JP2008110004A

JP2008110004A - 電子内視鏡装置

Info

Publication number: JP2008110004A
Application number: JP2006293964A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Tannai; 克哉丹内
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2008-05-15
Also published as: DE102007051888A1; US20080100701A1

Abstract

【課題】一回の演算処理によって、動画像用および静止画像用のホワイトバランス調整に関する補正係数を算出する。
【解決手段】ホワイトバランスボタンが操作されると、動画像用のフィールド読み出し方式によって画素信号を読み出し、動画像用マトリックスＫによって得られた動画像のＲ，Ｇ，Ｂの信号に基づき、動画像用のホワイトバランス係数（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）を算出する。さらに、動画像用マトリックスＫと静止画像用マトリックスＭとに基づき、ホワイトバランス補正係数（Ｎｒ，Ｎｇ，Ｎｂ）を算出し、そして、ホワイトバランス補正係数（Ｎｒ，Ｎｇ，Ｎｂ）と動画像用のホワイトバランス係数（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）から静止画像用のホワイトバランス係数（Ｍｒ，Ｍｇ，Ｍｂ）を算出する。
【選択図】図６

Description

本発明は、撮像素子を有するビデオスコープを備えた電子内視鏡装置に関し、特に、ホワイトバランス等の色調整処理に関する。

電子内視鏡装置では、インターライン転送方式のＣＣＤを用いて観察画像を動画像として表示するとともに、同一露光による高解像度の静止画像を表示、記録することが可能である（例えば、特許文献１参照）。動画像を表示する場合、画素混合読み出し方式に従って隣接する画素が加算され、奇数フィールドの画素信号、偶数フィールドの画素信号として交互に読み出される。静止画像を表示、記録するためフリーズボタンが操作されると、静止画像用処理モードに切り替わり、同一露光によって得られる１フレーム分の画素信号を、奇数ラインの画素信号、偶数ラインの画素信号に分けて順次読み出す。そして、静止画像に応じた画像信号を生成する。

一方、電子内視鏡装置では、光源の種類によらず被写体の色を忠実に再現するため、ホワイトバランス処理が実行される。算出されたＲ，Ｇ，Ｂの色信号に対し、それぞれＲ，Ｇ，Ｂゲイン値（ホワイトバランス係数）を乗じ、Ｒ，Ｇ，Ｂの比が１：１：１となるように色信号を補正する。照明光の相違などに起因して動画像と静止画像の色成分に相違がある場合、静止画像の画像信号に対してホワイトバランス係数を乗じ、さらに動画像との静止画像との対応関係によってあらかじめ定められた補正係数を乗じる。これにより、静止画像と動画像との色調を統一する（特許文献２参照）。
特許第３３７０８７１号公報特公平６−１７９４２号公報

読み出される画素信号の色成分は、色フィルタの配列に従う。静止画像の読み出し方式が動画像の読み出し方式と異なるため、静止画像の読み出し方式に従って得られた画素信号の色成分は、動画像の読み出し方式によって得られる画素信号の色成分と異なる。そのため、動画像のホワイトバランス係数、静止画像のホワイトバランス係数を別々に求める必要がある。

本発明の電子内視鏡装置は、複数の色要素から構成されるカラーフィルタと撮像素子とを有するビデオスコープと、動画像を得るための読み出し方式に従って撮像素子から画素信号（以下では、動画像用画素信号という）を順次読み出す動画像読み出し手段と、静止画像を得るための読み出し方式に従って撮像素子から画素信号（以下では、静止画像用画素信号という）を読み出す静止画像読み出し手段とを備える。例えば、動画像読み出し手段は、フィールド読み出しによって画素信号を読み出し、静止画像読み出し手段は、フレーム読み出しによって画素信号を読み出せばよい。色フィルタとしては、例えばＣｙ，Ｍｇ，Ｙｅ，Ｇの色要素から構成された補色フィルタが用いられる。

また、電子内視鏡装置は、動画像用マトリックスにより、読み出された動画像用画素信号からＲ，Ｇ，Ｂの色信号を生成し、また、動画像用画素信号と静止画像用画素信号との対応関係から得られる静止画像用マトリックスにより、静止画像用画素信号からＲ，Ｇ，Ｂの色信号を生成する色信号生成手段と、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号に対してホワイトバランス処理を実行するホワイトバランス処理手段とを備える。補色フィルタを使用し、フィールド読み出し方式によって動画像を得る場合、読み出された動画像用画素信号の隣接する４画素（Ｍｇ＋Ｃｙ、Ｍｇ＋Ｙｅ、Ｇ＋Ｃｙ、Ｇ＋Ｙｅ）に基づいてＲ，Ｇ，Ｂの色信号をマトリックス演算すればよい。一方、静止画像を得る場合、フレーム読み出し方式によって画素信号をＣｙ，Ｙｅ，Ｇ，Ｍｇを読み出し、マトリックス演算すればよい。ホワイトバランス処理は、設定されたホワイトバランス係数（Ｒ，Ｇ，Ｂゲイン値）をＲ，Ｇ，Ｂの色信号に対してそれぞれ乗じ、色調整を実行する。ホワイトバランス調整された色信号は、映像信号としてモニタ等へ出力される。

