JP2660041B2 - 内視鏡用信号処理回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内視鏡画像の低周波成分を抑圧する信号処理
手段を備えた内視鏡用信号処理回路に関する。

［従来技術］ 近年、イメージガイドで伝送された光学像を肉眼観察
する光学式の内視鏡の他に、イメージガイドを用いるこ
となく、対物レンズの焦点面にCCD等の固体撮像素子を
配設し、この固体撮像素子で光電変換した画像信号をモ
ニタ画面上に表示する電子内視鏡が実用化された。又、
光学式内視鏡の接眼部にCCD等を有するTVカメラを装着
してモニタ画面上に表示できるようにしたTVカメラ外付
け式内視鏡も用いられる。

上記電子内視鏡又はTVカメラ外付け式内視鏡等の電子
式内視鏡では、上記モニタ画面に内視鏡画像を表示でき
るような映像信号にするため内視鏡用信号処理回路によ
って信号処理される。

上記（内視鏡用）信号処理回路の従来例として例えば
第８図に示すポストプロセス回路１が広く用いられる。

R,G,B信号はマトリクス回路２に入力されて、輝度信
号Ｙ、色差信号Ｒ−Y,B−Ｙが作成される。輝度信号
Ｙ、色差信号Ｒ−Y,B−Ｙは帯域制限回路3,4,5にそれぞ
れ入力される。

色信号の帯域幅は輝度信号Ｙの帯域幅に比べ狭く設け
られ、一般的には輝度信号Ｙは３〜4MHz、色差信号Ｒ−
Y,B−Ｙは0.5〜1MHz程度に帯域制限される。これは人間
の目の色に関する分解能が輝度に関する分解能に比べ低
いことに起因している。

帯域制限された輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Y,B−Ｙは
エンコード回路６に入力されてコンポジット信号が作成
され、図示しないモニタ画面上に内視鏡画像がカラー表
示される。

ところで上記のような構成で信号処理してモニタ画面
上に表示された内視鏡画像のままでは診断しにくい場合
があった。

このため、上記モニタ画面上に表示される内視鏡画像
から診断を行い易いように、診断能の向上を狙ったもの
として、特開昭63−111794号とか特開昭62−266030号公
報がある。

第１の従来例（63−111794号）は、いわゆる色相強調
を行うことにより、注目部位の色相を中心として色相変
化を拡大して、病変部位の抽出を容易にしている。

又、第２の従来例（62−266030号）はHSI変換を行う
ことにより、病変部位の存在領域の抽出を容易にしたも
のである。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記第１の従来例の場合は、色相強調をする為の特別
の回路が必要である。又、第２の従来例の場合はHSI変
換回路その他の画像処理回路が必要になる。いづれの場
合も、その為の回路規模が大きく、小型化の上でもコス
ト的な面からも問題があった。

また、いづれの場合も、調整が難しいという問題があ
った。

例えば、病変部位を特定する為に第１の従来例は色相
を、第２の従来例の場合には、例えば色相を指示しなけ
ればならないが、それらをいちいち調整するのがめんど
うである。又、その調整が正しく行なわれないと逆に診
断能の低下を招くという問題があった。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、簡
単な回路構成で実現でき、且つ小型化及び低コストにで
き、さらに無調整でも診断能の向上に寄与できる内視鏡
用信号処理回路を提供することを目的とする。

［問題点を解決する手段及び作用］ 本発明の内視鏡用信号処理回路は、輝度信号Ｙと色信
号Ｒ及びＢと前記輝度信号Ｙとの差信号であるＲ−Ｙ信
号及びＢ−Ｙ信号とが入力され、それぞれの信号の帯域
を制限する帯域制限回路と、前記帯域制限されたＲ−Ｙ
信号及びＢ−Ｙ信号が入力され、制限された帯域幅の低
周波側10％に存在する成分を抑圧するハイパスフィルタ
と、このハイパスフィルタにより低周波成分が抑圧され
たＲ−Ｙ信号及びＢ−Ｙ信号をカラーサブキャリア信号
で変調し、前記帯域制限された輝度信号Ｙに混合して複
合映像信号を生成するエンコード回路を備えたことを特
徴とするものである。

このような構成することによって、簡単な回路構成で
診断し易い内視鏡画像のための複合映像信号を得られる
ようにしている。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第
１図は第１実施例の信号処理回路を示し、第２図は第１
実施例を備えた電子式内視鏡装置を示し、第３図は第１
実施例におけるハイパスフィルタの透過特性を示す。

