JPH02261419A - 撮像信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は広帯域の信号に複数の低帯域（低速）の信号を
乗算処理する撮像信号処理装置に関する。

［従来技術］ 近年、内視鏡先端部にＣＯＤ等の固体撮像素子を実装し
、ＴＶモニタ画面上にこの固体撮像索子で＠像した被写
体像をカラー表示する電子内視鏡が種々実用化されてい
る。

この電子内視鏡の１つのカラー撮像方式としで、面順次
カラ一方式がある。この方式は、白黒の撮像素子を用い
、照射光を例えば赤、緑、青の順に切り換え、各照射光
のもとて撮像した撮像（映像）信号をメモリに苔え、同
時化してカラー映像信号を生成するものである。

この方式では、メモリに１フイールド（又は１フレーム
）分の映像信号を記憶する為、映像信号を量子化する必
要がある。一般には８ビット階調で行われる為、利得制
御に関する処理を量子化して同時化した後に行うのでは
、量子化ノイズの増大を招くことになってしまうことと
、同時化する前であれば処理が一系統ですむこと等の理
由により、自動利得制御Ｉ　（ＡＧＯ）　、オートホワ
イトバランス（ＡＷＢ）、ペインティング等の処理は同
時化される前の映像処理回路によって行われている。

又、上述の処理は順次映像信号に対し、ある係数倍、す
なわち乗算処理することによって行われている。

この様子を第７図に示す。映像信号は広帯域乗算器１，
２，３．４に順次入力され、それぞれＲ２Ｏ，Ｂフィル
タ開口補正信号、ＡＧＯ制御信号、ＡＷＢ制御信号、ベ
インティング制御信号と順次乗暮されて次段側に出力さ
れる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述したように面順次のカラー撮像手段では、同時化さ
れる以前に、利得の制御等の処理が行われる。例えば第
７図に示すように従来例では各処理が個別に行われてい
たが、これは数ＨＺから数ＭＨ２に及ぶ広帯域の映像信
号に対する処理回数を増大させてしまうことになる。こ
のことは、高価な広帯域ｆ！算器の使用個数の増大によ
るコストアップ及び広帯域信号に対する電波かぶり、電
源ノイズ等によるノイズの増大、さらに広帯域乗算器自
体が発生するノイズの増大等の欠点を生じていた。

尚、複数の乗算器を用いた従来例として特開昭６３−１
５３９８６号に色温度補正を行うもので開示されている
。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、広帯
域乗算器の使用個数を削減でき、コストダウン及びノイ
ズの発生を少くできる撮像信号処理装置を提供すること
を目的とする。

［問題点を解決する手段及び作用１ 本発明は第１図に示すように、広帯域の映像信号を広帯
域乗算器１１の一方の入力端に入力し、他方の入力端に
は第１の低速乗算器１２の乗梓された出力信号が入力さ
れる。この低速乗算器１２の一方の入力端には低速の第
１の制御信号が入力され、他方の入力端には第２の低速
乗算器１３の乗算された出力信号が入力される。又、こ
の低速乗算器１３の一方の入力端には低速の第２の制御
信号が入力され、他方の入力端には第３の低速乗算器１
４の出力信号が入力される。この低速乗算器１４の各入
力端には低速の第３及び第４の制御信号が入力される。

この構成によれば、広帯域乗算器の数を減らすことがで
きるのでコスト削減及びノイズの発生の減少等を可能に
する。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第２図ないし第４図は本発明の第１実施例に係り、第２
図は第１実施例を備えた電子式内視鏡装置の構成図、第
３図はＩｌｌ像信号処理手段の構成を示すブロック図、
第４図は第１実施例の動作説明用波形図である。

第２図に示すように第１実施例を備えた電子式内視ｖｔ
装間室１は、搬像手段を備えた電子内視鏡（電子スコー
プと記す。）２２と、この電子スコープ２２に照明光を
供給する光源部２３及び電子スコープ２２の搬像手段に
対する信号処理を行う信号処理回路２４を内蔵したビデ
オプロセッサ２５と、信号処理回路２４から出力される
標準の映像信号を表示するカラーモニタ２６とから構成
される。

