JPH04279142A

JPH04279142A - 内視鏡用ｔｖカメラ装置

Info

Publication number: JPH04279142A
Application number: JP3204478A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kimura; 健次木村
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-12-21
Filing date: 1991-08-14
Publication date: 1992-10-05
Also published as: US5239374A

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分割された各画像信号
処理回路間の特性差を自動的に制御する自動利得制御手
段を備えた内視鏡用ＴＶカメラ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、内視鏡（ファイバスコープ等）の
接眼部にＴＶカメラを接続し、被写体の画像をＣＲＴモ
ニタ等に表示する内視鏡装置が用いられている。このＴ
Ｖカメラは、ファイバスコープの場合はスコープ内のイ
メージガイドファイバを介して接眼部まで伝達された被
写体の光学像を撮像するようになっている。

【０００３】前記ＴＶカメラとして、白色照射光を被写
体に照射し、カラー撮像を行う同時式の内視鏡装置にお
いては、３板式のＴＶカメラが一般に用いられている。この３板式のＴＶカメラは、撮像レンズの後に３色分解
プリズム（ダイクロイックプリズム）を設け、Ｒ，Ｇ，
Ｂの３原色に分割して、それぞれの色光線を別々の固体
撮像素子で撮像するようになっている。このような３板
式のＴＶカメラは、各色信号を独立して信号処理し、ま
た色補正等も独立に行うことができるため、色調の良い
、解像度の高い被写体のカラー画像を得ることが可能で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
３板式のＴＶカメラでは、分割された各信号を増幅して
信号処理回路に入力するための、ゲインコントロールア
ンプ（以下、ＧＣＡと略記）における、利得調整を自動
制御することは不可能であった。これは、各色信号用の
ＧＣＡに対してそれぞれ自動利得調整手段（以下、ＡＧ
Ｃ手段と略記）を設ける必要があるため、各ＧＣＡを均
一にＡＧＣ手段により制御することが困難なためである
。

【０００５】前記ＧＣＡ及び信号処理回路は、一般的に
は各回路間にばらつきが生じてしまうため、各信号間の
特性差も発生してしまう。また、経時変化等による特性
差も発生する。これにより、各色信号のレベルの相対関
係が崩れ、特に色再現特性が劣化してしまう等の問題が
起こる。

【０００６】本発明は、これらの事情に鑑みてなされた
もので、分割された各画像信号処理回路間の特性差を自
動的に制御することができ、各色信号のレベルの相対関
係を制御することができ、これにより色再現特性を良好
にすることが可能な内視鏡用ＴＶカメラ装置を提供する
ことを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による内視鏡用Ｔ
Ｖカメラ装置は、内視鏡の接眼部に着脱可能な、被写体
像を３原色に分割して撮像する３板式の装置において、
分割された各色信号に基準信号を重畳する基準信号重畳
手段と、前記基準信号が重畳された信号を増幅する増幅
手段と、前記増幅された信号を処理する信号処理手段と
、前記各信号処理手段の出力を比較し、比較結果に応じ
て前記増幅手段の利得を制御する利得制御手段とを備え
たものである。

【０００８】

【作用】基準信号重畳手段により分割された各色信号に
基準信号を重畳する。増幅手段により前記基準信号が重
畳された信号を増幅し、信号処理手段により前記増幅さ
れた信号を処理する。ここで、利得制御手段により前記
各信号処理手段の出力を比較し、比較結果に応じて前記
増幅手段の利得を制御する。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１ないし図５は本発明の第１実施例に係り、図
１はＴＶカメラ装置の信号処理部の構成図、図２は内視
鏡装置の構成説明図、図３はＴＶカメラ装置の撮像部及
び信号処理部の構成説明図、図４は図１のＴＶカメラ装
置における映像信号及び基準信号の説明図、図５は図１
のＴＶカメラ装置におけるサンプルホールド回路の構成
説明図である。

【００１０】本発明によるＴＶカメラ装置は、例えば図
２に示すような内視鏡装置に用いられる。ＴＶカメラ装
置１は、内視鏡２の接眼部３に着脱可能に接続され、内
視鏡２内を伝達された被写体４の像を、接眼部３から撮
像するようになっている。また、前記ＴＶカメラ装置１
は、ケーブル５を介して画像処理装置６に接続され、こ
の画像処理装置６で画像処理された信号を被写体像とし
てモニタ７等に表示するようになっている。

