JP3733191B2 - 内視鏡撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子により撮像して得た被写体の映像信号を処理する映像信号処理手段を備えた内視鏡撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、細径の挿入部を体腔内に挿入することにより体腔内臓器等を診断したり、検査したりすることのできる内視鏡（スコープまたはファイバスコープ）が広く用いられている。また、医療用のみならず工業用においてもボイラ、機械、化学プラント等の管内、あるいは機器内部の対象物を観察、検査したりするのに用いられている。更に、電荷結合素子（ＣＣＤ）等を撮像素子に用いた電子スコープも各種用いられている。
【０００３】
ところで、内視鏡を用いた診断、検査において対象物の異常を発見するために重要なパラメータとなるのは色の忠実な再現性である。撮像手段としてＣＣＤ等の撮像素子を用いて被写体の映像信号を得る内視鏡撮像装置では、ＣＣＤの分光感度や色フィルタのばらつき、使用する光源の色温度の違いやばらつき等の要因によって、スコープ毎または内視鏡装置全体毎の再現される色にばらつきが生じてしまう。そのため、ばらつきがなく良好な色再現性を確保するために、ホワイトバランス調整やブラックバランス調整が行われている。
【０００４】
従来の内視鏡撮像装置では、ホワイトバランス調整動作は標準白の被写体を撮像した状態でホワイトバランス調整動作の開始を指示する押しボタンスイッチを押し、ホワイトバランス調整を行っていた。また、ブラックバランス調整動作は撮像素子に入射光が入射しない状態でホワイトバランス調整開始押しボタンスイッチとは別のブラックバランス調整動作の開始を指示する押しボタンスイッチを押し、ブラックバランス調整を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、使用者がホワイトバランス調整を意図したにも関わらず誤ってブラックバランス調整開始押しボタンスイッチを押した場合、適正な色再現性が得られないという問題が起こる。また、これとは逆にブラックバランス調整を意図したにも関わらず誤ってホワイトバランス調整開始押しボタンスイッチを押した場合も、適正な色再現性が得られないという問題が起こる。さらに、ホワイトバランス調整とブラックバランス調整のそれぞれに別の動作開始指示用の押しボタンスイッチを設けなければならないため、装置全体の小型化に制限が生じる。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ホワイトバランス調整及びブラックバランス調整の誤使用を防止し適正な色再現性を得られるようにするとともに、装置を小型化することが可能な内視鏡撮像装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による内視鏡撮像装置は、撮像手段により得られる映像信号を処理する映像信号処理手段を有する装置において、前記撮像手段より得られる映像信号の信号レベルを検知する信号レベル検知手段と、前記映像信号に対するホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整手段と、前記映像信号に対するブラックバランス調整を行うブラックバランス調整手段と、前記ホワイトバランス調整手段及びブラックバランス調整手段の動作開始を指示する共通のバランス調整開始スイッチと、前記バランス調整開始スイッチが操作された際に、前記信号レベル検知手段によって検知された信号レベルに基づいて前記バランス調整開始スイッチによる操作指示がホワイトバランス調整とブラックバランス調整のいずれであるかを判断し、前記ホワイトバランス調整手段またはブラックバランス調整手段を動作させる制御手段と、を具備したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１ないし図５は本発明の第１の実施形態に係り、図１は内視鏡撮像装置の全体構成を示すブロック図、図２はホワイトバランス／ブラックバランス調整回路の構成を示すブロック図、図３はホワイトバランス調整時のバランス調整コントローラの動作を説明する説明図、図４はブラックバランス調整時のバランス調整コントローラの動作を説明する説明図、図５はホワイトバランス調整及びブラックバランス調整に関するＣＰＵの動作を説明するフローチャートである。
【０００９】
図１に示すように、本実施形態の内視鏡撮像装置１は、撮像手段を内蔵したカメラヘッド２と、このカメラヘッド２に接続されるスコープ３と、このスコープ３に照明光を供給する光源装置４と、カメラヘッド２内に配設された撮像手段に対する信号処理を行うカメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵと略記する）５と、このＣＣＵ５により信号処理された標準的な映像信号を表示するＴＶモニタ６と、を有して構成される。
【００１０】
内視鏡撮像装置１の使用時には、図１に示すように光源装置４にスコープ３のライトガイド８を装着することにより、光源装置４内のランプの照明光が図示しない絞りを通り、レンズにより集光されて対向するライトガイド８の端面に入射される。この照明光はライトガイド８によってスコープ３へ伝送され、スコープ３内部を通りスコープ３先端から前方に出射され、患者の体腔内などの被写体を照明するようになっている。照明された被写体の反射光はスコープ３により結像され、被写体像がスコープ３を通してカメラヘッド２内の撮像手段によって撮像される。
【００１１】
カメラヘッド２内には、撮像レンズの焦点面に撮像手段としてのＣＣＤ７が配置されており、ＣＣＤ７の撮像面に被写体像が結像して光電変換される。このＣＣＤ７は、ＣＣＤ駆動信号伝送線及びＣＣＤ出力信号伝送線が内部に挿通されたカメラケーブル９を介してＣＣＵ５に接続されており、ＣＣＤ７の出力信号がＣＣＵ５に送られて各種信号処理が行われるようになっている。ＣＣＵ５から出力される映像信号はＴＶモニタ６に送られ、ＴＶモニタ６上に被写体の観察画像が表示されるようになっている。
【００１２】
ＣＣＵ５内にはＣＣＤドライバ回路１０が設けられており、ＣＣＤドライバ回路１０よりＣＣＤ駆動信号がカメラケーブル９内のＣＣＤ駆動信号伝送線を介してＣＣＤ７に供給され、ＣＣＤ７に蓄積された信号電荷が読み出される。また、ＣＣＵ５内にはプリアンプ回路１１，プリプロセス回路１２が設けられており、ＣＣＤ７より読み出されたＣＣＤ出力信号は、カメラケーブル９内のＣＣＤ出力信号伝送線を介してＣＣＵ５に伝送され、ＣＣＵ５内のプリアンプ回路１１によってケーブル伝送での損失分が増幅された後、プリプロセス回路１２に入力される。
【００１３】
プリプロセス回路１２の後段にはＡ／Ｄ変換回路１３，Ｙ／Ｃ分離回路１４が設けられており、プリプロセス回路１２に入力されたＣＣＤ出力信号はＣＤＳ（相関二重サンプリング）やＳ／Ｈ（サンプルホールド）等の前処理が行われた後、Ａ／Ｄ変換回路１３に入力されてデジタル信号に変換された後、Ｙ／Ｃ分離回路１４に入力される。
【００１４】
Ｙ／Ｃ分離回路１４の後段にはＲＧＢマトリックス回路１５及び輝度信号レベル検知回路１６が設けられており、Ｙ／Ｃ分離回路１４に入力されたデジタル信号は線順次化されてＹ・ＣR ・ＣB の３系統のデジタル信号に分離され、ＲＧＢマトリックス回路１５に入力される。また、Ｙ信号（輝度信号）のみは輝度信号レベル検知回路１６にも入力される。前記ＲＧＢマトリックス回路１５に入力されたＹ・ＣR ・ＣB デジタル信号は、以下に示すマトリックス変換式によってＲＧＢデジタル信号に変換される。
【００１５】
【００１６】
ＲＧＢマトリックス回路１５の後段にはホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７，デジタル映像処理回路１９，Ｄ／Ａ変換回路２１，ポストプロセス回路２２が設けられており、前記マトリックス変換式によって変換されたＲＧＢデジタル信号は、ホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７に入力され、所定のバランス調整が行われた後、デジタル映像処理回路１９においてエンハンス処理，γ補正，キャラクタ重畳などのデジタル処理が施され、Ｄ／Ａ変換回路２１に入力される。そして、Ｄ／Ａ変換回路２１に入力されたデジタル信号はアナログ信号に変換され、ポストプロセス回路２２において標準的なビデオ信号に変換されてＴＶモニタ６に出力される。
