JP2009284931A - 内視鏡装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易な構成によって同時式、面順次式両方に基づくカラー画像を生成し、観察状況に適した観察画像を表示する。
【解決手段】電子内視鏡装置において、R,G,Bの光を順に発光する面順次発光と、R,G,Bの光を同時発光可能なLEDランプをスコープ先端部に設け、R,G,Bカラーフィルタ15を備えた同時式CCD14から画素信号を読み出す。面順次発光の場合、画像信号処理回路22において、R,G,Bの画像信号を抽出する。
【選択図】図1
【解決手段】電子内視鏡装置において、R,G,Bの光を順に発光する面順次発光と、R,G,Bの光を同時発光可能なLEDランプをスコープ先端部に設け、R,G,Bカラーフィルタ15を備えた同時式CCD14から画素信号を読み出す。面順次発光の場合、画像信号処理回路22において、R,G,Bの画像信号を抽出する。
【選択図】図1
Description
本発明は、撮像素子を有するビデオスコープを備えた内視鏡装置に関し、特に、撮像方式に基づいた画像信号処理に関する。
内視鏡装置では、プロセッサ内部に光源、あるいは独自に光源装置を設ける代わりに、LEDをビデオスコープ先端部に設けることができる(例えば、特許文献1参照)。スコープ先端部には、赤(R),青(G),緑(B)の色をそれぞれ放射する複数のLEDが配置され、スコープ先端部から赤色、青色、緑色の照明光を放射する。
撮像方式が面順次式のビデオスコープである場合、カラーフィルタの配設されていない撮像素子がスコープ先端部に配置される。そして面順次方式に従い、R,G,BのLEDが順番に発光する。一方、同時式のビデオスコープの場合、カラーフィルタを配設した撮像素子が配置され、R,G,BのLEDを同時発光させて白色光を放射する。
面順次式の場合、同時式に比べて色再現性および解像度の点で優れる。しかしながら、内視鏡装置の構成が複雑になるとともに、被写体像の動きに対してブレが生じる。この問題を解決するため、面順次式ビデオスコープ、同時式ビデオスコープの両方と接続可能であって、撮像方式に従った画像信号処理を行う内視鏡装置のプロセッサが知られている(特許文献2、特許文献3参照)。そこでは、同時式用の画像信号処理回路と面順次式の画像用信号処理回路を設け、ビデオスコープが接続されると、そのビデオスコープの撮像方式に合った画像信号処理回路を動作させる。
特開平11−267099号公報
特開2002−209839号公報
特公平7−38844号公報
しかしながら、特許文献2、3に示す内視鏡装置では、同時式ビデオスコープと面順次式ビデオスコープ両方を用意しなければならない。また、プロセッサにも、同時式画像信号処理回路と面順次式画像信号処理回路を実装しなければならず、回路構成を簡易化できない。
本発明の内視鏡装置は、同時式ビデオスコープを使用しながら面順次式照明に基づく画像信号処理を実行可能であって、色再現性の優れた観察画像を得ることができる内視鏡装置である。
本発明の内視鏡装置は、カラーフィルタを設けた同時式撮像素子を有するビデオスコープがプロセッサに接続可能であって、R,G,Bに応じた照明光を同時発光もしくは面順次発光、すなわち繰り返し順番に発光可能な光源を備える。カラーフィルタは、それぞれR,G,Bの照明光を透過し、それぞれ異なる色の波長領域で相対的に大きなスペクトルをもつ複数の色要素から構成すればよい。例えば、R,G,Bをモザイク配列したカラーフィルタが用いられる。
本発明の内視鏡装置は、同時発光において、同時式撮像素子から読み出される画素信号に基づいてカラー画像信号を生成する画像信号処理手段を備える。さらに、画像信号処理手段は、面順次発光の場合、R,G,Bの各照明光に応じた色画素値を画素ごとに抽出し、カラーバランス調整しながら面順次式と同様のカラー画像信号を得ることを特徴とする。
カラーフィルタの各色要素は、対応する色の光だけでなく、それ以外の光についても透過する性質がある。同時式では抽出されない各画素の色信号を抽出することにより、面順次式と同様、画素ごとにR,G,Bの画像信号が生成される。カラーバランス調整としては、白色被写体のときにR:G:Bが1:1:1となるように係数を求め、対応していない色の照明光によって得られる画素値に係数を乗じればよい。
本発明の内視鏡用画像信号処理装置は、R,G,Bに応じた照明光を同時発光から面順次発光へ切り替え可能な発光制御手段と、カラーフィルタを設けた同時式撮像素子から画素信号を読み出す信号読み出し手段と、面順次発光において、R,G,Bの各照明光に応じた色画素値を画素ごとに抽出し、カラーバランス調整しながら面順次式と同様のカラー画像信号を得る画像信号処理手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の内視鏡用画像信号処理方法は、R,G,Bに応じた照明光を面順次発光させ、カラーフィルタを設けた同時式撮像素子から画素信号を読み出し、面順次発光において、R,G,Bの各照明光に応じた色画素値を画素ごとに抽出し、カラーバランス調整しながら面順次式と同様のカラー画像信号を得ることを特徴とする。
