DE10226582B4

DE10226582B4 - Elektronisches Endoskop mit Farbeinstellfunktion

Info

Publication number: DE10226582B4
Application number: DE10226582A
Authority: DE
Inventors: Mitsuru Iida; Haruhiko Hibi; Kenichi Iriyama
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2009-08-27
Anticipated expiration: 2022-06-15
Also published as: DE10226582A1; JP4338337B2; JP2002369798A; US6943822B2; US20030001952A1

Abstract

Elektronisches Endoskop mit einem Videoskop (50) mit Bildsensor (54) und einem lösbar an das Videoskop (50) angeschlossenen Videoprozessor (10) sowie
einer Lichtquelle (12), die Beleuchtungslicht auf ein Objekt (S) aussendet, wobei dem Objekt (S) entsprechende Farbbildsignale, die mehrere Farbsignalkomponenten entsprechend mehreren Farbelementen enthalten, aus dem Bildsensor (54) ausgelesen werden, und
einem Farbeinstellmittel, das eine Farbeinstellung an den Farbbildsignalen vornimmt, um Videosignale zu erzeugen, wobei
ein Lichtquellendetektor (56) vorgesehen ist, der den Lichtquellentyp erfaßt, das Farbeinstellmittel die Farbeinstellung entsprechend dem Lichtquellentyp so vornimmt, daß in einem dargestellten Objektbild die Farbe korrekt wiedergegeben wird,
das Farbeinstellmittel in dem Videoskop (50) vorgesehen ist,
das Videoskop (50) einen Einstelldatenspeicher (57) zum Speichern einer Reihe von Farbeinstelldaten entsprechend mehreren Lichtquellentypen hat,
aus der Reihe von Farbeinstelldaten ein Satz von dem gerade vorhandenen Lichtquellentyp zugeordneten Farbeinstelldaten ausgewählt und aus dem Einstelldatenspeicher (57) ausgelesen wird und das Farbeinstellmittel die Farbeinstellung entsprechend...

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Endoskop und ein Videoskop zum Betrachten von inneren Organen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Farbeinstellung für Bildsignale, die aus einem Bildsensor ausgelesen werden.
In einem elektronischen Endoskop ist eine Lampe zum Beleuchten eines Objektes vorgesehen. Von der Lampe ausgesendetes Licht tritt durch ein Lichtleitfaserbündel, das in einem Videoskop vorgesehen ist, und wird auf das distale Ende des Videoskops gerichtet. Das von dem distalen Ende des Videoskops ausgesendete Licht wird an einem Objekt reflektiert und so ein Objektbild auf einem Bildsensor, zum Beispiel einer CCD, erzeugt, der am distalen Ende des Videoskops vorgesehen ist. CCD steht hierbei für ladungsgekoppelte Vorrichtung.
Um ein Farbbild auf einem Monitor darzustellen, wird in dem Bilderzeugungsprozeß üblicherweise ein sequentielles RGB-System eingesetzt, das mit einem rotierenden Farbfilter oder nach einem Verfahren arbeitet, das ein auf einem Chip vorgesehenes Farbfilter nutzt. Auf diese Weise werden Bildsignale, die den Primärfarben (R, G, B) oder den Komplementärfarben entsprechen, erzeugt und dann aus dem Bildsensor ausgelesen. Um die Bildsignale auszulesen, wird ein Farbeinstellprozeß, der eine Einstellung des Weißabgleichs beinhaltet, durchgeführt, so daß das Objektbild mit der richtigen Farbe auf dem Monitor wiedergegeben wird.
Als Lampe wird üblicherweise eine Xenon-Lampe, eine Metallhalogenid-Lampe oder eine Halogen-Lampe verwendet, die jeweils eine besondere spektrale Verteilung haben. Beispielsweise enthält das von der Halogen-Lampe ausgesendete Licht einen großen Anteil an Lichtkomponenten mit Wellenlängen, die der Farbe Gelb entsprechen. Deshalb sendet diese Lampe Licht aus, dessen Farbe der Farbe Gelb nahe kommt. Dagegen sendet die Xenon-Lampe Licht aus, das Tageslicht nahe kommt. Die in den Bildsignalen vorhandenen Farbsignalkomponenten variieren demnach mit den unterschiedlichen spektralen Verteilungen, d. h. mit den unterschiedlichen Lampentypen. Um den Farbabgleich des auf einem Monitor dargestellten Objektbildes einzustellen, wird deshalb ein Farbeinstellprozeß entsprechend der spektralen Verteilung vorgenommen.
Wird jedoch eine Signalverarbeitungsschaltung in Auslegung auf eine bestimmte Lampe gefertigt, so kann diese Lampe nicht durch eine Lampe anderen Typs ersetzt werden, ohne die Signalverarbeitungsschaltung abändern zu müssen. Werden dennoch andere Lampentypen eingesetzt, so wird ein nicht korrekter Farbeinstellprozeß durchgeführt, so daß die Farbe in dem Objektbild nicht richtig wiedergegeben werden kann. Deshalb sollte ein elektronisches Endoskop eigens für jeden Lampentyp entworfen und gefertigt werden.
Aus der JP 06-125871 A und der JP 2001-078221 A sind elektronische Endoskope bekannt, bei denen eine Farbeinstellung in Abhängigkeit des gerade verwendeten Lichtquellentyps vorgenommen wird. Insbesondere ist es aus diesem Stand der Technik bekannt, auf Grundlage von ausgelesenen Farbbildsignalen Primärfarbsignale zu erzeugen, die mit vom verwendeten Lichtquellentyp abhängigen Koeffizienten gewichtet sind.
