JP3938774B2 - 内視鏡用信号処理装置、内視鏡用信号用モニタおよび内視鏡システム - Google Patents
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Description
例えば、特開平6−169886号公報に開示された内視鏡システムにおいては、内視鏡画像と、VTRやビデオプリンタ、画像ファイリング装置等の外部機器の映像とを選択してモニタ表示可能としている。
この内視鏡システムにおいては、ビデオプロセッサからモニタに複数種類の映像信号(具体的にはRGB信号、S/Y分離映像信号、コンポジット映像信号)を入力する複数の端子を有し、ビデオプロセッサ側での操作のみで任意の映像信号をモニタに入力可能としている。
また、特開2004−335号公報には、SDTV信号(標準映像信号)とHDTV信号(例えばハイビジョン映像信号)の2種類の映像信号を出力可能とした内視鏡システムが開示され、このビデオプロセッサでは、SDTV用コネクタとHDTV用コネクタからそれぞれSDTV及びHDTVを出力できるようにしている。
一方、HDTVの信号形式には、RGB信号、YPbPr信号があり、YPbPr信号が主流である。
従来、RGB信号とYPbPr信号のコネクタとして、複数のBNC端子が用いられることが多く、モニタへの入力チャンネルを切り替える従来の方式では接続する端子数が多くなり、接続及び切り替えの作業が煩わしくなる欠点がある。
また、接続のために多くのスペースが必要になり、小型化し難くなる問題があった。 また、仮にモニタ側において、同じコネクタにRGB信号とYPbPr信号とを入力できるようにした場合において、モニタ側の設定を切り替える必要があった。
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、解像度が異なる複数の映像信号を共通の映像信号コネクタからモニタ等の外部機器に出力することができる内視鏡用信号処理装置、内視鏡用信号用モニタおよび内視鏡システムを提供することを目的とする。
図6はPinP処理部の変形例の構成を示し、図7は図6によるPinP表示例等を示し、図8はデジタル前段映像処理回路の構成例及びノイズ低減フィルタ処理の説明図を示し、図9は通常の画像表示とPinPの画像表示例を示し、図10は電子ズームによる画像拡大の表示例を示す。
図16は第2変形例におけるビデオプロセッサの構成を示し、図17は図16におけるSDTV及びHDTVモードにおける各部の選択動作を示し、図18はHD/SD変換を行うメモリ回路周辺部の構成例を示し、図19は第1の方法によるHDTVからSDTVに変換する動作の説明図を示し、図20は第2の方法によるHDTVからSDTVに変換する動作の説明図を示し、図21は図20の場合におけるCCDにより撮像からフィールドメモリの読み出しまでのタイミングを示す。
本実施例において、スコープ2には、各種のCCD9が搭載されており、従ってスコープ2が着脱自在に接続されるビデオプロセッサ4は、各種のCCD9に対応した信号処理を行うことができる。つまり、図1では、1つのスコープ2が示してあるが、実際にはCCD9の画素数(解像度)等が異なる複数種類のスコープがビデオプロセッサ4に接続される。
そして、ビデオプロセッサ4は、スコープ2に搭載されたCCD9に応じてSDTVを生成する信号処理と、HDTVを生成する信号処理とを行う機能を備えている。また、後述する変形例の場合には、HDTV対応のCCD9の場合においても、SDTVに変換して出力する機能を備え、SDTVで出力することもできる。
また、SDTVとHDTVを生成する信号処理の機能を備えたビデオプロセッサ4に対応して、モニタ5は、SDTVとHDTVとのいずれの信号形態にも対応した表示が行える機能を備えている。
また、ユーザは、キーボード17から信号形態等の指示入力を行うことにより、指示入力に対応した制御情報としてのリモート信号をビデオプロセッサ4からモニタ5側に送り、以下に説明するようにモニタ5側での表示処理を、指示入力に対応してリモート制御できるようにしている。
上記スコープ2は、体腔内に挿入される細長の挿入部7を有し、この挿入部7内には照明光を伝送するライトガイド8が挿通されており、このライトガイド8の後端の入射端面には、光源装置3から照明光が入射される。ライトガイド8は、入射された照明光を伝送して、挿入部7の先端部の照明窓に取り付けられた先端面から出射し、患部等の被写体を照明する。
スコープ2の信号コネクタがビデオプロセッサ4に接続されることにより、ビデオプロセッサ4に設けられたCCDドライバ11は、CCDドライブ信号をCCD9に印加する。CCD9は、CCDドライブ信号の印加により光電変換したCCD出力信号をビデオプロセッサ4内のアナログ映像処理回路12に出力する。
なお、各スコープ2は、そのスコープ2に固有のIDコードを発生するスコープID発生回路(図1では単にIDと略記)13を内蔵している。そして、このスコープIDコードは、ビデオプロセッサ4のスコープID検知回路14により読み取られ、さらにデコード回路15を介して復号化された情報がビデオプロセッサ4内の各部の制御を行うCPU16に入力される。
このキーボード17は、ビデオプロセッサ4内部のCPU16と接続されており、ユーザは、内視鏡検査時などにおいて、キーボード17から患者情報を入力したり、CPU16に対して制御コマンドを入力して、ビデオプロセッサ4内部の各部の制御を行うことができる。またビデオプロセッサ4の各部の制御と共に、このビデオプロセッサ4に接続されたモニタ5に対して映像信号の信号形態を指示するリモート制御信号を出力して、モニタ5をリモート制御することができるようにしている。
