JPH0796008B2

JPH0796008B2 - 電子内視鏡装置

Info

Publication number: JPH0796008B2
Application number: JP63187770A
Authority: JP
Inventors: 正秀菅野; 政夫上原; 雅彦佐々木; 明伸内久保; 克行斉藤; 潤長谷川; 克義笹川; 真司山下; 雄大中川
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1988-07-26
Filing date: 1988-07-26
Publication date: 1995-10-18
Anticipated expiration: 2010-10-18
Also published as: JPH0234140A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は撮像手段と駆動手段との間にマッチング手段を
設けた電子内視鏡装置に関する。

［従来の技術］近年、細長の挿入部の先端側にCCD等の固体撮像素子を
配設した電子内視鏡が提案されている。

上記電子内視鏡の従来例の概略の構成を第９図に示す。

電子内視鏡１と挿入部２の先端部には結像用の対物レン
ズ３と、その焦点面に配設したCCD4とが内蔵され、対物
レンズ３によって、CCD4には被写体５の像が結ばれる。

上記CCD4には信号ケーブル６を経て、駆動信号発生回路
７から駆動信号が印加される。この駆動信号の印加によ
って、CCD4から読出された信号は信号ケーブル８経て、
映像信号処理回路９に入力され、所定の映像信号が生成
される。

ところで、上記従来例では、駆動信号発生回路７からCC
D4に加えられる駆動信号は、ケーブル６の両端での不整
合による反射及びケーブル伝送中の減衰の為に、CCD4に
とって最適波形とはならず、良好な画像を得られなかっ
た。

この様な欠点を解決する為に、本出願人は特願昭62−18
5160号（特開昭64−2622号）において、１つの解決手段
を提案している。すなわち、第10図に示すように、CCD4
側にケーブル６の特性インピーダンスと等しい終端抵抗
10を設けることにより、反射の影響を改善している。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、このCCD4に近接して設けられた終端抵抗10の発
熱が大きく、特にCCD4に対して温度上昇させる原因とな
り、この温度上昇はノイズが増大し、画質の劣化につな
がるため、改善の余地がある。

また、本出願人は、特願昭62−186334号（特開平１−29
247号）において別の解決手段を提案した。

即ち、エッジ強調パルスを基準となる方形波パルスに重
畳することによって、駆動信号の波形を補正しようとす
るものである。しかし、この手段はケーブル伝送中の減
衰を補正することには有効であるが終端部での不整合に
よる反射に対しては効果が薄い。なぜならば、第11図
（ａ）に示すような方形波で駆動する場合、CCDに印加
される際に同図（ｂ）に示すような反射波が生じ、結局
CCD駆動信号入力端では同図（ｃ）に示すような駆動信
号波形となってしまう。

ここで時間t1は信号がケーブルを往復するのに要する時
間である。また、第11図（ｂ）が同図（ａ）に対して負
極性になっているのは、（ａ）の信号がCCD側で反射し
たとすると、駆動回路側がケーブルの特性インピーダン
スに比べて小さい場合、駆動回路側では極性が反転して
反射し、再びCCD側へと伝送してくる為である。

また、この解決手段の為には、エッジ強調の為の補正回
路が必要となり、駆動信号発生回路の回路規模が大きく
なると共に、コストが増大するという不具合がある。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、固体
撮像素子に対して反射が生じることなく駆動信号を印加
できると共に、固体撮像素子を発熱させることもなく、
良好な画質を得ることのできる電子内視鏡装置を提供す
ることを目的とする。

［問題点を解決する手段及び作用］本発明では固体撮像素子に駆動信号を印加する端子に、
ケーブルを介して固体撮像素子から離れたところにマッ
チング手段を設けることにより、固体撮像素子に反射波
が生じることなく駆動信号を印加できると共に、発熱さ
せることも解消して良好な画像を得られるようにしてい
る。

［実施例］以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例の電子内視鏡装置を示し、第２図は電子
内視鏡の先端側の撮像手段を示し、第３図はノイズキャ
ンセル用ケーブルの敷設例を示し、第４図は第１実施例
の動作説明用波形を示す。

