JP5179035B2

JP5179035B2 - 電子内視鏡装置

Info

Publication number: JP5179035B2
Application number: JP2006261854A
Authority: JP
Inventors: 春彦日比
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2026-09-27
Also published as: JP2007117724A

Description

本発明は、撮像素子を有するビデオスコープを備えた電子内視鏡装置に関し、特に、モニタに観察画像を表示するための映像信号処理に関する。

電子内視鏡装置では、ビデオスコープ先端にＣＣＤ等の撮像素子が設けられており、ビデオスコープが胃など器官内に挿入されると、観察部位に応じた画像信号が撮像素子から読み出される。読み出された画像信号は、ビデオスコープに接続されたプロセッサへ送信され、プロセッサでは画像信号に基づいて映像信号が生成される。映像信号としては、アナログ映像信号とともにデジタル映像信号が生成され、Ｙ、Ｕ、Ｖの輝度、色差デジタルコンポーネント映像信号が生成される。デジタルコンポーネント映像信号は、シリアル／パラレルデータとしてコンピュータなど外部装置へ送信される（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−５７３０９号公報

デジタルの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の映像信号からＹ、Ｕ、Ｖの輝度、色差映像信号に変換する場合、電子内視鏡装置の電源特性、スコープ接続動作に起因して、映像信号変換処理時の同期信号に対してクロック発振回路から出力されるクロックパルスの位相が反転する場合がある。クロックパルスの位相反転が生じた場合、プロセッサから出力されるデジタルコンポーネント信号の位相が反転するため、観察画像が色反転した状態で表示される。

本発明の電子内視鏡装置は、撮像素子を有するビデオスコープが接続される電子内視鏡装置のプロセッサであって、撮像素子から読み出される画像信号に基づいてデジタルコンポーネント映像信号を生成する信号処理手段と、デジタルコンポーネント映像信号に関して色反転が生じているか否かを判別する色反転判別手段と、色反転している場合、色反転を解消させるように、デジタルコンポーネント映像信号のうち色反転に応じた色成分信号のデータを入れ替える、すなわち反転させる色相修正手段とを備えたことを特徴とする。

例えば、信号処理手段は、画像信号からデジタルの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）映像信号を生成するとともに、Ｒ、Ｇ、Ｂコンポーネント映像信号を輝度、色差のＹ、Ｕ、Ｖコンポーネント映像信号に変換する。この場合、色相修正手段は、色反転が生じた場合、Ｕ、Ｖ色成分信号のデータ配列順を入れ替える。

例えば、色反転判別手段が、色反転検出用信号の色相が反転しているか否かを判別すればよい。例えば、色反転判別手段が、色反転検出用信号をＹ、Ｕ、Ｖコンポーネント映像信号の一ライン分の映像データ一式の先頭位置に挿入し、色相修正手段が、色反転検出用信号の色相が反転している場合、その後に続く映像データを反転させる。

本発明によれば、電子内視鏡装置の動作状態に関らず、観察画像に色反転が生じない。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。

電子内視鏡装置は、ＣＣＤ５４を有するビデオスコープ５０と、ＣＣＤ５４から読み出される画像信号を処理するプロセッサ１０とを備える。ビデオスコープ５０はプロセッサ１０に着脱自在に接続され、また、被写体像を表示するモニタ３２およびコンピュータ１００がプロセッサ１０に接続される。

ランプ点灯スイッチ（図示せず）がＯＮになると、ランプ制御部１１からランプ１２へ電源が供給されてランプ１２が点灯する。ランプ１２から放射された光は、集光レンズ（図示せず）、絞り１４を介してビデオスコープ５０内に設けられたライトガイド５１の入射端５１Ａに入射する。ライトガイド５１は、ランプ１２から放射される光をビデオスコープ５０の先端側へ伝達する光ファイバー束であり、ライトガイド５１を通った光は出射端５１Ｂから出射すると、拡散レンズである配光レンズ（図示せず）を介して観察部位に光が照射する。

