JP3607816B2

JP3607816B2 - 電子内視鏡装置

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Publication number: JP3607816B2
Application number: JP18309398A
Authority: JP
Inventors: 学矢島; 武道本多; 靖宏吉沢; 力平井
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2018-06-29
Also published as: JP2000023183A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２つ以上の露光時間にて撮像した画像を合成することによりダイナミックレンジの拡大処理を行う電子内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内視鏡は医療用分野及び工業用分野で広く用いられるようになった。また、撮像手段を内蔵或いは外付けした電子内視鏡装置も用いられるようになった。
【０００３】
電子式内視鏡や内視鏡外付けカメラ装着方式の内視鏡では、ＣＣＤ等の固体撮像素子のダイナミックレンジが十分広くないため、照明が明るすぎてはハレーションを起こし、また、暗すぎては観察が困難になる。
【０００４】
このため、例えば特開平５−３０４２４号公報では、２種類の異なる撮像時間で撮像した撮像信号を合成し、固体撮像素子の撮像信号のダイナミックレンジを拡大する撮像装置が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例のように異なる撮像時間で撮像した画像を合成してダイナミックレンジの拡大を行うと、得られる画像は色が薄くなり、のっぺりとした画像になってしまう欠点があった。
【０００６】
このため、医療用分野での内視鏡検査のように患部等を観察画像の色調で診断しようとするような場合には、正確な診断を行い難くなってしまう。
【０００７】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、ダイナミックレンジの拡大を行った場合でも、患部等の被写体の色調をより診断し易い色調で表示ができる電子内視鏡装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子内視鏡装置は、内視鏡に内蔵された１つの撮像素子から異なる２つ以上の露光時間にて得られた各画像信号を加算して合成することによりダイナミックレンジの拡大処理を行う電子内視鏡装置において、
前記ダイナミックレンジの拡大処理後の画像信号に対して色を濃くする色強調処理を行う色強調処理手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図６は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態の電子内視鏡装置の構成を示す構成図、図２は図１のＲ用Ｄレンジ拡大回路の構成を示す構成図、図３は図２のによるダイナミックレンジ拡大の説明図、図４は色補正回路の構成図、図５は図４の第１の変形例の色補正回路の構成図、図６は図４の第２の変形例の色補正回路の構成図である。
【００１０】
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態の電子内視鏡装置１Ａは、体腔内に挿入し被写体を観察する内視鏡２と、内視鏡２の接眼部に着脱自在に接続され内視鏡２により得られた被写体像を撮像する単板カラー撮像素子であるＣＣＤ３を備えた外付けＴＶカメラ４と、外付けＴＶカメラ４のＣＣＤ３を駆動制御すると共にＣＣＤ３からの撮像信号に対する信号処理を行うカメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵと記す）５と、このＣＣＵ５から出力される映像信号が入力され、映像信号に対応する被写体像を表示するモニタ６と、内視鏡２に着脱自在に接続されるライトガイドケーブル１０が接続される光源装置７とから構成される。この光源装置７はランプ８を内蔵し、このランプ８の照明光をコンデンサランプ９で集光してライトガイドケーブル１０を介して内視鏡２に供給する。
【００１１】
ＣＣＵ５は、基準信号を発生する同期信号発生回路（以下、ＳＳＧと記す）１３と、ＳＳＧ１３からの基準信号を入力しＣＣＤ３の駆動信号等を生成するタイミングジェネレータ１４と、タイミングジェネレータ１４からの駆動信号によりＣＣＤ３を駆動するＣＣＤドライバ１５と有している。
【００１２】
また、ＣＣＵ５は、ＣＣＤ３からの撮像信号を増幅するプリアンプ１６と、タイミングジェネレータ１４からのサンプリングパルスに基づき相関二重サンプリング（以下ＣＤＳと略記）するＣＤＳ回路１７と、ＣＤＳ回路１７の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１８とを備え、ＣＣＤ３からの出力の画像信号がプリアンプ１６で増幅された後にＣＤＳ回路１７によってベースバンド帯域に落とされ、Ａ／Ｄ変換器１８によりデジタル信号に変換されるようになっている。
【００１３】
