電子式内視鏡装置

【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は光源装置の回転カラーフィルタの回転速度を切換えられるようにした電子式内視鏡装置に関する。
［従来技術］
近年、固体撮像素子を撮像手段に用いた電子式内視鏡が広く用いられるようになった。
内視鏡では、挿入部を細径にすることが必要になるため、解像度を大きくすることが困難である。そのため回転カラーフィルタを経て、異る波長域の照明光を順次出射し、各照明光のもとで撮像した各色画像信号を合成してカラー画像化する面順次方式は、白色照明のもとでカラーフィルタを備えた撮像手段でカラー撮影を行う同時式のものより高解像のカラー画像が得られる利点を有する。
上記面順次方式では、回転カラーフィルタを一定速度で回転するように、例えば特願昭63−44705号で提案されたサーボ系が用いられることがある。
第６図は上記提案をより具体的に示す従来例のモータ制御回路70である。
モータドライブ回路71により、モータ72が回転し、R,G,Bの色透過フィルタ73R,73G,73Bを周方向に設けた（RGB）回転フィルタ73が回転する。従って、ランプ74からの白色光は、回転フィルタ73を通すことによって、R,G,Bの順次光となり、集光レンズ75により集光されてライトガイド76へ導かれる。モータ72が回転することによりモータ72に設けたFG（周波数発振器）72AからのFGパルスが出力される。これはモータ内部にある磁石が回転することにより生じる起電力によるものであり、例えばモータ72の１回転につき25発出力されるものとする。モータ72の回転周波数をfHzとすると、FG72Aの周波数は25fHzとなる。FG出力は速度制御回路77に入力される。速度制御回路77には4fsc発振器78の4fscの周波数のクロックを1/4分周器79で1/4に分周したｆsc（サブキャリア、NTSCの場合は3.58MHz）のクロックが入力されていて、ｆscでFGパルスの周期をカウントする。速度制御回路77は第７図のような構成になっている。FGパルスの立ち下がりでカウンタ80がプリセットされる。プリセット値はあらかじめ定められているROM81の値である。これから、次のFG72Aの立ち下がりまでの期間ｆscをクロックとして計数されていく。カウントされた出力はD/A回路82によりアナログの電圧に変換されラッチ回路83でFGの立ち下がりでラッチされて速度エラー電圧となる。速度エラー電圧は位相比較回路84から出力される位相エラー電圧と加算器85で加算されてモータドライブ回路71に出力される。例えば速度エラー電圧がＶFGのときにモータ72の回転周波数がｆ＝30Hzだとすると、FG72Aの周波数25×30＝750HzになったときにＶFGという電圧レベルになるようにプリセット値は定められている。FG72Aの周波数が750Hzからずれたときは速度エラー電圧がＶFGからずれて、その電圧がモータドライブ回路71に入力されることにより、モータ72の回転数が変わって、FG72Aの周波数が750Hzにもどるように制御される。
次に位相系について説明する。回転フィルタ73が回転することにより、光が通過する露出期間と、光を遮蔽する遮蔽期間ができる。露出期間中にCCDに蓄積された電荷を遮蔽期間中にVP（ビデオプロセッサ装置）は読み出し、映像信号をつくる。そこで、映像信号と回転フィルタ73の回転のタイミングをとる必要がある。回転フィルタ73にはシルク（状反射部）86が付着されていて、これをセンサ（フォトリフレクタ等）87で読みとることにより第９図（ａ）に示すSTART信号をつくる。START信号により回転フィルタ73の回転位相が読みとれる。START信号とVPからのVD信号（垂直同期信号）とｆscが位相比較回路84に入力される。位相比較回路84は第８図のように構成されている。第９図（ｂ）に示すVD信号はマスク回路91により、同図（ｃ）に示すように30Hzの垂直同期信号VD′になる。この信号VD′の立ち下がりでカウンタ92がプリセットされる。このプリセット値はあらかじめ定められているROM93の値である。START信号の立ち下がりでｆscをクロックとして計数開始となり、次の信号VD′の立ち下がりまでカウントされる。カウントされた出力はD/A回路94によりアナログの電圧に変換され、ラッチ回路95で信号VD′の立ち下がりでラッチされ、位相エラー電圧となる。位相エラー電圧がＶPGのときに、START信号の立ち下がりがVD′の立ち下がりよりａμsec前であるとすると、ａμsecの位相関係のときに、ＶPGになるようにプリセット値は定められている。位相関係がａμsecよりずれたときは位相エラー電圧がＶPGからずれて、その電圧がモータドライブフ回路71に入力されることにより、モータ72の回転数が変わって位相関係がａμsecにもどるように制御されている。