第１図に示すように第１実施例の電子内視鏡装置11は撮
像手段を内蔵した電子内視鏡（以下、電子スコープと略
記する。）12と、該電子スコープ12に照明光を供給する
光源部13及び前記電子スコープ12に対する信号処理を行
う信号処理部14とを内蔵したビデオプロセッサ15と、前
記信号処理部14で信号処理された映像信号を映像として
表示するモニタ16とから構成される。

上記電子スコープ12は、細長の挿入部17を有し、この挿
入部17内には照明光を伝送するライトガイド18が挿通さ
れ、このライトガイド18の入射端を光源部13に接続する
ことによって、照明光が供給される。この光源部13は、
ランプ21で発せられた白色光は、赤（Ｒ），緑（Ｇ），
青（Ｂ）の３原色の色透過フィルタを設けた回転フィル
タ22を通すことにより、R,G,Bの色順次光に変換された
後、集光レンズ23によって集光され、ライトガイド18の
入射端面に照明光として供給される。尚、上記回転フィ
ルタ22は、モータ24によって回転される。

上記ライトガイド18で伝送されたR,G,Bの照明光は、出
射端面から被写体25に向けて照射される。被写体25によ
って反射された光は、挿入部17の先端部に取付けた対物
レンズ26によって集光され、その焦点面に配設されたCC
D27の撮像面上に被写体像を結ぶ。このCCD27はこの像を
光電変換し、信号電荷として蓄積される。

上記CCD27にはビデオプロセッサ15側の電源端ＶDDと接
地端SUBにそれぞれ接続された電源供給線31と接地線32
を介して電源33からの電力が供給される。

また、ドライブ信号発生回路34から発せられた水平転送
クロックφｓはドライバ35によって電圧レベルが変えら
れ、さらにコンデンサＣと抵抗Ｒによって構成されたマ
ッチング回路36によって成形された後、水平転送クロッ
ク送信ケーブル（以下φ_Ｓ送信ケーブルと略記）37を介
してCCD27に伝送される。

この場合、CCD27に伝送される水平転送クロックφ
_Ｓは、CCD27のφ_Ｓ端子又はこの近くに一端が接続され
たφ_Ｓマッチング用ケーブル38を介してビデオプロセッ
サ15側の他端に接続されたφ_Ｓマッチング抵抗（終端抵
抗）39へと返送され、このφ_Ｓマッチング抵抗39によっ
て、ケーブル38とマッチングをとるようにしてあること
がこの第１実施例の特徴となっている。

ここで、CCD27の水平転送クロックφ_Ｓの入力端子の入
力容量は小さい為、φ_Ｓ送信ケーブル37とφ_Ｓマッチン
グ用ケーブル38との間にCCD入力端子が負荷として接続
されてもマッチングには殆んど影響を与えない。

ところで、ドライブ信号発生回路34は、垂直転送クロッ
クφ_Ｐも生成し、このクロックφ_Ｐはドライバ41によっ
て電圧レベルが変えられ、さらにコンデンサＣと抵抗Ｒ
とによって構成されたマッチング回路42を経て波形が成
形された後、垂直転送クロック送信ケーブル（以下φ_Ｐ
送信ケーブルと略記）43を介してCCD27に伝送される。
ここでφ_Ｐ送信ケーブル43にはマッチング用ケーブル、
マッチング抵抗を設けてないのは、その周波数が水平転
送クロックφ_Ｓに比べて格段に低いので、マッチング不
整合の影響をそれ程受けない為である。

第２図に示すようにCCD27に結像された光情報は光電変
換され、各画素45に電荷として蓄積される。蓄積された
電荷は、垂直転送クロックφ_Ｐに印加によって、そのク
ロック分だけ垂直方向に転送され、２つの水平転送レジ
スタ46,47へと転送される。しかして、水平転送レジス
タ46,47内の電荷は水平転送クロックφ_Ｓの印加によっ
て、そのクロック分だけ水平方向に転送され、映像信号
として出力バッファ48,49へとそれぞれ出力される。