【００１７】
また、ホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７の後段にはバランス値検知回路１８が設けられ、所定のバランス調整後の信号がバランス値検知回路１８に入力される。さらに、ＣＣＵ５内には、ホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７などの制御を行うＣＰＵ２０，ホワイトバランス調整及びブラックバランス調整の完了／未完了表示画面を出力するフォントジェネレータ２３が設けられており、ＣＣＵ５のフロントパネル２４上にはホワイトバランス調整とブラックバランス調整の両方の操作指示を行う共通のバランス調整開始スイッチ２５が一つ設けられている。
【００１８】
図２にホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７の構成を示す。ホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７は、ＲＧＢデジタル信号のバランス調整を行うための乗算係数を生成するバランス調整コントローラ２６と、バランス調整コントローラ２６から出力される乗算係数をＲＧＢデジタル信号にそれぞれ乗算する乗算器２７とを有して構成されている。ＲＧＢマトリックス回路１５より入力されたＲＧＢデジタル信号は、バランス調整コントローラ２６に入力され、ＲＧＢの各信号レベルに基づいてホワイトバランス調整またはブラックバランス調整を行うための乗算係数がそれぞれ生成されるようになっている。
【００１９】
図３はホワイトバランス調整時のホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７の動作を示したものである。ホワイトバランス調整時には、バランス調整コントローラ２６において入力されたＲＧＢデジタル信号のレベルを比較し、Ｇ信号のレベルを基準としてＲＧＢの比がＲ：Ｇ：Ｂ＝１：１：１となるように乗算係数を生成する。そして、乗算器２７においてＲＧＢそれぞれの信号に前記乗算係数を乗算し、ホワイトバランス調整後のＲ′Ｇ′Ｂ′信号として出力する。
【００２０】
図４はブラックバランス調整時のホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７の動作を示したものである。ブラックバランス調整時には、バランス調整コントローラ２６において入力されたＲＧＢデジタル信号のレベルを検知し、それぞれのデジタル信号値が０となるようにＡ／Ｄ変換回路１３に制御信号を送ってＡ／Ｄ変換のリファレンス電圧を制御する。
【００２１】
これらのバランス調整動作は、ＣＰＵ２０によって制御される。本実施形態では、使用者は一つのバランス調整開始スイッチ２５を用いてホワイトバランス調整とブラックバランス調整の両方の開始指示を行うようになっており、ＣＰＵ２０において輝度信号レベル検知回路１６で検知された輝度信号のレベルに基づいていずれのバランス調整の開始指示であるかを判断してホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７を制御することによって、適正なバランス調整を行えるようにしている。このとき、ホワイトバランス調整時にはホワイトバランス調整用冶具を、ブラックバランス調整時にはブラックバランス調整用冶具をそれぞれスコープ３の先端部に取り付けて標準の白または黒の画像をカメラヘッド２で撮像しながら、バランス調整を行う。
【００２２】
図５のフローチャートに基づいてホワイトバランス調整及びブラックバランス調整に関するＣＰＵ２０の動作を説明する。
【００２３】
ＣＰＵ２０は、ステップＳ１でフロントパネル２４上のバランス調整開始スイッチ２５を監視する。バランス調整開始スイッチ２５がＯＮになると、ステップＳ２に進み、輝度信号レベル検知回路１６において検知された輝度信号のレベルに基づいてホワイトバランス調整とブラックバランス調整のいずれのバランス調整であるかを判断する。
【００２４】
ステップＳ２で前記輝度信号のレベルが５ＩＲＥ以下であれば、ブラックバランス調整動作の開始指示であると判断してステップＳ３へ進む。一方、前記輝度信号のレベルが５０ＩＲＥ以上であれば、ホワイトバランス調整動作の開始指示であると判断してステップＳ４へ進む。また、前記輝度信号のレベルが５ＩＲＥ以上５０ＩＲＥ以下であれば、バランス調整動作が不適合な状態であると判断してステップＳ５へ進む。
【００２５】
ステップＳ４では、ホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７において図３に示したホワイトバランス調整動作を行い、ステップＳ６へ進む。ステップＳ６ではバランス値検知回路１８において検知されたＲＧＢデジタル信号の比に基づいてホワイトバランス調整が適正であるか否かを判断する。ステップＳ６において、前記ＲＧＢデジタル信号の比がＲ：Ｇ：Ｂ＝１：１：１であることが確認された場合はステップＳ８へ進み、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１：１：１となっていない場合はステップＳ９へ進む。
【００２６】
ステップＳ８において、ＣＰＵ２０はホワイトバランス完了信号をフォントジェネレータ２３へ出力し、フォントジェネレータ２３内に記憶されているホワイトバランス完了表示画面を出力してデジタル映像処理回路１９において映像信号に重畳し、ＴＶモニタ６の画面上に出力する。ステップＳ９では、ステップＳ８と同様にホワイトバランス未完了表示画面を映像信号に重畳してＴＶモニタ６の画面上に表示し、ステップＳ１へ戻る。
【００２７】
ステップＳ３では、ホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７において図４に示したブラックバランス調整動作を行い、ステップＳ７へ進む。ステップＳ７ではバランス値検知回路１８において検知されたＲＧＢデジタル信号のそれぞれの信号レベルに基づいてブラックバランス調整が適正であるか否かを判断する。ステップＳ７において、前記ＲＧＢデジタル信号のそれぞれの信号レベルが０であることが確認された場合はステップＳ１１へ進み、０となっていない場合はステップＳ１０へ進む。
【００２８】
ステップＳ１１において、ＣＰＵ２０はブラックバランス完了信号をフォントジェネレータ２３へ出力し、フォントジェネレータ２３内に記憶されているブラックバランス完了表示画面を出力してデジタル映像処理回路１９において映像信号に重畳し、ＴＶモニタ６の画面上に出力する。ステップＳ１０では、ステップＳ１１と同様にブラックバランス未完了表示画面を映像信号に重畳してＴＶモニタ６の画面上に表示し、ステップＳ１へ戻る。
【００２９】
ステップＳ５では、ＣＰＵ２０はバランス調整不可能信号をフォントジェネレータ２３へ出力し、フォントジェネレータ２３内に記憶されているバランス調整不可能表示画面を出力してデジタル映像処理回路１９において映像信号に重畳し、ＴＶモニタ６の画面上に出力した後、ステップＳ１へ戻る。
【００３０】
なお、ステップＳ２において設定したバランス調整判断用の輝度信号レベル値は、本実施形態の説明のために設定の一例を示したものであり、それぞれ任意に設定可能である。
【００３１】
上述したように本実施形態では、ＣＰＵ２０において、バランス調整開始スイッチ２５が押圧操作されたことを検知し、このときに得られる映像信号の輝度信号レベルがある一定レベル以上の場合はホワイトバランス調整動作を開始し、輝度信号レベルがある一定レベル以下の場合はブラックバランス調整動作を開始するような構成となっている。これにより、共通の一つのバランス調整開始スイッチでホワイトバランス調整及びブラックバランス調整の開始指示を行うことが可能となる。