このデジタル信号は、デジタル前段映像処理回路22に入力され、輝度信号と色信号に分離する色分離処理、輝度信号と色信号からRGB信号に変換するマトリクス処理、ホワイトバランス処理等がされた後、2つのメモリブロック23A、23Bに一時格納される。
これら2つのメモリブロック23A,23Bから読み出された信号は、以下に説明するように標準映像信号(SDTV或いは単にSDと略記)と、SDTVよりもはるかに解像度が高いハイビジョンの映像信号(HDTV或いは単にHDと略記)に対応した信号処理を行う。
デジタル後段SD処理回路24A及びデジタル後段HD処理回路24Bは、SD及びHDのアスペクト比が異なるため、それぞれのアスペクト比に対応して、同様の処理を行う。
SD−SDI信号生成部25A及びHD−SDI信号生成部25Bのシリアルの出力信号は、切替スイッチ27を経て、デジタル映像コネクタ(デジタル映像端子)31からモニタ5に入力される。
切替スイッチ27は、例えばキーボード17によるSD或いはHD選択指示により、CPU16から出力されるSD/HD選択信号により、切り替えられて選択された一方のシリアル映像信号がデジタル映像コネクタ31からモニタ5に入力される。
また、D/A変換回路26A及び26Bにより変換されたアナログのSDTV及びHDTVは、セレクタ28を介してアナログコンポーネント映像コネクタ(アナログコンポーネント映像端子)32からモニタ5に入力される。
また、CPU16からの入力切替信号等も、リモートコネクタ(リモート端子)34を経てモニタ5に入力される。
上記セレクタ28の詳細な構成を図2に示す。
SD及びHDのRGB信号は、3入力の切替スイッチ35を経てアナログコンポーネント映像コネクタ32からモニタ5に入力される。また、同期信号SD_SYNC及びHD_SYNCは、切替スイッチ36を介して同期信号用コネクタ33からモニタ5に入力される。
つまり、同期信号用コネクタ33を経てビデオプロセッサ4内の同期信号SD_SYNC或いはHD_SYNCをモニタ5に(外部同期信号として)入力したり、その代わりにアナログコンポーネント映像コネクタ32から映像信号を取り込み、その映像信号に重畳された同期信号を同期分離して使用することもできるようにしている。
図1に示すようにビデオプロセッサ4には、そのリアパネルとフロントパネルにそれぞれピクチャインピクチャ(PinPと略記)用の端子T1及びT2が設けてあり、端子T1から入力された信号は、バッファ77aを経てデコーダ78のチャンネルCH1に入力される。また、端子T2入力された信号は、バッファ77b及び信号の検知を行う検知回路79を経てデコーダ78のチャンネルCH2に入力される。
つまり、検知回路79は、端子T2から信号が入力されると検知信号をデコーダ78に出力し、デコーダ78は、端子2から出力される検知信号により、CH2から入力された信号を優先してデジタル後段SD処理回路24A或いはデジタル後段HD処理回路24Bに出力し、PinPで表示する処理を行うことができるようにしている。
なお、デコーダ78は、入力検知信号をCPU16に出力して、CPU16は、この信号により、デジタル後段SD処理回路24A或いはデジタル後段HD処理回路24Bに制御信号を送り、PinP処理を行わせるように制御する。
このリモート信号としては、モニタ5に入力(ビデオプロセッサ4側からは出力)される映像信号(SDTVとHDTV)の切替を行う切替信号、OVERSCAN_ON/OFF信号、SYNC_ON/OFF信号、RGB/YPbPr切替、アスペクト切替信号(具体的には、5:4/4;3/16:9切替信号)がある。
これらのリモート信号は、リモートコネクタ34を経てモニタ5内の制御回路41に入力され、制御回路41は、リモート信号に連動してモニタ5内の各部の制御を行う。
上記デジタル映像コネクタ31に入力されたデジタルのシリアル映像信号は、シリアル映像信号からパラレル映像信号(具体的にはYPbPr信号)に変換するデシリアライザ42を経て選択回路43に入力される。
また、この選択回路46には、デシリアライザ42から分離された同期信号が入力される。
選択回路43により選択されたデジタルの映像信号は、さらに選択回路47に入力されると共に、Y/色差コンポーネント信号としてのYPbPr信号からRGB信号に変換するYPbPr/RGB変換回路48を介してこの選択回路47に入力される。なお、Pb,Pr信号は、それぞれB−Y信号、R−Y信号とも呼ばれる。
このOSD回路51によるスクリーン表示のON/OFF、選択回路43、46、47の選択、及び拡大・縮小回路49による拡大/縮小は、制御回路41によって制御される。
このOSD回路51の出力信号は、表示制御処理を行う表示制御回路52を介して液晶ディスプレイ等による構成される表示パネル53に入力され、表示パネル53にはCCD9により撮像した内視鏡画像等が表示される。
フォーマット特定回路54は、SDTV及びHDTVから特定された方のフォーマットの情報を制御回路41とタイミング制御回路55とに送り、制御回路41は、特定されたフォーマットに対応した制御を行う。
また、タイミング制御回路55は、特定されたフォーマットに対応したタイミング信号を表示制御回路52に送り、制御制御回路52は特定されたフォーマットに対応した表示制御処理を行う。
本実施例におけるオーバスキャン(OVERSCAN)を図3を参照して補足説明する。
図3の場合、SDTVをLCDモニタ5Bに表示すると、CRTモニタ5Aに表示する場合と比べて小さく表示されてしまう(図3におけるオーバスキャンモードがOFFの場合)。そこでLCDモニタ5Bに表示する場合には、オーバースキャンモードをONにすることにより、CRTモニタ5Aの場合とほぼ同じ大きさで表示できる(図3におけるオーバスキャンモードがONの場合)ようにオーバスキャンモードを設け、モニタリモート信号に含まれるOVERSCAN_ON/OFF信号により制御可能とした。
