特許 5784383 電子内視鏡装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5784383

(24)【登録日】2015年7月31日

(45)【発行日】2015年9月24日

(54)【発明の名称】電子内視鏡装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/04 20060101AFI20150907BHJP

【ＦＩ】

   A61B1/04 362J

   A61B1/04 372

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2011-136408(P2011-136408)

(22)【出願日】2011年6月20日

(65)【公開番号】特開2013-451(P2013-451A)

(43)【公開日】2013年1月7日

【審査請求日】2014年6月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000376

【氏名又は名称】オリンパス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100086379

【弁理士】

【氏名又は名称】高柴 忠夫

(74)【代理人】

【識別番号】100129403

【弁理士】

【氏名又は名称】増井 裕士

(72)【発明者】

【氏名】田中 哲

(72)【発明者】

【氏名】東 基雄

(72)【発明者】

【氏名】西村 久

(72)【発明者】

【氏名】古藤田 薫

(72)【発明者】

【氏名】滝沢 一博

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 貴之

(72)【発明者】

【氏名】小林 成康

【審査官】 小田倉 直人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２９５０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２０１５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０６１０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８８７５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表示クロックを生成する表示クロック生成部と、
前記表示クロックに基づいてモニタ表示同期信号を生成するモニタ同期信号生成部と、
を備える画像処理プロセッサと、
光学情報を電気信号に変換し出力する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子を駆動する元となる撮像クロックを生成する撮像クロック生成部と、
前記モニタ表示同期信号と前記撮像クロックとの位相を比較し、前記撮像クロック生成部の発振を制御する位相比較発振制御部と、
受信した前記モニタ表示同期信号に基づいて、前記固体撮像素子の撮像タイミングを指示する撮像同期信号を生成する外部同期タイミングジェネレータと、
を備える内視鏡スコープと、
を備えることを特徴とする電子内視鏡装置。

【請求項2】

前記画像処理プロセッサは、前記固体撮像素子が出力するシリアル形式のデジタルデータを受信し、当該デジタルデータから伝送クロックを再生するクロックリカバリー部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。

【請求項3】

前記固体撮像素子はＣＭＯＳ型の固体撮像素子であり、
前記撮像クロック生成部と、前記位相比較発振制御部と、前記固体撮像素子と、前記外部同期タイミングジェネレータとを同一半導体チップ内に搭載している
ことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。

【請求項4】

前記内視鏡スコープは、差動信号生成部をさらに備え、
前記画像処理プロセッサは、差動信号受信部をさらに備え、
前記内視鏡スコープと前記画像処理プロセッサとは、差動信号により前記デジタルデータを送受信する
ことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。

【請求項5】

前記内視鏡スコープは、電光変換部をさらに備え、
前記画像処理プロセッサは、光電変換部をさらに備え、
前記内視鏡スコープと前記画像処理プロセッサとは、光信号により前記デジタルデータを送受信する
ことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。

【請求項6】

前記内視鏡スコープは、無線送信部をさらに備え、
前記画像処理プロセッサは、無線受信部をさらに備え、
前記内視鏡スコープと前記画像処理プロセッサとは、無線通信により前記デジタルデータを送受信する
ことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。

【請求項7】

前記内視鏡スコープは、前記デジタルデータを圧縮する圧縮部をさらに備え、
前記画像処理プロセッサは、前記圧縮部が圧縮した前記デジタルデータを伸長する伸長部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子内視鏡装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、半導体技術の進歩により、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサといった固体撮像素子の高画素化が進んでいる。この傾向は電子内視鏡装置においても例外ではなく、電子内視鏡装置が備える固体撮像素子の高画素化が進んでいる。しかし、固体撮像素子の高画素化に伴い、画像処理に必要となるクロック信号の周波数も高くなってきており、種々の問題を引き起こしている。例えば、電子内視鏡装置の構造は、固体撮像素子が搭載されるスコープの先端部と、画像処理を行う画像プロセッサとの間が離れているため、固体撮像素子と画像プロセッサ間の伝送路上での信号劣化が発生しやすい構造になっている。また、クロック信号の周波数が高くなると、固体撮像素子と画像プロセッサ間の伝送路上での信号劣化の影響がさらに大きくなる。また、高周波信号が固体撮像素子と画像プロセッサ間の伝送路を流れることによる電磁波の漏洩もより顕著になる。

【0003】

このような問題を解決する方法として、特許文献１に記載の電子内視鏡装置が提案されている。図５は、従来知られている電子内視鏡装置の構成を示したブロック図である。図示する例は、電子スコープ９００の出力段に波形平滑回路９１６を挿入することで、電子スコープ９００とプロセッサ装置９５０の間で放出される高周波ノイズを抑制するというものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１−２７５９５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１には、電子スコープ（内視鏡スコープ）とモニタ（画像処理プロセッサ）との同期という観点について記載されていない。内視鏡スコープには、観察対象や用途にあわせて種々の画角の撮像素子が搭載されるため、内視鏡スコープごとに動作周波数や画角が異なる。よって、内視鏡スコープが撮像した動画像をモニタに表示するためには、モニタの同期信号にあわせた周波数変換が必要である。なお、内視鏡スコープは、撮像クロックに基づいたタイミングで動画像を撮像し、モニタは、表示クロックに基づいたタイミングで動画像を表示する。

