JP3842995B2

JP3842995B2 - 電子内視鏡装置

Info

Publication number: JP3842995B2
Application number: JP2001333880A
Authority: JP
Inventors: 了小澤
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: JP2003135392A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スコープの先端に固体撮像素子を設け、体内器官等の被写体像に対応したビデオカラー信号を生成し、ビデオカラー信号に基づいてモニタ装置の画面に被写体のカラー画像を再現する電子内視鏡装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子内視鏡装置はカラー画像を再生するものが主流であり、これに伴い、電子内視鏡装置を用いる医療分野では、カラー画像再生に基づく新たな医療検査法として色素内視鏡検査法等が開発されるに至った。例えば、内視鏡診断の補助診断法として、胃内壁や大腸内壁等に適当な色素溶液を撒布して粘膜の微妙な凹凸を強調して、その形態観察を行い易くするという検査法が知られている。
【０００３】
詳述すると、胃内壁や大腸内壁は全体的に赤橙系を呈し、その微妙な凹凸の形態観察を行いにくいものとなっている。このような場合には、赤橙系色に対して明瞭な色コントラストを発揮する青色系の色素溶液、例えばインジゴカルミン溶液がスコープの鉗子孔を通して粘膜壁に撒布されると、その色素溶液は粘膜壁の凹部に集まる傾向にあるのに対し、粘膜壁の凸部からは排除される傾向にあり、このため粘膜壁面の微妙な凹凸形態が色コントラストにより非常に観察し易くなる。
【０００４】
しかし、上述したような色素内視鏡検査法では、人体に無害でかつ安価な色素を用意しなければならず、また色素撒布のために検査時間が長くなり患者の苦痛が増大する、あるいは一旦色素撒布を行った直後にはその粘膜壁を元の状態で観察することができない等の問題点がある。この問題を改善するために、最近では特開２００１−２５０２５号公報に示されるように、画像処理によってあたかも色素撒布したかのような色コントラストでカラー画像を再現しうる電子内視鏡装置が考えられている。
【０００５】
具体的には、特定の画素の信号レベル値とその周囲８画素の平均信号レベル値とを比較し、特定画素の信号レベル値が低い場合には被写体の対応部位は周囲から窪んでいると判断して、赤色画素信号および緑色画素信号の信号レベル値を低減することにより青色を強調するカラーバランス変更処理を行う。これにより、モニタ装置に再現されるカラー画像は、あたかも青色系色素溶液を撒布したかのような色コントラストを呈する。モニタ装置にはこのカラーバランス変更処理が施されたカラー画像と通常のカラー画像のいずれか一方を切換えて表示することができる。
【０００６】
しかし上記のような電子内視鏡装置では、胃内壁等の相対的に赤橙色成分が強い部位の窪みを観察することを前提にしているため、静脈血管等の青みがかった部位を観察する場合には、画面上で青色を呈する部位が窪みなのか静脈血管なのかがかえって判別し難くなるという問題が生じる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑み、青みがかった部位でも明瞭に再現表示できるカラーバランス変更処理機能を持った電子内視鏡装置を得ることを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電子内視鏡装置は、スコープの先端に設けた固体撮像素子から得られる１フレーム分の複数の色画素信号に基づいてビデオカラー信号を生成し、このビデオカラー信号に基づいてモニタ装置の画面に再現カラー画像を表示させる電子内視鏡装置であって、複数の色画素信号の個々の画素について信号レベル値を互いに比較する比較手段と、比較手段により最も信号レベル値が高いと判定された色画素信号の信号レベル値を維持すると共に、比較手段により最も信号レベル値が高いと判定された色画素信号以外の残りの色画素信号の信号レベル値を低減させることにより再現カラー画像のカラーバランスを変更し得るカラーバランス変更手段とを備えることを最も主要な特徴とする。
【０００９】
上記電子内視鏡装置においては、カラーバランス変更手段が、比較手段により比較された画素を特定画素と定め、残りの色画素信号について特定画素の信号レベル値がその近接周囲８画素の平均信号レベル値に対して低い場合についてのみ特定画素の信号レベル値を低減する。
【００１０】
