JPH06269404A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ケーブルの長さの違いなどに起因する信号の
遅れ時間によって発生する色再現性の悪化を、簡単で安
価な構成で防止できる撮像装置を提供する。 【構成】 光学像を受けて光情報を電気信号に変換する
ＣＣＤ４と、このＣＤ４を駆動するとともに該ＣＣＤ４
から発生される出力信号を処理して画像信号を出力する
カメラコントロールユニット１とを備えた撮像装置にお
いて、前記カメラコントロールユニット１は、色復調回
路１２と、この色復調回路１２で色復調を行うための第
１のサンプルホールドパルスと第２のサンプルホールド
パルスを発生するタイミング発生器５と、前記第１のサ
ンプルホールドパルスと前記第２のサンプルホールドパ
ルスをスコープ長判別回路１５の指示により入れ替えて
正常なタイミングに戻して前記色復調回路１２に送出す
るタイミング調整手段たるスイッチ１４とを備えた撮像
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像手段により被写体
を撮像して画像信号を生成する撮像装置に関し、特にケ
ーブル等での撮像信号の遅延時間誤差を補正する撮像装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、固体撮像素子などの撮像手段
により被写体を撮像して画像信号を生成する撮像装置は
種々提案されているが、このようなものの一例として例
えば、撮像手段としてのカメラヘッド部と画像処理手段
としてのカメラコントロールユニットとが分離されたい
わゆる分離型の撮像装置では、カメラヘッド部からの撮
像信号を伝送するカメラケーブルの長さを変えると、撮
像信号の伝搬遅延時間に誤差が生じるため、その度毎に
この伝搬遅延時間誤差が補正されるよう回路を調整しな
ければならなかった。このため撮像装置の運用が繁雑に
なるばかりでなく、伝搬遅延時間誤差の調整を精度良く
行うことができないという欠点があった。特に、高品位
テレビジョンのように、映像信号に対してオプティカル
プラッククランプ等の信号処理を高い精度で行わなけれ
ばならない場合には、大きな問題となっていた。

【０００３】このような不具合を解消するために、特開
昭６２−８２７８２号公報には、ＣＣＤの駆動信号を伝
送するケーブルおよびＣＣＤから読み出した映像信号を
伝送するケーブルの外に、制御信号を伝送する第３のケ
ーブルを追加して、カメラ部からビデオプロセッサ部へ
この第３のケーブルを介してＣＣＤを読出すのに用いら
れる駆動パルスを伝送し、この駆動パルスを利用してＣ
ＣＤから読出された映像信号をサンプリングするように
したテレビカメラ装置が開示されている。

【０００４】さらに、特開昭６１−１８７４７０号公報
には、カメラ部からビデオプロセッサ部へ供給されるＣ
ＣＤ出力信号に含まれるリセットパルスを抽出し、この
リセットパルスの位相に同記したサンプリングパルスを
フェーズ・ロックド・オッシレータにより作成し、この
サンプリングパルスによってＣＣＤ出力信号をサンプル
ホールドして、映像信号を取出すようにしたテレビカメ
ラ装置が開示されている。

【０００５】しかしながら、前記特開昭６２−８２７８
２号公報に記載のテレビカメラ装置では、ケーブル長を
検出するために、ＣＣＤを駆動するための駆動信号を伝
送するケーブルおよびＣＣＤから読出した映像信号をビ
デオプロセッサ部へ伝送するケーブルの他に、制御用の
ケーブルを追加して配設する必要があり、構成がそれだ
け複雑となる問題点がある。特にビデオエンドスコープ
の場合には、挿入部の径を細くする必要があるため、追
加にケーブルを配設することは著しく困難である。

【０００６】また、前記特開昭６１−１８７４７０号公
報に記載のテレビカメラ装置では、ＣＣＤから送られて
来る映像信号期間を含んだリセット信号によって、サン
プリングパルスを生成しているために、映像信号の振幅
によるリセット信号への影響を受けて、安定で正確なサ
ンプリングパルスを作ることは困難である。また、画像
信号に１画素以上の遅延が生じた場合には、１画素毎の
サンプリングパルスについては追従するが、モザイク状
カラーフィルタを有する単板カラーチップカメラの色復
調のように２画素以上毎のサンプリングパルスを正確に
発生することは困難である。

