JP2008148835A - 画像信号伝送システム、電子内視鏡、内視鏡プロセッサ - Google Patents

Abstract

【課題】伝送される画像信号に混入するノイズの影響を低減化する。
【解決手段】電子内視鏡２０は撮像素子２６、伝送レート変更回路２８を有する。撮像素子２６は１３．５ＭＨｚの伝送レートで画素信号を出力する。伝送レート変更回路２８は画素信号を受信する。伝送レート変更回路２８は受信した同じ画素信号を２倍の伝送レートで２回、内視鏡プロセッサに伝送する。内視鏡プロセッサにおいて、同じ画素信号を比較する。画素信号の信号レベルが異なるとき、ノイズの混入した画素信号と判断する。ノイズの混入した画素信号に補間処理を施す。
【選択図】図２

Description

本発明は、伝送中の画像信号に混入する外乱ノイズの影響を低減化する画像信号伝送システムに関する。

生体や構造物の内部などを観察するために、電子内視鏡が用いられている。電子内視鏡には、挿入管の先端に撮像素子を設けられる。撮像素子に生成される画像信号が、伝送ケーブルを介して体外にある内視鏡プロセッサに出力される。

挿入管の先端から内視鏡プロセッサまでの間の伝送経路の何処においても、外乱ノイズが混入する可能性がある。ノイズの混入によって表示される画像の劣化が生じることが問題であった。

伝送ケーブルの強磁性可撓管への内挿（特許文献１参照）、伝送ケーブルの導電性のシールド部材による被覆（特許文献２参照）などのようにノイズの混入を防止する構成が提案されている。

しかし、これらの構成によってもノイズの混入を確実に防ぐことは困難であり、ノイズの混入による表示画像の劣化を抑えることが望まれていた。
特開２００３−６１９０１号公報 特開２００２−１７７２１５号公報

したがって、本発明では、何処かの伝送経路において混入するノイズの影響、または伝送経路全体において混入するノイズの影響を低減化させる画像信号伝送システムの提供を目的とする。

本発明の画像信号伝送システムは、受光面に２次元状に複数配置される画素それぞれの受光量に応じた画素信号を第１の周波数で出力する撮像素子と、同じ画素信号を第１の周波数の２倍以上である第２の周波数で複数回異なるタイミングで送信する送信部と、送信部から異なるタイミングで複数回送られる同じ画素信号を比較することにより画素信号にノイズが混入しているか否かを判断する判断部とを備えることを特徴としている。

なお、判断部は異なるタイミングで送られる複数の画素信号の信号強度が異なるときに画素信号にノイズが混入していると判断することが好ましい。

また、ノイズが混入していると判断された画素信号に対応する画素である注目画素の周囲の画素に対応する画素信号を用いて注目画素における画素信号を補間する補間部を備えることが好ましい。

また、ノイズが混入していると判断された画素信号に対応する画素であるノイズ画素に対して、ノイズが混入されたと判断された画素信号を生成する以前および／または以後に生成した画素信号を用いてノイズ画素における画素信号を補完する補間部を備えることが好ましい。

また、判断部が画素信号にノイズが混入していると判断するときに、比較されるすべての画素信号の中で信号強度の一致する画素信号数が最も多い画素信号をノイズが混入されない画素信号として判断部から出力されることが好ましい。

また、送信部は、同じ画素信号を連続した異なるタイミングで複数回送信することが好ましい。

また、送信部は、同じ画素信号を所定の間隔を空けて複数回送信することが好ましい。

また、送信部が同じ画素信号を複数回送信する間隔が、前記画素信号ごとに異なることが好ましい。

また、送信部が、電子内視鏡の挿入管の先端または電子内視鏡の操作部に設けられることが好ましい。

また、判断部が、電子内視鏡における内視鏡プロセッサに接続されるコネクタまたは内視鏡プロセッサに設けられることが好ましい。

本発明の電子内視鏡は、受光面に２次元状に複数配置される画素それぞれの受光量に応じた画素信号を第１の周波数で出力する撮像素子と、同じ画素信号を第１の周波数の２倍以上である第２の周波数で複数回異なるタイミングで送信する送信部とを備えることを特徴としている。

本発明の内視鏡プロセッサは、受光面に２次元状に複数配置される画素それぞれの受光量に応じた画素信号を第１の周波数で出力する撮像素子と同じ画素信号を第１の周波数の２倍以上である第２の周波数で複数回異なるタイミングで送信する送信部とを備える電子内視鏡から画素信号を受信する受信部と、送信部から異なるタイミングで複数回送られる同じ画素信号を比較することにより画素信号にノイズが混入しているか否かを判断する判断部とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、伝送する画像信号へのノイズの混入による影響を信号処理により低減化させることが可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を適用した画像信号伝送システムを有する内視鏡システムを示す外観構成図である。

