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技術 電子内視鏡装置

出願人 東芝医用システムエンジニアリング株式会社株式会社東芝
発明者 中村和彦中沢尚之
出願日 1997年7月18日 (23年5ヶ月経過) 出願番号 1997-194195
公開日 1999年2月9日 (21年10ヶ月経過) 公開番号 1999-032982
状態 未査定
技術分野 スタジオ装置 内視鏡 内視鏡 スタジオ装置 孔内観察装置
主要キーワード 起倒機構 遠隔駆動 起立機構 信号線束 斜視像 手持ち操作 TVスイッチ FD信号
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年2月9日)のものです。
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図面 (13)

課題

電子内視鏡装置の挿入部の信号線数を削減しその細径化を図る。

解決手段

固体撮像素子を備えた電子内視鏡装置において、複数の画素を有し各画素毎に入射した光を光電変換する光電変換部と、この光電変換部から撮像信号を読み出すための転送部とを備えた固体撮像素子に、この転送部を駆動するための駆動信号を発生させる駆動信号発生部、この撮像信号を処理する信号処理部、前記撮像信号に基づいて搬送波変調無線送信する無線送信部、およびこの固体撮像素子に電力を供給する電力供給部のうちいずれか1つ、またはこれらの任意の組合せをさらに同一チップ集積化する。

概要

背景

電子内視鏡装置は、例えば図11に外観図を示すように、スコープ部401と、これにユニバーサルコードで接続された本体部(プロセッサ部とも呼ばれる)405と、モニタ部406とを備えて構成されている。スコープ部401は、操作者手持ち操作を行う操作部408と、操作部408から伸延する可撓性長尺導中部402と、導中部402に接続され操作部408のアングル操作により任意の方向へ屈曲可能なアングル部403と、アングル部403に接続された先端硬性部404とを備えている。

本体部405には、キセノンランプ等の光源を内蔵し、本体部とコネクタで接続されたユニバーサルコードから操作部408、導中部402を経て先端硬性部404まで伸延する光ファイバ束により導光された照明光は、先端硬性部前面に設けられた照明窓より被検体体腔内を照明できるようになっている。こうして照明された被検体内反射光は、先端硬性部404の観察窓を通じて、その内部に設けられたCCDなどの固体撮像素子に取り込まれ、撮像信号に変換される。

この撮像信号は、CCDから導中部、操作部、ユニバーサルコードを経て本体部405に接続され、本体部405内で各種の信号処理を行ってモニタ部406へ表示される画像信号が形成されるとともに、図示されない記録装置への記録信号となる。

図12は、従来の電子内視鏡装置の要部回路構成を示すブロック図である。CCD駆動パルスを発生する駆動信号発生部511は、例えば、発振回路513、水平タイミング発生回路517、垂直タイミング発生回路515、水平系駆動回路521、及び垂直系駆動回路519を備えている。そして、垂直系駆動回路519は4相の垂直駆動パルスφV1〜φV4、水平系駆動回路521は2相水平駆動パルスφH1、φH2およびリセットパルスRSをそれぞれCCD501へ出力するようになっている。

CCD501は、各画素毎の光の強度を複数のフォトダイオード23によりそれぞれ電荷量に変換し、各列のフォトダイオード23から垂直転送回路25により垂直方向水平転送回路27まで電荷を転送し、水平転送回路27により電荷を読出アンプ29まで水平方向に転送し、電荷に応じた電圧を読出アンプ29から撮像信号OSとして信号処理部531へ出力する構成となっている。

信号処理部531では、CCD501からの撮像信号OSを相関二重サンプリング回路(Correlated Double Sampling、以下、CDSと略す)533により雑音低減処理を行った後、A/D変換器535によりアナログディジタル変換し、色分離回路色復調回路とも呼ばれる)537によりCCD表面に設けられた色フィルタに応じた色信号分離処理がされ、モニタ装置RGB信号が出力される。モニタ装置の種類によっては、エンコーダによりNTSCカラー信号が出力されることもある。

なお、図12のCCDのOFD端子は、オーバーフロードレイン端子と呼ばれるもので、飽和露光量の状態のフォトダイオード電荷を排出する電位を制御するものである。そして、CCDに接続される信号線および電源線(含むGND)の総和は、図12の例では、11本となっている。

また内視鏡装置には、先端硬性部の前方の画像を観察可能直視内視鏡装置と、先端硬性部の側方の画像を観察可能な側視内視鏡とがあり、それぞれの用途に応じたスコープ部を本体部に接続して使用することができるようになっている。

直視内視鏡装置は、前方に設けられた観察窓により直接挿入方向を観察できるので挿入性に優れ、また平面部を直視して観察するのに都合が良いが、病変が多いと言われる後壁など観察が困難な部位が存在する。

側視内視鏡装置は、胃角後壁などの部位を観察したり、主管腔部から分岐する側管腔部に処置を施すには都合がよいが、直接挿入方向を観察できないので挿入性が悪く、また平面部を直視する用途には適さない。

このような直視内視鏡装置および側視内視鏡装置のそれぞれの欠点を補うとともに双方の利点を兼ね備えた直視側視両用内視鏡装置も実用化され始めている。

この直視・側視両用内視鏡装置は、1つのスコープ部の先端硬性部の前面と側面にそれぞれ観察窓を設け、それぞれの観察窓から取り込まれた画像を切り換えていずれか一方の画像を表示することができるように成っている。