【0006】

しかし、周波数変換を行う際に、撮像クロックと表示クロックとの関係次第では、電子スコープが１フレームの画像を撮像する周期と、モニタが１フレームの画像を表示する周期とが微妙に異なるため、両者の位相が徐々にずれていくという問題が発生する。そして、位相のずれが蓄積し、両者の位相のずれが１フレームの周期を超過すると「追い越し」や「コマ落ち」といった現象につながる。

【0007】

図６は、撮像クロックを基準とした１フレームの周期と、表示クロックを基準とした１フレームの周期との関係を示した模式図である。図示するように、撮像クロックと表示クロックとの位相は異なっているため、撮像クロックを基準とした１フレームの周期と、表示クロックを基準とした１フレームの周期とは僅かにずれる。１フレームでは僅かなずれであるが、図示するように、時間が経過すると共にずれが蓄積される。そして、ずれか１フレームの周期を超過すると「追い越し」や「コマ落ち」といった現象につながる。

【0008】

一方、モニタ側でも高精細化に伴う高速化が進んでおり、モニタへの信号の入力には厳密なタイミング規定を満足する必要がある。仮に、撮像と表示とで１フレーム周期を完全にあわせることができたとしても、テレビジョン規格に準拠していない内視鏡スコープ側のクロックを基準に同期信号を生成した場合は、モニタにおいて正常な表示ができない可能性がある。

【0009】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、撮像と表示との同期を確保することができる電子内視鏡装置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】

【0010】

本発明は、表示クロックを生成する表示クロック生成部と、前記表示クロックに基づいてモニタ表示同期信号を生成するモニタ同期信号生成部と、を備える画像処理プロセッサと、光学情報を電気信号に変換し出力する固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動する元となる撮像クロックを生成する撮像クロック生成部と、前記モニタ表示同期信号と前記撮像クロックとの位相を比較し、前記撮像クロック生成部の発振を制御する位相比較発振制御部と、受信した前記モニタ表示同期信号に基づいて、前記固体撮像素子の撮像タイミングを指示する撮像同期信号を生成する外部同期タイミングジェネレータと、を備える内視鏡スコープと、を備えることを特徴とする電子内視鏡装置である。

【0011】

また、本発明の電子内視鏡装置において、前記画像処理プロセッサは、前記固体撮像素子が出力するシリアル形式のデジタルデータを受信し、当該デジタルデータから伝送クロックを再生するクロックリカバリー部をさらに備えることを特徴とする。

【0012】

また、本発明の電子内視鏡装置において、前記固体撮像素子はＣＭＯＳ型の固体撮像素子であり、前記撮像クロック生成部と、前記位相比較発振制御部と、前記固体撮像素子と、前記外部同期タイミングジェネレータとを同一半導体チップ内に搭載していることを特徴とする。

【0013】

また、本発明の電子内視鏡装置において、前記内視鏡スコープは、差動信号生成部をさらに備え、前記画像処理プロセッサは、差動信号受信部をさらに備え、前記内視鏡スコープと前記画像処理プロセッサとは、差動信号により前記デジタルデータを送受信することを特徴とする。

【0014】

また、本発明の電子内視鏡装置において、前記内視鏡スコープは、電光変換部をさらに備え、前記画像処理プロセッサは、光電変換部をさらに備え、前記内視鏡スコープと前記画像処理プロセッサとは、光信号により前記デジタルデータを送受信することを特徴とする。

【0015】

また、本発明の電子内視鏡装置において、前記内視鏡スコープは、無線送信部をさらに備え、前記画像処理プロセッサは、無線受信部をさらに備え、前記内視鏡スコープと前記画像処理プロセッサとは、無線通信により前記デジタルデータを送受信することを特徴とする。

【0016】

また、本発明の電子内視鏡装置において、前記内視鏡スコープは、前記デジタルデータを圧縮する圧縮部をさらに備え、前記画像処理プロセッサは、前記圧縮部が圧縮した前記デジタルデータを伸長する伸長部をさらに備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、表示クロック生成部は表示クロックを生成する。また、モニタ同期信号生成部は表示クロックに基づいてモニタ表示同期信号を生成する。また、固体撮像装置は、光学情報を電気信号に変換し出力する。また、撮像クロック生成部は、固体撮像素子を駆動する元となる撮像クロックを生成する。また、位相比較発振制御部は、モニタ表示同期信号と撮像クロックとの位相を比較し、撮像クロック生成部の発振を制御する。これにより、モニタ表示同期信号と撮像クロックとを同期させることができるため、撮像と表示との同期を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１の実施形態における電子内視鏡装置の構成を示したブロック図である。

【図2】本発明の第１の実施形態において、位相比較器が撮像クロックの周波数を制御する前と制御した後での、撮像クロックとモニタ表示同期信号との関係を示した模式図である。

