JP2953079B2 - 電子内視鏡装置 - Google Patents

電子内視鏡装置

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JP2953079B2
JP2953079B2 JP3040759A JP4075991A JP2953079B2 JP 2953079 B2 JP2953079 B2 JP 2953079B2 JP 3040759 A JP3040759 A JP 3040759A JP 4075991 A JP4075991 A JP 4075991A JP 2953079 B2 JP2953079 B2 JP 2953079B2
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50Constructional details
    • H04N23/555Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof

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  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Endoscopes (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)
  • Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、医療用,工業用等とし
て用いられる電子内視鏡に関し、特に固体撮像素子を面
順次方式で駆動して、被写体の映像を撮影する際に、鮮
明なフリーズ画像を取得することができるようにした電
子内視鏡装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子内視鏡は、周知の如く、体腔等に挿
入される挿入部の先端にCCD等の固体撮像素子を設け
てなるものであって、挿入部を細径化する関係から、固
体撮像素子としては、単板からなる固体撮像素子を用
い、しかも解像度向上等の見地からこの固体撮像素子を
面順次方式で駆動して、例えばR(赤),G(緑)及び
B(青)の3色の画像データを順次取得して、これら3
色の画像を合成することによって、被写体のカラー映像
を表示するようにしている。また、この被写体像を動画
状態だけでなく、静止画状態にして表示したり、そのハ
ードコピーを作成したり、またこの静止画像をビデオテ
ープ,磁気ディスク,光ディスク等の外部記憶装置に記
録することができるようにもなっている。このように静
止した画像、即ちフリーズ画像を取得するためのフリー
ズ制御機構を備えている。
【0003】ここで、被写体の完全な画像を取得するた
めには、経時的に異なる複数の画像データ(フィールド
画像の場合にはR,G,Bの各色の3枚の画像データ、
フレーム画像の場合には、インターレースされる関係か
ら、奇数,偶数のフィールドにおけるR,G,Bの各色
の6枚の画像データ)をミックスしなければならないた
めに、被写体と挿入部に設けた固体撮像素子との間に相
対的な動きがあると、動画状態で表示する場合はともか
く、静止画として表示する場合には、画像に色ずれが生
じて解像度が悪く、見にくいものとなる。従って、静止
画を取得する場合には、フリーズ画像を色ずれのない鮮
明な状態にして撮影するために、固体撮像素子から連続
的に取得される画像に基づいて被写体の動きを検出し、
画像のフリーズ制御がなされても直ちには画像をフリー
ズせず、この動き検出回路により被写体が静止している
ことを検出したときに、初めて画像フリーズを行うよう
にしている。具体的には、固体撮像素子からの信号を処
理してA/D変換する前の段階で、この画像信号を動き
検出回路に取り込んで、前後のフィールド(またはフレ
ーム)の画像データ比較することによって、動きの有無
を検出し(例えば、Rの色画像に関するリアルタイム信
号が取り込まれたときには、その前のRの色画像、換言
すると3フィールド前の信号とを比較して、その間に輪
郭等において差があるか否かの検出を行い)、被写体が
静止しているか、または動きがあっても、色ずれが生じ
ない程度のものであるときに、画像メモリ回路のデータ