特に、4:3のSD画像を5:4でLCDモニタ5Bで表示しようとすると小さく表示されてしまう。
従って、このような条件の時には、ビデオプロセッサ4がLCDモニタ5Bに対してオーバースキャンのリモート信号を出力してLCDモニタ5Bの表示パネルに大きく表示する。
このように、モニタ5としてLCDモニタ5B(を用いた場合には、ビデオプロセッサ4側から少なくともSDTVを出力する場合で、しかも4:3のSD画像を5:4のアスペクト比で表示する場合には、オーバスキャンモードをONにすることにより、CRTモニタ5Aで表示した場合と同じようなサイズで表示することができる。
上述したように本実施例におけるビデオプロセサ4は、PinPで表示する機能を備えている。つまり、スコープ2から入力される内視鏡画像に対して、外部入力となる外部入力画像を縮小して重畳表示できる処理を行う。
この場合、図4(A)、図4(B)に示すようにビデオプロセサ4は、PinP入力用の外部入力端子T1,T2を2つ備えている。
2つの外部入力端子T1,T2における一方(具体的にはT2)は、ビデオプロセッサ4の操作パネルと同一面に備えられ、他方の端子T1は、ビデオプロセッサ4の背面もしくは側面に備えられている。
また、図4(B)に示すように外部画像出力装置58A、58Bから両方の入力端子T1,T2に入力された場合には、脱着性の高い操作パネル側の入力端子T2に入力される外部画像を優先してPinP表示する。
図5は、PinPに対する信号処理部周辺の構成を示す。図1に示したように、ビデオプロセッサ4には、その背面(リアパネル)と操作パネル(フロントパネル)にそれぞれPinP用の端子T1及びT2が設けてある。
そして、フロント側から信号入力がない場合、リア側からの入力信号が、デコーダ78からのデジタル出力信号に変換されてデジタル後段映像処理回路24(図5では、図1のデジタル後段SD映像処理回路24A及びデジタル後段HD映像処理回路24Bをまとめて示している)に送られる。
フロント側からの入力信号がある場合、検知回路79にて入力の検知信号を発生させ、この検知信号をデコーダ78に送ることによりチャンネルCH2が選択される。
このように本実施例では、PinP入力をフロント側入力とリアパネル側入力の2種類を設け、フロント側を優先入力としている。なお、図5では、入力検知信号をデジタル後段映像処理回路24に直接入力させているが、図1に示すようにCPU16を経由して同様の制御を行うようにしても良い。
このような構成による本実施例においては、ビデオプロセッサ4は、SDTVに対応したCCD9を内蔵したスコープ2と、HDTVに対応したCCD9を内蔵したスコープ2との両方に対応した信号処理を行う機能を備えたものである。
また、この選択の情報は、CPU16により、リモートコネクタ34からモニタ5側の制御回路41に送り、制御回路41は、モニタ5側においてこの選択に対応した信号処理を行い、選択(指示)された映像信号を選択すれたアスペクト比で表示することができるようにしている。
例えば、キーボード17から出力信号をSDTV或いはHDTVのいずれの映像信号を出力させる選択指示を行うことができると共に、SDTV及びHDTV共に、アナログのコンポーネント映像信号を出力する選択とデジタルシリアル映像信号を出力するように選択することもできる。
図1に示すようにスコープ2がビデオプロセッサ4に接続された場合、そのスコープ2のスコープIDコードは、ビデオプロセッサ4内のスコープID検知回路14により検知され、検知情報を介してCPU16に送られる。CPU16は、その検知情報によりCCDドライバ11を制御して、スコープ2に搭載されたCCD9を駆動させる。
CCD9の出力信号は、アナログ映像処理回路12を介してA/D変換回路21によりデジタル信号に変換され、デジタル前段映像処理回路22により、色分離、マトリクス処理等を経てRGB信号に変換された後、メモリブロック23A或いは23Bに書き込まれる。
メモリブロック23Aに書き込まれデジタルSDTVのRGB信号は、読み出されてデジタル後段SD処理回路24Aにより拡大処理、エンハンス処理等が行われた後、SDTVのRGB信号からシリアル映像信号に変換された後、切替スイッチ27に入力される。 また、メモリブロック23Bに書き込まれデジタルHDTVのRGB信号は、読み出されてデジタル後段HD処理回路24Bにより拡大処理、エンハンス処理等が行われた後、HDTVのRGB信号からシリアル映像信号に変換された後、切替スイッチ27に入力される。
デジタル後段SD処理回路24A及びデジタル後段SD処理回路24BのデジタルSDTV或いはデジタルHDTVのRGB信号は、それぞれD/A変換回路26A、26Bによりアナログ信号に変換された後、セレクタ28を経てアナログコンポーネント映像コネクタ32からモニタ5に出力される。
また、ビデオプロセッサ4内で生成した同期信号SD_SYNC、HD_SYNCを同期信号用コネクタ33からモニタ5に出力することもできる。
上述したようにユーザは、キーボード17からの選択(指示)操作を行うことにより、ビデオプロセッサ4からモニタ5に出力する映像信号やアスペククト比等を選択することができる。また、SDTV或いはHDTVの映像信号を選択した場合においても、コンポーネント映像信号(RGB信号)で出力する場合と、デジタルシリアル映像信号(SDI)或いはデジタルY/色差コンポーネント信号(YPbPr信号)で出力する場合とを選択することもできる。
また、これらの選択に対応して、選択の情報は、モニタ5の制御回路41に送られ、制御回路41は、この選択に対応してモニタ5内における表示の信号処理系を制御する。