【００１１】前記ＴＶカメラ装置１の撮像部には、図３
に示すように、光学レンズ８とダイクロイックプリズム
９とが設けられ、光学レンズ８を通過した被写体４の被
写体像を、ダイクロイックプリズム９でＲ，Ｇ，Ｂの各
光線に分光し、分光された各色の被写体像が、それぞれ
のＣＣＤ等の固体撮像素子１１，２１，３１の撮像面に
結像するようになっている。前記各固体撮像素子１１，
２１，３１は、それぞれＲ用、Ｂ用、Ｇ用の信号処理部
１２，２２，３２に接続され、撮像された各色の信号を
信号処理してＲ，Ｇ，Ｂの映像信号に変換するようにな
っている。

【００１２】前記各信号処理部１２，２２，３２は、図
１に示すように構成されている。各色用の固体撮像素子
１１，２１，３１の出力は、それぞれ基準信号重畳手段
としての混合器１３，２３，３３に供給され、基準信号
としてのパイロット信号４１が重畳されて増幅手段とし
てのＧＣＡ１４，２４，３４に入力されるようになって
いる。前記ＧＣＡ１４，２４，３４の出力は、信号処理
手段としての信号処理回路１５，２５，３５に入力され
、ここで処理された信号がＲ，Ｇ，Ｂの映像信号として
出力されるようになっている。

【００１３】また、前記混合器１３，２３，３３は、タ
イミングパルス発生器４２に接続され、このタイミング
パルス発生器４２で生成されたパイロット信号４１が、
混合器１３，２３，３３で重畳されるようになっている
。前記タイミングパルス発生器４２は、各信号処理回路
１５，２５，３５にも接続され、信号処理のタイミング
等の制御を行うようになっている。また、サンプルホー
ルド回路（ＳＨ）１６，２６，３６にも接続され、前記
パイロット信号４１とタイミングが一致したタイミング
パルスによって、サンプルホールドを行うタイミングを
とるようになっている。

【００１４】前記ＧＣＡ１４，２４，３４の出力端は、
マトリックス回路４３にも接続され、このマトリックス
回路４３で各ＧＣＡ１４，２４，３４の利得を制御する
ための輝度信号を生成するようになっている。前記マト
リックス回路４３の出力は積分回路４４に供給され、前
記輝度信号を積分して平均値を算出するようになってい
る。

【００１５】また、ＧＣＡ１４，２４，３４には、差動
増幅器１７，２７，３７の出力端がそれぞれ接続され、
この出力によって各ＧＣＡ１４，２４，３４の利得を制
御するようになっている。Ｒ用差動増幅器１７及びＢ用
差動増幅器３７の正極性入力端には、前記積分回路４４
の出力が混合器４５及び４６を介して供給されるように
なっている。Ｇ用差動増幅器２７の正極性入力端には、
前記積分回路４４の出力が直接供給されるようになって
いる。また、これらの差動増幅器１７，２７，３７の負
極性入力端には、基準電圧源１８，２８，３８がそれぞ
れ供給されるようになっている。

【００１６】前記信号処理回路１５，２５，３５の出力
は、サンプルホールド回路（ＳＨ）１６，２６，３６に
も供給され、このサンプルホールド回路１６，２６，３
６において、信号処理回路１５，２５，３５の出力が保
持されるようになっている。サンプルホールド回路１６
，２６，３６は、例えば図５に示すように、アナログス
イッチとして用いられるＦＥＴ４９と、電位を保持する
サンプルホールドコンデンサ５０とで構成されている。前記パイロット信号４１とタイミングが一致したタイミ
ングパルス４１ｂによってＦＥＴ４９がオンし、このオ
ン期間に信号処理回路１５，２５，３５の出力がサンプ
ルホールドコンデンサ５０で保持されるようになってい
る。

【００１７】Ｒ用のサンプルホールド回路１６及びＢ用
のサンプルホールド回路３６の出力は、それぞれ差動増
幅器４７，４８の負極性入力端に供給されるようになっ
ている。また、Ｇ用のサンプルホールド回路２６の出力
は、基準レベル信号として前記差動増幅器４７及び４８
の正極性入力端に供給されるようになっている。差動増
幅器４７，４８の出力は、それぞれ混合器４５，４６に
供給され、前記輝度信号の平均値に重畳されて、この出
力によりＧＣＡ１４及び３４の利得を制御するようにな
っている。ここで、差動増幅器４７，４８は、ほぼ無限
大に近い利得を持っており、また差動増幅器４７，４８
において、負帰還ループが形成されている。

【００１８】前記マトリックス回路４３、積分回路４４
、混合器４５，４６、差動増幅器１７，２７，３７、基
準電圧源１８，２８，３８、及びサンプルホールド回路
１６，２６，３６、差動増幅器４７，４８によってＧＣ
Ａの利得を制御する利得制御手段が構成されている。

