JP3193594B2 - 走査変換機能を備えた撮像装置 - Google Patents

走査変換機能を備えた撮像装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は走査変換機能を備えた撮
像装置、特にスキャンコンバータを用いた電子内視鏡装
置における画像信号処理に関する。
【0002】
【従来の技術】電子内視鏡装置等では、スキャンコンバ
ータを用いてフリーズ(静止)画像を形成することが行
われており、このフリーズ画像はCCD(Charge Coupl
ed Device)等から得られた奇数又は偶数のいずれかの
フィールド情報をそのままフレーム信号としたり、或い
は奇数及び偶数のフィールド情報をインターレース(飛
越し)走査してフレーム信号とすることにより、形成さ
れている。
【0003】図5には、上記のインターレース走査によ
るフレームフリーズ画像の形成の様子が示されており、
例えば第1フィールドメモリ1内に奇数フィールド情報
が記憶され、第2フィールドメモリ2内の偶数フィール
ド情報が記憶されている。そして、これらのフィールド
情報を順次読み出し、奇数フィールド画像の No.1,
3,5…の各水平走査ラインの間に、偶数フィールド画
像の No.0,2,4,6…の各水平走査ラインが挿入さ
れて、フレーム画面3に示されるフレーム画像が得られ
る。従って、このインターレース走査のフレームフリー
ズ画像によれば、奇数フィールド情報と偶数フィールド
情報の両者を用いるので、画質が向上するという利点が
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
撮像装置では、画像上に大きな明暗差があると、画像が
観察し難いという問題がある。即ち、図6には、電子内
視鏡装置で得られた画像が示されているが、撮像対象と
なる体腔内では、起伏が激しい形状となっていることが
多く、また光照射方向との関係で、モニタ4上の画像に
示されるように、明るい領域(部分)Lと暗い領域Dが
生じることがある。しかし、CCD等の撮像部のダイナ
ミックレンジを拡大するのには限界があるため、1画面
中で明暗差が大きいと、どちらかの領域の画質が低下す
る。即ち、明るい領域Lにシャッタ速度を合せれば、暗
い領域Dの画質が低下し、暗い領域Dにシャッタ速度を
合せれば、明るい領域Lの画質が低下することになる。
【0005】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、大きな明暗差がある状態であって
も、全体的に良好な画質となるフレームフリーズ画像を
形成し、またフリッカーをも防止することができる走査
変換機能を備えた撮像装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1請求項の発明は、フィールド毎に異なるシャッ
タ速度となる撮影を制御する制御部と、異なるシャッタ
速度で得られた奇数フィールド情報及び偶数フィールド
情報を記憶するメモリと、このメモリから読み出した
数フィールドの水平走査ライン情報と偶数フィールドの
水平走査ライン情報を相加平均し、この相加平均された
信号によりノンインターレース走査のフレーム画像情報
を形成する走査変換回路と、からなることを特徴とす
る。第2請求項記載の発明は、フリーズ画像を得るため
のフリーズ指令信号に基づき、上記走査変換回路を動作
させるようにしたことを特徴とする。 第3請求項記載の
発明は、画像の明暗差を検出する明暗差検出器を設け、
この明暗差検出器により所定の明暗差が検出されたとき
に、上記の走査変換回路を動作させるようにしたことを
特徴とする。
【0007】
【作用】上記第1請求項記載の構成によれば、例えばC
CDにより1/60秒のシャッタ速度で奇数フィールド
