内視鏡撮像システム
【課題】送信される同期信号にノイズが混入しても同期ずれの発生を低減ないしは解消できる内視鏡撮像システムを提供する。
【解決手段】光源装置３内の照明タイミング信号生成回路４３は、照明タイミング信号を発生して、モータ駆動制御回路３５に出力し面順次照明の照明タイミングの決定させると共に、通信ケーブル１３を介して撮像装置４に送信し、ＰＬＬ回路２３によりこの照明タイミング信号に位相同期した撮像タイミング信号を生成させる。位相同期後には切替スイッチ４８は切り替えられ、撮像装置４は、固定された電圧で発振するＶＣＯ４９に基づく撮像タイミング信号で、送信される照明タイミング信号とは独立して動作する。
【解決手段】光源装置３内の照明タイミング信号生成回路４３は、照明タイミング信号を発生して、モータ駆動制御回路３５に出力し面順次照明の照明タイミングの決定させると共に、通信ケーブル１３を介して撮像装置４に送信し、ＰＬＬ回路２３によりこの照明タイミング信号に位相同期した撮像タイミング信号を生成させる。位相同期後には切替スイッチ４８は切り替えられ、撮像装置４は、固定された電圧で発振するＶＣＯ４９に基づく撮像タイミング信号で、送信される照明タイミング信号とは独立して動作する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置等による照明光のもとで内視鏡に設けられた撮像素子により撮像を行う内視鏡撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療用分野及び工業用分野において内視鏡が広く用いられるようになった。例えば、医療用分野においては、患者等の被検体内に挿入部を挿入し、被検体内を照明光で照明し、照明された患部等の検査対象部位を撮像素子により撮像する。そして、撮像素子により撮像された画像を内視鏡画像としてモニタにカラー表示する。
この場合、照明光としては、白色の照明光で照明し、光学的に色分離を行う色フィルタを備えたカラー撮像素子を用いて撮像を行う同時式のシステムと、面順次の照明光で照明し、その面順次の照明光に同期して、色フィルタを有しないモノクロの撮像素子を用いて撮像を行う面順次式のシステムとの一方が採用される。
前者の同時式の場合には、照明光のタイミングと撮像のタイミングとの同期を必要としない利点を有する。
【０００３】
これに対して、後者の面順次式の場合には、面順次の照明光と撮像のタイミングとを同期させることが必要になる制約があるが、同時式の撮像素子の場合よりも解像度が高い内視鏡画像が得られる利点がある。このため、面順次式の場合には、同時式の撮像素子の場合よりも小さい撮像素子で同じ解像度の内視鏡画像が得られる利点があり、挿入部の細径化に適する。
例えば特開２００２−３１５７２２号公報の第１の従来例には、面順次式の内視鏡撮像システムが開示されている。
【０００４】
この第１の従来例は、光源装置は、光源としてのランプによる照明光をＲ，Ｇ，Ｂフィルタを備えた回転フィルタを回転させることによりＲ，Ｇ，Ｂの面順次光を発生し、ライトガイドで伝送して、電子内視鏡の挿入部の先端部から出射し、検査対象部位を照明する。照明された検査対象部位を撮像素子で撮像し、ＣＣＵにおいて信号処理し、モニタで表示する。ＣＣＵは、撮像タイミングと回転フィルタの回転のタイミング、つまり照明タイミングとを一致させるため、垂直同期信号を光源装置内のＰＬＬ回路に送る。そして、ＰＬＬ回路の出力信号で回転フィルタを回転させるモータを駆動する。
また、特開２００６−２８０４６５号公報の第２の従来例には、挿入部の先端部にＲ，Ｇ，Ｂで発光する発光ダイオードを用いて面順次照明を行う内視鏡撮像システムが開示されている。
【０００５】
この第２の従来例においては、第１の従来例におけるＣＣＵがビデオプロセッサとなり、第１の従来例における光源及び回転フィルタが挿入部の先端部に配置された（発光ダイオードとなる）構成となり、このために第１の従来例における光源装置に相当する構成が発光ダイオード駆動制御部（駆動制御装置と略記）となっている。
この第２の従来例においても、ビデオプロセッサ側のタイミングコントローラからの出力信号に同期して、駆動制御装置内の発光ダイオードドライバに発光ダイオードドライブ信号を出力すると共に、ＣＣＤドライバもタイミングコントローラからの出力信号に同期して、ＣＣＤドライブ信号をＣＣＤに出力する。
【特許文献１】特開２００２−３１５７２２号公報
【特許文献２】特開２００６−２８０４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
第１或いは第２の従来例においては、内視鏡撮像システムの周囲のノイズにより、ＣＣＵ（或いはビデオプロセッサ、以下、撮像装置と総称）と光源装置（或いは駆動制御装置）間で同期させるための同期信号を送信する通信ケーブル等にノイズが重畳して同期させる動作に影響を及ぼし、同期がずれてしまうこと、つまり同期ずれが発生する。同期ずれが発生すると、表示される内視鏡画像が正常に表示されなくなってしまう。
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、送信される同期信号にノイズが混入しても同期ずれの発生を低減ないしは解消できる内視鏡撮像システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る１形態の内視鏡撮像システムは、被検体に照射するための照明光を発生させる光源装置と、
内視鏡に設けられた前記被検体を撮像する撮像素子に対する信号処理を行う撮像装置と、
前記光源装置に設けられ、前記照明光の照明タイミングを決定するための第１の同期信号を発生する第１の同期信号発生部と、
前記撮像装置に設けられ、前記光源装置から送信される前記第１の同期信号を参照する比較動作により、前記第１の同期信号に同期した第２の同期信号を生成する第２の同期信号生成部と、
前記撮像装置に設けられ、前記第２の同期信号生成部が前記第１の同期信号に同期した前記第２の同期信号の生成後に、前記参照を停止して前記第２の同期信号に基づき前記撮像素子の撮像タイミングを制御する撮像制御部と、
を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る他の１形態の内視鏡撮像システムは、被検体に照射するための照明光を発生させる光源装置と、
内視鏡に設けられた前記被検体を撮像する撮像素子に対する信号処理を行う撮像装置と、
前記撮像装置に設けられ、前記撮像素子の撮像タイミングを決定する第１の同期信号を発生する第１の同期信号発生部と、
前記光源装置に設けられ、前記撮像装置から送信される前記第１の同期信号を参照する比較動作により、前記第１の同期信号に同期した第２の同期信号を生成する第２の同期信号生成部と、
前記光源装置に設けられ、前記第２の同期信号生成部が前記第１の同期信号に同期した前記第２の同期信号の生成後に、前記参照を停止して前記第２の同期信号に基づき前記照明タイミングを制御する照明制御部と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、送信される同期信号にノイズが混入しても同期ずれの発生を低減ないしは解消できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
図１から図５は、本発明の実施例１に係り、図１は、本発明の実施例１の内視鏡撮像システムを示し、図２は、図１における撮像装置及び光源装置の構成を示し、図３は本実施例の動作説明用のタイミングチャートを示し、図４はロック前とロック後に切り替えられる切替スイッチの設定状態を示し、図５は変形例のタイミングチャートを示す。
図１に示すように本発明の実施例１の内視鏡撮像システム１は、被検体内に挿入され、内視鏡検査を行うための電子内視鏡２と、この電子内視鏡２が接続され、照明光を発生する光源装置３と、電子内視鏡２に内蔵された撮像素子に対する信号処理を行う撮像装置（或いは信号処理装置）４と、撮像装置４から出力される映像信号が入力されることにより、対応する内視鏡画像を表示するモニタ５とを有する。
電子内視鏡２は、細長の挿入部６と、この挿入部６の後端に設けられた操作部７と、この操作部７から延出されたユニバーサルケーブル８とを有し、このユニバーサルケーブル８の端部に設けられたコネクタ９は、光源装置３に着脱自在に接続される。
【００１１】
また、このコネクタ９には、信号ケーブル１１が接続又は延出され、この信号ケーブル１１の端部の信号コネクタ１２は、撮像装置４に着脱自在に接続される。この信号ケーブル１１内には、撮像素子に接続された信号線が挿通されている。
なお、光源装置３と撮像装置４とは、光源装置３から撮像装置４に第１の同期信号としての照明タイミング信号及び基準位置信号を送信する通信ケーブル１３により接続されている。