内視鏡システム１０は、電子内視鏡２０、内視鏡プロセッサ４０、およびモニタ１１によって構成される。内視鏡プロセッサ４０は、電子内視鏡２０、及びモニタ１１に接続される。

電子内視鏡２０は体内に挿入される。電子内視鏡２０により体内の撮影が行われる。撮影した画像に相当する画像信号が生成される。画像信号は内視鏡プロセッサ４０に伝送される。内視鏡プロセッサ４０により、伝送された画像信号に対して所定の信号処理が施される。所定の信号処理を施した画像信号はビデオ信号としてモニタ１１に送られ、送られたビデオ信号に相当する画像がモニタ１１に表示される。

電子内視鏡２０は、挿入管２１、操作部２２、連結管２３、およびコネクタ２４によって形成される。挿入管２１が、操作部２２から延びるように設けられる。操作部２２とコネクタ２４とが、連結管２３を介して連結される。

挿入管２１は可撓性を有しており、挿入管２１が体内や構造物内部に挿入される。操作部２２には、電子内視鏡２０および内視鏡システム１０が有する機能を実行させるためのスイッチなどが設けられる。コネクタ２４を内視鏡プロセッサ４０の端子４１に装着することにより、電子内視鏡２０が、内視鏡プロセッサ４０に接続される。

電子内視鏡２０の内部構成について図２を用いて説明する。図２は、電子内視鏡２０の内部構成を示すブロック図である。電子内視鏡２０には、ライトガイド２５、撮像素子２６、撮像素子ドライバ２７、伝送レート変更回路２８、内視鏡メモリ２９、およびＲＯＭ３０などが設けられる。

ライトガイド２５は、コネクタ２４から挿入管２１の先端まで延設される。撮像素子２６は、挿入管２１の先端に設けられる。撮像素子ドライバ２７およびＲＯＭ３０は、コネクタ２４内に設けられる。伝送レート変更回路２８および内視鏡メモリ２９は、操作部２２内に設けられる。

コネクタ２４を端子４１に接続すると、ライトガイド２５は内視鏡プロセッサ４０内部に設けられる光源ユニット（図２において図示せず）と光学的に接続される。光源ユニットによって発光される照明光がライトガイド２５によって伝達される。伝達された照明光は、ライトガイド２５の出射端から出射し、配光レンズ３１を介して挿入管２１の先端付近に照射される。

照明光による被写体の反射光が対物レンズ３２を介して、撮像素子２６の受光面に入射する。撮像素子２６はＣＣＤ撮像素子またはＣＭＯＳ撮像素子である。撮像素子２６は、内視鏡プロセッサ４０に設けられるタイミングコントローラ（図２において図示せず）による各動作のタイミングの制御に基づいて撮像素子ドライバ２７に駆動される。撮像素子ドライバ２７の駆動により、撮像素子２６に入射する光学像に相当する画像信号が生成される。なお、画像信号は、１／３０毎に生成される。

撮像素子２６の受光面には、複数の画素（図示せず）が２次元状に配置される。各画素の受光量に応じた画素信号が生成される。受光面に配置される各画素から順番に画素信号が出力される。なお、画素信号は、たとえば１３．５ＭＨｚの伝送レート（第１の周波数）で出力される。受光面を形成するそれぞれの画素が生成する複数の画素信号によって、画像信号が構成される。

撮像素子２６から出力される画素信号は、順番に伝送レート変更回路２８に入力される。伝送レート変更回路２８に入力された画素信号は、一旦内視鏡メモリ２９に格納される。内視鏡メモリ２９に格納された画素信号は伝送レート変更回路２８に、読出される。画素信号は伝送レート変更回路２８により変更された２７ＭＨｚの伝送レート（第２の周波数）で出力され、内視鏡プロセッサ４０に伝送される。

なお、伝送レート変更回路２８からは、以下に説明するように同じ画素信号が２回伝送される。図３は、撮像素子２６から画素信号が出力されるタイミング、第１、第２の格納領域への画素信号が格納されるタイミング、第１、第２の格納領域への画像信号の格納状況、および伝送レート変更回路２８から画素信号が出力されるタイミングを示すタイミングチャートである。