本発明の電子内視鏡装置は、動画像用画素信号に基づいて動画像用ホワイトバランス係数を算出し、算出された動画像用ホワイトバランス係数に基づいて静止画像用ホワイトバランス係数を算出する演算処理手段を備える。すなわち、一回の補正係数演算処理において、画素信号を読み出しながら動画像用の補正係数を算出する一方、静止画像用のホワイトバランス係数を計算式によって自動的に算出する。例えば、演算処理手段を実行開始する操作部材を設け、スコープ先端部に白色の被写体に向けて撮像し、そして、操作部材に対するオペレータの操作により、動画像用および静止画像用ホワイトバランス係数を算出すればよい。

本発明では、演算処理手段が、静止画像用マトリックスによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値を動画像用マトリックスによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値と一致させるホワイトバランス補正係数を算出する。静止画像用マトリックスは、静止画像用画素信号と動画像用画素信号との色成分の相違により、動画像用マトリックスと相違する。ホワイトバランス補正係数は、生成されるＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の値を一致致させることから、動画像用ホワイトバランス係数をホワイトバランス補正係数で補正することにより、静止画像用ホワイトバランス係数を算出する。静止画像を得る場合、静止画像用ホワイトバランス係数によってホワイトバランス調整されたＲ，Ｇ，Ｂ色信号は、動画像用ホワイトバランス係数によってホワイト調整されたＲ，Ｇ，Ｂ色信号と一致し、動画像、静止画像において色再現性が同じになる。例えば、演算処理手段は、動画像用マトリックスと静止画像用マトリックスの各色成分に応じたマトリックス係数の総和比に基づいてホワイトバランス補正係数を算出する。

本発明の内視鏡用色調整演算処理装置は、動画像を得るための読み出し方式に従い、複数の色要素から構成されるカラーフィルタを通った光によって被写体像が形成される撮像素子から動画像用画素信号を読み出す画素信号読み出し手段と、動画像用マトリックスにより、読み出された動画像用画素信号からＲ，Ｇ，Ｂの色信号を生成する色信号生成手段と、動画像用画素信号に基づいて動画像用ホワイトバランス係数を算出する第１の演算処理手段と、動画像用画素信号と異なる読み出し方式によって得られる静止画像用画素信号との対応関係から得られる静止画像用マトリックスに基づき、算出された動画像用ホワイトバランス係数から静止画像用ホワイトバランス係数を算出する第２の演算処理手段とを備え、第２の演算処理手段が、静止画像用マトリックスにより静止画像用画素信号から得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値を動画像用マトリックスによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値と一致させるホワイトバランス補正係数を算出し、動画像用ホワイトバランス係数とホワイトバランス補正係数から静止画像用ホワイトバランス係数を算出することを特徴とする。

本発明のプログラムは、動画像を得るための読み出し方式に従い、複数の色要素から構成されるカラーフィルタを通った光によって被写体像が形成される撮像素子から動画像用画素信号を読み出す画素信号読み出し手段と、動画像用マトリックスにより、読み出された動画像用画素信号からＲ，Ｇ，Ｂの色信号を生成する色信号生成手段と、動画像用画素信号に基づいて動画像用ホワイトバランス係数を算出する第１の演算処理手段と、動画像用画素信号と異なる読み出し方式によって得られる静止画像用画素信号との対応関係から得られる静止画像用マトリックスに基づき、算出された動画像用ホワイトバランス係数から静止画像用ホワイトバランス係数を算出する第２の演算処理手段とを機能させ、静止画像用マトリックスにより静止画像用画素信号から得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値を動画像用マトリックスによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値と一致させるホワイトバランス補正係数を算出し、動画像用ホワイトバランス係数とホワイトバランス補正係数から静止画像用ホワイトバランス係数を算出するように、第２の演算処理手段を機能させることを特徴とする。

本発明の内視鏡用色調整演算処理方法は、動画像を得るための読み出し方式に従い、複数の色要素から構成されるカラーフィルタを通った光によって被写体像が形成される撮像素子から動画像用画素信号を読み出し、動画像用マトリックスにより、読み出された動画像用画素信号からＲ，Ｇ，Ｂの色信号を生成し、動画像用画素信号に基づいて動画像用ホワイトバランス係数を算出し、動画像用画素信号と異なる読み出し方式によって得られる静止画像用画素信号との対応関係から得られる静止画像用マトリックスに基づき、算出された動画像用ホワイトバランス係数から静止画像用ホワイトバランス係数を算出し、静止画像用マトリックスにより静止画像用画素信号から得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値を動画像用マトリックスによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値と一致させるホワイトバランス補正係数を算出し、動画像用ホワイトバランス係数とホワイトバランス補正係数から静止画像用ホワイトバランス係数を算出することを特徴とする。

本発明の他の特徴である電子内視鏡装置は、静止画像用ホワイトバランス係数を求め、それに基づいて動画像用ホワイトバランス係数を演算によって自動的に算出可能な電子内視鏡装置であり、複数の色要素から構成されるカラーフィルタと撮像素子とを有するビデオスコープと、動画像を得るための読み出し方式に従って撮像素子から動画像用画素信号を順次読み出す動画像読み出し手段と、静止画像を得るための読み出し方式に従って撮像素子から静止画像用画素信号を読み出す静止画像読み出し手段と、静止画像用マトリックスにより、読み出された静止画像用画素信号からＲ，Ｇ，Ｂの色信号を生成し、また、静止画像用画素信号と動画像用画素信号との対応関係から得られる動画像用マトリックスにより、動画像用画素信号からＲ，Ｇ，Ｂの色信号を生成する色信号生成手段と、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号に対してホワイトバランス処理を実行するホワイトバランス処理手段と、静止画像用画素信号に基づいて静止画像用ホワイトバランス係数を算出し、算出された静止画像用ホワイトバランス係数に基づいて動画像用ホワイトバランス係数を算出する演算処理手段とを備え、演算処理手段が、動画像用マトリックスによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値を静止画像用マトリックスによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値と一致させるホワイトバランス補正係数を算出し、静止画像用ホワイトバランス係数とホワイトバランス補正係数から動画像用ホワイトバランス係数を算出することを特徴とする。

