JP2000115793A

JP2000115793A - デジタル出力可能な電子内視鏡装置

Info

Publication number: JP2000115793A
Application number: JP10286680A
Authority: JP
Inventors: Minami Amano; 南天野
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1998-10-08
Filing date: 1998-10-08
Publication date: 2000-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】高画質化に対応した補間処理を行う装置で、
増加するデータ量の抑制が可能となるようにする。【解決手段】色フィルタを有する高画素数、例えば８
０万画素のＣＣＤ３を有する電子スコープ１に、画像信
号に補間演算を施す補間回路１０が設けられており、ま
たこの電子スコープ１に接続されるプロセッサ装置に、
デジタル画像信号を外部へ出力するためのデジタル出力
部を備えた装置において、上記補間回路１０の動作を実
行するか否かを切り替えるようにする。これによれば、
高画質の被観察体内の画像信号がデジタル出力部からデ
ジタル信号として出力される。そして、上記補間回路１
０を非動作に切り替えれば、補間処理をしないデジタル
画像データがパソコン等の外部機器に出力され、この外
部機器ではメモリ容量の節約が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子内視鏡装置、特
に高画素数の固体撮像素子を用いて撮像した画像データ
の効率のよい処理に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子内視鏡装置は、電子スコープの先端
に配置した固体撮像素子であるＣＣＤ（Charge Coupled
Device）により、対物光学系を介して得られた被観察
体内像を撮影し、このＣＣＤの画像データを読出してモ
ニタ等に被観察体内像を表示するものである。当該電子
内視鏡装置では、従来から画像の高画質化が進められて
おり、現在では例えば約４０万画素のＣＣＤが用いられ
る。この内視鏡画像の高画質化は、ＣＣＤ製作技術の進
展に依存するが、今後も高画素数ＣＣＤの出現により更
に進むことが予想される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記電
子内視鏡装置では、画像信号をアナログ端子を介して外
部モニタ等へ出力しており、パソコン等の各種のデジタ
ル画像処理機能を有する機器やネットワークに接続する
場合は、アナログ信号をデジタル信号に変換することに
なり、処理が煩雑になるという不都合がある。即ち、電
子内視鏡における画像信号はデジタル処理することか
ら、このデジタル信号をモニタ等に出力するためにアナ
ログ信号に変換しており、このアナログ信号を更にデジ
タル信号へ変換するための処理が必要となる。しかも、
このような処理の付加により、画像信号の劣化、ひいて
は画質の低下を招くという問題も生じる。

【０００４】また、上記ＣＣＤに設けられた色フィルタ
を介してカラー画像信号を形成する従来の装置では、高
画素化、高画質化に対応して各色信号毎に補間演算処理
が施される。しかし、画素数が２倍、３倍と多くなれ
ば、それに応じて補間の画素数も２倍、３倍となり、補
間演算処理が煩雑となるし、画像データ量も膨大なもの
となる。特に、パソコン等の外部機器等のようにメモリ
容量の節約が必要な場合等では、できるだけ画像のデー
タ量を抑制したいという要請がある。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、高画質化に対応した補間処理を実
行する装置で、増加するデータ量の抑制が可能となるデ
ジタル出力可能な電子内視鏡装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、色フィルタを配置する高画
素数の固体撮像素子から出力された画像信号を信号処理
するプロセッサ装置に、デジタル画像信号を外部へ出力
するためのデジタル出力部を備えた電子内視鏡装置であ
って、上記色フィルタを介して得られた各色の信号に対
し補間処理を施す補間回路と、この補間回路の動作を実
行するか否かを切り替える制御回路と、を設けたことを
特徴とする。

【０００７】上記の構成によれば、例えば従来の画素数
の２倍に当たる８０万画素のＣＣＤを用いて高画素の被
観察体内画像が得られ、この画像信号はデジタル信号に
変換された後に所定の信号処理が行われる。この画像信
号は、従来と同様に専用モニタ等に画像表示するための
アナログ信号として出力されると共に、インターフェー
ス回路を介してデジタル出力部からパソコン等に出力で
きるようになる。