この場合、制御回路41は、リモートコネクタ34から送信された情報により、選択回路43がデシリアライザ42側の信号を通すように制御し、さらに選択回路47が選択回路43側の信号を通すように制御する。従って、モニタ5の表示パネル53には、HDTVのYPbPr信号により表示される。また、この場合、アスペクト比を選択することもでき、選択されたアスペクト比で表示パネル53に表示されることになる。
なお、HDTVのデジタルY/色差コンポーネント信号(YPbPr信号)の代わりにデジタルRGB信号を選択した場合には、制御回路41は、選択回路47がYPbPr/RGB変換回路48側の出力信号を通すように切り替えるように制御する。
なお、HDTVでなく、SDTVを選択した場合も同様にSDTVに対する選択に対応した動作となる。
また、モニタ5側に入力される同期信号を映像信号から同期分離する場合と、同期分離による内部同期でなく、外部同期を選択することもできる。
例えば、上記HDTVのデジタルY/色差コンポーネント信号(YPbPr信号)を選択した場合において、さらに内部同期を選択した場合には、制御回路41は、デシリアライザ42からの同期信号を選択回路46経てタイミング制御回路55に入力されるようにする。
また、上記HDTVのアナログRGB信号を選択した場合において、さらに内部同期を選択した場合には、アナログコンポーネント映像コネクタ32からモニタ5に入力されるRGB信号は、同期分離回路45により同期信号が分離され、制御回路41により選択制御される選択回路46を経てタイミング制御回路55に入力されるようになる。SDTVの場合における同期信号の場合にもほぼ同様の動作となる。
このように本実施例によれば、解像度が異なる複数種類の映像信号を共通の映像コネクタ31、32から出力できるようにしているので、接続作業が簡単になり、内視鏡検査を行う場合における操作性が向上できると共に、占有スペースを小さくでき、ビデオプロセッサ4を小型化することもできる。
なお、上述の説明では、図2に示したようにセレクタ28を経てアナログコンポーネント映像コネクタ32から出力される映像信号は、RGB信号であるが、RGB信号の代わりに輝度/色差コンポーネント信号、つまりYPbPr信号を出力するアナログ輝度/色差コンポーネント映像コネクタにしても良い。
この場合には、HDTVの輝度信号Yに重畳された同期信号は、同期分離回路45により分離されることになる。
次にPinPに関する変形例を図6を参照して説明する。本変形例は、ビデオプロセッサ4に接続されるスコープ2がHDTV対応の場合においては、モニタ5に出力されるTV信号はHDTVとなるが、PinPで入力される信号、例えば超音波診断装置からの外部端子からSDTVフォーマットの場合、HDTVとSDTVとを合成する信号処理をして表示する必要がある。
図6における概略の作用をまず説明すると、HDTV対応スコープ接続時は、外部SDTV信号を一旦メモリに記憶(ライト)し、読み出しをHDTV用メモリの読み出しと同じ74MHzで読み出す。また、PinPのタイミングにて外部入力とスコープ画像を切り替えて、PinPの重畳を行い、さらにHD処理を経てモニタ5に出力させる。
一方、SDTV対応スコープ接続時は、外部SDTV信号を一旦メモリに記憶し、27MHzで読み出し、水平/垂直共に間引きを行い、この間引きを行った外部SDTV信号とスコープ画像とをPinPのタイミングで切り替えを行い、PinP表示させる。このようにして実際に接続されるスコープ2によって、PinPの合成方法を切り替える。以下、図6を参照して、具体的に説明する。
また、HD対応のスコープ2のCCD9から読み出されてアナログ処理及びA/D変換処理された信号は、コントローラ92による制御下で、74MHzのクロックでフィールドメモリ93Aに書き込まれる。
なお、フィールドメモリ91A(及び91B)は、図面中に示すように垂直方向に240画素ラインを有するメモリであり、フィールドメモリ91AがHDTVの場合におけるPinP表示に用いられ、フィールドメモリ91BがSDTVの場合におけるPinP表示に用いられる。一方、フィールドメモリ93Aは、垂直方向に480画素ラインを有するメモリである。
このHD処理回路95Aは、コントローラ92から74MHzのクロックが入力され、このクロックに同期して、HDフォーマットに対応した信号処理を行い、その出力信号は、選択スイッチS2を経てモニタ5に出力される。なお、選択スイッチS2は、キーボード17などからの指示入力により、図示しないCPUなどを経てHD処理回路95側がONするように切り替えられる。
そして、この場合には図7(A)に示すHDフィールド画像のように、垂直方向に480画素ラインでHD対応スコープ2のCCD9による画像中に、240画素ラインで外部SDTV信号による画像がPinP表示される。
このフィールドメモリ93B及び91Bは、27MHzのクロックで読み出され、フィールドメモリ93Bから読み出された信号はPinPコントローラ94により高速で切り替えられる切替スイッチS3を介してSD処理回路95Bに入力される。
一方、フィールドメモリ91Bから読み出された信号は、間引き回路96により水平及び垂直方向共に、間引く間引き処理された後、切替スイッチS3を介してSD処理回路95Bに入力される。このSD処理回路95Bは、コントローラ92から27MHzのクロックが入力され、このクロックに同期して、SDフォーマットに対応した信号処理を行い、その出力信号は、選択スイッチS2を経てモニタ5に出力される。
本変形例によれば、上述したようにHD対応スコープの場合に、外部からの外部SDTVが入力された場合にも、簡単な構成で外部SDTVをPinP表示できる。また、SD対応スコープの場合にも、同様に簡単な構成で外部SDTVをPinP表示できる。
次に図1のデジタル前段映像処理回路22に設けたノイズ低減フィルタ周辺部の構成を図8を参照して説明する。