さらに、ＣＣＵ５は、Ａ／Ｄ変換器１８でＡ／Ｄ変換されたデジタル信号をＲＧＢの３つの色信号に分離する色分離回路１９と、色分離回路１９により色分離されたデジタル信号に対してホワイトバランスの調整を行うホワイトバランス回路２０と、ホワイトバランス回路２０によりホワイトバランスの調整がなされたデジタル信号のゲイン調整を行う自動利得制御回路（以下、ＡＧＣ回路と記す）２１と、ＡＧＣ回路２１によりゲイン調整されたデジタル信号に対してｋｎｅｅ処理及びγ補正を行うｋｎｅｅ＆γ回路２２と、スイッチ２３を介してｋｎｅｅ＆γ回路２２によりｋｎｅｅ処理及びγ補正されたＲＧＢのデジタル信号に対してエンハンス処理を行うエンハンス回路２６と、エンハンス処理されたデジタル信号をＤ／Ａ変換し７５Ωドライバ２７を介してモニタ６に出力するＤ／Ａ変換器２８とを備えて構成される。
【００１４】
また、ＣＣＵ５は、装置前面に設けられたダイナミックレンジの拡大を指示するダイナミックレンジ拡大ＯＮ／ＯＦＦスイッチ２９からの入力を受けスイッチ２３の切換とタイミングジェネレータ１４が生成する駆動信号等のタイミングを制御するＣＰＵ３０とを備えている。
【００１５】
ここで、ダイナミックレンジ拡大ＯＮ／ＯＦＦスイッチ２９がＯＮされると、スイッチ２３の各スイッチがｂ側からａ側に切り換えられ、ｋｎｅｅ＆γ回路２２によりｋｎｅｅ処理及びγ補正されたＲＧＢのデジタル信号は、スイッチ２３を介してダイナミックレンジを拡大処理するＤレンジ拡大回路２４に入力されるようになっている。
【００１６】
また、Ｄレンジ拡大回路２４でダイナミックレンジが拡大されたＲＧＢのデジタル信号に対して色補正回路（或いは色強調回路）２５で色を濃くする色補正処理（或いは色強調処理）が行われることになり、その色補正処理が行われれたＲＧＢのデジタル信号がエンハンス回路（輪郭強調回路）２６に入力される。
【００１７】
Ｄレンジ拡大回路２４はＲＧＢのデジタル信号それぞれに対してダイナミックレンジ拡大処理するＲ，Ｇ，Ｂ用Ｄレンジ拡大回路からなり、例えばＲ用Ｄレンジ拡大回路２４Ｒの構成を図２に示す。
【００１８】
Ｒ用Ｄレンジ拡大回路２４Ｒは、ｋｎｅｅ＆γ回路２２によりｋｎｅｅ処理及びγ補正されたＲ信号の１フィールド分のデジタル信号を記憶するフィールドメモリ３１と、フィールドメモリ３１に記憶されたＲ信号と現在のフィールドのＲ信号とをタイミングジェネレータ１４からのフィールド判別信号により切り換えて出力する第１セレクタ３２Ａ及び第２セレクタ３２Ｂとを備えており、第２セレクタ３２Ｂはインバータ回路３３を介することで第１セレクタ３２Ａが出力する現在のフィールドのＲ信号と異なるフィールドのＲ信号を出力するようになっている。
【００１９】
また、第１及び第２セレクタ３２Ａ及び３２Ｂの出力信号は所定の関数値を出力する第１ルックアップテーブル（以下、第１ＬＵＴ）３４Ａ及び第２ＬＵＴ３４Ｂにそれぞれ入力され、第１ＬＵＴ３４Ａ及び第２ＬＵＴ３４Ｂの出力信号は加算器３５でそれぞれ加算されて色補正回路２５に出力されるようになっている。なお、Ｇ用及びＢ用Ｄレンジ拡大回路も、Ｒ用Ｄレンジ拡大回路２４Ｒと同じ回路構成であるので、その説明を省略する。
【００２０】
図３はＤレンジ拡大回路２４の作用説明図を示す。Ｄレンジ拡大時には、ＣＣＤ３は２つの異なる露光時間（撮像時間）で露光（撮像）を行う。長い撮像時間と、短い撮像時間とで撮像を行い、長い撮像時間の場合における入射光量に対するＣＣＤ出力信号（Ｄレンジ拡大回路２４への入力信号）は図３の特性ａのようになり、短い撮像時間の場合における入射光量に対するＣＣＤ出力信号（Ｄレンジ拡大回路２４への入力信号）は図３の特性ｂのようになる。
【００２１】
そして、これら２つの特性の信号に対し、Ｄレンジ拡大回路２４を通すことにより、特性ｃのＤレンジが拡大処理された信号を得る。
【００２２】
図４ないし図６は色補正回路２５の具体例を示す。図２では、色補正回路２５はマトリクス回路４１で構成されている。つまり、ＲＧＢのデジタル信号はマトリクス回路４１に入力され、色が濃くなるように色補正されて出力される。
【００２３】
また、図５ではＲＧＢのデジタル信号はマトリクス回路４２に入力され、輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙとに変換された後、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙはそれぞれ係数器４３、４４で１以上の所定の係数で増倍された後、輝度信号Ｙと増倍された色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙとは逆マトリクス回路４５に入力され、ＲＧＢのデジタル信号に変換されて出力される。図４では色補正により、色を濃くする補正を行うと、輝度レベルも変化するが、図５の色補正では輝度信号Ｙは変化させないで、色成分を濃くする色補正を行うことができる特徴がある。
【００２４】
図６では、図５において、輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙとをそれぞれ検波する検波器４６、４７、４８と、これらの検波信号が入力されることによって、輝度判別を行う輝度判別回路４９とを設け、この輝度判別回路４９の出力で係数器４３、４４の係数を制御して、色を濃くする色補正を行うようにしている。
この他に、使用者が例えば図５の係数器４３、４４の係数値の大きさを調整して、使用者が望むように色強調を行えるようにしても良い。
【００２５】
このような構成による本実施の形態の電子内視鏡装置１Ａの動作を説明する。ダイナミックレンジ拡大ＯＮ／ＯＦＦスイッチ２９を操作しない場合、つまりダイナミックレンジ拡大をＯＦＦにした状態ではＣＰＵ３０はスイッチ２３の各スイッチを接点ｂがＯＮするように切り換える制御する。
【００２６】
