JP3117740B2 - 電子内視鏡装置用クランプ回路 - Google Patents

電子内視鏡装置用クランプ回路

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JP3117740B2
JP3117740B2 JP03080996A JP8099691A JP3117740B2 JP 3117740 B2 JP3117740 B2 JP 3117740B2 JP 03080996 A JP03080996 A JP 03080996A JP 8099691 A JP8099691 A JP 8099691A JP 3117740 B2 JP3117740 B2 JP 3117740B2
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藤夫 岡田
茂夫 鈴木
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  • Endoscopes (AREA)
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  • Processing Of Color Television Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子内視鏡装置用クラン
プ回路、特に固体撮像素子で得られたビデオ信号の黒レ
ベルが一定になるように処理するクランプ回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】電子内視鏡装置は、電子内視鏡(電子ス
コープ)を例えば体腔内等の被観察体内に挿入し、この
電子スコープの先端に設けられた固体撮像素子であるC
CD(Charge Coupled Device)等で被観察体内を撮像す
ることによって、被観察体内の画像をモニタ上にカラー
表示するものである。
【0003】この種の装置の回路構成が図4に示されて
おり、図4においてCCD1には信号処理回路2が接続
され、上記信号処理回路2では、CCD1で得られたビ
デオ信号をR(赤),G(緑),B(青)毎に異なるゲ
インで増幅処理すると共に、各RGBのビデオ信号の黒
(ブラック)レベルが一定の基準線に揃うようにクラン
プ処理される。すなわち、上記CCD1等の固体撮像素
子の分光感度特性や面順次方式ではRGBのカラーフィ
ルタの光学特性等により、RGBの各ビデオ信号の振幅
に差があり、この信号レベルの差をなくすために異なる
ゲインでビデオ信号を増幅(反転増幅)すると共に、ビ
デオ信号の直流再生を行っている。そして、この信号処
理回路2には、ガンマ(γ)補正回路3が接続されてお
り、このガンマ補正回路3では上記CCD1に入力され
た光量に対してモニタへの電気出力が一定の関係になる
ような補正が行われる。
【0004】また、このガンマ補正回路3にはブランキ
ング回路4が接続され、このブランキング4によって水
平走査間のブランク(空白)部分を基準線である黒レベ
ルに合せる処理が行われる。このブランキング回路4に
はA/D変換器5を介してメモリ6、D/A変換器7が
接続され、このD/A変換器7には不図示のモニタが外
部接続される。従って、A/D変換器5にてデジタル変
換されたビデオ信号は一旦メモリ6へ記憶され、その後
に所定の速度で読み出されることによってモニタ上に被
観察体内の画像がカラー表示されることになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記電子内
視鏡装置では、上述のようにCCD1等の固体撮像素子
の感度やその他の光学特性によってRGBの信号レベル
に相違があるため、信号処理回路2では異なるゲインで
増幅処理を行っている。しかし、特に上記CCD1では
青(B)の感度が極端に低く、他の色よりもゲインを大
きくしているという事情があるため、これによって暗電
流やランダムノイズの影響が大きくなり、クランプした
後でも黒レベルが基準線に揃わないという問題があっ
た。すなわち、例えばフレームトランスファータイプの
CCD1では、受光部に青色感度の低いポリシリコンが
用いられており、他の赤(R),緑(G)の信号に比べ
ると、青(B)信号のレベルが小さくなる。従って、B
信号の増幅ゲインをR信号と比較すると4倍程度に大き
くしており、このため低レベルの暗電流やランダムノイ
ズが大きくなってSN比が大幅に劣化する。
【0006】図5には、図4のブランキング回路4から
のビデオ信号(垂直走査期間)の出力状態が示されてお
り、図示されるようにR信号及びG信号は黒レベル10
0が基準線101にほぼ揃う。しかし、B信号の場合は
黒レベル100が図示のように基準線101から少し離
れた位置に存在し、クランプ動作によって見掛け上は全
てのビデオ信号の黒レベルが一致するようになるが、B
信号の真の黒レベルが基準線に揃わないことになる。従
って、画像表示された画面は注意して見ると青味を帯び
たようなあるいは霧がかかったような不鮮明な状態とな
る。