図8(A)に示すようにA/D変換回路21を経たデジタルの映像信号は、前段映像処理回路22内のY/C分離回路101に入力され、輝度信号Yと色信号Cr/Cb(或いはC)に分離された後、それぞれOB補正回路102a、102bに入力される。
また、ノイズ低減フィルタ104は、色信号Cr/Cbにおいて、例えば図8(B)に示すように9×3の画素P11〜P39部分の色信号(その信号値をS11〜S39と表す)からその中央の斜線で示す画素P25の色信号値S25を生成するノイズ低減化処理を行う。
具体的には、S=(S11+S12+…+S39)/27
を生成する。このノイズ低減フィルタ104から出力される色信号Cr/Cbは、LPF105bによりローパルフィルタ処理がされた後、輝度信号Yと共に映像処理回路106に入力され、さらに他の処理が行われる。
また、画像の拡大方法として、図10に示すようにしても良い。図10(A)は、通常観察時の内視鏡画像の表示例を示す。
この場合には、モニタ5の表示画面内に設定された所定の内視鏡表示エリアRa内に内視鏡画像が表示されている。この状態において、拡大スイッチが操作された場合には、図10(B)に示すように内視鏡画像が縦(垂直)方向の画面一杯になるまで、電子ズームの拡大処理を行い、拡大して表示する。つまり、垂直方向のフル画面の表示枠R内で拡大表示する。
次に変形例の画像拡大方法を説明する。本変形例では、上述した内視鏡画像表示エリアRaを表示枠として、拡大スイッチが操作された場合には、このエリアRa内で、例えば1.0倍、1.2倍、1.5倍に拡大表示する電子ズーム処理を行う。
図11(A)は、内視鏡画像表示エリアRaにおける通常表示の内視鏡画像サイズを実線で示す。
図11(C)において、点線Ib、Ib′は、図11(B)の状態の内視鏡画像全体を1.2倍にした場合のサイズを示す。実際には、内視鏡画像表示エリアRa内に収まる部分のみが拡大表示される。この拡大表示される部分は、図11(A)で示すと点線Ib″で示す部分となる。
さらに拡大スイッチが操作されて1.5倍の拡大指示信号が出力されると、拡大処理されて、図11(D)の上段及び下段のように1.5倍に拡大して表示する。
次に、このような電子ズームによる拡大処理(縮小処理も行う機能を有する)を行う拡大/縮小回路の構成を説明する。
図12は、例えばデジタル後段SD処理回路24A内に設けられた電子ズーム処理により拡大及び縮小処理を行う拡大/縮小回路111の構成を示す。なお、ここでは、例えば輝度信号用の場合で説明する(色信号側も同様の構成及び処理となる)。
メモリ112(図1の例ではメモリブロック23Aの輝度信号格納用メモリ)に格納された信号データは、制御信号生成回路113の読み出し信号により、読み出し信号(アドレス)に対応したから画素データが読み出され、その画素データは、補間回路114に入力される。
また、外部のキーボード17や拡大スイッチ等から拡大/縮小の倍率指示の信号が係数制御回路116に入力され、この係数制御回路116は、倍率指示に対応したそれぞれの係数情報を格納した係数格納ROM117から、拡大指示された倍率に対応する係数情報を読み出し、制御信号生成回路113に送る。
図13(A)及び図13(B)は、例えば3/2(1.5)倍に拡大処理する場合における補間前のデータと補間後のデータを示す。
隣接しているデータをA,B、求める補間データC、拡大/縮小係数をα、α2とすると、C=αA+α2Bとなる。α+α2=1より、式を変形するとC=B+α(A−B)となる。
3/2倍拡大時は、隣接画像の補間により、A0−A1、A1−A2に示す2画素分の映像信号からB0−B1、B1−B2、B2−B3に示す3画素分の情報を生成する。 補間後のデータは、それぞれ原画像となる映像信号の原点位置(A0−A2)に対する距離を元に隣接画素の重み付けが行われ、以下のように生成される。
B0−B1(原点位置B0)=0/3*An+3/3*A0(=A0)
B1−B2(原点位置B1)=1/3*A0+2/3*A1
B2−B3(原点位置B2)=2/3*A1+1/3*A2
B3−B4(原点位置B3)=3/3*A2+0/3*A3(=A2)
補間されたデータは、サブメモリ115に格納され、このサブメモリ115から格納されたデータを読み出すことにより3/2倍に拡大されたデータが後段側に出力される。
HDTVのフォーマットは、水平方向及び垂直方向に1920×1080画素となっている。一方、LCDモニタ5Bの表示画素は、水平方向及び垂直方向に1280×1024画素となっている。
また、HDTV表示を行う場合のアスペクト比として、4:3、5:4,16:9から選択設定できる。
本実施例においては、ビデオプロセッサ4側では、4:3モードの場合には、1440×1080の画素を切り取る。また、5:4モードの場合には、1280×1024を切り取る。
なお、16:9モードは4:3モードとして拡大する。
このようにすることにより、LCDモニタ5Bを用いてHDTVフォーマットにより、さらに各種のアスペクト比で表示させる選択を行った場合にも、LCDモニタ5Bに内視鏡画像が小さく表示されてしまうことを防止できる。
図15は第1変形例の内視鏡システム1Bを示す。この内視鏡システム1Bは、スコープ2Bと、光源装置3と、ビデオプロセッサ4B及びモニタ5Cとから構成される。
スコープ2Bに内蔵されたCCD9は、ビデオプロセッサ4B内のCCDドライバ11BからのCCDドライブ信号の印加により、光電変換されたCCD出力信号が読み出され、ビデオプロセッサ4B内の前段映像処理回路61に入力され、CDS処理等が行われる。
この前段映像処理回路61から出力されるアナログの出力信号は、SD処理回路62Aと、HD処理回路62Bとに入力される。
なお、CCD9を駆動する場合及びCCD9の出力信号に対してSD処理回路62Aにより処理する場合と、HD処理回路62Bにより処理する場合とは、キーボード17からの指示入力により選択することができる。