［発明が解決しようとする問題点］
30Hzで回転フィルタ73を回転させる場合は第６図に示す従来例に述べたやり方でよかった。しかし、面順次方式の場合遮光期間がCCDを読み出す為に必要な時間として定められているので露光区間を増やすことができない。すると、露光量が充分でなく、S/Nの低い画像になってしまうという問題点があった。そこで、回転周波数をおとして露光時間を大きくするということが考えられる。しかしこれも、従来技術のようなサーボ系を構成しようとすると、ROMの内容を書きかえたりしなければならずいろいろと不都合が生じる。又、デジタルサーボではなく、（ROMを必要としない）アナログサーボをかけようとすると、位相周期の精度が出ないという問題があった。
本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、ROMの内容を変更することなく、カラーフィルタの回転周波数を変えられ、精度の高いサーボ制御を行うことのできる電子式内視鏡装置を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段及び作用］
本発明による電子式内視鏡装置は、照明光を発する光源と、前記照明光を透過可能な複数の透過部を有する回転自在な回転フィルタと、前記回転フィルタの前記透過部を透過した前記照明光にて照明される被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの撮像信号を映像信号に変換する映像信号処理手段と、前記回転フィルタを回転駆動する回転駆動手段と、前記回転フィルタの回転周波数を検知する周波数検知手段と、前記回転フィルタの回転位相を検知する位相検知手段と、基準クロック信号を発振する基準クロック信号発生手段と、前記基準クロック信号発生手段からの基準クロック信号を第１の分周比で分周した第１のクロック信号を出力する第１の分周器と、前記基準クロック信号発生手段からの基準クロック信号を前記第１の分周比とは異なる第２の分周比で分周した第２のクロック信号を出力する第２の分周器と、前記位相検知手段で検出された回転位相信号と前記映像信号処理手段からの垂直同期信号と前記第１の分周器からの前記第１のクロック信号とを入力し、この入力した前記回転位相信号と前記垂直同期信号と前記第１のクロック信号との位相差に基づいて回転フィルタの速度制御を行う位相差信号を前記回転駆動手段に出力する位相比較回路と、前記周波数検知手段で検出された前記回転周波数と前記第２の分周器からの前記第２のクロック信号とを比較し、該比較結果に基づいて前記回転フィルタの速度制御を行う制御信号を前記回転駆動手段に出力する速度制御回路とを有することを特徴とし、また、本発明による電子式内視鏡装置は、照明光を発する光源と、前記照明光を透過可能な複数の透過部を有する回転自在な回転フィルタと、前記回転フィルタの前記透過部を透過した前記照明光にて照明される被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの撮像信号を映像信号に変換する映像信号処理手段と、前記回転フィルタを回転駆動する回転駆動手段と、前記回転フィルタの回転周波数を検知する周波数検知手段と、前記回転フィルタの回転位相を検知する位相検知手段と、基準クロック信号を発振する基準クロック信号発生手段と、前記基準クロック信号発生手段からの基準クロック信号を第１の分周比で分周した第１のクロック信号を出力する第１の分周器と、前記基準クロック信号発生手段からの基準クロック信号を前記第１の分周比とは異なる第２の分周比で分周した第２のクロック信号を出力する第２の分周器と、前記第１の分周器からの前記第１のクロック信号と前記第２の分周器からの前記第２のクロック信号とを入力し、前記第１のクロック信号、もしくは前記第２のクロック信号のどちらか一方を選択して出力する選択手段と、前記位相検知手段で検出された回転位相信号と前記映像信号処理手段からの垂直同期信号と前記第１の分周器からの前記第１のクロック信号とを入力し、この入力した前記回転位相信号と前記垂直同期信号と前記第１のクロック信号との位相差に基づいて回転フィルタの速度制御を行う位相差信号を前記回転駆動手段に出力する位相比較回路と、前記周波数検知手段で検出された前記回転周波数と前記選択手段にて選択された前記クロック信号とを比較し、該比較結果に基づいて前記回転フィルタの速度制御を行う制御信号を前記回転駆動手段に出力する速度制御回路とを有することを特徴とする。