この状態ではＴＧ１４はＣＣＤドライバ１５に対し、通常の撮像モードで撮像するようにタイミング信号を印加する。具体的には、ＣＣＤドライバ１５は１／６０秒毎にＣＣＤドライブ信号をＣＣＤ３に印加して各フィールド分の撮像信号を出力させる。
【００２７】
そして、撮像信号はプリアンプ１６で増幅、ＣＤＳ回路１７でベースバンドの信号に変換、Ａ／Ｄコンバータ１８でデジタル信号への変換、分離回路１９でＲＧＢ信号への変換等が行われ、スイッチ２３の接点ｂを経てエンハンス回路２６に入力され、輪郭強調が行われ、さらにＤ／Ａコンバータ２７でアナログ信号に変換されてモニタ６に出力され、モニタ画面にＣＣＤ３で撮像された患部等の被写体画像を表示する。
この場合には、図１のＤレンジ拡大回路２４と色補正回路２５Ａはスルーされることになる。
【００２８】
一方、ダイナミックレンジ拡大ＯＮ／ＯＦＦスイッチ２９を操作してダイナミックレンジ拡大をする指示信号をＣＰＵ３０に出すと、ＣＰＵ３０はスイッチ２３の各スイッチを接点ａがＯＮするように切り換える制御を行うと共に、ＴＧ１４にも制御信号を送り、異なる撮像時間で撮像を行うように制御する。
【００２９】
ＴＧ１４はこの制御信号を受けて、通常の撮像時間で撮像するようにタイミング信号をＣＣＤドライバ１５に出すと共に、さらに短い撮像時間で撮像するようにタイミング信号をＣＣＤドライバ１５に出す。
【００３０】
ＣＣＤドライバ１５は２種類の撮像時間の撮像信号が得られるようにＣＣＤ３にＣＣＤドライブ信号を印加する。この場合、ＣＣＤ３からは通常のフィールド周期で交互に２種類の撮像信号が出力されるようにＣＣＤドライバ１５は短い撮像信号を得る場合には、不要な電荷の掃き出しを行う電荷掃き出しのドライブ信号もＣＣＤ３に印加することになる。
【００３１】
そして、２種類で撮像された撮像信号は通常の撮像信号と同様に信号処理され、スイッチ２３の接点ａを経てＤレンジ拡大回路２４に入力され、このＤレンジ拡大回路２４によってダイナミックレンジ拡大処理がされたＲＧＢ信号が得られ、このＲＧＢ信号は色補正回路２５Ａで色を濃くする例えば彩度を大きくしたり、明度と彩度とを大きくする等の色補正がされた後、エンハンス回路２６に入力され、輪郭強調が行われ、さらにＤ／Ａコンバータ２７でアナログ信号に変換されてモニタ６に出力され、モニタ画面にＣＣＤ３で撮像された患部等の被写体画像を表示する。
【００３２】
この場合には、ダイナミックレンジ拡大処理の際に色調が薄くなってしまうが、色補正回路２５Ａにより、色を濃くする補正を行っているので、色補正を行わない場合よりも、被写体の色調をより忠実に反映した色調にでき、診断する場合に重要な要因となる色調を持った画像が得られるようにできる。
【００３３】
従って、本実施の形態によれば、ダイナミックレンジ拡大処理の際に、色調の低下を改善でき、診断に適した十分な色調を持った画像を提供できる効果がある。
【００３４】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図７を参照して説明する。図１の電子内視鏡装置１Ａにおいては、色補正回路２５ＡがＲＧＢ信号に対して色補正を行ってＲＧＢ信号で出力していたのに対し、図７に示す本実施の形態の電子内視鏡装置１Ｂでは色補正回路２５ＡがＲＧＢ信号に対して色補正を行って輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙで出力するようにしたものである。
【００３５】
つまり、Ｄレンジ拡大回路２４でＤレンジ拡大されたＲＧＢ信号は色補正回路２５Ｂに入力され、色補正されて輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙで出力され、エンハンス回路２６でエンハンスされた後、エンコーダ５０に入力され、輝度信号Ｙ、クロマ信号Ｃ及びコンポジットビデオ信号ＶＢＳが生成され、７５Ωドライバ２７を介してモニタ６側に出力される。
【００３６】
また、スイッチ２３の各スイッチの接点ｂを経て出力されるＲＧＢ信号はマトリクス回路５１に入力され、輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙに変換されてエンハンス回路２６に入力される。
【００３７】
図８は色補正回路２５Ｂの構成例を示す。図８では色補正回路２５Ｂはマトリクス回路５２で構成され、ＲＧＢ信号はマトリクス回路５２で色補正されて輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙに変換されて出力される。
【００３８】
図９では色補正回路２５Ｂはマトリクス回路５３に入力され、輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙに変換される。輝度信号Ｙはこのまま色補正回路２５Ｂから出力され、一方、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙはそれぞれ係数器５４、５５に入力され、１より大きな係数が乗算されて色補正されて色補正回路２５Ｂから出力される。
【００３９】
また、図１０では図９においてさらに輝度判別を行い、係数器５４、５５による係数を制御するようにしたものである。このため、輝度信号Ｙと、係数器５４、５５を通した色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙはそれぞれ検波器５６、５７、５８に入力され、検波された後、輝度判別回路５９に入力され、輝度レベルの判別を行う。そして、この輝度レベルの判別により係数器５４、５５の係数制御を行う。
【００４０】