Zum Stand der Technik wird ferner auf die US 51 11 804 A , die US 51 42 359 A und die US 54 08 263 A verwiesen, in denen ebenfalls elektronische Endoskope beschrieben sind, bei denen eine vom Lichtquellentyp abhängige Farbeinstellung durchgeführt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektronisches Endoskop und ein Videoskop anzugeben, die in der Lage sind, einen Farbeinstellprozeß entsprechend dem Lampentyp einzustellen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch das elektronische Endoskop mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das Videoskop mit den Merkmalen des Anspruchs 4. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das elektronische Endoskop nach der Erfindung hat ein Videoskop (Videobeobachtungsteil) mit einem Bildsensor und einem Videoprozessor. Das Videoskop ist lösbar an den Videoprozessor angeschlossen. Das elektronische Endoskop hat eine Lichtquelle, ein Farbeinstellmittel und einen Lichtquellendetektor. Die Lichtquelle sendet Licht zum Beleuchten eines Objektes aus, so daß auf dem Bildsensor ein Objektbild erzeugt wird. Um ein Farbobjektbild auf einem Monitor darzustellen, ist beispielsweise ein Farbfilter zwischen Lichtquelle und Bildsensor angeordnet. Das Farbfilter hat mehrere Farbelemente, zum Beispiel Primärfarbelemente oder Komplementärfarbelemente, um Farbbildsignale zu erzeugen, die mehrere Farbsignalkomponenten entsprechend den mehreren Farbelementen enthalten. Die in dem Bildsensor erzeugten Farbbildsignale werden ausgelesen, und das Farbeinstellmittel führt an den Farbbildsignalen einen Farbeinstellprozeß durch, um Videosignale zu erzeugen. Auf dem Monitor wird das Farbbild entsprechend diesen Videosignalen dargestellt.
Als Lichtquelle wird beispielsweise eine mit elektrischer Entladung arbeitende Lampe (Gas-Lampe) wie eine Xenon-Lampe, eine Metallhalogenid-Lampe oder eine Halogen-Lampe etc. eingesetzt. Jede dieser Lampen hat eine besondere spektrale Verteilung. Der Lichtquellendetektor erfaßt den Lichtquellentyp, worauf das Farbeinstellmittel den Farbeinstellprozeß entsprechend diesem Lichtquellentyp so durchführt, daß die Farbe in dem dargestellten Objektbild korrekt wiedergegeben wird. Da der Farbeinstellprozeß entsprechend dem Lichtquellentyp durch geführt wird, wird für jeden Lichtquellentyp stets die korrekte Farbe in dem dargestellten Objektbild wiedergegeben, ohne die Signalschaltung abwandeln zu müssen.
Das Farbeinstellmittel ist in dem Videoskop vorgesehen. In diesem Fall kann ein Videoskop gemeinsam für mehrere Videoprozessoren verwendet werden, die unterschiedliche Lichtquellen haben.
In dem Farbeinstellprozeß wird ein Weißabgleich vorgenommen. So enthält das Farbeinstellmittel ein Weißabgleich-Einstellmittel, das eine Verstärkungssteuerung anwendet, um das relative Verhältnis von R-, G- und B-Signalkomponenten einzustellen, die aus den Farbbildsignalen erzeugt werden. In diesem Fall wird der Farbeinstellprozeß entsprechend den Verstärkungsdaten durchgeführt. Deshalb enthält das Videoskop einen Einstelldatenspeicher zum Speichern einer Reihe von Farbeinstelldaten entsprechend mehreren Lichtquellentypen. Der dem gerade vorhandenen Lichtquellentyp zugeordnete Satz von Farbeinstelldaten wird aus dieser Reihe von Einstelldaten ausgewählt und aus dem Einstelldatenspeicher ausgelesen. Das Farbeinstellmittel führt den Farbeinstellprozeß entsprechend dem ausgewählten Satz von Farbeinstelldaten durch.
Ist beispielsweise die Lichtquelle in dem Videoprozessor vorgesehen, so hat das Farbeinstellmittel einen Speicherbereich zum Laden und Speichern des genannten Satzes von Farbeinstelldaten, und der Videoprozessor hat einen Lichtquellenspeicher zum Speichern von Lichtquellendaten. Ferner hat das Videoskop ein Dateneinstellmittel, das den Satz von Farbeinstelldaten einstellt, d. h. diesen Satz in dem genannten Speicherbereich speichert. Der Lichtquellendetektor erfaßt den Lichtquellentyp über die Lichtquellendaten, und das Dateneinstellmittel stellt den Satz von Farbeinstelldaten entsprechend den Lichtquellendaten ein, wenn das Videoskop an den Videoprozessor angeschlossen ist.
Zusätzlich zu dem Mittel zum Durchführen des Weißabgleichs hat das Farbeinstellmittel einen Primärfarbsignalgenerator, ein Gammakorrekturmittel und einen Videosignalgenerator. Der Primärfarbsignalgenerator erzeugt auf Grundlage der aus dem Bildspeicher ausgelesenen Farbbildsignale Primärfarbsignale, die aus der Farbe Rot entsprechenden R-Signalkomponenten, der Farbe Grün entsprechenden G-Signalkomponenten und der Farbe Blau entsprechenden B-Signalkomponenten bestehen. Das Gammakorrekturmittel nimmt an den hinsichtlich des Weißabgleichs eingestellten Primärfarbbildsignalen eine Gammakorrektur vor. Der Videosignalgenerator erzeugt auf Grundlage der gammakorrigierten Primärfarbbildsignale die Videosignale, die Luminanzsignale und Farbdifferenzsignale enthalten.