上記電子スコープ２２は細長の挿入部２７を有し、この
挿入部２７内に照明光を伝送するライトガイド２８が挿
通されている。このライトガイド、２８は、操作部から
外部に延出されたユニバーサルコード内をさらに挿通さ
れ、このコードの先端に取付けたコネクタ２９をビデオ
プロセッサ２５に接続できるようにしである。

このビデオプロセッサ２５には、挿入部２７の外径とか
長さの異なる電子スコープを接続できるようにしである
。

上記コネクタ２９を接続することにより、ライトガイド
２８の入射端面に光源部２３から面順次光が供給できる
ようにしである。

つまりランプ３１で発光された白色光は、コンデンサレ
ンズ３２で集光され、モータ３３で回転駆動されるカラ
ー回転フィルタ３４を通り、さらに絞り羽根３５で光消
が制御されてライトガイド２８の入射端面に照射される
。

上記カラー回転フィルタ３４には周方向に３つの扇状開
口が設けてあり、それぞれ赤、縁、青の各波長を透過す
る色フィルタ３６Ｒ，３６Ｇ、３６Ｂが取付けてあり、
これらの色フィルタ３６Ｒ１３６Ｇ、３６Ｂはモータ３
３で回転されることにより、順次光路上に介装される。

従って、ライトガイド２８の入射端面には赤、緑、青の
各波長の光が順次供給される。

尚、上記絞り羽根３５は、絞りモータ３７でその回動位
置が制御され、その回転位置に応じて絞り羽根３５の光
路上での開口面積を変化でき、ライトガイド２８に供給
される照明光量を変化できる。又、この絞りモータ３７
は入力される絞り制御信号に応じた駆動信号を出力する
絞り駆動回路３８によって制御される。

上記ライトガイド２８で伝送された照明光は、ライトガ
イド２８の出射端面からさらに配光レンズ３９を経て被
写体４１側に照射される。

照明された被写体４１は、挿入部２７の先端部に取付け
られた対物レンズ４２により、その焦点面に配置された
ＣＣＤ４３に結像される。このＣＣＤ４３は、その受光
面に色分離用モザイクカラーフィルタ等が取付けてない
白黒のＣＯＤである。

上記電子スコープ２２は体腔内等、外光が入射されない
部位で使用されるので、その撮像手段を構成するＣＣＤ
４３としては例えばライン転送タイプのもの、つまり電
荷蓄積と、電荷転送の機能が共通のものを用いて小型化
することができる。

上記コネクタ２９をビデオプロセッサ２５に接続するこ
とにより、ＣＣＤ４３は信号ケーブルを介して第１実施
例の信号処理回路２４と電気的に接続される。しかして
、ドライブ回路４５からのＣＯＤドライブ信号の印加に
より、ＣＣＤ４３から読出された例えば第４図（ａ）に
示す躍像信Ｙ）は、相関二重サンプリング（以下ＣＤＳ
と略記する。）回路４６に入力され、キャリアの除去が
行われて、第３図に示すプロセス回路４７内の広帯域乗
算器５１に入力される。尚、このＣＤＳ回路４６の代り
に、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を用いても良い。

上記広帯域乗算器５１は、一方の入力端から入力される
広帯域の撮像信号に対し、他方の入力端に印加される信
号レベルが乗算される。つまり撮像信号は乗算されて係
数倍（係数が１以下の場合には縮小）されて次段の第１
処理回路５２に入力される。この第１処理回路５２は、
例えばガンマ補正処理及び高輝度部分を圧縮するにｎｅ
ｅ処理等の主に非線形演算による処理が行われる。

この第１処理回路５２で処理された信号は、Ａ／Ｄコン
バータ５３により、アナログ信号からディジタル信号に
変換され、切換スイッチ５４を介して１対のフレームメ
モリ５５．５６に、１フレ一ム分ずつ順次書き込まれる
。

