部３８を介して外部機器へ出力される。これによ
り、外部機器のモニタ４３では、図４（Ｂ）に示される
ように、４倍に拡大された抽出エリアＥ2の被観察体内
画像が表示される。これによれば、必要な部位に限定し
た画像表示が行え、また内視鏡の挿入位置（位置決めし
た状態）を動かすことなく、所望の部位を中心に配置し
た画像を得ることもできる。なお、このような拡大処理
を行うことなく、操作部４０の指定により、画像用メモ
リ３４のデータをパソコン等のメモリにそのまま出力す
ることもでき、この場合は、不必要な画像データを省略
してメモリ容量の節約を図ることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
デジタル画像信号を外部へ出力するためのデジタル出力
部を備えると共に、固体撮像素子駆動回路により撮像エ
リアの中の任意大きさの走査エリアにつき画像信号を読
み出すように制御する。そして、この走査エリアの大き
さは、外部機器の表示エリアの大きさに対応して設定で
き、また操作部等で指定した大きさ及び任意場所の抽出
エリアで設定できるようにしたので、構成の簡素化等を
図りながら内視鏡画像をデジタル処理の外部機器等に出
力できると共に、様々な形態で利用可能となり、使い勝
手を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態例に係るデジタル出力可能な
電子内視鏡装置の電子スコープ側の回路構成を示すブロ
ック図である。

【図２】実施形態例のプロセッサ装置内の回路構成を示
すブロック図である。

【図３】実施形態例の撮像エリアと異なる大きさの表示
エリアに対応して走査エリアを設定・制御する場合の説
明図である。

【図４】実施形態例の撮像エリアの中の任意の大きさ及
び位置の抽出エリアに対応して走査エリアを設定・制御
する場合の説明図である。

【符号の説明】

１ … 電子スコープ、 ３ … ＣＣＤ、５ … タ
イミングジェネレータ、 ６ … 発振器、７ … 周
波数コンバータ、 ８ … タイミング制御回路、９，
２２ … ＣＰＵ、１２ … ＤＳＰ（デジタルシグナ
ルプロセッサ）、１４ … プロセッサ装置、１９，３
４ … 画像用メモリ、２０，３５ … メモリコント
ローラ、３７ … インターフェース回路、３８ …
デジタル入出力端子、Ｈ … ＣＣＤ駆動回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被観察体内を撮像する固体撮像素子と、 この固体撮像素子の撮像エリアに対し任意の大きさに設
   定された走査エリアの画像信号を読み出す固体撮像素子
   駆動回路と、 上記固体撮像素子から出力された画像信号に所定の信号
   処理を施す信号処理回路と、 この信号処理回路で得られたデジタル画像信号を外部へ
   出力するためのデジタル出力部と、 上記走査エリアの大きさを設定するための制御回路と、
   を含んでなるデジタル出力可能な電子内視鏡装置。
2. 【請求項２】 上記固体撮像素子駆動回路は、表示機器
   の表示エリアの大きさに対応して設定された上記走査エ
   リアの画像信号を上記固体撮像素子から読み出すことを
   特徴とする上記請求項１記載のデジタル出力可能な電子
   内視鏡装置。
3. 【請求項３】 上記固体撮像素子駆動回路は、任意の大
   きさ及び中心位置の上記走査エリアにつきその画像信号
   を上記固体撮像素子から読み出し、 上記制御回路は、任意に指定された走査エリアの大きさ
   及び中心位置を判定して上記固体撮像素子駆動回路を制
   御することを特徴とする上記請求項１記載のデジタル出
   力可能な電子内視鏡装置。