信号が出力され、1/2000秒のシャッタ速度で偶数
フィールド信号が出力され、これらのフィールド信号情
報はメモリに記憶される。そして、フリーズ指令信号等
に基づいて、奇数及び偶数のフィールド情報間で、隣接
する水平走査ライン毎に相加平均による合成処理が行わ
れ、ノンインターレース走査、即ち飛越し走査をしない
フレーム画像信号が形成される。従って、撮像対象に大
きな明暗差があったとしても、上記の合成処理により明
暗差が小さくなり、また明るい領域と暗い領域の両方の
情報が残されるので、全体的に良好な画質のフレーム画
像が得られることになる。
【0008】一方、上記の走査変換に類似する手法とし
て、例えばシャッタ速度の異なる奇数及び偶数フィール
ド情報をインターレース走査して、フレームフリーズ画
像信号を得ることも考えられる。しかし、この場合に
は、上述した図5で理解されるように、奇数フィールド
情報と偶数フィールド情報とを交互に配置することにな
るため、フリッカーが生じることになる。これに対し、
本発明では、シャッタ速度の異なる各フィールド情報を
合成処理するので、上記の手法と比較すると、フリッカ
ーが防止されるという利点がある。
【0009】上記第請求項記載の構成によれば、明暗
差検出器で所定の明暗差が検出されたときのみ、当該フ
レームの形成について走査変換回路を働かせ、明るい領
域と暗い領域の両方の画質向上を図ることができる。こ
の場合は、被観察体に明暗差がないとき、2つのフィー
ルド情報に基づいたインターレース走査のフレーム画像
を形成することにより、フレームフリーズ画像の高画質
化を図ることができる。
【0010】
【実施例】図1及び図2には、第1実施例に係る走査変
換機能を備えた電子内視鏡装置(同時式)の構成が示さ
れている。図1において、撮像素子であるCCD10
は、電子内視鏡の先端部に配置されており、このCCD
10にはCCD駆動回路11が接続される。一方、CC
D10には、ビデオ信号を抽出するためのCDS(Corr
elated Double Sampling−相関二重サンプリング)回路
12、各信号のレベル差を調整するためのAGC(Auto
matic Gain Control−自動利得制御)回路13、A/D
変換器14、R(赤),G(緑),B(青)の各信号を
得るためのデジタルマトリクス回路15が設けられる。
【0011】そして、上記デジタルマトリクス回路15
の後段に、走査変換機能を果すものとして記憶演算部1
6R,16G,16B及びCPU17が設けられ、上記
記憶演算部16R,16G,16Bの後段には、出力処
理をするエンコーダ18が接続される。即ち、実施例で
はフリーズ動作時のみノンインターレース走査のフレー
ム画像を形成しており、このフリーズ動作時では、上記
CPU17がCCD駆動回路11を介して、CCD10
のシャッタ速度をフィールド毎に変えるように制御す
る。例えば、奇数フィールド情報を1/60秒のシャッ
タ速度でCCD10から読み出し、偶数フィールド情報
を1/2000秒のシャッタ速度でCCD10から読出
し制御する。なお、このシャッタ速度は適宜変えること
ができる。
【0012】上記の異なるシャッタ速度で得られた奇数
及び偶数のフィールド情報は、上記記憶演算部16R,
16G,16Bに記憶されるが、この記憶演算部16
R,16G,16Bは、これらのフィールド情報からノ
ンインターレース走査の1フレーム画像情報を形成する
ことになる。
【0013】図2には、上記記憶演算部16R,16
G,16B内の構成が示されており、各部内には奇数フ
ィールド情報を記憶する第1フィールドメモリ20、偶
数フィールド情報を記憶する第2フィールドメモリ2
1、入力された2つの水平走査ライン情報の相加平均を
演算する相加平均回路22を有している。即ち、第1フ
ィールドメモリ20には、CCD10から得られた No.