上記フレームメモリ５５．５６は、それぞれ３つのフレ
ームメモリ、つまりＲフレームメモリ５５Ｒ，５６Ｒ，
Ｇフレームメモリ５５Ｇ、５６Ｇ。

Ｂフレームメモリ５５８，５６８から構成される。

例えば赤の照明光のもとで撮像された信号は、Ｒフレー
ムメモリ５５Ｒ又は５６Ｒに交互に書き込まれる。これ
らフレームメモリ５５．５６に書込まれたディジタル信
号は、それぞれスイッチ５７Ｒ，５７Ｇ、５７Ｂを介し
て同時に読出され、第２処理回路５８に入力される。

この実施例では、ＮＴＳＣ方式で、毎秒６０フイールド
、３０フレームの映像信号を生成する信号処理を行う構
成である。

このため、カラー回転フィルタ３４は１フレームに同期
して回転される。

しかして、例えば現在のフレーム期間で撮像された信号
は、一方のフレームメモリ（例えば）５５、つまりＲ，
Ｇ、Ｂフレームメモリ５５Ｒ，５５Ｇ、５５Ｂに順次格
納される。その間は、前のフレーム期間に撮像された信
号が書込まれである他方のフレームメモリ５６、つまり
Ｒ，Ｇ、Ｂフレームメモリ５６Ｒ，５６Ｇ、５６Ｂから
３つの信号が同時に読出され、次段の第２処理回路５８
に入力される。

上記第２処理回路５８は、ディジタル信号をアナログ信
号に変換するＤ／Ａコンバータ（図示路）、アパーチャ
補正、ＮＴＳＣエンコーダ等を含んだ構成である。しか
して、この第２処理回路５８からＮＴＳＣ方式に準拠し
た標準の映像信号、ＮＴＳＣフンポジットビデオ信号が
出力され、カラーモニタ２６に入力される。

ところで、広帯域乗算器５１より、次のような複数の映
像信号処理が一括して行われてその処理された信号が次
段の第１処理回路５２に出力される。

すなわち、広帯域乗算器５１の出力信号をＡＧＣ（自動
利得制御）回路６１に入力し、第１の映像信号処理とし
てのＡＧＣを行った後、第１の低速乗算器６２に出力し
ている。この第１の低速乗算器６２は広帯域乗算器５１
の応答性に比較して低速の応答特性である。（他の低速
乗算器も同様である） 上記ＡＧＣ回路６１は、上記絞り羽根３５によるメカニ
カルな光信制御の動作をカバーするためのものである。

つまり、被写体４１が遠くになり、絞りが開ききった状
態になっても、まだ撮像信号のレベルが低い場合には、
このＡＧＣ回路６１の利得を大きくしてその出力レベル
を大きくして、広帯域乗算器５１の乗算係数を大きくし
て（たとえノイズの増大をともなうことになっても）明
るい映像にするためのものである。尚、このＡＧＣ回路
６１の応答は、撮像信号に比べると低速であり、その低
周波成分のみに応答する。

上記第１の低速乗算器６２に入力されるＡＧＣ処理信号
は、十分に低速（（！周波）の信号であり、この信号は
回転フィルタ補正信号発生回路６３から出力されるフィ
ルタ補正信号と乗算されて第２の映像処理信号、つまり
Ｒ，Ｇ、Ｂの色フィルタ３６Ｒ，３６Ｇ、３６Ｂの１７
１０あるいは分光特性（又は両者の）の補正が行われる
。例えば、邑フィルタ３６Ｒ，３６Ｇ、３６Ｂの開口時
間（面積）を同一の比率にした場合、それらの分光特性
の差異により、ホワイトバランスがくずれるのを補正す
る。即ち、回転フィルタ３４の各開口を等しくして、白
色の被写体を撮像した場合、ＣＣＤ４３の出力レベルが
例えばＲ：Ｇ：Ｂ−０，７：１：０．５となった場合、
Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１　：１　：１の出力比となるように電気
的に補正するもので、この場合にはＲ：Ｇ　：　Ｂ−１
１０，γ：　１　：　１１０．５の比に係数倍したフィ
ルタ補正信号が低速乗算器６２に入力されるようにしで
ある。