【０００８】ここで、上記ＣＣＤの出力画像信号につい
ては、例えばベイヤー配列等の色フィルタにより得られ
た各色毎の信号について補間演算処理が施されており、
上記モニタでは補間演算された画像により被観察体内の
表示が行われる。一方、この補間回路は制御回路により
その動作、非動作を切り替えることができ、例えばパソ
コン等に出力する場合には、この補間回路を非動作状態
として補間演算を実行しない状態の画像データ（フィー
ルド、フレームのデータ）が上記デジタル出力部から外
部へ出力される。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１及び図２には、実施形態例に
係る電子内視鏡装置の構成が示され、図３には補間演算
処理の一例が示されている。図１において、電子スコー
プ１にはその先端に対物光学系２Ａ及びプリズム２Ｂを
介してＣＣＤ３が配置され、このＣＣＤ３は、例えば水
平方向で１０２４、垂直方向で７６８に分割される約８
０万画素（この画素数は任意である）のものからなり、
このＣＣＤ３の受光面側には、例えばベイヤー配列（原
色配列）の色フィルタが設けられる。即ち、図３（Ａ）
に示されるように、この色フィルタ３Ｆは、Ｒ（赤），
Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色フィルタが画素単位で規則的
に配列されたものであり、この色フィルタ３Ｆを介して
被観察体内像が撮像される。

【００１０】このようなＣＣＤ３は、ドライバ４及びタ
イミングジェネレータ（ＴＧ）５により駆動制御され
る。このＣＣＤドライバ４は、例えばタイミングジェネ
レータ５から出力された約１５ＭＨｚの水平クロック周
波数を基準とした各制御パルス（読み出しパルス）を形
成、出力することにより、上記ＣＣＤ３から１秒間に１
５フレームの画像データを読み出す。

【００１１】一方、上記ＣＣＤ３には、相関二重サン
プリング（ＣＤＳ）６、デジタル信号へ変換するＡ／Ｄ
変換器７、そしてデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳ
Ｐ）８が接続され、このＣＣＤ３から出力された画像信
号はデジタル信号に変換されて上記ＤＳＰ８で所定の処
理が行われる。即ち、このＤＳＰ８には、上記Ｒ，Ｇ，
Ｂの各色毎の信号に分離する色分離回路９、各色毎の画
像信号で空白となる画素のデータを補間する補間回路１
０、輪郭補正等を施すディテール回路１１、ホワイトバ
ランス、ガンマ補正等の信号処理を施す信号処理回路１
２及びデジタルＲ，Ｇ，Ｂ信号を輝度（Ｙ）信号とカラ
ー（Ｃ）信号に変換する信号変換回路１３が配置され
る。

【００１２】図３には、上記補間回路１０における補
間演算処理が示されており、この補間回路１０では前段
の色分離回路９から出力されたＲＧＢの各デジタル信号
に対し個別に補間演算を施すことになる。例えば、図３
（Ａ）の正方領域１０１でＧ（緑）について考えると、
図３（Ｂ）に示されるように、空白画素ＧE をその上下
左右の画素のデータを用い、Ｇ_E ＝（１／４）（Ｇ1 ＋Ｇ2 ＋Ｇ3 ＋Ｇ4 ）で演算補間する。また、正方領域１０２でＲ（赤）につ
いて考えると、空白画素Ｒ_E1，Ｒ_E5はその左右の画素デ
ータを用い、Ｒ_E1＝（１／２）（Ｒ1 ＋Ｒ2 ），Ｒ_E5＝（１／２）
（Ｒ3 ＋Ｒ4 ）により、空白画素ＲE2，ＲE4はその上下の画素データを
用い、Ｒ_E2＝（１／２）（Ｒ1 ＋Ｒ3 ），Ｒ_E4＝（１／２）
（Ｒ2 ＋Ｒ4 ）により、そして空白画素ＲE3はその対角線方向の画素デ
ータを用い、Ｒ_E3＝（１／４）（Ｒ1 ＋Ｒ2 ＋Ｒ3 ＋Ｒ4 ）により演算補間する。更に、正方領域１０３のＢ（青）
の場合は、図３（Ｃ）のＲ信号の場合と同様となり、こ
のような画素データ補間（その他、各種の演算方法があ
る）により全ての画素について、ＲＧＢの信号が形成さ
れる。

【００１３】そして、この補間回路１０には端子（コネ
クタ端子）ＴA からの制御線が接続されており、後述す
るプロセッサ装置１４側からのオン、オフ制御により当
該補間回路１０の動作、非動作を切り替えることができ
る。

【００１４】上記電子スコープ１は、コネクタにより図
２のプロセッサ装置１４に接続されており、このプロセ
ッサ装置１４では、上記ＤＳＰ８の出力を入力し、画像
の上下左右を所定の向きに反転させるミラー回路１５、
ＣＣＤ３の出力画像信号を輝度（Ｙ）信号、色差（Ｒ−
Ｙ，Ｂ−Ｙ）信号に変換する信号変換回路１６、撮影に
関する情報（患者情報等）を画面内に表示するためのス
ーパーインポーズ回路１７、このスーパーインポーズ回
路１７に対し情報の文字、記号等を発生させるキャラク
タ発生回路１８が設けられ、このスーパーインポーズ回
路１７の後段に、フレーム画像データを記憶するフレー
ムメモリ１９が配置される。