上記電子内視鏡装置においては、色画素信号は具体的には、原色の赤色画素信号、緑色画素信号および青色画素信号を含む。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明に係る電子内視鏡装置の第１実施形態を示すブロック図である。電子内視鏡装置は、可撓管２０を有する電子スコープ（以下、スコープと記載する）１０と、スコープ１０に着脱自在な電子内視鏡用の映像信号処理プロセッサ（以下、プロセッサと記載する）１００と、プロセッサ１００に接続されるモニタ装置２００とを備える。
【００１３】
スコープ１０には光ファイバ束から成る光ガイド部材１２が可撓管先端部２０ａにまで挿通しており、光ガイド部材１２の基端側はスコープ１０のプロセッサ１００への装着時にプロセッサ１００に設けられた光源１０２に光学的に接続される。光源１０２は、例えばキセノンランプやハロゲンランプなどの白色光源ランプである。
【００１４】
光源１０２の光射出側（図中左側）には絞り１１２が設けられ、この絞り１１２は図示しない絞り調整回路によりその開度が調整され、これにより光ガイド部材１２に供給する照明光の光量が適宜調節される。
【００１５】
本実施形態ではカラー画像を再現するために面順次方式が採用されるので、絞り１１２のさらに光ガイド部材１２側には回転式のカラーフィルタ１１４が設けられる。このカラーフィルタ１１４は円板状を呈し、白色光に含まれる赤色光成分のみを透過する赤色フィルタ、緑色光成分のみを透過する緑色フィルタおよび青色光成分のみを透過する青色フィルタが円周方向に沿って等間隔に配されている。各色フィルタの間は遮光領域である。カラーフィルタ１１４は一定速度で回転させられ、光源１０２から供給された白色照明光が、各色フィルタを透過することによって赤色（Ｒ）照明光、緑色（Ｇ）照明光および青色（Ｂ）照明光に順次変換される。
【００１６】
カラーフィルタ１１４を経た赤色照明光、緑色照明光または青色照明光は集光レンズ１１６によって光ガイド部材１２の入射端面１２ａに集光させられ、さらに光ガイド部材１２によって可撓管先端部２０ａへ導かれる。このようにカラーフィルタ１１４が一定速度で回転することにより、可撓管先端部２０ａからは赤色照明光、緑色照明光および青色照明光が一定時間だけ間欠的に射出され、その前方に位置する被写体、例えば消化器官の内壁Ｘが各色照明光により順次照明される。
【００１７】
可撓管先端部２０ａには固体撮像素子例えばＣＣＤから成る撮像センサ１４が設けられ、この撮像センサ１４は対物レンズ系１６と組み合わされる。３色照明光は被写体により反射され、対物レンズ系１６によってＣＣＤの受光面に結像される。各色照明光により被写体が照明されている間は撮像センサ１４によって各色の光学的被写体像が１フレーム分のアナログ電気信号、即ちアナログ画素信号に光電変換され、その後に続く遮光期間においてこのアナログ画素信号が撮像センサ１４から読み出される。これにより、各色照明光に対応したアナログ画素信号がそれぞれ１フレーム分だけ順に読み出される。
【００１８】
撮像センサ１４から読み出された３色のアナログ画素信号は、プロセッサ１００のＣＣＤプロセス回路１２０に順次入力され、ここで撮像センサ１４の特性やスコープ１０の光学特性に応じた処理、例えばクランプ処理やサンプルホールド処理、ガンマ補正処理、ホワイトバランス補正処理、輪郭強調処理および増幅処理等が施される。ＣＣＤプロセス回路１２０で処理された３色のアナログ画素信号はＡ／Ｄ変換器１２２に送られ、そこで例えば８ビットのデジタル画素信号に変換されて、次いでフレームメモリ１２４に書き込まれて一時的に格納される。従ってこのフレームメモリ１２４には赤色デジタル画素信号、緑色デジタル画素信号および青色デジタル画素信号がそれぞれ１フレーム分だけ格納される。
【００１９】
これら１フレーム分のデジタル画素信号は、撮像センサ１４の受光面にマトリクス状に配された多数個の画素のそれぞれについて例えば２５６階調で表された信号レベル値による画素データの画素数分の集合であり、この信号レベル値には輝度情報と光の３原色に関する色濃度情報とが含まれる。信号レベル値が大きいほど輝度が高く（明るい）、色濃度が低い（色が薄い）ことを示している。凹凸形状の被写体を撮像した場合には、凹部は周囲より暗いため、その凹部に相当する画素の信号レベル値は相対的に小さくなり、逆に凸部に相当する画素の信号レベル値は相対的に大きくなる。
【００２０】
図２にはフレームメモリ１２４に格納された１フレーム分の赤色デジタル画素信号がｍ×ｎのマトリクス状に配置された８ビット構成の赤色画素データｒ₁₁〜ｒ_mnとして模式的に示され、各赤色画素データｒ₁₁〜ｒ_mnはその該当赤色画素信号のレベル値を示す。図２に示すように、フレームメモリ１２４からの個々の赤色画素データの読み出しはライン読み出し方向および画素読み出し方向に従って行われる。具体的には、第１ラインに含まれる赤色画素データｒ₁₁〜ｒ_1nが画素読み出し方向に沿って一画素ずつ読み出され、第１ラインの全画素データの読み出しが終了すると、第２ラインに含まれる赤色画素データｒ₂₁〜ｒ_2nが画素読み出し方向に沿って一画素ずつ読み出される。同様にして、第ｍラインまでの赤色画素データが読み出される。