各出力バッファ48,49によって電流増幅された映像信号
は、それぞれマッチング抵抗51,52を介して伝送ケーブ
ル53,54へと出力される。

上記伝送ケーブル53,54を伝送した映像信号V_OUT1,V_OUT2
は、差動増幅回路55,56の非反転入力端に印加される。
ここで、差動増幅回路55,56の反転入力端には１本のノ
イズキャンセルケーブル57の一端が接続される。このノ
イズキャンセルケーブル57の他端は、CCD27近傍に設け
られたマッチング抵抗51,52と同じ抵抗値を有する抵抗5
8を介して接地される。

上記２つの伝送ケーブル53,54内の映像信号にのったノ
イズは、ケーブル57にも同様にのるため、差動増幅回路
55,56でそれぞれ差動出力を得ることにより除去でき
る。これは、特に電気メス使用時でのノイズ除去に有効
である。

尚、従来は、伝送ケーブル53,54にそれぞれ１本づつの
ノイズキャンセル用ケーブルを配設していたが、これで
は電子スコープ内でのケーブルの本数が多くなるので、
この第１実施例では上述したように１本に削減して電子
スコープ12の外径を細くするという効果を生み出してい
る。

ところで、上記電子スコープ12内でのケーブル53,54,57
の配設の仕方は、第３図（ａ）に示すように平行線状の
ケーブル53,54に対し、ケーブル57をスパイラル状に巻
き付けた構造にしたり、同図（ｂ）に示すようにフラッ
トケーブルの場合にはケーブル53,54の間にケーブル57
を配置した構造にしている。

また、これらの他に、ケーブル53,54,57を３つ編みにし
た構造にしても良い。

上記差動増幅回路55,56によってノイズが除去された映
像信号のうち、一方の回路55の出力は半画素遅延回路58
によって１画素周期の半分だけ遅延され、加算回路59に
よって加算された後、映像信号処理回路60に入力され
る。この時の各波形を第４図に示す。

つまり、垂直転送クロックφ_Ｐの印加によって、１画素
分だけ垂直方向に転送され、最下行の１ライン分の画素
は、２つの水平転送レジスタ46,47に転送される。この
垂直転送クロックφ_Ｐに引き続いて、第４図（ｂ）に示
すように水平転送クロックφ_Ｓが印加されると、２つの
水平転送レジスタ46,47からは、この水平転送クロック
φ_Ｓに同期して、同図（ｃ），（ｄ）に示すように各レ
ジスタ46,47から１画素分の映像信号V_OUT1,V_OUT2が出力
される。上記一方の映像信号V_OUT1は、半画素遅延回路5
8によって水平転送クロックφ_Ｓの半周期分遅れて出力
されることになるため、加算回路59で加算した信号は第
４図（ｅ）に示すような信号波形V_Aとなり、被写体像に
対応した信号となる。

上記映像信号処理回路60では、γ補正、クランプ、RGB3
原色情報の同時化、エッジ強調等の処理が行われて標準
の映像信号が生成され、モニタ16に出力される。このモ
ニタ16は、CCD27によって、撮像された映像がカラー表
示される。

この第１実施例によれば、水平転送クロックφ_Ｓを伝送
するφ_Ｓ送信ケーブル37のCCD27側端子又はその近く
で、このφ_Ｓ信号ケーブル37と等しい特性インピーダン
スのφ_Ｓマッチング用ケーブル38と接続し、このφ_Ｓマ
ッチング用ケーブル38のビデオプロセッサ15側の他端で
φ_Ｓマッチング抵抗39と接続している。従って、水平転
送クロックφ_Ｓは反射波が生じることなくCCD27に印加
できる。また、このマッチングではφ_Ｓマッチング抵抗
39をビデオプロセッサ15側に設けてあるので、CCD27を
発熱させることもない。従って、この第１実施例では良
好な画質の映像が得られる。