第２図に示すように第１実施例の信号処理回路11を備
えた電子式内視鏡装置12は、撮像手段を備えた電子内視
鏡（以下電子スコープと記す。）13と、この電子スコー
プ13に照明光を供給する光源ユニット14と、前記電子ス
コープ13に対する信号処理を行うビデオプロセッサ15
と、このビデオプロセッサ15から出力される複合映像信
号により撮像された内視鏡画像を表示するカラーモニタ
16とから構成される。

上記電子スコープ13は、体腔内等に挿入可能な細長の
挿入部17を有し、この挿入部17の後端には、太幅の操作
部18が形成されている。

上記挿入部17内には、照明光を伝送するライトガイド
19が挿通され、このライトガイド19の後端側は操作部18
から延出されたユニバーサルコード21内をさらに挿通さ
れている。しかして、このユニバーサルコード21の端部
のコネクタを光源ユニット14に装着することにより、こ
の端部に照明光が供給される。

この光源ユニット14は、例えば面順次式の光源手段で
ある。

ランプ23の白色光は、モータ24で回転駆動される回転
カラーフィルタ25を通した後、コンデンサレンズ26で集
光され、ライトガイド19の端面（入射端面）に照射され
る。

上記回転カラーフィルタ25は、モータ24で回転される
回転円板と、この回転円板の周方向に設けた扇状開口部
にそれぞれ取付けた赤、緑、青の色透過フィルタ27R,27
G,27Bとから構成される。しかして、各色透過フィルタ2
7R,27G,27Bがランプ23の照明光路上に順次介装されるこ
とにより、赤，緑，青の各波長の光がライトガイド19の
入射端面に照射される。

しかして、このライトガイド19が伝送された赤，緑，
青の各光は、ライトガイド19の先端面（つまり出射端
面）から前方の患部等の被写体に向けて出射される。

照明された被写体は、先端部に取付けた対物レンズ28
でその焦点面に配設したCCD29に結像される。このCCD29
によって、光電変換されて電荷として蓄積される。しか
して、ビデオプロセッサ15内に収納したCCD駆動回路31
から信号線32を経てCCD29に印加されるCCDドライブ信号
により読出され、信号線32を介してビデオプロセッサ15
内の信号処理回路11に入力され、信号処理されて複合映
像信号に変換され、カラーモニタ16にて撮像された被写
体像、つまり内視鏡画像が表示される。

第１実施例の信号処理回路11の構成を第１図に示す。

信号処理回路11に入力される信号は、A/Dコンバータ3
3により、ディジタル信号に変換された後、マルチプレ
クサ（切換スイッチ）34を介して、R,G,Bメモリ35R,35
G,35Bに入力される。例えば赤の照明光のもとで撮像さ
れた画像信号はＲメモリ35Rに入力され、その画像デー
タが一時記憶される。

R,G,Bメモリ35R,35G,35Bの出力端は、それぞれD/Aコ
ンバータ36と接続され、R,G,Bメモリ35R,35G,35Bに格納
された各画像データは同時に読出され、それぞれD/Aコ
ンバータ36によりアナログ信号に変換されてアナログの
色信号R,G,Bとなり、ポストプロセス回路37を形成する
マトリクス回路38に入力される。このマトリクス回路38
により、輝度信号Ｙと２つの色差信号Ｒ−Y,B−Ｙに変
換され、それぞれ帯域制限回路39,40,41に入力される。

上記帯域制限回路39を通した輝度信号Ｙは、エンコー
ド回路42に入力される。

一方、帯域制限回路40,41をそれぞれ通した色差信号
Ｒ−Y,B−Ｙは、それぞれハイパスフィルタ43,44を通し
た後、エンコード回路42に入力される。このエンコード
回路42により、輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Y,B−Ｙと、
同期信号Ｓから複合映像信号（コンポジットビデオ信
号）CVが生成され、出力端からカラーモニタ16側に出力
される。

この第１実施例では第８図の従来例との比較からも分
るように２つの色差信号Ｒ−Y,B−Ｙをエンコード回路4
2に入力する前に、低周波成分を抑圧する手段としての
ハイパスフィルタ43,44を通すようにしている。これら
ハイパスフィルタ43,44を通すことにより、低域周波数
成分をほぼカットしていることがその特徴となってい
る。

上記帯域制限回路39,40,41は、第８図に示す従来例と
同様な帯域制限特性を有するものであり、第３図
（ａ），（ｂ）にその特性を示す。つまり帯域制限回路
39は、３〜4MHz、帯域制限回路40,41は、0.5〜1MHzであ
る。

一方、この実施例に用いられるハイパスフィルタ43,4
4は、例えば数10KHzないし100KHz程度以上の信号を通す
ハイパスフィルタ特性を有するもので、その特性を第３
図（ｂ）に示してある。