【００２１】
赤色画素データｒ₁₁〜ｒ_mnが読み出されると同時に、緑色画素データｇ₁₁〜ｇ_mnおよび青色画素データｂ₁₁〜ｂ_mnが同様の方法で順次読み出される。
【００２２】
本実施形態のプロセッサ１００においては、赤色、緑色および青色のカラーバランスを変更した擬似色素散布カラー画像を表示するカラーバランス変更処理モードと、通常カラー画像を表示する通常モードとのいずれか一方を選択可能であり、モード選択はプロセッサ１００の表面に設けられた操作パネル１１８のモード切替スイッチＳＷまたは外部入力装置（ここではキーボード）３００の所定キーＫＥＹにより設定される。電源を投入した直後の初期状態では通常モードが自動的に選択される。
【００２３】
通常モードが選択されているときには、フレームメモリ１２４から同時に読み出された３色画素データはカラーバランス変更処理部１２６において何ら信号レベル値を更新されずにＤ／Ａ変換器１４２へ出力される。３色画素データは、Ｄ／Ａ変換器１４２によりアナログ信号に変換され、ビデオプロセス回路１４４に送られる。ビデオプロセス回路１４４はカラーエンコーダを備え、ここで３色アナログ画素信号から輝度信号、色差信号およびこの色差信号を変調したクロマ信号が生成され、さらに輝度信号とクロマ信号と同期信号とを多重したＮＴＳＣ方式のコンポジットビデオ信号などのアナログビデオカラー信号が生成される。
【００２４】
アナログビデオカラー信号はプロセッサ１００からモニタ装置２００に出力される。モニタ装置２００ではアナログビデオカラー信号に基づいて画面上の通常カラー画像表示領域にカラーの被写体像が再現される。ここで再現されるカラー画像は、白色光で照明した被写体を肉眼で見たときのカラーバランスに極めて近いカラーバランスを有するようにビデオプロセス回路１４４でホワイトバランス調整が成されている。
【００２５】
プロセッサ１００にはキーボードやマウス等の外部入力装置３００が接続され、この外部入力装置３００から入力された患者名や図示しないタイマ回路から得られる観察日時等の文字情報はシステムコントロール回路１５０により文字パターン信号に変換されてビデオプロセス回路に出力され、ここで３色画素データに付加される。これにより、モニタ装置２００の画面上には光学的被写体像の再現カラー画像と共に文字情報が表示される。
【００２６】
一方、カラーバランス変更処理モードが設定されているときには、赤色画素データ、緑色画素データおよび青色画素データはカラーバランス変更処理部１２６に入力され、ここでカラーバランス変更処理を受ける。カラーバランス変更処理部１２６はプログラミング可能な集積回路、例えばＰＬＤ（Programmable Logic Device）から成る。
【００２７】
カラーバランス変更処理について説明すると、まず赤色画素データ、緑色画素データおよび青色画素データは比較回路１３０に入力されると共に、Ｒ信号レベル低減回路１４０ｒ、Ｇ信号レベル低減回路１４０ｇおよびＢ信号レベル低減回路１４０ｂにそれぞれ入力される。比較回路１３０において同一画素について３色画素データのうち最も信号レベル値の高い色画素データが検出されると、その最も信号レベル値の高い色画素データを除いた残り２つの色画素データは、Ｒ信号レベル低減回路１４０ｒ、Ｇ信号レベル低減回路１４０ｇまたはＢ信号レベル低減回路１４０ｂにおいて、近接する周囲画素の平均信号レベル値より信号レベル値が低い場合においてのみその信号レベル値が低減される。これにより、各画素のカラーバランスがそれぞれ変更される。
【００２８】
例えば最も信号レベル値の高い色画素データが赤色画素データであった場合には、赤色画素データはＲ信号レベル低減回路１４０ｒにおいて何ら信号レベル値を更新されることなくそのまま出力される一方、緑色画素データはＧ信号レベル低減回路１４０ｇにおいて近接する周囲画素の平均信号レベル値より信号レベル値が低い場合においてのみその信号レベル値が低減され、青色画素データはＢ信号レベル低減回路１４０ｂにおいて近接する周囲画素の平均信号レベル値より信号レベル値が低い場合においてのみその信号レベル値が低減される。
【００２９】
カラーバランス変更処理部１２６を通った赤色画素データ、緑色画素データおよび青色画素データは、カラーバランス変更処理部１２６に接続されたＤ／Ａ変換器１４２に入力され、ここでアナログ画素信号に変換された後、ビデオプロセス回路１４４に出力される。
【００３０】