本発明の内視鏡用色調整演算処理装置は、静止画像を得るための読み出し方式に従い、複数の色要素から構成されるカラーフィルタを通った光によって被写体像が形成される撮像素子から静止画像画素信号を読み出す画素信号読み出し手段と、静止画像用マトリックスにより、読み出された静止画像用画素信号からＲ，Ｇ，Ｂの色信号を生成する色信号生成手段と、静止画像用画素信号に基づいて静止画像用ホワイトバランス係数を算出する第１の演算処理手段と、静止画像用画素信号と異なる読み出し方式によって得られる動画像用画素信号との対応関係から得られる動画像用マトリックスに基づき、算出された静止画像用ホワイトバランス係数から動画像用ホワイトバランス係数を算出する第２の演算処理手段とを備え、第２の演算処理手段が、動画像用マトリックスにより動画像用画素信号から得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値を静止画像用マトリックスによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値と一致させるホワイトバランス補正係数を算出し、静止画像用ホワイトバランス係数とホワイトバランス補正係数から動画像用ホワイトバランス係数を算出することを特徴とする。

本発明のプログラムは、静止画像を得るための読み出し方式に従い、複数の色要素から構成されるカラーフィルタを通った光によって被写体像が形成される撮像素子から静止画像用画素信号を読み出す画素信号読み出し手段と、静止画像用マトリックスにより、読み出された静止画像用画素信号からＲ，Ｇ，Ｂの色信号を生成する色信号生成手段と、静止画像用画素信号に基づいて静止画像用ホワイトバランス係数を算出する第１の演算処理手段と、静止画像用画素信号と異なる読み出し方式によって得られる動画像用画素信号との対応関係から得られる動画像用マトリックスに基づき、算出された静止画像用ホワイトバランス係数から動画像用ホワイトバランス係数を算出する第２の演算処理手段とを機能させ、動画像用マトリックスにより動画像用画素信号から得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値を静止画像用マトリックスによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値と一致させるホワイトバランス補正係数を算出し、静止画像用ホワイトバランス係数とホワイトバランス補正係数から動画像用ホワイトバランス係数を算出するように、第２の演算処理手段を機能させることを特徴とする。

本発明の内視鏡用色調整演算処理方法は、静止画像を得るための読み出し方式に従い、複数の色要素から構成されるカラーフィルタを通った光によって被写体像が形成される撮像素子から静止画像用画素信号を読み出し、静止画像用マトリックスにより、読み出された静止画像用画素信号からＲ，Ｇ，Ｂの色信号を生成し、静止画像用画素信号に基づいて静止画像用ホワイトバランス係数を算出し、静止画像用画素信号と異なる読み出し方式によって得られる動画像用画素信号との対応関係から得られる動画像用マトリックスに基づき、算出された静止画像用ホワイトバランス係数から動画像用ホワイトバランス係数を算出し、動画像用マトリックスにより動画像用画素信号から得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値を静止画像用マトリックスによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値と一致させるホワイトバランス補正係数を算出し、静止画像用ホワイトバランス係数とホワイトバランス補正係数から動画像用ホワイトバランス係数を算出することを特徴とする。

本発明によれば、一回の演算処理によって、動画像用および静止画像用のホワイトバランス調整に関する補正係数を算出することができる。

以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、第１の実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。図２は、動画像に関する色フィルタの配列の一部を示した図である。図３は、静止画像に関する色フィルタの配列の一部を示した図である。

電子内視鏡装置は、ＣＣＤ５４を有するビデオスコープ５０と、ＣＣＤ５４から読み出される画素信号を処理するとともに光源ユニットが一体的に設けられたプロセッサ１０とを備える。ビデオスコープ５０はプロセッサ１０に着脱自在に接続され、また、被写体像を表示するモニタ７０およびレコーダ９０がプロセッサ１０に接続される。

ランプ点灯スイッチ（図示せず）がＯＮになると、ランプ制御部１１からランプ１２へ電源が供給され、ランプ１２が点灯する。ランプ１２から放射された光は、ロータリーシャッタ１５、集光レンズ１６を介してビデオスコープ５０内を通ったライトガイド５１の入射端５１Ａに入射する。ライトガイド５１は、ランプ１２から放射される光をビデオスコープ５０の先端側へ伝達する光ファイバー束によって構成されており、ライトガイド５１を通った光は出射端５１Ｂから出射し、拡散レンズである配光レンズ（図示せず）を介して観察部位に光が照射する。