更新を禁止すると共に、この状態の画像をモニタ装置に
表示する等によって、フリーズ画像が取得される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うに、画像フリーズ操作時の制御を行った後に初めて被
写体の動き判定が開始して、被写体が静止したときに、
その画像をフリーズさせるようにしたのでは、フリーズ
操作してから実際にフリーズ画像が表示されるまでの間
にかなり長い時間が経過することがあり、甚だしい場合
には、必要とする検査部位及び状態の画像をタイミング
よく再生することができなくなるという欠点がある。
【0005】そこで、本発明者は画像メモリ手段と並列
に設けた静止画メモリ手段を設け、画像フリーズを行っ
ていない間でも、フリーズ画像として色ずれの生じない
画像が得られる毎に静止画メモリ手段に逐次書き込み更
新を行うことによって、フリーズ操作が行われると、こ
の静止画メモリ手段に記録されている最新の静止画像に
関するデータを直ちに出力するように構成したものを開
発し、特願平2−139044号として特許出願をし
た。この先願発明の装置を用いれば、フリーズ操作に対
する応答性を良好ならしめ、かつ現在観察している部位
及び状態に最も近いフリーズ画像を表示することができ
るようになる等極めて優れた利点があるが、なおこの先
願発明には、改良の余地がない訳ではない。
【0006】即ち、被写体の動き検出をA/D変換器の
前段の信号に基づいて行うようにすると、この動き検出
手段はフリーズ制御専用のものとなってしまう。ノイズ
リデューサは、画像メモリ回路からの出力信号のノイズ
を除去して、S/Nを向上させるために用いられるもの
であって、一般に、再帰型のフィルタで構成される。こ
こで、ノイズリデューサは、その性質上、動きがない画
像においては、著しくノイズ低減効果を発揮するが、画
像の動きが大きくなると、画像にぼけやにじみが発生す
る等かえって画質が低下することになる。このために、
ノイズリデューサには、通常、動き検出器を設けて、こ
の動き検出器からの信号に基づいてその作動を制御する
ように構成されている。
【0007】本発明は以上の点に着目してなされたもの
であって、画像のノイズ低減を図るためのノイズリデュ
ーサの動き検出機能を利用することによって、簡単な回
路構成により高画質のフリーズ画像を取得し、フリーズ
操作が行われたときに、直ちにフリーズ画像を表示する
ことができるようにした電子内視鏡装置を提供すること
をその目的とするものである。
【0008】
【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、画像メモリ手段と並列に設けた静止
画メモリ手段と、この画像メモリ手段からの信号と静止
画メモリ手段からの信号とを選択的に出力させるための
切換手段と、この切換手段の出力側に設けた動き検出器
付きのノイズリデューサと、このノイズリデューサにお
ける動き検出器による検出信号に基づいて色ずれの有無
を検知して、固体撮像素子からの画像信号が色ずれがな
いと判定されたとき毎に、静止画メモリ手段のデータの
書き換え制御を行う静止画制御手段とを備える構成とし
たことをその特徴とするものである。
【0009】
【作用】このように、画像メモリ回路の出力側にノイズ
リデューサを設けることによって、この画像メモリ回路
から出力されて、モニタ画面に表示される動画ビデオ信
号のノイズを低減させることができる。しかも、このノ
イズリデューサに付設されている動き検出器からの信号
を色ずれ検知信号として用い、この検知信号により色ず
れのない画像であると判定されると、静止画メモリ手段
にこの画像信号が記録される。しかも、動き検出器で静
止画であると判定される毎に順次新たな画像に更新され
ていくので、常に最新の静止画像が静止画メモリ手段に
記録されていることになる。従って、フリーズ操作が行
われると、この操作が行われた直前のフリーズ画像を直
ちに表示することができるようになる。
【0010】
【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、図1において、1は内視鏡、10は光
源装置、20はプロセッサをそれぞれ示す。内視鏡1は患
者の体腔等の内部に挿入される挿入部1aを有し、この挿