このような従来の電子内視鏡装置に用いられるCCDは、例えば、プロセスの安定度歩留まりの点からN−MOSプロセスまたはP−MOSプロセスが用いられ、上記の光電変換部としての複数のフォトダイオードと、複数の垂直転送回路と、水平転送回路と、読出アンプとを一つのチップ集積化していた。

概要

電子内視鏡装置の挿入部の信号線数を削減しその細径化を図る。

固体撮像素子を備えた電子内視鏡装置において、複数の画素を有し各画素毎に入射した光を光電変換する光電変換部と、この光電変換部から撮像信号を読み出すための転送部とを備えた固体撮像素子に、この転送部を駆動するための駆動信号を発生させる駆動信号発生部、この撮像信号を処理する信号処理部、前記撮像信号に基づいて搬送波変調無線送信する無線送信部、およびこの固体撮像素子に電力を供給する電力供給部のうちいずれか1つ、またはこれらの任意の組合せをさらに同一チップに集積化する。

目的

以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、スコープ挿入部の信号線の数を削減することにより、スコープ挿入部を細径化し、被検体の負担を低減した電子内視鏡装置を提供することである。

また本発明の目的は、スコープ挿入部の信号線の数を削減することにより、断線等の信号線の故障を低減し、信頼性の高い電子内視鏡装置を提供することである。

また本発明の目的は、複数の異なる視野の画像を同一の表示装置に同時に表示し、観察性、操作性に優れた電子内視鏡装置を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
7件
牽制数
12件

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請求項1

固体撮像素子により撮影した被検体の画像を表示装置に表示する電子内視鏡装置において、前記固体撮像素子は、複数の画素を有し各画素毎に入射した光を光電変換する光電変換部と、この光電変換部から撮像信号を読み出すための転送部と、を備えるとともに、前記転送部を駆動するための駆動信号を発生させる駆動信号発生部、前記撮像信号を処理する信号処理部、前記撮像信号に基づいて搬送波変調無線送信する無線送信部、およびこの固体撮像素子に電力を供給する電力供給部のうちいずれか1つ、またはこれらの任意の組合せを1チップ集積化したことを特徴とする電子内視鏡装置。

請求項2

前記固体撮像素子は、CMOSプロセスにより製造されたことを特徴とする請求項1記載の電子内視鏡装置。

請求項3

互いに視野の異なる複数の固体撮像素子をスコープ部に備えた電子内視鏡装置において、前記複数の固体撮像素子から得られたそれぞれの画像を同一の表示装置に同時に表示することを特徴とする電子内視鏡装置。

請求項4

スコープ部に複数の固体撮像素子を備えた電子内視鏡装置において、前記複数の固体撮像素子を並列接続して信号を供給する第1の信号線群と、前記複数の固体撮像素子を切り換えていずれか一つの固体撮像素子に接続する第2の信号線群と、を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。

請求項5

前記第1の信号線群は、垂直系駆動信号線および電源系信号線を含み、前記第2の信号線群は、水平系駆動信号線および撮像信号を含み、同一の水平期間内に複数の固体撮像素子から得られた撮像信号を切り換えて同一の表示装置に表示することを特徴とする請求項4記載の電子内視鏡装置。

請求項6

前記複数の固体撮像素子から得られたそれぞれの画像を同一の表示装置における主画面及びその主画面より表示領域の小さい副画面を含む分割画面によって表示することを特徴とする請求項3ないし請求項5のいずれか1項記載の電子内視鏡装置。

請求項7

前記複数の固体撮像素子のうち少なくとも一つは、複数の画素を有し各画素毎に入射した光を光電変換する光電変換部と、この光電変換部から撮像信号を読み出すための転送部と、を備えるとともに、前記転送部を駆動するための駆動信号を発生させる駆動信号発生部、前記撮像信号を処理する信号処理部、前記撮像信号に基づいて搬送波を変調し無線送信する無線送信部、およびこの固体撮像素子に電力を供給する電力供給部のうちいずれか1つ、またはこれらの任意の組合せを1チップに集積化したことを特徴とする請求項4ないし請求項6のいずれか1項記載の電子内視鏡装置。

請求項8

前記複数の固体撮像素子は、前記スコープ部の先端方向に撮像面を有する第1の固体撮像素子と、前記スコープ部の側部方向に撮像面を有する第2の固体撮像素子とを含むことを特徴とする請求項4ないし請求項7のいずれか1項記載の電子内視鏡装置。

技術分野

0001

本発明は固体撮像素子を用いた電子内視鏡装置に係り、特に内視鏡スコープ部と内視鏡本体部との接続信号線数を低減し、内視鏡スコープ部を細径化した電子内視鏡装置に関する。

背景技術

0002

電子内視鏡装置は、例えば図11外観図を示すように、スコープ部401と、これにユニバーサルコードで接続された本体部(プロセッサ部とも呼ばれる)405と、モニタ部406とを備えて構成されている。スコープ部401は、操作者手持ち操作を行う操作部408と、操作部408から伸延する可撓性長尺導中部402と、導中部402に接続され操作部408のアングル操作により任意の方向へ屈曲可能なアングル部403と、アングル部403に接続された先端硬性部404とを備えている。