SD処理回路62Aの出力信号は、選択回路63Aに入力されると共に、YPbPr信号からRGB信号に変換するYPbPr/RGB変換回路64Aを経て、選択回路63Aに入力される。
また、HD処理回路62Bの出力信号は、選択回路63Bに入力されると共に、YPbPr信号からRGB信号に変換するYPbPr/RGB変換回路64Bを経て、選択回路63Bに入力される。
これら選択回路63A及び63Bによる信号選択は、制御回路65からの制御信号により制御される。また、この制御回路65は、指示手段としてのキーボード17と接続されており、キーボード17から選択指示の入力操作を行うことにより、制御回路65は、選択指示に対応した選択制御を行う。
また、選択回路63Bから出力されるHDTVのYPbPr信号或いはRGB信号は、SD/HD選択を行うSD/HD選択回路66に入力されると共に、SYNC重畳を行うSYNC重畳回路67Bを介してアナログの映像コネクタ68からアナログの映像信号を出力する。
なお、SD/HD選択回路66には、外部の例えば画像ファイリング装置からの映像信号も入力され、キーボード17から指示操作により、この画像ファイリング装置の映像信号を選択して、映像コネクタ68からその映像信号を出力することもできる。
そして、このモニタ制御回路71は、キーボード17による指示操作に対応した制御を行う制御回路65からのリモート制御信号を受けて、モニタ5C内部の各部を(ビデオプロセッサ4B側と)連動して制御する。
アナログの映像コネクタ68からモニタ5Cに入力された映像信号は、同期分離回路72に入力され、同期信号が分離されて選択回路73に入力されると共に、YPbPr信号の場合には、YPbPr信号からRGB信号に変換するYPbPr/RGB変換回路74を経て選択回路73に入力される。
モニタ制御回路71は、制御回路65側からのリモート制御信号に対応して、選択回路73による選択及び表示制御回路75による表示処理の制御を行う。
本変形例は、アナログの映像信号に対して、共通の映像コネクタ68を用いて解像度が異なるSDTV或いはHDTVそれぞれにおけるRGB信号とYPbPr信号における任意の一方を、キーボード17からの指示入力によってモニタ5Cに出力できるようにしている。
また、モニタ5側においては、モニタ制御回路71は、キーボード17からの指示に対応した制御を行う。例えば、キーボード17からHDTVのYPbPr信号を出力するように指示入力すると、制御回路65は、SD/HD選択回路66の選択を制御して、HDTVのYPbPr信号を映像コネクタ68から出力する。
本変形例においては、共通の映像コネクタ68によりアナログのSDTV及びHDTVのコンポーネント信号としてのRGB信号を選択して出力できると共に、アナログのSDTV及びHDTVの輝度/色差コンポーネント信号としてのYPbPr信号を選択して出力することもできる。
従って、本変形例においても、図1の実施例1の場合と同様に接続作業を簡略化でき、操作性を向上することができる等の効果がある。
図16は、第2変形例におけるビデオプロセッサ4Cを示す。このビデオプロセッサ4Cは、映像信号を表示するモニタ5に対して、HDTV或いはSDTVの映像信号を出力すると共に、記録用機器(具体的にはモニタ5以外のSDTVのコンポジット映像信号の入力に対応した外部機器)にはSDTVの信号を出力するものである。
本変形例は、実施例1のようにHDTV及びSDTVの映像信号に対するそれぞれの信号処理を行うと、回路規模が大きくなるので、より簡略化して回路規模を低減及びコストダウンすることを目的としている。さらに、モニタ5にはSDTV観察時においても、画質の良い表示ができるSDTVを出力できるようにすることも目的としている。
CCD出力信号は、SD映像処理回路62A及びHD映像処理回路62Bにおいて、それぞれSDTVに対応した信号処理及びHDTVに対応した信号処理が行われた後、メニュー表示やグラフィック表示等を行うSD−OSD回路81A及びHD−OSD回路81Bにそれぞれ入力される。
SD−OSD回路81A及びHD−OSD回路81Bは、SDTV及びHDTVにそれぞれ対応したメニュー画像やグラフィック画像等のOSD画像の生成処理が行われ、CCD出力信号から生成したSDTV及びHDTVの映像信号にOSD画像が重畳される。 HD−OSD回路81Bの出力信号は、選択回路82を経て、コンポーネント映像信号コネクタ68Aからモニタ出力用の信号になると共に、HDTVからSDTVに解像度を低い方に変換するダウンコンバートするHD/SD変換回路83を介して選択回路84に入力される。
また、制御手段となるCPU86は、キーボード17から指示入力に基づいて、SD−OSD回路81A、HD−OSD回路81Bのオンスクリーン処理のON/OFF、選択回路82,84の選択を制御する。
図17は、キーボード17により、HDTV或いはSDTVを選択した場合における各部の使用/OFFや信号選択の内容を示している。
一方、モニタ5によりSDTVで観察する時は、SD−OSD回路62Aを通したSDTVを選択回路84を経て選択回路82に出力し、この選択回路82を通してコネクタ68Aからモニタ5に出力する。この場合、選択回路82に入力されるSDTVは、エンコーダ85を通してコンポジット映像信号に変換された後、コネクタ68Bから記録用機器に出力される。
図16に示した構成により、HDTV用の信号処理回路を設けて、このHDTV用の信号処理回路によるHDTV信号を解像度変換するダウンコンバート回路(HD/SD変換回路83)によりSDTV信号を生成するようにしている。