又、各開口（色フィルタ３６Ｒ，３６Ｇ、３６Ｂ〉を等
しくしない場合においても、同様にホワイトバランスさ
れた信号を出力できるように補正するものである。

上記低速乗算器６２から出力される信号は、第３の映像
信号処理を行う第２の低速乗算器６４に入力され、ＡＷ
Ｂ　（オートホワイトバランス）制御化ｑ発生回路６５
から出力されるＡＷ８制御信号と乗算され、ＡＷＢされ
た出力信号を次段の第３の低速乗ｎ器６６に出力する。

このΔＷ８制御信号発生回路６５は、同一の信号処理回
路４７に、種々の電子スコープが接続され、またランプ
３１も交換される場合があるので、その都度ホワイトバ
ランスを正確にとる為の処理を行うものである。

ホワイトバランスをくずす一番大きな要因は、回転フィ
ルタ３４の分光特性であるが、その他にもライトガイド
２８、ランプ３１等にもバラツキがあり、システム全体
として総合的にホワイトバランスをとる必要がある。こ
のためにこのＡＷＢ処理を行うようにしている。

従って、上述の回転フィルタ３４のフィルタ補正処理は
粗いホワイトバランス処理、ＡＷＢ処理は精密なホワイ
トバランス処理と見なりことができる。

上記ＡＷＢ処理された信号は、躊４の映像信号処理を行
う第３の低速乗算器６６に入力され、ベインティング制
御信号発生回路６７から出力されるベインティング制御
信号と乗算され、この乗算された信号が広帯域乗算器５
１の他方の被乗算入力端に出力される。

上記ベインティング制御信号発生回路６７は、ユーザの
好みの色に設定可能とする処理を行うものであり、例え
ばＲ又はＢの利得を変えられるようにしである。

この処理は、ＡＷＢの設定中、白色の被写体を搬像し、
ＡＷＢスイッヂ６８の操作により、ホワイトバランスを
とっている間はバイパスされるように設定しである。

以上映像信号を順次縦列処理して広帯域乗算器５１の他
方の入力端に印加して、一方の入力端に入力される映像
信号と乗算して、上述した４つの処理が行われた映像信
号を次段の第１処理回路５２に出力するようにしである
。

尚、ＣＤＳ回路４６の出力信号は絞り駆動回路３８に絞
り制御信号としても出力される。

この第１実施例の動作を第４図を参照して以下に説明す
る。

第４図＜ｆ＞は、回転フィルタの回転の様子を示づ゛も
ので、順次、Ｒの露光、（Ｒの露光による）ＣＯＤ　（
電荷蓄積した信号の）読み出し、Ｇの露光、ＣＯＤ読み
出し、Ｂの露光、ＣＯＤ読み出し、・・・を繰り返す。

第４図（ａ）はＡＧＣ回路６１の出力信号であり、左側
の０．１．２の目盛りは、係数を表わしている。この信
号は第１の低速乗算器６２に入力され、同図（ｂ）に示
づフィルタ補正信号と乗算され、フィルタ補正された信
号が出力される。第４図（ｂ）では、Ｒ：Ｇ：Ｂ−１，
４：１　：２の比率に設定して、フィルタ補正を行って
いる。

上記フィルタ補正された信号は第２の低速乗算器６４に
入力され、第４図（Ｃ）に示すＡＷ８制御信号と乗算さ
れ、ＡＷＢ　Ｌ／た信号を次段に出力する。この信号は
第３の低速乗算器６６により、第４図（ｄ）に示すベイ
ンティング制御信号と乗算され、同図（８）に示す信号
が出力される。この信号は広帯域乗算器５１に入力され
て映像信号と乗算され、この乗算によりこの広帯域乗算
器５１からは上述した４つの処理が乗算で一括処理され
て次段の第１処理回路５２に出力される。

この第１実施例によれば、広帯域の乗算器は１つで済む
ので、低コスト化できると共に、広帯域の乗算器を多数
用いた場合よりもノイズの発生を抑制できる。又、広帯
域乗算器を多数用いた場合よりも配線等の自由度が大き
く、トラブルも少なくできる。

第５図は本発明の第２実施例における主要部を示す。

第３図に示す信号処理回路４７においてＡＧＣ回路６１
の出力信号は、低速の乗ｎ型り／Ａコンバータ７１のア
ナログ入力端に入力され、回転フィルタ補正信号発生回
路７２から出力される例えば６ビツトのフィルタ補正信
号と乗算されて出力端から出力される。

