JPH04197331A

JPH04197331A - 電子内視鏡用信号処理回路

Info

Publication number: JPH04197331A
Application number: JP2332704A
Authority: JP
Inventors: Fujio Okada; 岡田　藤夫; Kiyoshi Inoue; 清井上; Jiei Kosuguroobu Uiriamu; ウィリアム　ジェイ　コスグローブ; Jiyoon Fuyuunadei Resurii; レスリー　ジョーン　フューナディ
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1990-11-29
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1992-07-16

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］本発明は電子内視鏡用信号処理回路、特に固体撮像素子
で得られたビデオ信号に対しガンマ補正等の処理を施す
信号処理回路の構成に関する。

［従来の技術］従来から、人体の体腔内あるいは機器の空洞内等の被観
察体内の画像をモニタ上に表示することができる電子内
視鏡装置が周知であり、この種の装置は電子スコープを
被観察体内に挿入して光を照射し、その内部を例えば固
体撮像素子であるＣＣＤ　（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌ
ｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）にて撮像することにより行われる
。

第６図には、従来の電子内視鏡装置においてＲ（赤）、
Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光を順次照射する面順次方式
の信号処理回路の構成が示されており、図示の光源１及
びカラーフィルタ２によりＲ，Ｇ、Ｈのカラー光が、電
子スコープ内の光ファイバを介して被観察体内に順次導
入される。−方、電子スコープの先端にはＣＣＤドライ
バ３により駆動されるＣＣＤ４が設けられており、この
ＣＣＤ４にて上記Ｒ，Ｇ、Ｂの各色光の照射毎の撮像体
画像情報が得られる。なお、上記ＣＣＤドライバ３には
同期信号発生器５が接続される。

また、上記ＣＣＤ４にはその出力信号の増幅等を行うＣ
ＯＤプロセス回路６が接続され、このＣＯＤプロセス回
路６にはガンマ（γ）補正回路７が接続されており、こ
のガンマ補正回路７は」−記ＣＣＤ４の受光特性に対し
忠実な色を再現するために、入力された光量に対して電
気出力が一定の関係になるような補正を行う。

このガンマ補正回路７の出力は、Ａ／Ｄ変換器８にてデ
ジタル信号に変換され、このデジタルビデオ信号はフレ
ームメモリ９へ一旦記憶される。

そして、このフレームメモリ９に格納された情報は、Ｄ
／Ａ変換器１０にてアナログ信号に変換されてエンコー
ダを有する出力回路１１を介してモニタ１２へ出力され
ることになり、モニタ１２上には被観察体内の画像がカ
ラー表示される。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、」１記従来の電子内視鏡用信号処理回路
では、光源１、カラーフィルタ２あるいはＣ０Ｄ４の分
光感度特性により、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の相
互間で混色が起こり、色精度が悪くなるという問題があ
る。特に、医療用装置として用いられる場合には、体内
組織の色である肌色や桃色等の中間色を忠実に表示する
ことが重要となるが、この肌色等の中間色が正確に再現
できなかった。また、現行のＴＶ方式（Ｎ　Ｔ　Ｓ　Ｃ
。

ＰＡＬ）自体の特性からいっても、肌色を忠実に再現で
きないのが実情である。

そこで、本出願人は体内組織の正確な色を再現するため
に、リニアマトリクス回路を用いることを提案しており
、この場合の構成回路が第７図に示されている。すなわ
ち、図示のようにＤ／Ａ変換器１０の後段にリニアマト
リクス回路１４を設け、このリニアマトリクス回路１４
にガンマ補正回路１５　ａ、　　１５　ｂ、　　１５　
ｃを・接続し、上記リニアマトリクス回路１４にてＲＧ
Ｂ信号の各色に混ざっている他色を除去し、その後にガ
ンマ補正を行うことにより、肌色や桃色等の中間色の忠
実な色を抽出するようにしている。