【００３２】
従って、第１の実施形態によれば、撮像された画像の輝度信号レベルによってホワイトバランス調整動作かブラックバランス調整動作かを判断してバランス調整を行うことによって、ホワイトバランス調整及びブラックバランス調整の開始指示用のスイッチを共通化することができる。これにより、使用者の誤使用を防止して適正な色再現性を得ることができるとともに、装置を小型化することが可能となる。
【００３３】
図６ないし図９は本発明の第２の実施形態に係り、図６は内視鏡撮像装置の構成を示すブロック図、図７はビデオプロセッサの内部構成を示す説明図、図８はビデオプロセッサにおけるシールドケースの取り付け部分の構成を示す説明図、図９は患者回路部と信号入力部との間のアイソレーション部材への入出力信号経路のシールド構造を示す説明図である。
【００３４】
図７に示すように、本実施形態の内視鏡撮像装置５１は、電子スコープ５２と、この電子スコープ５２に照明光を供給する光源ユニット５３と、電子スコープ５２で撮像された信号を処理するビデオプロセッサ５４と、このビデオプロセッサ５４に接続されるモニタ５５とを有して構成されている。
【００３５】
電子スコープ５２は、細長の挿入部５６を備え、この挿入部５６の後端に太径の操作部５７が連接されている。前記操作部５７からは、側方にユニバーサルコード５８、ライトガイド５９が延設され、このユニバーサルコード５８の先端に、前記ビデオプロセッサ５４に接続可能なコネクタ６１が設けられている。
【００３６】
前記挿入部５６の先端側には、硬性の先端部６２及びこの先端部６２に隣接する後方側に湾曲可能な湾曲部６３が順次設けられている。また、前記操作部５７には図示しない湾曲操作ノブが設けられ、この湾曲操作ノブを回転操作することによって、前記湾曲部６３を上下／左右方向に湾曲できるようになっている。
【００３７】
また、図６に示すように、前記挿入部５６内には処置具チャンネル６４が設けられており、前記操作部５７にはこの処置具チャンネル６４に連通する挿入口（図示略）が設けられている。前記挿入部５６の先端部６２内には、対物レンズ６６と固体撮像素子（ＳＩＤ）６７が配設されている。また、前記挿入部５６内には、照明光を伝送するライトガイド６８が挿通されている。
【００３８】
前記光源ユニット５３は、キセノンランプ等の白色光源７２を備え、この白色光源７２から出射された白色光は、レンズ７３で集光され、ビデオ信号のフレーム周波数（ＮＴＳＣ方式では２９．９７Ｈｚ）に同期して回転する回転フィルタ７４により、Ｒ，Ｇ，Ｂの順次光にされ、前記ライトガイド６８及び配光レンズ６９を介して、観察すべき体内臓器等の被写体７１に照射される。なお、前記回転フィルタ７４を回転させるモータ７５は、モータサーボ回路７６によって、前記ビデオ信号のフレーム周波数に同期するように回転が制御される。
【００３９】
前記被写体７１からの反射光は、対物レンズ６６を介して、固体撮像素子６７の撮像面に結像され、ドライバ７７による読み出しクロック信号によって光電変換され、Ｒ，Ｇ，Ｂの順次信号が出力される。
【００４０】
前記ドライバ７７には同期信号発生器７８の基準クロックが入力されるＳＩＤタイミング信号発生器７９からのＳＩＤドライブ信号がアイソレーション用フォトカプラ８０を介して入力される。また、モータサーボ回路７６にも、同期信号発生器７８から基準信号が供給される。これによって全ての信号（動作）は位相同期したものとなる。
【００４１】
前記固体撮像素子６７から出力されるＲ，Ｇ，Ｂの順次信号は、ビデオプロセッサ５４のプリアンプ８１で増幅され、アイソレーションドライブ回路８２、患者に対する感電等からの保護のためのアイソレーション用高周波トランス８３を経て、リセットノイズ除去回路８４でリセットノイズの除去が行われる。さらに、ローパスフィルタ８５で不要成分が除去され、垂直輪郭補正回路８６で垂直輪郭補正が行われ、γ補正回路８７でγ補正がなされる。
【００４２】
前記γ補正回路８７の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器８８でデジタル信号に変換され、面順次の照明に対応したフレームメモリ８９Ｒ，８９Ｇ，８９Ｂに、Ｒ，Ｇ，Ｂの各照明光のもとでそれぞれ読み出された信号が１フレーム分記憶される。前記フレームメモリ８９Ｒ、８９Ｇ、８９Ｂの記憶された信号は、同時に読み出されて同時信号になり、それぞれＤ／Ａ変換器９０でアナログ信号に変換される。なお、前記Ａ／Ｄ変換器８８の変換速度、各フレームメモリ８９Ｒ，８９Ｇ，８９Ｂへのデータの書き込み及び読み出しは、メモリ制御回路９１による出力信号で調整されるようになっている。
【００４３】
Ｄ／Ａ変換器９０から出力されるアナログのＲ，Ｇ，Ｂ同期信号は、それぞれローパスフィルタ９２によって不要成分が除去され、水平輪郭補正回路９３で水平輪郭補正が行われた後、出力アンプ９４で増幅され、例えば７５Ωの出力インピーダンスのＲ，Ｇ，Ｂ３原色信号として出力端からモニタ５５へ出力される。
【００４４】
また、同時化されて水平輪郭補正を受けたＲ，Ｇ，Ｂ信号から、Ｙマトリックス回路９６において輝度信号Ｙが生成され、Ｒ−Ｙマトリックス回路９７、Ｂ−Ｙマトリックス回路９８において、輝度信号Ｙと色信号Ｒから色差信号Ｒ−Ｙが、輝度信号Ｙと色信号Ｂから色差信号Ｂ−Ｙがそれぞれ生成される。
【００４５】
前記色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙは、それぞれエンコーダ９９、１００でサブキャリア（３．５７９５４５ＭＨｚの各々９０度位相差信号）で平衡変調され、加算器１０１でベクトル合成され、クロミナンス信号Ｃが生成される。このクロミナンス信号Ｃは、混合出力アンプ１０２において輝度信号Ｙと多重化され、さらに、複合同期信号及びカラーバーストが付加されて、ＮＴＳＣ方式の複合映像信号が生成され、コネクタ１０３のＮＴＳＣ出力端から出力される。
【００４６】
ところで、前記ビデオプロセッサ５４内におけるドライバ７７、プリアンプ８１、アイソレーションドライブ回路８２により構成される患者回路部１０４は、シールドケース１０５でシールドされている。また、この患者回路部１０４に対してアイソレーション手段としてのフォトカプラ８０、高周波トランス８３でアイソレーションされた後段の信号入出力部１０６も、前記シールドケース１０５とは別体にシールドケース１０７でシールドされていることが本実施形態の特徴となっている。
【００４７】
前記ビデオプロセッサ５４内の患者回路部１０４及び信号入出力部１０６は、たとえば図７に示すように実装されている。電子スコープ５２から得られた出力映像信号を伝送する信号ラインは、ビデオプロセッサ５４内の信号線１１１を通して親基板１１２に接続される。親基板１１２には、信号ライン等のパターンが配設されており、この親基板１１２上には患者回路部１０４の回路を実装した子基板１１４，１１５が配置されてコネクタ１１３により接続されている。前記信号線１１１に接続された患者回路部１０４の信号ラインは、子基板１１４，１１５を経由して親基板１１２に実装されている高周波トランス８３の一端に接続され、この高周波トランス８３によって患者回路部１０４と信号入出力部１０６とのアイソレーションがなされている。
【００４８】
親基板１１２上の患者回路部１０４の側部には、信号入出力部１０６の回路を実装した子基板１１６，１１７，１１８が配置されてコネクタ１１３により接続されている。前記高周波トランス８３の他端に接続された信号入出力部１０６の信号ラインは、子基板１１６〜１１８を経由して親基板１１２から延設された信号線１１９に接続され、信号線１１９を介してコネクタ１０３に導かれ、モニタ５５等の外部周辺機器へと映像信号が出力される。
【００４９】
また、図７において親基板１１２上の高周波トランス８３の向こう側にはフォトカプラ８０が実装されており、信号入出力部１０６内のＳＩＤタイミング信号発生器７９から出力されるＳＩＤドライブ信号の伝送ラインはフォトカプラ８０の一端に接続され、フォトカプラ８０により信号入出力部１０６と患者回路部１０４とのアイソレーションがなされている。フォトカプラ８０の他端には患者回路部１０４のドライバ７７が接続され、フォトカプラ８０を介してＳＩＤドライブ信号がドライバ７７に伝送され、電子スコープ５２に内蔵されている固体撮像素子６７が駆動される。