観察部位において反射した光は対物レンズ（図示せず）を介してＣＣＤ５４に到達し、観察部位の像がＣＣＤ５４の受光面に形成される。本実施形態では、動画像表示の場合、カラー撮像方式としてフィールド色差線順次方式が適用されており、ＣＣＤ５４はインターライン転送型ＣＣＤが適用されている。また、ＣＣＤ５４の受光面上には、イエロー（Ｙｅ）、シアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍｇ）、グリーン（Ｇ）の色要素が市松状に並べられた補色カラーフィルタ５４Ａが受光面の各画素に対応するよう配置される（図２、３参照）。

ＣＣＤ５４では、補色カラーフィルタ５４Ａを通る色に応じた被写体像の画素信号が光電変換により発生する。光電変換により生成された画素信号は、ＣＣＤドライバ５９から送られてくる駆動信号に従い、１／６０秒時間間隔ごとに読み出される。色差線順次方式（フィールド読み出し）に従い、奇数フィールド、偶数フィールドにおいて垂直方向に沿って異なった隣接２画素が加算されて読み出され（図２参照）、増幅回路５５へ送られる。

増幅回路５５では、画素信号に対して増幅処理等が施され、増幅処理された画素信号が初期信号処理回路５７へ送られる。初期信号処理回路５７では、画像信号に対し所定の処理が施され、プロセッサ１０のプロセッサ側信号処理回路２８へ送られる。プロセッサ側信号処理回路２８では、初期信号処理回路５７から送られてくる画像信号に対し、ホワイトバランス処理、ガンマ補正など様々な処理が施され、映像信号が生成される。映像信号がモニタ７０へ出力されることにより、観察画像が動画像としてモニタ７０に表示される。

一方、フリーズ動作によって静止画像を表示、記録する場合、フリーズボタン５３が押下される。フリーズボタン５３が押下されると、フレーム読み出し方式に従って画素信号がＣＣＤ５４から読み出される。すなわち、１回の露光で蓄積された一フレーム分の画素信号が、ＣＣＤ５４の画素配列において奇数ラインの画素信号、偶数ラインの画素信号に分けられ、２フィールド期間に渡って順番に読み出される（図３参照）。奇数ライン、偶数ラインの画素信号は、初期信号処理回路５７を介してプロセッサ側信号処理回路２８へ順に送られる。プロセッサ側信号処理回路２８では、モニタ７０に表示する静止画像に応じた映像信号が生成され、静止画像用の映像信号がモニタ７０に出力される。これにより、静止画像（フリーズ画像）がモニタ７０に表示され、それとともに静止画像データがレコーダ９０へ記録される。

ロータリーシャッタ１５は、遮光部と開口部によって構成されており、モータ(ここでは図示せず)を介して駆動部２３から送られてくる駆動信号により一定速度で回転する。ロータリーシャッタ１５の回転により、照明光が間欠的に被写体に照射される。これにより、ＣＣＤ５４の露光期間が周期的に定められる。ロータリーシャッタ１５と集光レンズ１６との間には、遮光用のチョッパ１７が退避可能に設けられており、駆動回路２４から送られてくる駆動信号に基づいて動作する。フリーズ動作によって偶数ラインの画素信号を読み出す間（第２フィールドの期間）、ＣＣＤ５４の露光を防ぐため、チョッパ１７が遮光位置まで移動する。

ＣＰＵを含むシステムコントロール回路２２は、プロセッサ１０の動作を制御し、ランプ制御部１１、プロセッサ側信号処理回路２８などの各回路に制御信号を出力する。プロセッサ側のタイミングコントロール回路（図示せず）は、信号の処理タイミングを調整するクロックパルス信号をプロセッサ１０内の各回路へ出力し、また、ビデオ信号に付随される同期信号をプロセッサ側信号処理回路２８へ送る。フリーズボタン５３が操作されると、システムコントロール回路２２は、画素信号読み出し、および信号処理を動画像表示モード（通常観察モード）からフリーズ動作実行モードへ切り替えるように制御信号を出力する。

ビデオスコープ５０には、ビデオスコープ５０を制御するスコープコントローラ５６が設けられており、初期信号処理回路５７、タイミングコントロール回路５８を制御する。タイミングコントロール回路５８は、スコープコントローラ５６から送られてくる制御信号に基づいてＣＣＤドライバ５９に駆動信号を出力し、ＣＣＤ５４の画素信号読み出し処理を調整する。システムコントロール回路２２からの制御信号に従い、動画像用の画素信号読み出し、あるいは静止画像用の画素信号読み出し処理を実行する。ビデオスコープ５０がプロセッサ１０に接続されると、スコープコントローラ５６とシステムコントロール回路２２との間でデータが送受信される。

処置等の内視鏡作業を開始する前、ホワイトバランス処理に用いられるホワイトバランス係数を演算するため、内部が白色の筒８０がスコープ先端部に被せられる。そして、後述するように、フロントパネルに設けられたホワイトバランスボタン６０が操作されると、動画像用のホワイトバランス係数および静止画像用のホワイトバランス係数が一度に算出される。

図４は、プロセッサ側信号処理回路２８の概略的ブロック図である。ここでは、ホワイトバランス処理に関する構成のみ図示している。

プロセッサ側信号処理回路２８は、色変換処理回路３２、ホワイトバランス処理回路３４、輝度、色差信号生成回路３６を備える。システムコントロール回路２２からの制御信号に従い、動画像用画素信号に対する信号処理、および静止画像用画素信号に対する信号処理を選択的に実行する。

