JP2836158B2 - スチル画像撮影装置 - Google Patents

スチル画像撮影装置

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JP2836158B2
JP2836158B2 JP2019192A JP1919290A JP2836158B2 JP 2836158 B2 JP2836158 B2 JP 2836158B2 JP 2019192 A JP2019192 A JP 2019192A JP 1919290 A JP1919290 A JP 1919290A JP 2836158 B2 JP2836158 B2 JP 2836158B2
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  • Endoscopes (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電子内視鏡等に装着される撮像手段とし
て、固体撮像素子を面順次方式で駆動してR(赤),G
(緑),B(青)の各色の画像信号を取得し、これら各色
の画像信号を重ね合せてモニタ画面上に表示する際にお
いて、画像を静止させて表示するためのスチル画像撮影
装置に関するものである。
[従来の技術] 電子内視鏡は、体腔等のように狭溢な部分に挿入され
るものである関係から、その挿入部の先端は可及的に細
径化されていなければならない。従って、この挿入部の
先端に内蔵される撮像手段としてのCCD等からなる固体
撮像素子は小型でコンパクトなものとする必要があり、
このために通常は、1枚の固体撮像素子を設けるように
している。そして、この単板の固体撮像素子によって得
られる画像の解像度を良好ならしめるために、該固体撮
像素子を面順次方式で駆動して、R,G,Bの各色の画像信
号を取得し、これら各色の映像信号を重ね合せてモニタ
画面上にカラー映像として表示するようにしている。
ここで、電子内視鏡によって体内等を観察する際にお
いては、その像を動画状態で観察する場合のほか、しば
しば静止画として表示することが要求される場合があ
る。また、観察記録を保存する際においても、動画状態
のものではなく、静止画状態にして記録する場合も多
い。
このような要請から、電子内視鏡の撮像システムとし
ては、通常の動画表示方式だけでなく、静止画、即ちス
チル画像として表示することもできるようになってい
る。
ところで、面順次方式で固体撮像素子を駆動する場合
においては、R,G,Bの各色の画像信号は時系列的に取り
込まれ、全体の画像を形成するまでの間にタイムラグが
生じることから、被写体側または撮像側のいずれか一方
または双方が撮影中に動くと、これら各色の画像信号を
重ね合せたときに、各画像信号間のアライメントが取れ
ない状態となる。ここで、この映像を動画状態で表示す
る場合はともかく、スチル画像として表示する場合に
は、色ずれが発生し、解像度が低下する欠点がある。
そこで、このようなスチル画像の色ずれ,解像度の低
下を防止するために、従来から各種の方式が提案されて
いる。例えば、特開昭63−179691号公報に示されている
ものがある。この方式は、実際に撮影したR,G,Bの各画
像信号のうち、例えばG(緑)の画像信号を基準とし
て、他の色の画像、即ちR(赤)及びB(青)の画像信
号全体を相対的にシフトさせながら分散値を演算し、こ
の分散値が最小となるR及びBの画像のシフト量を設定
し、このシフト補正を行った上でモニタ画面に表示する
ことによって、R,G,Bの各色画像の信号を相互にマッチ
ングさせるようにしている。
[発明が解決しようとする課題] ところで、電子内視鏡は体内等に挿入されるが、この
体腔等の内部という限られた狭い範囲を広い視野角をも
って観察することができるようにするために、対物レン
ズは極めて広角のものが用いられることから、対物レン
ズから被写体までの距離は位置によって極めて大きな差
がある。このような状況下において、内視鏡の挿入部先
端と被写体との間に相対的な動きがあると、画像の色ず
れ、即ちレジズトレーションのずれは撮像部位に応じて
極めて大きなばらつきが生じる。即ち、腔壁が遠い位置
にあるときには、あまり顕著なレジストレーションずれ
は生じないが、挿入部に対して至近距離にある位置の像
におけるレジストレーションのずれは著しく大きくな