【００５０】
さらに、患者回路部１０４は、シールドケース１０５によってシールドされ、信号入出力部１０６からの飛び込みノイズと、ビデオプロセッサ５４の外部からの外部ノイズの混入を防ぐようにしている。また、信号入出力部１０６は、シールドケース１０７によってシールドされ、ＳＩＤタイミング信号発生器７９からのクロックノイズが外部に放射して患者回路部１０４に飛び込むことを防ぐようにしている。
【００５１】
従来の内視鏡装置のシールド構造としては、特開平２−１９３６３４号公報、特開平４−１８３４３２号公報等に開示されているものがあるが、このような構造では患者回路部と信号入出力部とを分離するアイソレーション部材への入出力信号経路のパターンが基板の外層にあるため、患者回路部及び信号入出力部の回路をそれぞれシールドしているにもかかわらず、前記アイソレーション部材への入出力信号経路において不要輻射ノイズの放射及び混入が発生し、電磁ノイズ対策効果が半減してしまうという問題点があった。
【００５２】
本実施形態では、前記問題点を解決するため、図８に示すように親基板１１２が構成され、この親基板１１２上にシールドケース１０５，１０７がネジ止めされて取り付けられている。図９には患者回路部と信号入力部との間のアイソレーション部材への入出力信号経路のシールド構造を示す。
【００５３】
親基板１１２は、グランド層１２１、電源層１２２、パターン層１２４，１２５が形成された多層基板で構成されている。高周波トランス８３，フォトカプラ８０からなるアイソレーション部材に接続される入出力信号経路のパターン層１２４は、基板の内層を通るように配設されており、グランド層１２１はシールドケース１０５，１０７と親基板１１２の接合部分において外表面に露出してむき出しになっており、患者回路部１０４及び信号入出力部１０６の外周部からアイソレーション部材の近傍まで基板外層にそれぞれベタアース１２６が形成されている。
【００５４】
シールドケース１０５，１０７をネジ１２３によって親基板１１２にネジ止めして取り付けることにより、シールドケース１０５，１０７と親基板１１２のベタアース１２６とが接合してグランド層１２１に導通し、患者回路部１０４と信号入出力部１０６とがそれぞれシールドケース１０５，１０７で密閉された状態となってシールドされる。さらに、親基板１１２上の患者回路部１０４と信号入出力部１０６の外周部からアイソレーション部材までの基板外層は、それぞれベタアース１２６により囲まれており、基板内層にあるアイソレーション部材に接続される入出力信号経路のパターン層１２４についてもアイソレーション部材の近傍まで完全にシールドされる。
【００５５】
以上のように第２の実施形態によれば、患者回路部と信号入出力部とを別々にシールドし、かつ患者回路部と信号入出力部の間を絶縁するアイソレーション部材への入出力信号経路を基板の内層に配設し、この入出力信号経路を基板外層に設けたベタアースでシールドしているため、シールド効果をより向上させることができ、不要輻射ノイズの放射及び混入を防止できる。
【００５６】
［付記］
（１） 撮像手段により得られる映像信号を処理する映像信号処理手段を有する内視鏡撮像装置において、
前記撮像手段より得られる映像信号の信号レベルを検知する信号レベル検知手段と、
前記映像信号に対するホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整手段と、
前記映像信号に対するブラックバランス調整を行うブラックバランス調整手段と、
前記ホワイトバランス調整手段及びブラックバランス調整手段の動作開始を指示する共通のバランス調整開始スイッチと、
前記バランス調整開始スイッチが操作された際に、前記信号レベル検知手段によって検知された信号レベルに基づいて前記バランス調整開始スイッチによる操作指示がホワイトバランス調整とブラックバランス調整のいずれであるかを判断し、前記ホワイトバランス調整手段またはブラックバランス調整手段を動作させる制御手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡撮像装置。
【００５７】
（２） 前記制御手段は、前記信号レベル検知手段によって検知された信号レベルがある一定レベル以上の場合に前記ホワイトバランス調整手段を動作させ、前記信号レベルがある一定レベル以下の場合に前記ブラックバランス調整手段を動作させることを特徴とする付記１に記載の内視鏡撮像装置。
【００５８】
（３） 前記制御手段は、前記信号レベル検知手段によって検知された信号レベルとして前記映像信号の輝度信号レベルを基に、ホワイトバランス調整とブラックバランス調整のいずれであるかの判断を行うことを特徴とする付記１に記載の内視鏡撮像装置。
【００５９】
（４） 生体内で使用可能な内視鏡と電気的に接続される患者回路部と、この患者回路部に対してアイソレーション手段を介して接続された信号入出力部とを有する内視鏡撮像装置において、
前記アイソレーション手段は、前記患者回路部と前記信号入出力部との間で信号をやりとりするアイソレーション部材を有してなり、このアイソレーション部材への入出力信号経路を前記患者回路部、前記信号入出力部、及び前記アイソレーション部材が実装される基板の内層に設け、該基板の外層に前記入出力信号経路を囲むベタアースを設けたことを特徴とする内視鏡撮像装置。
【００６０】
（５） 前記患者回路部と前記信号入出力部をそれぞれ囲む別体のシールドケースを有し、これらのシールドケースは、前記基板の外層に設けられたベタアースに導通して該基板上に取り付けられることを特徴とする付記４に記載の内視鏡撮像装置。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ホワイトバランス調整及びブラックバランス調整の誤使用を防止し適正な色再現性を得られるようにするとともに、装置を小型化することが可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る内視鏡撮像装置の全体構成を示すブロック図
【図２】ホワイトバランス／ブラックバランス調整回路の構成を示すブロック図
【図３】ホワイトバランス調整時のバランス調整コントローラの動作を説明する説明図
【図４】ブラックバランス調整時のバランス調整コントローラの動作を説明する説明図
【図５】ホワイトバランス調整及びブラックバランス調整に関するＣＰＵの動作を説明するフローチャート
【図６】本発明の第２の実施形態に係る内視鏡撮像装置の構成を示すブロック図
【図７】第２の実施形態のビデオプロセッサの内部構成を示す説明図
【図８】ビデオプロセッサにおけるシールドケースの取り付け部分の構成を示す説明図
【図９】患者回路部と信号入力部との間のアイソレーション部材への入出力信号経路のシールド構造を示す説明図
【符号の説明】
１…内視鏡撮像装置
２…カメラヘッド
３…スコープ
５…カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）
７…ＣＣＤ
１４…Ｙ／Ｃ分離回路
１５…ＲＧＢマトリックス回路
１６…輝度信号レベル検知回路
１７…ホワイトバランス／ブラックバランス調整回路
１８…バランス値検知回路
１９…デジタル映像処理回路
２０…ＣＰＵ
２３…フォントジェネレータ
２５…バランス調整開始スイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子により撮像して得た被写体の映像信号を処理する映像信号処理手段を備えた内視鏡撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、細径の挿入部を体腔内に挿入することにより体腔内臓器等を診断したり、検査したりすることのできる内視鏡（スコープまたはファイバスコープ）が広く用いられている。また、医療用のみならず工業用においてもボイラ、機械、化学プラント等の管内、あるいは機器内部の対象物を観察、検査したりするのに用いられている。更に、電荷結合素子（ＣＣＤ）等を撮像素子に用いた電子スコープも各種用いられている。