しかし、上記リニアマトリクス回路１４を用いた回路構
成においては、このリニアマトリクス回路の特性上それ
自体を非線形回路の後段に設けることができず、第７図
のように、非線形型の回路であるガンマ補正回路１５は
リニアマトリクス回路１４の後段に設けることとしてい
る。従って、従来回路（第６図）のようにＣＯＤプロセ
ス回路６の直後でガンマ補正回路（７）を用いることが
できず、これによって信号対雑音比（ＳＮ比）が多少劣
化するという問題があり、忠実な色再現の効果が減殺さ
れてしまう。すなわち、第６図に示されるガンマ補正回
路（７）はガンマ補正を行うと共に、Ａ／Ｄ変換器８の
前段に接続されることにより、ＳＮ比を向上させる役目
をすることになる。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、ガンマ補正回路をリニアマトリ−ζ　　− クス回路の後段に配置することにより生じる信号対雑音
比の劣化を防止し、体内組織の正確な色を良好に再現す
ることができる電子内視鏡装置用信号処理回路を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明は、電子スコープ内
に設けられた撮像素子から出力されたビデオ信号をデジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このデジタル信号
を一旦記憶するメモリと、このメモリ内のデジタルビデ
オ信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器と、を有
し、カラー画像表示のための信号処理を行う電子内視鏡
用信号処理回路において、上記Ｄ／Ａ変換器から出力さ
れたＲ、Ｇ、Ｂ信号に対し、て混色の補正を行うリニア
マトリクス回路と、このリニアマトリクス回路の出力に
対してガンマ補正を行うガンマ補正回路と、を備えると
共に、上記Ａ／Ｄ変換器の前段に接続され、ビデオ信号
のレベルを凸状のカーブ特性で増幅するレベル強調器と
、上記Ｄ／Ａ変換器の後段でリニアマトリクス回路の前
段に接続され、ビデオ信号を凹状のカーブ特性で増幅す
るレベル反強調器と、を設けたことを特徴とする。

［作用］上記の構成によれば、レベル強調器によりγカーブに類
似した凸状のカーブにてステップ状にビデオ信号が強調
されて増幅され、このレベル強調器の出力はデジタル信
号に変換された後に一旦メモリに記憶される。そして、
上記メモリ内のビデオ信号はアナログ信号に変換されて
レベル反強調器に入力され、ここでは上記凸状のカーブ
と反対の凹状のカーブ特性にてステップ状にビデオ信号
が増幅される。従って、ビデオ信号は結局、Ｄ／Ａ変換
器の出力で見ればリニアに増幅されることになるが、Ａ
／Ｄ変換からＤ／Ａ変換に至る処理においてはレベルが
１曲線に似た特性で強調され処理されることになり、Ｓ
／、Ｎ比が著しく改善される。

その後には、ビデオ信号はリニアマトリクス回路で、Ｒ
，Ｇ、Ｂの各色に対する他の色の混色状態が補正される
ので、ＲＧＢ信号が正確に抽出される。

［実施例］以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図には、実施例に係る電子内視鏡装置用の信号処理
回路ブロックが示されており、従来回路と同一部材につ
いては同一番号を付して説明を省略する。

図において、メモリ９に格納したビデオ情報がアナログ
データに変換されるＤ／Ａ　（デジタル／アナログ）変
換器１０の後段に、混色状態を解消するリニアマトリク
ス回路１４を設け、このリニアマトリクス回路１４にＲ
，Ｇ、Ｂの各色毎のガンマ（γ）補正回路１５．ａ、１
５ｂ、１５ｃを接続する。

第２図には、上記リニアマトリクス回路１４の詳細な回
路が示されており、このリニアマトリクス回路１４内に
はＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のそれぞれの信号から
他の信号を係数倍した信号を差引くための演算器１６ａ
、１６ｂ、１６ｃが設けられる。すなわち、実際に抽出
されたＲ信号は混色によりＲ十ａＧ十ｂＢの信号、Ｇ信
号はＧ十ｃＢ＋ｄＲの信号、Ｂ信号はＢ十ｅＲ十ｆＧの
信号となっているので、演算器１６ａではＲ信号に対し
て（−ａＧ−ｂＢ）を加算し、演算器１６ｂではＧ信号
に対して（−ｃＢ−ｄＲ）を加算し、演算器１６ｃでは
Ｂ信号に対して（−ｅＲ−ｆＧ）を加算しており、これ
により他色の混色を解消することができる。