その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００４１】
第１の実施の形態では色補正後にもＲＧＢ信号であったのが本実施の形態では輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙに変更されていることを除いて基本的に同じ動作となるので、その説明を省略する。
また、本実施の形態の効果も第１の実施の形態と同様のものとなる。
【００４２】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態を図１１を参照して説明する。第１及び第２の実施の形態ではＤレンジ拡大回路２４の直後で色補正を行うようにしていたが、本実施の形態ではより後段側で色補正を行うようにした電子内視鏡装置１Ｃである。
【００４３】
例えば、図１において、Ｄレンジ拡大回路２４の直後の色補正回路２５Ａを取り去り、Ｄ／Ａコンバータ２７の出力信号をエンコーダ６１に入力して、輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃに変換し、輝度信号Ｙを７５Ωドライバ２７を介してモニタ６側に出力し、クロマ信号Ｃをスイッチ６２の共通接点に印加する。
【００４４】
そして、このスイッチ６２の接点ａが選択された場合にはクロマ信号Ｃは色補正回路２５Ｃを通して７５Ωドライバ２７に出力され、接点ｂが選択された場合にはクロマ信号Ｃは色補正回路２５Ｃを通さないでスルーして７５Ωドライバ２７に出力されるようにしている。
【００４５】
図１２は色補正回路２５Ｃの構成例を示す。図１２では色補正回路２５Ｃは増幅器６５で構成され、クロマ信号Ｃを増幅して出力する。
【００４６】
また、図１３では図１２における増幅器６５の増幅を輝度判別で制御するようにしたものであり、輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃはそれぞれ検波器６６、６７により検波されて、その検波出力が輝度判別回路６８に入力され、輝度レベルが判別される。そして、この輝度判別回路６８による輝度レベルの判別により、増幅器６５の増幅を制御するようにしている。
その他の構成は第１の実施の形態と同様の構成である。
【００４７】
本実施の形態の動作は第１の実施の形態と基本的に色補正する場所が異なるのみで同様となる。
また、本実施の形態の効果は第１の実施の形態と同様である。
【００４８】
（第４の実施の形態）
次に本発明の第４の実施の形態を図１４を参照して説明する。図１４に示す第４の実施の形態の電子内視鏡装置７１は電子内視鏡７２と、この電子内視鏡７２のライトガイド７３に照明光を供給する光源装置７４と、電子内視鏡７２に内蔵されたＣＣＤ７５に対する信号処理を行うビデオプロセッサ７６と、図示しないモニタとからなる。
【００４９】
光源装置７４はランプ７７の光を絞り制御回路７８で開口量が制御される絞り７９を経てライトガイド７３に照明光を供給し、このライトガイド７３で伝送された照明光はその先端面から出射され、体腔内の患部等の被写体を照明する。
【００５０】
照明された被写体は対物レンズ８１によりＣＣＤ７５に結像する。このＣＣＤ７５にはビデオプロセッサ７６内のＣＣＤドライバ８２からのＣＣＤ駆動信号が印加され、光電変換された撮像信号がプリアンプ８３に入力され、増幅された後、ＣＤＳ回路８４によりリセットノイズ等が除去されてベースバンドの信号に変換された後、Ａ／Ｄコンバータ８５に入力され、デジタルの信号に変換された後、Ｄレンジ拡大回路８６に入力される。
【００５１】
このＤレンジ拡大回路８６でＤレンジ拡大された後、色補正回路８７に入力され、色を濃くする色補正（色強調）がされた後、プロセス回路８８でエンハンス等の処理がされた後、Ｄ／Ａコンバータ８９を経てモニタ側に出力される。
【００５２】
また、Ｄレンジ拡大回路８６でＤレンジ拡大された輝度信号Ｙ（Ｇ信号でも良い。図１７及び図１８でも同様）は検波回路９１Ａに入力され、検波されて調光信号が生成され、この調光信号は光源装置７４の絞り制御回路７８に入力され、この調光信号により絞り７９を観察に適した照明光量に自動制御する。
【００５３】
図１５は検波回路９１Ａの構成を示す。入力信号は切換スイッチ９３を経て平均値を算出するように積分する積分回路（平均値算出回路）９４に入力され、積分された後、Ｄ／Ａコンバータ９５に入力され、アナログの調光信号に変換されて光源装置７４の絞り制御回路７８に出力される。
【００５４】
切換スイッチ９３はマスク信号により、映像信号期間のみ、接点ａがＯＮするように切換られ、映像信号期間以外ではグランドに接続された接点ｂがＯＮするように切換られノイズが除去される。
【００５５】
図１６はこの検波回路９１Ａの作用の説明図を示す。切換スイッチ９３の接点ａには図１６（Ａ）に示すＡ点の入力信号が入力され、この入力信号は図１６（Ｂ）に示すマスク信号で映像信号期間のみ接点ａがＯＮするように切換られ、ノイズ等が除去されて図１６（Ｃ）に示すＢ点の信号が積分回路９４に入力される。
【００５６】
この信号は積分回路９４で積分されて図１６（Ｄ）に示すＣ点の信号となり、各フィールドＡ，Ｂの平均値の信号となり、Ｄ／Ａコンバータ９５でアナログ信号に変換されて調光信号となり、光源装置７４に入力される。
【００５７】
本実施の形態によれば、ダイナミックレンジを拡大した信号から照明光量を制御する調光信号を生成しているので、ダイナミックレンジを拡大した場合にも、そのダイナミックレンジ拡大処理された信号の場合に適した照明光量に自動的に設定できる。