タイミングｔ１において、第１、第２、第３、…、第αの画素から画素信号ａ１、ａ２、ａ３、…、ａαが出力される（撮像素子出力欄参照）。タイミングｔ１において出力される画素信号ａ１、ａ２、ａ３、…、ａαによって第ａのフレームの画像信号Ｉｍ−ａが構成される。タイミングｔ１の次のタイミングｔ２において、第１、第２、第３、…、第αの画素から画素信号ｂ１、ｂ２、ｂ３、…、ｂαが出力される（撮像素子出力欄参照）。タイミングｔ２において出力される画素信号ｂ１、ｂ２、ｂ３、…、ｂαによって第ｂのフレームの画像信号Ｉｍ−ｂが構成される。

撮像素子２６から伝送レート変更回路２８に送られる画素信号は、同じタイミングで内視鏡メモリ２９に格納される。なお、内視鏡メモリ２９には第１、第２の格納領域（図示せず）が設けられる。第１、第２の格納領域それぞれは１フレームの画像信号を格納可能である。

一方の格納領域に１フレームの画像信号が格納されている間に、他方の格納領域に格納された画像信号が伝送レート変更回路２８に読出される。次のタイミングにおいて、他方の格納領域に１フレーム期間に出力される画像信号が格納され、その間に一方の格納領域に格納された画像信号が伝送レート変更回路２８に読出される。以後、一方の格納領域への画像信号の格納、読出しが繰返され、他方の格納領域からの画像信号の読出し、格納が繰返される。

例えば、タイミングｔ１において、第ａのフレームの画像信号Ｉｍ−ａを構成する画素信号ａ１、ａ２、ａ３、…、ａαが第１の格納領域に格納される（第１の格納領域格納実行欄参照）。タイミングｔ２において、第ｂのフレームの画像信号Ｉｍ−ｂを構成する画素信号ｂ１、ｂ２、ｂ３、…、ｂαが第２の格納領域に格納される（第１の格納領域格納実行欄参照）。

第ａのフレームの画像信号Ｉｍ−ａは、タイミングｔ２において伝送レート変更回路２９に読出される（伝送レート変更回路読出し／出力欄参照）。また、第ｂのフレームの画像信号Ｉｍ−ｂは、タイミングｔ２の次のタイミングｔ３において伝送レート変更回路２９に読出される。

伝送レート変更回路２９は、２７ＭＨｚのレートで第１の格納領域または第２の格納領域から画素信号を順番に読出す。読出した画素信号は読出したレートで内視鏡プロセッサ４０に伝送される。１フレームの画像信号を構成する画素信号の出力を終えると再度同じ格納領域に格納された画素信号が順番に読出され、内視鏡プロセッサ４０に伝送される。すなわち同じ画素信号が２回伝送される。

例えば、タイミングｔ２の前半期間および後半期間それぞれにおいて、第ａのフレームの画像信号Ｉｍ−ａを構成する画素信号ａ１、ａ２、ａ３、…、ａαが伝送レート変更回路２９に読出され、伝送される（伝送レート変更回路読出し／伝送欄タイミングｔ２−１、ｔ２−２参照）。同様にタイミングｔ３の前半期間および後半期間それぞれにおいて、第ｂのフレームの画像信号Ｉｍ−ｂを構成する画素信号ｂ１、ｂ２、ｂ３、…ｂαが伝送レート変更回路２９に読出され、伝送される。

なお、ＲＯＭ３０には電子内視鏡２０固有の特性情報が記憶される。電子内視鏡２０の特性情報は、後述するように、内視鏡プロセッサ４０に送られ、内視鏡プロセッサ４０における所定の機能の実行および信号処理等に用いられる。

次に、内視鏡プロセッサ４０の内部構成について図４を用いて説明する。図４は、内視鏡プロセッサ４０の内部構成を示すブロック図である。内視鏡プロセッサ４０には、光源ユニット４２、画像処理ユニット４３、タイミングコントローラ４４、およびシステムコントローラ４５などが設けられる。

前述のように、光源ユニット４２はライトガイド２５に光学的に接続され、被写体を照明するための照明光の供給を行う。なお、光源ユニット２５は絞り（図示せず）シャッタ（図示せず）を有し、絞りの開口度やシャッタの開閉はタイミングコントローラ４４およびシステムコントローラ４５により制御される。

コネクタ２４を内視鏡プロセッサ４０に接続すると、伝送レート変更回路２８と画像処理ユニット４３とが電気的に接続される。伝送レート変更回路２８が出力する画像信号は画像処理ユニット４３に伝送される。