Ein Videoskop nach der Erfindung ist in einem elektronischen Endoskop vorgesehen, das eine Lichtquelle zum Beleuchten eines Objektes hat. Das Videoskop hat einen Bildsensor und ist lösbar an den Videoprozessor angeschlossen. Das Vi deoskop hat ein Farbeinstellmittel, das für die aus dem Bildsensor ausgelesenen Farbbildsignale einen Farbeinstellprozeß durchführt, sowie einen Lichtquellendetektor, der den Lichtquellentyp erfaßt. Die Farbbildsignale enthalten mehrere Farbsignalkomponenten entsprechend mehreren Farbelementen, wobei auf Grundlage der Farbbildsignale Videosignale erzeugt werden. Das Farbeinstellmittel führt den Farbeinstellprozeß entsprechend dem erfaßten Lichtquellentyp so durch, daß in dem dargestellten Objektbild die Farbe korrekt wiedergegeben wird.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines elektronischen Endoskops als Ausführungsbeispiel,
2 eine Erstsignalverarbeitungsschaltung im Detail,
3 eine Tabelle, die in einem EEPROM gespeicherten Farbeinstelldaten zugeordnet ist,
4 ein Flußdiagramm des Datenübertragungsprozesses, der in einer in dem Videoprozessor vorgesehenen Systemsteuerschaltung durchgeführt wird, und
5 ein Flußdiagramm des Dateneinstellprozesses, der in einer in dem Videoskop vorgesehenen Videoskopsteuerung durchgeführt wird.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
1 zeigt ein Blockdiagramm eines elektronischen Endoskops, das ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
In dem elektronischen Endoskop sind ein Videoskop 50 mit einer Bildsensor-CCD 54 und ein Videoprozessor 10 vorgesehen, der aus dem Videoskop 50 zugeführte Signale verarbeitet. Eine Tastatur 34 und ein Monitor 32 zum Darstellen eines Objektbildes sind an den Videoprozessor 10 angeschlossen. Ferner ist das Videskop 50 lösbar an den Videoprozessor 10 angeschlossen.
In dem Videoprozessor 10 ist eine Lampe 12 zum Beleuchten eines Objektes S als Lichtquelle vorgesehen. Wird ein nicht gezeigter, an dem Videoprozessor 10 vorgesehener Lampenschalter eingeschaltet, so liefert eine Lampenstromquelle 11, die eine Lampensteuerung 11A enthält, elektrische Energie an eine Lampe 12. Die Lampe 12 wird so eingeschaltet. Von der Lampe 12 ausgesendetes Licht wird über eine Kondensorlinse 14 auf eine Eintrittsfläche 51A eines Lichtleitfaserbündels 51 gerichtet. Das durch das Videoskop 50 geführte Lichtleitfaserbündel 51 richtet das Licht weiter auf das distale Ende des Videoskops 50, wobei das durch das Lichtleitfaserbündel 51 tretende Licht aus dessen Endfläche 51B austritt und über eine Zerstreuungslinse 52 auf das Objekt S gesendet wird, so daß letzteres beleuchtet wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Lampe 12 eine Halogen-Lampe, eine Xenon-Lampe oder eine Metallhalogenid-Lampe.
Das an dem Objekt S reflektierte Licht tritt durch die Objektivlinse 53 und erreicht die CCD 54, so daß auf deren Lichtempfangsfläche das Objektbild S erzeugt wird. Für den Farbbilderzeugungsprozeß wird in diesem Ausführungsbeispiel ein Farbfilterverfahren angewendet, das ein auf einem Chip vorgesehenes Farbfilter ("on-chip"-Farbfilter) einsetzt. Auf einer Fotorsensorfläche der CCD 54 ist ein Farbfilter 59, das schachbrettartig von vier Farbelementen für Gelb (Y), Magente (Mg), Cyan (Cy) und Grün (G) gebildet ist, so angeordnet, daß die vier Farbelemente den Pixeln gegenüberliegen, die in der Lichtempfangsfläche angeordnet sind. In der CCD 54 werden mittels fotoelektrischer Wandlung Farbbildsignale entsprechend dem durch das Farbfilter 59 tretenden Licht erzeugt. Die erzeugten Farbbildsignale bestehen aus mehreren Farbsignalkomponenten. Dann wird ein (1) Teilbildwert von Bildsignalen in regelmäßigen Zeitabständen mit dem sogenannten „sequentiellen Farbdifferenz-Zeilen-System" aus der CCD 54 ausgelesen. In diesem Ausführungsbeispiel wird als Farb-TV-Standard der NTSC-Standard verwen det, so daß ein (1) Teilbildwert von Bildsignalen in Zeitabständen von 1/60 Sekunden aus der CCD 54 ausgelesen und dann einer Anfangs- oder Erstsignalverarbeitungsschaltung 55 zugeführt werden.