【００５８】
従って、診断に適した適正な明るさの画像が得られる。また、ダイナミックレンジを拡大した場合における色調の低下を色補正回路８７により、色を濃くする処理を行うので、診断し易い色調を持った画像が得られる。
【００５９】
（第５の実施の形態）
次に本発明の第５の実施の形態を図１７を参照して説明する。図１７は第５の実施の形態の電子内視鏡装置の主要部を示す。本実施の形態は、図１４のビデオプロセッサ７６において、ＣＤＳ回路８４の出力信号をＡＧＣ回路９７に入力し、このＡＧＣ回路９７の出力信号をＡ／Ｄコンバータ８５に入力するようにすると共に、検波回路９１Ａの出力信号をＡＧＣ回路９７のゲイン制御端に印加してゲイン制御を行うようにしたビデオプロセッサ７６Ｂにしている。
【００６０】
つまり、本実施の形態では検波回路９１の出力信号はゲイン制御信号として、ＡＧＣ回路９７のゲイン制御端に印加してゲイン制御を行う。
【００６１】
なお、本実施の形態では光源装置は例えばマニュアルで絞りの制御を行うようにしている。その他は図１４と同様の構成であり、その説明を省略する。
【００６２】
本実施の形態では検波回路９１Ａの出力信号はゲイン制御信号として、ＡＧＣ回路９７のゲイン制御端に印加してゲイン制御を行い、ダイナミックレンジを拡大した場合にも、ＡＧＣ回路９７のゲイン制御により診断或いは観察に適した明るさの画像が得られるようにする。
【００６３】
従って、本実施の形態によれば、ダイナミックレンジを拡大した場合にも、そのダイナミックレンジ拡大処理された信号の場合に診断或いは観察に適した明るさの画像に自動的に設定できる。
【００６４】
（第６の実施の形態）
次に本発明の第６の実施の形態を図１８を参照して説明する。本実施の形態は図１７において、検波回路９１から出力されるゲイン制御信号をＡＧＣ回路９７に印加すると共に、調光信号を光源装置に印加する検波回路９１Ｃを設けたビデオプロセッサ７６Ｃにしている。
【００６５】
図１９は検波回路９１Ｃの構成を示す。入力信号は切換スイッチ９３を経て平均値算出回路（積分回路）９４に入力され、積分された後、制御回路９８に入力され、目標値と比較された後、Ｄ／Ａコンバータ９５ａ，９５ｂに入力され、アナログのゲイン制御信号と調光信号に変換されてＡＧＣ回路９７と、光源装置７４の絞り制御回路７８にそれぞれ出力される。
【００６６】
切換スイッチ９３はマスク信号により、映像信号期間のみ、接点ａがＯＮするように切換られ、映像信号期間以外ではグランドに接続された接点ｂがＯＮするように切換られノイズが除去される。
【００６７】
図２０は調光制御のフローチャートを示す。調光制御がスタートすると、制御回路９８はステップＳ１の目標値と平均値算出回路９４から出力される平均値との大小関係を判断する。
【００６８】
そして、目標値と平均値とが等しい場合にはステップＳ１に戻り、目標値＞平均値の場合には、ステップＳ２の絞りが開ききっているかの判断を行う。絞りが開ききっている場合には、ステップＳ３のＤ／Ａコンバータ９５ａへの出力を１デクリメントしてステップＳ１に戻る。また、ステップＳ２の判断で、絞りが開ききっていない場合には、ステップＳ４のＤ／Ａコンバータ９５ｂへの出力を１デクリメントしてステップＳ１に戻る。
【００６９】
一方、ステップＳ１の判断で、目標値＜平均値の場合には、ステップＳ５に示すＡＧＣゲインは最小かの判断を行う。そして、ＡＧＣゲインが最小の場合には、ステップＳ６のＤ／Ａコンバータ９５ｂへの出力を１インクリメントしてステップＳ１に戻る。また、ＡＧＣゲインが最小でない場合には、ステップＳ７のＤ／Ａコンバータ９５ａへの出力を１インクリメントしてステップＳ１に戻る。
【００７０】
このように調光制御を行うことにより、Ｓ／Ｎの良い画像を得ることができる。その他は第５或いは第６の実施の形態と同様の効果を有する。
【００７１】
（第７の実施の形態）
次に本発明の第７の実施の形態を図２１を参照して説明する。図２１に示す電子内視鏡装置１０１では電子内視鏡のＣＣＤ１０２にはビデオプロセッサ内のＣＣＤドライバ１０３からＣＣＤ駆動信号が印加される。
【００７２】
このＣＣＤドライバ１０３には第１同期信号発生回路（第１ＳＳＧと略記）１０４から同期信号が印加され、この同期信号に同期してＣＣＤ駆動信号を発生する。
【００７３】
ＣＣＤ１０２から読み出された信号はプリアンプ１０５に入力され、増幅された後、アイソレーション回路１０６を経てＣＤＳ回路１０７に入力され、リセットノイズ等を除去してベースバンドの信号に変換され、Ａ／Ｄコンバータ１０８でデジタル信号に変換された後、プロセス回路１０９でγ補正等が行われた後、Ｄレンジ拡大回路１１０に入力され、Ｄレンジ拡大の処理が行われる。
【００７４】
このＤレンジ拡大回路１１０の出力信号は色補正回路１１１に入力され、色を濃くする補正が行われた後、Ｄ／Ａコンバータ１１２でアナログ信号に変換された後、図示しないモニタに出力される。なお、ＣＤＳ回路１０７、Ａ／Ｄコンバータ１０８、プロセス回路１０９、Ｄレンジ拡大回路１１０には第２ＳＳＧ１１３から同期信号が印加され、各回路はこの同期信号に同期した処理を行う。
【００７５】
また、ＣＣＤ１０２の出力信号は調光回路１１４に入力され、この調光回路１１４により調光信号が生成され、この調光信号により光源装置の図示しない絞りを制御する等して照明光量を適正な値に自動制御する。なお、この調光回路１１４には第１ＳＳＧ１０４からフィールド判別信号が印加され、調光回路１１４は一方のフィールドに対して調光を行う。
【００７６】
図２２はＤレンジ拡大回路１１０の構成を示す。