る。従って、一色の画像に対して、他の色の画像全体
を、その分散値を最小となるように画像をシフトさせて
たとしても、必ずしも画質の良好なスチル画像が得られ
るわけではない。
本発明は叙上の点に鑑みてなされたものであって、そ
の目的とするところは、簡単な構成で、画像エリア全体
にわたって鮮明で色ずれのないスチル画像を得ることが
できるようにしたスチル画像撮影装置を提供することに
ある。
[課題を解決するための手段] 前述した目的を達成するために、本発明は、面順次方
式で駆動されて、R,G,Bの各色の画像を取得する撮像手
段と、該撮像手段からの画像信号を処理する画像信号処
理手段と、該画像信号処理手段からの出力信号に基づい
てR,G,Bの各色の画像信号間のずれを補正する補正手段
とを有し、該補正手段においては、画像エリアを複数に
分割して、これら各分割画像エリア毎にR,G,Bの各色の
画像信号の水平方向及び垂直方向のずれを補正する構成
としたことをその特徴とするものである。
[作用] このような構成を採用することによって、相互にずれ
量の異なる各分割画像エリア毎に個別的にレジストレー
ションのずれを補正し、このようにして補正した各分割
画像エリアを統合して、モニタ画面上に表示することに
よって、スチル画像のレジストレーションずれを極めて
正確に補正するとこができるようになり、より鮮明なス
チル画像が得られる。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
まず、第5図に電子内視鏡の撮影システムの全体構成
を示す。同図において、1は照明用の光源ランプ,2はラ
イトガイドを示し、この光源ランプ1からライトガイド
2の入射端2aに至る照明光路には、回転式のカラーフィ
ルタ3が介装されており、このカラーフィルタ3には、
R(赤)の波長領域光を透過させるRフィルタ域と、G
(緑)の波長領域光を透過させるGフィルタ域及びB
(青)の波長領域光を透過させるBフィルタ域が設けら
れており、該カラーフィルタ3を回転させることによっ
て、R,G,Bの各色の波長による順次照明が行われる。こ
のR,G,Bの順次照明光はライトガイド2により伝送され
て、その出射端2bから照明用レンズ4を介して被写体に
向けて照射されるようになっている。
次に、5は対物レンズ、6はCCDを示し、前述したR,
G,Bによる順次照明が行われている被写体の像はこの対
物レンズ5を介してCCD6の結像面に結像されて光電変換
され、CCD駆動回路7からのクロックパルスをCCD6に印
加することによって、その画像信号が順次読み出され
る。このR,G,Bの各色の画像信号はプロセッサ8に伝送
され、このプロセッサ8によって所定の信号処理を行っ
た上で、モニタ装置9のモニタ画面9a上に被写体像がカ
ラー表示されるようになっている。
ここで、モニタ装置9には被写体の映像を動画の状態
で表示されるほか、表示モードの切り換えによって、静
止した状態のスチル画像としても表示することができる
ようになっている。
而して、スチル画像として表示する場合においては、
R,G,Bの各色の像がCCD6に結像する際に時間差があるこ
とから、被写体とCCD6を装着した内視鏡の挿入部の先端
との間に相対的に動きがあると、各色画像間にずれが生
じる。しかも、このレジストレーションずれは被写体と
結像部、即ちCCD6との間の位置関係により変化するもの
で、とりわけ内視鏡のように体腔内を観察する場合に
は、全画像エリアにおけるずれのばらつきは極めて大き
くなり、R,G,Bの画像エリア全体をXY方向にシフトさせ
ただけでは必ずしも相互のレジストレーション合せを行
うことができない。そこで、本発明においては、第4図
に示したように、画像エリアPを複数の区画(本実施例
においては16分割)に分割して分割画像エリアP1〜P16
となし、これら各分割画像エリアもそれぞれにつきずれ
補正を行った上で各分割画像を組み合せて統合した状態
で表示するようにしている。
そこで、次に第1図及び第2図に基づいてこの補正機
構の構成を説明する。
まず、第2図において、10は画像信号処理手段,11は
スチルモード選択手段,12はレジストレーションずれ補
正手段をそれぞれ示す。
CCD6で取得したR,G,Bの各色の画像信号は、画像信号
処理手段10に伝送されて、この画像信号を所定の信号処
理を行った上でモニタ装置9におけるモニタ画面9a上に
表示されるようになっている。
