JPH07118810B2 - 色ずれ防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、色順次照明方式を用いた内視鏡撮像装置に
おける静止画の色ずれ防止装置に関する。

〔従来の技術〕 近年、内視鏡の先端にCCD等の固体撮像素子を設け、体
腔内を赤，緑，青の３色光で順次照明して体腔内の画像
をカラー撮影し、モニター装置に表示されたカラー画像
をもとに診断を行う内視鏡撮像装置が開発されている。
この方式で１枚のカラー画像を撮影するには３色の成分
画像を撮影する必要があるので、時間がかかり被写体の
動きや手ぶれにより画像の色ずれが発生し易い。

この色ずれを防止する手段として、本件出願人の出願に
係る特開昭61−71790号公報においては、撮像手段によ
って異なる時刻で撮像された画像の差に基づいて画像の
色ずれを検出する手段を備え、この検出手段の出力に応
じて撮像手段の撮像速度を制御するようにしたものが提
案されている。この方式によれば被写体の動作速度に応
じて撮像手段の動作速度が変化し、速く動く被写体の場
合でも色ずれが生じないようにすることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記公報提案の内視鏡撮像装置における色ず
れ防止手段は、動画像における色ずれを防止するように
したものであり、モニター装置において静止画を観察す
る場合は、従来は内視鏡撮像装置に静止指示がなされる
と、その指示に基づき無条件で撮像手段の静止動作を行
い静止画を得るようにしていた。したがって被写体と内
視鏡先端の位置が相対的に動いている時点で静止指示を
行った場合には静止画に色ずれが発生する。この色ずれ
は、本来の被写体像を見にくくするため、病変部等を観
察者が見落としてしまうというおそれがあった。

この色ずれの発生していない静止画を得るためには、色
ずれがない静止画が得られるまで静止指示と静止解除を
繰り返すという煩雑な操作を必要とするという問題があ
った。また静止画に色ずれが生じている場合、画像処理
的に補正し、色ずれを除去する方法も提案されている
が、装置が大規模になるばかりでなく、画像の周辺部が
補正できないという欠点があった。

本発明は、従来の内視鏡撮像装置において静止画を得る
場合における上記問題点を解決するためになされたもの
で、簡単な構成で色ずれの少ない静止画を容易に得るこ
とのできる内視鏡撮像装置における色ずれ防止装置を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

上記問題点を解決するため、本発明は、画像静止指示手
段と、複数枚のフレーム又はフィールド画像を記録する
手段と、前記画像静止指示手段による画像静止指示によ
り、前記記録手段に記録された複数枚のフレーム又はフ
ィールド画像のうち最も色ずれ量の少ない画像を検出す
る手段とで、色順次照明方式を用いた内視鏡撮像装置に
おける色ずれ防止装置を構成するものである。

内視鏡の被写体は主に生体であり、被検者の心臓の鼓動
や呼吸によって被写体は動いていることが多いが、鼓動
も呼吸も周期があり、あるタイミングでは被写体は静止
するか、動きは非常に少なくなる。そしてこの時点にお
ける撮像画像には色ずれは殆ど発生しなくなる。したが
って複数枚のフレーム又はフィールド画像を記録された
場合、その中には色ずれが殆ど発生していない画像が含
まれる可能性が極めて高く、その中で最も色ずれ量の少
ない画像を検出して選択表示することにより、色ずれの
少ない静止画を容易に得ることができる。これにより静
止指示と静止解除を繰り返す煩雑な操作を行う必要がな
くなり、その結果、検査時間は短縮され、被検者の苦痛
の軽減を計ることができる。

〔実施例〕

以下実施例について説明する。第１図は、本発明に係る
内視鏡撮像装置における色ずれ防止装置の一実施例を示
すブロック構成図である。図において、１は電子内視鏡
で、先端部に対物レンズ２が配置されており、その結像
位置にCCD等で構成される撮像素子３が設けられてい
る。４はグラスファイバー等で構成されたライトガイド
で、生体内に照明光を導入するためのものである。