入部1aの先端部分には、照明光照射部2,観察部3が設
けられている。照明光照射部2には、ライトガイド4の
出射端4aが臨み、また観察部3には対物レンズ5が装着
されると共に、この対物レンズ5の結像位置には撮像手
段としてCCD6が設けられている。
【0011】ライトガイド4の他端は光源装置10内に導
かれている。光源装置10には、光源ランプ11が設けられ
ており、またこの光源ランプ11とライトガイド4の入射
端4bとの間には光源ランプ11側から絞り12,コンデンサ
レンズ13及び回転カラーフィルタ14が順次配設されてい
る。回転カラーフィルタ14はR(赤)の波長光を選択的
に透過させるRフィルタ域14Rと、G(緑)の波長光を
選択的に透過させるGフィルタ域14Gと、B(青)の波
長光を選択的に透過させるBフィルタ域14Bとが、それ
ぞれ間に遮光域を挟んで設けられている。従って、この
回転カラーフィルタ14を回転させると、それぞれ間に遮
光期間を挟んでR,G,Bの順次照明がライトガイド4
から被写体Sに向けて照射されることになる。
【0012】そして、R,G,Bの各照明期間において
CCD6に信号電荷が蓄積され、遮光期間になると、こ
のCCD6に蓄積された信号電荷が読み出されて、プロ
セッサ20に伝送されて、その信号の処理が行われる。即
ち、CCD6からの信号はまず映像信号処理回路21に伝
送されて、信号クランプ,ブランキング処理,ガンマ補
正等周知の信号処理が行われる。このようにして信号処
理された後に、A/D変換器22によってデジタル信号に
変換されて、各色のフィールド画像信号がフィールドメ
モリ回路23を構成するR,G,Bの各メモリ23R,23
G,23Bにそれぞれ記憶される。このようにしてフィー
ルドメモリ回路23にR,G,Bの各色のフィールド画像
信号が記憶された状態において、例えば、Rのフィール
ド画像信号がこのフィールドメモリ回路23に取り込まれ
ると、メモリ23Rの画像データが更新され、これと同時
に、既にフィールドメモリ回路23に記憶されているG,
Bの2色のフィールド画像信号がこのRフィールドのリ
アルタイム信号と共に読み出されて、D/A変換器24
R,24G,24Bによりアナログ信号に変換されて、同時
式の映像信号としてモニタ装置(図示せず)に送り込ま
れて、このモニタ装置によってカラー映像として表示さ
れることになる。そして、このフィールドメモリ回路23
における各メモリ23R,23G,23Bの書き換え更新の制
御を行うために、回転カラーフィルタ14における各フィ
ルタ域14R,14G,14Bのいずれが照明光路に臨んでい
るかの検出を行うセンサ25が設けられており、このセン
サ25から発生するイネイブル信号がデータ更新信号発生
器26に入力されて、このデータ更新信号発生器26からの
信号に基づいてメモリ23R,23G,23Bの更新が制御さ
れるようになっている。
【0013】ところで、前述した如く、CCD6の出力
映像信号をプロセッサ20で処理してモニタ装置に伝送
し、このモニタ装置に映像を表示するに当って、ノイズ
を低減させてS/Nの向上を図るために、フィールドメ
モリ回路23におけるR,G,Bの各メモリ23R,23G,
23Bの出力側には、それぞれノイズリデューサ27R,27
G,27Bが接続されている。そして、これらノイズリデ
ューサ27R,27G,27Bを介することによって、フィー
ルドメモリ回路23の各メモリ23R,23G,23Bの出力信
号をそれ以前のフィールド画像信号と加算してその平均
値を取る処理を行い、もってノイズ成分の低減を図るよ
うにしている。そこで、このノイズリデューサ27R,27
G,27Bの回路構成を図2に示す。なお、ここで、ノイ
ズリデューサ27R,27G,27Bは全て同一の回路構成と
なっており、以下の説明において、個別のノイズリデュ
ーサについて説明する場合以外では、ノイズリデューサ
の符号として「27」を用いる。このノイズリデューサ26
は再帰型のデジタルフィルタを構成するものであって、
図から明らかなように、フィールドメモリ回路からの画
像信号(8ビットのデジタル信号)を取り込んで、この
信号を第1の係数器28で(1−k)倍して、加算器29に
入力されるようになっている。また、1フィールド(ま
たは1フレーム)遅延回路30によって前のフィールドの