【図3】本発明の第２の実施形態における電子内視鏡装置の構成を示したブロック図である。

【図4】本発明の第３の実施形態における電子内視鏡装置の構成を示したブロック図である。

【図5】従来知られている電子内視鏡装置の構成を示したブロック図である。

【図6】撮像クロックを基準とした１フレームの周期と、表示クロックを基準とした１フレームの周期との関係を示した模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態における電子内視鏡装置の構成を示したブロック図である。図示する例では、電子内視鏡装置１は、内視鏡スコープ１０と、画像処理プロセッサ２０と、モニタ３０と、図示せぬ光源装置とを備える。モニタ３０は、液晶ディスプレイ等であり、画像（動画像）を表示する。光源装置は被写体を照射する光を発生する。

【0020】

内視鏡スコープ１０は、ＣＭＯＳセンサ１１０と、発振子１２０と、差動ドライバ１３０とを備える。ＣＭＯＳセンサ１１０は、撮像発振回路１１１（撮像クロック生成部）と、ＣＫ逓倍部１１２（クロック逓倍部）と、位相比較器１１３（位相比較発振制御部）と、外部同期ＴＧ１１４（外部同期タイミングジェネレータ）と、画素１１５と、Ａ／Ｄ変換器１１６（アナログデジタル変換器）と、Ｐ／Ｓ変換器１１７（パラレルシリアル変換器）と、８ｂ１０ｂ変換部１１８と、差動変換部１１９（差動信号生成部）とを備える。なお、請求項に係る固体撮像素子は、例えば、画素１１５と、Ａ／Ｄ変換器１１６と、Ｐ／Ｓ変換器１１７とに対応する。

【0021】

発振子１２０は、例えば水晶発振子であり、固有の周波数で発振する。撮像発振回路１１１は、発振子１２０の発振に基づいて撮像クロックを生成する。ＣＫ逓倍部１１２は、撮像発振回路１１１が生成した撮像クロックを逓倍する。位相比較器１１３は、画像処理プロセッサ２０からモニタ表示同期信号を受信する。また、位相比較器１１３は、撮像発振回路１１１が生成してＣＫ逓倍部１１２が逓倍した撮像クロックの位相と、画像処理プロセッサ２０から入力されるモニタ表示同期信号の位相とを比較する。そして、位相比較器１１３は、撮像発振回路１１１が生成してＣＫ逓倍部１１２が逓倍した撮像クロックの位相と、モニタ表示同期信号の位相とが一致するように、撮像発振回路１１１の発振を制御する。すなわち、位相比較器１１３は、撮像発振回路１１１が出力する撮像クロックの周波数を制御する。外部同期ＴＧ１１４は、画像処理プロセッサ２０からモニタ表示同期信号を受信する。また、外部同期ＴＧ１１４は、受信したモニタ表示同期信号に基づいて、画像処理プロセッサ２０がモニタ３０に１フレームの画像を表示する周期と同じ周期で画素１１５が１フレームの画像を撮像するように、画素１１５の撮像タイミングを指示する撮像同期信号を生成する。

【0022】

画素１１５は、撮像発振回路１１１が生成してＣＫ逓倍部１１２が逓倍した撮像クロックで動作し、外部同期ＴＧ１１４が生成した撮像同期信号に基づいたタイミングで、入射した光に応じた画像データを出力する（１フレームの画像を撮像する）。なお、画素１１５が出力する画像データはアナログ信号である。Ａ／Ｄ変換器１１６は、画素１１５が出力するアナログ信号をデジタル信号化し、所定のビット数のパラレル信号に変換する。Ｐ／Ｓ変換器１１７は、Ａ／Ｄ変換器１１６が変換したパラレル信号をシリアル信号に変換する。８ｂ１０ｂ変換部１１８は、Ｐ／Ｓ変換器が変換したシリアル信号のビット数を増やし、シリアル信号中に同じ信号レベルが所定期間以上連続しないように、Ｐ／Ｓ変換器１１７が変換したシリアル信号をエンコードする。これにより、内視鏡スコープ１０から画像処理プロセッサ２０に対して画像データのみを送信しても、画像処理プロセッサ２０側でクロックをリカバリー生成する事が容易となる。差動変換部１１９は、８ｂ１０ｂ変換部１１８がエンコードしたシリアル信号を差動信号に変換する。差動ドライバ１３０は、差動ケーブルを介して、差動変換部１１９が変換した差動信号を画像処理プロセッサ２０に対して送信する。

【0023】

画像処理プロセッサ２０は、差動信号受信部２０１と、アイソレーション回路２０２，２０８と、クロックリカバリー２０３と、Ｓ／Ｐ変換器２０４（シリアルパラレル変換器）と、バーストメモリ２０５と、表示発振回路２０６（表示クロック生成部）と、モニタ同期信号生成部２０７（ＳＳＧ）と、画像処理部２０９と、ドライバ２１０とを備える。なお、画像処理プロセッサ２０は、バーストメモリ２０５の代わりにフレームメモリを備えていてもよい。