【０００３】
ところで、内視鏡を用いた診断、検査において対象物の異常を発見するために重要なパラメータとなるのは色の忠実な再現性である。撮像手段としてＣＣＤ等の撮像素子を用いて被写体の映像信号を得る内視鏡撮像装置では、ＣＣＤの分光感度や色フィルタのばらつき、使用する光源の色温度の違いやばらつき等の要因によって、スコープ毎または内視鏡装置全体毎の再現される色にばらつきが生じてしまう。そのため、ばらつきがなく良好な色再現性を確保するために、ホワイトバランス調整やブラックバランス調整が行われている。
【０００４】
従来の内視鏡撮像装置では、ホワイトバランス調整動作は標準白の被写体を撮像した状態でホワイトバランス調整動作の開始を指示する押しボタンスイッチを押し、ホワイトバランス調整を行っていた。また、ブラックバランス調整動作は撮像素子に入射光が入射しない状態でホワイトバランス調整開始押しボタンスイッチとは別のブラックバランス調整動作の開始を指示する押しボタンスイッチを押し、ブラックバランス調整を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、使用者がホワイトバランス調整を意図したにも関わらず誤ってブラックバランス調整開始押しボタンスイッチを押した場合、適正な色再現性が得られないという問題が起こる。また、これとは逆にブラックバランス調整を意図したにも関わらず誤ってホワイトバランス調整開始押しボタンスイッチを押した場合も、適正な色再現性が得られないという問題が起こる。さらに、ホワイトバランス調整とブラックバランス調整のそれぞれに別の動作開始指示用の押しボタンスイッチを設けなければならないため、装置全体の小型化に制限が生じる。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ホワイトバランス調整及びブラックバランス調整の誤使用を防止し適正な色再現性を得られるようにするとともに、装置を小型化することが可能な内視鏡撮像装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による内視鏡撮像装置は、撮像手段により得られる映像信号を処理する映像信号処理手段を有する装置において、前記撮像手段より得られる映像信号の信号レベルを検知する信号レベル検知手段と、前記映像信号に対するホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整手段と、前記映像信号に対するブラックバランス調整を行うブラックバランス調整手段と、前記ホワイトバランス調整手段及びブラックバランス調整手段の動作開始を指示する共通のバランス調整開始スイッチと、前記バランス調整開始スイッチが操作された際に、前記信号レベル検知手段によって検知された信号レベルに基づいて前記バランス調整開始スイッチによる操作指示がホワイトバランス調整とブラックバランス調整のいずれであるかを判断し、前記ホワイトバランス調整手段またはブラックバランス調整手段を動作させる制御手段と、を具備したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１ないし図５は本発明の第１の実施形態に係り、図１は内視鏡撮像装置の全体構成を示すブロック図、図２はホワイトバランス／ブラックバランス調整回路の構成を示すブロック図、図３はホワイトバランス調整時のバランス調整コントローラの動作を説明する説明図、図４はブラックバランス調整時のバランス調整コントローラの動作を説明する説明図、図５はホワイトバランス調整及びブラックバランス調整に関するＣＰＵの動作を説明するフローチャートである。
【０００９】
図１に示すように、本実施形態の内視鏡撮像装置１は、撮像手段を内蔵したカメラヘッド２と、このカメラヘッド２に接続されるスコープ３と、このスコープ３に照明光を供給する光源装置４と、カメラヘッド２内に配設された撮像手段に対する信号処理を行うカメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵと略記する）５と、このＣＣＵ５により信号処理された標準的な映像信号を表示するＴＶモニタ６と、を有して構成される。
【００１０】
内視鏡撮像装置１の使用時には、図１に示すように光源装置４にスコープ３のライトガイド８を装着することにより、光源装置４内のランプの照明光が図示しない絞りを通り、レンズにより集光されて対向するライトガイド８の端面に入射される。この照明光はライトガイド８によってスコープ３へ伝送され、スコープ３内部を通りスコープ３先端から前方に出射され、患者の体腔内などの被写体を照明するようになっている。照明された被写体の反射光はスコープ３により結像され、被写体像がスコープ３を通してカメラヘッド２内の撮像手段によって撮像される。
【００１１】
カメラヘッド２内には、撮像レンズの焦点面に撮像手段としてのＣＣＤ７が配置されており、ＣＣＤ７の撮像面に被写体像が結像して光電変換される。このＣＣＤ７は、ＣＣＤ駆動信号伝送線及びＣＣＤ出力信号伝送線が内部に挿通されたカメラケーブル９を介してＣＣＵ５に接続されており、ＣＣＤ７の出力信号がＣＣＵ５に送られて各種信号処理が行われるようになっている。ＣＣＵ５から出力される映像信号はＴＶモニタ６に送られ、ＴＶモニタ６上に被写体の観察画像が表示されるようになっている。
【００１２】
ＣＣＵ５内にはＣＣＤドライバ回路１０が設けられており、ＣＣＤドライバ回路１０よりＣＣＤ駆動信号がカメラケーブル９内のＣＣＤ駆動信号伝送線を介してＣＣＤ７に供給され、ＣＣＤ７に蓄積された信号電荷が読み出される。また、ＣＣＵ５内にはプリアンプ回路１１，プリプロセス回路１２が設けられており、ＣＣＤ７より読み出されたＣＣＤ出力信号は、カメラケーブル９内のＣＣＤ出力信号伝送線を介してＣＣＵ５に伝送され、ＣＣＵ５内のプリアンプ回路１１によってケーブル伝送での損失分が増幅された後、プリプロセス回路１２に入力される。
【００１３】
プリプロセス回路１２の後段にはＡ／Ｄ変換回路１３，Ｙ／Ｃ分離回路１４が設けられており、プリプロセス回路１２に入力されたＣＣＤ出力信号はＣＤＳ（相関二重サンプリング）やＳ／Ｈ（サンプルホールド）等の前処理が行われた後、Ａ／Ｄ変換回路１３に入力されてデジタル信号に変換された後、Ｙ／Ｃ分離回路１４に入力される。
【００１４】
Ｙ／Ｃ分離回路１４の後段にはＲＧＢマトリックス回路１５及び輝度信号レベル検知回路１６が設けられており、Ｙ／Ｃ分離回路１４に入力されたデジタル信号は線順次化されてＹ・ＣR ・ＣB の３系統のデジタル信号に分離され、ＲＧＢマトリックス回路１５に入力される。また、Ｙ信号（輝度信号）のみは輝度信号レベル検知回路１６にも入力される。前記ＲＧＢマトリックス回路１５に入力されたＹ・ＣR ・ＣB デジタル信号は、以下に示すマトリックス変換式によってＲＧＢデジタル信号に変換される。
【００１５】
ＲＧＢマトリックス回路１５の後段にはホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７，デジタル映像処理回路１９，Ｄ／Ａ変換回路２１，ポストプロセス回路２２が設けられており、前記マトリックス変換式によって変換されたＲＧＢデジタル信号は、ホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７に入力され、所定のバランス調整が行われた後、デジタル映像処理回路１９においてエンハンス処理，γ補正，キャラクタ重畳などのデジタル処理が施され、Ｄ／Ａ変換回路２１に入力される。そして、Ｄ／Ａ変換回路２１に入力されたデジタル信号はアナログ信号に変換され、ポストプロセス回路２２において標準的なビデオ信号に変換されてＴＶモニタ６に出力される。
【００１７】
また、ホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７の後段にはバランス値検知回路１８が設けられ、所定のバランス調整後の信号がバランス値検知回路１８に入力される。さらに、ＣＣＵ５内には、ホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７などの制御を行うＣＰＵ２０，ホワイトバランス調整及びブラックバランス調整の完了／未完了表示画面を出力するフォントジェネレータ２３が設けられており、ＣＣＵ５のフロントパネル２４上にはホワイトバランス調整とブラックバランス調整の両方の操作指示を行う共通のバランス調整開始スイッチ２５が一つ設けられている。