信号が記憶されており、この1フィールド遅延回路30か
らの出力信号を第2の係数器31によりk倍して、この2
つの信号が加算器29により加算されるように構成されて
いる。これによって、前後のフィールド画像信号の相関
に応じてノイズ成分の低減を図ることができるようにな
る。
【0014】ただし、被写体と内視鏡1の挿入部1aとの
間に相対的な動きがあると、かえって映像がぼけたり、
にじんだりして解像度が悪くなる。従って、被写体の動
きがないか、または動きが少ない場合には、係数kの値
を大きくし、動きが大きい場合にはkの値を小さくする
ように係数制御を行う必要がある。そこで、この被写体
の動き検出を行うために、フィールドメモリ回路から出
力される信号と、ノイズリデューサ27における1フレー
ム遅延回路30からの信号とを動き検出手段32に入力し
て、両信号を比較して、両信号間における差、例えば画
像における輪郭を抽出して2つの信号のうちの輪郭のず
れを検出することによって、画像の動きの検出を行うよ
うにしている。そして、この動き検出手段32からの出力
信号に基づいて係数kを変化させることができるように
構成されている。
【0015】次に、フリーズ画像を生成するための回路
構成としては、フィールドメモリ回路23と並列に設けた
静止画メモリ回路34を有し、この静止画メモリ回路28
は、フィールドメモリ回路23と同様にRメモリ34Rと、
Gメモリ34Gと、Bメモリ34Bとから構成されており、
これら各メモリ34R,34G,34BにはA/D変換器22に
よってデジタル信号とした画像信号が取り込まれるよう
になっている。ただし、この静止画メモリ回路34は、フ
ィールドメモリ回路23とは異なり、CCD6からの出力
信号が全て取り込まれるのではなく、動きのない画像信
号を選択的に取り込むように構成されている。即ち、前
述したノイズリデューサ27R,27G,27Bのうちのいず
れか1つのノイズリデューサまたは全てのノイズリデュ
ーサにおける比較器32により得られる動き検出信号に基
づいて、被写体が静止しているか、または動きがあった
としても、その動き量が画像に色ずれが生じない程度に
小さいものであることが検出されたとき毎に静止画メモ
リ回路34のデータが書き換えられるようになっている。
そこで、この静止画メモリ回路34の動作制御を行うため
に、静止画制御回路35が設けられている。この静止画制
御回路35には、ノイズリデューサにおける動き検出手段
32の動き検出信号が入力されるようになっており、また
センサ25からのイネイブル信号もこの静止画制御回路35
に入力されるようになっている。従って、この動き検出
信号が予め設定されているレベル以下である場合には、
センサ25からのイネイブル信号に基づいてR,G,Bの
各画像データが静止画メモリ回路34における各メモリ34
R,34G,34Bに書き込まれるようにメモリの作動制御
が行われるようになっている。
【0016】また、ノイズリデューサ27R,27G,27B
の入力側には切換手段36が設けられており、この切換手
段36はスイッチ素子36R,36G,36Bから構成され、こ
れらスイッチ素子36R,36G,36Bを同時に切換制御す
ることによって、ノイズリデューサ27R,27G,27Bを
介して出力される映像信号として、フィールドメモリ回
路23からの動画ビデオ信号と、静止画メモリ回路34から
のフリーズ画像信号のいずれかを選択することができる
ようになっている。そして、この切換手段36の切り換え
制御は、例えば内視鏡1の本体操作部等に設けられる図
示しないフリーズ操作手段からのフリーズ操作信号に基
づいて行われるようになっている。このために、フリー
ズ操作信号の入力端子37からの信号は静止画制御回路35
に伝送されるようになっており、また静止画制御回路35
にはセンサ25からのイネイブル信号も入力されるように
なっており、このイネイブル信号に基づいて静止画メモ
リ回路34の各メモリ34R,34G,34Bの書き込み及び読
み出しの制御が行われるようになっている。
【0017】さらに、38は例えばビデオテープレコーダ
(VTR),磁気ディスク,光ディスク等からなる外部
記憶装置を示し、この外部記憶装置38には、静止画メモ
リ回路34の各メモリ34R,34G,34Bに静止画が書き込