この乗算型Ｄ／Ａコンバータ７１（他の７３゜７４も同
様）はアナログ葺をディジタル２と乗算してアナログ聞
として出力する。

同様に乗算型Ｄ／Ａコンバータ７３．７４により、それ
ぞれＡ　Ｗ　Ｂ　ＩＩ　ｔｌｌ信号発生回路７５の６ビ
ツトのディジタルＡＷ８制御信号、ベインティング制御
信号発生回路７６の６ビツト℃ディジタルペインティン
グ制御信号と乗算され、乗算型Ｄ／Ａコンバータ７４の
出力信号は、第３図の広帯域乗算器５１の他方の入力端
に入力される。

その他は第１実施例と同様の構成であり、その作用効果
もほぼ同様のものとなる。

第６図は第２実施例の変形例の主要部を示す。

この変形例では、ＡＧＣ回路６１を用いないで、積分器
８１が用いてあり、この積分器８１で１フレーム毎に平
均化した信号を乗算型Ｄ／Ａコンバータ７１に出力する
ようにしている。この積分器８１により、その出力信号
は１フレ一ム期間一定となる十分に低速の信号にされる
ので、その後段の乗算型Ｄ／Ａコンバータ７１等も十分
に低速のものを使用できる。この場合、ＡＧＣ回路６１
の機能を例えば第２処理回路５８内に設けるようにして
も良い。

この変形例では広帯域乗算器５１で３つの映像信号処理
を一括して行った信号を出力することになる。

上述の説明では、４つ又は３つの処理を一括して行う場
合について述べたが、これらに限定されるものでなく、
２つ又は５つ以上を一括して処理するものであっても良
い。

又、用いる広帯域乗算器の特性（ダイナミックレンジ）
に合わせて、−括処理する数を適宜選択する等しても良
い。

尚、上述の説明では低速の乗算手段を制御信号に応じて
複数段けであるが、３つ以上を一度に乗算する低速の乗
算手段を用いて、低速の乗算手段の数を減らすこともで
きる。

尚、本発明は面順次方式のものに限定されるものでなく
、色分離用カラーフィルタを備えたカラーｉ働手段に対
する信号処理の場合にもほぼ同様に適用できる。

又、本発明は電子スコープを搬像手段に用いたものに限
らず、ファイバスコープの接眼部にＴＶカメラを装着し
たものに対する信号処理を行う場合にも同様に適用でき
る。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、広帯域の信号を複数
の低速の信号で乗算制御する場合、複数の低速信号を先
ず低速の乗算処理手段で乗算処理し、この乗算処理した
信号を広帯域の乗算手段で広帯域信号と乗算するように
しているので広帯域の乗算手段の個数を減らすことかで
き、低コスト化及びノイズの削減を可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念的構成を示す概念図、第２図ない
し第４図は本発明の第１実施例に係り、第２図は第１実
施例を備えた電子式内視鏡装置の構成図、第３図は撮像
信号処理手段の構成を示すブロック図、第４図は第１実
施例の動作説明用波形図、第５図は本発明の第２実施例
における主要部の構成図、第６図はｆｆ！２実施例にお
ける主要部の変形例を示すブロック図、第７図は従来例
の撮像信号処理部分を示すブロック図である。 １１・・・広帯域乗算器 １２．１３．１４・・・低速乗界器 ２１・・・電子式内視鏡装置 ２２・・・電子スコープ　　２３・・・光源部２４・・
・信号９！Ｕ理回路 ２５・・・ビデオプロセッサ ２６・・・カラーモニタ　　５１・・・広帯域乗算器６
２．６４．６６・・・低速乗算器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 撮像手段で撮像された広帯域の撮像信号を、該撮像信号
   に比較して相対的に低速で、複数の制御信号で乗算制御
   する撮像信号処理装置において、前記複数の制御信号を
   乗算する低速乗算手段と、前記撮像信号と前記低速乗算
   手段の出力信号とを乗算する広帯域乗算手段と、 を有することを特徴とする撮像信号処理装置。