［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１図は第１実施例におけるモータ制御回路の構成を示し、第２図はモータ制御回路の動作説明図を示し、第３図R>図は第１実施例の外観を示し、第４図は第１実施例の全体的構成を示す。
第３図に示すように第１実施例の電子式内視鏡装置１は、撮像手段を備えた電子内視鏡２と、この電子内視鏡２に照明光を供給する光源装置３と、撮像手段に対する信号処理を行う制御装置（ビデオプロセッサ）４と、この制御装置４から出力される映像信号を表示するカラーモニタ５とから構成される。
上記電子内視鏡２は細長の挿入部７を有し、この挿入部７の後端には太幅の操作部８が形成され、この操作部８からはユニバーサルコード９が延出され、このコード９の先端に取付けたコネクタ11を光源装置３及び制御装置４に接続できるようにしている。
上記操作部８にはアングルノブ12が設けてあり、このノブ12を回動することによって、先端部13に隣接する湾曲部14を湾曲できるようにしてある。
上記コネクタ11の接続により、光源装置３からユニバーサルコード９内を挿通されたライトガイド15の端面に照明光が供給され、挿入部７の先端部13側の端面からさらに照明レンズ16を介して被写体17側に出射される。
第４図に示すように照明された被写体17は、先端部13に取付けた対物レンズ18によって、その焦点面に配設したCCD19に光学像が結ばれる。このCCD19には、制御装置４内のCCDドライバ21からCCDドライバ信号が供給されることにより、光電変換した信号が映像信号処理回路22に出力される。この映像信号処理回路22によって、標準的な映像信号が生成され、ケーブル23を介してカラーモニタ５で被写体像がカラー表示される。
上記映像信号の内、垂直同期信号成分は、ケーブル24の一端に設けたコネクタ25を接続することにより、他端に設けたコネクタ26が接続される光源装置３に伝送される。
上記コネクタ26の接続により、垂直同期信号はモータ制御回路27に入力される。
この実施例では、光源装置３は、白色光と、RGB面順次光とを選択的に出力できるように、面順次光を出力するためのRGBフィルタユニット31をモータ移動制御回路32によって光源ランプ74と集光レンズ75の間の照明光路上に挿脱自在にしている。このモータ移動制御回路32は、CPU33によって制御される。又、このCPU33はパルス発光制御回路34を制御し、ランプ駆動回路35を介してランプ74をパルス発光させる。
ところで、RGBフィルタユニット31のモータ72は、制御装置４からの垂直同期信号VDが入力されるモータ制御回路27によって、CCD19の電荷を読み出すタイミングと、R,G,Bの出射光とのタイミングが常に同期するよう、前記信号VDにより、その回転速度及び位相が制御される。
上記モータ制御回路27の構成を第１図に示す。
モータ72の回転軸に取付けられたRGB回転フィルタ73′には、その同心円上に等間隔で３箇所にシクル状反射部41r,41g,41bが設けてあり、各フィルタ73R,73G,73Bの開口期間の指標となっている。
又、各反射部41r,41g,41bに対向配置されたセンサ42a,42bは、パルス成形回路43で波形成形されて位相比較回路84に入力される。
又、4fsc発振器78の出力信号は、1/6分周器44で1/6分周されて速度制御回路77に入力され、モータ72の回転に対応したFG72AのFGパルスとの速度エラー電圧を出力する。この場合、速度制御回路77には基準信号として、第６図６図の場合の1/4分周器79の出力ではなく、1/6分周器44の出力が入力されるので、モータ72が30回転の4/6（＝2/3）の回転、つまり毎秒20回転の回転速度からずれた場合の速度エラー電圧を出力するようにしている。
一方、位相比較回路84には、1/4分周器79の出力信号が入力されるので、位相エラー電圧については第６図と同様である。
その他は第６図と同様の構成であり、同一構成要素には同符号を付けて示す。
この装置の作用を、先ず速度系から説明する。回転フィルタ73の回転数が20Hzの場合には、FG72Aの周波数は、25×20＝500Hzとなる。このFGパルスは、1/6分周器44により分周された2/3fscのクロックと共に速度制御回路77に入力される。