挿入部６内、操作部７内、及びユニバーサルケーブル８内にはライトガイド１４が挿通されている。そして、コネクタ９を光源装置３に接続することにより、図２に示すように光源装置３内のランプ１５で発生した照明光が、回転フィルタ３３を介して面順次照明光としてライトガイド１４の入射端面に入射される。
【００１２】
この面順次照明光は、ライトガイド１４により伝送され、挿入部６の先端部１６（図１参照）の照明窓に固定された（ライトガイド）先端面から外部に照射され、患部等の被写体は、照明される。照明された被写体は、先端部１６の観察窓に取り付けられた対物レンズ１７により、その結像位置に配置された撮像素子としての例えば電荷結合素子（ＣＣＤと略記）１８に結像される。
図２に示すように、このＣＣＤ１８は、信号線により撮像装置４内のＣＣＤ駆動回路２１とプロセス回路２２とに接続される。ＣＣＤ駆動回路２１は、ＣＣＤ１８を駆動し、プロセス回路２２はＣＣＤ１８の出力信号に対する信号処理を行う。
この撮像装置４は、光源装置３から送信される（第１の同期信号としての）照明タイミング信号に同期した（第２の同期信号としての）撮像タイミング信号を（第２の同期信号生成部としての）位相同期回路（Phase Locked Loop Circuit、以下ＰＬＬ回路と略記)２３により生成する。
【００１３】
また、撮像装置４は、このＰＬＬ回路２３の動作制御と、その動作制御を介して撮像タイミング等の制御を行う撮像制御部２４を有する。そして、この撮像制御部２４はＰＬＬ回路２３からの出力される撮像タイミング信号と、基準位置信号とに同期した撮像制御信号をＣＣＤ駆動回路２１とプロセス回路２２に送り、ＣＣＤ駆動と信号処理を制御する撮像制御を行う。
一方、光源装置３は、ランプ点灯回路３１により点灯されるランプ１５の照明光路上に、モータ３２により回転される回転フィルタ３３が配置されている。この回転フィルタ３３には、その周方向にＲ，Ｇ，Ｂの各波長の光を透過する色フィルタとしてＲ，Ｇ，Ｂフィルタ３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂが（例えば周方向を３等分するように）扇形状に設けられている。なお、回転フィルタ３３を回転するこのモータ３２は、モータ駆動制御回路３５によるモータ駆動信号により、所定の回転速度で回転する。
【００１４】
そして、ランプ１５からの白色の照明光を、この回転フィルタ３３を通すことによりＲ，Ｇ，Ｂの面順次照明光（Ｒ，Ｇ，Ｂ照明光、或いはＲ，Ｇ，Ｂ光と略記）が生成され、さらに集光レンズ３６で集光されてライトガイド１４の入射端面に入射する。
また、光源装置３における回転フィルタ３３における光路上に配置される基準となる色フィルタ（例えばのＲフィルタ３４Ｒ）のタイミングを検出するために、回転フィルタ３３の周方向における基準となる１箇所に孔３７が設けてあり、かつその孔３７の位置を検出するための位置センサとして、例えばフォトインタラプタ３８が回転フィルタ３３の外周に近接して配置されている。
このフォトインタラプタ３８は、発光素子と受光素子とがＵ字形状における対向する位置に設けられている。そして、その対向する両素子間に孔３７が位置すると、受光素子は、発光素子の光を受光して、回転フィルタ３３における光路上に配置される基準の色フィルタ（この場合Ｒフィルタ３４Ｒ）の位置を検出し、基準位置信号を出力する。
【００１５】
本実施例においては、例えばＲフィルタ３４Ｒが光路上に配置されてＲ光が照明光としてライトガイド１４側に出射（開始）されるタイミングに、フォトインタラプタ３８の受光素子は、基準位置信号を出力する。
また、この光源装置３は、基準位置信号と共に、照明タイミングを決定する（第１の同期信号発生部としての）タイミング信号発生部４１を有する。このタイミング信号発生部４１は、基準となるクロック信号、例えば４８ＭＨｚのクロック信号を発生するクロック発生回路４２と、このクロック信号を分周する等して回転フィルタ３３の回転速度、換言すると面順次の照明タイミングを決定する照明タイミング信号生成回路４３とを有する。 また、フォトインタラプタ３８による基準位置信号も、照明タイニング信号生成回路４３に入力される。
【００１６】
そしてこの照明タイミング信号生成回路４３は、基準位置信号に同期した面順次の照明タイミングを決定する照明タイミング信号をモータ駆動制御回路３５に出力すると共に、この照明タイミング信号を通信ケーブル１３を介して撮像装置４のＰＬＬ回路２３に送信する。また、フォトインタラプタ３８による基準位置信号も、光源装置３から通信ケーブル１３を介して撮像装置４の撮像制御部２４に送信する。
図３に示すように、照明タイミング信号生成回路４３は、基準位置信号に位相同期した照明タイミング信号を生成する。なお、横軸は時間ｔの経過を示す（図４，図５も同様）。
また、この照明タイミング信号に同期してＲ，Ｇ，Ｂ光が出射される。この場合、基準位置信号とＲ光が同期する状態となっている。より具体的には、基準位置信号の周期を３等分した１／３の周期で照明タイミング信号が生成される。この状態の基準位置信号と、照明タイミング信号とが撮像装置４に送信される。
【００１７】
そして、撮像装置４は、ＰＬＬ回路２３により、照明タイミング信号に位相同期した（第２の同期信号としての）撮像タイミング信号を生成する。
このＰＬＬ回路２３は、参照信号としての照明タイミング信号が入力される位相比較回路４５を有する。この位相比較回路４５は、この照明タイミング信号と分周回路４６の出力信号としての撮像タイミング信号との位相比較を行い、その位相差に対応した比較信号をフィルタ回路４７に出力する。
このフィルタ回路４７は、位相差に対応した低周波の信号（フィルタ出力信号）を切替スイッチ４８を介して電圧制御発振回路（ＶＣＯと略記）４９に出力する。そして、このＶＣＯ４９は、入力される信号の電圧レベルに応じて周波数が変化するクロック信号（換言すると電圧レベルに応じて位相が変化するクロック信号）を発生する。
【００１８】
この場合、ＶＣＯ４９は、フィルタ出力信号により、位相比較回路４５で検出された位相差が０となる向きに周波数或いは位相が変化するようにＰＬＬ制御プープにより制御される。
ＶＣＯ４９で発生されたクロック信号は、分周回路４６で所定の分周比で分周されて照明タイミング信号に位相同期した撮像タイミング信号を位相比較回路４５と撮像制御部２４に出力する。
図３には、上述した基準位置信号、照明タイミング信号等と共に、ＰＬＬ回路２３の位相同期前、つまり位相ロック前（単にロック前ともいう）の撮像タイミング信号と、（位相）ロック後のタイミング信号とを示している。
【００１９】
本実施例においては、撮像制御部２４は、さらにＰＬＬ回路２３の動作を制御する。例えばフィルタ出力信号は、撮像制御部２４に入力され、撮像制御部２４は、このフィルタ出力信号をモニタして、位相同期したロック状態か否かを判定する。そして、位相同期したロック状態と判定したロック後に、撮像制御部２４は、切替スイッチ４８を切り替える。
また、このフィルタ出力信号は、例えばサンプル／ホールド回路（Ｓ／Ｈ回路）５０に入力され、このＳ／Ｈ回路５０は、撮像制御部２４によりサンプル／ホールドの動作が制御される。そして、撮像制御部２４は、ロック状態と判定した場合には、Ｓ／Ｈ回路５０がフィルタ出力信号をサンプル／ホールドするように制御する。
また、撮像制御部２４は、切替スイッチ４８を接点ａからｂに切り替える制御を行い、Ｓ／Ｈ回路５０によりサンプルホールドにより（電圧値が）ホールドされたフィルタ出力信号をＶＣＯ４９に出力するように制御する。
【００２０】
そして、ＶＣＯ４９は、切替直前にホールドされたロック状態での一定（或いは固定）周波数のクロック信号を発生する状態となる。
この状態においては、基準位置信号及び撮像タイミング信号は、照明タイミング信号に位相同期した状態で、切替以降は、光源装置３から送信される照明タイミング信号とは独立した状態での（第２の同期信号としての）撮像タイミング信号に基づいて、ＣＣＤ駆動回路２１とプロセス回路２２の動作を制御する。
例えば撮像制御部２４は、撮像タイミング信号に基づいて、図３のＲ，Ｇ，Ｂ光の照明期間後となるタイミングに撮像制御信号をＣＣＤ駆動回路２１に送り、この撮像制御信号に同期したタイミングでＣＣＤ駆動回路２１はＣＣＤ駆動信号をＣＣＤ１８に印加する。また、撮像制御部２４は、プロセス回路２２にも同様の撮像制御信号を送り、ＣＣＤ１８により光電変換された撮像信号に対する信号処理のタイミングを制御する。
【００２１】