入力信号は１フィールド分の信号を記憶するフィールドメモリ１２１に入力されると共に、フィールド判別信号により切り換えられる第１セレクタ１２２Ａ及び第２セレクタ１２２Ｂに入力される。第１セレクタ１２２Ａ及び第２セレクタ１２２Ｂにはフィールドメモリ１２１の出力信号も入力される。
【００７７】
第１及び第２セレクタ１２２Ａ及び１２２Ｂの出力信号は所定の関数値を出力する第１ＬＵＴ１２３Ａ及び第２ＬＵＴ１２３Ｂにそれぞれ入力され、第１ＬＵＴ１２３Ａ及び第２ＬＵＴ１２３Ｂの出力信号は加算器１２４でそれぞれ加算されて色補正回路１１１に出力されるようになっている。
【００７８】
図２３はＤレンジ拡大回路１１０による動作説明図を示す。入力信号は図２３（Ａ）に示すようにＡフィールド、Ｂフィールドの信号が交互に入力される。例えば、Ａフィールドの信号（例えばＡ１）が入力される場合、この信号Ａ１は第１セレクタ１２２Ａ及び第２セレクタ１２２Ｂに入力されると共に、フィールドメモリ１２１から、１フールド期間前の信号Ｂ０も第１セレクタ１２２Ａ及び第２セレクタ１２２Ｂに入力される。
【００７９】
第１セレクタ１２２Ａ及び第２セレクタ１２２Ｂは図２３（Ｅ）に示すフィールド判別信号で連動して切り換えられるため、第１セレクタ１２２Ａは信号Ａ１を選択し、この信号Ａ１が第１ＬＵＴ１２３Ａに入力され（図２３（Ｂ）参照）、この時第２セレクタ１２２Ｂは信号Ｂ０を選択し、この信号Ｂ０が第２ＬＵＴ１２３Ｂに入力される（図２３（Ｃ）参照）。
【００８０】
そして、第１ＬＵＴ１２３Ａ及び第２ＬＵＴ１２３Ｂで読み出された信号Ａ１′、Ｂ０′は加算器１２４で加算されて図２２（Ｄ）に示すように合成出力Ａ１′＋Ｂ０′の信号が出力される。他のフィールドでも同様の動作となる。
【００８１】
なお、図２３（Ｆ）は調光回路１１４への入力信号を示し、例えばＡフィールドでは通常の１／６０秒の露光時間（撮像期間）で撮像した場合の信号レベルであるのに対し、Ｂフィールドでは例えば１／２４０秒等のより短い露光時間（撮像期間）で撮像した場合の信号レベルとなり、Ａフィールドの場合よりもはるかに低い信号レベルとなる。
【００８２】
図２４は調光回路１１４の回路構成を示す。入力信号は検波回路１３１で検波されると共に、露光時間情報により乗算係数が制御される乗算器１３２に入力されて乗算された後、加算器１３３で検波出力と乗算出力とが加算される。
【００８３】
加算出力はエリア指定回路１３４により、内視鏡画像エリア等の指定されたエリアの映像信号に対してサンプルホールド回路１３５でサンプルホールドされる。
【００８４】
サンプルホールドされた信号はレベル調整回路１３６により、調光を行う機器側のレベルと整合するようにレベル調整が行われた後、フィルタ回路１３７を通して位相調整され、さらに０Ｖクリップ回路１３８により、０Ｖ以下にならないようにクリップされて調光信号として光源装置に出力される。
【００８５】
なお、検波回路１３１、エリア指定回路１３４、サンプルホールド回路１３５には第１ＳＳＧ１０４からフィールド判別信号が入力され、一方のフィールドで検波等の処理を行う。本実施の形態では、一方のフィールドで調光信号を生成して光源装置の照明光量を制御するものである。
【００８６】
本実施の形態によれば、図２３（Ｆ）に示すようにＡ，Ｂフィールド間で大きな輝度差が生じるダイナミックレンジ拡大処理される場合にも、正確な調光制御ができる。また、色強調を行うので色調の低下を防止できる。
【００８７】
（第８の実施の形態）
次に本発明の第８の実施の形態を図２５を参照して説明する。図２５に示す電子内視鏡装置１４１は図２１の電子内視鏡装置１０１において、調光回路１１４を設けないで、代わりにＣＤＳ回路１０７とＡ／Ｄコンバータ１０８との間にＡＧＣ回路１４２を設け、このＡＧＣ回路１４２のゲインをＡＧＣコントロール回路１４３で制御することにより、観察に適した明るさに自動制御するようにしている。
【００８８】
つまり、ＣＤＳ回路１０７の出力信号はＡＧＣ回路１４２に入力され、ＡＧＣコントロール回路１４３からのゲイン制御信号に応じたゲインで増幅して、Ａ／Ｄコンバータ１０８に入力される。このＡＧＣ回路１４２には第２ＳＳＧ１１３から同期信号が入力され、その同期信号に同期した動作を行う。
【００８９】
また、この第２ＳＳＧ１１３はＡＧＣコントロール回路１４３にフィールド判別信号を送り、一方のフィールドにおいてＡＧＣ回路１４２のゲイン制御を行う。
【００９０】
図２６はＡＧＣコントロール回路１４３の構成を示す。プロセス回路１０９を通したデジタルの輝度信号はＡＧＣコントロール電圧作成回路１５１に入力される。このＡＧＣコントロール電圧作成回路１５１には第２ＳＳＧ１１３からフィールド判別信号も入力され、このフィールド判別信号によりどちらのフィールドでゲイン制御を行うかをＡＧＣコントロール電圧作成回路１５１に指示する。
【００９１】
そして、ＡＧＣコントロール電圧作成回路１５１は指示されたフィールドでＡＧＣコントロール電圧を作成する。この場合、図示しないＣＰＵ等により、基準値が入力され、この基準値をＡＧＣの目標値としてＡＧＣコントロール電圧を作成する。この基準値は、使用する光源装置、目標の明るさ（光源インデックス値）毎に固有の値を持っている。
【００９２】
そして、ＡＧＣコントロール電圧作成回路１５１は入力されるデジタルの輝度信号の指示されたフィールドでの積算値或いは平均値を基準値と比較して、不足する場合には、増加させる値のＡＧＣコントロール電圧（プラスゲイン）を、多き過ぎる場合には減少させる値のＡＧＣコントロール電圧（ナイナスゲイン）を出力する。
【００９３】