In der Erstsignalverarbeitungsschaltung 55 werden, wie weiter unten beschrieben, die Bidlsignale verschiedenen Prozessen unterzogen, wodurch Videosignale erzeugt werden, die Luminanzsignale und Farbdifferenzsignale beinhalten. In der Erstsignalverarbeitungsschaltung 55 ist ein nicht gezeigter, zum Steuern der CCD 54 bestimmter CCD-Treiber vorgesehen, wodurch der CCD 54 Treibersignale zugeführt werden. Die erzeugten Luminanzsignale und Farbdifferenzsignale werden einer Nachsignalverarbeitungsschaltung 28 und die Luminanzsignale ferner einer Lichtsteuerschaltung 23 zugeführt. Entsprechend der zeitlichen Festlegung der Ausgabe, d. h. dem Ausgabetiming der Luminanzsignale, werden der Lichtsteuerschaltung 23 von der Erstsignalverarbeitungsschaltung 55 Synchronisationssignale zugeführt. In der Nachsignalverarbeitungsschaltung 28 werden die zugeführten Videosignale einem vorgegebenen Prozeß unterzogen, worauf die so verarbeiteten Videosignale an den Monitor 32 als NTSC-Mischsignale, S-Videosignale und RGB-Komponentensignale ausgegeben werden. Auf dem Monitor 32 wird so das Objektbild dargestellt.
Eine Systemsteuerschaltung 22, die eine zentrale Prozessoreinheit 24, kurz CPU, enthält, steuert den Videoprozessor 10 und gibt Steuersignale an die Lichtsteuerschaltung 23, die Lampensteuerung 11A, die Nachsignalverarbeitungsschaltung 28 etc. aus. In einer Zeitsteuerschaltung 30 werden jeder in dem Videoprozessor 10 vorgesehenen Schaltung Taktimpulse zugeführt. Außerdem werden der Nachsignalverarbeitungsschaltung 28 Synchronisationssignale zugeführt, die zeitlich in die Videosignale zu verschachteln sind. In einem Nur-Lese-Speicher 25, kurz ROM, werden im Vorfeld Lampendaten eingespeichert, die drei Lampentypen zugeordnet sind, nämlich Halogen-Lampen, Metallhalogenid-Lampen und Xenon-Lampen.
Zwischen der Eintrittsfläche 51A und der Kondensorlinse 14 befindet sich eine Blende 16 zum Einstellen der das Objekt S beleuchtenden Lichtmenge. Die Blen de 16 wird über einen Motor 18 geöffnet und geschlossen. Die Lichtsteuerschaltung 23 ist als digitaler Signalprozessor, kurz DSP, ausgebildet und steuert die Blende 16 so, daß die Helligkeit des auf dem Monitor 32 dargestellten Objektbildes auf einem korrekten Wert gehalten wird. Die Lichtsteuerschaltung 23 gibt entsprechend den zugeführten Luminanzsignalen Steuersignale an einen Motortreiber 20 aus. Der Motor 18 wird dann von dem Motortreiber 20 so angesteuert, daß die Blende 16 um einen bestimmten Betrag geöffnet oder geschlossen wird.
In diesem Ausführungsbeispiel sind in dem Videoskop 50 eine Videoskopsteuerung 56, die das Videoskop 50 steuert, und ein elektronisch löschbarer, programmierbarer ROM 57, kurz EEPROM, vorgesehen. In dem EEPROM 57 sind zusätzlich zu Daten, die der Charakteristik des Videoskops 50, zum Beispiel der Pixelzahl, zugeordnet sind, Farbeinstelldaten gespeichert, die dem Farbeinstellprozeß zugeordnet sind.
Die Videoskopsteuerung 56 steuert die mit einem Register 55A versehene Erstsignalverarbeitungsschaltung 55 und greift auf die in dem EEPROM 57 gespeicherten Daten zu. Ist das Videoskop 50 an den Videoprozessor 10 angeschlossen, so werden verschiedene Daten zwischen der Videoskopsteuerung 56 und der Systemsteuerschaltung 22 übertragen. So werden die Daten, die auf die Charakteristik des Videoskops 50 bezogen sind, der Systemsteuerschaltung 22 zugeführt, während die Lampendaten, die auf den Typ der Lampe 12 bezogen sind, der Videoskopsteuerung 56 zugeführt werden. Dann werden bestimmte Daten, die den Lampendaten entsprechen, aus dem EEPROM 57 ausgelesen und in das Register 55A geschrieben. Die Erstsignalverarbeitungsschaltung 55 verarbeitet die Bildsignale entsprechend diesen eingeschriebenen Daten.
An einem Bedienfeld (Frontplatte) 56 des Videoprozessors 10 ist ein nicht gezeigter Einstellschalter zum Einstellen eines Grundluminanzpegels vorgesehen. Betätigt die Bedienperson diesen Einstellschalter, so wird der Systemsteuerschaltung 22 ein Betätigungssignal zugeführt. Die auf den Basisluminanzpegel bezogenen Daten werden temporär in einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff 26, kurz RAM, gespeichert und bei Anforderung der Lichtsteuerschaltung 23 zuge führt. Betätigt die Bedienperson eine Tastatur 34, um Zeicheninformation, zum Beispiel auf den Patienten bezogene Information, darzustellen, so wird das Betätigungssignal der Systemsteuerschaltung 22 zugeführt. Auf Grundlage des Betätigungssignals werden Zeichensignale erzeugt und in der Nachsignalverarbeitungsschaltung 28 den Videosignalen überlagert, so daß die Zeicheninformation zusammen mit dem Objektbild auf dem Monitor 32 dargestellt wird.