また、プロセス回路２２に送る撮像制御信号しては、基準位置信号により、色処理する場合の識別を適切に行うことができる。具体的には、ＣＣＤ１８からＲ光の照明下で撮像されたＲの撮像信号は、プロセス回路２２内の図示しないＲ用メモリに格納される。他のＧ，Ｂ光の照明下で撮像されたＧ，Ｂの撮像信号は、プロセス回路２２内の図示しないＧ，Ｂ用メモリにそれぞれ格納される。つまり、色処理が適切に行われ、モニタ５には内視鏡画像がカラー表示される。
図４は、切替スイッチ４８の切替状態を示す。図４に示すように電源ＯＮされた初期状態、換言するとＰＬＬ回路２３がＰＬＬの動作を開始したロック前の状態では、切替スイッチ４８は、接点ａが選択されている。そして、ＰＬＬ回路２３の動作により、ロック状態になると、接点ｂが選択されるように切り替えられる。
接点ｂが選択されると、ＶＣＯ４９は、位相比較回路４５とは切り離された状態、つまり照明タイミング信号を参照しないで独立した状態となり、この状態の撮像タイミング信号で撮像装置４は動作する。
【００２２】
このため、切替スイッチ４８が接点ｂへの切替後に、以下のように通信ケーブル１３に外部からノイズが混入しても、その影響を解消できる。
通信ケーブル１３に外部からノイズが混入して、送信される照明タイミング信号にノイズが重畳された状態の波形になって、その信号が位相比較回路４５に入力されると、位相比較回路４５の出力信号はノイズの影響を受ける。つまり、位相比較回路４５は、位相比較の際にノイズのために位相差が変動するが、この位相差の信号は、切替スイッチ４８によりＶＣＯ４９とは遮断されており、ＶＣＯ４９のクロック信号の生成に用いられないため、ノイズに影響されない。
このように本実施例によれば、ＰＬＬ回路２３により位相ロックした後は、通信ケーブル１３により送信される（第１の同期信号としての）照明タイミング信号にノイズが混入しても、その影響を受けることなく撮像装置４は撮像動作及び信号処理の動作を行う。
【００２３】
このため、本実施例は、通信ケーブル１３にノイズが混入しても、撮像装置４は、その影響を受けることなく、安定した信号処理を行う。つまり、ノイズの影響を殆ど解消できる。そして、モニタ５には、安定した内視鏡画像が表示される。
なお、電源ＯＮ時のようにＰＬＬ回路２３がＰＬＬ動作、換言すると位相同期を行う動作中に通信ケーブル１３にノイズが混入した場合には、その影響を受けるが、この期間は通常短く、内視鏡検査を行う準備段階である場合が多い。このため、実質的に、ノイズによる影響を十分に低減できることになる。
なお、本実施例の変形例として、撮像制御部２４は、切替スイッチ４８を切替後にも、フィルタ回路４７のフィルタ出力信号をモニタし、そのずれ量が所定値以上となった場合には切替スイッチ４８を切替前の状態に戻し、再びＰＬＬ動作を行い、撮像タイミング信号を照明タイミング信号に位相同期させるようにしても良い。
【００２４】
図５はこの動作のタイミングチャートを示す。照明タイミング信号と撮像タイミング信号とが同期した状態であると、フィルタ出力信号は、所定値（ここではＶｒ）であり、撮像制御部２４は、この所定値Ｖｒから、閾値Δ１以上ずれると、調整が必要であると判断する。
そして、撮像制御部２４は、閾値Δ１以上ずれると、切替スイッチ４８を接点ｂから接点ａがＯＮとなるように切り替え、撮像タイミング信号を再調整する。接点ａに切り替えることにより、ＰＬＬ回路２３によるＰＬＬ動作が開始する。そして、撮像タイミング信号を照明タイミング信号に位相同期させることができる。
なお、撮像制御部２４は、フィルタ出力信号をモニタして、そのずれ量が所定値以上か否かを判断し、その判断結果によりＰＬＬ動作が開始させるとして説明したが、例えば位相比較回路４５の出力信号をモニタしても良い。そして、図５に示すように照明タイミング信号と撮像タイミング信号とのずれ量が予め設定した閾値Ｔ１を超えた場合に、切替スイッチ４８を接点ｂから接点ａがＯＮとなるように切り替え、撮像タイミング信号を再調整するようにしても良い。
変形例のようにすることにより、長時間にわたり動作させるような場合においても、安定した内視鏡画像を得ることができる。この場合にも、位相同期させるＰＬＬ動作が行われる期間は、通常短いので、ノイズの影響を低減できる。その他、実施例１と同様の効果を有する。
【００２５】
（実施例２）
図６は本発明の実施例２の内視鏡撮像システム１Ｂにおける光源装置３Ｂと撮像装置４Ｂの構成を示す。実施例１においては、光源装置３側から第１の同期信号としての照明タイミング信号（及び基準位置信号）を通信ケーブル１３を介して撮像装置４に送信していたが、本実施例では撮像装置４Ｂから第１の同期信号としての例えば垂直同期信号ＶＤを光源装置３Ｂに送信する。
撮像装置４Ｂは、図２の撮像装置４におけるＣＣＤ駆動回路２１、プロセス回路２２及び撮像制御部２４の他に、（第１の同期信号発生部としての）撮像タイミング信号発生部５１を有する。
この撮像タイミング信号発生部５１は、基準のクロック信号を発生するクロック信号発生回路５２と、このクロック信号を分周する等して、（第１の同期信号としての）垂直同期信号ＶＤを含む撮像タイミング信号等を生成するタイミング発生回路（ＴＧと略記）５３とを有する。
【００２６】
このＴＧ５３は、撮像タイミングと照明タイミングとを同期させる為に、例えばＲ，Ｇ，Ｂ光の照明タイミングの３倍の周期となる回転フィルタ３３を１回転させた場合の基準となる例えばＲ光の照明タイミングに同期させるための垂直同期信号ＶＤを光源装置３Ｂに送信する。
また、このＴＧ５３は、この垂直同期信号ＶＤに同期した、その周期を３等分した１／３の周期で、かつこの垂直同期信号ＶＤに同期した面順次撮像タイミング信号を生成する。
この面順次撮像タイミング信号と、垂直同期信号ＶＤを撮像制御部２４に送る。撮像制御部２４は、垂直同期信号ＶＤと面順次撮像タイミング信号とから、これらに同期した撮像制御信号を生成し、ＣＣＤ駆動回路２１とプロセス回路２２の動作を制御する。
【００２７】
一方、光源装置３Ｂは、図２の光源装置３におけるタイミング信号発生部４１の代わりに、制御部５５と、撮像装置４に設けられたＰＬＬ回路２３に相当するＰＬＬ回路２３′とを有する。
ＰＬＬ回路２３′を構成する位相比較回路４５には、第１の同期信号としての垂直同期信号ＶＤが参照信号として入力される。この位相比較回路４５の位相比較した比較信号は、図２の場合と同様にフィルタ回路４７を経てＶＣＯ４９に印加され、このＶＣＯ４９の発振出力信号としてのクロック信号は分周回路４６′に出力される。
この分周回路４６′の出力信号（ＰＬＬ出力信号という）は、モータ駆動制御回路３５に印加される。このモータ駆動制御回路３５は、分周回路４６′から出力されるＰＬＬ出力信号に同期してモータ３２を回転させる。そして、その回転に同期して出力される基準位置信号が位相比較回路４５に入力される。
【００２８】
なお、モータ３２は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、例えば基準位置信号の周期を３等分したＰＬＬ出力信号に同期したモータ駆動信号が、３つのパルスで回転フィルタ３３を１回転させるように回転する。
なお、この場合のＰＬＬ回路２３′は、通常のＰＬＬ閉ループの構成と異なるが、分周回路４６の出力信号に連動して変化する基準位置信号を位相比較回路４５に戻す擬似閉ループを形成するようにしているので、通常のＰＬＬ回路のようにこのＰＬＬ回路２３′の動作で基準位置信号は、参照信号となる垂直同期信号ＶＤに位相同期するようになる（図７参照）。
また、フィルタ回路４７の出力信号は、（照明制御部としての機能を持つ）制御部５５とＳ／Ｈ回路５０とに出力される。制御部５５は、フィルタ出力信号をモニタして、ロック状態になったか否かの判定を行う。そして、ロック状態になると、実施例１の場合と同様に、Ｓ／Ｈ回路５０によりフィルタ出力信号をサンプルホールドさせると共に、切替スイッチ４８の接点をａからｂに切り替える制御を行う。
【００２９】
この切替スイッチ４８は、図４に示した場合と同様に切替制御される。
図７Ａ、図７Ｂは、本実施例におけるロック前及びロック後の動作説明のタイミングチャートを示す。
ロック前では、図７Ａに示すように垂直同期信号ＶＤに対して、ＰＬＬ回路２３′により制御される基準位置信号はその位相がずれた状態である。また、Ｒ，Ｇ，Ｂ光も垂直同期信号ＶＤから同期がずれた状態である。
そして、このＰＬＬ回路２３′によるＰＬＬ制御機能により、ロック後には図７Ｂに示すように基準位置信号は、垂直同期信号ＶＤに位相同期する。
また、基準位置信号と、ＰＬＬ出力信号（つまり、モータ駆動信号）及びＲ，Ｇ，Ｂ光のタイミングとが同期する。そして、実施例１と同様に、ロック後には切替スイッチ４８が切り替えられて、ＶＣＯ４９は、垂直同期信号ＶＤと遮断されて独立した状態となる。そして、光源装置３Ｂは、制御部５５の制御下で、この状態のＶＣＯ４９のクロック信号により、第２の同期信号としての基準位置信号とＰＬＬ出力信号とを生成し、回転フィルタ３３の回転制御、つまり照明タイミングの制御を行う。