この場合、FGパルスの立ち下がりでカウンタ80がプリセットされる。このプリセット値は予め定められたROM81の値である。つまり、この値は第６図の従来例と同様である。しかし、基準クロックが2/3の周波数になったので、FGパルスの周波数が500Hzからずれたときは、速度エラー電圧はＶFGとなる。FGパルスの周波数が500Hzからずれたときは、速度エラー電圧ＶFGからずれたその電圧がモータドライブ回路71に入力されることにより、モータ72の回転数が変わって、FG72AのFGパルスの周波数が500Hzにもどるようになる。このようにして、回転フィルタ73′の回転周波数は20Hzに保持されるように制御される。
次に位相系について説明する。回転フィルタ73′の同心円上に設けた反射部41r,41g,41bをセンサ42a,42bで読み取り、第２図（ａ）に示すようなSTART信号が出力される。このSTART信号は回転フィルタ73′が20Hzで回転している場合には、その周波数が60Hzになり、第２図（ｃ）に示す垂直同期信号VDと同じ周波数となる。
このSTART信号は、パルス成形回路43に入力され、第２図２図（ｂ）に示すようにこのパルス成形回路43でSTART信号を1/2に間引いた信号ｂを出力する。この信号ｂは位相比較回路84に入力され、第２図（ｃ）に示す60Hzの垂直同期信号VDをマスク回路91（第８図参照）で間引いた同図（ｄ）の30Hzの同期信号VD′とで位相エラー電圧が生成される。この作用は従来例で説明した。つまり、この場合も同一内容のROM73を用いることができる。
この第１実施例ではモータ72を30Hzで回転させる場合の制御系のROM81,93をそのまま用いて、20Hzでも速度制御、位相制御が高精度で行える。
第５図は本発明の第２実施例におけるモータ制御回路51の構成を示す。
このモータ制御回路51は、第１図において、速度制御回路77に、クロック切換回路52によって1/6分周器44を通したクロックと、1/4分周器79を通したクロックとを選択して出力できるようにしてある。例えば接点S1を選択した場合には、第１実施例と同様に回転フィルタ73は20Hzの回転速度となるように制御される。
一方、接点S2が選択された場合には、30Hzの回転速度となるように制御する。この場合には、反射部41r,41g,41bを第６図に示すように１つの反射部86にする。
即ち、速度制御回路77には1/4分周器79で分周したｆscのクロックが入力されるので、従来例で述べたように回転フィルタ73は30Hzで速度制御される。さらに30Hzで位相も制御する場合には、第６図のような反射部86とすることにより、位相制御もできる。（この場合にはパルク成形回路43は単にパルス成形のみを行うようにする。）
従って、クロック切換回路52を設けることにより、容易にROMの変更なしに、30Hzでも20Hzでも同じ回路で速度制御、位相制御ができる。
尚、第２実施例において、クロック切換回路52を接点S2が選択された場合には、反射部41rのみの出力が位相比較回路84に入力されるような切換制御手段を設けても良い。この切換制御回路としては、例えばセンサ42aは反射部41r,41g,41bを検出するのに対し、センサ42bを例えば色フィルタ73Rのみを検出するものとし、これらセンサ41a,41bの論理積を得るアンド回路を通した出力を位相比較回路84に入力するような構成にすれば良い。
又、上記切換と共に、CCDドライバ21、映像信号処理回路22も連動して、切換えるようにしても良い。
尚、回転フィルタ73′を10Hzで回転させようとする場合には、第１図の1/6分周器44の代りに1/12分周器を用い、且つSTART信号をそのまま位相比較回路84に入力するようにすれば良い。
同様に他の回転数に制御することもできる。
尚、回転フィルタとしては、R,G,B色フィルタを備えたものに限らず、その補色系その他の色フィルタを用いたもので構成することもできる。
尚、本発明は光学式内視鏡の接眼部に面順次式テレビカメラを装着した電子式内視鏡の場合にも同様に適用できる。
［発明の効果］
以上述べたように本発明によれば、速度制御系に入力されるクロックを1/4に分周するものの代りに1/6に分周するもの等を用いることにより、回転フィルタを20Hz等で回転制御することができる。又、回転フィルタの反射部等の指標を読み取り、パルス成形等することにより、30Hzの信号を生成でき、垂直同期信号と位相同期させることができる。さらにディジタル式でサーボ系を構成できるので、高精度の制御を行うことができる。