本発明によれば、簡易な構成によって同時式、面順次式両方に基づくカラー画像を生成し、観察状況に適した観察画像を表示することができる。
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、本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、スコープ先端面の正面図である。
電子内視鏡装置は、ビデオスコープ10とプロセッサ20とを備え、プロセッサ20には、モニタ40が接続される。撮像方式として同時式に基づくビデオスコープ10が着脱自在にプロセッサ20へ接続可能であり、接続されるとプロセッサ20からビデオスコープ10へ電源が供給される。ビデオスコープ10の先端部10Tに設けられたCCD14には、カラーフィルタ15が受光面上に設けられる。
ビデオスコープ10の先端部10Tには、赤色(R),緑色(G),青色(B)の光をそれぞれ放射するLED12A、12B、12Cから成るLEDランプ12が設けられている。光源駆動部13は、LED12A、12B、12Cを発光制御し、同時発光もしくは面順次発光が可能である。
同時発光の場合、R,G,Bの三原色が合成されて白色光が観察部位へ照射される。一方、面順次発光の場合、LED12A、LED12B、LED12Cが順番に繰り返し発光され、R(赤色),G(緑色),B(青色)に応じた照明光が順番に観察部位へ照射される。図2に示すように、LED12A、LED12B、LED12Cは、カラーバランスを向上させるため、対物レンズ13を中心として等距離間隔で配置されている。
観察部位において反射した光は、対物レンズ13を通り、対物レンズ13の後方に位置するCCD14の受光面に到達する。その結果、被写体像がCCD14に形成され、被写体像に応じたアナログの一連の画素信号が生成される。カラーフィルタ15は、R,G,Bにそれぞれ応じた色要素(以下、CR、CG、CBと表す)をモザイク状に配列させた原色カラーフィルタであり、色要素が対応画素と向かい合うように配列している。ここでは、カラーフィルタ15は、いわゆるベイヤー配列となっていて、互いに隣接する4つの色要素(CR、CG、CB、CG)を基本ブロックとしてカラーフィルタ15が構成されている。
生成された一連の画素信号は、CCDドライバ18からの駆動信号により、所定時間間隔でCCD14から読み出される。読み出されたアナログ画素信号は、初期回路16においてデジタル画像信号に変換され、プロセッサ20へ送られる。ここでは、NTSC(あるいはPAL)方式に従って画素信号が読み出される。ここでは、NTSC(あるいはPAL)方式に従って画素信号が読み出され、同時式、面順次式に応じて駆動信号が切り替えられる。具体的には、1/60秒間隔で読み出される。
プロセッサ20の画像信号処理回路22では、ホワイトバランス処理、ガンマ補正、マトリクス変換などの様々な処理がデジタル画素信号に対して施される。これにより、R,G,Bのカラー画像信号が生成される。R,G,Bのカラー画像信号はそのままモニタ40へ出力され、あるいは輝度、色差信号Y,Cb,Crに変換される。
CPU、ROM、RAMを含むシステムコントロール回路32は、プロセッサ20の動作を制御し、DSP(Digital Signal Processor)によって構成される画像信号処理回路22、光源駆動部13など各回路へ制御信号を出力する。タイミングジェネレータ34は、画像信号の読み出しタイミング、処理タイミングに合わせてクロックパルス信号を各回路へ出力する。システムコントロール回路32のROMには、動作制御に関するプログラムが格納されている。
本実施形態では、撮像方式として面順次式、同時式を選択的に設定可能であり、オペレータは撮像方式ボタン36の操作によって撮像方式を切り替え可能である。同時式が選択されると、LED12A〜12Cが同時発光するように、光源駆動部13が制御される。そして、画像信号処理回路22では、同時式に応じた画像信号処理が施される。すなわち、画素混合方式に従って画素信号が処理され、色補間処理によってR,G,Bの画像信号が生成される。
一方、面順次式が撮像方式として選択された場合、LED12A〜12Cが面順次発光するように、光源駆動部13が制御される。そして、面順次式に従った駆動信号がCCD14に出力され、面順次式に合わせてタイミングジェネレータ34からクロックパルスが出力される。そして、後述する画像信号処理によって、面順次式内視鏡装置によって得られるR,G,B画像信号と同様の画像信号が生成される。