【００３０】
本実施例の場合も、実施例１の場合と同様にノイズの影響を殆ど受けることなく、安定して照明と撮像を行うことができる。
なお、本実施例の変形例として、制御部５５は、切替スイッチ４８を接点ｂに切替後にも、フィルタ回路４７のフィルタ出力信号をモニタし、そのずれ量が所定値以上となった場合には切替スイッチ４８を切替前の状態に戻し、再びＰＬＬ動作を行い、垂直同期信号ＶＤに基準位置信号を同期させるようにしても良い。
図８はこの動作のタイミングチャートを示す。垂直同期信号ＶＤと基準位置信号とが同期した状態であると、フィルタ出力信号は、所定値（ここではＶｒ）であり、制御部５５は、この所定値Ｖｒから、閾値Δ２以上ずれると、調整が必要であると判断する。
【００３１】
そして、制御部５５は、切替スイッチ４８を接点ｂから接点ａがＯＮとなるように切り替え、基準位置信号を再調整する。接点ａに切り替えることにより、ＰＬＬ回路２３′によるＰＬＬ動作が開始する。そして、基準位置信号を再び垂直同期信号ＶＤに同期させることができる。
なお、制御部５５は、フィルタ出力信号をモニタして、そのずれ量が所定値以上か否かを判断し、その判断結果によりＰＬＬ動作が開始させるとして説明したが、例えば位相比較回路４５の出力信号をモニタしても良い。そして、図８に示すように垂直同期信号ＶＤと基準位置信号とのずれ量が予め設定した閾値Ｔ２を超えた場合に、切替スイッチ４８を接点ｂから接点ａがＯＮとなるように切り替え、基準位置信号を再調整するようにしても良い。
変形例のようにすることにより、長時間にわたり安定した内視鏡画像を得ることができる。
【００３２】
ところで、例えば図２の構成において、ＰＬＬ回路２３により位相同期させている最中において、撮像装置４側に、通信ケーブル１３により光源装置３側から送信される信号成分におけるノイズを検出するノイズ検出回路６１（２点鎖線で示す）を設け、ノイズ検出回路６１が所定値以上のノイズを検出した場合には、撮像制御部２４が切替スイッチ４８を接点ａからｂに切り替えるようにしても良い。
そして、この切替直前で、ノイズ検出前にＳ／Ｈ回路５０によりサンプルホールドしたフィルタ出力電圧をＶＣＯ４９に印加して、その一定（固定）の電圧値でＶＣＯ４９を発振駆動するようにしても良い。
また、この場合、ノイズ検出回路６１は、位相比較回路４５に入力される照明タイミング信号におけるノイズも検出するようにしても良い。
【００３３】
つまり、ノイズが混入した場合には、そのノイズによりＰＬＬ動作が本来の位相同期する動作と乖離した動作を行う可能性が発生するため、ＰＬＬによる位相同期させる動作途中においても、固定された撮像タイミング信号の状態に切替設定した方が安定した撮像動作を行うことができる。
また、図２においては、ＰＬＬ回路２３は、電源ＯＮ時のように位相同期していない状態、つまりロック前の状態からロック後には、切替スイッチ４８を切り替えて、ＶＣＯ４９を固定した電圧で駆動、即ち照明タイミング信号とは独立して動作する構成例であるが、この構成例に限定されない。
具体的には、図２において、撮像制御部２４は、位相ロック後においても、切替スイッチ４８を切り替えない。このため、ＰＬＬ回路２３は通常のＰＬＬ動作を行い、また、Ｓ／Ｈ回路５０は常時、所定の周期でサンプルホールドを行う。
【００３４】
そして、撮像制御部２４は、ノイズ検出回路６１によりノイズ検出信号が入力された場合には、そのノイズ検出信号が入力された直前にＳ／Ｈ回路５０によりサンプルホールドされたロック状態の固定の電圧値をＶＣＯ４９に印加するように切替スイッチ４８とＳ／Ｈ回路５０を制御するようにしても良い。
このような構成によると、既存の構成の内視鏡撮像装置の場合にも、ノイズによる影響を緩和できる。なお、図２の構成例の場合で説明したが、図６の場合の構成例においても同様に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
撮像素子が搭載された内視鏡を用いて内視鏡検査を行う。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は本発明の実施例１の内視鏡撮像システムの全体を示す図。
【図２】図２は図１における撮像装置及び光源装置の構成を示す構成図。
【図３】図３は実施例１の動作説明用のタイミングチャート。
【図４】図４はロック前及びロック後の切替スイッチの状態を示す動作説明図。
【図５】図５は実施例１の変形例の動作説明用のタイミングチャート。
【図６】図６は本発明の実施例２の内視鏡撮像システムの全体を示す図。
【図７Ａ】図７Ａはロック前における実施例２の動作説明用のタイミングチャート。
【図７Ｂ】図７Ｂはロック後における実施例２の動作説明用のタイミングチャート。
【図８】図８は実施例２の変形例の動作説明用のタイミングチャート。
【符号の説明】
【００３７】
１…内視鏡システム、２…電子内視鏡、３…光源装置、４…撮像装置、５…モニタ、６…挿入部、１３…通信ケーブル、１４…ライトガイド、１５…ランプ、１８…ＣＣＤ、２１…ＣＣＤ駆動回路、２２…プロセス回路、２３…ＰＬＬ回路、２４…撮像制御部、３２…モータ、３３…回転フィルタ、３５…モータ駆動制御回路、４１…タイミング信号発生部、４３…照明タイミング信号生成回路、４５…位相比較回路、４６…分周回路、４７…フィルタ回路、４８…切替スイッチ、４９…ＶＣＯ、５０…Ｓ／Ｈ回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置等による照明光のもとで内視鏡に設けられた撮像素子により撮像を行う内視鏡撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療用分野及び工業用分野において内視鏡が広く用いられるようになった。例えば、医療用分野においては、患者等の被検体内に挿入部を挿入し、被検体内を照明光で照明し、照明された患部等の検査対象部位を撮像素子により撮像する。そして、撮像素子により撮像された画像を内視鏡画像としてモニタにカラー表示する。
この場合、照明光としては、白色の照明光で照明し、光学的に色分離を行う色フィルタを備えたカラー撮像素子を用いて撮像を行う同時式のシステムと、面順次の照明光で照明し、その面順次の照明光に同期して、色フィルタを有しないモノクロの撮像素子を用いて撮像を行う面順次式のシステムとの一方が採用される。
前者の同時式の場合には、照明光のタイミングと撮像のタイミングとの同期を必要としない利点を有する。
【０００３】
これに対して、後者の面順次式の場合には、面順次の照明光と撮像のタイミングとを同期させることが必要になる制約があるが、同時式の撮像素子の場合よりも解像度が高い内視鏡画像が得られる利点がある。このため、面順次式の場合には、同時式の撮像素子の場合よりも小さい撮像素子で同じ解像度の内視鏡画像が得られる利点があり、挿入部の細径化に適する。
例えば特開２００２−３１５７２２号公報の第１の従来例には、面順次式の内視鏡撮像システムが開示されている。
【０００４】
この第１の従来例は、光源装置は、光源としてのランプによる照明光をＲ，Ｇ，Ｂフィルタを備えた回転フィルタを回転させることによりＲ，Ｇ，Ｂの面順次光を発生し、ライトガイドで伝送して、電子内視鏡の挿入部の先端部から出射し、検査対象部位を照明する。照明された検査対象部位を撮像素子で撮像し、ＣＣＵにおいて信号処理し、モニタで表示する。ＣＣＵは、撮像タイミングと回転フィルタの回転のタイミング、つまり照明タイミングとを一致させるため、垂直同期信号を光源装置内のＰＬＬ回路に送る。そして、ＰＬＬ回路の出力信号で回転フィルタを回転させるモータを駆動する。
また、特開２００６−２８０４６５号公報の第２の従来例には、挿入部の先端部にＲ，Ｇ，Ｂで発光する発光ダイオードを用いて面順次照明を行う内視鏡撮像システムが開示されている。
【０００５】
この第２の従来例においては、第１の従来例におけるＣＣＵがビデオプロセッサとなり、第１の従来例における光源及び回転フィルタが挿入部の先端部に配置された（発光ダイオードとなる）構成となり、このために第１の従来例における光源装置に相当する構成が発光ダイオード駆動制御部（駆動制御装置と略記）となっている。
この第２の従来例においても、ビデオプロセッサ側のタイミングコントローラからの出力信号に同期して、駆動制御装置内の発光ダイオードドライバに発光ダイオードドライブ信号を出力すると共に、ＣＣＤドライバもタイミングコントローラからの出力信号に同期して、ＣＣＤドライブ信号をＣＣＤに出力する。
【特許文献１】特開２００２−３１５７２２号公報