観察部位において反射した光は対物レンズ（図示せず）介してＣＣＤ５４に到達し、観察部位の像がＣＣＤ５４の受光面に形成される。本実施形態では、カラー撮像方式として単板同時式が適用されており、ＣＣＤの受光面上にはイエロー（Ｙｅ）、シアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍｇ）、グリーン（Ｇ）の色要素が市松状に並べられた補色カラーフィルタ（図示せず）が受光面の各画素に対応するよう配置されている。

ＣＣＤ５４では、補色カラーフィルタを通る色に応じた被写体像の画像信号が光電変換により発生し、所定時間間隔ごとに１フィールド分の画像信号が、色差線順次方式に従って順次読み出される。カラーテレビジョン方式として例えばＮＴＳＣ方式が適用されており、１／６０秒間隔ごとに１フィールド分の画像信号がＣＣＤドライバ５９から送られてくる駆動信号に従って順次読み出され、増幅回路５５へ送られる。

増幅回路５５では、画像信号に対して増幅処理、サンプルホールド処理が施され、画像信号が初期信号処理回路５７へ送られる。初期信号処理回路５７では、画像信号に対し所定の処理が施され、プロセッサ１０のプロセッサ側信号処理回路２８へ送られる。

プロセッサ側信号処理回路２８では、初期信号処理回路５７から送られてくる画像信号に対し、ホワイトバランス調整、ガンマ補正など様々な処理が施され、アナログ映像信号およびデジタル映像信号が生成される。アナログ映像信号としてＹ／Ｃ分離信号が生成され、モニタ３２へ出力される。これにより、観察画像がモニタ３２に表示される。また、プロセッサ側信号処理回路２８では、Ｒ、Ｇ、Ｂのデジタル映像信号がＹ、Ｕ、Ｖの輝度、色差デジタルコンポーネント信号に変換され、コンピュータ１００へ送信される。

ＣＰＵを含むシステムコントロール回路２２は、プロセッサ１０全体を制御し、ランプ制御部１１、プロセッサ側信号処理回路２８などの各回路に制御信号を出力する。タイミングコントロール回路（図示せず）では、信号の処理タイミングを調整するクロックパルス信号がプロセッサ１０内の各回路に出力され、また、ビデオ信号に付随される同期信号がプロセッサ側信号処理回路２８へ送られる。

ビデオスコープ５０には、ビデオスコープ５０全体を制御するスコープ制御部５６が設けられており、初期信号処理回路５７、タイミングコントロール回路５８を制御する。ビデオスコープ５０がプロセッサ１０に接続されると、スコープ制御部５６とシステムコントロール回路２２との間でデータが送受信される。

図２は、プロセッサ側信号処理回路２８内のブロック図であり、デジタル映像信号処理に関する構成のみ示している。図３は、デジタルコンポーネント映像信号のデータ配列を示した図である。図４は、デジタルコンポーネント映像信号の色反転を修正したデータ配列を示した図である。

デジタルの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）映像信号はそれぞれ８ビットのデータとして構成されており、それぞれフリップフロップ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃへ入力され、同期しながら色変換回路３４へ送られる。各ビットデータは、０〜２５５のいずれかの値になる。色変換回路３４では、デジタルのＲ、Ｇ、Ｂ映像信号がマトリクス変換によってＹ、Ｕ、Ｖの輝度、色差コンポーネント映像信号に変換される。マトリクス変換処理は、モニタ３２に応じた同期信号（ＨＤ）に従って行われる。そして、マトリクス変換処理において、所定のサンプリング周波数によってサンプリング処理が実行される。ここでは、Ｙ、Ｕ、Ｖの周波数比は、４：２：２に定められている（図３参照）。生成されたＹ、Ｕ、Ｖの輝度、色差デジタルコンポーネント映像信号は、判別回路３６へ送られる。