2 zeigt die Erstsignalverarbeitungsschaltung 55 im Detail. 3 zeigt eine Tabelle, die in dem EEPROM 57 gespeicherten Farbeinstelldaten zugeordnet ist.
Die aus der CCD 54 ausgelesenen Bildsignale werden in der Erstsignalverarbeitungsschaltung 55 von einem nichtgezeigten Verstärker verstärkt und dann einer Signaltrennschaltung 60 zugeführt. In der Signaltrennschaltung 60 werden die Farbbildsignale in Anfangsluminanzsignale Ya und Anfangschrominanzsignale C' getrennt, die einer RGB-Matrixschaltung 62 zugeführt werden. Bekanntlich sind die Anfangsluminanzsignale Ya (= 2R + 3G + 2B) Signale, die den Luminanzsignalen Y entsprechen. Dagegen beinhalten die Anfangschrominanzsignale C' Anfangsfarbdifferenzsignale C'r (= 2R – G) und C'b (= 2B – G), die Farbdifferenzsignalen Cr (= R – V) bzw. Farbdifferenzsignalen Cb (= B – Y) entsprechen.
In der RGB-Matrixschaltung 62 werden Primärfarbsignale bestehend aus Rot (R)-, Grün (G)- und Blau (B)-Signalkomponenten auf Grundlage der Anfangsluminanzsignale Ya und der Anfangschrominanzsignale C' nach folgenden Formeln berechnet. In diesen Formeln geben α und β die Werte von Daten „R MTX" bzw. „B MTX" an, die von der Videoskopsteuerung 56 geliefert werden. R = C'r + α × Ya (1) B = –C'b + β ×(Ya – C'r) (2) G = Ya – C'r + C'b (3)
Die erzeugten Primärfarbsignale R, G und B werden einer Weißabgleichsschaltung 64 zugeführt.
In der Weißabgleichsschaltung 64 wird für die R- und die B-Signalkomponenten der Primärfarbsignale (R, G, B) eine Verstärkungssteuerung entsprechend einem R- und einem B-Verstärkungswert vorgenommen. Der R- und der B-Verstärkungswert werden jeweils in einer Anfangseinstellung des elektronischen Endoskops als Wert von Anfangsverstärkungsdaten „R GAIN" bzw. als Wert von Anfangsverstärkungsdaten „B GAIN" eingestellt. Die Anfangsverstärkungsdaten R GAIN und B GAIN, die in den Farbeinstelldaten enthalten sind, werden von der Videoskopsteuerung 56 aus dem EEPROM 57 ausgelesen und dann der Weißabgleichsschaltung 64 zugeführt. Im Betrieb des elektronischen Endoskops erfolgt dagegen die Verstärkungssteuerung entsprechend Verstärkungsdaten R CONT und B CONT. Die Verstärkungsdaten R CONT und B CONT werden von der Videoskopsteuerung 56 aus dem EEPROM 57 ausgelesen und der Weißabgleichsschaltung 64 zugeführt. Es ist darauf hinzuweisen, daß das Primärfarbsignal G entsprechend einem Chrominanzverstärkungswert eingestellt werden kann, der einen Wert von aus dem Videoskop 56 zugeführten Verstärkungsdaten C LEVEL ist. Die verarbeiteten Primärfarbsignale werden einer Gammakorrekturschaltung 66 zugeführt.
In der Gammekorrekturschaltung 66 wird für die Primärfarbsignale eine Gammakorrektur durchgeführt. Die Gammacharakteristikkurve hängt von dem Wert von Gammacharakteristikdaten C-γ CON ab. Die korrigierten Signale werden einer Farbmatrixschaltung 68 zugeführt. In der Farbmatrixschaltung 68 werden auf Grundlage der Primärfarbsignale Luminanzsignale Y und Farbdifferenzsignale Cb (= B – Y) und Cr (= R – Y) erzeugt. Die Farbdifferenzsignale Cb und Cr, die Chrominanzsignale bilden, werden einer Phaseneinstellung unterzogen, und zwar entsprechend Phasensteuersignalen Cb HUE und Cr HUE, die von der Videoskopsteuerung 56 geliefert werden. Die Ausgangspegel der Farbdifferenzsignale Cb und Cr werden entsprechend Ausgangspegel-Einstelldaten Cb GAIN und Cr GAIN eingestellt, die von der Videoskopsteuerung 56 geliefert werden. Die Luminanzsignale Y und die Farbdifferenzsignale Cb und Cr werden dem Prozessor 10 zugeführt.
Die oben beschriebenen, in dem Farbeinstellprozeß genutzten Daten werden im Vorfeld unter vorgegebenen Adressen im EEPROM 57 gespeichert, wie 3 zeigt. In diesem Ausführungsbeispiel werden für jeden Lampentyp Farbeinstelldaten bereitgestellt. Die Farbeinstelldaten bestehen also aus einem für die Xenon-Lampe bestimmten Datensatz KD, einem für die Metallhalogenid-Lampe bestimmten Datensatz MD und einem für die Halogen-Lampe bestimmten Datensatz HD. Ist beispielsweise die in dem Prozessor 10 vorgesehene Lampe 12 eine Xenon-Lampe, so liest die Videoskopsteuerung 56 aus dem EEPROM 57 den Satz KD von Farbeinstelldaten aus, und es werden R-Anfangsverstärkungsdaten R GAIN, B-Anfangsverstärkungsdaten B GAIN, Phasensteuerdaten Cb HUE etc. in das in der Erstsignalverarbeitungsschaltung 55 vorgesehene Register 55A geladen. Der von der Videoskopsteuerung 56 ausgegebene Satz von Farbeinstelldaten wird von analogen in digitale Daten gewandelt und dann der Erstsignalverarbeitungsschaltung 55 zugeführt.