動画像を表示する場合、色変換処理回路３２では、奇数フィールドの画素信号が１フィールド期間サンプルホールドされ、奇数フィールドの画素信号と偶数フィールドの画素信号における隣接する４画素ごとにマトリックス演算が実行される。ＣＣＤ５４から読み出される画素信号を、それぞれＷｂ（＝Ｍｇ＋Ｃｙ），Ｗｒ（＝Ｍｇ＋Ｙｅ），Ｇｂ（＝Ｇ＋Ｃｙ），Ｇｒ（＝Ｇ＋Ｙｅ）と表すと、マトリックス係数ｋ_ｉｊ（１£ｉ£３、１£ｊ£４）によって構成される３×４の動画用マトリックスＫに基づき、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号（１）式によって求められる。

生成されたＲ，Ｇ，Ｂの色信号は、ホワイトバランス処理回路３４においてホワイトバランス処理される。すなわち、Ｒ，Ｇ，Ｂの比が１：１：１となるように、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれに対し、ホワイトバランス係数（Ｒ，Ｇ，Ｂゲイン値）が乗じられる。動画像用のホワイトバランス係数は、後述するホワイトバランス係数の演算処理において算出され、ホワイトバランス処理回路３４のレジスタ等に格納されている。

ホワイトバランス調整されたＲ，Ｇ，Ｂの色信号は、隣接する画素の色成分に基づいた色成分補間処理、図示しないガンマ補正回路におけるガンマ補正などの処理後、輝度、色差信号生成回路３６へ送られる。輝度、色差信号生成回路３６では、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号から輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｂ，Ｃｒが生成され、映像信号としてモニタ７０へ出力される。

一方、フリーズ動作を実行する場合、色変換処理回路３２では、奇数ラインの画素信号がサンプルホールドされ、奇数ラインの画素信号、偶数ラインの画素信号における隣接する４画素Ｃｙ，Ｍｇ、Ｙｅ，Ｇごとにマトリックス演算が実行される。静止画像の場合、マトリックス係数ｍ_ｉｊ（１£ｉ£３、１£ｊ£４）によって構成される静止画用マトリックスＭに基づき、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号が（２）式によって求められる。

生成されたＲ，Ｇ，Ｂの色信号は、ホワイトバランス処理回路３４においてホワイトバランス調整される。すなわち、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号に静止画像用のホワイトバランス係数が乗じられる。ホワイトバランス調整されたＲ，Ｇ，Ｂの色信号は、輝度、色差信号生成回路３６において輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｂ、Ｃｒに変換される。静止画像用のホワイトバランス係数も、後述するホワイトバランス係数の演算処理において算出され、ホワイトバランス処理回路３４のレジスタ等に格納されている。

図５は、システムコントロール回路２２によって実行されるホワイトバランス係数演算処理を示したフローチャートである。

ステップＳ１０１では、ホワイトバランスボタン６０が操作されたか否かが判断される。ホワイトバランスボタン６０が操作されたと判断されると、ステップＳ１０２へ進み、動画像用ホワイトバランス係数を算出するため、動画像用の画素信号読み出し、および動画像用の信号処理を実行するように、システムコントロール回路２２からスコープコントローラ５６、プロセッサ側信号処理回路２８へ制御信号が出力される。ただし、スコープ先端部に筒８０が装着されているものとする。

ステップＳ１０３では、ホワイトバランス処理回路３４に入力された動画像用のＲ，Ｇ，Ｂの色信号がシステムコントロール回路２２へ送信される。そして、システムコントロール回路２２において、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号の比（Ｒ：Ｇ：Ｂ）を１：１：１とする動画像用ホワイトバランス係数（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）、すなわちＲ，Ｇ，Ｂのゲイン値が算出される。算出された動画像用ホワイトバランス係数（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）は、ホワイトバランス処理回路３４のレジスタに格納される。ステップＳ１０３が実行されると、ステップＳ１０４へ進む。

ステップＳ１０４では、静止画像用画素信号の読み出し、および信号処理が実行されるように、システムコントロール回路２２から制御信号が出力される。そして、ステップＳ１０５では、ホワイトバランス処理回路３４に入力された静止画像用のＲ，Ｇ，Ｂの色信号の比を１：１：１にする静止画像用ホワイトバランス係数（Ｍｒ，Ｍｇ，Ｍｂ）が算出される。算出された静止画像用ホワイトバランス係数（Ｍｒ，Ｍｇ，Ｍｂ）は、ホワイトバランス処理回路３４のレジスタに格納される。

以上のように本実施形態によれば、ホワイトバランスボタン６０が操作されると、動画像用のフィールド読み出し方式によって画素信号が読み出され、動画像用マトリックスＫによって得られた動画像のＲ，Ｇ，Ｂの信号に基づき、動画像用のホワイトバランス係数（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）が算出される。そして、静止画像用のフレーム読み出し方式に従って画素信号が読み出され、静止画像用マトリックスＭによって得られた静止画像のＲ，Ｇ，Ｂ色信号に基づき、静止画像用のホワイトバランス係数（Ｍｒ，Ｍｇ，Ｍｂ）が算出される。ホワイトバランス処理回路３４は、通常観察モードにおいては動画像用のホワイトバランス係数（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）に基づいたホワイトバランス処理を実行し、フリーズ動作時には静止画像用のホワイトバランス係数（Ｍｒ，Ｍｇ，Ｍｂ）に基づいたホワイトバランス処理を実行する。