【００１９】次に、本実施例の作用について説明する。本実施例では、固体撮像素子で撮像された各色信号にパ
イロット信号を重畳して、信号処理された各信号内の前
記パイロット信号成分のレベルを保持し、Ｇ信号を基準
としてＲ及びＢ信号のパイロット信号成分のレベル差を
それぞれ検出して、このレベル差を帰還してＧＣＡの利
得を自動制御するようにしている。

【００２０】固体撮像素子１１，２１，３１で受光され
た各色信号は、混合器１３，２３，３３でパイロット信
号４１が重畳される。このパイロット信号４１は、レベ
ルが例えば前記固体撮像素子の出力信号の飽和レベルに
対して約１／２になるように設定されている。パイロッ
ト信号４１が重畳された信号は、それぞれＧＣＡ１４，
２４，３４で増幅され、信号処理回路１５，２５，３５
で信号処理されて、Ｒ，Ｇ，Ｂの映像信号として出力さ
れる。

【００２１】前記映像信号及びパイロット信号は、例え
ば図４に示すようになる。映像信号５１は、１垂直期間
（１Ｖ期間）毎にパイロット信号４１の成分が重畳され
た状態になる。なお、このパイロット信号４１を重畳す
るタイミングは、垂直ブランキング信号５２が出力され
ている期間でも良いし、垂直ブランキング信号５２が立
ち下がった直後でも良い。

【００２２】そして、各映像信号がサンプルホールド回
路１６，２６，３６によって、前記パイロット信号４１
と一致したタイミングで保持される。図５に示すように
、タイミングパルス４１ｂのタイミングで、映像信号５
１ａのパイロット信号成分４１ａのレベルがサンプルホ
ールド回路１６で保持される。Ｇ用サンプルホールド回
路２６の出力が、差動増幅器４７及び４８の基準電位と
なる。Ｒ用及びＧ用サンプルホールド回路１６，３６の
出力が、それぞれ差動増幅器４７，４８に入力され、Ｇ
映像信号のパイロット信号成分に対するレベル差が算出
されて、混合器４５，４６に入力される。

【００２３】一方、ＧＣＡの利得を制御するための輝度
信号が、マトリックス回路４３で生成され、積分回路４
４で平均値が算出されて、利得制御用信号として差動増
幅器１７，２７，３７の正極性入力端に入力される。こ
こで、差動増幅器１７，２７，３７の負極性入力端に接
続された基準電圧源１８，２８，３８が制御目標電位と
なる。Ｇ信号については、積分回路４４の出力が差動増
幅器２７の正極性入力端に直接入力され、前記制御目標
電位とほぼ等しくなるように、ＧＣＡ２４の利得が自動
制御される。これにより、被写体の光量に関係なく一定
レベルのＧ映像信号が得られる。

【００２４】また、Ｒ及びＢ信号については、前記差動
増幅器４７，４８の出力と利得制御用信号とが、それぞ
れ混合器４５，４６で重畳され、差動増幅器１７，３７
の正極性入力端に入力されて、ＧＣＡ１４及び３４の利
得が自動制御される。ここで、前記差動増幅器４７，４
８は、ほぼ無限大に近い利得を持っており、負帰還ルー
プを構成しているため、正及び負の入力端電位はほぼ等
しくなるように制御される。即ち、サンプルホールド回
路１６，２６，３６の各出力電位が自動的に同電位とな
るように制御される。これにより、Ｇ信号を基準として
Ｒ及びＢ信号用のＧＣＡ１４，３４の利得が自動制御さ
れ、各色の映像信号が一定レベルに制御される。

【００２５】このように、本実施例によれば、複数の利
得制御回路を備えた装置においても各利得制御回路の特
性のばらつきを補正し、基準とする回路特性と一致させ
ることができる。よって、自動的に各信号処理回路の特
性差を補正し、ＧＣＡの利得を制御することが可能とな
り、各色の映像信号を一定レベルに制御することができ
る。これにより、色再現特性の良好な出力画像信号を得
ることができる。

【００２６】図６ないし図８は本発明の第２実施例に係
り、図６はＴＶカメラ装置の撮像部及び信号処理部の構
成説明図、図７はＴＶカメラ装置の信号処理部の構成図
、図８は図７のＴＶカメラ装置における映像信号及びタ
イミングパルスの説明図である。

【００２７】第２実施例のＴＶカメラ装置６１の撮像部
には、図６に示すように、光学レンズ８とダイクロイッ
クプリズム９との間に白色光ランプ６２が設けられてい
る。この白色光ランプ６２は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号に対
応する３個の固体撮像素子１１，２１，３１に対して均
等に発光束が入射されるように配設されており、前方に
白色光を結像する光学系６３が配置されている。