Da jede Lampe eine besondere spektrale Charakteristik hat, ist der Datenwert in einem vorgegebenen Datensatz von Farbeinstelldaten verschieden von dem entsprechenden Datenwert in einem anderen Datensatz von Farbeinstelldaten. Beispielsweise haben die R-Anfangsverstärkungsdaten R GAIN und die B-Anfangsverstärkungsdaten B GAIN in dem für die Xenon-Lampe bestimmten Datensatz KD im wesentlichen den gleichen Wert, da das von der Xenon-Lampe ausgesendete Licht weißem Licht nahe kommt. Da jedoch von der Halogen-Lampe ausgesendetes Licht gelbem Licht nahe kommt, ist für den für die Halogen-Lampe bestimmten Datensatz HD der Wert der R-Anfangsverstärkungsdaten R GAIN kleiner als der der B-Anfangsverstärkungsdaten B GAIN.
Unter Bezugnahme auf die 4 und 5 wird im folgenden der mit Farbeinstelldaten vorgenommene Dateneinstellprozeß erläutert. 4 zeigt ein Flußdiagramm des Datenübertragungsprozesses, der in der Systemsteuerschaltung 22 durchgeführt wird. Dieser Prozeß bildet eine Unterroutine einer nicht gezeigten Hauptroutine. 5 zeigt ein Flußdiagramm eines Dateneinstellprozesses, der in der in dem Videoskop 50 vorgesehenen Videoskopsteuerung 56 durchgeführt wird.
In Schritt 101 wird ein auf den Anschluß des Videoskops 50 bezogenes Erfassungssignal der Systemsteuerschaltung 22 zugeführt. In Schritt 102 wird ermittelt, ob das Videoskop 50 an den Videoprozessor 10 angeschlossen ist. Wird festgestellt, daß das Videoskop 50 nicht an den Videoprozessor 10 angeschlossen ist, so kehrt der Prozeß zu Schritt 101 zurück. Wird dagegen festgestellt, daß das Videoskop 50 an dem Videoprozessor 10 angeschlossen ist, so geht der Prozeß zu Schritt 103 über. In Schritt 103 erfolgt die Vorbereitung einer Datenkommunikation mit dem Videoskop 50. In Schritt 104 werden dann auf den Lampentyp bezogene Lampendaten von der Systemsteuerschaltung 22 an die Videoskopsteuerung 56 geliefert. Nach Schritt 104 geht der Prozeß zu Schritt 105 über.
In Schritt 105 wird ermittelt, ob von der Videoskopsteuerung 56 Bestätigungsdaten geliefert worden sind, die angeben, daß das Videoskop 50 die Lampendaten empfangen hat. Wird festgestellt, daß die Videoskopsteuerung 56 die Bestätigungsdaten nicht geliefert hat, so springt der Prozeß zu Schritt 104 zurück. Wird dagegen festgestellt, daß die Videoskopsteuerung 56 die Bestätigungsdaten geliefert hat, so geht der Prozeß zu Schritt 106 über und die Kommunikation mit dem Videoskop 50 ist abgeschlossen. Nach Abschluß dieser Kommunikation springt der Prozeß zur Hauptroutine zurück.
Der in 5 gezeigte Prozeß startet, wenn das Videoskop 50 an den Videoprozessor 10 angeschlossen ist. In Schritt 201 wird ein Prozeß durchgeführt, der die Übertragung von Lampendaten anfordert. Dann wird in Schritt 202 ermittelt, ob die Lampendaten in der Videoskopsteuerung 56 empfangen werden können. Wird festgestellt, daß die Lampendaten nicht empfangen werden können, so springt der Prozeß zu Schritt 201 zurück. Wird dagegen festgestellt, daß die Lampendaten empfangen werden können, so geht der Prozeß zu Schritt 203 über.
In Schritt 203 werden die Daten in der Videoskopsteuerung 56 empfangen. Dann wird in Schritt 204 ermittelt, ob die von der Systemsteuerschaltung 22 gelieferten Daten korrekt sind, d. h. ob diese Daten die Lampendaten sind. Wird festgestellt, daß die von der Systemsteuerschaltung 22 gelieferten Daten nicht korrekt sind, d. h. daß der Videoskopsteuerung 56 andere Daten zugeführt worden sind, so geht der Prozeß zu Schritt 205 über, worin eine Rückübertragung der Lampendaten angefordert wird. Wird dagegen festgestellt, daß die von der Systemsteuerschaltung 22 zugeführten Daten korrekte Lampendaten sind, so geht der Prozeß zu Schritt 206 über.
In Schritt 206 werden die Bestätigungsdaten der Systemsteuerschaltung 22 zugeführt. Dann wird in Schritt 207 der Lampentyp entsprechend den empfangenen Lampendaten ermittelt. In Schritt 208 wird ein Satz von den empfangenen Lampendaten entsprechend den Farbeinstelldaten aus dem EEPROM 57 ausgelesen und der Erstsignalverarbeitungsschaltung 55 zugeführt. Ist beispielsweise die Lampe 12 die Xenon-Lampe, so werden die Farbeinstelldaten KD aus dem EEPROM 57 ausgelesen.