図3は、カラーフィルタ15の分光透過特性を示した図であり、図4は、LED12A〜12Cの分光分布特性を示した図である。そして、図5は、面順次発光におけるカラー画像信号算出を示した図である。図2〜図4を用いて、面順次照明を行ったときの画素値算出方法を説明する。
図4に示すように、LED12A〜12Cの分光分布特性は、それぞれ赤色、緑色、青色の波長領域を中心とする狭帯域のスペクトル分布SR、SG、SBをもつ。一方、図3に示すように、カラーフィルタの色要素CR、CG、CBの分光透過特性は、それぞれ短波長〜長波長までの広域帯域のスペクトル分布TR、TB、TGをもち、対応する色の波長領域で相対的に大きなスペクトル(透過率)をもっている。
このようにカラーフィルタ15は、R,G,Bいずれかの波長領域の光だけでなく、それ以外の色の波長領域においても感度をもち、R,G,Bいずれの照明光に対しても電荷信号が出力される。例えば、LED12Aによって赤色光を発光させた場合、色要素CRに応じた画素だけでなく、色要素CG、CBに応じた画素からも電荷信号が検出される。
図5では、カラーフィルタ15の任意のブロックBに応じた隣接する4つの画素(P1、P2、P3、P4)を、具体的説明のために抽出している。面順次発光の場合、LED12A、12B、12Cが順にR,G,Bの光を発光する。その結果、各色に応じて画素値が得られる。ここでは、Rの光の画素値をPiR、Gの光の画素値をPiG、Bの光の画素値をPiBと表す(i=1〜4)。
上述したように、Rの光を発光させた場合、色要素CRに応じた画素信号から画素値P1Rが検出される一方、それ以外の画素P2〜P4からもRの光によって画素値P2R〜P4Rが検出される。同様に、Gの光を発光したときも、画素値P2G、P3Gだけでなく色要素CGに応じた画素P2、P3以外の画素P1、P4から画素値P1G、P4Gが検出され、Bの光を発光したときには、画素値P4Bだけでなく色要素CBに応じた画素P4以外の画素P1〜P3から画素値P1B〜P3Bが検出される。
本実施形態では、R,G,B各色の照明光によってR,G,Bそれぞれの画素値を抽出する。そのため、画素P1〜P4には、R,G,Bに応じた3つの画素値が生成される。画素P1〜P4の画素値Mi(i=1〜4)は以下の式によって求められる。
M1=P1R+αP1G+βP1B
M2=γP2R+P2G+δP2B
M3=εP3R+P3G+ζP3B
M4=ηP4R+θP4G+P4B ・・・・・・・(1)
ただし、係数α〜θは、ゲイン値を表す。
M1=P1R+αP1G+βP1B
M2=γP2R+P2G+δP2B
M3=εP3R+P3G+ζP3B
M4=ηP4R+θP4G+P4B ・・・・・・・(1)
ただし、係数α〜θは、ゲイン値を表す。
係数α〜θは、M1〜M4が白色被写体を撮影したときに白色の画素値が得られる、すなわちPiR、PiG、PiBが1:1:1となるように定められる。係数α〜θは、ホワイトバランス調整時に以下の式によって算出される。これにより、RGBの原色カラーフィルタが載置された撮像素子に対して、面順次でRGB各色照明光による撮像を行わせても、適切なホワイトバランスとなった画像を得ることができる。
α=P1R/P1G
β=P1R/P1B
γ=P2G/P2R
δ=P2G/P2B
ε=P3G/P3R
ζ=P3G/P3B
η=P4B/P4R
θ=P4B/P4G ・・・・・・・(2)
α=P1R/P1G
β=P1R/P1B
γ=P2G/P2R
δ=P2G/P2B
ε=P3G/P3R
ζ=P3G/P3B
η=P4B/P4R
θ=P4B/P4G ・・・・・・・(2)
このように本実施形態によれば、R,G,Bの光を順に発光する面順次発光と、R,G,Bの光を同時発光可能なLEDランプ24がスコープ先端部に設けられ、R,G,Bカラーフィルタ15を備えた同時式CCD14から画素信号が読み出される。面順次発光の場合、画像信号処理回路22において、R,G,Bの画像信号を画素ごとに抽出する。
同時式撮像素子のビデオスコープだけで構成される内視鏡装置においても、面順次式と同様のカラー画像信号を得ることができる。したがって、同時式発光によってブレの生じない観察画像を表示することができるととともに、面順次発光によって色再現性の優れた観察画像を表示することができる。
なお、R,G,B以外の色要素から構成されるフィルタ(補色フィルタ)を用いてもよい。また、LED以外の光源を使用する内視鏡装置に適用してもよい。
10 ビデオスコープ
14 CCD(撮像素子)
15 カラーフィルタ
20 プロセッサ
22 画像信号処理回路
24 LEDランプ
14 CCD(撮像素子)
15 カラーフィルタ
20 プロセッサ
22 画像信号処理回路
24 LEDランプ