【００２８】なお、白色光ランプ６２としては、例えば
タングステンランプが使用されるが、ＬＥＤによる白色
光源を用いても良い。

【００２９】Ｒ用、Ｂ用、Ｇ用の信号処理部７２，８２
，９２は、図７に示すように構成されている。各色用の
固体撮像素子１１，２１，３１の出力は、それぞれＧＣ
Ａ７４，８４，９４に供給されるようになっている。これらのＧＣＡ７４，８４，９４は、信号処理回路７５
，８５，９５に接続され、ここで処理された信号がＲ，
Ｇ，Ｂの映像信号として出力されるようになっている。

【００３０】前記信号処理回路７５，８５，９５の出力
端は、サンプルホールド回路７６，８６，９６にも接続
されており、このサンプルホールド回路７６，８６，９
６において、信号処理回路７５，８５，９５の出力が保
持されるようになっている。サンプルホールド回路７６
，８６，９６の出力は、混合器７７，８７，９７に供給
されるようになっている。混合器７７，８７，９７の出
力端は、ＧＣＡ７４，８４，９４に接続されており、こ
の出力によって各ＧＣＡ７４，８４，９４の利得を制御
するようになっている。

【００３１】前記信号処理回路７５，８５，９５は、タ
イミングパルス発生器１０１が接続され、ここで発生さ
れたタイミングパルスによって信号処理のタイミング等
の制御を行うようになっている。また、タイミングパル
ス発生器１０１は、サンプルホールド回路７６，８６，
９６にも接続され、前記タイミングパルスによってサン
プルホールドを行うタイミングをとるようになっている
。

【００３２】また、信号処理回路７５，８５，９５の出
力端は、各ＧＣＡ７４，８４，９４の利得を制御するた
めの輝度信号を生成するマトリックス回路１０２にも接
続されている。マトリックス回路１０２の出力は積分回
路１０３に供給され、ここで前記輝度信号が積分されて
平均値が算出されるようになっている。積分回路１０３
の出力は、差動増幅器１０４の正極性入力端に供給され
るようになっている。一方、差動増幅器１０４の負極性
入力端には、基準電圧源１０５が供給されるようになっ
ている。この差動増幅器１０４の出力は、前記混合器７
７，８７，９７でそれぞれ重畳され、ＧＣＡ７４，８４
，９４に供給されるようになっている。前記固体撮像素
子１１，２１，３１、ＧＣＡ７４，８４，９４、混合器
７７，８７，９７、差動増幅器１０４、積分回路１０３
、マトリックス回路１０２で構成される系統は、負帰還
ループが形成されている。

【００３３】次に、本実施例の作用について説明する。第１実施例では、ダイクロイックプリズム９や各固体撮
像素子間の特性のばらつきが補正されない。そこで、本
実施例では、ＲＧＢ分解用プリズムの前から白色光を入
射させ、光電変換されて得られる該白色光による信号を
ＲＧＢ各々においてレベルを比較し、固体撮像素子及び
プリズムのＲＧＢ間のばらつきを補正して、精度の良い
３板式カメラのＡＧＣ機能を得るようにしている。

【００３４】図８において、１１１は一般的な内視鏡用
外付けＴＶカメラとファイバスコープとを組み合わせた
場合に得られる観察モニタに出画される画像を示したも
のである。この場合、ファイバスコープの画角はほぼ円
形であるので、例えばアスペクト比４：３の観察モニタ
上では、画像が出画されない領域が必ず発生する。従っ
て、本実施例では、前記出画されない領域に白色光を撮
像し、得られた白色光の信号から特性のばらつき度合を
検出し、このばらつきを補正するようにしている。

【００３５】出画画像１１１において、図８（ａ）に示
すように、前記白色光ランプ６２による画像１１２と、
ファイバスコープによる画像１１３とが出画される。（ｂ）は、このときの映像信号１１４を示しており、中
心近傍の走査線１１７に対応する信号である。１１５は
映像信号１１４中の白色光信号であり、このレベルは光
電変換した際には固体撮像素子の感度ばらつきとダイク
ロイックプリズム９の分光特性に依存してＲ、Ｇ、Ｂの
それぞれで異なっている。なお、白色光ランプの画像１
１２は、観察時に邪魔にならないようにモニタ上には表
示しないようにしても良い。