【００１５】このフレームメモリ１９には、メモリコン
トローラ２０が接続され、またプロセッサ装置１４内に
は、発振器を有し、メモリ１９の書込み信号、読出し信
号を含む各種のタイミング信号を形成するタイミングジ
ェネレータ２１、装置全体を統括制御するＣＰＵ２２が
設けられる。即ち、上記のフレームメモリ１９では、メ
モリコントローラ２０の制御に基づき、スーパーインポ
ーズ回路１７から出力された画像データを、１５フレー
ム／秒（sec）の速度で書き込む。その後、上記ＣＣＤ
３におけるクロック周波数の４倍となる約６０ＭＨｚの
クロック周波数の高速で、当該フレームメモリ１９内か
ら１秒間に６０フレーム（６０フレーム／sec）の画像
データを読み出すように制御する。

【００１６】また、上記フレームメモリ１９の後段に、
上記の輝度信号（Ｙ）と色差信号（Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ）か
らＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各信号を形成するＲ
ＧＢマトリクス回路２５、アイソレーションデバイス２
６、Ｄ／Ａ変換器２７が設けられる。このＤ／Ａ変換器
２７から出力されるＲＧＢ信号はアナログ信号として専
用のモニタ等に出力される。更に、上記フレームメモリ
１９の後段には、Ｄ／Ａ変換器３０、カラーコーダー３
１、アイソレーションデバイス３２も配置されており、
Ｙ（輝度）／Ｃ（カラー）信号、ＮＴＳＣ信号を出力す
ることができる。

【００１７】一方、上記スーパーインポーズ回路１７の
出力線から分岐するように、アイソレーションデバイス
３３、静止画データのみを記憶するフレームメモリ３
４、メモリコントローラ３５が接続され、このフレーム
メモリ３４に、ＩＳＯ１３９４或いはＲＳ２３２Ｃ等の
規格に対応したインターフェース回路３７、そしてデジ
タル入出力端子３８が接続される。

【００１８】即ち、当該例では、上述したＲＧＢ信号等
のアナログ信号を出力するだけでなく、輝度信号、色差
信号のデジタル画像信号をインターフェース回路３７を
介してパソコン等にデジタル出力できるようになってい
る。また、このインターフェース回路３７はＣＰＵ２２
に接続されており、パソコン等の外部機器、ネットワー
クから外部接続情報を取得することができる。更に、当
該プロセッサ装置１４には、パネル操作部４０が設けら
れており、このパネル操作部４０の操作信号、設定情報
がＣＰＵ２２へ出力される。このパネル操作部４０に
は、上記補間回路１の動作の切替えを操作する、例えば
切替えスイッチ（オン、オフスイッチ）が設けられる。

【００１９】実施形態例は以上の構成からなり、当該例
では、図１の約８０万画素のＣＣＤ３がＣＣＤドライバ
４により駆動制御され、１５フレーム（又はフィール
ド）／ｓｅｃの低読出し速度でフレーム画像が順次読み
出される。この画像信号は、デジタル信号に変換され、
またＲＧＢの各色信号に分離された後、補間回路１０へ
供給される。この補間回路１０は、通常の動画、静止画
の観察時では動作（オン）状態とされており、図３で説
明した補間演算が行われる。この補間処理が行われた画
像データ（Ｙ，Ｃ信号）は、プロセッサ装置１４内のミ
ラー回路１５、信号変換（Ｙ，Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ信号）回
路１６、スーパーインポーズ回路１７等を通って各種の
信号処理が施された後に、フレームメモリ１９に書き込
まれる。

【００２０】その後、このフレームメモリ１９から、メ
モリコントローラ２０の制御に基づき６０フレーム／ｓ
ｅｃの高速度で画像データが順次読み出されることにな
り、このようにして読み出した画像データは各種の形式
で出力される。即ち、上述のように、ＲＧＢマトリクス
回路２５を通った信号は、ＲＧＢアナログ信号としてＤ
／Ａ変換器２７を介して専用モニタへ出力され、また上
記メモリ１９の読出しを切り替えることにより、カラー
コーダー３１を通ったＹ／Ｃ信号とＮＴＳＣ信号（両方
ともアナログ信号）が出力される。通常時では、フレー
ムメモリ１９を介して動画がモニタ等に出力されるが、
電子スコープ１のフリーズスイッチ（操作部）が押下さ
れたときには、上記フレームメモリ１９の新たな書込み
を禁止し、その時のフレームメモリ１９の画像データを
出力することにより、静止画を表示する。