画像処理ユニット４３は、前段信号処理回路４６、メモリコントローラ４７、第１、第２のＲＡＭ４８ａ、４８ｂ、判断回路４９、補間回路５０、および後段信号処理回路５１によって構成される。前段信号処理回路４６、メモリコントローラ４７、判断回路４９、補間回路５０、および後段信号処理回路５１が直列に接続される。第１、第２のＲＡＭ４８ａ、４８ｂはそれぞれ、メモリコントローラ４７および補間回路５０に接続される。

画像処理ユニット４３に伝送される画像信号を構成する画素信号は、前段信号処理回路４６に受信される。前段信号処理回路４６において画素信号に対して、Ａ／Ｄ変換処理、色補間処理などの所定の信号処理が施される。

所定の信号処理の施された画素信号は、メモリコントローラ４７に出力される。前述のように、電子内視鏡２０からは同じフレームの画像信号を構成する画素信号それぞれが２回伝送される。伝送される画素信号は、第１のＲＡＭ４８ａに格納される。

なお、第１のＲＡＭ４８ａは第１、第２の格納領域を有しており、それぞれの格納領域に２フレームの画像信号を格納可能である。２回伝送される画素信号は、同じ格納領域に格納される。

例えば、図３のタイミングｔ２−１において伝送レート変更回路２９から伝送される画素信号ａ１、ａ２、ａ３、…、ａαは、順番に第１のＲＡＭ４８ａにおける第１の格納領域に格納される（図５第１の格納領域格納実行欄参照）。また、図３タイミングｔ２−２において伝送レート変更回路２９から伝送される画素信号ａ１’、ａ２’、ａ３’、…、ａα’も、順番に第１のＲＡＭ４８ａにおける第１の格納領域に格納される。したがって、第ａのフレームの画像信号で１回目に送られる画像信号Ｉｍ−ａおよび２回目に送られる画像信号Ｉｍ−ａ’が第１のＲＡＭ４８ａに格納される（図５第１の格納領域格納状況欄参照）。

また、タイミングｔ２の次のタイミングｔ３において、伝送レート変更回路２９から伝送される１、２回目の画像信号Ｉｍ−ｂ／Ｉｍ−ｂ’が第１のＲＡＭ４８ａの第２の格納領域に格納される（図５第２の格納領域格納実行欄参照）。

同じフレームの画像信号が２回、第１のＲＡＭ４８ａの一方の格納領域に格納されると、次に格納された画像信号から同じ画素についての２つの画素信号がメモリコントローラ４７に読出され、判断回路４９に出力される。

例えば、タイミングｔ２において第１の格納領域に格納された第ａのフレームの画像信号Ｉｍ−ａ／Ｉｍ−ａ’を構成する同じ画素の画素信号の組ａ１／ａ１’、ａ２／ａ２’、ａ３／ａ３’、…、ａα／ａα’が順番にメモリコントローラ４７を介して判断回路４９に出力される（図５メモリコントローラ読出し欄参照）。

判断回路４９において、入力される２つの画素信号の信号レベルが比較される。画素信号の信号レベルが一致しているときに、画素信号にはノイズが混入されていないと判断される。画素信号の信号レベルが異なるときに、画素信号にノイズが混入していると判断される。

判断回路４９から補間回路５０に、画素信号とともに判断結果を示すパリティビットが送信される。パリティビットが０のときは、画素信号にノイズが混入されていない状態を示す。パリティビットが１のときは、画素信号にノイズが混入されている状態を示す。なお、送信される画素信号は、電子内視鏡２０から１回目または２回目に送られた画素信号のいずれであってもよい。

補間回路５０はパリティビットに基づいて、画素信号を第２のＲＡＭ４８ｂに格納する。パリティビットが１のときには、入力された画素信号が破棄される。パリティビットが０のときには、入力された画素信号が第２のＲＡＭ４８ｂに格納される。

さらに、補間回路５０により画素信号の破棄された画素である注目画素に対して補間処理が実行される。補間処理は、図６に示すように、注目画素ＦＰの周囲の８画素を用いて行なわれる。例えば、周囲の８画素ＳＰにおける画素信号の平均を求めて注目画素ＦＰの画素信号として生成する平滑化処理、周囲の８画素ＳＰにおける画素信号の中央値を求めて注目画素ＦＰの画素信号として出力するメディアンフィルタ処理等が行われる。補間処理により得られた注目画素ＦＰの画素信号が第２のＲＡＭ４８ｂに格納される。

１フレームの画像信号を構成するすべての画素信号の補間処理を終了すると、画像信号は第２のＲＡＭ４８ｂから補間回路５０に読出され、後段信号処理回路５１に出力される。

後段信号処理回路５１に入力された画像信号に対して、クランプ、ブランキング処理等の所定の信号処理が施され、またこれらの画像信号に対してＤ／Ａ変換が施される。Ｄ／Ａ変換された画像信号は、モニタ１１に送られる。送られた画像信号に相当する画像がモニタ１１に表示される。