また、上記ガンマ補正回路１５は、リニアマトリクス回
路１４から出力されたＲ、Ｇ、Ｂの各色信号に対してガ
ンマ補正を行う。すなわち、第３図に上記ガンマ補正回
路１５の作用を示すガンマ曲線が示されているが、例え
ば画像表示用のＴＶモニタ（ブラウン管）の出力特性は
横軸に信号入力レベル、縦軸に明るさをとると曲線１０
０のように、最初は緩やかで後に急激に上昇するカーブ
特性となる。従って、上記曲線１００の出力に対してガ
ンマ補正回路１５により曲線１０１の補正を行うと、こ
の結果出力電流のカーブ変化が除去されて曲線１０３の
出力特性を得ることができる。

そして、図のＡ／Ｄ　（アナログ／デジタル）変換器８
の前段に、レベル強調器（レベルエンファシス回路）１
８を接続し、また」１記Ｄ／Ａ変換器１０とリニアマト
リクス１４との間にレベル反強調器（レベルデイエンフ
ァシス回路）２０ａ、２０ｂ、２０ｃを設ける。

このレベル強調器１８及びレベル反強調器２０は、第４
図に示されるように、信号のレベルを検出するレベル検
出器２１と、このレベル検出器２１の出力によって切換
えられるスイッチ２２と、増幅率の異なる第１のアンプ
２３及び第２のアンプ２４から構成される。実施例では
、第５図に示されるように、レベル強調器１８の場合は
、入力ＯレベルからＰレベルまでの信号を第１のアンプ
２３にて図示２００ａの利得で増幅すると共に、Ｐレベ
ル以上の信号を第２のアンプ２４にて図示２００ｂの利
得で増幅し、全体のカーブ特性が凸状となるようにする
。これに対し、レベル反強調器２０の場合は、第１のア
ンプ２３にて図示２０１ａの利得で増幅すると共に、第
２のアンプ２４にて図示２０１ｂの利得で増幅し、全体
のカーブ特性が上記と逆に凹状となるようにする。

なお、出力回路１１内にはエンコーダを有しており、こ
の出力回路１１からはＲ，Ｇ、　　Ｂ信号、Ｙ（輝度）
／Ｃ（カラー）信号、コンポジット（ＣＯＭＰ　、　）
信号が出力される。

実施例は以上の構成からなり、以下にその作用を説明す
る。

まず、Ｒ，Ｇ、Ｂ光の順次照射により得られたＲＧＢビ
デオ信号はＣＣＤ４からＣＣＤプロセス回路６へ出力さ
れ、その後にレベル強調器１８へ入力され、ここで第５
図（ａ）に示される特性２００ａ、２００ｂにてステッ
プ状に増幅される。

この凸状のカーブ特性２００は、第３図のガンマ曲線（
１０１）に類似したものとなっており、これによってＣ
０Ｄ４の受光特性により生じた出力レベルの変化に対応
したレベル調整を行うことができる。そして、レベル強
調が施されたＲＧＢビデオ信号は、Ａ／Ｄ変換器８を介
してメモリ９にフレーム毎に格納され、この格納された
ＲＧＢビデオ信号は、Ｄ／Ａ変換器１０を介してＲＧＢ
の各信号毎にレベル反強調器２０　ａ、　　２０　ｂ、
　　２０Ｃへ入力される。

このレベル反強調器２０ａ、２０ｂ、２０ｃでは、上記
第５図（ｂ）に示される凹状のカーブ特性２０１ａ、２
０１ｂにて信号の増幅が行われることになり、従ってレ
ベル反強調器２０の出力は、第５図（Ｃ）に示されるよ
うに、ＣＣＤ６の出力に対してリニアに増幅された信号
となる。このようにして、ＲＧＢのビデオ信号自体は所
定のリニア増幅が行われただけであるが、Ａ／Ｄ変換器
８からＤ／Ａ変換器１０までの間はビデオ信号がレベル
強調された状態で処理されることになり、Ａ／Ｄ変換器
８の前段でガンマ補正が行われないことによるＳＮ比の
劣化が防止される。