1,3,5,7…の奇数ラインのフィールド情報が格納
され、第2フィールドメモリ21には、 No.0,2,
4,6…の偶数ラインのフィールド情報が格納される。
そして、これらの情報は順次読み出され、奇数ラインと
偶数ラインが相加平均回路22で合成されることにな
り、フレーム画面23に示されるように、例えば(0ラ
イン+1ライン)/2、(1ライン+2ライン)/2、
(2ライン+3ライン)/2、(3ライン+4ライン)
/2というように、順に演算され、この演算された情報
信号を、ノンインターレース走査の水平走査ラインの信
号として出力することになる。
【0014】第1実施例は以上の構成からなり、まず図
1のCCD10はCCD駆動回路11によって制御さ
れ、CCD10にて被観察体内が撮像されると、CCD
10からは、シャッタ速度1/60秒の奇数フィールド
信号とシャッタ速度1/2000秒の偶数フィールド信
号が順に出力される。これらのビデオ信号は、CDS回
路12でサンプリングされ、AGC回路13でゲイン調
整された後に、A/D変換器14を介してデジタルマト
リクス回路15へ入力される。このデジタルマトリクス
回路15では、従来から周知のマトリクス演算により、
R(赤),G(緑),B(青)の信号が形成され、この
R,G,Bの各ビデオ信号は、記憶演算部16R,16
G,16Bへ入力される。
【0015】この記憶演算部16R,16G,16Bで
は、図2に示されるように、上記CCD10で得られた
奇数フィールド情報が第1フィールドメモリ20に記憶
され、また偶数フィールド情報が第2フィールドメモリ
21へ記憶される。そして、モニタへの通常の画像表示
においては、これらのフィールド情報を順に読み出して
インターレース走査が行われ、インターレース走査の画
像がモニタへ表示される。
【0016】一方、操作部のフリーズスイッチ等の操作
に基づいて、フリーズ指令信号がCPU17へ供給され
ると、CPU17の制御により記憶演算部16R,16
G,16Bの各部でフィールド情報の合成処理が開始さ
れる。即ち、上述したように、相加平均回路22にて、
第1フィールドメモリ20から読み出された奇数フィー
ルド情報と第2フィールドメモリ21から読み出された
偶数フィールド情報とが合成され、実施例では(0ライ
ン+1ライン)/2、(1ライン+2ライン)/2、
(2ライン+3ライン)/2…の演算により順に得られ
た水平走査ライン情報が1フレームの画像情報として出
力される。従って、モニタにはノンインターレースされ
た画像がフリーズ画像として表示される。
【0017】ここで、上記図5の場合と同様に、1画像
(被観察体)中に明るい領域Lと暗い領域Dがある場合
を考える。即ち、図2の No.5ラインと No.6ラインに
着目したときの信号の処理状態が図3に示されている。
この場合のNo.5ラインの水平走査ラインの信号は、1
/60秒のシャッタ速度で形成されているため、図3
(A)に示されるように、非常に大きな振幅レベルの明
るい領域Lの信号QL と、適当な振幅レベルの暗い領域
Dの信号QD とから構成された信号となり、 No.6ライ
ンの水平走査ラインの信号は、1/2000秒のシャッ
タ速度で形成されているため、図3(B)に示されるよ
うに、適当な振幅レベルの明るい領域Lの信号QL と、
0レベルに近い暗い領域Dの信号QD とから構成された
信号となる。
【0018】しかし、これらの信号が合成されると、図
3(C)に示されるように、画像表示のための良好な振
幅レベルの範囲内にある、明るい領域Lの信号QL 及び
暗い領域Dの信号QD を有する信号が得られ、大きな明
暗差が解消された信号となる。しかも、この合成信号に
は、明るい領域Lと暗い領域Dの両方の情報が残された
形となるので、明暗差が大きい場合の画質が向上するこ
とになる。
【0019】なお、上記第1実施例における走査変換機
能は、モード切替えスイッチ等により開始するように構
成してもよく、術者等が必要に応じて走査変換機能を選
択できるようにすることが可能である。
【0020】図4には、本発明の第2実施例の構成が示
されており、この第2実施例は明暗差を検出し、明暗差
が所定値よりも大きいときのみ、上記のノンインターレ
ース走査のフレーム画像を得るようにしたものである。
即ち、図4に示されるように、例えばAGC回路13か
ら出力されたビデオ信号を入力する明暗差検出回路24
とCPU25が設けられ、その他の構成は第1実施例と
同様となる。この明暗差検出回路24は、例えば1フィ
ールド中、或いは1フレーム中の輝度信号を比較し、明
暗差が所定値よりも大きいとき、1画像中に大きな明暗
差があると判断する。
【0021】そして、上記明暗差検出回路24の検出出
力は、CPU25へ供給されており、このCPU25で
は、フリーズ指令信号が入力され、かつ大きな明暗差が