第５図は本発明の第２実施例を示す。

この第２実施例は相関二重サンプリング（以下CDSと略
記する。）処理を行うものであって、このCDS処理のた
めのタイミング合わせ手段を備えている。つまり、電子
スコープ12内を往復し、マッチング抵抗39に返送された
信号φ_Ｓをもとにして、CDS用の各種タイミングを行う
ようにしていることが大きな特徴となっている。一般に
フィードスルー出力を有するCCDを用いた場合、映像信
号中のフィールドスルー期間をサンプル／ホールド（以
下、S/H1と略記）し、また信号電荷期間をサンプル／ホ
ールド（以下、S/H2と略記）し、その差を取り出すこと
によって、リセットノイズ及び1/fノイズを除去するい
わゆるCDSが採用される。この方法では、上記映像信号
とS/H1,S/H2のタイミングを精度良く合わせる必要があ
る。特に、電子スコープ12のようにスコープ長が各種存
在する為、映像信号がケーブルを伝搬する時間が異なる
ものが各種存在し、それに合わせていちいちS/H1,S/H2
のタイミングを切り換えることはめんどうな作業とな
る。

この第２実施例は、上記問題を解決するためのものであ
る。つまり、以下のような構成にすることによって、ケ
ーブル長が変わることによって、映像信号の伝搬時間が
変わり、それに伴ってφ_Ｓ返送信号の伝搬時間も変化す
る為、そのφ_Ｓ返送信号をもとにS/H1,S/H2の各種信号
を作り出すことにより、精度良くCDS処理をできるよう
にしているものである。

この第２実施例の電子内視鏡装置61の構成と動作を以下
に説明する。尚、第１実施例と同じところは説明を省略
する。

フィードスルーを有するCCD27′に対しては新たにリセ
ット信号φ_ＲをCCD27′に供給する必要がある。このリ
セット信号φ_Ｒは第１実施例の水平転送クロックφ_Ｓ同
様に、ドライブ信号発生回路34′からφ_Ｒドライブ回路
62、φ_Ｒマッチング回路63、電子スコープ12′内を挿通
されたφ_Ｒ送信ケーブル64を介してCCD27′に印加され
ると共に、このCCD27′のリセット端子又はその近くの
ケーブル64に一端が接続されたφ_Ｒマッチング用ケーブ
ル65を経て返送され、ビデオプロセッサ15′の信号処理
部14′内に設けられたφ_Ｒマッチング抵抗66で終端され
る。

上記φ_Ｓマッチング抵抗39によって終端された信号φ_Ｓ
は、CDSサンプル／ホールド信号発生回路67に入力され
る。このCDSサンプル／ホールド信号発生回路67では第
６図に示すタイミングで信号S/H1,S/H2を信号φ_Ｓを基
準にして生成し、第1CDS回路68、第2CDS回路69に供給す
る。

第６図では（ａ）に示す垂直転送クロックφ_Ｐに引き続
いて同図（ｂ）に示す水平転送クロークφ_Ｓが出力さ
れ、このクロックφ_Ｓと共に同図（ｃ）に示すリセット
パルスφ_Ｒが出力される。これらドライブ信号の印加に
より、CCD27′は第６図（ｄ），（ｅ）に示すような信
号V_OUT1,V_OUT2が出力され、この場合リセット期間T_R、
フィードスルー期間Tf、電荷検出期間T_C含む波形とな
る。

ところで、このφ_Ｓマッチング用ケーブル38を経て返送
されたパルスを基準にして、サンプル／ホールド信号発
生回路67は第６図（ｆ），（ｇ）に示すようにフィード
スルー期間Tf、電荷検出期間T_Cにおいて、S/H1,S/H2を
出力し、第１及び第2CDS回路68,69に供給する。

従って、電子スコープ12のスコープ長が各種変化して
も、CCD出力信号V_OUT1,V_OUT2とφ_Ｓマッチング用ケーブ
ル38を返送されたパルスとの位相差は常に一定である
為、S/H1,S/H2を精度良く作り出すことができる。この
供給により、これらの各期間でそれぞれサンプル／ホー
ルドされ、差信号成分が抽出され、一方は半画素遅延回
路58を通して加算回路59で加算され、第６図（ｈ）に示
す信号V_Aが生成される。

この第２実施例によれば、電子スコープ12′のようにス
コープ長、つまり映像信号伝送ケーブル53,54の長さが
異る場合にも、精度良くCDS処理を行うことができ、良
好な画質の映像信号を得ることができる。