次に、上記レベル反強調器２０ａ、２０ｂ、２０Ｃの出
力はリニアマトリクス回路１４に供給され、このリニア
マトリクス回路１４では、上述した第２図に示されるよ
うに、演算器１６ａ、１６ｂ、１６ｃによりＲ，Ｇ、Ｂ
の各信号毎に他色の混色量が差し引かれることになり、
最終的に混色のないＲＧＢ信号が出力される。そして、
リニアマトリクス回路１４の出力は、ガンマ補正回路１
５　ａ、　　１５　ｂ、　　１５　ｃに供給され、ここ
でガンマ補正が行われることになり、混色状態をなくし
た状態で、ＣＣＤ４の受光特性に応じた正確なＲＧＢビ
デオ信号を得ることができる。このガンマ補正が行われ
たビデオ信号は、出力回路１１内のエンコーダ等を介し
てモニタ（第４図の１２）に供給されるめで、モニタ上
には被観察体内、例えば消化器管内の画像が表示される
。

上記の場合、リニアマトリクス回路１４にて混色状態が
解消されたＲ、Ｇ、Ｂの各色信号が得られているので、
肌色や桃色等の中間色が忠実に再現されることになり、
被観察体内の状態が正確に画像表示される。

上記実施例では、レベル強調器１８及びレベル反強調器
２０は二段階ステップで増幅率を変えるカーブ特性とし
ているが、これに限らず、３段階、あるいはそれ以上の
多段階ステップで増幅率を変換するカーブ特性とするこ
とができる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、ビデオ信号中の
Ｒ，Ｇ、Ｂ信号に対して混色の調整を行うリニアマトリ
クス回路と、このリニアマトリクス回路の出力に対して
ガンマ補正を行うガンマ補正回路と、を備えると共に、
レベル強調器をＡ／Ｄ変換器の前段に、レベル反強調器
をＤ／Ａ変換器の後段でリニアマトリクス回路の前段に
設けたので、ＳＮ比の劣化を有効に防止することができ
、Ｒ，Ｇ、Ｂの各色を忠実に再現する際の効果を減殺す
ることがない。

この結果、肌色や桃色等の中間色が精度よく形成され、
被観察体のモニタ画像において極めて色再現性のよい画
質を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る電子内視鏡用信号処理回
路の構成を示すブロック図、第２図は実施例のリニアマ
トリクス回路の内部構成を示す回略図、第３図はガンマ
補正を説明するグラフ図、第４図はレベル強調器及びレ
ベル反強調器の内部構成を示すブロック図、第５図はレ
ベル強調器及びレベル反強調器の増幅特性を示すグラフ
図、第６図は従来の電子内視鏡装置の構成を示すブロッ
ク図、第７図は提案装置の構成を示すブロック図である
。４・・・ＣＣＤ、　　　　　６・・・ＣＣＤプロセス、
８・・・Ａ／Ｄ変換器、　９・・・メモリ、１０・・・
Ｄ／Ａ変換器、１４・′・・リニアマトリクス回路、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ・・・ガンマ補正回路、１６・
・・演算器、１８・・・レベル強調器（エンノア。シス回路）、２０
・・・レベル反強調器（デイエンファシス回路）、　　
　　２１・・・レベル検出器、２３・・・第１のアンプ
、２４・・・第２のアンプ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電子スコープ内に設けられた撮像素子から出力さ
れたビデオ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
と、このデジタル信号を一旦記憶するメモリと、このメ
モリ内のデジタルビデオ信号をアナログ信号に変換する
Ｄ／Ａ変換器と、を有し、カラー画像表示のための信号
処理を行う電子内視鏡用信号処理回路において、上記Ｄ
／Ａ変換器から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ信号に対して混色
の補正を行うリニアマトリクス回路と、このリニアマト
リクス回路の出力に対してガンマ補正を行うガンマ補正
回路と、を備えると共に、上記Ａ／Ｄ変換器の前段に接
続され、ビデオ信号のレベルを凸状のカーブ特性で増幅
するレベル強調器と、上記Ｄ／Ａ変換器の後段でリニア
マトリクス回路の前段に接続され、ビデオ信号を凹状の
カーブ特性で増幅するレベル反強調器と、を設けたこと
を特徴とする電子内視鏡用信号処理回路。