【０００７】さらに、本出願人は特開平１−１３２２８
０号公報において、映像信号の無効映像領域のみのリセ
ット信号を抽出してサンプリングパルスを再生するテレ
ビカメラ装置を開示したが、この場合にはケーブルによ
る１画素以上の遅延に対する対策は施されていない。

【０００８】このような撮像装置を有する内視鏡装置の
例を、図８を参照して説明する。この内視鏡装置は、カ
メラコントロールユニット１と内視鏡２で構成され、こ
れらは図示しないコネクタを介して接続されている。以
下、画像処理手段たるカメラコントロールユニット１の
内部の構成と、その動作について説明する。

【０００９】駆動パルス発生器３は、前記内視鏡２の先
端部に内設されているＣＣＤ４を駆動するためのパルス
を発生するとともに、タイミング発生器５へ垂直リセッ
トパルス（以下、Ｖリセットパルスと略記する）と水平
リセットパルス（以下、Ｈリセットパルスと略記する）
を送出している。

【００１０】前記駆動パルスによって駆動されたＣＣＤ
４の出力は、カメラコントロールユニット１に入力され
ると、まずバッファアンプ６で増幅されて、ＣＤＳ回路
７と自動追従パルス発生器８に供給される。この自動追
従パルス発生器８では、ＣＣＤ出力の無効映像領域に重
畳したリセット信号の位相にロックした連続したクロッ
クを、その詳細が前記特開平１−１３２２８０号公報に
記載されているように発生する。そして、この発生した
クロックは、前記タイミング発生器５へ伝送され、該タ
イミング発生器５で、ＣＤＳタイミングパルスや、色復
調パルスである第１のサンプルホールドパルス（以下、
ＳＨＰ１と略記する）および第２のサンプルホールドパ
ルス（以下、ＳＨＰ２と略記する）、さらには後段の処
理で必要な各種のパルスを発生する。

【００１１】前記ＣＤＳ回路７では、前記タイミング発
生器５から送られたＣＤＳタイミングパルスにより相関
２重サンプリングを行って、ＣＣＤ出力のリセット部分
を除去してγ回路９へ送出する。この送出された信号
は、γ回路９でγ補正を行った後、ローパスフィルタ
（図中、ＬＰＦと略記）１０を通ってエンコーダー１１
へ入力されて、コンポジット信号として出力される。

【００１２】一方、前記γ回路９から出力された信号
は、色復調回路１２で前記タイミング発生器５から送ら
れた色復調パルスＳＨＰ１，ＳＨＰ２により色復調さ
れ、色差線順次信号として出力される。この信号は、同
時化回路１３で同時化されて色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙと
して出力され、エンコーダー１１に入力されてサブキャ
リア信号に変調される。

【００１３】ここで、前記色復調回路１２での動作を、
図２と図４を参照して説明する。図２は、色差線順次方
式ＣＣＤ４の色フィルタアレイの一例を示したものであ
る。図示のように、色差線順次方式ＣＣＤ４の色フィル
タアレイは、４×２画素を一単位として構成されてい
る。偶数フィールドでは、図のＳ１，Ｓ２，Ｓ３という
順に加算して読み出され、一方、奇数フィールドではＳ
１’，Ｓ２’，Ｓ３’という順に加算して読み出され
る。

【００１４】図４は、図２の偶数フィールド１で読み出
されたラインのＣＣＤ出力を成分表示したものである。
このＣＣＤ出力を２種類のサンプルホールドパルスＳＨ
Ｐ１，ＳＨＰ２によってサンプルホールドし、色復調す
る回路が図３に示したものである。図に示すように、γ
回路９によりγ補正された信号が、色復調回路１２内の
２つのサンプルホールド回路（図中、Ｓ／Ｈと略記）２
１，２２にそれぞれ出力される。そして、これらのサン
プルホールド回路２１，２２は、２種類のサンプルホー
ルドパルスＳＨＰ１，ＳＨＰ２によって、入力した信号
をそれぞれサンプルホールドする。

【００１５】この図３に示した色復調回路１２の具体的
動作を考えてみる。例えば、色復調パルスＳＨＰ１とＳ
ＨＰ２が、図４の（ａ），（ｂ）に示すような位相関係
になった場合は、Ｍｇ＝Ｒ＋Ｂ，Ｃｙ＝Ｂ＋Ｇ，Ｙｅ＝
Ｒ＋Ｇとすれば、 Ｍｇ＋Ｙｅ＝２Ｒ＋Ｂ＋Ｇ Ｇ＋Ｃｙ＝Ｂ＋２Ｇ であるから、 ∴（Ｍｇ＋Ｙｅ）−（Ｇ＋Ｃｙ）＝２Ｒ−Ｇ ≒Ｒ−Ｙ となって、Ｒ−Ｙの信号が得られる。これと同様にし
て、次のライン出力ではＢ−Ｙが得られる。