ビデオプロセス回路１４４では、上記カラーバランス変更処理を受けた３色画素データに基づいてカラービデオ信号が生成されモニタ装置２００にはカラーバランスが変更されたカラーバランス変更処理画像が表示される。
【００３１】
このように、モニタ装置２００の画面に表示されるカラーバランス変更処理画像は、例えば所定画素について、青色成分が最も強い場合には残り２つの赤色成分および緑色成分が抑えられ、これにより青色成分が相対的に強調される。赤色成分が強い画素では青色成分および緑色成分が抑えられて赤みがいっそう強められる。従って、カラーバランス変更処理画像においては、赤色成分の強い動脈血管に相当する箇所はその赤色がさらに強調され、青色成分の強い静脈血管に相当する箇所は青みがさらに強調される。また、信号レベル値が周囲より低い画素はいっそう強調の度合いが大きくなるため、色コントラストが大きくなって、胃内壁や大腸内壁などの微妙な凹凸が強調され得る。従って、通常画像では見落としがちな凹凸形状や色の変化に乏しい早期癌等の病変部が強調されて見易くなり、従来より容易に病変部を早期発見できる。
【００３２】
システムコントロール回路１５０はプロセッサ１００の全動作を制御するマイクロコンピュータであり、中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、種々のルーチンを実行するためのプログラムやパラメータを格納する読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、データ等を一時的に格納する書き込み／読み出し自在なメモリ（ＲＡＭ）、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）を備える。
【００３３】
タイミングジェネレータ１５２ではシステムコントロール回路１５０から得られる基本クロックパルスに基づいて種々の制御クロックパルスが生成され、これら制御クロックパルスによりスコープ１０およびプロセッサ１００の各回路が動作させられる。具体的には、撮像センサ１４からのアナログ画素信号の読み出し、ＣＣＤプロセス回路１２０の信号処理、Ａ／Ｄ変換器１２２のサンプリング、カラーバランス変更処理部１２６の動作、Ｄ／Ａ変換器１４２の動作、およびビデオプロセス回路１４４のエンコード処理等を制御する。
【００３４】
操作パネル１１８はプロセッサ１００の筐体の外側壁面に取付けられ、前述のモード切替スイッチＳＷの他にホワイトバランスや光量などを手動で調整するスイッチや、種々のモードを設定するためのスイッチを複数個備えている。また、その側方には電源回路１５４のＯＮ／ＯＦＦを切替える主電源ボタン１５６が設けられる。電源回路１５４は図示しない商用電源に接続され、主電源スイッチ１５６をＯＮに切替えると、プロセッサ１００の各回路や光源１０２およびスコープ１０へ給電され、プロセッサ１００およびスコープ１０は作動可能状態となる。
【００３５】
図３は比較回路１３０の詳細ブロック図である。比較回路１３０は、遅延器１３０２と、６つの比較器１３１１、１３１２、１３１３、１３１４、１３１５および１３１６と、３つのＡＮＤ回路１３２１、１３２２および１３２３と、３つのＮＯＴ回路１３３１、１３３２および１３３３とを備える。遅延器１３０２には同一画素の赤色画素データ、緑色画素データおよび青色画素データが同時に入力され、ここで各色画素データは後述するＲ、Ｇ、Ｂ信号レベル低減回路１４０ｒ、１４０ｇおよび１４０ｂでの減算値算出処理に要する時間から比較回路１３０での処理時間を差し引いた分だけ遅延される。
【００３６】
第１の比較器１３１１には赤色画素データおよび緑色画素データが入力され、両者の大小が比較される。赤色画素データの方が大きければ出力値は’１’、緑色画素データの方が大きければ出力値は’０’となる。第２の比較器１３１２には赤色画素データおよび青色画素データが入力され、両者の大小が比較される。赤色画素データの方が大きければ出力値は’１’、青色画素データの方が大きければ出力値は’０’となる。第１の比較器１３１１および第２の比較器１３１２の出力はＡＮＤ回路１３２１に入力され、２つの入力値が’１’であればＡＮＤ回路１３２１の出力は’１’、何れか一方でも’０’であれば出力は’０’となる。ＡＮＤ回路１３２１にはＮＯＴ回路１３３１が接続され、ここで入力値は反転される、即ち入力が’０’であれば出力（ａ）は’１’、入力が’１’であれば出力（ａ）は’０’となる。
【００３７】
即ち、第１の比較器１３１１、第２の比較器１３１２、ＡＮＤ回路１３２１およびＮＯＴ回路１３３１により、赤色画素データが３色画素データのうち最も信号レベル値が高い色画素データに該当するか否かが判定され、赤色画素データが３色画素データのうち最も信号レベル値が高ければＮＯＴ回路１３３１の出力（ａ）が’０’となり、赤色画素データが３色画素データのうち２番目に高いあるいは最も低い信号レベル値であればＮＯＴ回路１３３１の出力（ａ）が’１’となる。出力（ａ）はＲ信号レベル低減回路１４０ｒに送られる。