【0024】

差動信号受信部２０１は、差動ケーブルを介して内視鏡スコープ１０から送信された差動信号を受信する。アイソレーション回路２０２，２０８は、画像処理プロセッサ２０と、内視鏡スコープ１０との間で絶縁耐圧を維持する。クロックリカバリー２０３は、差動信号受信部２０１から送信された信号から書込クロック（Ｗ−ＣＫ）を生成する。Ｓ／Ｐ変換器２０４は、差動信号受信部２０１が変換したシリアル信号をパラレル信号に変換する。バーストメモリ２０５は、クロックリカバリー２０３が生成した書込クロックに基づいて、Ｓ／Ｐ変換器２０４が変換したパラレル信号、すなわち画像データを記憶する。

【0025】

表示発振回路２０６は、例えば水晶発振器（ＸＯ）であり、固有の周波数で発振して表示クロックを生成する。モニタ同期信号生成部２０７は、表示発振回路２０６が生成した表示クロックに基づいてモニタ表示同期信号（垂直同期信号、水平同期信号）を生成する。画像処理部２０９は、表示発振回路２０６の発振に基づいた読み出しクロック（Ｒ−ＣＫ）に基づいて、バーストメモリ２０６から画像データを読み出し、モニタ同期信号生成部２０７が生成したモニタ表示同期信号に基づいたタイミングで、画像データに基づいた画像（１フレームの画像）をモニタ３０に表示させる。ドライバ２１０は、モニタ同期信号生成部２０７が生成したモニタ表示同期信号を内視鏡スコープ１０に対して送信する。

【0026】

次に、内視鏡スコープ１０が１フレームの画像を撮像する周期と、画像処理プロセッサ２０が１フレームの画像をモニタ３０に表示させる周期とを同期させる方法について説明する。

【0027】

画像処理プロセッサ２０の表示発振回路２０６は、表示クロックを生成する。そして、モニタ同期信号生成部２０７は、表示発振回路２０６が生成した表示クロックに基づいてモニタ表示同期信号を生成する。ドライバ２１０は、モニタ同期信号生成部２０７が生成したモニタ表示同期信号を内視鏡スコープ１０に対して送信する。

【0028】

一方、内視鏡スコープ１０の発振子１２０は固有の周波数で発振する。撮像発振回路１１１は、発振子１２０の発振に基づいて撮像クロックを生成する。ＣＫ逓倍部１１２は、撮像発振回路１１１が生成した撮像クロックを逓倍する。位相比較器１１３は、撮像発振回路１１１が生成してＣＫ逓倍部１１２が逓倍した撮像クロックの位相と、画像処理プロセッサ２０から送信されるモニタ表示同期信号の位相とを比較する。そして、位相比較器１１３は、撮像発振回路１１１が生成してＣＫ逓倍部１１２が逓倍した撮像クロックの位相と、モニタ表示同期信号の位相とが一致するように、撮像発振回路１１１が出力する撮像クロックの発振、すなわち、撮像発振回路１１１が出力する撮像クロックの周波数を制御する。言い換えると、位相比較器１１３は、撮像発振回路１１１が生成してＣＫ逓倍部１１２が逓倍した撮像クロックの立ち上がりエッジと、モニタ表示同期信号の立ち上がりエッジとが同位相となるように、撮像発振回路１１１が出力する撮像クロックの周波数を制御する。これにより、撮像発振回路１１１が生成してＣＫ逓倍部１１２が逓倍した撮像クロックの位相と、画像処理プロセッサ２０から送信されたモニタ表示同期信号の位相とが一致する。

【0029】

ここでは、モニタ表示同期信号をそのまま内視鏡スコープに送信する構成で説明したが、実際のモニタに入力する同期信号と全く同じタイミングで生成した信号でなくてもよく、モニタ表示のフレームレートと、撮像の画像データ出力のフレームレートが同一となるようなタイミング信号であればよい。例えば、水平同期信号の周期が同一となる部分のみ同期信号として出力し、フレーム周期が同一となる構成となっていればよい。

【0030】

図２は、本実施形態において、位相比較器１１３が撮像クロックの周波数を制御する前と制御した後での、撮像クロックとモニタ表示同期信号との関係を示した模式図である。図２（１）は、位相比較器１１３が撮像クロックの周波数を制御する前における、撮像クロックとモニタ表示同期信号との関係を示した模式図である。図示する例では、撮像クロックの立ち上がりのエッジ２１１と、モニタ表示同期信号の立ち上がりのエッジ２２１とのタイミングがずれている。そのため、画像処理プロセッサ２０が１枚の画像をモニタ３０に表示させる周期と、内視鏡スコープ１０が１枚の画像を撮像する周期とを完全に合わせることができない（撮像周期と表示周期とを完全に合わせることができない）。