通常の状態においては、モニタ画面9aには被写体像が
動画状態で表示されるように設定されている。そして、
スチルモード選択手段11を操作すると、被写体像が静止
状態、即ちスチル画像として表示されることになる。こ
の静止画表示モードにした場合には、このスチルモード
を選択した時点で静止した被写体の画像をそのまま表示
するのではなく、レジストレーション補正手段12を介し
てレジストレーションのずれを補正することによって、
画質を改善した上でモニタ画面9aに表示されることにな
る。
ここで、レジストレーション補正は、R,G,Bの各色の
画像信号を2値化して、パルス状に整形して、各色の画
像信号のパルス信号を比較することによって、水平方向
及び垂直方向におけるずれを検出し、R,G,Bの各色の信
号を読み出してモニタ画面9aに表示する際において、こ
のずれ分だけ読み出し位置を調整することによって、3
つの色画像信号のレジストレーション せを行うもので
あり、これらR,G,Bの信号のうち、いずれか一の信号、
例えばG信号を基準とし、このG信号に対してR信号及
びB信号のずれの検出を行う。
そこで、第1図にレジストレーション補正手段12の回
路構成を示す。
同図において、20R,20G,20BはそれぞれR,G,Bの各色の
画像信号をメモリするフィールドメモリであり、該各フ
ィールドメモリ20R,20G,20Bは、動画状態で表示する際
において、順次送られるR,G,Bの各色の画像信号を同時
式に読み出すために用いられるフィールドメモリを兼ね
ている。ただし、このレジストレーション補正手段12に
おけるフィールドメモリを別個に設けるようにしてもよ
い。これら各フィールドメモリ20R,20G,20Bには信号処
理手段10からの出力信号はA/D変換器21R,21G,21Bを介す
ることによりデジタル信号に変換された上で、その画像
データが記憶されることになる。従って、撮影を行って
いる間は、このフィールドメモリ20R,20G,20Bには常時
それぞれ1フレーム分の画像信号が記憶されている。
次に、22は画面分割クロックパルス発生器で、この画
面分割クロックパルス発生器22は第4図に示したよう
に、画像エリアPを16分割し、このようにして分割され
た分割画像エリアP1〜P16のそれぞれについて順次フィ
ールドメモリ20R,20G,20Bから画像データの読み出しを
行うためのもので、この画面分割クロックパルス発生器
22から読み出しクロック切換器23を介して各フィールド
メモリ20R,20G,20Bにクロックパルスを印加することに
よって、分割画像エリアP1〜P16の各エリアから順次画
像信号の読み出しが行われるようになっている。
また、24はG画像のデータとR画像(またはB画像)
のデータとを2値化してパルス状に整形すると共に、2
つの信号の差を演算する信号差演算器であって、この信
号差演算器24によって、G画像の信号波形とR画像(ま
たはB画像)の信号波形との差を演算し、G画像に対し
てR画像(またはB画像)が遅れていたり、または進ん
でいたりすると、その差分(即ちG−R,G−B)に応じ
たパルス幅のずれ量信号が得られるように構成されてい
る。
ここで、G画像とR画像(またはB画像)との間の信
号のずれとしては、垂直方向(V方向)におけるG画像
の信号に対する遅れまたは進みと、垂直方向(H方向)
の遅れまたは進みとがある。従って、前述した信号差演
算器24から出力される信号を、V方向におけるずれ成分
の信号と、H方向のずれ成分に関する信号とに分けて、
G画像の信号に対するR画像(またはB画像)の信号に
おけるV方向のずれ量及びH方向のずれ量を積算して、
その絶対値が所定の値以下、好ましくは0、となるよう
にR画像(またはG画像)の信号のV方向及びH方向に
おける読み出し開始位置の調整を行うようにしている。
このために、信号差演算器24の出力信号は、V方向ず
れ量検出部25とH方向ずれ量検出部26とに入力されるよ
うになっている。このV方向ずれ量検出部25及びH方向
ずれ量検出部26は、信号差演算器24から出力されるずれ
量信号のV方向成分及びH方向成分をそれぞれ積算する
第1の積算器27,28及び第2の積算器29,30と、この積算
値レベルを設定値レベルと比較する比較器31,32を備え
る構成となっている。
さらに、V方向ずれ量検出部25の比較器31またはH方
向ずれ量検出部26の比較器32からの積算値と設定値との