【００１８】
図２にホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７の構成を示す。ホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７は、ＲＧＢデジタル信号のバランス調整を行うための乗算係数を生成するバランス調整コントローラ２６と、バランス調整コントローラ２６から出力される乗算係数をＲＧＢデジタル信号にそれぞれ乗算する乗算器２７とを有して構成されている。ＲＧＢマトリックス回路１５より入力されたＲＧＢデジタル信号は、バランス調整コントローラ２６に入力され、ＲＧＢの各信号レベルに基づいてホワイトバランス調整またはブラックバランス調整を行うための乗算係数がそれぞれ生成されるようになっている。
【００１９】
図３はホワイトバランス調整時のホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７の動作を示したものである。ホワイトバランス調整時には、バランス調整コントローラ２６において入力されたＲＧＢデジタル信号のレベルを比較し、Ｇ信号のレベルを基準としてＲＧＢの比がＲ：Ｇ：Ｂ＝１：１：１となるように乗算係数を生成する。そして、乗算器２７においてＲＧＢそれぞれの信号に前記乗算係数を乗算し、ホワイトバランス調整後のＲ′Ｇ′Ｂ′信号として出力する。
【００２０】
図４はブラックバランス調整時のホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７の動作を示したものである。ブラックバランス調整時には、バランス調整コントローラ２６において入力されたＲＧＢデジタル信号のレベルを検知し、それぞれのデジタル信号値が０となるようにＡ／Ｄ変換回路１３に制御信号を送ってＡ／Ｄ変換のリファレンス電圧を制御する。
【００２１】
これらのバランス調整動作は、ＣＰＵ２０によって制御される。本実施形態では、使用者は一つのバランス調整開始スイッチ２５を用いてホワイトバランス調整とブラックバランス調整の両方の開始指示を行うようになっており、ＣＰＵ２０において輝度信号レベル検知回路１６で検知された輝度信号のレベルに基づいていずれのバランス調整の開始指示であるかを判断してホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７を制御することによって、適正なバランス調整を行えるようにしている。このとき、ホワイトバランス調整時にはホワイトバランス調整用冶具を、ブラックバランス調整時にはブラックバランス調整用冶具をそれぞれスコープ３の先端部に取り付けて標準の白または黒の画像をカメラヘッド２で撮像しながら、バランス調整を行う。
【００２２】
図５のフローチャートに基づいてホワイトバランス調整及びブラックバランス調整に関するＣＰＵ２０の動作を説明する。
【００２３】
ＣＰＵ２０は、ステップＳ１でフロントパネル２４上のバランス調整開始スイッチ２５を監視する。バランス調整開始スイッチ２５がＯＮになると、ステップＳ２に進み、輝度信号レベル検知回路１６において検知された輝度信号のレベルに基づいてホワイトバランス調整とブラックバランス調整のいずれのバランス調整であるかを判断する。
【００２４】
ステップＳ２で前記輝度信号のレベルが５ＩＲＥ以下であれば、ブラックバランス調整動作の開始指示であると判断してステップＳ３へ進む。一方、前記輝度信号のレベルが５０ＩＲＥ以上であれば、ホワイトバランス調整動作の開始指示であると判断してステップＳ４へ進む。また、前記輝度信号のレベルが５ＩＲＥ以上５０ＩＲＥ以下であれば、バランス調整動作が不適合な状態であると判断してステップＳ５へ進む。
【００２５】
ステップＳ４では、ホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７において図３に示したホワイトバランス調整動作を行い、ステップＳ６へ進む。ステップＳ６ではバランス値検知回路１８において検知されたＲＧＢデジタル信号の比に基づいてホワイトバランス調整が適正であるか否かを判断する。ステップＳ６において、前記ＲＧＢデジタル信号の比がＲ：Ｇ：Ｂ＝１：１：１であることが確認された場合はステップＳ８へ進み、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１：１：１となっていない場合はステップＳ９へ進む。
【００２６】
ステップＳ８において、ＣＰＵ２０はホワイトバランス完了信号をフォントジェネレータ２３へ出力し、フォントジェネレータ２３内に記憶されているホワイトバランス完了表示画面を出力してデジタル映像処理回路１９において映像信号に重畳し、ＴＶモニタ６の画面上に出力する。ステップＳ９では、ステップＳ８と同様にホワイトバランス未完了表示画面を映像信号に重畳してＴＶモニタ６の画面上に表示し、ステップＳ１へ戻る。
【００２７】
ステップＳ３では、ホワイトバランス／ブラックバランス調整回路１７において図４に示したブラックバランス調整動作を行い、ステップＳ７へ進む。ステップＳ７ではバランス値検知回路１８において検知されたＲＧＢデジタル信号のそれぞれの信号レベルに基づいてブラックバランス調整が適正であるか否かを判断する。ステップＳ７において、前記ＲＧＢデジタル信号のそれぞれの信号レベルが０であることが確認された場合はステップＳ１１へ進み、０となっていない場合はステップＳ１０へ進む。
【００２８】
ステップＳ１１において、ＣＰＵ２０はブラックバランス完了信号をフォントジェネレータ２３へ出力し、フォントジェネレータ２３内に記憶されているブラックバランス完了表示画面を出力してデジタル映像処理回路１９において映像信号に重畳し、ＴＶモニタ６の画面上に出力する。ステップＳ１０では、ステップＳ１１と同様にブラックバランス未完了表示画面を映像信号に重畳してＴＶモニタ６の画面上に表示し、ステップＳ１へ戻る。
【００２９】
ステップＳ５では、ＣＰＵ２０はバランス調整不可能信号をフォントジェネレータ２３へ出力し、フォントジェネレータ２３内に記憶されているバランス調整不可能表示画面を出力してデジタル映像処理回路１９において映像信号に重畳し、ＴＶモニタ６の画面上に出力した後、ステップＳ１へ戻る。
【００３０】
なお、ステップＳ２において設定したバランス調整判断用の輝度信号レベル値は、本実施形態の説明のために設定の一例を示したものであり、それぞれ任意に設定可能である。
【００３１】
上述したように本実施形態では、ＣＰＵ２０において、バランス調整開始スイッチ２５が押圧操作されたことを検知し、このときに得られる映像信号の輝度信号レベルがある一定レベル以上の場合はホワイトバランス調整動作を開始し、輝度信号レベルがある一定レベル以下の場合はブラックバランス調整動作を開始するような構成となっている。これにより、共通の一つのバランス調整開始スイッチでホワイトバランス調整及びブラックバランス調整の開始指示を行うことが可能となる。
【００３２】
従って、第１の実施形態によれば、撮像された画像の輝度信号レベルによってホワイトバランス調整動作かブラックバランス調整動作かを判断してバランス調整を行うことによって、ホワイトバランス調整及びブラックバランス調整の開始指示用のスイッチを共通化することができる。これにより、使用者の誤使用を防止して適正な色再現性を得ることができるとともに、装置を小型化することが可能となる。
【００３３】
図６ないし図９は本発明の第２の実施形態に係り、図６は内視鏡撮像装置の構成を示すブロック図、図７はビデオプロセッサの内部構成を示す説明図、図８はビデオプロセッサにおけるシールドケースの取り付け部分の構成を示す説明図、図９は患者回路部と信号入力部との間のアイソレーション部材への入出力信号経路のシールド構造を示す説明図である。
【００３４】