【0031】

図２（２）は、位相比較器１１３が撮像クロックの周波数を制御した後における、撮像クロックとモニタ表示同期信号との関係を示した模式図である。図示する例では、撮像クロックの立ち上がりのエッジ２１２と、モニタ表示同期信号の立ち上がりのエッジ２２２とのタイミングが一致している。そのため、画像処理プロセッサ２０が１枚の画像をモニタ３０に表示させる周期と、内視鏡スコープ１０が１枚の画像を撮像する周期とを完全に合わせることができる（撮像周期と表示周期とを完全に合わせることができる）。

【0032】

内視鏡スコープ１０の画素１１５は、撮像発振回路１１１が生成してＣＫ逓倍部１１２が逓倍した撮像クロックで動作し、外部同期ＴＧ１１４が生成した撮像同期信号に基づいたタイミングで、１フレームの画像を撮像する。また、画像処理プロセッサ２０の画像処理部２０９は、モニタ同期信号生成部２０７が生成したモニタ表示同期信号に基づいたタイミングで、１フレームの画像をモニタ３０に表示させる。このとき、撮像発振回路１１１が生成してＣＫ逓倍部１１２が逓倍した撮像クロックの位相と、モニタ同期信号生成部２０７が生成したモニタ表示同期信号の位相とが一致しているため、内視鏡スコープ１０が１枚の画像を撮像する周期と、画像処理プロセッサ２０が１枚の画像をモニタ３０に表示させる周期とを完全に合わせることができる。

【0033】

従って、電子内視鏡装置１は、ＣＭＯＳセンサ１１０の処理が高速化した場合においても、内視鏡スコープ１０が画像を撮像する周期と、画像処理プロセッサ２０がモニタ３０に画像を表示させる周期との同期を確保することができる。また、これにより、電子内視鏡装置１は、「追い越し」や「コマ落ち」といった現象を抑えることができる。なお、ここでは説明を簡単にするために、撮像素子のデータ（ＲＡＷ）に対する補正処理や、色変換処理、フィルタ処理などの一般的な画像処理を施すタイミング制御については省略して記載してある。

【0034】

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図３は、本実施形態における電子内視鏡装置の構成を示したブロック図である。図示する例では、電子内視鏡装置２は、内視鏡スコープ４０と、画像処理プロセッサ５０と、モニタ３０と、図示せぬ光源装置とを備える。モニタ３０は、第１の実施形態におけるモニタ３０と同様である。

【0035】

内視鏡スコープ４０は、ＣＭＯＳセンサ４１０と、撮像発振回路４２０と、位相比較器４３０と、電光変換部４４０とを備える。ＣＭＯＳセンサ４１０は、ＣＫ逓倍部４１１と、外部同期ＴＧ４１２と、画素４１３と、Ａ／Ｄ変換器４１４と、Ｐ／Ｓ変換器４１５と、８ｂ１０ｂ変換部４１６と、差動変換部４１７とを備える。

【0036】

撮像発振回路４２０は、ＣＭＯＳセンサ４１０を駆動するための撮像クロックを生成する。位相比較器４３０は、撮像発振回路４２０が生成した撮像クロックの位相と、画像処理プロセッサ５０から送信されるモニタ表示同期信号の位相とを比較し、撮像発振回路４２０が生成した撮像クロックの位相と、モニタ表示同期信号の位相とが一致するように、撮像発振回路４２０の発振を制御する。すなわち、位相比較器４３０は、撮像発振回路４２０が出力する撮像クロックの周波数を制御する。ＣＫ逓倍部４１１は、撮像発振回路４２０が生成した撮像クロックを逓倍する。

【0037】

外部同期ＴＧ４１２と、画素４１３と、Ａ／Ｄ変換器４１４と、Ｐ／Ｓ変換器４１５と、８ｂ１０ｂ変換部４１６と、差動変換部４１７とは、第１の実施形態における各部と同様である。電光変換部４４０は、差動変換部４１７が変換した差動信号を光信号に変換し、変換した光信号を、光ケーブルを介して画像処理プロセッサ５０に対して送信する。

【0038】

画像処理プロセッサ５０は、光電変換部５０１と、差動信号受信部５０２と、クロックリカバリー５０３と、Ｓ／Ｐ変換器５０４と、バーストメモリ５０５と、表示発振回路５０６と、モニタ同期信号生成部５０７と、アイソレーション回路５０８と、画像処理部５０９と、ドライバ５１０とを備える。なお、画像処理プロセッサ５０は、バーストメモリ５０５の代わりにフレームメモリを備えていてもよい。

【0039】

光電変換部５０１は、光ケーブルを介して内視鏡スコープ４０から送信された光信号を受信し、受信した光信号を差動信号に変換する。差動信号受信部５０２は、光電変換部５０１が変換した差動信号をシリアル信号に変換する。クロックリカバリー５０３と、Ｓ／Ｐ変換器５０４と、バーストメモリ５０５と、表示発振回路５０６と、モニタ同期信号生成部５０７と、アイソレーション回路５０８と、画像処理部５０９と、ドライバ５１０は、第１の実施形態における各部と同様である。ここで差動信号受信部５０２は、光電変換部からの出力信号が差動信号である例を示したが、光電変換部から出力する信号を受信する電気信号受信部であってもよい。