0003

本体部405には、キセノンランプ等の光源を内蔵し、本体部とコネクタで接続されたユニバーサルコードから操作部408、導中部402を経て先端硬性部404まで伸延する光ファイバ束により導光された照明光は、先端硬性部前面に設けられた照明窓より被検体体腔内を照明できるようになっている。こうして照明された被検体内反射光は、先端硬性部404の観察窓を通じて、その内部に設けられたCCDなどの固体撮像素子に取り込まれ、撮像信号に変換される。

0004

この撮像信号は、CCDから導中部、操作部、ユニバーサルコードを経て本体部405に接続され、本体部405内で各種の信号処理を行ってモニタ部406へ表示される画像信号が形成されるとともに、図示されない記録装置への記録信号となる。

0005

図12は、従来の電子内視鏡装置の要部回路構成を示すブロック図である。CCD駆動パルスを発生する駆動信号発生部511は、例えば、発振回路513、水平タイミング発生回路517、垂直タイミング発生回路515、水平系駆動回路521、及び垂直系駆動回路519を備えている。そして、垂直系駆動回路519は4相の垂直駆動パルスφV1〜φV4、水平系駆動回路521は2相水平駆動パルスφH1、φH2およびリセットパルスRSをそれぞれCCD501へ出力するようになっている。

0006

CCD501は、各画素毎の光の強度を複数のフォトダイオード23によりそれぞれ電荷量に変換し、各列のフォトダイオード23から垂直転送回路25により垂直方向水平転送回路27まで電荷を転送し、水平転送回路27により電荷を読出アンプ29まで水平方向に転送し、電荷に応じた電圧を読出アンプ29から撮像信号OSとして信号処理部531へ出力する構成となっている。

0007

信号処理部531では、CCD501からの撮像信号OSを相関二重サンプリング回路(Correlated Double Sampling、以下、CDSと略す)533により雑音低減処理を行った後、A/D変換器535によりアナログディジタル変換し、色分離回路色復調回路とも呼ばれる)537によりCCD表面に設けられた色フィルタに応じた色信号分離処理がされ、モニタ装置RGB信号が出力される。モニタ装置の種類によっては、エンコーダによりNTSCカラー信号が出力されることもある。

0008

なお、図12のCCDのOFD端子は、オーバーフロードレイン端子と呼ばれるもので、飽和露光量の状態のフォトダイオード電荷を排出する電位を制御するものである。そして、CCDに接続される信号線および電源線(含むGND)の総和は、図12の例では、11本となっている。

0009

また内視鏡装置には、先端硬性部の前方の画像を観察可能直視内視鏡装置と、先端硬性部の側方の画像を観察可能な側視内視鏡とがあり、それぞれの用途に応じたスコープ部を本体部に接続して使用することができるようになっている。

0010

直視内視鏡装置は、前方に設けられた観察窓により直接挿入方向を観察できるので挿入性に優れ、また平面部を直視して観察するのに都合が良いが、病変が多いと言われる後壁など観察が困難な部位が存在する。

0011

側視内視鏡装置は、胃角後壁などの部位を観察したり、主管腔部から分岐する側管腔部に処置を施すには都合がよいが、直接挿入方向を観察できないので挿入性が悪く、また平面部を直視する用途には適さない。

0012

このような直視内視鏡装置および側視内視鏡装置のそれぞれの欠点を補うとともに双方の利点を兼ね備えた直視側視両用内視鏡装置も実用化され始めている。

0013

この直視・側視両用内視鏡装置は、1つのスコープ部の先端硬性部の前面と側面にそれぞれ観察窓を設け、それぞれの観察窓から取り込まれた画像を切り換えていずれか一方の画像を表示することができるように成っている。

0014

このような従来の電子内視鏡装置に用いられるCCDは、例えば、プロセスの安定度歩留まりの点からN−MOSプロセスまたはP−MOSプロセスが用いられ、上記の光電変換部としての複数のフォトダイオードと、複数の垂直転送回路と、水平転送回路と、読出アンプとを一つのチップ集積化していた。

発明が解決しようとする課題

0015

しかしながら上記従来の電子内視鏡装置に用いられるCCDは、N−MOSプロセスまたはP−MOSプロセスを用いていたので、CCD駆動回路信号処理回路等をCCDと同一のチップに集積化することはできず、これらの回路を本体部に設け、スコープ先端硬性部内のCCDとこれらの回路を多数の信号線ににより接続していた。

0016

このため、スコープ操作部とスコープ先端硬性部との間の導中部およびアングル部内に多数の信号線を収容するので、内視鏡スコープの挿入部の直径を細くすることができず、被検体の負担を低減することが困難であるという問題点があった。

0017

一方、上記のCCD駆動回路、信号処理回路等をフレキシブルプリント基板、3次元基板等により、先端硬性部等に実装しようとすると、先端硬性部自体の径が大きくなり、細径化を図るという内視鏡分野特有の主目的の一つを達成することが難しくなる。

0018

また、従来の内視鏡装置においては、CCD読出信号線とともに多数のCCD駆動信号線並行して伸延していたので、信号間相互干渉を低減するためシールド線等を用いることも信号線束断面積縮小し、スコープ導中部を細径化する障害となっていた。

0019

以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、スコープ挿入部の信号線の数を削減することにより、スコープ挿入部を細径化し、被検体の負担を低減した電子内視鏡装置を提供することである。