【0007】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、増幅度の高い色信号の暗電流やラ
ンダムノイズの影響をなくしてSN比を改善し、鮮明な
画像を得ることができる電子内視鏡装置用クランプ回路
を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、固体撮像素子で得られたRGBビデオ信
号に対し増幅処理をした後に、上記ビデオ信号をA/D
変換器にてデジタル信号に変換し、このデジタル信号を
一旦メモリに記憶して被観察体内の画像表示を行う電子
内視鏡装置において、上記A/D変換器の直前に、上記
RGBビデオ信号中で増幅度の高い色信号のクランプ電
圧をRGBの各黒レベルが一致するように他の色信号の
クランプ電圧と異なる電圧に切り換えて動作させるクラ
ンプ回路を接続したことを特徴とする。
【0009】
【作用】上記の構成によれば、ビデオ信号はクランプ回
路にて直流再生が行われることになるが、例えばこの中
のR(赤),G(緑)の信号は従来と同様に所定のクラ
ンプ電圧でクランプ動作が行われると同時に、B(青)
信号の場合は異なる電圧、例えば上記クランプ電圧より
も少し低いクランプ電圧に切り換えられてクランプ動作
が行われることになる。このB信号のクランプ電圧によ
れば、B信号を増幅処理した際に生じた暗電流等による
黒レベルの変化分が修正され、全ての色のビデオ信号で
黒レベルが基準線に一致することになる。
【0010】
【実施例】図1には、実施例に係る電子内視鏡装置用ク
ランプ回路の構成が示されており、図において、従来と
同様に固体撮像素子であるCCD1、非線形の入出力特
性に対するガンマ補正を行うガンマ補正回路3、水平走
査間のブランク部分の信号を埋めるためのブランキング
回路4、アナログビデオ信号をデジタル信号に変換する
A/D変換器5が設けられる。また、CCD1の後段に
は信号処理回路8が設けられており、この信号処理回路
8では実施例ではRGBの各イネーブル(ENE.)信号に
よってRGBの各ビデオ信号が抽出されて増幅(反転増
幅)処理が行われると共に、黒レベルを一致させるため
のクランプ処理が行われている。
【0011】そして、上記A/D変換器5の直前にフィ
ードバッククランプ回路10が設けられており、このフ
ィードバッククランプ回路10は加算器11、バッファ
としてのアンプ12、オプティカルブラックパルス(O
BP)がサンプルパルスとして入力されるサンプルホー
ルド(S/H)回路13、比較器14を有している。す
なわち、上記の信号処理回路8にてクランプ処理を行っ
てはいるが、CCD1の分光感度特性や面順次方式で用
いられるカラーフィルタ、ライトガイド用ファイババン
ドルの光学特性等によりR信号、G信号に比べてB信号
の増幅度を大きくしているため、暗電流、ランダムノイ
ズ等が増幅され、真の黒レベルの位置が完全に揃わない
という問題があることから、実施例では上記フィードバ
ッククランプ回路10を用いてRGBの各信号の黒レベ
ルを基準値に一致させるようにしている。
【0012】このようなフィードバッククランプ回路1
0の比較器14において、比較の基準電圧を設定する2
個の電圧源15,16を設け、一方の電圧源15でR信
号,G信号のクランプ電圧となる基準電圧V1 を、他方
の電圧源16でB信号のクランプ電圧となる基準電圧V
B を設定している。そして、比較器14と上記電圧源1
5,16との間にはB−ENE.信号で切換え動作を行う切
換え器17が介挿され、この切換え器17で上記電圧源
15,16のいずれかが切り換えられる。
【0013】図2には、上記サンプルホールド回路13
に供給されるOBPの説明が示されており、図(a)の
水平同期信号によって得られるビデオ信号は図(b)の
ような信号となる。このビデオ信号は、1水平同期期間
毎にブランキング200が入るが、CCD1の端部に光
遮蔽部を設定して上記ブランキング200の直前に光学
的に黒の部分201が存在するように構成される。従っ
て、この黒部分201を図(c)に示されるオプティカ
ルブラックパルス(OBP)にてサンプルホールドする
ことによって黒(ブラック)レベル(電圧)を抽出する
ことができる。
【0014】実施例は以上の構成からなり、以下に図3
を参照しながらその作用を説明する。図1のCCD1で
得られたビデオ信号は、信号処理回路8に供給される
と、図3(b)〜(d)に示されるRGBの各イネーブ
ル信号によって各色のビデオ信号が取り出され、これら
は異なるゲインで増幅(反転増幅)処理されると共に、
その黒レベルが基準値に一致するようにクランプがかけ
られる。この信号処理回路8の出力は、ガンマ補正及び
ブランキング処理が行われた後に、フィードバッククラ
ンプ回路10へ供給されることになるが、上記ブランキ
ング回路4の出力信号は、図3(a)に示されるビデオ
信号(1垂直走査期間)となる。上記信号処理回路8で
の増幅ゲインは、B(青)信号が感度が低いのでR
(赤)信号と比較すると、4倍程度の開きがあることか
ら、図示されるように、B信号の真の黒レベル100が
基準線101からずれてしまうことになる。
【0015】上記ブランキング回路4の出力は、フィー