図７に示すように、本実施形態の内視鏡撮像装置５１は、電子スコープ５２と、この電子スコープ５２に照明光を供給する光源ユニット５３と、電子スコープ５２で撮像された信号を処理するビデオプロセッサ５４と、このビデオプロセッサ５４に接続されるモニタ５５とを有して構成されている。
【００３５】
電子スコープ５２は、細長の挿入部５６を備え、この挿入部５６の後端に太径の操作部５７が連接されている。前記操作部５７からは、側方にユニバーサルコード５８、ライトガイド５９が延設され、このユニバーサルコード５８の先端に、前記ビデオプロセッサ５４に接続可能なコネクタ６１が設けられている。
【００３６】
前記挿入部５６の先端側には、硬性の先端部６２及びこの先端部６２に隣接する後方側に湾曲可能な湾曲部６３が順次設けられている。また、前記操作部５７には図示しない湾曲操作ノブが設けられ、この湾曲操作ノブを回転操作することによって、前記湾曲部６３を上下／左右方向に湾曲できるようになっている。
【００３７】
また、図６に示すように、前記挿入部５６内には処置具チャンネル６４が設けられており、前記操作部５７にはこの処置具チャンネル６４に連通する挿入口（図示略）が設けられている。前記挿入部５６の先端部６２内には、対物レンズ６６と固体撮像素子（ＳＩＤ）６７が配設されている。また、前記挿入部５６内には、照明光を伝送するライトガイド６８が挿通されている。
【００３８】
前記光源ユニット５３は、キセノンランプ等の白色光源７２を備え、この白色光源７２から出射された白色光は、レンズ７３で集光され、ビデオ信号のフレーム周波数（ＮＴＳＣ方式では２９．９７Ｈｚ）に同期して回転する回転フィルタ７４により、Ｒ，Ｇ，Ｂの順次光にされ、前記ライトガイド６８及び配光レンズ６９を介して、観察すべき体内臓器等の被写体７１に照射される。なお、前記回転フィルタ７４を回転させるモータ７５は、モータサーボ回路７６によって、前記ビデオ信号のフレーム周波数に同期するように回転が制御される。
【００３９】
前記被写体７１からの反射光は、対物レンズ６６を介して、固体撮像素子６７の撮像面に結像され、ドライバ７７による読み出しクロック信号によって光電変換され、Ｒ，Ｇ，Ｂの順次信号が出力される。
【００４０】
前記ドライバ７７には同期信号発生器７８の基準クロックが入力されるＳＩＤタイミング信号発生器７９からのＳＩＤドライブ信号がアイソレーション用フォトカプラ８０を介して入力される。また、モータサーボ回路７６にも、同期信号発生器７８から基準信号が供給される。これによって全ての信号（動作）は位相同期したものとなる。
【００４１】
前記固体撮像素子６７から出力されるＲ，Ｇ，Ｂの順次信号は、ビデオプロセッサ５４のプリアンプ８１で増幅され、アイソレーションドライブ回路８２、患者に対する感電等からの保護のためのアイソレーション用高周波トランス８３を経て、リセットノイズ除去回路８４でリセットノイズの除去が行われる。さらに、ローパスフィルタ８５で不要成分が除去され、垂直輪郭補正回路８６で垂直輪郭補正が行われ、γ補正回路８７でγ補正がなされる。
【００４２】
前記γ補正回路８７の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器８８でデジタル信号に変換され、面順次の照明に対応したフレームメモリ８９Ｒ，８９Ｇ，８９Ｂに、Ｒ，Ｇ，Ｂの各照明光のもとでそれぞれ読み出された信号が１フレーム分記憶される。前記フレームメモリ８９Ｒ、８９Ｇ、８９Ｂの記憶された信号は、同時に読み出されて同時信号になり、それぞれＤ／Ａ変換器９０でアナログ信号に変換される。なお、前記Ａ／Ｄ変換器８８の変換速度、各フレームメモリ８９Ｒ，８９Ｇ，８９Ｂへのデータの書き込み及び読み出しは、メモリ制御回路９１による出力信号で調整されるようになっている。
【００４３】
Ｄ／Ａ変換器９０から出力されるアナログのＲ，Ｇ，Ｂ同期信号は、それぞれローパスフィルタ９２によって不要成分が除去され、水平輪郭補正回路９３で水平輪郭補正が行われた後、出力アンプ９４で増幅され、例えば７５Ωの出力インピーダンスのＲ，Ｇ，Ｂ３原色信号として出力端からモニタ５５へ出力される。
【００４４】
また、同時化されて水平輪郭補正を受けたＲ，Ｇ，Ｂ信号から、Ｙマトリックス回路９６において輝度信号Ｙが生成され、Ｒ−Ｙマトリックス回路９７、Ｂ−Ｙマトリックス回路９８において、輝度信号Ｙと色信号Ｒから色差信号Ｒ−Ｙが、輝度信号Ｙと色信号Ｂから色差信号Ｂ−Ｙがそれぞれ生成される。
【００４５】
前記色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙは、それぞれエンコーダ９９、１００でサブキャリア（３．５７９５４５ＭＨｚの各々９０度位相差信号）で平衡変調され、加算器１０１でベクトル合成され、クロミナンス信号Ｃが生成される。このクロミナンス信号Ｃは、混合出力アンプ１０２において輝度信号Ｙと多重化され、さらに、複合同期信号及びカラーバーストが付加されて、ＮＴＳＣ方式の複合映像信号が生成され、コネクタ１０３のＮＴＳＣ出力端から出力される。
【００４６】
ところで、前記ビデオプロセッサ５４内におけるドライバ７７、プリアンプ８１、アイソレーションドライブ回路８２により構成される患者回路部１０４は、シールドケース１０５でシールドされている。また、この患者回路部１０４に対してアイソレーション手段としてのフォトカプラ８０、高周波トランス８３でアイソレーションされた後段の信号入出力部１０６も、前記シールドケース１０５とは別体にシールドケース１０７でシールドされていることが本実施形態の特徴となっている。
【００４７】
前記ビデオプロセッサ５４内の患者回路部１０４及び信号入出力部１０６は、たとえば図７に示すように実装されている。電子スコープ５２から得られた出力映像信号を伝送する信号ラインは、ビデオプロセッサ５４内の信号線１１１を通して親基板１１２に接続される。親基板１１２には、信号ライン等のパターンが配設されており、この親基板１１２上には患者回路部１０４の回路を実装した子基板１１４，１１５が配置されてコネクタ１１３により接続されている。前記信号線１１１に接続された患者回路部１０４の信号ラインは、子基板１１４，１１５を経由して親基板１１２に実装されている高周波トランス８３の一端に接続され、この高周波トランス８３によって患者回路部１０４と信号入出力部１０６とのアイソレーションがなされている。
【００４８】
親基板１１２上の患者回路部１０４の側部には、信号入出力部１０６の回路を実装した子基板１１６，１１７，１１８が配置されてコネクタ１１３により接続されている。前記高周波トランス８３の他端に接続された信号入出力部１０６の信号ラインは、子基板１１６〜１１８を経由して親基板１１２から延設された信号線１１９に接続され、信号線１１９を介してコネクタ１０３に導かれ、モニタ５５等の外部周辺機器へと映像信号が出力される。
【００４９】
また、図７において親基板１１２上の高周波トランス８３の向こう側にはフォトカプラ８０が実装されており、信号入出力部１０６内のＳＩＤタイミング信号発生器７９から出力されるＳＩＤドライブ信号の伝送ラインはフォトカプラ８０の一端に接続され、フォトカプラ８０により信号入出力部１０６と患者回路部１０４とのアイソレーションがなされている。フォトカプラ８０の他端には患者回路部１０４のドライバ７７が接続され、フォトカプラ８０を介してＳＩＤドライブ信号がドライバ７７に伝送され、電子スコープ５２に内蔵されている固体撮像素子６７が駆動される。
【００５０】
さらに、患者回路部１０４は、シールドケース１０５によってシールドされ、信号入出力部１０６からの飛び込みノイズと、ビデオプロセッサ５４の外部からの外部ノイズの混入を防ぐようにしている。また、信号入出力部１０６は、シールドケース１０７によってシールドされ、ＳＩＤタイミング信号発生器７９からのクロックノイズが外部に放射して患者回路部１０４に飛び込むことを防ぐようにしている。
【００５１】