【００３８】
同様に、第３の比較器１３１３、第４の比較器１３１４、ＡＮＤ回路１３２２およびＮＯＴ回路１３３２により、緑色画素データが３色画素データのうち最も信号レベル値が高い色画素データに該当するか否かが判定される。緑色画素データが最も高い信号レベル値であればＮＯＴ回路１３３２の出力（ｂ）が’０’となり、緑色画素データが２番目に高いあるいは最も低い信号レベル値であればＮＯＴ回路１３３２の出力（ｂ）が’１’となる。出力（ｂ）はＧ信号レベル低減回路１４０ｇに送られる。
【００３９】
また同様に、第５の比較器１３１５、第６の比較器１３１６、ＡＮＤ回路１３２３およびＮＯＴ回路１３３３により、青色画素データが３色画素データのうち最も信号レベル値が高い色画素データに該当するか否かが判定される。青色画素データが最も高い信号レベル値であればＮＯＴ回路１３３３の出力（ｃ）が’０’となり、青色画素データが２番目に高いあるいは最も低い信号レベル値であればＮＯＴ回路１３３３の出力（ｃ）が’１’となる。出力（ｃ）はＢ信号レベル低減回路１４０ｂに送られる。
【００４０】
次に、図４を参照してＲ信号レベル低減回路１４０ｒの構成および作用について詳述する。図４はＲ信号レベル低減回路１４０ｒの回路構成の詳細ブロック図である。なお、Ｇ信号レベル低減回路１４０ｇおよびＢ信号レベル低減回路１４０ｂはＲ信号レベル低減回路１４０ｒと同じ構成を備えており、ここでは説明を省略する。Ｒ信号レベル低減回路１４０ｒは、特定の画素とその画素に近接する周囲８画素の信号レベル値とにそれぞれ重み付けを行って積和演算によって求めた値を中心の特定画素の信号レベル値とするいわゆる空間フィルタリング処理を行う。
【００４１】
Ｒ信号レベル低減回路１４０ｒは、互いに直列に接続された２つの一ライン遅延器Ｄ１およびＤ２を備える。フレームメモリ１２４から読み出される赤色画素データの出力端子は、第１の一ライン遅延器Ｄ１の入力端子および第１の加算器ＡＤ１の入力端子に接続され、第１の一ライン遅延器Ｄ１の出力端子は第２の一ライン遅延器Ｄ２の入力端子および第２の加算器ＡＤ２の入力端子に接続され、第２の一ライン遅延器Ｄ２の出力端子は第３の加算器ＡＤ３の入力端子に接続される。各一ライン遅延器Ｄ１およびＤ２は、赤色画素データが入力されると、それぞれ一ライン分の転送時間に相当する時間だけ遅らせて出力する。
【００４２】
さらに、フレームメモリ１２４の赤色画素データの出力端子には互いに直列に接続された１組の一画素遅延器ＤＬ１およびＤＬ２が接続される。すなわち、第１の一画素遅延器ＤＬ１の入力端子はフレームメモリ１２４の赤色画素データの出力端子に接続され、第１の一画素遅延器ＤＬ１の出力端子は第２の一画素遅延器ＤＬ２の入力端子に接続される。各一画素遅延器ＤＬ１およびＤＬ２は、赤色画素データが入力されると、それぞれ一画素分の転送時間に相当する時間だけ遅らせて出力する。
【００４３】
同様に、第１の一ライン遅延器Ｄ１の出力端子には第３の一画素遅延器ＤＬ３および第４の一画素遅延器ＤＬ４が順に接続され、第２の一ライン遅延器Ｄ２の出力端子には第５の一画素遅延器ＤＬ５および第６の一画素遅延器ＤＬ６が順に接続され、それぞれの一画素遅延器ＤＬ３、ＤＬ４、ＤＬ５およびＤＬ６では色画素データは一画素分の転送時間に相当する時間だけ遅れて出力される。
【００４４】
例えば、フレームメモリ１２４から前述したような順序で赤色画素データｒ₁₁〜ｒ_mn（図２参照）が読み出されると、Ｒ信号レベル低減回路１４０ｒに一画素ずつ入力される。例えばフレームメモリ１２４の赤色画素データの出力端子から赤色画素データｒ₃₃が入力された段階では、後述する係数器１８２１には画素データｒ₁₁、ｒ₁₃、ｒ₃₁およびｒ₃₃の総和が、係数器１８２２には画素データｒ₁₂、ｒ₂₁、ｒ₂₃およびｒ₃₂の総和が、係数器１８２３には画素データｒ₂₂がそれぞれ入力されることになる。
【００４５】
即ち、係数器１８２１、１８２２および１８２３にそれぞれ入力された９個の赤色画素データは、図２に示したｍ×ｎのマトリクス状に配置された赤色画素データから抽出された３×３のマトリクス状の赤色画素データを構成することになり、係数器１８２３に入力される赤色画素データは、係数器１８２１および１８２２に入力された赤色画素データに囲まれる。言い換えると、係数器１８２１および１８２２に入力された８個の赤色画素データｒ₁₁、ｒ₁₂、ｒ₁₃、ｒ₂₁、ｒ₂₃、ｒ₃₁、ｒ₃₂およびｒ₃₃は、係数器１８２３に入力される赤色画素データｒ₂₂に対する近接周囲画素データとなる。
【００４６】