上記帯域制限された輝度信号Ｙは、そのままエンコー
ド回路42に入力し、一方色差信号Ｒ−Y,B−Ｙは低域信
号成分をカットすることにより、輪郭についてはそのま
まモニタ61で表示し、一方色情報については変化分を結
果的に強調して表示するようにしている。

大部分の内視鏡画像（例えば胃内部の映像）について
いえば、青や緑色の部位が存在することは殆んどなく、
一面赤で、輝度差のみが存在すると言っても良い画像に
なる。

従って一般的な信号処理回路を用いて内視鏡画像をモ
ニタ上に映し出すと、輝度信号Ｙによる内視鏡画像を赤
くぬりつぶした様になる。

従って、正常部位と病変部とでその色の彩度又はレベ
ルが変化しているとしても、赤く塗りつぶしたような画
像状態では識別が困難になる。

これに対し、この実施例のように、色のレベル変化の
ない、ないしは色のレベル変化の少ない低周波成分をカ
ットするようにしているので、色のレベル変化が生じて
いる部位を顕著化でき、診断し易い内視鏡画像を表示で
きる。

従って、この第１実施例を用いると、モニタに表示さ
れた内視鏡画像から病変部を診断することが容易とな
る。

又、この第１実施例は従来例に比べてハイパスフィル
タ43,44を付加するという簡単な回路構成で実現できる
ので、小型且つ低コスト化できる。

尚、上記第１実施例は、単板式のCCD29を用いた場合
の、信号処理回路11を示したが、３板式のCCDを用い、
白色照明のもとでカラー撮像を行う場合には、第１図の
ポストプロセス回路37のみで信号処理回路を構成でき
る。

第４図は本発明の第２実施例の信号処理回路を示す。

この第２実施例は、例えば３板式のCCDを用いた電子
式内視鏡に対する信号処理回路51である。

この第２実施例は、上記第１実施例のポストプロセス
回路37において、色情報に対し、その低周波信号成分を
カットするモードと、カットしないモードとに切換えら
れるようにしたものである。

即ち、ハイパスフィルタ43,44の入出力端は２回路の
スイッチS1,S2を有するリレー52のそれぞれ接点a,b及び
c,dに接続されている。

一方、リレー52は信号線53を介して、操作スイッチ54
と接続され、このスイッチ54をオンすることにより、リ
レー52に電流を流して接点a,b及びc,dをそれぞれオンで
きるようにしてある。このモードでは、色情報の低周波
信号成分をカットしない通常の表示モードの機能とな
る。

一方、操作スイッチ54を第４図に示すようにオフにす
ると、スイッチS1,S2はオフとなり、従って、この図に
示すように接点a,b及びc,dはオープンとなり、第１実施
例のように低周波信号成分をカットする機能となる。

尚、上記操作スイッチ54をフットスイッチで形成した
り、電子スコープの操作部に設けた操作スイッチとする
と、内視鏡医が検査中に容易にモードの切換を行うこと
ができる。

第５図は本発明の第３実施例の信号処理回路61を示
す。

上記第1,第２実施例では、色差信号Ｒ−Y,B−Ｙの低
周波信号成分をカットしているが、この第３実施例で
は、色差信号Ｒ−Y,B−Ｙの低周波信号成分を低減させ
るものである。

この実施例は、例えば第１図のポストプロセス回路37
において、ハイパスフィルタ43,44とそれぞれ並列的に
ローパスフィルタ62,63及び減衰器64,65を設け、ハイパ
スフィルタ43（又は44）を通した信号と、ローパスフィ
ルタ62（又は63）及び減衰器64（又は65）を通した信号
とを加算器66（又は67）で加算した後、エンコード回路
42に出力している。

上記減衰器64又は65は、入力信号を例えば1/2〜1/10
に減衰できるものである。

又、上記ローパスフィルタ62及び63は、例えば第６図
（ａ）に示すように数10k〜100kHz程度のカットオフ周
波数を有するものである（尚、第６図（ａ）ではハイパ
スフィルタ43,44の低域側のカットオフ周波数とほぼ等
しくてあるが、これより高く設定しても良い）。

この第３実施例では、色情報の低周波成分をカットす
るのでなく、低減化する手段で低周波成分を抑圧する手
段を形成しているので、モニタ画面に表示された画像で
は色情報が低減化されて残っていることになり、色に関
してもある程度自然に近い状態での画像を得ることがで
きる。