第７図は本発明の第３実施例の主要部を示す。

上記第１及び第２実施例では、φ_Ｓマッチング抵抗39を
ビデオプロセッサ15,15′内に設けたが、この第３実施
例では電子スコープ71の操作部72にφ_Ｓマッチング抵抗
39を設けている。

この実施例によれば、電子スコープ71のユニバーサルコ
ード73内のケーブル本数を減らすことと、電子スコープ
71とビデオプロセッサ74を接続するコネクタ75のピン数
を減らすことができる。

尚、この図では電子スコープ71内のライトガイドを省略
すると共に、ビデオプロセッサ74内の光源部を省略して
示してある。また、ドライブ信号発生回路76としては第
１図に示すものでも良いし、マッチング回路36,42等を
省いたものでも良い。又、映像信号処理回路77は、第１
図に示すようにその前段側に差動増幅回路55,56等を設
けたものでも良い。

第８図は本発明の第４実施例の主要部の概略の構成を示
す。

この第４実施例は、コネクタ75内にφ_Ｓマッチング抵抗
39を設けている。

この実施例の効果としては、第３実施例に比べて操作部
を小型にできる。また、第３実施例と同様にコネクタ75
のピン数を減らすことができる。

上記各実施例では、マッチング手段として抵抗を用いて
いるが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば
抵抗と並列又は直列にコイル及びコンデンサを用いたマ
ッチング手段（終端手段）又は抵抗、コイル、コンデン
サの２つの以上を組合わせたマッチング手段（終端手
段）でも良い。例えば、抵抗及びコイルで終端し、その
インピーダンスを基本波にマッチングさせ、他の周波数
のノイズ（例えばより低い周波数ではそのインピーダン
スを小さくして電気メス等のノイズ）が混入しにくくす
ることもできる。

尚、マッチング抵抗等の終端手段は、固体撮像素子から
離れた位置であれば、上述した各実施例と異るところで
も良い。

又、本発明は挿入部の先端側に固体撮像素子等の撮像手
段を設けた電子スコープに限らず、光学式スコープの接
眼部に撮像手段を内蔵したテレビカメラを装着したもの
にも適用できる。

［発明の効果］以上の述べたように本発明によれば、固体撮像素子をド
ライブするドライブ信号の伝送ケーブルの他に別のケー
ブルを介して前記固体撮像素子から離れた所でマッチン
グ抵抗等のマッチング手段で固体撮像素子側の端部での
整合をとるようにしているので、反射波を生じる等な
く、固体撮像素子にドライブ信号を印加できると共に、
固体撮像素子を発熱させることも解消できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例の電子内視鏡装置の構成図、第２図は電
子スコープの先端側に設けた撮像手段の電気系を示す構
成図、第３図はノイズキャンセル用ケーブルの配設例を
示す説明図、第４図は第１実施例の動作説明用波形図、
第５図は本発明の第２実施例を示す構成図、第６図は第
２実施例の動作説明用波形図、第７図は本発明の第３実
施例の主要部の概略の構成図、第８図は本発明の第４実
施例の主要部の概略の構成図、第９図は従来例の構成
図、第10図は関連技術例の構成図、第11図は他の関連技
術例の動作説明用波形図である。 11……電子内視鏡装置 12……電子内視鏡（電子スコープ） 13……光源部、14……信号処理部 15……ビデオプロセッサ 16……モニタ、27……CCD 34……ドライブ信号発生回路 37……φ_Ｓ送信ケーブル 38……φ_Ｓマッチング用ケーブル 39……φ_Ｓマッチング抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者内久保明伸東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者斉藤克行東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者長谷川潤東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者笹川克義東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者山下真司東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者中川雄大東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体撮像素子で構成した撮像手段と、前記固体撮像素子を駆動する駆動信号を該固体撮像素子
に伝送する試の第１のケーブルを有する電子内視鏡装置
において、一方の端部が前記固体撮像素子の駆動信号入力端近傍に
接続され、他端が前記固体撮像素子から離間された位置
で終端手段に接続した第２のケーブルを設けたことを特
徴とする電子内視鏡装置。