0020

また本発明の目的は、スコープ挿入部の信号線の数を削減することにより、断線等の信号線の故障を低減し、信頼性の高い電子内視鏡装置を提供することである。

0021

また本発明の目的は、複数の異なる視野の画像を同一の表示装置に同時に表示し、観察性、操作性に優れた電子内視鏡装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0022

上記目的を達成するために、本発明は次の構成を有する。

0023

すなわち請求項1記載の発明は、固体撮像素子により撮影した被検体の画像を表示装置に表示する電子内視鏡装置において、前記固体撮像素子は、複数の画素を有し各画素毎に入射した光を光電変換する光電変換部と、この光電変換部から撮像信号を読み出すための転送部と、を備えるとともに、前記転送部を駆動するための駆動信号を発生させる駆動信号発生部、前記撮像信号を処理する信号処理部、前記撮像信号に基づいて搬送波変調無線送信する無線送信部、およびこの固体撮像素子に電力を供給する電力供給部のうちいずれか1つ、またはこれらの任意の組合せを1チップに集積化したことを要旨とする。

0024

また、前記固体撮像素子は、CMOS(Complementary MOS,相補形MOS)プロセスにより製造されることができる。

0025

また、請求項3記載の発明は、互いに視野の異なる複数の固体撮像素子をスコープ部に備えた電子内視鏡装置において、前記複数の固体撮像素子から得られたそれぞれの画像を同一の表示装置に同時に表示することを要旨とする。

0026

また、請求項4記載の発明は、スコープ部に複数の固体撮像素子を備えた電子内視鏡装置において、前記複数の固体撮像素子を並列接続して信号を供給する第1の信号線群と、前記複数の固体撮像素子を切り換えていずれか一つの固体撮像素子に接続する第2の信号線群と、を備えたことを要旨とする。

0027

また、本発明において、前記第1の信号線群は、垂直系駆動信号線および電源系信号線を含み、前記第2の信号線群は、水平系駆動信号線および撮像信号を含み、同一の水平期間内に複数の固体撮像素子から得られた撮像信号を切り換えて同一の表示装置に表示することができる。

0028

また、本発明において、前記複数の固体撮像素子から得られたそれぞれの画像を同一の表示装置における主画面及びその主画面より表示領域の小さい副画面を含む分割画面によって表示することができる。

発明を実施するための最良の形態

0029

次に図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1(a)は、本発明に係る電子内視鏡装置の第1実施形態に用いられる固体撮像素子としてのCCDチップレイアウト図、同図(b)は、第1実施形態の電子内視鏡装置の概略ブロック図、同図(c)は、同CCDチップ内の回路構成を示すブロック図である。

0030

図1(b)に示すように、電子内視鏡装置1は、スコープ部3と、本体部5と、モニタ部7とを備えて構成されている。スコープ部3には、その先端部にCCDチップ9が搭載されている。本体部5には、CCDチップ9からの撮像信号を処理し、モニタ装置7にRGB信号を出力する信号処理部11、CCDチップ9に電源を供給する電源部13、照明用光源15を備えている。

0031

図1(a)、(c)に示すようにCCDチップ9には、CMOSプロセスを利用して、従来のCCDチップと同等の画像エリヤ21に加えて、駆動信号発生部31が集積化されている。

0032

画像エリア21は、例えば、500行×500列=25万画素の各画素毎に設けられ画素毎の光の強度を電荷量に変換する光電変換部としての複数のフォトダイオード23と、各列のフォトダイオードから垂直方向に水平転送回路27まで電荷を転送する複数の垂直転送回路25と、各垂直転送回路25から転送された電荷を読出アンプ29まで水平方向に転送する水平転送回路27と、水平転送回路27から転送された電荷量に応じてCCDチップ9の外部へ撮像信号OSを出力する読出アンプ29とを備えている。

0033

駆動信号発生部31は、水平タイミング発生回路35、垂直タイミング発生回路37および駆動回路39を備え、本体部から入力されるクロックに基づいて、それぞれ垂直タイミング発生回路37、水平タイミング発生回路35により、4相の垂直駆動パルスφV1〜φV4、2相の水平駆動パルスおよびリセットパルスRSを発生し、駆動回路39により所要駆動電力まで増幅して、画像エリヤ21に供給する。

0034

本実施の形態においては、CCDチップに駆動信号発生部を集積化したので、CCDチップに入出力すべき信号線は、クロック、撮像信号OS、OFD、VDD、GNDの合計5本となり、例えば従来の信号線数11本の1/2以下に減少させることができた。

0035

図2(a)は、本発明に係る電子内視鏡装置の第2実施形態に用いられる固体撮像素子としてのCCDチップのレイアウト図、同図(b)は、第2実施形態の電子内視鏡装置の概略ブロック図、同図(c)は、同CCDチップ内の回路構成を示すブロック図である。

0036

図2(b)に示すように、電子内視鏡装置41は、スコープ部43と、本体部45と、モニタ部7とを備えて構成されている。スコープ部43には、その先端部にCCDチップ49が搭載されている。本体部45には、CCDチップ49からの無線信号を受信してモニタ装置7にRGB信号を出力する受信回路47および照明用光源15を備えている。

0037

図2(a)、(c)に示すようにCCDチップ49には、CMOSプロセスを利用して、第1実施形態と同等の画像エリヤ21に加えて、駆動信号発生部51、電源部61、信号処理部71、無線送信回路81が集積化されている。