このデジタルのＡＧＣコントロール電圧はＤ／Ａコンバータ１５２でアナログのＡＧＣコントロール電圧に変換される。なお、このＤ／Ａコンバータ１５２にはリファレンス電圧が印加される。
【００９４】
このアナログのＡＧＣコントロール電圧はＡＧＣＯＮ／ＯＦＦスイッチ１５３の接点ａを経てＡＧＣ回路１４２のゲイン制御端に印加される。また、このＡＧＣＯＮ／ＯＦＦスイッチ１５３の接点ｂには固定値１５４が印加され、ＡＧＣ機能をＯＦＦした場合には、この固定値１５４がＡＧＣ回路１４２のゲイン制御端に印加され、一定のゲインに固定される。
【００９５】
本実施の形態によれば、フィールド間で大きな輝度差が生じるダイナミックレンジ拡大処理される場合にも、ＡＧＣゲイン制御により観察に適した正確な調光制御ができる。また、色強調を行うので色調の低下を防止できる。
【００９６】
ところで、フリーズを行った場合、フレームフリーズでは図２７（Ｂ）に示すようにＡフィールドとＢフィールドの画像が表示されるが、Ａ、Ｂフィールド間の時間的なずれにより、画像がブレ易く、フィールドフリーズでは図２７（Ｃ）に示すように両フィールドとも一方のフィールド成分で表示を行うため、ブレは少なくなるが、垂直解像度は半分に低下するので、図２８に示す補間回路１６１を設けることにより、図２７（Ａ）に示すようにフィールドフリーズでも解像度の低下を防止するようにしても良い。
【００９７】
図２８に示す補間回路１６１は２つのＡ、Ｂフィールドをそれぞれ記憶するＡフィールドメモリ１６２Ａと、Ｂフィールドメモリ１６２Ｂと、Ａフィールドメモリ１６２Ａの出力端に設けた補間用画像作成回路１６３と、フィールド／フレーム選択用の切換スイッチ１６４とを有する。
【００９８】
この切換スイッチ１６４により、フレームフリーズを選択した場合には接点ｂがＯＮするように切換えられてＡ、Ｂフィールドメモリ１６２Ａ，１６２ＢのＡ、Ｂフィールドのフィールド画像が交互に読み出されて図２７（Ｂ）のように表示される。
【００９９】
一方、フィールドフリーズを選択した場合には接点ａがＯＮするように切換えられてＡフィールドメモリ１６２Ａと、補間用画像作成回路１６３のフィールド画像が交互に読み出されて図２７（Ａ）のように補間により垂直解像度の高い画像が表示される。
【０１００】
また、図２８の代わりに図２９に示す補間回路１７１のようにさらにＡ，Ｂフィールドメモリ１６２Ａ，１６２Ｂからの両フィールド画像のブレ量をブレ検出回路１７２で検出し、このブレ検出回路１７２の出力で切換スイッチ１６４の切換を制御しても良い。
【０１０１】
つまり、ブレ量が少ないと判断した場合には接点ｂを選択し、ブレ量が多いと判断した場合には接点ａを選択して、図２７（Ａ）のように表示するようにしても良い。
なお、上述した各実施の形態を部分的等で組み合わせて構成される実施の形態等も本発明に属する。
【０１０２】
［付記］
１．異なる２つ以上の露光時間にて撮像した画像を合成することによりダイナミックレンジの拡大処理を行う電子内視鏡装置において、
ダイナミックレンジの拡大処理時には色を濃くする色強調処理手段を設けたことを特徴とする電子内視鏡装置。
２．付記１において、色強調処理手段はダイナミックレンジの拡大処理されたＲＧＢ信号に対して色強調の処理を行うマトリクス回路を有する。
【０１０３】
３．付記１において、色強調処理手段はダイナミックレンジの拡大処理されたＲＧＢ信号から輝度信号と色差信号とに変換するマトリクス回路と、前記色差信号に対して色強調の処理を行う係数器とを有する。
４．付記３において、さらに前記輝度信号及び係数器の出力信号からＲＧＢ信号に変換する逆マトリクス回路を有する。
５．付記３において、前記係数器の係数値を輝度信号のレベルで可変制御する輝度判別回路を有する。
【０１０４】
６．異なる２つ以上の露光時間にて撮像した画像を合成することによりダイナミックレンジの拡大処理を行う電子内視鏡装置において、
異なった２つ以上の露光時間により得られた映像信号のうち、少なくとも１つ以上の映像信号を使用して光量調整を行うことを特徴とする電子内視鏡装置。
【０１０５】
（付記６の背景）
（従来技術）異なった２つ以上の露光時間にて撮像した画像をある合成関数にて合成することによるダイナミックレンジ拡大を行う電子内視鏡装置では、光源からの明るさを調整するときはフレーム単位の映像信号を使用して明るさを調整する信号を作っていた。ダイナミックレンジ拡大を行う場合、フィールド毎に露光時間が異なるため、フレームとして明るさ制御信号を作成した場合、輝度差が大きすぎて正しい明るさ制御が行えなかった。
（目的）ダイナミックレンジ拡大を行う際に効果的な光量調整を行う。このために付記６の構成にした。
【０１０６】
７．体腔内を照射する光量を調節するための絞り値制御可能な光源装置と
体腔内を撮像するための撮像手段と、前記撮像手段が先端に埋め込まれた電子内視鏡と
２つの異なる露光時間で前記撮像手段に蓄積された電荷を読み出すための駆動回路と、前記駆動回路によって読み出された露光時間の異なる２つの画像データから１つの画像に合成する合成手段によってＤレンジを拡大するビデオプロセッサからなる電子内視鏡装置において、
前記合成手段の出力信号から前記光源装置の絞りを可変する調光信号を生成するための検波手段を持つことを特徴とする電子内視鏡装置。
【０１０７】
８．体腔内を撮像するための撮像手段と、前記撮像手段が先端に埋め込まれた電子内視鏡と
２つの異なる露光時間で前記撮像手段に蓄積された電荷を読み出すための駆動回路と、前記撮像手段の出力信号を増幅するための利得可変アンプと、前記駆動回路によって読み出された露光時間の異なる２つの画像データから１つの画像に合成する合成手段によってＤレンジを拡大するビデオプロセッサからなる電子内視鏡装置において、