なお、システムコントローラ４５により内視鏡プロセッサ４０全体の動作が制御される。また、タイミングコントローラ４４により内視鏡プロセッサ４０の各部位における動作のタイミングが調整される。

次にシステムコントローラ４５およびタイミングコントローラ４４により実行される第１の実施形態におけるノイズ低減化のための動作について、図７のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップ１００において、１３．５ＭＨｚの伝送レートで画素信号を出力するように、撮像素子２６を制御する。次にステップＳ１０１において、撮像素子２６が出力した画素信号を内視鏡メモリ２９に格納させる。また、格納した画素信号を２７ＭＨｚの伝送レートにして、２回異なるタイミングで内視鏡プロセッサ４０に送信させる。

ステップＳ１０２では、電子内視鏡２０から２回異なるタイミングで伝送される画像信号を第１のＲＡＭ４８ａに格納させる。また、第１のＲＡＭ４８ａに格納した画像信号、すなわち複数の画素信号の中で同じ画素に関する２つの画素信号を判断回路４９に出力させる。

２つの画素信号を判断回路４９に出力させると、次のステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、２つの画素信号の信号レベルが比較させる。２つの画素信号の信号レベルが異なるときには、ステップＳ１０４に進む。２つの画素信号の信号レベルが等しいときは、ステップＳ１０４をスキップする。

ステップＳ１０４では、電子内視鏡２０から伝送された画素信号を破棄して、補間処理を実行させる。補間処理の終了後、またはステップＳ１０３において２つの画素信号の信号レベルが等しいときにステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、補間処理により生成した画素信号または比較に用いた画素信号を第２のＲＡＭ４８ｂに格納させる。第２のＲＡＭ４８ｂへの格納後に、本実施形態におけるノイズ低減化の動作を終了する。

以上のように、本実施形態の画像信号伝送システムによれば、ノイズが混入していると考えられる画素信号を検出して、補間処理を行うことが可能になる。したがって、信号処理によりノイズの影響を低減化することが可能になる。

次に、本発明の第２の実施形態を適用した画像信号電装システムについて説明する。第２の実施形態では、伝送レート変更回路から伝送される伝送レートおよびノイズが混入されていると判断される画素における画素信号の処理について、第１の実施形態と異なっている。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能を実行する部位には、同じ符号を付する。

図８に示すように、第１の実施形態と同様、電子内視鏡２００には、ライトガイド２５、撮像素子２６、撮像素子ドライバ２７、伝送レート変更回路２８０、内視鏡メモリ２９、およびＲＯＭ３０などが設けられる。ライトガイド２５、撮像素子２６、撮像素子ドライバ２７、内視鏡メモリ２９、およびＲＯＭ３０の構成および機能は、第１の実施形態と同じである。

伝送レート変更回路２８０が画素信号を出力する伝送レートと、同じ画素信号を伝送する回数が、第１の実施形態と異なる。伝送レート変更回路は、撮像素子２６が画素信号を出力する伝送レートの３倍である４０．５ＭＨｚで画素信号を内視鏡プロセッサ４０に出力する。また、伝送レート変更回路２８０により同じ画素信号が３回伝送される。

図９に示すように、第１の実施形態と同様、内視鏡プロセッサ４００には、光源ユニット４２、画像処理ユニット４３０、タイミングコントローラ４４、およびシステムコンとローラ４５などが設けられる。光源ユニット４２、タイミングコントローラ４４、およびシステムコントローラ４５の構成および機能は、第１の実施形態と同様である。

画像信号処理ユニット４３０の構成が第１の実施形態と異なる。画像処理ユニット４３は、前段信号処理回路４６、メモリコントローラ４７、第１、第２のＲＡＭ４８ａ、４８ｂ、判断回路４９０、および後段信号処理回路５１によって構成される。

第１の実施形態と同様に、画像処理ユニット４３０に伝送された画素信号は、前段信号処理回路に受信され、所定の信号処理が施される。所定の信号処理の施された画素信号はメモリコントローラ４７に出力される。

第１の実施形態と同様に、メモリコントローラ４７により第１のＲＡＭ４８ａに格納される。前述のように、同じフレームの画像信号を構成する画素信号それぞれが３回電子内視鏡２０から伝送されており、３回伝送される画素信号は、第１、第２の格納領域のいずれか一方に別々に格納される。なお、第１、第２の格納領域には、３フレームの画像信号を格納可能である。第１の実施形態と同様に、同じ画素について別々に格納された３つの画素信号がメモリコントローラ４７に読出され、判断回路４９０に出力される。