0038

駆動信号発生部51は、発振回路53、水平・垂直タイミング発生回路55および駆動回路57を備え、4相の垂直駆動パルスφV1〜φV4、2相の水平駆動パルスφH1、φH2およびリセットパルスRSを発生し、画像エリヤ21に供給すると共に、後述される信号処理部71からのOFD信号インピーダンス変換して画像エリア21に供給する。

0039

信号処理部71は、例えば、CDS73、A/D変換器75、測光回路77、色分離回路79を含み、画像エリヤ21から得られる撮像信号OSに対して、順次、相関二重サンプリングによる雑音低減処理、アナログ/ディジタル変換処理、CCD表面に設けられた色フィルタに応じた色信号分離処理が行われ、ディジタル化されたRGB信号が得られる。

0040

また測光回路77は、A/D変換器75の出力に基づいて、画像エリア21で撮像された画像の明るさを判定し、この画像の明るさに応じて適正な電荷蓄積時間となるように制御する電子シャッター制御信号を重畳したOFD信号を生成し、駆動回路57を経由して画像エリア21へ供給する。

0041

無線送信回路81は、信号処理部71から出力されるRGB信号を直列変換し、この信号により搬送波をFM変調して本体部45へ無線送信する。

0042

電源部61は、例えば、太陽電池による電圧発生部(図示せず)と、この電圧発生部で発生された電圧を所望の電圧に変換するチャージポンプ電圧コンバータ部(図示せず)とを備えていて、画像エリア21にVDDおよびVOFDを供給するとともに、駆動信号発生部51、信号処理部71、無線送信回路81へ電力を供給するものである。チャージポンプ電圧コンバータは、インダクタを不要とすることができ、半導体チップ集積化に適した電圧コンバータである。

0043

チャージポンプ電圧コンバータに用いる静電容量がチップ内の静電容量で不足であれば、外付コンデンサを用いても良いが、画像エリア21がCCDタイプで構成されていること、およびこのチップに集積化される画像エリア以外の回路部もCMOS構造とされているので、その消費電力は小さく、外付けコンデンサは小容量の小型のもので間に合う。

0044

なお、照明用光ファイバ束の極一部を分岐させて、この電源部61の太陽電池による電圧発生部を照明することにより、被検体の画像の状態によらず、常に安定な電力供給を行うことができる。

0045

以上説明したように、本実施の形態においては、CCDチップ49に駆動信号発生部51、電源部61、信号処理部71、無線送信回路81を集積化したので、本体部からCCDチップ49に入出力すべき信号線は不要となる。これにより、挿入部の細径化を実現すると共に、アングル操作によるケーブル劣化及び断線を防ぐことができる。

0046

なお、以上の実施形態において、CCDによる垂直転送回路、水平転送回路の各駆動信号は、それぞれ、4相クロック、2相クロックとしたが、これに限定されず、単相、2相、3相、4相等の任意の相数のクロックを用いる構成としても良い。

0047

また、固体撮像素子はCCD電荷転送型を例に説明したが、固体撮像素子の各画素の走査方式として、電荷転送形以外に、各画素にスイッチ手段を設け、スイッチ手段をXアドレスとYアドレスで選択的にONし、その画素値を読み出すようなXYアドレス選択型を用いることもできる。

0048

また、無線送信回路の変調方式は、AM変調、FM変調、位相変調ディジタル多値変調等のいずれの変調方式を用いても良く、変調信号もRGB信号に限らず、NTSC信号、PAL信号等でも良い。

0049

また、図示しなかったが固体撮像素子に無線受信回路を設けて、本体部からの無線送信により、例えばOFD信号の制御等固体撮像素子の制御を行ってもよい。

0050

さらにCMOS回路は、いうまでもなくpチャンネルMOS電界効果トランジスタとnチャンネルMOS電界効果トランジスタとを同一半導体基板上に形成するので、半導体基板中にn形領域の部分とp形領域の部分とをつくらねばならない。この方法は3通りあり、n形基板中にp形領域を作るpウエル方式、p形基板中にn形領域を作るnウエル方式、および真性状態に近い半導体基板上にそれぞれn形領域とp形領域とを作るダブルウエル方式のいずれを固体撮像素子の製造プロセスとして用いても良い。

0051

次に、本発明の複数の異なる視野を有する電子内視鏡装置の実施の形態について、詳細に説明する。

0052

図3は、本発明に係る第3の実施形態を示す直視側視両用内視鏡装置の概略構成図である。同図に示すように、電子内視鏡装置101は、スコープ部103と、本体部105と、モニタ装置107とを備えて構成されている。

0053

スコープ部103の先端部には、直視用光学レンズ系111と、側視用光学レンズ系113と、直視用CCD(以下、CCDaと略す)115と、側視用CCD(以下、CCDbと略す)117と、CCDa115またはCCDb117を切り替えて本体部に接続する切替器119とを備えている。

0054

本体部105には、信号処理部121と、駆動信号発生部123と、照明用光源部125と、図示されない送気・送水系、吸引系等が備えられている。

0055

図4は、図3の電子内視鏡装置101の信号系を説明する詳細ブロック図であり、図3の構成要素と同じ構成要素には、同じ符号が付与してある。

0056

図4において、スコープ部103には、スコープ部から信号処理部121へ向かう信号の切替器119aと、駆動信号発生部123からスコープ部103へ向かう信号の切替器119bとが設けられ、ともに駆動信号発生部123から与えられる同一の切替信号により信号の切替を行うようになっている。