間のレベル差信号が出力されると、この信号は読み出し
クロック切換器23を介してVアドレスシフタ33またはH
アドレスシフタ34に送られて、当該の分割画像エリアに
おけるR画像(またはB画像)のV方向またはH方向の
アドレスをシフトするように構成されている。ここで、
このV方向における1回のシフト量は、例えば、走査線
1本分とし、またH方向の1回のシフト量は100nsまた
は200ns程度とすればよい。
従って、V方向ずれ量検出部25の比較器31からレベル
差信号が出力されると、その度に、Vアドレスシフタ33
によって遅れ方向または進み方向にアドレスをシフト
し、このようにシフトしたR信号(またはB信号)とG
信号とが一致するところとなるまで順次繰り返し比較さ
れる。また、H方向ずれ量検出部26の比較器32からレベ
ル差信号が出力されると、その都度Hアドレスシフタ34
によって遅れ方向または進み方向にアドレスをシフトし
て行き、このようにシフトしたR信号(またはB信号)
とG信号とが一致するまで順次繰り返し比較される。
このようにして、R画像信号(またはB画像信号)が
G画像信号とのレジストレーションが合う状態になる
と、このときのシフト量が読み出しクロックデータメモ
リ35に入力される。そして、それぞれの分割画像エリア
におけるV方向及びH方向のシフト量がこの読み出しク
ロックデータメモリ35にメモリされると、レジストレー
ション補正作業が終了し、R,G,Bの各画像相互間のずれ
が補正された形でスチル画像がモニタ画面9aに表示する
ことができるようになる。
前述したレジストレーション補正機構の全体はマイク
ロコンピュータ36によって制御されるようになってい
る。また、画像信号のずれが著しく大きく、このレジス
トレーション補正を行うことが不可能か、または補正を
行ったとしても、鮮明な画像が得られないような場合に
は、アラーム信号出力端子37から警告を発すると共に、
フィールドメモリ20R,20G,20Bのメモリ内容をクリアす
るようにしている。
なお、このレジストレーション補正手段12におけるG
画像に対するR画像の補正機構と、G画像に対するB画
像の補正機構とからなり、画面分割クロックパルス発生
器22,読み出しクロックデータメモリ35及びマイクロコ
ンピュータ36は両補正機構に共用されるもので、これ以
外の機構については、R画像の補正機構とB画像の補正
機構とで同じ機能を有するものをそれぞれ別個に設けら
れており、従って、図面においては、これら各構成部材
のうち、R画像の補正機構についてはRのサフィックス
を付し、またB画像の補正機構についてはBのサフィッ
クスを付すものとする。
本実施例は前述のように構成されるもので、次にその
作動について説明する。
電子内視鏡を用いて体内の観察・診断を行うに当って
は、その挿入部を口腔,鼻腔等を介して、胃,十二指腸
等の内部に挿入する。このときに、光源ランプ1を点灯
し、カラーフィルタ3を回転させる。これによって、体
腔の内部の撮影が行われるが、この撮影は、通常は動画
状態でモニタ画面9aに表示される。
ところで、患部等をより精密に検査する場合や、それ
を記録として保存する場合等において、モニタ画面9a上
に静止したスチル画像として表示する際においては、ス
チルモード選択手段11を操作する。しかしながら、この
スチルモード選択手段11が操作されたときに、各フィー
ルドメモリ20R,20G,20Bにメモリされている画像データ
をそのままの状態で表示したのでは、これら各画像デー
タはタイムラグをもって取得されたものであるから、結
像部であるCCD6と被写体との間に相対的な動きがあった
ときに、R,G,Bの各色の画像間にずれが発生して、解像
度が悪くて正確な観察を行うことができない場合があ
る。しかも、この画像のずれは画像エリアの全体にわた
って均等ではなく、例えば第5図に位置cで示したよう
に、CCD6と至近位置の部位では相対的な動きが僅かであ
っても大きなずれを生じ、同図に位置fで示したよう
に、CCD6から遠い部位では多少の相対動作があったとし
ても、あまりずれが生じることはない。即ち、第4図で
示したように、全体の画像エリアPを16個に分割した各
分割画像エリアP1〜P16のそれぞれにおいてずれ量に差
がある。このために、各分割画像エリア毎にG画像とR
画像及びG画像とR画像との間のレジストレーションず