第１の実施形態と同様に、判断回路４９０において入力される３つの画素信号の信号レベルが比較される。すべての画素信号の信号レベルが一致しているときに、画素信号にはノイズが混入されていないと判断される。画素信号の信号レベルが異なるときに、画素信号にノイズが混入されていると判断される。

第１の実施形態と異なり、第２のＲＡＭ４８ｂは判断回路４９０に接続される。画素信号にノイズが混入されていないと判断したときに、判断回路４９０によって画素信号が第２のＲＡＭ４８ｂに格納される。

画素信号にノイズが混入されていると判断したときに、さらに判断回路４９０による判断が行なわれ、３つの画素信号の中で２つの画素信号の信号レベルが同じときに信号レベルが同じとなる画素信号が第２のＲＡＭ４８ｂに格納される。なお、３つの画素信号の信号レベルがすべて異なるときは、判断回路４９０により３つの画素信号の平均化した画素信号が、第２のＲＡＭ４８ｂに格納される。

１フレームの画像信号を構成するすべての画素信号が第２のＲＡＭ４８ｂに格納されると、画像信号は、第２のＲＡＭ４８ｂから判断回路４９０に読出され、後段信号処理回路５１に出力される。

第１の実施形態と同様に、後段信号処理回路５１に入力された画像信号に対して、所定の信号処理およびＤ／Ａ変換が施される。Ｄ／Ａ変換された画像信号は、モニタ１１に送られる。送られた画像信号に相当する画像がモニタ１１に表示される。

次にシステムコントローラ４５およびタイミングコントローラ４４により実行される第２の実施形態におけるノイズ低減化のための動作について、図１０のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップ２００において第１の実施形態におけるステップＳ１００と同じく、１３．５ＭＨｚの伝送レートで画素信号を出力するように、撮像素子２６を制御する。次にステップＳ２０１において、撮像素子２６が出力した画素信号を内視鏡メモリ２９に格納させる。また、格納した画素信号を４０．５ＭＨｚの伝送レートにして、３回異なるタイミングで内視鏡プロセッサ４０に送信させる。

ステップＳ２０２では、電子内視鏡２０から３回異なるタイミングで伝送される画像信号を第１のＲＡＭ４８ａに格納させる。また、第１のＲＡＭ４８ａに格納した画像信号、すなわち複数の画素信号の中で同じ画素に関する３つの画素信号を判断回路４９０に出力させる。

ステップＳ２０３では、３つの画素信号の信号レベルすべてが一致するか否かを判断させる。すべての信号レベルが一致していないとき、ステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４では、３つの画素信号の中で２つの画素信号の信号レベルが一致するか否かを判断させる。

ステップＳ２０４において、どの信号レベルも一致していないときには、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５では、３つの信号レベルの平均値を求め、平均値の画素信号を第２のＲＡＭ４８ｂに格納させる。

またステップＳ２０４において、２つの信号レベルが一致しているときには、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６では、信号レベルの一致する画素信号を第２のＲＡＭ４８ｂに格納させる。

ステップＳ２０４において、３つすべての画素信号の信号レベルが一致するときには、ステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８では、比較に用いられた画素信号を第２のＲＡＭ４８ｂに格納させる。

ステップＳ２０６、ステップＳ２０７、またはステップＳ２０８において画素信号の第２のＲＡＭ４８ｂへの格納を終了すると、本実施形態におけるノイズ低減化の動作を終了する。

以上のように、本実施形態の画像信号伝送システムによっても、ノイズが混入していると考えられる画素信号を検出して、ノイズの混入していない画素信号のみの選択またはノイズの影響を低減化させた画素信号を生成可能である。したがって、信号処理によりノイズの影響を全体的に低減化させることが可能である。

さらに、第１の実施形態と異なり、画素信号にノイズが混入している場合であっても、ノイズが混入していないと考えられる画素信号を選択して、画像の表示に用いるのでより再現性の高い画像を表示することが可能となる。ただし、第１の実施形態と異なり、伝送レート変更回路２８０により撮像素子２６における伝送レートの３倍以上の伝送レートに変更して３回以上同じ画素信号を送らなければならない。それゆえ、伝送レートを３倍化する、より高価な伝送レート変更回路が必要となる。