0057

切替器119aは、CCDa115からの撮像信号OSaと、CCDb117からの撮像信号OSbとを切り替えて、1本の撮像信号OSとして信号処理部121のCDS131へ出力する。

0058

切替器119bは、駆動信号発生部123から出力されるCCD駆動信号のうち、水平系駆動信号φHを切替信号の指示に従って、CCDaへφHaとして接続するかまたはCCDbへφHbとして接続するかを切り替える。

0059

この水平系駆動信号線φHは、CCDの水平転送回路の相数に等しい本数に加えてリセットRSが必要であり、図12に記載のCCD501を利用するとすれば、φH1、φH2およびRSの3本が必要である。

0060

また、垂直系駆動信号φVは、CCDa115およびCCDb117に並列に供給されていて、図12に記載のCCD501を利用するとすれば、φV1〜φV4の4本が必要である。

0061

このように、本実施の形態では、スコープ部に切替器を設け、撮像信号および水平系駆動信号を多重化することにより、スコープ部の固体撮像素子搭載部と本体部とを接続する信号線数を減少させることができ、スコープ挿入部の細径化を図ることができる。

0062

再び図4を参照して、信号処理部121の構成を説明する。信号処理部121は、切替器119aから得られた撮像信号OSが入力され雑音が低減された信号を出力するCDS(相関二重サンプリング回路)131と、撮像信号からRGB信号に色分離を行う色分離回路133と、A/D変換器135と、患者情報レジスタ143と、キャラクタジェネレータ145と、画像枠発生器147と、切替器137、149と、画像メモリ141と、読出タイミング回路139と、書込タイミング回路151とを備えている。

0063

患者情報は、図示されない入力装置または媒体読取装置から人手入力または媒体読み取りにより患者情報レジスタ143に入力される情報であり、受診科、患者IDコード、患者氏名、年齢性別検査日等のフィールドを持つレコードである。

0064

文字フォントを記憶するキャラクタジェネレータ145は、患者情報レジスタから与えられる患者情報の文字コードに対応するドットパターン読み出して、切替器149、137を介して画像メモリの書込データを与えることが出来るようになっている。

0065

また画像枠発生器147は、モニタ装置107に表示される画像を識別するための画像枠を発生するもので、切替器149、137を介して画像メモリ141へ書込データを供給することができる。この画像枠は、直視像または側視像を識別するため、直視像と側視像で異なる色の画像枠としたり、異なる形状または模様を有する画像枠としたりすることができるように、カラージェネレータまたはパターンジェネレータを内蔵している。

0066

画像メモリ141は、書込読出が同時に行える2ポートメモリであり、書込タイミング回路が発生する書込アドレス書込信号により、A/D変換器135から出力される直視像または側視像、切替器149から与えられる患者情報または画像枠を書き込むことが出来るようになっている。

0067

また画像メモリ141は、読出タイミング回路139が発生する読出アドレス信号によりモニタ装置107へ出力すべき画像信号を読出し、直視像、側視像、患者情報、フリーズ像およびこれらの組合せをモニタ装置107の画面に表示することができるようになっている。

0068

図5は、図3図4に示した電子内視鏡装置の表示動作を説明するタイムチャートである。図5において、モニタ装置の水平走査信号(a)と同じ周期であるがデューティ比が50%の切替信号(b)が駆動信号発生部123により生成される。切替信号(b)がHの期間をCCDaの読出期間とすると、この期間にCCDaに対して水平駆動信号φHa(c)が供給され、切替信号(b)がLの期間にCCDbに対して水平駆動信号φHb(e)が供給される。

0069

これによって、切替信号(b)がHの期間にCCDaから撮像信号OSa(d)が出力され、切替信号(b)がLの期間にCCDbから撮像信号OSb(f)が出力される。撮像信号OSa(d)および撮像信号OSb(f)は切替器により切り替えられて1本の撮像信号OS(g)となって、スコープ部から信号処理部へ出力される。

0070

信号処理部は、この撮像信号OS(g)に基づいて、例えばモニタ装置の画面の左半分(期間T1)に直視像、右半分(期間T2)に側視像を表示することができる。なお、それぞれのCCDの有効画素のぼぼ全数を使用する場合には、水平駆動信号φHは、通常の水平駆動信号の2倍のレートとし、CCDの有効画素の一部を使用する切り出しCCDの場合には、その利用する水平画素数は、画像の水平画素数の約半分の画素数とすることに注意を要する。

0071

図6は、モニタ装置に表示される直視像および側視像の第1の画面構成例を示すものである。図6(a)は、直視像と側視像とを同時に表示する際に、直視像201を画面左側に大きく表示し、側視像203を画面右下に小さく表示した例を示している。なお、直視像201をフリーズさせとき、直視像のリアルタイム画像であるフリーズ時リアル像205を画面右上に表示し、常に内視鏡先端部の状況を見えるようにして誤操作等を防止できるようになっている。

0072

図6(b)は、直視像と側視像とを同時に表示する際に、側視像213を画面右側に大きく表示し、直視像211を画面左下に小さく表示した例を示している。なお、側視像213をフリーズさせとき、側視像211のリアルタイム画像であるフリーズ時リアル像215を画面左上に表示し、常に内視鏡先端部の状況を見えるようにして誤操作等を防止できるようになっている。