【特許文献２】特開２００６−２８０４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
第１或いは第２の従来例においては、内視鏡撮像システムの周囲のノイズにより、ＣＣＵ（或いはビデオプロセッサ、以下、撮像装置と総称）と光源装置（或いは駆動制御装置）間で同期させるための同期信号を送信する通信ケーブル等にノイズが重畳して同期させる動作に影響を及ぼし、同期がずれてしまうこと、つまり同期ずれが発生する。同期ずれが発生すると、表示される内視鏡画像が正常に表示されなくなってしまう。
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、送信される同期信号にノイズが混入しても同期ずれの発生を低減ないしは解消できる内視鏡撮像システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る１形態の内視鏡撮像システムは、被検体に照射するための照明光を発生させる光源装置と、
内視鏡に設けられた前記被検体を撮像する撮像素子に対する信号処理を行う撮像装置と、
前記光源装置に設けられ、前記照明光の照明タイミングを決定するための第１の同期信号を発生する第１の同期信号発生部と、
前記撮像装置に設けられ、前記光源装置から送信される前記第１の同期信号を参照する比較動作により、前記第１の同期信号に同期した第２の同期信号を生成する第２の同期信号生成部と、
前記撮像装置に設けられ、前記第２の同期信号生成部が前記第１の同期信号に同期した前記第２の同期信号の生成後に、前記参照を停止して前記第２の同期信号に基づき前記撮像素子の撮像タイミングを制御する撮像制御部と、
を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る他の１形態の内視鏡撮像システムは、被検体に照射するための照明光を発生させる光源装置と、
内視鏡に設けられた前記被検体を撮像する撮像素子に対する信号処理を行う撮像装置と、
前記撮像装置に設けられ、前記撮像素子の撮像タイミングを決定する第１の同期信号を発生する第１の同期信号発生部と、
前記光源装置に設けられ、前記撮像装置から送信される前記第１の同期信号を参照する比較動作により、前記第１の同期信号に同期した第２の同期信号を生成する第２の同期信号生成部と、
前記光源装置に設けられ、前記第２の同期信号生成部が前記第１の同期信号に同期した前記第２の同期信号の生成後に、前記参照を停止して前記第２の同期信号に基づき前記照明タイミングを制御する照明制御部と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、送信される同期信号にノイズが混入しても同期ずれの発生を低減ないしは解消できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
図１から図５は、本発明の実施例１に係り、図１は、本発明の実施例１の内視鏡撮像システムを示し、図２は、図１における撮像装置及び光源装置の構成を示し、図３は本実施例の動作説明用のタイミングチャートを示し、図４はロック前とロック後に切り替えられる切替スイッチの設定状態を示し、図５は変形例のタイミングチャートを示す。
図１に示すように本発明の実施例１の内視鏡撮像システム１は、被検体内に挿入され、内視鏡検査を行うための電子内視鏡２と、この電子内視鏡２が接続され、照明光を発生する光源装置３と、電子内視鏡２に内蔵された撮像素子に対する信号処理を行う撮像装置（或いは信号処理装置）４と、撮像装置４から出力される映像信号が入力されることにより、対応する内視鏡画像を表示するモニタ５とを有する。
電子内視鏡２は、細長の挿入部６と、この挿入部６の後端に設けられた操作部７と、この操作部７から延出されたユニバーサルケーブル８とを有し、このユニバーサルケーブル８の端部に設けられたコネクタ９は、光源装置３に着脱自在に接続される。
【００１１】
また、このコネクタ９には、信号ケーブル１１が接続又は延出され、この信号ケーブル１１の端部の信号コネクタ１２は、撮像装置４に着脱自在に接続される。この信号ケーブル１１内には、撮像素子に接続された信号線が挿通されている。
なお、光源装置３と撮像装置４とは、光源装置３から撮像装置４に第１の同期信号としての照明タイミング信号及び基準位置信号を送信する通信ケーブル１３により接続されている。
挿入部６内、操作部７内、及びユニバーサルケーブル８内にはライトガイド１４が挿通されている。そして、コネクタ９を光源装置３に接続することにより、図２に示すように光源装置３内のランプ１５で発生した照明光が、回転フィルタ３３を介して面順次照明光としてライトガイド１４の入射端面に入射される。
【００１２】
この面順次照明光は、ライトガイド１４により伝送され、挿入部６の先端部１６（図１参照）の照明窓に固定された（ライトガイド）先端面から外部に照射され、患部等の被写体は、照明される。照明された被写体は、先端部１６の観察窓に取り付けられた対物レンズ１７により、その結像位置に配置された撮像素子としての例えば電荷結合素子（ＣＣＤと略記）１８に結像される。
図２に示すように、このＣＣＤ１８は、信号線により撮像装置４内のＣＣＤ駆動回路２１とプロセス回路２２とに接続される。ＣＣＤ駆動回路２１は、ＣＣＤ１８を駆動し、プロセス回路２２はＣＣＤ１８の出力信号に対する信号処理を行う。
この撮像装置４は、光源装置３から送信される（第１の同期信号としての）照明タイミング信号に同期した（第２の同期信号としての）撮像タイミング信号を（第２の同期信号生成部としての）位相同期回路（Phase Locked Loop Circuit、以下ＰＬＬ回路と略記)２３により生成する。
【００１３】
また、撮像装置４は、このＰＬＬ回路２３の動作制御と、その動作制御を介して撮像タイミング等の制御を行う撮像制御部２４を有する。そして、この撮像制御部２４はＰＬＬ回路２３からの出力される撮像タイミング信号と、基準位置信号とに同期した撮像制御信号をＣＣＤ駆動回路２１とプロセス回路２２に送り、ＣＣＤ駆動と信号処理を制御する撮像制御を行う。
一方、光源装置３は、ランプ点灯回路３１により点灯されるランプ１５の照明光路上に、モータ３２により回転される回転フィルタ３３が配置されている。この回転フィルタ３３には、その周方向にＲ，Ｇ，Ｂの各波長の光を透過する色フィルタとしてＲ，Ｇ，Ｂフィルタ３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂが（例えば周方向を３等分するように）扇形状に設けられている。なお、回転フィルタ３３を回転するこのモータ３２は、モータ駆動制御回路３５によるモータ駆動信号により、所定の回転速度で回転する。
【００１４】
そして、ランプ１５からの白色の照明光を、この回転フィルタ３３を通すことによりＲ，Ｇ，Ｂの面順次照明光（Ｒ，Ｇ，Ｂ照明光、或いはＲ，Ｇ，Ｂ光と略記）が生成され、さらに集光レンズ３６で集光されてライトガイド１４の入射端面に入射する。
また、光源装置３における回転フィルタ３３における光路上に配置される基準となる色フィルタ（例えばのＲフィルタ３４Ｒ）のタイミングを検出するために、回転フィルタ３３の周方向における基準となる１箇所に孔３７が設けてあり、かつその孔３７の位置を検出するための位置センサとして、例えばフォトインタラプタ３８が回転フィルタ３３の外周に近接して配置されている。
このフォトインタラプタ３８は、発光素子と受光素子とがＵ字形状における対向する位置に設けられている。そして、その対向する両素子間に孔３７が位置すると、受光素子は、発光素子の光を受光して、回転フィルタ３３における光路上に配置される基準の色フィルタ（この場合Ｒフィルタ３４Ｒ）の位置を検出し、基準位置信号を出力する。
【００１５】
本実施例においては、例えばＲフィルタ３４Ｒが光路上に配置されてＲ光が照明光としてライトガイド１４側に出射（開始）されるタイミングに、フォトインタラプタ３８の受光素子は、基準位置信号を出力する。
また、この光源装置３は、基準位置信号と共に、照明タイミングを決定する（第１の同期信号発生部としての）タイミング信号発生部４１を有する。このタイミング信号発生部４１は、基準となるクロック信号、例えば４８ＭＨｚのクロック信号を発生するクロック発生回路４２と、このクロック信号を分周する等して回転フィルタ３３の回転速度、換言すると面順次の照明タイミングを決定する照明タイミング信号生成回路４３とを有する。 また、フォトインタラプタ３８による基準位置信号も、照明タイニング信号生成回路４３に入力される。
【００１６】