【００２１】また、他方の上記フレームメモリ３４にも
画像信号が供給されており、上記フリーズスイッチが押
されたときは、ＣＰＵ２２の制御に基づき、このフレー
ムメモリ３４に格納された静止画信号、即ち輝度及び色
差信号のデジタル静止画信号がインターフェース回路３
７を介してデジタル入出力端子３８からパソコン等の外
部機器又はネットワークに出力される。なお、上記の静
止画デジタル信号の中には、患者につき本人を確認する
データ、他の検査データ等の患者データや、場合によっ
ては音声データ等も含まれる。

【００２２】そして当該例では、こような画像データの
デジタル出力の際には、上述したパネル操作部４０等に
より選択的に図１の補間回路１０の動作をオフすること
ができる。例えば、静止画を得るためのフリーズスイッ
チを押した際に、この操作が行われるときは、ＣＣＤ３
で得られた画像について補間演算が行われず、これ以外
の処理が施されたデジタル画像信号がフレームメモリ３
４に格納され、インターフェース回路３７、デジタル入
出力端子３８を介してパソコン等の外部機器に出力され
る。従って、この外部機器では、そのメモリ内の容量を
節約しながら、静止画デジタル信号を格納・保存するこ
とができる。なお、このデジタル画像信号の補間演算は
パソコン等の外部機器側で画像表示するときに外部機器
側で実行することができる。このようにして、外部機器
側では、被観察体画像を各種の形式で利用することが可
能となる。

【００２３】上記実施形態例では、静止画のみをデジタ
ル出力するようにしたが、メモリコントローラ３５の制
御により動画についても同様にデジタル出力することが
できる。また、フレームメモリ１９の出力をデジタル信
号として利用することもでき、ＲＧＢマトリクス回路２
５の出力をデジタル信号として出力してもよい。また、
上記の補間演算は、ベイヤー配列フィルタの色信号で説
明したが、これ以外の配列、例えばＣｙ（シアン），Ｍ
（マジェンタ），Ｙｅ（イエロー）等の補色を用いた配
列のフィルタを用いてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
色フィルタを配置した高画素数の固体撮像素子から出力
された画像信号を信号処理するプロセッサ装置に、デジ
タル出力部を備えた装置で、上記画像信号に補間処理を
施す補間回路と、この補間回路の動作を実行するか否か
を切り替える制御回路とを設けたので、デジタル出力部
から外部機器に出力するデジタル画像信号のデータ量の
抑制が可能となり、外部機器のメモリ容量の節約ができ
るという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態例に係る電子内視鏡装置の電
子スコープ側の回路構成を示すブロック図である。

【図２】実施形態例のプロセッサ装置内の回路構成を示
すブロック図である。

【図３】実施形態例における補間演算（ベイヤー配列）
の処理の説明図である。

【符号の説明】

１ … 電子スコープ、３ … ＣＣＤ、４ … Ｃ
ＣＤドライバ、１０ … 補間回路、１４ … プロセ
ッサ装置、１９，３４ … フレームメモリ、２０，３
５ … メモリコントローラ、２２ … ＣＰＵ、３７
… インターフェース回路、３８ … デジタル入出
力端子、４０ … パネル操作部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H040 GA02 GA05 4C061 AA00 BB01 CC06 DD00 LL02 MM05 NN05 SS03 SS11 TT04 TT07 TT13 XX02 YY12 5C054 AA01 AA05 CA04 CC07 EA01 EB05 EB07 ED13 ED14 EJ01 FB03 FF03 GB02 GC03 HA12 5C065 AA04 BB02 BB12 BB48 CC02 CC03 DD02 EE05 EE06 EE07 GG13 GG18 GG30 GG32 HH04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】色フィルタを配置する高画素数の固体撮
像素子から出力された画像信号を信号処理するプロセッ
サ装置に、デジタル画像信号を外部へ出力するためのデ
ジタル出力部を備えた電子内視鏡装置であって、上記色フィルタを介して得られた各色の信号に対し補間
処理を施す補間回路と、この補間回路の動作を実行するか否かを切り替える制御
回路と、を設けたデジタル出力可能な電子内視鏡装置。