各加算器の後段には係数器１８２が設けられ、この係数器１８２には固定値’−１／８’が重み係数として設定されている第１の係数器１８２１および第２の係数器１８２２と、重み係数’１’が設定されている第３の係数器１８２３とを備える。第１の係数器１８２１には第１の加算器ＡＤ１の出力信号、すなわち、フレームメモリ１２４の赤色画素データの出力端子、第２の一画素遅延器ＤＬ２、第２の一ライン遅延器Ｄ２および第６の一画素遅延器ＤＬ６からの出力を加算した信号が入力され、この入力に重み係数’−１／８’を乗算して加算器１８４に出力する。第２の係数器１８２２には第１の一画素遅延器ＤＬ１、第１の一ライン遅延器Ｄ１、第４の一画素遅延器ＤＬ４および第５の一画素遅延器ＤＬ５からの出力を加算した信号が入力され、この入力に重み係数’−１／８’を乗算して加算器１８４に出力する。第３の係数器１８２３には第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力が入力され、この入力に重み係数’１’を乗算する即ち同じ値のまま加算器１８４に出力する。各係数器１８２１、１８２２、１８２３の入力画素データは一画素の転送時間毎に画素読み出し順に更新される。加算器１８４では係数器１８２１、１８２２および１８２３の各出力を全て加算し、その結果をクリップ回路１８６へ出力する。
【００４７】
このように、２個の一ライン遅延器Ｄ１およびＤ２、６個の一画素遅延器ＤＬ１〜ＤＬ６、係数器１８２および加算器１８４によって、中心画素の信号レベル値とその近接周囲画素の平均信号レベル値との差ΔＲが算出される。即ち、図２で示されるように３×３のマトリクスで表される９画素の赤色画素データのレベル値をそれぞれｒ₁₁、ｒ₁₂、・・・・、ｒ₃₂、ｒ₃₃とすると、それら信号レベル値にはそれぞれ重み係数が乗算されて、総和が算出される。このとき、中心画素の信号レベル値ｒ₂₂には常に重み係数’１’が乗算され、近接周囲画素の各信号レベル値には負の重み係数’−１／８’が乗算される。これにより、中心画素の赤色画素データｒ₂₂とその近接周囲画素の赤色画素データｒ₁₁、ｒ₁₂、ｒ₁₃、ｒ₂₁、ｒ₂₃、ｒ₃₁、ｒ₃₂およびｒ₃₃の相加平均値との赤色差データΔＲが算出される。
【００４８】
クリップ回路１８６のクリップ値には０が設定されており、差データΔＲの正負が判定される。差データΔＲがクリップ値０以上であった場合には出力値は０となり、差データΔＲがクリップ値０より小さい、即ち負の値であった場合には入力値である差データΔＲがそのまま出力される。このように、２個の一ライン遅延器Ｄ１およびＤ２、６個の一画素遅延器ＤＬ１〜ＤＬ６、係数器１８２、加算器１８４およびクリップ回路１８６は、特定画素の信号レベル値を近接周囲画素の平均信号レベル値と比較する比較手段としての機能を有する。
【００４９】
係数器１８８にはシステムコントロール回路１５０によりレベル低減係数ｋが設定され、クリップ回路１８６から出力された差データΔＲまたは０が係数器１８８に入力されると、入力値にレベル低減係数ｋが掛け合わせられてＡＮＤ回路１９０へ出力される。
【００５０】
レベル低減係数ｋは、通常モード設定時には’０’に設定され、疑似色素撒布モード設定時には適当な正の値例えば’２０’に設定される。クリップ回路１８６の出力即ち差データΔＲは負の値または０であるから、係数器１８８の出力は負の値もしくは０となる。
【００５１】
ＡＮＤ回路１９０には、係数器１８８の出力と比較回路１３０の出力（ａ）とが入力される。上述したように、比較回路１３０の出力（ａ）は赤色画素データが３色画素データのうち最も高い信号レベル値であれば’０’、２番目に高いあるいは最も低い信号レベル値であれば’１’である。従って、係数器１８８の出力と比較回路１３０の出力（ａ）との何れか一方でも０であった場合にはＡＮＤ回路１９０の出力は’０’となり、係数器１８８の出力が負の値であってかつ比較回路１３０の出力（ａ）が’１’であった場合には、両者の積即ち係数器１８８の出力値がそのままＡＮＤ回路１９０の出力となる。
【００５２】
前述したように、比較回路１３０には遅延器１３０２が設けられており、この遅延器１３０２は、係数器１８８からの出力と比較回路１３０の出力（ａ）とのＡＮＤ回路１９０に対する同一画素に関する入力タイミングが一致するように、比較回路１３０の出力（ａ）の出力タイミングを遅らせる。この遅延時間は、Ｒ信号レベル低減回路１４０ｒの一画素遅延器ＤＬ１から係数器１８８に至るまでの処理時間、即ち減算値’ｋ・ΔＲ’を算出する減算値算出処理に要する時間から、比較回路１３０における処理時間を差し引いた時間に相当する。
【００５３】
加算器１９２には、ＡＮＤ回路１９０の出力と一画素遅延器ＤＬ３の出力とが入力され、両者の和が出力される。即ち、中心画素の赤色画素データから、差データΔＲとレベル低減係数ｋの積の絶対値｜ΔＲ・ｋ｜が差し引かれる。加算器１９２は色画素信号の信号レベル値を変更するカラーバランス変更手段としての機能を有する。