検出されたときに、記憶演算部16R,16G,16B
内の相加平均回路22を動作させるように制御する。
【0022】第2実施例は以上の構成からなり、まず上
記明暗差検出回路24で大きな明暗差が検出されていな
い状態で、フリーズ指令信号が入力されたときは、CP
U25の制御に基づいて、記憶演算部16R,16G,
16Bでは、合成演算を行わず、第1フィールドメモリ
20から読み出された奇数フィールド情報と第2フィー
ルドメモリ21から読み出された偶数フィールド情報を
インターレース走査して、1フレーム画像が形成され
る。一方、フリーズ指令信号が入力され、かつ大きな明
暗差が検出されたときは、CPU25は相加平均回路2
2を動作させることになり、上述した図2の相加平均演
算が行われる。
【0023】このような第2実施例の構成によれば、大
きな明暗差がないときには、インターレース走査された
フレームフリーズ画像が得られる。従って、大きな明暗
差があるときには、明るい領域L及び暗い領域Dの両方
において良好な画質が得られ、ダイナミックレンジの拡
大の限界を解消することができると共に、大きな明暗差
がないときには、フレームフリーズ画像において高画質
が維持されるという利点がある。
【0024】上記実施例では、同時式の電子内視鏡装置
について説明したが、面順次式についても同様に適用で
きる。また、走査変換回路では、相加平均回路22を設
けたが、この回路の代りに、相乗平均回路等、両フィー
ルド情報を合成する他の演算回路を配置することもでき
る。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、第1請求項記載の
発明によれば、異なるシャッタ速度で奇数フィールド情
報と偶数フィールド情報を形成し、これらのフィールド
の水平走査ライン情報を相加平均により合成してノンイ
ンターレース走査のフレーム画像を形成するようにした
ので、大きな明暗差がある状態であっても、明るい領域
と暗い領域の両方が良好な画質となるフレームフリーズ
画像を得ることが可能となる。また、フリッカーの発生
も防止することができる。
【0026】更に、第請求項記載の発明によれば、画
像の明暗差を検出する明暗差検出器を設け、大きな明暗
差が検出されたときのみ上記走査変換回路を機能させる
ようにしたので、明暗差がないときには、インターレー
ス走査のフレームフリーズ画像を形成することにより、
高画質を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る走査変換機能を備え
た撮像装置を用いた電子内視鏡装置の構成を示すブロッ
ク図である。
【図2】図1の記憶演算部内の構成及び1フレーム画像
の形成処理を示す説明図である。
【図3】第1実施例で合成される水平走査ライン信号を
示す波形図である。
【図4】第2実施例の電子内視鏡装置の構成を示すブロ
ック図である。
【図5】従来における1フレーム画像の形成処理を示す
説明図である。
【図6】モニタ上で明暗差のある画像を示した図であ
る。
【符号の説明】
1,20 … 第1フィールドメモリ、 2,21 … 第2フィールドメモリ、 3,23 … フレーム画面、 16R,16G,16B … 記憶演算部、 17,25 … CPU、 24 … 明暗差検出回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 23/24 B A61B 1/04 372 H04N 7/18 M H04N 5/335 Q H04N 5/235

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フィールド毎に異なるシャッタ速度とな
    る撮影を制御する制御部と、 異なるシャッタ速度で得られた奇数フィールド情報及び
    偶数フィールド情報を記憶するメモリと、 このメモリから読み出した奇数フィールドの水平走査ラ
    イン情報と偶数フィールドの水平走査ライン情報を相加
    平均し、この相加平均された信号によりノンインターレ
    ース走査のフレーム画像情報を形成する走査変換回路
    と、からなる走査変換機能を備えた撮像装置。
  2. 【請求項2】 フリーズ画像を得るためのフリーズ指令
    信号に基づき、上記走査変換回路を動作させるようにし
    たことを特徴とする上記第1請求項記載の走査変換機能
    を備えた撮像装置。
  3. 【請求項3】 画像の明暗差を検出する明暗差検出器を
    設け、この明暗差検出器により所定の明暗差が検出され
    たときに、上記の走査変換回路を動作させるようにした
    ことを特徴とする上記第1又は第2請求項記載の走査変
    換機能を備えた撮像装置。
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