本実施形態では、色変換回路３４においてＵ、Ｖの色成分信号が反転していないか検出するため、反転検出用の青（Ｂ）信号（以下、ダミーＢ信号という）がＲ、Ｇ、Ｂコンポーネント映像信号とともにフリップフロップ３２Ｄを介して色変換回路３４へ入力される（図３参照）。ダミーＢ信号は、一ライン分のデータ一式の先頭位置に割り当てられるように、所定のタイミングで色変換回路３４へ入力される。

判別回路３６では、ダミーＢ信号とＲ、Ｇ信号に基づいて生成されたＹ、Ｕ、Ｖ信号に基づき、色反転によってＵ、Ｖ信号が入れ替えられているか否かが検出される。図示しないタイミングコントロール回路から色変換回路３４に入力されるマトリクス変換処理のためのクロックパルス信号が映像信号の水平同期信号に対して位相差が生じた場合（クロックパルス信号のＯＮ／ＯＦＦ状態が反転した場合）、色反転が生じ、例えば、Ｕ、Ｖ信号が反転すると、青味のある画像が赤味のある画像になる。ここでは、ダミー信号Ｂとなる輝度、色差信号Ｙｄ：Ｕｄ：Ｖｄのデータ値をそれぞれ３６：２２２：１１２と固定し、Ｕｄ信号の値が２２２になっているか否かを検出することによって色反転が検出される。なお、画像データは、通常のＲ、Ｇ、Ｂ信号に基づいて生成されるＹ、Ｕ、Ｖ信号によって構成される。

判別回路３６においてダミーＢ信号が色反転していないと判断された場合、データ変換回路３８ではＹ、Ｕ、Ｖの輝度、色差コンポーネント映像信号に対し特別な処理が施されず、輝度（Ｙ）信号、色差（Ｕ、Ｖ）信号がそれぞれ第１メモリ４０Ａ、第２メモリ４０Ｂへ送られる。そして、「Ｙ_１、Ｕ_１、Ｙ_１、Ｖ_１、Ｙ_２、Ｕ_２、Ｙ_２、Ｖ_２、・・・」の順にデータ配列された輝度、色差信号が生成され、パラレル−シリアル変換器４２においてシリアル変換された後、コンピュータ１００へ送信される（図３参照）。

一方、判別回路３６においてダミーＢ信号が色反転している、すなわち、Ｕｄ信号の値がＶｄ信号の値１１２になっている場合、データ変換回路３８において、Ｙ、Ｕ、Ｖの輝度、色差コンポーネント映像信号に対してＵ、Ｖ信号の入替え処理が施される。すなわち、Ｙ、Ｕ、Ｖの色差成分信号であるＵ、Ｖ信号のデータ配列順が入れ替わるようにデータ処理が施される。Ｙ信号とデータ配列順を反転させたＵ、Ｖ信号がそれぞれ第１メモリ４０Ａ、第２メモリ４０Ｂへ送られると、「Ｙ_１、Ｖ_１、Ｙ_１、Ｕ_１、Ｙ_２、Ｕ_２、Ｙ_２、Ｖ_２、・・・」の順にデータ配列が修正された輝度、色差信号が生成される（図４参照）。そして、修正された信号が輝度、色差信号（Ｙ、Ｕ、Ｖ信号）として出力される。

このように本実施形態によれば、プロセッサ１０のプロセッサ側信号処理回路２８において、色変換回路３４、判別回路３６、データ変換回路３８が設けられる。色変換回路３４では、Ｒ、Ｇ、Ｂのデジタルコンポーネント映像信号がＹ、Ｕ、Ｖの輝度、色差デジタルコンポーネント映像信号に変換されるとともに、サンプリング処理される。判別回路３６では、色変換回路３４を通ったダミー青（Ｂ）信号が色反転しているか否かが判別される。そして、データ変換回路３８では、色反転が生じている場合、Ｙ、Ｕ、Ｖの輝度、色差デジタルコンポーネント映像信号のうち、色差色成分のＵ、Ｖ信号のデータ配列順が反転するように信号処理される。

これにより、色反転を防ぐようにクロックパルス発振回路とその同期処理の位相ずれを気にすることなくデジタル映像信号を出力することができ、クロックパルス発振回路および同期制御回路の構成を簡素化することができ、調整用の回路を設ける必要がない。