まれる毎にその信号がD/A変換器39R,39G,39Bか
らフリーズ画像出力回路40を介して伝送されるようにな
っている。従って、この静止画メモリ34に取り込まれた
静止画に関するデータは逐次この外部記憶装置37に記録
されるようになっている。
【0018】本実施例は前述のように構成されるもので
あって、次にその作用について説明する。まず、内視鏡
の挿入部1aを体内に挿入して、所定の観察を行う部位に
まで導く。そこで光源装置10からライトガイド4を介し
て照明光照射部2から被写体に向けて照射されるR,
G,Bの各色波長による照明に基づいて、CCD6によ
り被写体の撮影を行う。これにより、このCCD6にお
いてR,G,Bの各色フィールド画像信号が順次繰り返
し生成されて、プロセッサ20に伝送され、このプロセッ
サ20において必要な信号処理が行われ、フィールドメモ
リ回路23に逐次記憶され、かつこのフィールドメモリ回
路23からR,G,Bの各フィールド画像データが読み出
されて、同時式信号としてモニタ装置に出力される。而
して、このフィールドメモリ回路23からの出力信号はノ
イズリデューサ27R,27G,27Bを通しており、しかも
このノイズリデューサ27R,27G,27Bには被写体の動
き検出が行われるようになっていることから、被写体に
動きがないかまたは動き量が少ない場合には、動き検出
手段32からの信号に基づいて第1,第2の係数器28,31
における係数kを大きくして、1フレーム遅延回路30か
らの加算信号成分を大きくすることによって、ノイズの
低減を図り、また被写体に動きがあるときには、kの値
を小さくすることによって、画像がにじんだり、ぼけた
りすることがなくなる。
【0019】而して、プロセッサ20を前述した動画を表
示するモードで作動させている間においても、ノイズリ
デューサ27R,27G,27Bが有する動き検出機構として
の動き検出手段32からの動き検出信号が静止画制御回路
35に刻々入力されており、この動き検出信号により被写
体が静止しているか、または動きがあったとしても、十
分に高画質の静止画が得られる程度のものである場合に
は、静止画メモリ回路34にその画像データが取り込まれ
る。ここで、この静止画を取得するための動き検出信号
としては、図1に実線で示したように、一つの色画像信
号、例えばGの色画像信号のみに基づいて動きの検出を
行うことができるが、同図に仮想線で示したように、3
色の画像信号の全てについて動きの検出を行い、この3
色全ての画像信号に動きがないことが検出された場合に
のみ、その画像信号を静止画メモリ回路34に取り込むよ
うにすれば、より高画質の静止画が得られる。そして、
このようにして静止画メモリ34において静止画データが
書き換えられる毎に、その信号がD/A変換器39を介し
て外部記憶装置38に記録されていく。
【0020】そこで、画像をフリーズさせる操作が行わ
れたときには、入力端子37から静止画制御回路35にフリ
ーズ画像を表示する命令が入力される。この入力信号に
基づいて静止画制御回路35から切り換え手段36にスイッ
チ素子36R,36G,36Bの切り換え信号が入力されて、
スイッチ素子36R,36G,36Bは同時に静止画を表示す
るモードに切り換わる。これと共に、静止画制御回路35
からは静止画メモリ回路34の各メモリ34R,34G,34B
にデータの書き替え禁止信号が入力されて、データの更
新が禁止されると共に、その記憶内容が読み出されて、
ノイズリデューサ27R,27G,27Bを介してノイズを低
減させた状態でモニタ装置に出力されて、このモニタ装
置にフリーズ画像が表示される。また、ハードコピー装
置を作動させれば、このフリーズ画像のハードコピーを
作成することができる。
【0021】而して、フリーズ操作を行ったときには、
この操作がなされる直前における高画質のフリーズ画像
が静止画メモリ回路34に記憶されており、このように記
憶されている画像データが直ちにモニタ装置に再生され
ることになるので、必要とする部位及び状態のフリーズ
画像を即座に表示することができ、このフリーズ操作に
対する追従性が極めて良好となる。しかも、このフリー
ズ画像はノイズリデューサ27R,27G,27Bを介して出
力されることから、ノイズが低減された極めて品質の高
い画像となる。また、このフリーズ画像を取得するに際