次に、図６を用いて、第２の実施形態である電子内視鏡装置について説明する。第２の実施形態では、算出された動画像用ホワイトバランス係数に基づいて、静止画像用ホワイトバランス係数を計算式によって算出する。それ以外の構成については、第１の実施形態と実質的に同じである。

図６は、第２の実施形態におけるホワイトバランス係数演算処理を示したフローチャートである。

ステップＳ２０１〜Ｓ２０３の実行は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３の実行と同じである。すなわち、ホワイトバランスボタン６０が操作されると、動画像用の画素信号読み出し方式、信号処理が実行され、動画像用ホワイトバランス係数（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）が算出される。

ステップＳ２０４では、算出された動画像用ホワイトバランス係数（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）に基づき、以下の演算によって静止画像用ホワイトバランス係数（Ｍｒ，Ｍｇ，Ｍｂ）が算出される。

動画像表示のフィールド読み出し方式によって読み出される画素信号Ｗｂ，Ｗｒ，Ｇｂ，Ｇｒと、静止画像のフレーム読み出し方式によって読み出される画素信号Ｃｙ，Ｍｇ，Ｙｅ，Ｇとの間には、色フィルタ１４Ｂの配列特性によって以下の対応関係が成り立つ。

（３）式に表された「１」と「０」のマトリクス係数から構成されるマトリックスをＬとすると、（２）式の静止画像用マトリックスＭは、（１）式で表された動画像用マトリックスＫとＬとの積によって表され、以下の関係式が成り立つ。

静止画像、動画像との間に色再現について相違を生じさせないためには、動画像表示においてホワイトバランス調整されたＲ，Ｇ，Ｂの色信号の色成分が、フリーズ動作時にホワイトバランス調整されたＲ，Ｇ、Ｂの色信号の色成分が、一致しなければならない。一方、画素信号読み出し方式の違いにより、ホワイトバランス処理回路３４に入力されるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値は、動画像および静止画像において相違し、それに従い、動画像用マトリックスＫは、（４）式から明らかなように、静止画像用マトリックスＭと一致しない。

ステップＳ２０４では、静止画像用マトリックスＭによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の値を動画像用マトリックスＫによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の値と一致させるホワイトバランス補正係数（Ｎｒ，Ｎｇ，Ｎｂ）が、以下の式によって算出される。

ホワイトバランス補正係数（Ｎｒ，Ｎｇ，Ｎｂ）は、動画像用マトリックスＫと静止画像用マトリックスＭとの各行の総和比によって求められ、それぞれ動画像におけるＲ，Ｇ，Ｂの色信号と静止画像におけるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値との各色成分における比を表す。

そして、（５）式によって算出されたホワイトバランス補正係数（Ｎｒ，Ｎｇ，Ｎｂ）をステップＳ２０３で求められた動画像用ホワイトバランス補正係数（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）に乗じることにより、静止画像用ホワイトバランス係数（Ｍｒ，Ｍｇ，Ｍｂ）が算出される。

このように第２の実施形態によれば、ホワイトバランスボタン６０が操作されると、動画像用のフィールド読み出し方式によって画素信号が読み出され、動画像用マトリックスＫによって得られた動画像のＲ，Ｇ，Ｂの信号に基づき、動画像用のホワイトバランス係数（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）が算出される。さらに、動画像用マトリックスＫと静止画像用マトリックスＭとに基づき、ホワイトバランス補正係数（Ｎｒ，Ｎｇ，Ｎｂ）が算出され、ホワイトバランス補正係数（Ｎｒ，Ｎｇ，Ｎｂ）と動画像用のホワイトバランス係数（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）から静止画像用のホワイトバランス係数（Ｍｒ，Ｍｇ，Ｍｂ）が算出される。ホワイトバランス処理回路３４は、通常観察モードにおいては動画像用のホワイトバランス係数（Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ）に基づいたホワイトバランス処理を実行し、フリーズ動作時には静止画像用のホワイトバランス係数（Ｍｒ，Ｍｇ，Ｍｂ）に基づいたホワイトバランス処理を実行する。

色フィルタの配列、画素信号読み出し方式については、補色フィルタ以外の原色フィルタを用いてもよく、また、インターリーブ方式など他の読み出し方式を適用してもよい。

プロセッサの電源ＯＮから所定時間経過後に自動的にホワイトバランス係数を求める演算処理を実行するなど、ホワイトバランスボタン以外の構成によって演算処理を実行開始してもよい。また、先に静止画像のホワイトバランス係数、次に動画像のホワイトバランス係数を算出してもよい。この場合、第１の実施形態では、先に静止画像に合わせたフレーム読み出し方式、信号処理が実行され、次に動画像に合わせたフィールド読み出し方式、信号処理が実行される。一方、第２の実施形態では、静止画像に合わせたフレーム読み出し方式、信号処理が実行され、静止画像用ホワイトバランス係数から動画像用ホワイトバランス係数が算出される。この場合、動画像用マトリックスと静止画像用マトリックスの各色成分のマトリクス係数の比（Σｍ_１ｊ／Σｋ_１ｊ、Σｍ_２ｊ／Σｋ_２ｊ、Σｍ_３ｊ／Σｋ_３ｊ）によってホワイトバランス補正係数を算出すればよい。