In diesem Ausführungsbeispiel wird so eine Reihe von Farbeinstelldaten bestehend aus den Daten HD für eine Halogen-Lampe, den Daten KD für eine Xenon-Lampe und den Daten MD für eine Metallhalogenid-Lampe in dem in dem Videoskop 50 vorgesehenen EEPROM 57 gespeichert. Wird das Videoskop 50 an den Videoprozessor 10 angeschlossen, so werden die Lampendaten dem Videoskop 50 zugeführt, worauf der Lamentyp erfaßt wird. Der den Lampendaten entsprechende Satz von Farbeinstelldaten wird aus dem EEPROM 57 ausgelesen und dann der Erstsignalverarbeitungsschaltung 55 zugeführt. Die Erstsignalverarbeitungsschaltung 55 führt für die aus der CCD 54 ausgelesenen Bildsignale entsprechend dem von dem EEPROM 57 gelieferten Satz von Farbeinstelldaten den Farbeinstellprozeß durch, der den Signaltrennprozeß, den Prozeß zur Primärfarbsignalerzeugung, den Weißabgleichsprozeß, den Gammakorrekturprozeß sowie den Prozeß zur Videosignalerzeugung beinhaltet.
In diesem Ausführungsbeispiel wird an der CCD 54 das Komplementärfilter verwendet und für das Signalausleseverfahren das sequentielle Farbdifferenz-Zeilen-System angewendet. Es kann jedoch auch ein Primärfarbfilter (R, G, B) und ein Bayer-Verfahren angewendet werden. In diesem Fall ist die Erstsignalverarbeitungsschaltung 55 entsprechend dem Primärfarbfilter (R, G, B) und dem Bayer-Verfahren ausgebildet.
Für den Bilderzeugungsprozeß kann anstelle des Verfahrens, das mit einem auf einem Chip vorgesehenen Farbfilter arbeitet, auch ein sequentielles RGB-System verwendet werden, das mit einem rotierenden Farbfilter arbeitet. Anstelle des NTSC-Verfahrens können als TV-Standard andere Verfahren, wie das PAL-Verfahren angewendet werden.
Anstelle einer Gaslampe, d. h. einer mit einer elektrischen Entladung arbeitenden Lampe, kann auch eine LED als Lampe 12 verwendet werden. In diesem Fall wird ein Satz von Farbeinstelldaten bereitgestellt, die der spektralen Verteilung der LED entsprechen.
Für die Reihe von Farbeinstelldaten können auch gemeinsam genutzte Daten verwendet werden. Beispielsweise kann der Wert für die Gammakorrekturdaten C-γ CON für jede Lampe auf den gleichen Wert eingestellt werden.
Der Farbeinstellprozeß kann in dem Videoprozessor 10 durchgeführt werden. Ferner kann der Videoprozessor 10 aus einer die Lampe 12 enthaltenden Lichtquelleneinrichtung und einer Signalverarbeitungseinrichtung bestehen, die unabhängig voneinander bereitgestellt werden. In diesem Fall kann bei einem Austausch der Lichtquelleneinrichtung das Videoskop direkt ohne Austausch verwendet werden.

Claims

Elektronisches Endoskop mit einem Videoskop (50) mit Bildsensor (54) und einem lösbar an das Videoskop (50) angeschlossenen Videoprozessor (10) sowie einer Lichtquelle (12), die Beleuchtungslicht auf ein Objekt (S) aussendet, wobei dem Objekt (S) entsprechende Farbbildsignale, die mehrere Farbsignalkomponenten entsprechend mehreren Farbelementen enthalten, aus dem Bildsensor (54) ausgelesen werden, und einem Farbeinstellmittel, das eine Farbeinstellung an den Farbbildsignalen vornimmt, um Videosignale zu erzeugen, wobei ein Lichtquellendetektor (56) vorgesehen ist, der den Lichtquellentyp erfaßt, das Farbeinstellmittel die Farbeinstellung entsprechend dem Lichtquellentyp so vornimmt, daß in einem dargestellten Objektbild die Farbe korrekt wiedergegeben wird, das Farbeinstellmittel in dem Videoskop (50) vorgesehen ist, das Videoskop (50) einen Einstelldatenspeicher (57) zum Speichern einer Reihe von Farbeinstelldaten entsprechend mehreren Lichtquellentypen hat, aus der Reihe von Farbeinstelldaten ein Satz von dem gerade vorhandenen Lichtquellentyp zugeordneten Farbeinstelldaten ausgewählt und aus dem Einstelldatenspeicher (57) ausgelesen wird und das Farbeinstellmittel die Farbeinstellung entsprechend diesem Satz von Farbeinstelldaten vornimmt, wobei der Satz Farbeinstelldaten Koeffizientendaten (R MTX, G MTX), Verstärkungsdaten (R GAIN, B GAIN, R CONT, B CONT, C LEVEL), Gammacharakteristikdaten (C-γ CONT), Phasensteuerdaten (Cr HUE, Cb HUE) und Ausgangspegel-Einstelldaten (Cr GAIN, Cb GAIN) enthält, und das Farbeinstellmittel umfaßt einen Primärfarbsignalgenerator (62), der auf Grundlage der aus dem Bildspeicher (54) ausgelesenen Farbbildsignale unter Verwendung der Koeffizientendaten (R MTX, G MTX) Primärfarbbildsignale erzeugt, die aus der Farbe Rot entsprechenden R-Signalkomponenten, der Farbe Grün entsprechenden G-Signalkomponenten und der Farbe Blau entsprechenden B-Signalkomponenten bestehen, ein Weißabgleich-Einstellmittel (64), das mittels Verstärkungssteuerung unter Verwendung der Verstärkungsdaten (R GAIN, B GAIN, R CONT, B CONT, C LEVEL) ein relatives Verhältnis der in den Primärfarbbildsignalen enthaltenen R-, G-, B-Signalkomponenten einstellt, ein Gammakorrekturmittel (66), das an den hinsichtlich des Weißabgleichs eingestellten Primärfarbbildsignalen unter Verwendung der Gammacharakteristikdaten (C-γ CONT) eine Gammakorrektur vornimmt, sowie einen Videosignalgenerator (68), der auf Grundlage der gammakorrigierten Primärfarbbildsignale unter Verwendung der Phasensteuerdaten (Cr HUE, Cb HUE) und der Ausgangspegel-Einstelldaten (Cr GAIN, Cb GAIN) die Videosignale erzeugt, die Luminanzsignale und Farbdifferenzsignale enthalten.