して、そのフリーズ画像専用の動き検出機構を設ける必
要がないことから、プロセッサ20の回路構成を簡略化す
ることができる。さらには、静止画メモリ回路34のデー
タが更新される毎に、その画像データが外部記憶装置38
に自動的に記録されるようになっていることから、検
査,診断が終了した後に、この外部記憶装置38に記録さ
れている情報を編集するようにすれば、記録管理に極め
て便利である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、画像メ
モリ手段と並列に静止画メモリ手段を設けると共に、動
き検出器付きのノイズリデューサを画像メモリ手段から
の信号と静止画メモリ手段からの信号とを選択的に出力
させるための切換手段の後段に設け、このノイズリデュ
ーサにおける動き検出器による検出信号に基づいて色ず
れの有無を検知して、固体撮像素子からの画像信号が色
ずれがないと判定されたとき毎に、静止画メモリ手段の
データの書き換え制御を行うように構成したので、フリ
ーズ画像を取得するため専用の動き検出機構を設けなく
とも、フリーズ操作を行った時に、ノイズのない極めて
高い画質のフリーズ画像を直ちにモニタ装置に表示する
ことができるようになる等の諸効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す電子内視鏡装置の回路
構成図である。
【図2】図1のノイズリデューサの回路構成図である。
【符号の説明】
1 内視鏡 6 CCD 20 プロセッサ 21 信号処理回路 23 フィールドメモリ 23R,23G,23B メモリ 27,27R,27G,27B ノイズリデューサ 28 第1の係数器 29 加算器 30 1フィールド(または1フレーム)遅延回路 31 第2の係数器 32 動き検出手段 34 静止画メモリ回路 34R,34G,34B メモリ 35 静止画制御回路 36 切換手段 36R,36G,36B スイッチ素子 38 外部記憶装置

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固体撮像素子を面順次方式で駆動して、
    時系列的に順次取得した固体撮像素子からの信号電荷を
    プロセッサにおいて信号処理回路により画像信号を生成
    した上で、画像メモリ手段に記憶させ、この画像メモリ
    手段に記憶されている複数の画像データを読み出して、
    同時式信号とした映像信号を生成してモニタ装置に表示
    するようにした電子内視鏡装置において、前記画像メモ
    リ手段と並列に設けた静止画メモリ手段と、この画像メ
    モリ手段からの信号と静止画メモリ手段からの信号とを
    選択的に出力させるための切換手段と、この切換手段の
    出力側に設けた動き検出器付きのノイズリデューサと、
    このノイズリデューサにおける動き検出器による検出信
    号に基づいて色ずれの有無を検知して、前記固体撮像素
    子からの画像信号が色ずれがないと判定されたとき毎
    に、前記静止画メモリ手段のデータの書き換え制御を行
    う静止画制御手段とを備える構成としたことを特徴とす
    る電子内視鏡装置。
  2. 【請求項2】 前記静止画制御手段に画像フリーズ操作
    手段からのフリーズ実行信号を入力させるように構成
    し、このフリーズ実行信号が入力されたときに、前記切
    換手段が静止画メモリ手段から信号出力する状態に切り
    換わって、この静止画メモリ手段に記録されている画像
    データを前記ノイズリデューサを介して出力する構成と
    したことを特徴とする請求項1記載の電子内視鏡装置。
  3. 【請求項3】 前記静止画メモリ手段を外部記憶装置に
    接続し、この静止画メモリ手段にデータが書き換えられ
    る毎に、その静止画データを外部記憶装置に記憶させる
    構成としたことを特徴とする請求項1記載の電子内視鏡
    装置。
JP3040759A 1991-02-14 1991-02-14 電子内視鏡装置 Expired - Fee Related JP2953079B2 (ja)

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