【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R>図はモータ制御回路の構成を示すブロック図、第２図はモータ制御回路の動作説明図、第３図は第１実施例の外観図、第４図は第１実施例の全体構成図、第５図は本発明の第２実施例におけるモータ制御回路のブロック図、第６図は従来例におけるモータ制御回路のブロック図、第７図は第６図の速度制御回路の構成図、第８図は第６図R>図の位相比較回路の構成図、第９図は第６図の動作説明図である。
１……内視鏡装置、２……電子内視鏡
３……光源装置、４……制御回路
５……カラーモニタ、27……モータ制御回路
41r,41g,41b……反射部
42a,42b……センサ
43……パルス成形回路、44……1/6分周器
71……モータドライブ回路
72……モータ、73′……回転フィルタ
77……速度制御回路、78……4fsc発振器
79……1/4分周器、84……位相比較回路

【特許請求の範囲】
【請求項１】照明光を発する光源と、前記照明光を透過可能な複数の透過部を有する回転自在な回転フィルタと、前記回転フィルタの前記透過部を透過した前記照明光にて照明される被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの撮像信号を映像信号に変換する映像信号処理手段と、前記回転フィルタを回転駆動する回転駆動手段と、前記回転フィルタの回転周波数を検知する周波数検知手段と、前記回転フィルタの回転位相を検知する位相検知手段と、基準クロック信号を発振する基準クロック信号発生手段と、前記基準クロック信号発生手段からの基準クロック信号を第１の分周比で分周した第１のクロック信号を出力する第１の分周器と、前記基準クロック信号発生手段からの基準クロック信号を前記第１の分周比とは異なる第２の分周比で分周した第２のクロック信号を出力する第２の分周器と、前記位相検知手段で検出された回転位相信号と前記映像信号処理手段からの垂直同期信号と前記第１の分周器からの前記第１のクロック信号とを入力し、この入力した前記回転位相信号と前記垂直同期信号と前記第１のクロック信号との位相差に基づいて回転フィルタの速度制御を行う位相差信号を前記回転駆動手段に出力する位相比較回路と、前記周波数検知手段で検出された前記回転周波数と前記第２の分周器からの前記第２のクロック信号とを比較し、該比較結果に基づいて前記回転フィルタの速度制御を行う制御信号を前記回転駆動手段に出力する速度制御回路と、を有することを特徴とする電子式内視鏡装置。
【請求項２】照明光を発する光源と、前記照明光を透過可能な複数の透過部を有する回転自在な回転フィルタと、前記回転フィルタの前記透過部を透過した前記照明光にて照明される被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの撮像信号を映像信号に変換する映像信号処理手段と、前記回転フィルタを回転駆動する回転駆動手段と、前記回転フィルタの回転周波数を検知する周波数検知手段と、前記回転フィルタの回転位相を検知する位相検知手段と、基準クロック信号を発振する基準クロック信号発生手段と、前記基準クロック信号発生手段からの基準クロック信号を第１の分周比で分周した第１のクロック信号を出力する第１の分周器と、前記基準クロック信号発生手段からの基準クロック信号を前記第１の分周比とは異なる第２の分周比で分周した第２のクロック信号を出力する第２の分周器と、前記第１の分周器からの前記第１のクロック信号と前記第２の分周器からの前記第２のクロック信号とを入力し、前記第１のクロック信号、もしくは前記第２のクロック信号のどちらか一方を選択して出力する選択手段と、前記位相検知手段で検出された回転位相信号と前記映像信号処理手段からの垂直同期信号と前記第１の分周器からの前記第１のクロック信号とを入力し、この入力した前記回転位相信号と前記垂直同期信号と前記第１のクロック信号との位相差に基づいて回転フィルタの速度制御を行う位相差信号を前記回転駆動手段に出力する位相比較回路と、前記周波数検知手段で検出された前記回転周波数と前記選択手段にて選択された前記クロック信号とを比較し、該比較結果に基づいて前記回転フィルタの速度制御を行う制御信号を前記回転駆動手段に出力する速度制御回路と、を有することを特徴とする電子式内視鏡装置。

【第１図】