一方、モニタ5においてSDTVで観察する時は、SDTV用信号処理回路のみ動作させる。この場合、HDTVからダウンコンバートで生成したSDTV画像は、SDTVより画質が劣るので、ダウンコンバートで生成したSDTV出力をモニタ5には出力しないで、SDTV用信号処理回路により生成したSDTVをモニタ5に出力する。
この場合には、ダウンコンバートを動作させないで、モニタ5以外の外部機器にはエンコーダ85を通したコンポジット映像信号を出力することにより、観察時における画像の画質を落とさずコストダウンが可能になる。
また、本変形例のビデオプロセッサ4Cによれば、小型軽量化及びコストダウンすることもできる。
次にHDTV対応のCCDを用いてSDTV出力を行う時の信号処理を説明する。通常は、HDTV対応のCCDを用いた場合には、HDTVの信号として出力するが、HDTV対応のCCDを用いた場合において、SDTVの信号として出力したい場合がある。 このような場合、以下に説明するような信号処理を行うと、簡単な信号処理により対応できる効果がある。以下の信号処理として2つの方法がある。
図18は、例えば図16に示したHD/SD変換回路83として使用できるメモリ回路120周辺部の構成を示す。
また、輝度用Aフィールドメモリ121Aに対しては、その書き込み及び読み出しは、ライトイネーブル信号YWE1及びリードイネーブル信号YRE1により制御される。また、輝度用Bフィールドメモリ121Bに対しては、その書き込み及び読み出しは、ライトイネーブル信号YWE2及びリードイネーブル信号YRE2により制御される。
同様に色差信号Cは、それぞれ色差用Aフィールドメモリ122A及び色差用Bフィールドメモリ122BにライトクロックWCLKにより書き込まれると共に、リード用クロックRCLKにより読み出される。
図19は、図18の輝度用Aフィールドメモリ121A及び輝度用Bフィールドメモリ121Bを用いて、HD対応CCDから読み出した画像の輝度信号からSDTV表示する信号を生成する動作の説明図を示す。なお、色差信号Cも同様の動作となる。このため、以下では、単にAフィールドメモリ121A及びBフィールドメモリ121Bを用いて説明する。
図19(A)に示すように、HDTV対応のCCDは、垂直方向の画素数が1080の有効画素を有する。なお、このCCDは、水平方向の画素数は、1280である。
図19(B)のようにインタレースのフィールドメモリ121A、121Bに書き込んだフィールド画像を読み出し、読み出した各フィールド画像に対して垂直方向及び水平方向に1/2に間引く処理をして、図19(C)に示すように垂直方向の画素数(画素ライン)が240となる画素サイズのSDTVフォーマットの各フィールド画像を偶数及び奇数の各フィールド毎に出力して表示する。
この方法によると、各フレームからインタレースによりフィールド画像を生成するので、動きのある画像の場合にもその動きに対応したスムーズな画像表示ができる。換言すると、ステップ状に画像が不自然に動くような現象を抑制でき、滑らかな動きで画像表示ができる効果がある。
そして、図20(B)に示すAフィールドメモリ121A及びBフィールドメモリ121Bに交互にインタレースで書き込まれた各フィールド画像を、インタレースでそれぞれ読み出して、図20(C)に示すようにSDTVのインタレースのフィールド画像として表示する。
CCDにより撮像(露光)された画像は、インタレースにより、例えばOddのフィールドのみが読み出し映像信号として使用される。なお、Evenのフィールドの画像は、CCDから読み出されるが、使用されないで掃き捨てられる。
このOddのフィールドの映像信号は、ライトイネーブル信号YWE1、YWE2により、Aフィールドメモリ121A及びBフィールドメモリ121Bにインタレースで交互に書き込まれる。そして、この書き込み後に、フレームリセットが行われる。
なお、Aフィールドメモリ121A及びBフィールドメモリ121Bにインタレースで交互に書き込むタイミングが、図21の下側に拡大して示してある。
また、CCDからインタレースで読み出す際のOdd/Evenの各フィールドは、Odd/Even判別信号により判別され、例えばOddフィールドにおいてはリードイネーブル信号YRE1がAフィールドメモリ121Aに印加され、Evenフィールドにおいてはリードイネーブル信号YRE2がBフィールドメモリ121Bに印加される。
動きに着目した場合には最初の方法(第1の方法)の方が優れているが、静止画をフレーム画像表示する場合にはこの第2の方法の方がブレの少ない画像表示ができる。
なお、上述した実施例における各部を組み合わせる等して構成される実施例等も本発明に属する。
また、CCDの有効画素数が前記1280×1080以外の画素数を有するHDTV対応のCCDにおいても、アスペクト変換回路(拡大/縮小回路)を追加してSDTVの信号として出力することも可能である。
1.請求項1において、前記解像度の異なる複数種類の映像信号を前記共通の映像信号コネクタから出力する指示入力を行う指示入力手段を有する。
2.付記1において、前記指示入力手段は、さらに前記映像信号におけるアスペクト比を指示する機能を有する。
3.請求項1において、さらに前記解像度の異なる複数種類の映像信号に対して、ピクチャインピクチャ(PinP)となるPinP画像生成手段を有する。
4.付記3において、前記PinP画像生成手段は、解像度が高い映像信号に対して解像度が低い映像信号をPinP表示する処理を行う。
6.請求項1において、前記共通の映像信号コネクタは、異なる信号フォーマットのものが複数設けてある。
7.請求項2において、前記撮像素子がHDTV用撮像素子の場合には前記HDTV映像信号を生成し、前記撮像素子が標準映像信号用撮像素子の場合には前記標準映像信号を生成する。
8.請求項5において、前記制御信号は、前記映像信号出力用コネクタに接続される外部の機器に対して、前記前記映像信号出力用コネクタから出力される映像信号に対応した制御を行う信号である。