【0040】

また、図示していないが、内視鏡スコープ４０は、体腔内に挿入される可動性の挿入部と、挿入部の基端部分に連設された操作部と、画像処理プロセッサ５０などに接続されるユニバーサルコードとを備える。ユニバーサルコードの基端は、スコープコネクタに連結されている。スコープコネクタは複合タイプのものである。スコープコネクタには画像処理プロセッサ５０や光源装置が接続される。挿入部の先端には、体腔内撮影用のＣＭＯＳセンサ４１０などが内蔵された先端部が連設されている。操作部またはスコープコネクタには、撮像発振回路４２０と位相比較器４３０とが備えられている。

【0041】

また、本実施形態の電子内視鏡装置２は、第１の実施形態における電子内視鏡装置１とは異なり、ＣＭＯＳセンサ４１０は撮像発振回路４２０を内蔵していない。また、撮像発振回路４２０は、例えばＶＣＸＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｘｔａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ、電圧制御水晶発振器）と呼ばれる周波数を可変することができる水晶発振モジュールで構成されている。また、ＣＭＯＳセンサ４１０には電光変換部４４０が接続されており、内視鏡スコープ４０から画像処理プロセッサ５０まで、光ケーブルを介してデータを転送する形態を採っている。

【0042】

なお、上述した例では、比較的配置する部材の大きさなどに制約事項が少ない操作部またはスコープコネクタに、撮像発振回路４２０と位相比較器４３０とを配置した例を示したが、これに限らず、撮像発振回路４２０と位相比較器４３０とをＣＭＯＳセンサ４１０の近傍、即ち先端部に配置するようにしてもよい。また、本実施形態に示した構成と、第１の実施形態に示した構成とを組み合わせた構成としてもよい。例えば、本実施形態では、内視鏡スコープ４０から画像処理プロセッサ５０まで、光ケーブルを介してデータを転送する形態を採っているが、差動ケーブルを介してデータを転送する形態としてもよい。また、画像処理プロセッサ５０から内視鏡スコープ４０に出力される同期信号は、ジッタなどの影響を少なくするために差動信号で伝送する構成であってもよい。

【0043】

次に、内視鏡スコープ４０が１フレームの画像を撮像する周期と、画像処理プロセッサ５０が１フレームの画像をモニタ３０に表示させる周期とを同期させる方法について説明する。

【0044】

画像処理プロセッサ５０の表示発振回路５０６は、表示クロックを生成する。そして、モニタ同期信号生成部５０７は、表示発振回路５０６が生成した表示クロックに基づいてモニタ表示同期信号を生成する。ドライバ５１０は、モニタ同期信号生成部５０７が生成したモニタ表示同期信号を内視鏡スコープ４０に対して送信する。

【0045】

一方、内視鏡スコープ４０の撮像発振回路４２０は撮像クロックを生成する。位相比較器４３０は、撮像発振回路４２０が生成した撮像クロックの位相と、画像処理プロセッサ５０から入力されるモニタ表示同期信号の位相とを比較し、撮像発振回路４２０が生成した撮像クロックの位相と、モニタ表示同期信号の位相とが一致するように、撮像発振回路４２０の発振、すなわち、撮像発振回路４２０が出力する撮像クロックの周波数を制御する。言い換えると、撮像発振回路４２０が生成した撮像クロックの立ち上がりエッジと、モニタ表示同期信号の立ち上がりエッジとが同位相となるように、撮像発振回路４２０が出力する撮像クロックの周波数を制御する。これにより、撮像発振回路４２０が生成した撮像クロックの位相と、画像処理プロセッサ５０から入力されるモニタ表示同期信号の位相とが一致する。

【0046】

内視鏡スコープ４０のＣＫ逓倍部４１１は、撮像発振回路４２０が生成した、モニタ表示同期信号と位相が同期している撮像クロックを逓倍する。なお、ＣＫ逓倍部４１１が逓倍する前の撮像クロックの位相と、モニタ表示同期信号の位相とは一致しているため、ＣＫ逓倍部４１１が逓倍した後の撮像クロックも、モニタ表示同期信号の位相と一致している。

【0047】

画素４１３は、撮像発振回路４２０が生成してＣＫ逓倍部４１１が逓倍した撮像クロックで動作し、外部同期ＴＧ４１２が生成した撮像同期信号に基づいたタイミングで、１フレームの画像を撮像する。また、画像処理プロセッサ５０の画像処理部５０９は、モニタ同期信号生成部５０７が生成したモニタ表示同期信号に基づいたタイミングで、１フレームの画像をモニタ３０に表示させる。このとき、撮像発振回路４２０が生成してＣＫ逓倍部４１１が逓倍した撮像クロックの位相と、モニタ同期信号生成部５０７が生成したモニタ表示同期信号の位相とが一致しているため、内視鏡スコープ４０が１枚の画像を撮像する周期と、画像処理プロセッサ５０が１枚の画像をモニタ３０に表示させる周期とを完全に合わせることができる。