れを補正した上で、これらを再統合して全体のスチル画
像を表示した上でその画像表示が行われる。
即ち、まずマイクロコンピュータ36からの制御信号に
基づいて、各分割画像エリアP1〜P16において、分割画
像エリアP1から順次レジストレーション補正が開始され
る。
而して、以下においては、G画像とR画像との間にお
けるH方向のレジストレーションずれを補正する場合に
ついて説明する。
即ち、画面分割クロックパルス発生器22から読み出し
クロック切換器23Rを介して分割画像エリアP1の部分の
画像データがフィールドメモリ20R,20Gから読み出され
て、信号差演算器24Rに入力される。この信号差演算器2
4Rにおいては、G画像信号及びR画像信号が2値化され
て、第3図に信号G,Rとして示したようなパルス状の信
号として整形され、このG画像信号GとR画像信号Rと
の差を演算することによって所定のパルス幅を持った差
信号G−Rが得られる。
そして、この差信号G−RはH方向ずれ量検出部26R
の第1の積算器28Rに入力されて順次差信号が積算され
る。この分割画像エリアP1における全データの差信号が
積算されると、この信号は一度第2の積算器30Rに格納
する。
次に、Hアドレスシフタ34によってR画像データを、
予め設定したずらせ量、例えば100nsまたは200ns分遅ら
せ(または進ませるようにしてもよい)たタイミングで
読み出し、信号差演算器24RにおいてこれとG画像の信
号との差信号を演算し、この差信号をH方向ずれ量検出
器26Rの第1の積算器28Rに取り込んで、このデータと第
2の積算器30Rにホールドされている前回のデータと比
較する。この両データを比較器32において比較すると、
R画像はG画像に対して遅れ方向にずれているか、また
は進み方向にずれているかを判別することができる。
そこで、G画像が遅れ方向にずれている場合には、こ
のG画像の読み出し位置を順次設定ずらし量、即ち100n
sずつ進め、また進んでいる場合には、R画像の読み出
し位置を順次100nsずつ遅らせるように、Hアドレスシ
フタ34をシフトさせながら、逐次G画像の信号との差信
号を取り、これを第1の積算器28Rを介して比較器32に
入力し、この信号レベルと該比較器32に設定されている
基準レベルとを比較することによって、R画像のG画像
に対するレジストレーション調整を行う。そして、比較
器32からの出力信号に基づいて、R画像とG画像とのH
方向のレジストレーションが調整されたことが判別され
ると、このときのシフト量が読み出しクロックデータメ
モリ35に格納される。
また、V方向におけるレジストレーションずれは主と
してセンタリング上における位相のずれ分として取り出
すことができる。そして、この位相のずれ分を積算し、
H方向のレジストレーションを行う時と同様の手法で比
較を行い、1回の比較毎にR画像のデータの読み出しに
1H分の遅れまたは進みを持たせるようにすることによっ
て、何回目かシフトさせたときに、R画像のG画像に対
するV方向のレジストレーションが行われ、このシフト
量は読み出しクロックデータメモリ35に格納される。
また、B画像のG画像に対するレジストレーションは
R画像のレジストレーションと全く同様の方法で行うこ
とができるので、その説明は省略する。
前述の作業を繰り返すことによって、分割画像エリア
P1からP16までの各分割画像エリア毎にV方向及びH方
向のシフト量を個別的に決定し、順次そのシフト量が読
み出しクロックデータメモリ35に格納される。而して、
このシフト量は各分割画像エリアについて同一ではな
く、一般に、被写体の部位が近い方がシフト量が大きく
なり、この被写体の部位が遠くなるに従ってシフト量も
小さくなる。
このようにして、R画像及びB画像のG画像に対する
レジストレーション合せが完了すると、フィールドメモ
リ20R,20G,20Bから画像データを同時に読み出して、こ
れらをモニタ画面9a上に重ね合せてスチル画像として表
示するのが、このときに、読み出しクロックデータメモ
リ35からR画像及びB画像の各分割画像エリアにおける
シフト量を読み出して、これらR画像及びB画像の各分
割画像エリアをシフトさせることによって、G画像に対
するレジストレーションが合うように、R′画像,B′画
像に補正して、全体の画像を表示する。これによって、
モニタ画面9aに被写体のスチル画像が表示する際に、色