第１の実施形態では、ホワイトバランス調整のためホワイトバランス係数が補正係数として求められるが、ホワイトバランス以外の色調整処理に用いられる補正係数の演算についても、同様に動画像、静止画像に分けて演算処理を一度に実行するようにしてもよい。

第１の実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。動画像に関する色フィルタの配列の一部を示した図である。静止画像に関する色フィルタの配列の一部を示した図である。プロセッサ側信号処理回路の概略的ブロック図である。システムコントロール回路によって実行されるホワイトバランス係数演算処理を示したフローチャートである。第２の実施形態におけるホワイトバランス係数演算処理を示したフローチャートである。

符号の説明

１０プロセッサ
２２システムコントロール回路
２８プロセッサ側信号処理回路
３２色変換処理回路
３４ホワイトバランス処理回路
５０ビデオスコープ
５４ＣＣＤ
５４色フィルタ
５６スコープコントローラ
５９ＣＣＤドライバ
６０ホワイトバランスボタン
Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ動画像用ホワイトバランス係数（補正係数）
Ｍｒ，Ｍｇ，Ｍｂ静止画像用ホワイトバランス係数（補正係数）
Ｎｒ，Ｎｇ，Ｎｂホワイトバランス補正係数（ホワイトバランス補正係数）

Claims

複数の色要素から構成されるカラーフィルタと撮像素子とを有するビデオスコープと、
動画像を得るための読み出し方式に従って前記撮像素子から動画像用画素信号を順次読み出す動画像読み出し手段と、
静止画像を得るための読み出し方式に従って前記撮像素子から静止画像用画素信号を読み出す静止画像読み出し手段と、
動画像用マトリックスにより、読み出された動画像用画素信号からＲ，Ｇ，Ｂの色信号を生成し、前記動画像用画素信号と前記静止画像用画素信号との対応関係から得られる静止画像用マトリックスにより、静止画像用画素信号からＲ，Ｇ，Ｂの色信号を生成する色信号生成手段と、
Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号に対してホワイトバランス処理を実行するホワイトバランス処理手段と、
動画像用画素信号に基づいて動画像用ホワイトバランス係数を算出し、算出された動画像用ホワイトバランス係数に基づいて静止画像用ホワイトバランス係数を算出する演算処理手段とを備え、
前記演算処理手段が、前記静止画像用マトリックスによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値を前記動画像用マトリックスによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値と一致させるホワイトバランス補正係数を算出し、前記動画像用ホワイトバランス係数とホワイトバランス補正係数から前記静止画像用ホワイトバランス係数を算出することを特徴とする電子内視鏡装置。
前記カラーフィルタが、補色フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
前記動画像読み出し手段が、フィールド読み出しによって画素信号を読み出すことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
前記静止画像読み出し手段が、フレーム読み出しによって画素信号を読み出すことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
前記演算処理手段を実行開始する操作部材をさらに有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。
前記演算処理手段が、前記動画像用マトリックスと前記静止画像用マトリックスの各色成分に応じたマトリックス係数の総和比に基づいて前記ホワイトバランス補正係数を算出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。
動画像を得るための読み出し方式に従い、複数の色要素から構成されるカラーフィルタを通った光によって被写体像が形成される撮像素子から動画像用画素信号を読み出す画素信号読み出し手段と、
動画像用マトリックスにより、読み出された動画像用画素信号からＲ，Ｇ，Ｂの色信号を生成する色信号生成手段と、
動画像用画素信号に基づいて動画像用ホワイトバランス係数を算出する第１の演算処理手段と、
前記動画像用画素信号と異なる読み出し方式によって得られる静止画像用画素信号との対応関係から得られる静止画像用マトリックスに基づき、算出された動画像用ホワイトバランス係数から静止画像用ホワイトバランス係数を算出する第２の演算処理手段とを備え、
前記第２の演算処理手段が、前記静止画像用マトリックスにより静止画像用画素信号から得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値を前記動画像用マトリックスによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値と一致させるホワイトバランス補正係数を算出し、前記動画像用ホワイトバランス係数とホワイトバランス補正係数から前記静止画像用ホワイトバランス係数を算出することを特徴とする内視鏡用色調整演算処理装置。
動画像を得るための読み出し方式に従い、複数の色要素から構成されるカラーフィルタを通った光によって被写体像が形成される撮像素子から動画像用画素信号を読み出す画素信号読み出し手段と、
動画像用マトリックスにより、読み出された動画像用画素信号からＲ，Ｇ，Ｂの色信号を生成する色信号生成手段と、
動画像用画素信号に基づいて動画像用ホワイトバランス係数を算出する第１の演算処理手段と、
前記動画像用画素信号と異なる読み出し方式によって得られる静止画像用画素信号との対応関係から得られる静止画像用マトリックスに基づき、算出された動画像用ホワイトバランス係数から静止画像用ホワイトバランス係数を算出する第２の演算処理手段とを機能させ、
前記静止画像用マトリックスにより静止画像用画素信号から得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値を前記動画像用マトリックスによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値と一致させるホワイトバランス補正係数を算出し、前記動画像用ホワイトバランス係数とホワイトバランス補正係数から前記静止画像用ホワイトバランス係数を算出するように、前記第２の演算処理手段を機能させることを特徴とするプログラム。