【0048】

従って、電子内視鏡装置２は、ＣＭＯＳセンサ４１０の処理が高速化した場合においても、内視鏡スコープ４０が画像を撮像する周期と、画像処理プロセッサ５０がモニタ３０に画像を表示させる周期との同期を確保することができる。また、これにより、電子内視鏡装置２は、「追い越し」や「コマ落ち」といった現象を抑えることができる。

【0049】

また、電子内視鏡装置２は、内視鏡スコープ４０から画像処理プロセッサ５０に画像データを送信する際には、ＣＭＯＳセンサ４１０が出力する電気信号を光信号に変換し、光ケーブルを介して送信するため、外乱ノイズの影響を受けにくい。そのため、電子内視鏡装置２は、画素４１３が高性能化することで画像データの容量が多くなり、内視鏡スコープ４０から画像処理プロセッサ５０に対する画像データの伝送速度が高速化した場合においても、外乱ノイズの影響を受けにくい状態で画像データを送信することができる。また、電子内視鏡装置２は、表示に用いるモニタ表示同期信号にＣＭＯＳセンサ４１０を同期させて動作可能であるため、撮像から表示までの位相を固定することができる。さらに、画像処理部５０９と処理タイミングを連携させることにより、表示遅延の少ないモニタ表示を可能とする。また、内視鏡スコープ４０から画像処理プロセッサ５０に画像データを送信する経路は電気信号線ではないため、アイソレーション回路を削減することが可能である。

【0050】

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図４は、本実施形態における電子内視鏡装置の構成を示したブロック図である。図示する例では、電子内視鏡装置３は、内視鏡スコープ６０と、画像処理プロセッサ７０と、モニタ３０と、図示せぬ光源装置とを備える。モニタ３０は、第１の実施形態におけるモニタ３０と同様である。

【0051】

内視鏡スコープ６０は、ＣＭＯＳセンサ６１０と、発振子６２０と、無線受信復調回路６３０と、無線変調送信回路６４０と、アンテナ６５０とを備える。なお、請求項に係る無線送信部は、例えば、無線変調送信回路６４０とアンテナ６５０とに対応する。ＣＭＯＳセンサ６１０は、撮像発振回路６１１と、ＣＫ逓倍部６１２と、位相比較器６１３と、外部同期ＴＧ６１４と、画素６１５と、Ａ／Ｄ変換器６１６と、圧縮回路６１７（圧縮部）と、同期符号挿入回路６１８と、Ｐ／Ｓ変換器６１９と、８ｂ１０ｂ変換部６２０と、差動変換部６２１とを備える。

【0052】

発振子６２０と、撮像発振回路６１１と、ＣＫ逓倍部６１２と、位相比較器６１３と、外部同期ＴＧ６１４と、画素６１５と、Ａ／Ｄ変換器６１６と、８ｂ１０ｂ変換部６２０と、差動変換部６２１とは、第１の実施形態における各部と同様である。圧縮回路６１７は、Ａ／Ｄ変換器６１６が変換したパラレル信号を圧縮する。同期符号挿入回路６１８は、圧縮回路６１７が圧縮したパラレル信号に、外部同期ＴＧ６１４が生成した撮像同期信号に基づいた撮像同期符号を挿入する。Ｐ／Ｓ変換器６１９は、同期符号挿入回路６１８が撮像同期符号を挿入したパラレル信号をシリアル信号に変換する。無線変調送信回路６４０は、差動変換部６２１が変換した差動信号を変調し、無線変調信号を生成する。

【0053】

アンテナ６５０は、外部機器と無線信号を送受信する。具体的には、アンテナ６５０は、画像処理プロセッサ７０から送信される無線変調信号を受信する。また、アンテナ６５０は、無線変調送信回路６４０が変換した無線変調信号を画像処理プロセッサ７０に対して送信する。無線受信復調回路６３０は、アンテナ６５０が受信した無線変調信号を復調してモニタ表示同期信号を取得する。

【0054】

画像処理プロセッサ７０は、アンテナ７０１と、無線受信復調回路７０２と、クロックリカバリー７０３と、Ｓ／Ｐ変換器７０４と、伸張回路７０５（伸張部）と、フレームメモリ７０６と、符号判定回路７０７と、表示発振回路７０８と、モニタ同期信号生成部７０９と、画像処理部７１０と、無線変調送信回路７１１とを備える。なお、請求項に係る無線受信部は、例えば、アンテナ７０１と無線受信復調回路７０２とに対応する。表示発振回路７０８とモニタ同期信号生成部７０９とは、第１の実施形態における各部と同様である。