ずれが発生することはなく、解像度が高く鮮明な画像を
得ることができる。
ただし、このレジストレーション合せにおいて、G画
像信号とR画像信号またはB画像信号とが重なり合わな
い場合は、またたとえ重なり合ったとしても、その差信
号があまり大きいと、良好な画質が得ることはできな
い。従って、レジストレーション合せを行うことができ
るシフト量をある程度制限し、この制限値を越えるシフ
トを必要とする場合には、レジストレーション補正作業
を中止して、新たに画像データを取得し、このようにし
て得た画像を処理する方が好ましい。そこで、予めレジ
ストレーション補正を行うことができるずれ量が設定さ
れており、これを越すようなずれが生じていると、マイ
クロコンピュータ36から警告を発生することができるよ
うになっており、この警告に基づいて、再度スチルモー
ド選択手段11を操作して、各フィールドメモリ20R,20G,
20Bのメモリ内容を一度クリアして、新たに画像データ
を取り込んで、この画像データについて改めてレジスト
レーション補正が行われる。
而して、最大シフト量を、例えば、H方向において
は、2μs程度とし、V方向においては、5H程度とする
ことによって、画像を再取得しなければならない頻度を
少なくすることができると共に、各分割画像エリアを統
合して表示する場合において、隣接エリア間の境界部分
におけるR画像データ及びB画像データの欠落を最小限
に留めることができ、またこの部分の補正処理をソフト
的に行う場合にも、それを容易に行うことができるよう
になる。
なお、前述した実施例においては、画像エリアを16分
割するようにしたものとして説明したが、この分割数は
適宜設定することができる。また、第2の積算器29,30
はずれの方向を判別するために用いられるものであっ
て、例えば遅延回路を設け、各分割画像エリアにおいて
得られる差信号の積算値を次の積算値が第1の積算器2
7,28から出力されるまで遅延させるようにしてもよい。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明は、画像エリアを複数分
割して、それぞれにつき個別的にレジストレーションの
ずれを補正するように構成したので、スチル画像として
表示する際にきめの細かい補正が可能となり、各画像信
号間のレジストレーションを極めて正確に補正すること
ができて、より鮮明で高画質のスチル画像を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示すもので、第1図はレジス
トレーション補正手段の回路構成図、第2図は電子内視
鏡のスチル画像を形成するための機構の構成説明図、第
3図は水平方向におけるレジストレーション補正を行う
信号線図、第4図は画像エリアの構成説明図、第5図は
電子内視鏡の撮像システムの全体構成図である。 6:CCD、8:プロセッサ、9:モニタ装置、9a:モニタ画面、
10:画像処理手段、11:スチルモード選択手段、12:レジ
ストレーション補正手段、20R,20G,20B:フィールドメモ
リ、22:画面分割クロックパルス発生器、23:読み出しク
ロック切換器、24:差信号演算器、25:V方向ずれ量検出
部、26:H方向ずれ量検出部、27,28:第1の積算器、29,3
0:第2の積算器、31,32:比較器、33:Vアドレスシフタ、
34:Hアドレスシフタ、35:読み出しクロックデータメモ
リ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】面順次方式で駆動されて、R,G,Bの各色の
    画像を取得する撮像手段と、該撮像手段からの画像信号
    を処理する画像信号処理手段と、該画像信号処理手段か
    らの出力信号に基づいてR,G,Bの各色の画像信号間のず
    れを補正する補正手段とを有し、該補正手段において
    は、画像エリアを複数に分割して、これら各分割画像エ
    リア毎にR,G,Bの各色の画像信号の水平方向及び垂直方
    向のずれを補正する構成としたことを特徴とするスチル
    画像撮影装置。
JP2019192A 1990-01-31 1990-01-31 スチル画像撮影装置 Expired - Fee Related JP2836158B2 (ja)

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