【００３６】固体撮像素子１１，２１，３１の光電変換
出力は、ＧＣＡ７４，８４，９４を経由して信号処理回
路７５，８５，９５に各々入力される。信号処理回路７
５，８５，９５には、映像信号処理に必要な水平同期信
号や垂直同期信号等も入力されており、固体撮像素子１
１，２１，３１の光電変換出力をＲＧＢの標準映像信号
に変換し、この映像信号が観察モニタに入力されて出画
される。

【００３７】前記信号処理回路７５，８５，９５の出力
は、サンプルホールド回路７６，８６，９６にも各々入
力され、タイミングパルス発生器４２から供給されるタ
イミングパルスのタイミングによってサンプルホールド
される。ここで、タイミングパルスの波形は、図８（ｃ
）に示すようになっており、タイミングパルス１１６と
光電変換された白色光信号１１５とが一致した位置にお
いて、白色光信号１１５のレベル１１５ａ点をサンプル
ホールドしている。このサンプルホールドされた電圧は
、混合器７７，８７，９７を経由してＧＣＡ７４，８４
，９４の利得制御入力に各々入力されて利得が制御され
る。

【００３８】信号処理回路７５，８５，９５の出力のＲ
，Ｇ，Ｂ映像信号は、マトリックス回路１０２に入力さ
れ、ここでＣＧＡの利得を制御するための輝度信号が演
算出力されて積分回路１０３で積分され、輝度信号の平
均値が算出される。Ｒ，Ｇ，Ｂの各映像信号からマトリ
ックス演算によって得られた輝度信号の平均値情報は、
差動増幅器１０４の正極性入力端に入力され、電圧増幅
されて混合器７７，８７，９７に入力される。そして、
混合器７７，８７，９７でサンプルホールド回路７６，
８６，９６の出力電圧と前記輝度信号の平均値とが重畳
され、ＧＣＡ７４，８４，９４の利得制御入力にそれぞ
れ供給される。

【００３９】一方、差動増幅器１０４の負極性入力端に
は、基準電圧源１０５が供給されており、固体撮像素子
−ＧＣＡ−混合器−差動増幅器−積分回路−マトリック
ス回路で構成された負帰還ループによって、積分回路１
０３の出力電圧は基準電圧に等しくなるように負帰還制
御される。これにより、固体撮像素子及びプリズムのＲ
ＧＢ間のばらつきが補正された状態で、各色の映像信号
が一定レベルとなるようにＧＣＡ７４，８４，９４の利
得が自動制御される。

【００４０】このように、本実施例によれば、従来困難
であった３板式内視鏡用外付けＴＶカメラにＡＧＣ機能
を実現することが可能となり、特に、光学プリズムの分
光特性ばらつき、複数の固体撮像素子間の特性ばらつき
を補正して、各色の映像信号が一定レベルとなるように
ＣＧＡの利得を制御することができ、精度の良いＡＧＣ
機能を備えることが可能となる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、分
割された各画像信号回路間の特性差を自動的に制御する
ことができ、各色信号のレベルの相対関係を制御するこ
とができ、これにより色再現特性を良好にすることが可
能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るＴＶカメラ装置の信
号処理部の構成図

【図２】内視鏡装置の構成説明図

【図３】本発明の第１実施例に係るＴＶカメラ装置の撮
像部及び信号処理部の構成説明図

【図４】図１のＴＶカメラ装置における映像信号及び基
準信号の説明図

【図５】図１のＴＶカメラ装置におけるサンプルホール
ド回路の構成説明図

【図６】本発明の第２実施例に係るＴＶカメラ装置の撮
像部及び信号処理部の構成説明図

【図７】本発明の第２実施例に係るＴＶカメラ装置の信
号処理部の構成図

【図８】図７のＴＶカメラ装置における映像信号及びタ
イミングパルスの説明図

【符号の説明】

１…ＴＶカメラ装置２…内視鏡３…接眼部１３，２３，３３、４５，４６…混合器１４，２４，３
４…ゲインコントロールアンプ１５，２５，３５…信号
処理回路１６，２６，３６…サンプルホールド回路１７，２７，
３７、４７，４８…差動増幅器１８，２８，３８…基準
電圧源４１…パイロット信号４２…タイミングパルス発生器４３…マトリックス回路４４…積分回路６２…白色光ランプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　内視鏡の接眼部に着脱可能な、被写体
像を３原色に分割して撮像する３板式のＴＶカメラ装置
において、分割された各色信号に基準信号を重畳する基
準信号重畳手段と、前記基準信号が重畳された信号を増
幅する増幅手段と、前記増幅された信号を処理する信号
処理手段と、前記各信号処理手段の出力を比較し、比較
結果に応じて前記増幅手段の利得を制御する利得制御手
段とを備えたことを特徴とする内視鏡用ＴＶカメラ装置
。