【0055】

アンテナ７０１は、外部機器と無線信号を送受信する。具体的には、アンテナ７０１は、内視鏡スコープ６０から送信される無線変調信号を受信する。また、アンテナ７０１は、無線変調送信回路７１１が変調した無線変調信号を内視鏡スコープ６０に対して送信する。無線受信復調回路７０２は、アンテナ７０１が受信した無線変調信号を復調してシリアル信号を取得する。クロックリカバリー７０３は、無線受信復調回路７０２が取得したシリアル信号からクロックを生成する。Ｓ／Ｐ変換器７０４は、無線受信復調回路７０２が取得したシリアル信号をパラレル信号に変換する。伸張回路７０５は、Ｓ／Ｐ変換部７０４が変換したパラレル信号を伸張する。フレームメモリ７０６は、クロックリカバリー７０３が生成したクロック（Ｗ−ＣＫ）に基づいて、伸張回路７０５が伸張したパラレル信号、すなわち画像データを記憶する。符号判定回路７０７は、伸張回路７０５が伸張したパラレル信号に基づいて、画像データの先頭を判定する。

【0056】

画像処理部７１０は、表示発振回路７０８の発振に基づいた読み出しクロック（Ｒ−ＣＫ）に基づいて、フレームメモリ７０６から画像データを読み出し、モニタ同期信号生成部７０９が生成したモニタ表示同期信号に基づいたタイミングで、画像データに基づいた画像（１フレームの画像）をモニタ３０に表示させる。無線変調送信回路７１１は、モニタ同期信号生成部７０９が生成したモニタ表示同期信号を変調し、無線変調信号を生成する。

【0057】

また、図示していないが、内視鏡スコープ６０は、体腔内に挿入される可動性の挿入部と、挿入部の基端部分に連設された操作部とを備える。挿入部の先端には、体腔内撮影用のＣＭＯＳセンサ６１０などが内蔵された先端部が連設されている。

【0058】

なお、上述した例では、ＣＭＯＳセンサ６１０は撮像発振回路６１１を内蔵している例を示したが、これに限らず、第２の実施形態に示したように、周波数を可変することができる水晶発振モジュール（ＶＣＸＯ）をＣＭＯＳセンサ６１０の外（先端部以外）に配置する構成としてもよい。また、本実施形態に示した構成と、第１の実施形態および第２の実施形態に示した構成とを組み合わせた構成としてもよい。

【0059】

内視鏡スコープ６０が１フレームの画像を撮像する周期と、画像処理プロセッサ７０が１フレームの画像をモニタ３０に表示させる周期とを同期させる方法は、第１の実施形態における同期方法と同様である。従って、電子内視鏡装置３は、第１の実施形態における電子内視鏡装置１と同様に、ＣＭＯＳセンサ６１０の処理が高速化した場合においても、内視鏡スコープ６０が画像を撮像する周期と、画像処理プロセッサ７０がモニタ３０に画像を表示させる周期との同期を確保することができる。また、これにより、電子内視鏡装置３は、「追い越し」や「コマ落ち」といった現象を抑えることができる。

【0060】

また、電子内視鏡装置３は、内視鏡スコープ６０から画像処理プロセッサ７０に画像データを送信する際には無線通信を用いて送信するため、外乱ノイズの影響を受けにくい。そのため、電子内視鏡装置３は、画素が高性能化することで画像データの容量が多くなり、内視鏡スコープ６０から画像処理プロセッサ７０に対する画像データの伝送速度が高速化した場合においても、外乱ノイズの影響を受けにくい状態で画像データを送信することができる。また、内視鏡スコープ６０から画像処理プロセッサ７０に画像データを送信する経路は無線であるため、内視鏡スコープ６０の細径化や、アイソレーション回路を削減することが可能である。

【0061】

以上、この発明の第１の実施形態から第３の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【符号の説明】

【0062】

１，２，３・・・電子内視鏡装置、１０，４０，６０・・・内視鏡スコープ、２０，５０，７０・・・画像処理プロセッサ、３０・・・モニタ、１１０，４１０，６１０・・・ＣＭＯＳセンサ、１１１，４２０，６１１・・・撮像発振回路、１１２，４１１，６１２・・・ＣＫ逓倍部、１１３，４３０，６１３・・・位相比較器、１１４，４１２，６１４・・・外部同期ＴＧ、１１５，４１３，６１５・・・画素、１１６，４１４，６１６・・・Ａ／Ｄ変換器、１１７，４１５，６１９・・・Ｐ／Ｓ変換器、１１８，４１６，６２０・・・８ｂ１０ｂ変換部、１１９，４１７，６２１・・・差動変換部、１２０，６２０・・・発振子、１３０・・・差動ドライバ、２０１，５０２・・・差動信号受信部、２０２，２０８，５０８・・・アイソレーション回路、２０３，５０３，７０３・・・クロックリカバリー、２０４，５０４，７０４・・・Ｓ／Ｐ変換器、２０５，５０５・・・バーストメモリ、２０６，５０６，７０８・・・表示発振回路、２０７，５０７，７０９・・・モニタ同期信号生成部、２０９，５０９，７１０・・・画像処理部、２１０，５１０・・・ドライバ、４４０・・・電光変換部、５０１・・・光電変換部、６１７・・・圧縮回路、６１８・・・同期符号挿入回路、６３０，７０２・・・無線受信復調回路、６４０，７１１・・・無線変調送信回路、６５０，７０１・・・アンテナ、７０５・・・伸張回路、７０６・・・フレームメモリ、７０７・・・符号判定回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】