そしてこの照明タイミング信号生成回路４３は、基準位置信号に同期した面順次の照明タイミングを決定する照明タイミング信号をモータ駆動制御回路３５に出力すると共に、この照明タイミング信号を通信ケーブル１３を介して撮像装置４のＰＬＬ回路２３に送信する。また、フォトインタラプタ３８による基準位置信号も、光源装置３から通信ケーブル１３を介して撮像装置４の撮像制御部２４に送信する。
図３に示すように、照明タイミング信号生成回路４３は、基準位置信号に位相同期した照明タイミング信号を生成する。なお、横軸は時間ｔの経過を示す（図４，図５も同様）。
また、この照明タイミング信号に同期してＲ，Ｇ，Ｂ光が出射される。この場合、基準位置信号とＲ光が同期する状態となっている。より具体的には、基準位置信号の周期を３等分した１／３の周期で照明タイミング信号が生成される。この状態の基準位置信号と、照明タイミング信号とが撮像装置４に送信される。
【００１７】
そして、撮像装置４は、ＰＬＬ回路２３により、照明タイミング信号に位相同期した（第２の同期信号としての）撮像タイミング信号を生成する。
このＰＬＬ回路２３は、参照信号としての照明タイミング信号が入力される位相比較回路４５を有する。この位相比較回路４５は、この照明タイミング信号と分周回路４６の出力信号としての撮像タイミング信号との位相比較を行い、その位相差に対応した比較信号をフィルタ回路４７に出力する。
このフィルタ回路４７は、位相差に対応した低周波の信号（フィルタ出力信号）を切替スイッチ４８を介して電圧制御発振回路（ＶＣＯと略記）４９に出力する。そして、このＶＣＯ４９は、入力される信号の電圧レベルに応じて周波数が変化するクロック信号（換言すると電圧レベルに応じて位相が変化するクロック信号）を発生する。
【００１８】
この場合、ＶＣＯ４９は、フィルタ出力信号により、位相比較回路４５で検出された位相差が０となる向きに周波数或いは位相が変化するようにＰＬＬ制御プープにより制御される。
ＶＣＯ４９で発生されたクロック信号は、分周回路４６で所定の分周比で分周されて照明タイミング信号に位相同期した撮像タイミング信号を位相比較回路４５と撮像制御部２４に出力する。
図３には、上述した基準位置信号、照明タイミング信号等と共に、ＰＬＬ回路２３の位相同期前、つまり位相ロック前（単にロック前ともいう）の撮像タイミング信号と、（位相）ロック後のタイミング信号とを示している。
【００１９】
本実施例においては、撮像制御部２４は、さらにＰＬＬ回路２３の動作を制御する。例えばフィルタ出力信号は、撮像制御部２４に入力され、撮像制御部２４は、このフィルタ出力信号をモニタして、位相同期したロック状態か否かを判定する。そして、位相同期したロック状態と判定したロック後に、撮像制御部２４は、切替スイッチ４８を切り替える。
また、このフィルタ出力信号は、例えばサンプル／ホールド回路（Ｓ／Ｈ回路）５０に入力され、このＳ／Ｈ回路５０は、撮像制御部２４によりサンプル／ホールドの動作が制御される。そして、撮像制御部２４は、ロック状態と判定した場合には、Ｓ／Ｈ回路５０がフィルタ出力信号をサンプル／ホールドするように制御する。
また、撮像制御部２４は、切替スイッチ４８を接点ａからｂに切り替える制御を行い、Ｓ／Ｈ回路５０によりサンプルホールドにより（電圧値が）ホールドされたフィルタ出力信号をＶＣＯ４９に出力するように制御する。
【００２０】
そして、ＶＣＯ４９は、切替直前にホールドされたロック状態での一定（或いは固定）周波数のクロック信号を発生する状態となる。
この状態においては、基準位置信号及び撮像タイミング信号は、照明タイミング信号に位相同期した状態で、切替以降は、光源装置３から送信される照明タイミング信号とは独立した状態での（第２の同期信号としての）撮像タイミング信号に基づいて、ＣＣＤ駆動回路２１とプロセス回路２２の動作を制御する。
例えば撮像制御部２４は、撮像タイミング信号に基づいて、図３のＲ，Ｇ，Ｂ光の照明期間後となるタイミングに撮像制御信号をＣＣＤ駆動回路２１に送り、この撮像制御信号に同期したタイミングでＣＣＤ駆動回路２１はＣＣＤ駆動信号をＣＣＤ１８に印加する。また、撮像制御部２４は、プロセス回路２２にも同様の撮像制御信号を送り、ＣＣＤ１８により光電変換された撮像信号に対する信号処理のタイミングを制御する。
【００２１】
また、プロセス回路２２に送る撮像制御信号しては、基準位置信号により、色処理する場合の識別を適切に行うことができる。具体的には、ＣＣＤ１８からＲ光の照明下で撮像されたＲの撮像信号は、プロセス回路２２内の図示しないＲ用メモリに格納される。他のＧ，Ｂ光の照明下で撮像されたＧ，Ｂの撮像信号は、プロセス回路２２内の図示しないＧ，Ｂ用メモリにそれぞれ格納される。つまり、色処理が適切に行われ、モニタ５には内視鏡画像がカラー表示される。
図４は、切替スイッチ４８の切替状態を示す。図４に示すように電源ＯＮされた初期状態、換言するとＰＬＬ回路２３がＰＬＬの動作を開始したロック前の状態では、切替スイッチ４８は、接点ａが選択されている。そして、ＰＬＬ回路２３の動作により、ロック状態になると、接点ｂが選択されるように切り替えられる。
接点ｂが選択されると、ＶＣＯ４９は、位相比較回路４５とは切り離された状態、つまり照明タイミング信号を参照しないで独立した状態となり、この状態の撮像タイミング信号で撮像装置４は動作する。
【００２２】
このため、切替スイッチ４８が接点ｂへの切替後に、以下のように通信ケーブル１３に外部からノイズが混入しても、その影響を解消できる。
通信ケーブル１３に外部からノイズが混入して、送信される照明タイミング信号にノイズが重畳された状態の波形になって、その信号が位相比較回路４５に入力されると、位相比較回路４５の出力信号はノイズの影響を受ける。つまり、位相比較回路４５は、位相比較の際にノイズのために位相差が変動するが、この位相差の信号は、切替スイッチ４８によりＶＣＯ４９とは遮断されており、ＶＣＯ４９のクロック信号の生成に用いられないため、ノイズに影響されない。
このように本実施例によれば、ＰＬＬ回路２３により位相ロックした後は、通信ケーブル１３により送信される（第１の同期信号としての）照明タイミング信号にノイズが混入しても、その影響を受けることなく撮像装置４は撮像動作及び信号処理の動作を行う。
【００２３】
このため、本実施例は、通信ケーブル１３にノイズが混入しても、撮像装置４は、その影響を受けることなく、安定した信号処理を行う。つまり、ノイズの影響を殆ど解消できる。そして、モニタ５には、安定した内視鏡画像が表示される。
なお、電源ＯＮ時のようにＰＬＬ回路２３がＰＬＬ動作、換言すると位相同期を行う動作中に通信ケーブル１３にノイズが混入した場合には、その影響を受けるが、この期間は通常短く、内視鏡検査を行う準備段階である場合が多い。このため、実質的に、ノイズによる影響を十分に低減できることになる。
なお、本実施例の変形例として、撮像制御部２４は、切替スイッチ４８を切替後にも、フィルタ回路４７のフィルタ出力信号をモニタし、そのずれ量が所定値以上となった場合には切替スイッチ４８を切替前の状態に戻し、再びＰＬＬ動作を行い、撮像タイミング信号を照明タイミング信号に位相同期させるようにしても良い。
【００２４】
図５はこの動作のタイミングチャートを示す。照明タイミング信号と撮像タイミング信号とが同期した状態であると、フィルタ出力信号は、所定値（ここではＶｒ）であり、撮像制御部２４は、この所定値Ｖｒから、閾値Δ１以上ずれると、調整が必要であると判断する。
そして、撮像制御部２４は、閾値Δ１以上ずれると、切替スイッチ４８を接点ｂから接点ａがＯＮとなるように切り替え、撮像タイミング信号を再調整する。接点ａに切り替えることにより、ＰＬＬ回路２３によるＰＬＬ動作が開始する。そして、撮像タイミング信号を照明タイミング信号に位相同期させることができる。
なお、撮像制御部２４は、フィルタ出力信号をモニタして、そのずれ量が所定値以上か否かを判断し、その判断結果によりＰＬＬ動作が開始させるとして説明したが、例えば位相比較回路４５の出力信号をモニタしても良い。そして、図５に示すように照明タイミング信号と撮像タイミング信号とのずれ量が予め設定した閾値Ｔ１を超えた場合に、切替スイッチ４８を接点ｂから接点ａがＯＮとなるように切り替え、撮像タイミング信号を再調整するようにしても良い。
変形例のようにすることにより、長時間にわたり動作させるような場合においても、安定した内視鏡画像を得ることができる。この場合にも、位相同期させるＰＬＬ動作が行われる期間は、通常短いので、ノイズの影響を低減できる。その他、実施例１と同様の効果を有する。
【００２５】
（実施例２）
図６は本発明の実施例２の内視鏡撮像システム１Ｂにおける光源装置３Ｂと撮像装置４Ｂの構成を示す。実施例１においては、光源装置３側から第１の同期信号としての照明タイミング信号（及び基準位置信号）を通信ケーブル１３を介して撮像装置４に送信していたが、本実施例では撮像装置４Ｂから第１の同期信号としての例えば垂直同期信号ＶＤを光源装置３Ｂに送信する。