【００１６】ところで、前記自動追従パルス発生器８の
働きは１画素内の位相追従であるので、ＣＣＤ出力の画
素単位のセンターをサンプルホールドすることはできて
も、スコープ長によってはそのトータル遅延量の違いか
ら、図４（ａ），（ｂ）に示すような関係になるか、あ
るいは図４（ｃ），（ｄ）に示すような関係になるかは
不定である。例えば、図４（ｃ），（ｄ）に示すような
関係になった場合には、前述した一連の式から明らかな
ように加減算の項が逆転してしまうため、正常な色復調
ができなくなり、色再現性が著しく悪化してしまう。

【００１７】これらの問題を解決するために、本出願人
は、特願平４−１５２１１６号公報において、固体撮像
素子出力から基準信号を検出して、タイミング発生器の
リセット動作を行うようにしたものを提案している。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
撮像装置では、サンプルホールドパルスに１画素以上の
位相ずれが起こった場合には、色再現性が著しく悪化し
てしまうという問題点があった。そして、これを解決す
るための前記特願平４−１５２１１６号公報に記載の技
術手段では、基準信号を検出するための回路が必要であ
り、その動作も複雑であるという問題点がある。

【００１９】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであり、ケーブルの長さの違いなどに起因する信号の
遅れ時間によって発生する色再現性の悪化を、簡単で安
価な構成で防止できる撮像装置を提供することを目的と
している。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による撮像装置は、光学像を受けて光情報
を電気信号に変換する撮像手段と、この撮像手段を駆動
するとともに該撮像手段から発生される出力信号を処理
して画像信号を出力する画像処理手段と、を備えた撮像
装置において、前記画像処理手段は、色復調手段と、こ
の色復調手段で色復調を行うための第１のサンプルホー
ルドパルスと第２のサンプルホールドパルスを発生する
タイミング発生手段と、前記第１のサンプルホールドパ
ルスと前記第２のサンプルホールドパルスを正常なタイ
ミングに戻して前記色復調手段に送出するタイミング調
整手段とを備えている。

【００２１】

【作用】撮像手段が光学像を受けて光情報を電気信号に
変換し、画像処理手段が前記撮像手段を駆動するととも
に該撮像手段から発生される出力信号を処理して画像信
号を出力し、この際、前記画像処理手段は、タイミング
発生手段が第１のサンプルホールドパルスと第２のサン
プルホールドパルスを発生し、タイミング調整手段が前
記第１のサンプルホールドパルスと前記第２のサンプル
ホールドパルスを正常なタイミングに戻して色復調手段
に送出し、この色復調手段が正常なタイミングに戻った
第１のサンプルホールドパルスと第２のサンプルホール
ドパルスにより色復調を行う。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１ないし図４は本発明の第１実施例に係り、図
１は内視鏡装置の回路構成を示すブロック図、図２はフ
ィールド蓄積色差線順次方式色フィルタアレイを示す
図、図３は色復調回路の回路構成を示すブロック図、図
４はＣＣＤの出力に対する色復調を示すタイミングチャ
ートである。なお、この第一実施例において、前記従来
の技術で説明した部分と同じ部分には、同一の番号を付
して説明を省略する。

【００２３】この第１実施例では、前記図８を参照して
説明した従来の技術に比して、タイミング発生器５と色
復調回路１２の間に、該タイミング発生器５で発生した
色復調パルスＳＨＰ−ａ，ＳＨＰ−ｂを入れ替えて色復
調回路１２へ出力するタイミング調整手段たるスイッチ
１４が設けられている点が特徴となっている。

【００２４】またカメラコントロールユニット１内に
は、スコープ長判別回路１５が設けられており、この出
力が前記スイッチ１４のセレクト端子へ入力されてい
る。すなわちこのスコープ長判別回路１５は、接続され
たスコープの種類に応じて出力を発生するようになって
いて、例えば、長，短の２種類の内視鏡がある場合に
は、内視鏡２とカメラコントロールユニット１部の接続
部である図示しないコネクタに判別用の端子を設け、そ
の端子の電位を検出して、ハイ（Ｈｉ）またはロー（Ｌ
ｏ）の出力を出すようになっている。