【００５４】
Ｒ信号レベル低減回路１４０ｒから出力される赤色画素データＲ_ijは以下の（１）式で表される。なお、パラメータｉおよびｊは条件、１≦ｉ≦ｍ、１≦ｊ≦ｎを満たすものである。
【００５５】
【数１】

【００５６】
入力赤色画素データｒ_ijが２番目に信号レベル値の高いまたは最も信号レベル値の低い色画素データであってかつΔＲ＜０の時には、入力赤色画素データｒ_ijに加算されるべきデータ’ｋ・ΔＲ’は上述したように負の値であるため、出力赤色画素データＲ_ijは入力赤色画素データｒ_ijよりもレベル値が低減される。一方、入力赤色画素データｒ_ijが最も信号レベル値の高い色画素データであった場合、あるいはΔＲ≧０の場合には、出力赤色画素データＲ_ijは入力赤色画素データｒ_ijと等しい値とされる。
【００５７】
要するに、カラーバランス変更処理モードが選択され、かつ赤色デジタル画素信号が２番目に高いあるいは最も低い信号レベル値であるときには、Ｒ信号レベル低減回路１４０ｒにおいて赤色デジタル画素信号に信号レベル低減処理が施される、即ち中心画素の特定の色信号レベル値が近接周囲画素の画素平均値よりも低い場合（ΔＲ＜０）には被写体の凹部に相当する箇所であると判断され、中心画素の色信号レベル値は低減されて出力される。
【００５８】
一方、カラーバランス変更処理モードが選択されていないときにはレベル低減係数ｋは０とされるので係数器１８８において上記信号レベル低減処理は実質的に無効とされ、中心画素の信号レベル値はなんら変更されることなくＲ信号レベル低減回路１４０ｒから出力される。また赤色デジタル画素信号が最も高い信号レベル値であるときにも同様に、比較回路１３０の出力（ａ）が’０’となるのでＡＮＤ回路１９０において上記信号レベル低減処理が実質的に無効とされる。またさらに、中心画素の色信号レベル値が近接周囲画素の画素平均値と同じまたは高い場合（ΔＲ≧０）においても同様に、クリップ回路１８６において差データΔＲが０となる、即ち被写体の平坦部または凸部に相当する箇所であるとみなされて上記信号レベル低減処理が実質的に無効とされる。
【００５９】
Ｇ信号レベル低減回路１４０ｇは緑色画素データについてＲ信号レベル低減回路１４０ｒと同様の処理を行い、またＢ信号レベル低減回路１４０ｂは青色画素データについてＲ信号レベル低減回路１４０ｒと同様の処理を行う。
【００６０】
このように、カラーバランス変更処理モードが選択されると、凹凸のある被写体を撮像すれば、凹部に相当する画素についてのみ最も強い色成分を除く残り２色成分のレベルが低減され、最も強い色成分のレベルは相対的に高められる。
【００６１】
従って、その再現カラー画像においては凹部の色コントラストが強調されることになる。特に、当該画素に対応する箇所の窪み量が大きいほど信号レベル値から減算されるべき値’ｋ・ΔＲ’（または’ｋ・ΔＧ’または’ｋ・ΔＢ’）が大きくなり、再現カラー画像における該当箇所の色成分がいっそう強調される。
【００６２】
なお、レベル低減係数ｋは、モード切替スイッチＳＷのＯＦＦ時即ち通常モード選択時には自動的に０に設定され、モード切替スイッチＳＷのＯＮ時即ちカラーバランス変更処理モード選択時には所定値に設定される。レベル低減係数ｋは残り２色成分の信号レベルを低減する度合いを決定するパラメータであり、本実施形態では’２０’に設定されているが、とくにこの値に限定されることはなく、電子内視鏡装置使用時に外部入力装置３００から操作者の好みに応じた値に変更することが可能である。
【００６３】
図５はシステムコントロール回路１５０において実行されるレベル低減係数設定ルーチンを示すフローチャートである。このレベル低減係数設定ルーチンの実行はプロセッサ１００の主電源スイッチ１５６のＯＮにより開始される。
【００６４】
まず、ステップＳ１０２においてモード切替スイッチＳＷのＯＮであるか否かが判定され、モード切替スイッチＳＷがＯＦＦである場合にはさらにステップＳ１０４において外部入力装置３００の所定のキーＫＥＹがＯＮであるか否かが判定される。モード切替スイッチＳＷおよびキーＫＥＹのいずれか一方でもＯＮであれば、ステップＳ１０６においてカラーバランス変更処理モードが設定され、ステップＳ１０８においてレベル低減係数ｋが’２０’に設定されてステップＳ１０２に戻る。モード切替スイッチＳＷおよびキーＫＥＹの双方がＯＦＦであると判定されると、ステップＳ１１０において通常モードが設定され、ステップＳ１１２においてレベル低減係数ｋが’０’に設定されてステップＳ１０２に戻る。
【００６５】
このように、モード切替スイッチＳＷおよびキーＫＥＹのいずれか一方をＯＮに設定するだけで、モニタ装置２００の画面にカラーバランス変更処理画像または通常画像を簡単に切替表示できる。