撮像装置４Ｂは、図２の撮像装置４におけるＣＣＤ駆動回路２１、プロセス回路２２及び撮像制御部２４の他に、（第１の同期信号発生部としての）撮像タイミング信号発生部５１を有する。
この撮像タイミング信号発生部５１は、基準のクロック信号を発生するクロック信号発生回路５２と、このクロック信号を分周する等して、（第１の同期信号としての）垂直同期信号ＶＤを含む撮像タイミング信号等を生成するタイミング発生回路（ＴＧと略記）５３とを有する。
【００２６】
このＴＧ５３は、撮像タイミングと照明タイミングとを同期させる為に、例えばＲ，Ｇ，Ｂ光の照明タイミングの３倍の周期となる回転フィルタ３３を１回転させた場合の基準となる例えばＲ光の照明タイミングに同期させるための垂直同期信号ＶＤを光源装置３Ｂに送信する。
また、このＴＧ５３は、この垂直同期信号ＶＤに同期した、その周期を３等分した１／３の周期で、かつこの垂直同期信号ＶＤに同期した面順次撮像タイミング信号を生成する。
この面順次撮像タイミング信号と、垂直同期信号ＶＤを撮像制御部２４に送る。撮像制御部２４は、垂直同期信号ＶＤと面順次撮像タイミング信号とから、これらに同期した撮像制御信号を生成し、ＣＣＤ駆動回路２１とプロセス回路２２の動作を制御する。
【００２７】
一方、光源装置３Ｂは、図２の光源装置３におけるタイミング信号発生部４１の代わりに、制御部５５と、撮像装置４に設けられたＰＬＬ回路２３に相当するＰＬＬ回路２３′とを有する。
ＰＬＬ回路２３′を構成する位相比較回路４５には、第１の同期信号としての垂直同期信号ＶＤが参照信号として入力される。この位相比較回路４５の位相比較した比較信号は、図２の場合と同様にフィルタ回路４７を経てＶＣＯ４９に印加され、このＶＣＯ４９の発振出力信号としてのクロック信号は分周回路４６′に出力される。
この分周回路４６′の出力信号（ＰＬＬ出力信号という）は、モータ駆動制御回路３５に印加される。このモータ駆動制御回路３５は、分周回路４６′から出力されるＰＬＬ出力信号に同期してモータ３２を回転させる。そして、その回転に同期して出力される基準位置信号が位相比較回路４５に入力される。
【００２８】
なお、モータ３２は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、例えば基準位置信号の周期を３等分したＰＬＬ出力信号に同期したモータ駆動信号が、３つのパルスで回転フィルタ３３を１回転させるように回転する。
なお、この場合のＰＬＬ回路２３′は、通常のＰＬＬ閉ループの構成と異なるが、分周回路４６の出力信号に連動して変化する基準位置信号を位相比較回路４５に戻す擬似閉ループを形成するようにしているので、通常のＰＬＬ回路のようにこのＰＬＬ回路２３′の動作で基準位置信号は、参照信号となる垂直同期信号ＶＤに位相同期するようになる（図７参照）。
また、フィルタ回路４７の出力信号は、（照明制御部としての機能を持つ）制御部５５とＳ／Ｈ回路５０とに出力される。制御部５５は、フィルタ出力信号をモニタして、ロック状態になったか否かの判定を行う。そして、ロック状態になると、実施例１の場合と同様に、Ｓ／Ｈ回路５０によりフィルタ出力信号をサンプルホールドさせると共に、切替スイッチ４８の接点をａからｂに切り替える制御を行う。
【００２９】
この切替スイッチ４８は、図４に示した場合と同様に切替制御される。
図７Ａ、図７Ｂは、本実施例におけるロック前及びロック後の動作説明のタイミングチャートを示す。
ロック前では、図７Ａに示すように垂直同期信号ＶＤに対して、ＰＬＬ回路２３′により制御される基準位置信号はその位相がずれた状態である。また、Ｒ，Ｇ，Ｂ光も垂直同期信号ＶＤから同期がずれた状態である。
そして、このＰＬＬ回路２３′によるＰＬＬ制御機能により、ロック後には図７Ｂに示すように基準位置信号は、垂直同期信号ＶＤに位相同期する。
また、基準位置信号と、ＰＬＬ出力信号（つまり、モータ駆動信号）及びＲ，Ｇ，Ｂ光のタイミングとが同期する。そして、実施例１と同様に、ロック後には切替スイッチ４８が切り替えられて、ＶＣＯ４９は、垂直同期信号ＶＤと遮断されて独立した状態となる。そして、光源装置３Ｂは、制御部５５の制御下で、この状態のＶＣＯ４９のクロック信号により、第２の同期信号としての基準位置信号とＰＬＬ出力信号とを生成し、回転フィルタ３３の回転制御、つまり照明タイミングの制御を行う。
【００３０】
本実施例の場合も、実施例１の場合と同様にノイズの影響を殆ど受けることなく、安定して照明と撮像を行うことができる。
なお、本実施例の変形例として、制御部５５は、切替スイッチ４８を接点ｂに切替後にも、フィルタ回路４７のフィルタ出力信号をモニタし、そのずれ量が所定値以上となった場合には切替スイッチ４８を切替前の状態に戻し、再びＰＬＬ動作を行い、垂直同期信号ＶＤに基準位置信号を同期させるようにしても良い。
図８はこの動作のタイミングチャートを示す。垂直同期信号ＶＤと基準位置信号とが同期した状態であると、フィルタ出力信号は、所定値（ここではＶｒ）であり、制御部５５は、この所定値Ｖｒから、閾値Δ２以上ずれると、調整が必要であると判断する。
【００３１】
そして、制御部５５は、切替スイッチ４８を接点ｂから接点ａがＯＮとなるように切り替え、基準位置信号を再調整する。接点ａに切り替えることにより、ＰＬＬ回路２３′によるＰＬＬ動作が開始する。そして、基準位置信号を再び垂直同期信号ＶＤに同期させることができる。
なお、制御部５５は、フィルタ出力信号をモニタして、そのずれ量が所定値以上か否かを判断し、その判断結果によりＰＬＬ動作が開始させるとして説明したが、例えば位相比較回路４５の出力信号をモニタしても良い。そして、図８に示すように垂直同期信号ＶＤと基準位置信号とのずれ量が予め設定した閾値Ｔ２を超えた場合に、切替スイッチ４８を接点ｂから接点ａがＯＮとなるように切り替え、基準位置信号を再調整するようにしても良い。
変形例のようにすることにより、長時間にわたり安定した内視鏡画像を得ることができる。
【００３２】
ところで、例えば図２の構成において、ＰＬＬ回路２３により位相同期させている最中において、撮像装置４側に、通信ケーブル１３により光源装置３側から送信される信号成分におけるノイズを検出するノイズ検出回路６１（２点鎖線で示す）を設け、ノイズ検出回路６１が所定値以上のノイズを検出した場合には、撮像制御部２４が切替スイッチ４８を接点ａからｂに切り替えるようにしても良い。
そして、この切替直前で、ノイズ検出前にＳ／Ｈ回路５０によりサンプルホールドしたフィルタ出力電圧をＶＣＯ４９に印加して、その一定（固定）の電圧値でＶＣＯ４９を発振駆動するようにしても良い。
また、この場合、ノイズ検出回路６１は、位相比較回路４５に入力される照明タイミング信号におけるノイズも検出するようにしても良い。
【００３３】
つまり、ノイズが混入した場合には、そのノイズによりＰＬＬ動作が本来の位相同期する動作と乖離した動作を行う可能性が発生するため、ＰＬＬによる位相同期させる動作途中においても、固定された撮像タイミング信号の状態に切替設定した方が安定した撮像動作を行うことができる。
また、図２においては、ＰＬＬ回路２３は、電源ＯＮ時のように位相同期していない状態、つまりロック前の状態からロック後には、切替スイッチ４８を切り替えて、ＶＣＯ４９を固定した電圧で駆動、即ち照明タイミング信号とは独立して動作する構成例であるが、この構成例に限定されない。
具体的には、図２において、撮像制御部２４は、位相ロック後においても、切替スイッチ４８を切り替えない。このため、ＰＬＬ回路２３は通常のＰＬＬ動作を行い、また、Ｓ／Ｈ回路５０は常時、所定の周期でサンプルホールドを行う。
【００３４】
そして、撮像制御部２４は、ノイズ検出回路６１によりノイズ検出信号が入力された場合には、そのノイズ検出信号が入力された直前にＳ／Ｈ回路５０によりサンプルホールドされたロック状態の固定の電圧値をＶＣＯ４９に印加するように切替スイッチ４８とＳ／Ｈ回路５０を制御するようにしても良い。
このような構成によると、既存の構成の内視鏡撮像装置の場合にも、ノイズによる影響を緩和できる。なお、図２の構成例の場合で説明したが、図６の場合の構成例においても同様に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
撮像素子が搭載された内視鏡を用いて内視鏡検査を行う。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は本発明の実施例１の内視鏡撮像システムの全体を示す図。
【図２】図２は図１における撮像装置及び光源装置の構成を示す構成図。
【図３】図３は実施例１の動作説明用のタイミングチャート。