Claims (4)
- カラーフィルタを設けた同時式撮像素子を有するビデオスコープがプロセッサに接続可能であって、
R,G,Bに応じた照明光を同時発光もしくは面順次発光可能な光源と、
同時発光において、前記同時式撮像素子から読み出される画素信号に基づいてカラー画像信号を生成する画像信号処理手段とを備え、
前記画像信号処理手段が、面順次発光の場合、R,G,Bの各照明光に応じた色画素値を画素ごとに抽出し、カラーバランス調整しながら面順次式と同様のカラー画像信号を得ることを特徴とする内視鏡装置。 - 前記カラーフィルタが、それぞれR,G,Bの照明光を透過し、それぞれ異なる色の波長領域で相対的に大きなスペクトルをもつ複数の色要素から構成されることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡装置。
- R,G,Bに応じた照明光を同時発光から面順次発光へ切り替え可能な発光制御手段と、
カラーフィルタを設けた同時式撮像素子から画素信号を読み出す信号読み出し手段と、
面順次発光において、R,G,Bの各照明光に応じた色画素値を画素ごとに抽出し、カラーバランス調整しながら面順次式と同様のカラー画像信号を得る画像信号処理手段と
を備えたことを特徴とする内視鏡用画像信号処理装置。 - R,G,Bに応じた照明光を面順次発光させ、
カラーフィルタを設けた同時式撮像素子から画素信号を読み出し、
面順次発光において、R,G,Bの各照明光に応じた色画素値を画素ごとに抽出し、カラーバランス調整しながら面順次式と同様のカラー画像信号を得ることを特徴とする内視鏡用画像信号処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008137635A JP2009284931A (ja) | 2008-05-27 | 2008-05-27 | 内視鏡装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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JP2008137635A Pending JP2009284931A (ja) | 2008-05-27 | 2008-05-27 | 内視鏡装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2009284931A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015066063A (ja) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | 富士フイルム株式会社 | 内視鏡システム及びその作動方法 |
WO2019198574A1 (ja) * | 2018-04-11 | 2019-10-17 | 富士フイルム株式会社 | 内視鏡システム |
-
2008
- 2008-05-27 JP JP2008137635A patent/JP2009284931A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015066063A (ja) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | 富士フイルム株式会社 | 内視鏡システム及びその作動方法 |
EP2862500A1 (en) | 2013-09-27 | 2015-04-22 | Fujifilm Corporation | Endoscope system and endoscope operating method |
US9794494B2 (en) | 2013-09-27 | 2017-10-17 | Fujifilm Corporation | Endoscope system and method with pixel gain correction |
WO2019198574A1 (ja) * | 2018-04-11 | 2019-10-17 | 富士フイルム株式会社 | 内視鏡システム |
CN112004454A (zh) * | 2018-04-11 | 2020-11-27 | 富士胶片株式会社 | 内窥镜系统 |
US11308578B2 (en) | 2018-04-11 | 2022-04-19 | Fujifilm Corporation | Endoscope system |
CN112004454B (zh) * | 2018-04-11 | 2023-10-03 | 富士胶片株式会社 | 内窥镜系统 |
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