ドバッククランプ回路10内のサンプルホールド回路1
3に供給されており、このサンプルホールド回路13で
は入力されたOBPによってビデオ信号の直流レベルが
検出されることにより、ビデオ信号の黒レベル(電圧)
がサンプルホールド電圧として取り出される。そして、
このサンプルホールド電圧は比較器14で比較され、比
較器14に設定されている基準電圧との差が加算器11
へ出力される。この場合、ビデオ信号中のR(赤)信
号,G(緑)信号のときは切換え器17は図のように電
圧源15側に接続され、比較器14の基準電圧として電
圧V1 が設定される。従って、比較器14はR,G信号
の場合はV1 の基準電圧との差を出力するので、この差
の信号が加算器11に加えられ、サンプルホールド電圧
が電圧V1 よりも高い場合はブランキング回路4の出力
が低くなるように、逆の場合は高くなるように動作し、
図3(e)に示されるように黒レベルが電圧V1 に揃う
ことになる。
【0016】一方、B(青)信号のときはB−ENE.信号
に基づいて切換え器17が他の電圧源16へ切り換えら
れ、比較器14の基準電圧として電圧VB が設定され
る。従って、B信号の場合は比較器14はサンプルホー
ルド電圧と電圧VB とを比較することになり、サンプル
ホールド電圧が電圧VB よりも高い場合はブランキング
回路4の出力が低くなるように、逆の場合は高くなるよ
うに動作し、図3(e)に示されるようにB信号の真の
黒レベルが電圧V1 に揃うことになる。
【0017】すなわち、図示のように基準電圧V1 とV
B との間に暗電流やランダムノイズの成分が落とし込ま
れることになり、これによってSN比が改善された形で
RGBの全てのビデオ信号の黒レベルが一致する。ま
た、実施例ではフィードバッククランプ回路とすること
により、信号処理回路8のクランプ動作で揃わなかった
ビデオ信号の各色の黒レベルを良好に一致させることが
できる。そして、このビデオ信号はA/D変換器5にて
デジタル変換されることになり、黒レベルはLSB(最
小変換ビット)で、ビデオ信号の最大値はMSB(最大
変換ビット)に変換されてメモリに一旦記憶され、その
後にモニタの走査速度に合せて読み出される。この結
果、モニタ上には鮮明な画像が表示され、被観察体内の
観察を良好に行うことができる。なお、上記において、
アンプ12はバッファとして機能しているが、調整のた
めの所定の増幅を行うことや、上記信号処理回路8で行
う増幅処理を肩代りすることも可能である。
【0018】上記実施例では、フィードバッククランプ
回路10を用いているが、本発明は一般に用いられるク
ランプ回路で増幅率の大きい色信号のクランプ電圧を切
り換えるようにすることができる。また、実施例ではB
(青)信号のクランプ電圧を切換えるようにしたが、こ
の切換えは撮像素子の特性によって決定され、G(緑)
信号の増幅率が高くなる場合には、G信号を切換えの対
象とすることになり、また切換え対象を2種類の色信号
とすることも可能である。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子内視鏡装置のA/D変換器の直前に、上記RGBビ
デオ信号中で増幅度の高い色信号のクランプ電圧を他の
色信号のクランプ電圧と異なる電圧に切り換えて動作さ
せるクランプ回路を接続するようにしたので、増幅度の
高い色信号での暗電流やランダムノイズの影響によるS
N比の劣化を防止して、真の黒レベルを基準線に一致さ
せることができ、鮮明な画像をモニタ上に表示すること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る電子内視鏡装置用クラン
プ回路の構成を示す回路ブロック図である。
【図2】実施例のサンプルホールド回路の動作を説明す
るための波形図である。
【図3】実施例回路の動作を説明するための波形図であ
る。
【図4】従来の電子内視鏡装置の構成を示す回路ブロッ
ク図である。
【図5】従来の回路で処理されたRGBのビデオ信号を
示す波形図である。
【符号の説明】
1 … CCD、 2,8 … 信号処理回路、 3 … ガンマ補正回路、 5 … A/D変換器、 10 … フィードバッククランプ回路、 11 … 加算器、 13 … サンプルホールド回路、 14 … 比較器、 15,16 … 電圧源。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固体撮像素子で得られたRGBビデオ信
    号に対し増幅処理をした後に上記ビデオ信号をA/D変
    換器にてデジタル信号に変換し、このデジタル信号を一
    旦メモリに記憶して被観察体内の画像表示を行う電子内
    視鏡装置において、上記A/D変換器の直前に、上記R
    GBビデオ信号中で増幅度の高い色信号のクランプ電圧
    をRGBの各黒レベルが一致するように他の色信号のク
    ランプ電圧と異なる電圧に切り換えて動作させるクラン
    プ回路を接続したことを特徴とする電子内視鏡装置用ク
    ランプ回路。
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