【００２５】このような第１実施例の作用を説明する。
今、あるスコープ長の内視鏡を接続したとき、γ回路９
の出力部でのＣＣＤ出力と、タイミング発生器５で発生
した色復調パルスの相対的な関係が、例えば、図４の
（ｃ），（ｄ）に示すものであるとする。このとき、ス
コープ長判別回路１５の出力が、スイッチ１４において
サンプルホールドパルスＳＨＰ−ａ，ＳＨＰ−ｂを入れ
替えるように論理を整合させておけば、スイッチ１４を
通過した後の色調パルスとγ回路の出力との相対的な位
置関係は、図４の（ａ），（ｂ）に示すようなものにな
り、色復調回路１２で正常な色復調を行うことができ
る。

【００２６】次に、別のスコープ長の内視鏡を接続した
ときに、γ回路９の出力部でのＣＣＤ出力と、タイミン
グ発生器５で発生した色復調パルスの相対的な関係が、
例えば、図４の（ａ），（ｂ）に示すものであるとす
る。この場合には、スコープ長判別回路１５の出力がス
イッチ１４において、色復調パルスをそのままスルーで
通すような論理に整合させておけば、スイッチ１４を通
過した後の色復調パルスとγ回路９の出力との相対的な
位置関係は、同様に図４（ａ），（ｂ）に示すようなも
のになり、色復調回路１２で正常な色復調を行うことが
できる。

【００２７】このように、種々のスコープ長の内視鏡に
対応して、スイッチ１４を通過した後の色復調パルスと
γ回路９の出力との相対的な位置関係が常に正常なもの
になるように構成することで、色復調回路１２で常に正
常な色復調を行うことができる。

【００２８】なお、例えばスコープ長１ｍの内視鏡と５
０ｍの内視鏡の絶対遅延量の差を考えると約５〜６画素
分の差となるが、この程度の差ならば実使用上はほとん
ど影響がないために、この第１実施例ではスコープ長に
よる絶対遅延量の検出および補正は行っていない。

【００２９】このような第１実施例によれば、カメラコ
ントロールユニット１に接続される内視鏡２のスコープ
長が種々変化して、ＣＣＤ出力と色復調パルスの位相差
が奇数画素分ずれた場合にも、スイッチ１４で２種類の
色復調パルスを入れ替えることにより、ＣＣＤ出力と色
復調パルスの相対的な位置関係を正常に戻すことがで
き、正常な色復調を行うことができる。また、スコープ
長検出回路１５と色復調パルスを入れ替えるスイッチ１
４を設けただけの非常に簡単な構成であるので、低コス
ト化を図ることができる。

【００３０】図５ないし図７は本発明の第２実施例に係
り、図５は内視鏡装置の回路構成を示すブロック図、図
６はＣＣＤの出力に対する色復調を示すタイミングチャ
ート、図７は遅延手段の他の例を示す回路図である。こ
の第２実施例では、前述の第１実施例と同様であるとこ
ろについては説明を省略し、異なる部分のみを主として
説明する。

【００３１】この第２実施例が前述の第１実施例と異な
る点は、色復調パルスを前記スイッチ１４で入れ替える
のではなく、該色復調パルスを発生するタイミング発生
器５のＨリセットのタイミングを、スコープ長に応じて
切り替えるようにしている点である。

【００３２】図５に示すように、駆動パルス発生器３か
ら出力したＨリセットパルスを、１画素期間分のディレ
イ量を有する遅延手段ディレイライン１６を通す場合
と、ディレイラインを通さずにそのままスルーさせる場
合の２系統設けていて、一方、Ｖリセットパルスはその
まま通過させるようになっている。そして、これらのＨ
リセットパルスの一方をスイッチ１７によって選択し
て、タイミング発生器５のＨリセット動作を行うように
なっている。なお、タイミング調整手段は、これらディ
レイライン１６およびスイッチ１７により構成されてい
る。

【００３３】そして、この第２実施例でもカメラコント
ロールユニット１内にスコープ長判別回路１５が設けら
れており、これによって判別したスコープ長に応じて前
記スイッチ１７の切り換えを行うようになっている。