なお、第１、第２の実施形態において、伝送レート変更回路２８、２８０は、撮像素子２６が出力する画素信号と同じ順番で内視鏡メモリ２９に格納された画素信号を伝送する構成であるが、１フレーム期間に同じ画素の画素信号が複数回伝送されれば、どのような順番に定められていてもよい（図１１伝送レート変更回路読出し／伝送ランダム欄参照）。定められた順番がＲＯＭ３０に記憶され、内視鏡プロセッサ４０に認識されれば、画像処理ユニット４０におけるノイズ低減化のための処理を行うことは可能である。

あるいは、同じ画素信号を連続で伝送してもよい（図１１伝送レート変更回路読出し／伝送連続欄参照）。連続で伝送する場合には、内視鏡メモリ２９を省くことが可能になる。ただし、ノイズの混入が伝送レート変更回路２８、２８０からの単一の画素信号の伝送期間より長い場合には、複数回伝送される同じ画素信号に同じ大きさのノイズが混入することがある。このような場合にノイズの影響を十分に低減化することが出来なくなる。したがって、内視鏡メモリ２９を用いる場合には、同じ画素信号を連続で伝送しないことが好ましい。

また、第１、第２の実施形態において、伝送レート変更回路２８、２８０は操作部２２に設けられる構成であるが、挿入管２１の先端に設けられてもよい。挿入管２１の先端に設けられれば、挿入管２１から操作部２２までの間に発生するノイズの影響も低減化することが可能である。伝送レート変更回路２８、２８０および内視鏡メモリ２９が十分に小型化できれば、挿入管２１の先端に設けることが好ましい。あるいは、伝送レート変更回路２８、２８０はコネクタ２４に設けられてもよい。コネクタ１４に設ける構成であっても、コネクタ２４と内視鏡プロセッサ４０との間に生じるノイズの影響を低減化する効果を有する。

また、第１、第２の実施形態において、メモリコントローラ４７、第１、第２のメモリ４８ａ、４８ｂ、判断回路４９、４９０、および補間回路５０は内視鏡プロセッサ４０に設けられる構成であるが、伝送レート変更回路２８、２８０より内視鏡プロセッサ４０側に設けられれば、何処に設けられてもよい。低減化が望まれるノイズが混入しやすい箇所を、伝送レート変更回路２８、２８０と、メモリコントローラ４７、第１、第２のメモリ４８ａ、４８ｂ、判断回路４９、４９０、および補間回路５１との間に配置すれば、ノイズの影響の低減化が可能である。

また、第１の実施形態において、注目画素ＦＰの周囲の８画素ＳＰにおける画素信号を用いて補間処理を行う構成であるが、注目画素ＦＰを囲むすべての８画素でなく、周囲の複数の画素ＳＰの画素信号により補間処理が行われてもよい。例えば、注目画素ＦＰの上下の２画素、左右の２画素、上下左右の４画素、斜方の４画素における画素信号を用いてもよい。

さらには、周囲の画素でなく、同じ画素についての画素信号で、ノイズが混入していると判断された画素信号と前後するフレーム期間に撮像素子２６から出力された画素信号を用いて補間処理が行われてもよい。例えば、図１２に示すように、第２のフレーム期間に撮像素子２６から出力された特定の画素の画素信号に対して、第１、第３のフレーム期間に撮像素子２６から出力された同じ画素の画素信号を用いて補間処理を行うことも可能である。

また、第１の実施形態において、伝送レート変更回路２８は、撮像素子２６が画素信号を出力する伝送レートの２倍の伝送レートで、画素信号の出力を行なう構成であるが、２倍以上であれば何倍であってもよい。また、送信回数も２回に限られず、複数回であれば何回であってもよい。

また、第２の実施形態において、伝送レート変更回路２８０は、撮像素子２６が画素信号を出力する伝送レートの３倍の伝送レートで、画素信号の出力を行なう構成であるが、３倍以上であれば何倍であってもよい。また、送信回数も３回に限られず、３回以上であれば何回出力されてもよい。

また、第２の実施形態において、３回伝送された同じ画素信号の信号レベルがすべて異なっているときに、すべての画素信号を平均化した画素信号を生成する構成であるが、第１の実施形態における補間回路５０のように、周囲の画素の画素信号を用いて補間処理を行う構成であってもよい。