【図４】図４はロック前及びロック後の切替スイッチの状態を示す動作説明図。
【図５】図５は実施例１の変形例の動作説明用のタイミングチャート。
【図６】図６は本発明の実施例２の内視鏡撮像システムの全体を示す図。
【図７Ａ】図７Ａはロック前における実施例２の動作説明用のタイミングチャート。
【図７Ｂ】図７Ｂはロック後における実施例２の動作説明用のタイミングチャート。
【図８】図８は実施例２の変形例の動作説明用のタイミングチャート。
【符号の説明】
【００３７】
１…内視鏡システム、２…電子内視鏡、３…光源装置、４…撮像装置、５…モニタ、６…挿入部、１３…通信ケーブル、１４…ライトガイド、１５…ランプ、１８…ＣＣＤ、２１…ＣＣＤ駆動回路、２２…プロセス回路、２３…ＰＬＬ回路、２４…撮像制御部、３２…モータ、３３…回転フィルタ、３５…モータ駆動制御回路、４１…タイミング信号発生部、４３…照明タイミング信号生成回路、４５…位相比較回路、４６…分周回路、４７…フィルタ回路、４８…切替スイッチ、４９…ＶＣＯ、５０…Ｓ／Ｈ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に照射するための照明光を発生させる光源装置と、
内視鏡に設けられた前記被検体を撮像する撮像素子に対する信号処理を行う撮像装置と、
前記光源装置に設けられ、前記照明光の照明タイミングを決定するための第１の同期信号を発生する第１の同期信号発生部と、
前記撮像装置に設けられ、前記光源装置から送信される前記第１の同期信号を参照する比較動作により、前記第１の同期信号に同期した第２の同期信号を生成する第２の同期信号生成部と、
前記撮像装置に設けられ、前記第２の同期信号生成部が前記第１の同期信号に同期した前記第２の同期信号の生成後に、前記参照を停止して前記第２の同期信号に基づき前記撮像素子の撮像タイミングを制御する撮像制御部と、
を有することを特徴とする内視鏡撮像システム。
【請求項２】
被検体に照射するための照明光を発生させる光源装置と、
内視鏡に設けられた前記被検体を撮像する撮像素子に対する信号処理を行う撮像装置と、
前記撮像装置に設けられ、前記撮像素子の撮像タイミングを決定する第１の同期信号を発生する第１の同期信号発生部と、
前記光源装置に設けられ、前記撮像装置から送信される前記第１の同期信号を参照する比較動作により、前記第１の同期信号に同期した第２の同期信号を生成する第２の同期信号生成部と、
前記光源装置に設けられ、前記第２の同期信号生成部が前記第１の同期信号に同期した前記第２の同期信号の生成後に、前記参照を停止して前記第２の同期信号に基づき前記照明タイミングを制御する照明制御部と、
を有することを特徴とする内視鏡撮像システム。
【請求項３】
被検体に照射するための照明光を発生させる光源装置と、
前記被検体を撮像する撮像素子に対する信号処理を行う撮像装置と、
前記光源装置及び撮像装置の一方に設けられ、前記照明光の照明タイミング及び前記撮像素子の撮像タイミングの一方を決定する第１の同期信号を出力可能な第１の同期信号生成部と、
前記光源装置及び撮像装置の一方に設けられ、前記第１の同期信号に基づき、前記照明タイミング及び前記撮像タイミングの一方を制御する第１の制御部と、
前記光源装置及び撮像装置の他方に設けられ、前記第１の同期信号と同じタイミングの第２の同期信号を前記第１の同期信号と独立して出力可能な第２の同期信号生成部と、
前記光源装置及び撮像装置の他方に設けられ、前記第２の同期信号生成部の第２の同期信号に基づき、前記照明タイミング及び前記撮像タイミングの他方を制御する第２の制御部と、
を有することを特徴とする内視鏡撮像システム。
【請求項４】
前記第２の同期信号生成部は、第２の同期信号を前記第１の同期信号と同期させる比較動作を行った所定時間後に、前記第１の同期信号と同じタイミングの前記第２の同期信号を独立して出力可能とすることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡撮像システム。
【請求項５】
前記第２の同期信号生成部は、位相同期回路を用いて形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つの請求項に記載の内視鏡撮像システム。
【請求項６】
前記撮像制御部又は照明制御部は、前記位相同期回路による前記比較動作をモニタし、前記第２の同期信号が前記第１の同期信号に位相同期した事を検出後に、固定の周波数で前記第２の同期信号を発生するように制御することを特徴とする請求項５に記載の内視鏡撮像システム。
【請求項１】
被検体に照射するための照明光を発生させる光源装置と、
内視鏡に設けられた前記被検体を撮像する撮像素子に対する信号処理を行う撮像装置と、
前記光源装置に設けられ、前記照明光の照明タイミングを決定するための第１の同期信号を発生する第１の同期信号発生部と、
前記撮像装置に設けられ、前記光源装置から送信される前記第１の同期信号を参照する比較動作により、前記第１の同期信号に同期した第２の同期信号を生成する第２の同期信号生成部と、
前記撮像装置に設けられ、前記第２の同期信号生成部が前記第１の同期信号に同期した前記第２の同期信号の生成後に、前記参照を停止して前記第２の同期信号に基づき前記撮像素子の撮像タイミングを制御する撮像制御部と、
を有することを特徴とする内視鏡撮像システム。
【請求項２】
被検体に照射するための照明光を発生させる光源装置と、
内視鏡に設けられた前記被検体を撮像する撮像素子に対する信号処理を行う撮像装置と、
前記撮像装置に設けられ、前記撮像素子の撮像タイミングを決定する第１の同期信号を発生する第１の同期信号発生部と、
前記光源装置に設けられ、前記撮像装置から送信される前記第１の同期信号を参照する比較動作により、前記第１の同期信号に同期した第２の同期信号を生成する第２の同期信号生成部と、
前記光源装置に設けられ、前記第２の同期信号生成部が前記第１の同期信号に同期した前記第２の同期信号の生成後に、前記参照を停止して前記第２の同期信号に基づき前記照明タイミングを制御する照明制御部と、
を有することを特徴とする内視鏡撮像システム。
【請求項３】
被検体に照射するための照明光を発生させる光源装置と、
前記被検体を撮像する撮像素子に対する信号処理を行う撮像装置と、
前記光源装置及び撮像装置の一方に設けられ、前記照明光の照明タイミング及び前記撮像素子の撮像タイミングの一方を決定する第１の同期信号を出力可能な第１の同期信号生成部と、
前記光源装置及び撮像装置の一方に設けられ、前記第１の同期信号に基づき、前記照明タイミング及び前記撮像タイミングの一方を制御する第１の制御部と、
前記光源装置及び撮像装置の他方に設けられ、前記第１の同期信号と同じタイミングの第２の同期信号を前記第１の同期信号と独立して出力可能な第２の同期信号生成部と、
前記光源装置及び撮像装置の他方に設けられ、前記第２の同期信号生成部の第２の同期信号に基づき、前記照明タイミング及び前記撮像タイミングの他方を制御する第２の制御部と、
を有することを特徴とする内視鏡撮像システム。
【請求項４】
前記第２の同期信号生成部は、第２の同期信号を前記第１の同期信号と同期させる比較動作を行った所定時間後に、前記第１の同期信号と同じタイミングの前記第２の同期信号を独立して出力可能とすることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡撮像システム。
【請求項５】
前記第２の同期信号生成部は、位相同期回路を用いて形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つの請求項に記載の内視鏡撮像システム。
【請求項６】
前記撮像制御部又は照明制御部は、前記位相同期回路による前記比較動作をモニタし、前記第２の同期信号が前記第１の同期信号に位相同期した事を検出後に、固定の周波数で前記第２の同期信号を発生するように制御することを特徴とする請求項５に記載の内視鏡撮像システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２９３８３（Ｐ２０１０−２９３８３Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９３８３８（Ｐ２００８−１９３８３８）
【出願日】平成２０年７月２８日（２００８．７．２８）
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２８日（２００８．７．２８）
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【Ｆターム（参考）】
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