【００６６】
以上のように、第１実施形態の電子内視鏡装置によると、周囲より信号レベル値の低い画素については最も強い色成分を相対的に強調することにより凹部を際立たせて表示でき、的確な診断を効率よく行える。また従来では強調される色成分は青色に固定されていたが、本実施形態では赤色または緑色も強調されうるので、青色成分のみが強調されて静脈血管等が見難くなるという欠点が解消される。
【００６７】
図６は本発明による電子内視鏡装置の第２実施形態を示す図であり、電子内視鏡装置全体のブロック図である。第２実施形態の電子内視鏡装置は、撮像方式が面順次方式ではなく同時方式を採用している点で第１実施形態と異なっているが、その他の構成は第１実施形態と同様であり、同じ構成については同符号を付し、説明を省略する。
【００６８】
撮像方式が同時方式であるため、プロセッサ５００に回転カラーフィルタは設けられず、光源１０２から出射された白色照明光はそのまま被写体Ｘに導かれる。撮像センサ５１４は補色カラーチップフィルタが受光面上に配されたＣＣＤを備え、撮像センサ５１４から読み出されるアナログ画素信号は補色信号である。アナログ画素信号はＣＣＤプロセス回路１２０を経てＡ／Ｄ変換器１２２によってデジタル画素信号に変換され、さらにＲＧＢ変換器１２３において原色の赤色デジタル画素信号、緑色デジタル画素信号および青色デジタル画素信号に変換された後、フレームメモリ１２４に順次１フレーム分だけ書き込まれる。フレームメモリ１２４から読み出された原色の赤色デジタル画素信号、緑色デジタル画素信号および青色デジタル画素信号は、カラーバランス変更処理部１２６に出力される。カラーバランス変更処理部１２６以降の処理は第１実施形態と同様である。
【００６９】
このように、第２実施形態の電子内視鏡装置においても、第１実施形態と同様、周囲より信号レベル値の低い画素については最も強い色成分を相対的に強調することにより凹部を際立たせて表示できる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電子内視鏡装置は、凹部に対応する画素について最も強い色成分を強調することができるので、的確に診断することが可能となるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子内視鏡装置の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示すカラーバランス変更処理部に入力されるべき赤色デジタル画素信号をマトリクス状に配列して示す模式図である。
【図３】図１に示すプロセッサ内の比較回路の詳細ブロック図である。
【図４】図１に示すプロセッサ内のＲ信号レベル低減回路の詳細ブロック図である。
【図５】プロセッサのシステムコントロール回路において実行されるレベル低減係数設定ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】本発明による第２実施形態の電子内視鏡装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０スコープ
１４撮像センサ（固体撮像素子）
１００プロセッサ
１２６カラーバランス変更処理部
１３０比較回路
１４０ｒＲ信号レベル低減回路
１４０ｇＧ信号レベル低減回路
１４０ｂＢ信号レベル低減回路
１５０システムコントロール回路
２００モニタ装置

Claims

スコープの先端に設けた固体撮像素子から得られる１フレーム分の複数の色画素信号に基づいてビデオカラー信号を生成し、このビデオカラー信号に基づいてモニタ装置の画面に再現カラー画像を表示させる電子内視鏡装置であって、
前記複数の色画素信号の個々の画素について、信号レベル値を互いに比較する比較手段と、
前記比較手段により最も信号レベル値が高いと判定された色画素信号の信号レベル値を維持すると共に、前記比較手段により最も信号レベル値が高いと判定された色画素信号以外の残りの色画素信号の信号レベル値を低減させることにより前記再現カラー画像のカラーバランスを変更し得るカラーバランス変更手段と
を備えることを特徴とする電子内視鏡装置。
前記カラーバランス変更手段が、前記比較手段により比較された画素を特定画素と定め、前記残りの色画素信号について前記特定画素の信号レベル値がその近接周囲８画素の平均信号レベル値に対して低い場合についてのみ前記特定画素の信号レベル値を低減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。
前記色画素信号が、原色の赤色画素信号、緑色画素信号および青色画素信号を含むことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。