Elektronisches Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (12) in dem Videoprozessor (10) vorgesehen ist, das Farbeinstellmittel einen Speicherbereich (55A) zum Laden und Speichern des ausgewählten Satzes von Farbeinstelldaten hat, der Videoprozessor (10) einen Lichtquellenspeicher (25) zum Speichern von Lichtquellendaten hat und das Videoskop (50) ein Dateneinstellmittel (56) hat, das den ausgewählten Satz von Farbeinstelldaten im Speicherbereich (55A) einstellt, wobei der Lichtquellendetektor (56) den Lichtquellentyp über die Lichtquellendaten erfaßt und das Dateneinstellmittel (56) den Satz von Farbeinstelldaten entsprechend den Lichtquellendaten einstellt, wenn das Videoskop (50) an den Videoprozessor (10) angeschlossen ist.
Elektronisches Endoskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (12) eine Xenon-Lampe, eine Metallhalogenid-Lampe oder eine Halogen-Lampe ist und der Lichtquellendetektor (56) den Lampentyp erfaßt, indem er feststellt, welche der genannten Lampen verwendet wird.
Videoskop (50) für ein elektronisches Endoskop, das eine Lichtquelle (12) zum Beleuchten eines Objektes (S) hat, wobei das Videoskop (50) einen Bildsensor (54) hat und an einen Videoprozessor (10) des Endoskops anschließbar und von diesem lösbar ist, dem Objekt entsprechende Farbbildsignale, die mehrere Farbsignalkomponenten entsprechend mehreren Farbelementen enthalten, aus dem Bildsensor (54) ausgelesen werden, das Videoskop (50) ein Farbeinstellmittel hat, das eine Farbeinstellung an den Farbbildsignalen vornimmt, um Videosignale zu erzeugen, ein Lichtquellendetektor (56) vorgesehen ist, der den Lichtquellentyp erfaßt, und das Farbeinstellmittel die Farbeinstellung entsprechend dem Lichtquellentyp so vornimmt, daß in einem dargestellten Objektbild die Farbe korrekt wiedergegeben wird, wobei das Videoskop (50) einen Einstelldatenspeicher (57) zum Speichern einer Reihe von Farbeinstelldaten entsprechend mehreren Lichtquellentypen hat, aus der Reihe von Farbeinstelldaten ein Satz von dem gerade vorhandenen Lichtquellentyp zugeordneten Farbeinstelldaten ausgewählt und aus dem Einstelldatenspeicher (57) ausgelesen wird und das Farbeinstellmittel die Farbeinstellung entsprechend diesem Satz von Farbeinstelldaten vornimmt, wobei der Satz Farbeinstelldaten Verstärkungsdaten (R GAIN, B GAIN, R CONT, B CONT, C LEVEL), Gammacharakteristikdaten (C-γ CONT), Phasensteuerdaten (Cr HUE, Cb HUE) und Ausgangspegel-Einstelldaten (Cr GAIN, Cb GAIN) enthält, und das Farbeinstellmittel umfaßt einen Primärfarbsignalgenerator (62), der auf Grundlage der aus dem Bildspeicher (54) ausgelesenen Farbbildsignale Primärfarbbildsignale erzeugt, die aus der Farbe Rot entsprechenden R-Signalkomponenten, der Farbe Grün entsprechenden G-Signalkomponenten und der Farbe Blau entsprechenden B-Signalkomponenten bestehen, ein Weißabgleich-Einstellmittel (64), das mittels Verstärkungssteuerung unter Verwendung der Verstärkungsdaten (R GAIN, B GAIN, R CONT, B CONT, C LEVEL) ein relatives Verhältnis der in den Primärfarbbildsignalen enthaltenen R-, G-, B-Signalkomponenten einstellt, ein Gammakorrekturmittel (66), das an den hinsichtlich des Weißabgleichs eingestellten Primärfarbbildsignalen unter Verwendung der Gammacharakteristikdaten (C-γ CONT) eine Gammakorrektur vornimmt, sowie einen Videosignalgenerator (68), der auf Grundlage der gammakorrigierten Primärfarbbildsignale unter Verwendung der Phasensteuerdaten (Cr HUE, Cb HUE) und der Ausgangspegel-Einstelldaten (Cr GAIN, Cb GAIN) die Videosignale erzeugt, die Luminanzsignale und Farbdifferenzsignale enthalten.