解像度が高い方の映像信号から解像度が低い方の映像信号に変換する変換手段を具備したことを特徴とする内視鏡用信号処理装置。
10.付記9において、前記変換手段は、前記解像度が高い映像信号としてHDTV映像信号から前記解像度が低い方の映像信号として標準映像信号に変換するHDTV映像信号/標準映像信号変換回路である。
11.付記10において、前記HDTV映像信号/標準映像信号変換回路は、HDTV映像信号における垂直方向の上端及び下端の一部をカットしてインタレースで読み出した各フィールドの映像信号を間引いて標準映像信号を生成する。
12.付記10において、前記HDTV映像信号/標準映像信号変換回路は、HDTV映像信号における垂直方向の上端及び下端の一部をカットしてインタレースで読み出した一方のフィールドのみの映像信号から標準映像信号を生成する。
14.付記9において、前記変換手段は、前記解像度が高い方の映像信号にグラフィック画像を重畳するグラフィック画像重畳手段を経た映像信号に対して変換を行う。
15.付記13において、前記共通の映像信号コネクタ以外に前記HDTV映像信号/標準映像信号変換回路により生成した映像信号コネクタを有する。
特開2004−335号公報には、SDTV用とHDTV用の2種類の映像信号を出力可能とした内視鏡装置が開示されている。
このように解像度が異なるSDTVとHDTVの2種類の映像信号を出力すると、それぞれの信号処理を行うために2系統の信号処理回路が必要であり、回路規模が増大してコストが増大してしまう。
また、内視鏡画像に重畳させるグラフィックの生成回路も2系統必要であり、制御手段としてのCPUがそれぞれの回路を制御するため描画速度の低下を招く欠点もある。
(付記9の目的)
このため、SDTVとHDTVの2系統の信号処理回路における一部を共通化してコストの低減及び制御手段による制御の負荷を低減できる内視鏡用信号処理装置を提供することを目的とする。この目的を達成するために付記6の構成にした。
2…スコープ(内視鏡)
4…ビデオプロセッサ
5…モニタ
7…挿入部
9…CCD
11…CCDドライバ
12…アナログ映像処理回路
13…スコープID発生回路
14…スコープID検知回路
16…CPU
17…キーボード
22…デジタル前段映像処理回路
23A、23B…メモリブロック
24A…デジタル後段SD処理回路
24B…デジタル後段HD処理回路
25A…SD−SDI信号生成回路
25B…HD−SDI信号生成回路
28…セレクタ
31…シリアルデジタル映像コネクタ
32…アナログコンポーネント映像コネクタ
33…同期信号用コネクタ
34…リモート信号用コネクタ
41…制御回路
42…デシリアライザ
43,46、47…選択回路
45…同期分離回路
51…OSD回路
52…表示制御回路
53…表示パネル
54…フォーマット特定回路
55…タイミング制御回路
代理人 弁理士 伊藤 進
Claims (5)
- それぞれ解像度が異なる撮像手段を備える複数種の内視鏡を接続可能とし、当該内視鏡から出力される撮像信号に対して所定の信号処理を行い、当該信号処理が施された映像信号をモニタに対して出力する内視鏡用信号処理装置において、
接続された内視鏡における撮像手段の解像度に応じて、所定の解像度に係るSDTV映像信号と、当該SDTV映像信号より解像度の高い映像信号であるHDTV映像信号とのいずれかを出力可能であって、かつ、出力する映像信号が前記SDTV映像信号または前記HDTV映像信号のいずれの場合であっても、コンポーネント映像信号もしくは輝度/色差コンポーネント映像信号として出力可能とする共通映像信号出力用コネクタと、
前記共通映像信号出力用コネクタから出力する映像信号が、SDTV映像信号のコンポーネント映像信号、HDTV映像信号のコンポーネント映像信号、SDTV映像信号の輝度/色差コンポーネント映像信号またはHDTV映像信号の輝度/色差コンポーネント映像信号のいずれかであるかの選択信号を、接続された前記モニタに対して出力するリモート信号出力用コネクタと、
を具備したことを特徴とする内視鏡用信号処理装置。 - 前記共通映像信号出力用コネクタは、出力する映像信号が前記SDTV映像信号または前記HDTV映像信号のいずれの場合であっても、アナログのコンポーネント映像信号もしくはアナログの輝度/色差コンポーネント映像信号として出力可能とすることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡用信号処理装置。
- 前記共通映像信号出力用コネクタは、出力する映像信号が前記SDTV映像信号または前記HDTV映像信号のいずれの場合であっても、デジタルのコンポーネント映像信号もしくはデジタルの輝度/色差コンポーネント映像信号として出力可能とすることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡用信号処理装置。
- 請求項1乃至3の何れか一項に記載の内視鏡用信号処理装置に接続可能なモニタであって、
前記共通映像信号出力用コネクタに接続するための共通映像信号入力用コネクタと、
前記リモート信号出力用コネクタに接続するためのリモート信号入力用コネクタと、
前記リモート信号入力用コネクタから入力した前記選択信号に基づいて所定の信号処理を施す信号処理手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡用信号用モニタ。 - 請求項1乃至3の何れか一項に記載の内視鏡用信号処理装置と、
請求項4に記載の内視鏡用信号用モニタと、
を具備したことを特徴とする内視鏡システム。
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