0073

そして、例えばプローブ部の操作部に設けた表示切替スイッチにより、図6(a)の表示と図6(b)の表示とを操作者が任意に切り替えるようにしてもよい。この切替スイッチは操作性を向上させるため、押しボタンスイッチとし、この押しボタンを押下する毎に図6(a)の表示と図6(b)の表示とが入れ替わるようなトグル切替としてもよい。また、押しボタンスイッチを押下し続けると、一定の時間毎に表示が切り替わるようにしてもよい。

0074

具体的な切替例として、内視鏡挿入時には、挿入方向の画像である直視像を大きく表示させて挿入を容易とし、挿入後食道観察時や胃角部観察時には側視像を大きく表示させ観察を容易にすることができる。また、関心部位を主画面として表示し、関心の少ない部位を副画面として表示することにより、関心部位の診断を妨げることなく、あまり注目しないでよい部位についても必要最低限の情報を得ることができる。

0075

図7は、モニタ装置に表示される直視像および側視像の第2の画面構成例を示すものである。図7(a)は、直視像と側視像とを同時に表示する際に、直視像221を画面左側に大きく表示し、側視像223を画面右下に小さく表示し、画面右上に患者情報225を文字表示した例を示している。

0076

図7(b)は、直視像と側視像とを同時に表示する際に、直視像231を画面左側に、側視像233を画面右側に、それぞれ同じ大きさで表示し、画面上下に分散させた患者情報235a、235b、235c、235dを文字表示した例を示している。そして、この画面構成例では、挿入方向に向かって直視光学系の視野の右側に側視光学系の視野が設けられており、モニタ画面上の直視像の右側に側視像が配置されているので、モニタ画面上で左側の画像と右側の画像とが繋がるパノラマ画像として利用することもできる。本画面構成によれば、直視/側視像が同じ大きさで表示されるため、広い範囲が見渡し易くなり、観察能が向上する。

0077

また、プローブ部の操作部等に設けた表示切替スイッチにより、図7(a)の表示と図7(b)の表示とを切り替えるようにしてもよいのは図6の場合と同様である。

0078

図8は、モニタ装置に表示される直視像および側視像の第3の画面構成例を示すものである。

0079

画面操作のスイッチとしては、例えばスコープ部の操作部に同時表示スイッチと領域切替スイッチとを設ける。同時表示スイッチは、略同一サイズの直視像と側視像とを表示させることを指示するスイッチである。領域切替スイッチは、直視像または側視像の表示領域を所定の大きさに変更することを指示するスイッチである。

0080

まず電源投入時には、直視像または側視像のいずれか一方の画像とともに患者情報が表示される。図8(a)は電源投入時に直視像を表示する画面構成例を示し、画面左側に直視像241が大きく表示されるとともに、画面右側に患者情報245が文字表示されている。そして直視像241の周囲には、直視像を示す形状(例えば市松模様正方形モザイク等)または色(例えば青色)で形成された画像枠241aが設けられている。

0081

図8(d)は電源投入時に側視像を表示する画面構成例を示し、画面左側に直視像243が大きく表示されるとともに、画面右側に患者情報245が文字表示されている。そして側視像243の周囲には、側視像を示す形状(例えば模様、三角形のモザイク)または色(例えば赤色)で形成された画像枠243aが設けられている。

0082

このように、各画像に異なる形状又は色の枠を設けるのは、一画面表示で一方の画像のみ表示する場合、現在表示されている画像が直視像なのか側視像なのかを判別しやすくするためであり、挿入操作方向をまちがえにくくするものである。

0083

図8(b)は、同時表示スイッチにより直視像と側視像とを同時に表示させた場合の画面構成例を示す図である。図8(b)では、画面左側に直視像251、画面右側に側視像253がそれぞれ表示されている。

0084

次いで、領域切替スイッチにより表示領域の大きさを変更すると、図8(c)に示す表示状態となり、直視像261が大領域で表示され、側視像263が小領域で表示される状態となる。

0085

なお、同時表示スイッチおよび領域切替スイッチの表示切り替え機能はそれぞれ可逆であって、図8(b)の状態から図8(a)の状態へ、図8(c)の状態から図8(b)の状態へ切り替えることもできるようになっている。

0086

また、図8(a)〜(d)の表示状態を1つのスイッチで切り替えることもできる。すなわち1つの押しボタンスイッチを設け、この押しボタンスイッチの押下毎に、順次表示画面の構成が図8(a)から(b)、(c)、(d)と変化し、次いで、(a)に戻るような循環制御とするか、押しボタンスイッチを押し続けていると、一定時間毎に順次表示画面の構成が図8(a)から(b)、(c)、(d)と変化し、次いで、(a)に戻るような循環制御としてもよい。

0087

図9は、表示切替スイッチを本体部の操作パネルに設けた例を示すパネル正面図である。操作パネルには、表示、TV in TV、SELECT、EXCHANGEの各表示があり、それぞれの表示の下に、直視スイッチ271および側視スイッチ、スイッチ275、直視スイッチ277および側視スイッチ279、スイッチ281が設けられている。またこれらのスイッチには、スイッチ281を除きそれぞれ当該スイッチの指示が有効である状態(ON状態)のときに点灯する発光ダイオード(LED)271a、273a、275a、277a、279aが設けられている。