従来の内視鏡装置のシールド構造としては、特開平２−１９３６３４号公報、特開平４−１８３４３２号公報等に開示されているものがあるが、このような構造では患者回路部と信号入出力部とを分離するアイソレーション部材への入出力信号経路のパターンが基板の外層にあるため、患者回路部及び信号入出力部の回路をそれぞれシールドしているにもかかわらず、前記アイソレーション部材への入出力信号経路において不要輻射ノイズの放射及び混入が発生し、電磁ノイズ対策効果が半減してしまうという問題点があった。
【００５２】
本実施形態では、前記問題点を解決するため、図８に示すように親基板１１２が構成され、この親基板１１２上にシールドケース１０５，１０７がネジ止めされて取り付けられている。図９には患者回路部と信号入力部との間のアイソレーション部材への入出力信号経路のシールド構造を示す。
【００５３】
親基板１１２は、グランド層１２１、電源層１２２、パターン層１２４，１２５が形成された多層基板で構成されている。高周波トランス８３，フォトカプラ８０からなるアイソレーション部材に接続される入出力信号経路のパターン層１２４は、基板の内層を通るように配設されており、グランド層１２１はシールドケース１０５，１０７と親基板１１２の接合部分において外表面に露出してむき出しになっており、患者回路部１０４及び信号入出力部１０６の外周部からアイソレーション部材の近傍まで基板外層にそれぞれベタアース１２６が形成されている。
【００５４】
シールドケース１０５，１０７をネジ１２３によって親基板１１２にネジ止めして取り付けることにより、シールドケース１０５，１０７と親基板１１２のベタアース１２６とが接合してグランド層１２１に導通し、患者回路部１０４と信号入出力部１０６とがそれぞれシールドケース１０５，１０７で密閉された状態となってシールドされる。さらに、親基板１１２上の患者回路部１０４と信号入出力部１０６の外周部からアイソレーション部材までの基板外層は、それぞれベタアース１２６により囲まれており、基板内層にあるアイソレーション部材に接続される入出力信号経路のパターン層１２４についてもアイソレーション部材の近傍まで完全にシールドされる。
【００５５】
以上のように第２の実施形態によれば、患者回路部と信号入出力部とを別々にシールドし、かつ患者回路部と信号入出力部の間を絶縁するアイソレーション部材への入出力信号経路を基板の内層に配設し、この入出力信号経路を基板外層に設けたベタアースでシールドしているため、シールド効果をより向上させることができ、不要輻射ノイズの放射及び混入を防止できる。
【００５６】
［付記］
（１） 撮像手段により得られる映像信号を処理する映像信号処理手段を有する内視鏡撮像装置において、
前記撮像手段より得られる映像信号の信号レベルを検知する信号レベル検知手段と、
前記映像信号に対するホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整手段と、
前記映像信号に対するブラックバランス調整を行うブラックバランス調整手段と、
前記ホワイトバランス調整手段及びブラックバランス調整手段の動作開始を指示する共通のバランス調整開始スイッチと、
前記バランス調整開始スイッチが操作された際に、前記信号レベル検知手段によって検知された信号レベルに基づいて前記バランス調整開始スイッチによる操作指示がホワイトバランス調整とブラックバランス調整のいずれであるかを判断し、前記ホワイトバランス調整手段またはブラックバランス調整手段を動作させる制御手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡撮像装置。
【００５７】
（２） 前記制御手段は、前記信号レベル検知手段によって検知された信号レベルがある一定レベル以上の場合に前記ホワイトバランス調整手段を動作させ、前記信号レベルがある一定レベル以下の場合に前記ブラックバランス調整手段を動作させることを特徴とする付記１に記載の内視鏡撮像装置。
【００５８】
（３） 前記制御手段は、前記信号レベル検知手段によって検知された信号レベルとして前記映像信号の輝度信号レベルを基に、ホワイトバランス調整とブラックバランス調整のいずれであるかの判断を行うことを特徴とする付記１に記載の内視鏡撮像装置。
【００５９】
（４） 生体内で使用可能な内視鏡と電気的に接続される患者回路部と、この患者回路部に対してアイソレーション手段を介して接続された信号入出力部とを有する内視鏡撮像装置において、
前記アイソレーション手段は、前記患者回路部と前記信号入出力部との間で信号をやりとりするアイソレーション部材を有してなり、このアイソレーション部材への入出力信号経路を前記患者回路部、前記信号入出力部、及び前記アイソレーション部材が実装される基板の内層に設け、該基板の外層に前記入出力信号経路を囲むベタアースを設けたことを特徴とする内視鏡撮像装置。
【００６０】
（５） 前記患者回路部と前記信号入出力部をそれぞれ囲む別体のシールドケースを有し、これらのシールドケースは、前記基板の外層に設けられたベタアースに導通して該基板上に取り付けられることを特徴とする付記４に記載の内視鏡撮像装置。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ホワイトバランス調整及びブラックバランス調整の誤使用を防止し適正な色再現性を得られるようにするとともに、装置を小型化することが可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る内視鏡撮像装置の全体構成を示すブロック図
【図２】ホワイトバランス／ブラックバランス調整回路の構成を示すブロック図
【図３】ホワイトバランス調整時のバランス調整コントローラの動作を説明する説明図
【図４】ブラックバランス調整時のバランス調整コントローラの動作を説明する説明図
【図５】ホワイトバランス調整及びブラックバランス調整に関するＣＰＵの動作を説明するフローチャート
【図６】本発明の第２の実施形態に係る内視鏡撮像装置の構成を示すブロック図
【図７】第２の実施形態のビデオプロセッサの内部構成を示す説明図
【図８】ビデオプロセッサにおけるシールドケースの取り付け部分の構成を示す説明図
【図９】患者回路部と信号入力部との間のアイソレーション部材への入出力信号経路のシールド構造を示す説明図
【符号の説明】
１…内視鏡撮像装置
２…カメラヘッド
３…スコープ
５…カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）
７…ＣＣＤ
１４…Ｙ／Ｃ分離回路
１５…ＲＧＢマトリックス回路
１６…輝度信号レベル検知回路
１７…ホワイトバランス／ブラックバランス調整回路
１８…バランス値検知回路
１９…デジタル映像処理回路
２０…ＣＰＵ
２３…フォントジェネレータ
２５…バランス調整開始スイッチ
Claims (1)
- 撮像手段により得られる映像信号を処理する映像信号処理手段を有する内視鏡撮像装置において、
前記撮像手段より得られる映像信号の信号レベルを検知する信号レベル検知手段と、
前記映像信号に対するホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整手段と、
前記映像信号に対するブラックバランス調整を行うブラックバランス調整手段と、
前記ホワイトバランス調整手段及びブラックバランス調整手段の動作開始を指示する共通のバランス調整開始スイッチと、
前記バランス調整開始スイッチが操作された際に、前記信号レベル検知手段によって検知された信号レベルに基づいて前記バランス調整開始スイッチによる操作指示がホワイトバランス調整とブラックバランス調整のいずれであるかを判断し、前記ホワイトバランス調整手段またはブラックバランス調整手段を動作させる制御手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡撮像装置。
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|---|---|---|---|
| JP01417497A JP3733191B2 (ja) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | 内視鏡撮像装置 |
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