例えば、第５図で減衰器64,65をその減衰量を例えば1
/4に設定すると、色差信号Ｒ−Y,B−Ｙに対しての帯域
特性は第６図（ｂ）に示すようになる。

従って、色情報の低周波成分がある程度残っているの
で、例えば通常の内視鏡画像に慣れている内視鏡医の場
合にも判断し易いものとなる。

尚、上記減衰器64,65を可変式の減衰器に変えること
により、色情報の低周波成分を所望とする減衰量に設定
できるようにしても良い。

第７図は本発明の第４実施例の信号処理回路71を示
す。

この第４実施例は、モザイクカラーフィルタ72を有す
るCCD73から出力される画像信号に対するものである。

CCドライブ信号の印加により、CCD73から出力される
画像信号は、信号処理回路71内の輝度信号生成回路74
と、色差信号生成回路（例えばバンドパスフィルタとロ
ーパスフィルタ等で構成される。）75に入力され、それ
ぞれ輝度信号Ｙと、ライン順次の色差信号Ｒ−Y/B−Ｙ
が生成される。このライン順次の色差信号Ｒ−Y/B−Ｙ
は、ハイパスフィルタ43及びローパスフィルタ62に入力
される。このローパスフィルタ62の出力は可変減衰器76
を通した後、ハイパスフィルタ43を通した信号と加算器
77で加算される。この加算器77の出力は、同時化回路78
を通して同時化された色差信号Ｒ−Y,B−Ｙにされ、輝
度信号Ｙと共に、エンコード回路79に入力され、複合映
像信号CVが生成される。

上記可変減衰器56は、電子ボリューム等で構成され、
外部のリモコン装置80からの電圧Vcにより、その減衰量
を例えば１〜1/10の範囲で制御できるようにしてある。

この第４実施例では、単一の可変減衰器76で所望とす
る減衰量に設定できる。又、その減衰量を１に設定すれ
ば、通常の複合映像信号を出力できるように設定でき
る。

尚、この第４実施例における輝度信号生成回路74及び
色差信号生成回路75は帯域制限回路機能も含む。

尚、例えば第１実施例において、帯域制限回路40とハ
イパスフィルタ43の機能を兼ねるバンドパスフィルタに
することもできる。これは他の実施例等にも適用でき
る。

又、本発明は撮像手段を電子スコープで形成したもの
に限らず、ファイバスコープ等の光学式内視鏡の接眼部
にTVカメラを取付けたものに適用できることは明らかで
ある。

尚、例えば上記第４実施例において、輝度信号生成回
路74及び色差信号生成回路75として、帯域制限を行わな
いもので構成し、エンコード回路79の代りに逆マトリク
ス回路を用いてR,G,B信号を出力し、R,G,B信号によりカ
ラーモニタでカラー表示する構成にしても良い。このよ
うにすると、複合映像信号の場合よりも解像度を向上で
きる。

尚、上述した各実施例等を部分的に組合わせて異る実
施例を構成することもできる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、色信号に対し、そ
の低周波成分を抑圧する手段を設けてあるので、簡単な
構成で且つ低コストで内視鏡画像の診断に適した信号処
理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例の信号処理回路の構成を示すブロック
図、第２図は第１実施例を備えた電子式内視鏡装置の構
成図、第３図は第１実施例を形成するハイパスフィルタ
等の周波数特性を示す特性図、第４図は本発明の第２実
施例の構成を示すブロック図、第５図は本発明の第３実
施例の構成を示すブロック図、第６図は第３実施例にお
けるローパスフィルタ等の周波数特性を示す特性図、第
７図は本発明の第４実施例の構成を示すブロック図、第
８図は従来例の構成を示すブロック図である。 11……信号処理回路 12……電子式内視鏡装置 13……電子スコープ、14……光源ユニット 15……ビデオプロセッサ 16……カラーモニタ、29……CCD 37……ポストプロセス回路 38……マトリクス回路 39,40,41……帯域制限回路 43,44……ハイパスフィルタ 42……エンコード回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】輝度信号Ｙと色信号Ｒ及びＢと前記輝度信
   号Ｙとの差信号であるＲ−Ｙ信号及びＢ−Ｙ信号とが入
   力され、それぞれの信号の帯域を制限する帯域制限回路
   と、 前記帯域制限されたＲ−Ｙ信号及びＢ−Ｙ信号が入力さ
   れ、制限された帯域幅の低周波側10％に存在する成分を
   抑圧するハイパスフィルタと、 このハイパスフィルタにより低周波成分が抑圧されたＲ
   −Ｙ信号及びＢ−Ｙ信号をカラーサブキャリア信号で変
   調し、前記帯域制限された輝度信号Ｙに混合して複合映
   像信号を生成するエンコード回路を備えたことを特徴と
   する内視鏡用信号処理回路。