本発明の第１の実施形態を適用した画像信号伝送システムを有する内視鏡システムの示す外観図である。 第１の実施形態の電子内視鏡の内部構成を示すブロック図である。 撮像素子から画素信号が出力されるタイミング、第１、第２の格納領域への画素信号が格納されるタイミング、第１、第２の格納領域への画像信号の格納状況、および伝送レート変更回路から画素信号が出力されるタイミングを示すタイミングチャートである。 第1の実施形態の内視鏡プロセッサの内部構成を示すブロック図である。 第１のＲＡＭに画素信号が格納されるタイミングとメモリコントローラにより画素信号が読出されるタイミングを示すタイミングチャートである。 注目画素と周囲の画素の位置関係を示す画素の配置図である。 第1の実施形態におけるシステムコントローラおよびタイミングコントローラにより制御されるノイズ低減化のための動作を説明するためのフローチャートである。 第２の実施形態の電子内視鏡の内部構成を示すブロック図である。 第２の実施形態の内視鏡プロセッサの内部構成を示すブロック図である。 第２の実施形態におけるシステムコントローラおよびタイミングコントローラにより制御されるノイズ低減化のための動作を説明するためのフローチャートである。 伝送レート変更回路による画素信号の読出しのタイミングの変形例のパターンを示すタイミングチャートである。 時間フィルタにより、画素信号の補間処理を行うときに用いる他の画素信号を説明するための概念図である。

符号の説明

１０ 内視鏡システム
２０、２００ 電子内視鏡
２１ 挿入管
２２ 操作部
２４ コネクタ
２６ 撮像素子
２８、２８０ 伝送レート変更回路
２９ 内視鏡メモリ
３０ ＲＯＭ
４０、４００ 内視鏡プロセッサ
４３、４３０ 画像処理ユニット
４７ メモリコントローラ
４８ａ、４８ｂ 第１、第２のＲＡＭ
４９、４９０ 判断回路
５０ 補間回路

Claims (14)

1. 受光面に２次元状に複数配置される画素それぞれの受光量に応じた画素信号を第１の周波数で出力する撮像素子と、
   同じ前記画素信号を、前記第１の周波数の２倍以上である第２の周波数で、複数回異なるタイミングで送信する送信部と、
   前記送信部から異なるタイミングで複数回送られる同じ前記画素信号を比較することにより、前記画素信号にノイズが混入しているか否かを判断する判断部とを備える
   ことを特徴とする画像信号伝送システム。
2. 前記判断部は、異なるタイミングで送られる複数の前記画素信号の信号強度が異なるときに、前記画素信号に前記ノイズが混入していると判断することを特徴とする請求項１に記載の画像信号伝送システム。
3. 前記ノイズが混入していると判断された前記画素信号に対応する前記画素である注目画素の周囲の前記画素に対応する前記画素信号を用いて、前記注目画素における前記画素信号を補間する補間部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像信号伝送システム。
4. 前記ノイズが混入していると判断された前記画素信号に対応する前記画素であるノイズ画素に対して、ノイズが混入されたと判断された画素信号を生成する以前および／または以後に生成した前記画素信号を用いて、前記ノイズ画素における前記画素信号を補完する補間部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像信号伝送システム。
5. 前記判断部が前記画素信号に前記ノイズが混入していると判断するときに、比較されるすべての前記画素信号の中で信号強度の一致する画素信号数が最も多い画素信号をノイズが混入されない画素信号として前記判断部から出力されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像信号伝送システム。
6. 前記送信部は、同じ前記画素信号を連続した異なるタイミングで複数回送信することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の画像信号伝送システム。
7. 前記送信部は、同じ前記画素信号を所定の間隔を空けて複数回送信することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の画像信号伝送システム。
8. 前記送信部が同じ前記画素信号を複数回送信する間隔が、前記画素信号ごとに異なることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の画像信号伝送システム。
9. 前記送信部が、電子内視鏡の挿入管の先端に設けられることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の画像信号伝送システム。
10. 前記送信部が電子内視鏡の操作部に設けられることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の画像信号伝送システム。
11. 前記判断部が、電子内視鏡における内視鏡プロセッサに接続されるコネクタに設けられることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の画像信号伝送システム。
12. 前記判断部が、内視鏡プロセッサに設けられることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の画像信号伝送システム。
13. 受光面に２次元状に複数配置される画素それぞれの受光量に応じた画素信号を第１の周波数で出力する撮像素子と、
    同じ前記画素信号を、前記第１の周波数の２倍以上である第２の周波数で、複数回異なるタイミングで送信する送信部とを備える
    ことを特徴とする電子内視鏡。
14. 請求項１３に記載の電子内視鏡から前記画素信号を受信する受信部と、
    前記送信部から異なるタイミングで複数回送られる同じ前記画素信号を比較することにより、前記画素信号にノイズが混入しているか否かを判断する判断部とを備える
    ことを特徴とする内視鏡プロセッサ。

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