0088

表示部の直視スイッチ271および側視スイッチは、片方あるいは両方の画像を表示することを指示する。TV inTVスイッチ275は、親子画面で両方の画像を表示することを指示する。SELECTの直視スイッチ277および側視スイッチ279はいずれの画像を親子画面の親画面とするかを指示するものである。EXCHANGEスイッチ281は、直視像と側視像の表示画面上の位置を入れ換えることを指示するものである。

0089

以上の操作パネル上のスイッチの組合せによっても図8に示した各画面構成例を選択して切り替えることができるのは明らかである。なお、選択された画像が直視像であるか側視像であるかを文字表示にて示したり、画像の周囲に模様または色付きの画像枠を設けて示すこともできる。また、この画像枠の形を四角形八角形といったように変更して、直視像であるか側視像であるかを識別できるようにしてもよい。

0090

このように操作パネル上にもスイッチを設けることにより、術者の好み、操作方法に適した画面構成が提供される。

0091

なお、以上の実施形態の説明において、複数の異なる視野を有する内視鏡の例として、直視像と側視像とを同時に観察可能な内視鏡について説明したが、これに限らず、直視像と斜視像とを同時に観察可能な内視鏡装置、直視像とその左右両側視像との3つの画像を同時に観察可能な内視鏡装置等にも本発明を適用できることは明らかである。

0092

図10は、直視側視両用内視鏡装置に鉗子起立機構を設けた例を示す図であり、スコープ先端部の正面図(a)、鉗子起立時のスコープ先端部AA線断面図(b)、鉗子直伸時の同断面図(c)である。

0093

図10に示す鉗子起立機構は、スコープ先端部正面からスコープ先端部側面(図では上面に描かれている)にかけて設けられた切り欠き部303と、この切り欠き部303に開口部を有する鉗子チャンネル301と、レバー305と、レバー305の根本部を先端部本体に回動可能に軸支するピン307と、レバー305の先端部に一端が係止され、他端が例えば操作部に設けた図示されない操作レバーにより牽引可能な牽引ワイヤ309とを備えて構成されている。

0094

そして、同図(b)に示すように、牽引ワイヤ309を牽引すると、ピン307を回動中心にしてレバー305が起立し、これによって鉗子311の湾曲部が下方から押圧され、鉗子311が上方へ湾曲することにより、その突出方向を前方から側方へ変えることができる。

0095

上記第3実施形態の直視側視両用内視鏡装置に図10の鉗子起立機構を設けた場合、レバー305の起倒状態を検出するか、または牽引ワイヤ309の牽引状態を検出して、レバー305の起立時には側視像を大きく表示し、そうでない時には、直視像を大きく表示するように連動させることにより、操作性に優れ、観察範囲および鉗子等による処置範囲が広い優れた内視鏡装置を提供することができる。

0096

尚、本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、第3実施形態の直側内視鏡に第1または第2の実施形態を組み合わせても良い。これにより、直視像、側視像を同時に取得する場合に、スコープ部信号線を削減ないし信号線をなくしてスコープ部を細径化することができる。

発明の効果

0097

以上説明したように本発明によれば、電子内視鏡装置の挿入部の信号線数を削減ないし信号線を無くすことができるので、挿入部の径を小さくし、内視鏡検査時の被検体の苦痛を低減することができるという効果がある。

0098

また、固体撮像素子のチップに、その駆動信号発生部、信号処理部等を集積化したので、遠隔駆動による画像劣化を防止し、かつS/N向上に寄与することができる。また、本発明によれば、内視鏡本体部の回路構成が簡単になり、その小型化および低価格化を図るという効果がある。

図面の簡単な説明

0099

図1本発明に係る電子内視鏡装置の第1の実施形態に用いられるCCDチップのレイアウト図(a)、同チップを用いた電子内視鏡装置の構成図(b)、CCDチップの回路構成を示すブロック図(c)である。
図2本発明に係る電子内視鏡装置の第2の実施形態に用いられるCCDチップのレイアウト図(a)、同チップを用いた電子内視鏡装置の構成図(b)、CCDチップの回路構成を示すブロック図(c)である。
図3本発明に係る電子内視鏡装置の第3の実施形態の構成を示す概略ブロック図である。
図4本発明に係る電子内視鏡装置の第3の実施形態の回路構成を示す詳細ブロック図である。
図5本発明に係る電子内視鏡装置の第3の実施形態の動作を示すタイムチャートである。
図6第3の実施形態におけるモニタ装置の表示例を示す図である。
図7第3の実施形態におけるモニタ装置の他の表示例を示す図である。
図8第3の実施形態におけるモニタ装置の他の表示例を示す図である。
図9直視像と側視像との切替を操作する操作パネルのスイッチ配置例を示す図である。
図10鉗子突出方向を前方と側方へ切り替える鉗子起倒機構を説明する先端硬性部の正面図(a)、鉗子起立時の同断面図(b)、鉗子直伸時の同断面図(c)である。
図11電子内視鏡装置の外観図である。
図12従来の電子内視鏡装置の信号系を説明するブロック回路図である。

--

0100

1…電子内視鏡装置、3…スコープ部、5…本体部、7…モニタ装置、9…CCDチップ、11…信号処理部、13…電源部、15…照明用光源、21…画像エリア、31…駆動信号発生部。

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