動画像を得るための読み出し方式に従い、複数の色要素から構成されるカラーフィルタを通った光によって被写体像が形成される撮像素子から動画像用画素信号を読み出し、
動画像用マトリックスにより、読み出された動画像用画素信号からＲ，Ｇ，Ｂの色信号を生成し、
動画像用画素信号に基づいて動画像用ホワイトバランス係数を算出し、
前記動画像用画素信号と異なる読み出し方式によって得られる静止画像用画素信号との対応関係から得られる静止画像用マトリックスに基づき、算出された動画像用ホワイトバランス係数から静止画像用ホワイトバランス係数を算出し、
前記静止画像用マトリックスにより静止画像用画素信号から得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値を前記動画像用マトリックスによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値と一致させるホワイトバランス補正係数を算出し、前記動画像用ホワイトバランス係数とホワイトバランス補正係数から前記静止画像用ホワイトバランス係数を算出することを特徴とする内視鏡用色調整演算処理方法。
複数の色要素から構成されるカラーフィルタと撮像素子とを有するビデオスコープと、
動画像を得るための読み出し方式に従って前記撮像素子から動画像用画素信号を順次読み出す動画像読み出し手段と、
静止画像を得るための読み出し方式に従って前記撮像素子から静止画像用画素信号を読み出す静止画像読み出し手段と、
静止画像用マトリックスにより、読み出された静止画像用画素信号からＲ，Ｇ，Ｂの色信号を生成し、前記静止画像用画素信号と前記動画像用画素信号との対応関係から得られる動画像用マトリックスにより、動画像用画素信号からＲ，Ｇ，Ｂの色信号を生成する色信号生成手段と、
Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号に対してホワイトバランス処理を実行するホワイトバランス処理手段と、
静止画像用画素信号に基づいて静止画像用ホワイトバランス係数を算出し、算出された静止画像用ホワイトバランス係数に基づいて動画像用ホワイトバランス係数を算出する演算処理手段とを備え、
前記演算処理手段が、前記動画像用マトリックスによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値を前記静止画像用マトリックスによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値と一致させるホワイトバランス補正係数を算出し、前記静止画像用ホワイトバランス係数とホワイトバランス補正係数から前記動画像用ホワイトバランス係数を算出することを特徴とする電子内視鏡装置。
静止画像を得るための読み出し方式に従い、複数の色要素から構成されるカラーフィルタを通った光によって被写体像が形成される撮像素子から静止画像画素信号を読み出す画素信号読み出し手段と、
静止画像用マトリックスにより、読み出された静止画像用画素信号からＲ，Ｇ，Ｂの色信号を生成する色信号生成手段と、
静止画像用画素信号に基づいて静止画像用ホワイトバランス係数を算出する第１の演算処理手段と、
前記静止画像用画素信号と異なる読み出し方式によって得られる動画像用画素信号との対応関係から得られる動画像用マトリックスに基づき、算出された静止画像用ホワイトバランス係数から動画像用ホワイトバランス係数を算出する第２の演算処理手段とを備え、
前記第２の演算処理手段が、前記動画像用マトリックスにより動画像用画素信号から得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値を前記静止画像用マトリックスによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値と一致させるホワイトバランス補正係数を算出し、前記静止画像用ホワイトバランス係数とホワイトバランス補正係数から前記動画像用ホワイトバランス係数を算出することを特徴とする内視鏡用色調整演算処理装置。
静止画像を得るための読み出し方式に従い、複数の色要素から構成されるカラーフィルタを通った光によって被写体像が形成される撮像素子から静止画像用画素信号を読み出す画素信号読み出し手段と、
静止画像用マトリックスにより、読み出された静止画像用画素信号からＲ，Ｇ，Ｂの色信号を生成する色信号生成手段と、
静止画像用画素信号に基づいて静止画像用ホワイトバランス係数を算出する第１の演算処理手段と、
前記静止画像用画素信号と異なる読み出し方式によって得られる動画像用画素信号との対応関係から得られる動画像用マトリックスに基づき、算出された静止画像用ホワイトバランス係数から動画像用ホワイトバランス係数を算出する第２の演算処理手段とを機能させ、
前記動画像用マトリックスにより動画像用画素信号から得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値を前記静止画像用マトリックスによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値と一致させるホワイトバランス補正係数を算出し、前記静止画像用ホワイトバランス係数とホワイトバランス補正係数から前記動画像用ホワイトバランス係数を算出するように、前記第２の演算処理手段を機能させることを特徴とするプログラム。
静止画像を得るための読み出し方式に従い、複数の色要素から構成されるカラーフィルタを通った光によって被写体像が形成される撮像素子から静止画像用画素信号を読み出し、
静止画像用マトリックスにより、読み出された静止画像用画素信号からＲ，Ｇ，Ｂの色信号を生成し、
静止画像用画素信号に基づいて静止画像用ホワイトバランス係数を算出し、
前記静止画像用画素信号と異なる読み出し方式によって得られる動画像用画素信号との対応関係から得られる動画像用マトリックスに基づき、算出された静止画像用ホワイトバランス係数から動画像用ホワイトバランス係数を算出し、
前記動画像用マトリックスにより動画像用画素信号から得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値を前記静止画像用マトリックスによって得られるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の値と一致させるホワイトバランス補正係数を算出し、前記静止画像用ホワイトバランス係数とホワイトバランス補正係数から前記動画像用ホワイトバランス係数を算出することを特徴とする内視鏡用色調整演算処理方法。