前記合成手段の出力信号から前記利得可変アンプのゲイン制御信号を生成するための検波手段を持つことを特徴とする電子内視鏡装置。
【０１０８】
９．体腔内を照射する光量を調節するための絞り値制御可能な光源装置と
体腔内を撮像するための撮像手段と、前記撮像手段が先端に埋め込まれた電子内視鏡と
２つの異なる露光時間で前記撮像手段に蓄積された電荷を読み出すための駆動回路と、前記撮像手段の出力信号を増幅するための利得可変アンプと、前記駆動回路によって読み出された露光時間の異なる２つの画像データから１つの画像に合成する合成手段によってＤレンジを拡大するビデオプロセッサからなる電子内視鏡装置において、
前記合成手段の出力信号から前記光源装置の絞りを可変する調光信号を生成し、且つ、前記利得可変アンプのゲイン制御信号を生成するための検波手段を持つことを特徴とする電子内視鏡装置。
【０１０９】
（付記７〜９の背景）
（従来技術）検査時間を短縮する為には、近点から遠点まで適切な明るさで観察する必要がある。このため、Ｄレンジ拡大回路を付加することは内視鏡分野において非常に有用である。しかし、電子内視鏡装置は光源を用いて体内を撮像する為に、調光を働かせなくてはならない。その為、露光時間の異なる信号から調光信号やＡＧＣの制御電圧を生成すると適切な明るさのモニタ出力が選べられなかった。
（付記７〜９の目的）Ｄレンジ拡大回路を付加しても適切な調光及びＡＧＣをかける。これを目的として、付記７〜９の構成にした。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、色強調を行わない場合よりも患部等の被写体の色調をより診断し易い色調を持つ画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電子内視鏡装置の構成を示す構成図。
【図２】図１のＲ用Ｄレンジ拡大回路の構成を示す構成図。
【図３】図２のによるダイナミックレンジ拡大の説明図。
【図４】色補正回路の構成図。
【図５】図４の第１の変形例の色補正回路の構成図。
【図６】図４の第２の変形例の色補正回路の構成図。
【図７】本発明の第２の実施の形態の電子内視鏡装置の構成を示す構成図。
【図８】色補正回路の構成図。
【図９】図８の第１の変形例の色補正回路の構成図。
【図１０】図８の第２の変形例の色補正回路の構成図。
【図１１】本発明の第３の実施の形態の電子内視鏡装置の構成を示す構成図。
【図１２】色補正回路の構成図。
【図１３】変形例の色補正回路の構成図。
【図１４】本発明の第４の実施の形態の電子内視鏡装置の構成を示す構成図。
【図１５】検波回路の構成図。
【図１６】検波回路の動作説明図。
【図１７】本発明の第５の実施の形態の電子内視鏡装置の主要部の構成図。
【図１８】本発明の第６の実施の形態の電子内視鏡装置の主要部の構成図。
【図１９】検波回路の構成図。
【図２０】調光制御のフローチャート図。
【図２１】本発明の第７の実施の形態の電子内視鏡装置の構成を示す構成図。
【図２２】Ｄレンジ拡大回路の構成図。
【図２３】Ｄレンジ拡大回路の作用説明図。
【図２４】調光回路の構成図。
【図２５】本発明の第８の実施の形態の電子内視鏡装置の構成を示す構成図。
【図２６】ＡＧＣコントロール回路の構成図。
【図２７】フィールド及びフレームフリーズによるフリーズ画像を示す図。
【図２８】フィールドフリーズの際に補間を行ってフリーズ画像を出力する補間回路の構成図。
【図２９】図２８の変形例の構成図。
【符号の説明】
１Ａ…電子内視鏡装置
２…内視鏡
３…ＣＣＤ
４…外付けＴＶカメラ
５…ＣＣＵ
６…モニタ
７…光源装置
８…ランプ
１４…ＴＧ
１５…ＣＣＤドライバ
２３…スイッチ
２４…Ｄレンジ拡大回路
２５Ａ…色補正回路（色強調回路）
２６…エンハンス回路
２９…ダイナミックレンジ拡大ＯＮ／ＯＦＦスイッチ
３１…フィールドメモリ
３２Ａ，３２Ｂ…セレクタ
３４Ａ，３４Ｂ…ＬＵＴ
３５…加算器
４１…マトリクス回路

Claims

内視鏡に内蔵された１つの撮像素子から異なる２つ以上の露光時間にて得られた各画像信号を加算して合成することによりダイナミックレンジの拡大処理を行う電子内視鏡装置において、
前記ダイナミックレンジの拡大処理後の画像信号に対して色を濃くする色強調処理を行う色強調処理手段を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。
前記画像信号は、ＲＧＢ信号からなり、
前記色強調処理手段は、ダイナミックレンジの拡大処理された前記ＲＧＢ信号に対して色強調処理を行うマトリクス手段を有することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
前記画像信号は、ＲＧＢ信号からなり、
前記色強調処理手段は、ダイナミックレンジの拡大処理された前記ＲＧＢ信号を輝度信号および色信号に変換するマトリクス手段と、前記色信号に対して色強調処理を行う色信号強調処理手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
前記色強調処理手段は、前記輝度信号および前記色信号強調処理手段の出力信号をＲＧＢ信号に変換する逆マトリクス手段を有することを特徴とする請求項３に記載の電子内視鏡装置。
前記色強調処理手段は、前記輝度信号のレベルに応じて色強調量を可変制御する制御手段を有することを特徴とする請求項３または４に記載の電子内視鏡装置。