【００３４】前記図２に示したように、フィルタアレイ
は水平方向に２画素単位で繰り返されているために、図
４（ｃ），（ｄ）に示したように色復調パルスがＣＣＤ
出力に対し奇数画素分相対的にずれている場合は、もう
１画素分色復調パルスを相対的に遅らせることで、該色
復調パルスを正常なタイミング関係に戻すことができ
る。また、色復調パルスを１画素分遅らせることは、結
果的に２種類あるサンプルホールドパルスＳＨＰ１，Ｓ
ＨＰ２を互いに入れ替えることに等価であるのは前記図
４からも明らかである。

【００３５】次に、このような第２実施例の作用を説明
する。いま、ＣＣＤ出力に対する（ｂ）Ｈリセットタイ
ミング，（ｃ）サンプルホールドパルスＳＨＰ１，
（ｄ）サンプルホールドパルスＳＨＰ２が、スコープ長
による遅延のために、例えば、図６に示すようなタイミ
ングにそれぞれなっていたとする。

【００３６】このとき、駆動パルス発生器３から出力さ
れているＨリセットパルスを、タイミング発生器５へそ
のまま伝えた場合には、前記図４（ｃ），（ｄ）に示し
た場合と同様に、正常な色復調が行えない。

【００３７】そこで、スコープ長判別回路１５の出力の
論理を逆転させて、スイッチ１７を切り換えて、駆動パ
ルス発生器３から出力されているＨリセットパルスをデ
ィレイライン１６へ入力する。これにより該ディレイラ
イン１６から１画素分遅延したＨリセットパルスが出力
されてタイミング発生器５に入力され、該タイミング発
生器５にＨリセットがかかる。こうして、タイミング発
生器５の出力も１クロック遅れた状態となり、図６の
（ｅ），（ｆ），（ｇ）に示したような正常に色復調を
行うことができる関係にすることができる。

【００３８】このようにスコープ長判別回路１５の出力
の論理を正常なタイミングが得られるように設定してお
けば、どのようなスコープ長の内視鏡を接続しても、正
常に色復調を行うことが可能である。

【００３９】なお、この第２実施例では、１画素分の遅
延をディレイラインを用いて行ったが、図７（Ａ）に示
すＲＣ積分回路や、図７（Ｂ）に示すＤフリップフロッ
プ（Ｄ−ＦＦ）などによって遅延させてもよい。

【００４０】このような第２実施例によれば、タイミン
グ発生器５のＨリセットタイミングを１画素分遅らすこ
とで、ＣＣＤ出力と色復調パルスの相対的な位相関係を
正常にして、前述の第１実施例とほぼ同様の効果を得る
ことができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ケ
ーブルの長さの違いなどに起因する信号の遅れ時間によ
って発生する色再現性の悪化を、簡単で安価な構成で防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ないし図４は本発明の第１実施例に係り、
図１は内視鏡装置の回路構成を示すブロック図。

【図２】フィールド蓄積色差線順次方式色フィルタアレ
イを示す図。

【図３】色復調回路の回路構成を示すブロック図。

【図４】ＣＣＤの出力に対する色復調を示すタイミング
チャート。

【図５】図５ないし図７は本発明の第２実施例に係り、
図５は内視鏡装置の回路構成を示すブロック図。

【図６】ＣＣＤの出力に対する色復調を示すタイミング
チャート。

【図７】遅延手段の他の例を示す回路図

【図８】従来の内視鏡装置の回路構成を示すブロック
図。

【符号の説明】

１…カメラコントロールユニット ２…内視鏡 ４…ＣＣＤ ５…タイミング発生器 １２…色復調回路 １４…スイッチ １５…スコープ長判別回路 １６…ディレイライン １７…スイッチ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年５月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学像を受けて光情報を電気信号に変換
   する撮像手段と、この撮像手段を駆動するとともに該撮
   像手段から発生される出力信号を処理して画像信号を出
   力する画像処理手段と、を備えた撮像装置において、 前記画像処理手段は、 色復調手段と、 この色復調手段で色復調を行うための第１のサンプルホ
   ールドパルスと第２のサンプルホールドパルスを発生す
   るタイミング発生手段と、 前記第１のサンプルホールドパルスと前記第２のサンプ
   ルホールドパルスを正常なタイミングに戻して前記色復
   調手段に送出するタイミング調整手段と、 を具備したことを特徴とする撮像装置。