色反転判別に関しては、ダミーＢ信号をＲ信号に比べて大きな値（例えば２００以上）に設定し、Ｕｄ信号の値が所定値（１６０〜２００の間の値）以上であるか否かによって色反転を検出してもよい。あるいは、Ｒ信号をダミー信号とし、色差信号Ｖｄで判別してもよい。すなわち、青い映像が出力されるようなダミー信号を挿入し、赤味のある映像に反転しているか否か検出してもよい。また、判別回路を設けないで色反転を検出するように構成してもよい。例えば、図３に示すように、水平同期信号ＨＤに対して同期信号となるイネーブル信号Ｅ（クロックパルス信号）の位相がずれてイネーブル信号Ｅ’の場合、Ｕ、Ｖ信号の並びが逆になり、色反転が生じる。したがって、イネーブル信号Ｅがハイレベルの時にＵ信号を選択肢、ローレベルの時にＶ信号を選択することによってＵ、Ｖ信号を入れ替えればよい。

本実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。プロセッサ側信号処理回路内のブロック図である。デジタルコンポーネント映像信号のデータ配列を示した図である。デジタルコンポーネント映像信号の色反転を修正したデータ配列を示した図である。

符号の説明

１０プロセッサ
２８プロセッサ側信号処理回路（信号処理手段）
３４色変換回路
３６判別回路（色反転判別手段）
３８データ変換回路（色相修正手段）

Claims

撮像素子を有するビデオスコープが接続される電子内視鏡装置のプロセッサであって、
前記撮像素子から読み出される画像信号に基づいてデジタルコンポーネント映像信号を生成する信号処理手段と、
前記デジタルコンポーネント映像信号に関して色反転が生じているか否かを判別する色反転判別手段と、
色反転している場合、色反転を解消させるように、前記デジタルコンポーネント映像信号のうち色反転に応じた色成分信号のデータを入れ替える色相修正手段とを備え、
前記信号処理手段が、前記画像信号からデジタルの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）映像信号を生成するとともに、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ映像信号を輝度、色差のＹ、Ｕ、Ｖコンポーネント映像信号に変換し、
前記色反転判別手段が、色反転検出用信号の色相が反転しているか否かを判別し、
前記色相修正手段が、色反転が生じた場合、Ｕ、Ｖ色成分信号のデータ配列順を入れ替えることを特徴とする電子内視鏡装置のプロセッサ。
前記信号処理手段が、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ映像信号を輝度、色差のＹ、Ｕ、Ｖコンポーネント映像信号に変換する処理において、所定の周波数でサンプリング処理を実行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のプロセッサ。
前記色反転検出用信号が、青色（Ｂ）の信号であることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置のプロセッサ。
前記色反転判別手段が、前記色反転検出用信号を前記Ｙ、Ｕ、Ｖコンポーネント映像信号の一ライン分の映像データ一式の先頭位置に挿入し、
前記色相修正手段が、色反転検出用信号の色相が反転している場合、その後に続く前記映像データを入れ替えることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置のプロセッサ。
ビデオスコープ先端に設けられた撮像素子から読み出される画像信号に基づいてデジタルコンポーネント映像信号を生成する信号処理手段と、
前記デジタルコンポーネント映像信号に関して色反転が生じているか否かを判別する色反転判別手段と、
色反転している場合、色反転を解消するように、前記デジタルコンポーネント映像信号のうち色反転に応じた色成分信号のデータを入れ替える色相修正手段とを備え、
前記信号処理手段が、前記画像信号からデジタルの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）映像信号を生成するとともに、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ映像信号を輝度、色差のＹ、Ｕ、Ｖコンポーネント映像信号に変換し、
前記色反転判別手段が、色反転検出用信号の色相が反転しているか否かを判別し、
前記色相修正手段が、色反転が生じた場合、Ｕ、Ｖ色成分信号のデータ配列順を入れ替えることを特徴とする内視鏡用映像処理装置。