５は赤，緑，青の透過フィルターが設けられたカラーフ
ィルター円板で、前記ライトガイド４の一端面に対向し
て回転自在に配置されていて、モータ６に連結されて駆
動されるようになっている。７はキセノンランプ等で構
成される照明用ランプで、ランプ駆動回路８に接続され
ている。９は集光レンズで、ランプ７からの発光をカラ
ーフィルター円板５を介してライトガイド４の一端面に
集光させる位置に配置されている。

10は画像静止スイッチで、電子内視鏡１の操作部に設け
られており、画像静止制御回路11に接続されている。12
はCCD等の撮像素子の駆動回路や、ビデオアンプ等で構
成される映像回路で、撮像素子３が接続されている。映
像回路12の出力は、A/D変換器13に接続され、A/D変換器
13の出力は、半導体スイッチ等で構成される切り替えス
イッチ14の共通端子に接続されている。切り替えスイッ
チ14の各切り替え端子は半導体メモリ等で構成される画
像メモリ（ｒ）15,画像メモリ（ｇ）16,画像メモリ
（ｂ）17にそれぞれ接続されている。

画像メモリ（ｒ）15,画像メモリ（ｇ）16,画像メモリ
（ｂ）17の各出力端は、更にそれぞれ、画像メモリ入力
スイッチ（ｒ）18,画像メモリ入力スイッチ（ｇ）19,画
像メモリ入力スイッチ（ｂ）20を介して、画像メモリ
（R1〜R5）21〜25,画像メモリ（G1〜G5）26〜30,画像メ
モリ（B1〜B5）31〜35に接続されている。画像メモリ
（R1〜R5）21〜25の各出力端は、画像メモリ出力スイッ
チ（ｒ）36を介してD/A変換器（Ｒ）37に接続され、ま
た画像メモリ（G1〜G5）26〜30の各出力端は、画像メモ
リ出力スイッチ（ｇ）38を介してD/A変換器（Ｇ）39
に、更にまた画像メモリ（B1〜B5）31〜35の各出力端
は、画像メモリ出力スイッチ（ｂ）40を介してD/A変換
器（Ｂ）41にそれぞれ接続されている。

D/A変換器37の出力であるＲ（赤）画像信号は、カラー
モニター42のＲ入力端子に入力されている。一方D/A変
換器39の出力であるＧ（緑）画像信号は、カラーモニタ
ー42のＧ入力端子、及び色ずれ比較手段43に入力されて
いる。またD/A変換器41の出力であるＢ（青）画像信号
も同様に、カラーモニター42のＢ入力端子、及び色ずれ
比較手段43に入力されている。色ずれ比較手段43の出力
は画像選択制御回路44に接続されており、該画像選択制
御回路44の出力端は、前記画像メモリ出力スイッチ（r,
g,b）36,38,40の各制御入力端に接続されている。

次にこのように構成されている内視鏡撮像装置における
色ずれ防止装置の動作について説明する。ランプ７から
放射された白色光は、モータ６によって回転駆動されて
いるカラーフィルター円板５を通過することによりR,G,
Bの色順次光となり、電子内視鏡１のライトガイド４の
一方の端面に入射する。ライトガイド４の端面に入射さ
れた色順次光はライトガイド４内を伝送され、電子内視
鏡１の先端に到達し、ライトガイド４の他端面から出射
される。出射された色順次光は胃壁等の被写体を照明
し、被写体の像は対物レンズ２によって撮像素子３に結
像される。撮像素子３は映像回路12によって駆動される
と共に、その出力は該映像回路12によってビデオ信号化
される。

映像回路12の出力は、A/D変換器13によってデジタル化
され、そのデジタル画像データは切り替えスイッチ14に
よって、R,G,B成分画像データ毎に切り替えられなが
ら、画像メモリ（ｒ）15,画像メモリ（ｇ）16,画像メモ
リ（ｂ）17にそれぞれ入力し記録される。なお切り替え
スイッチ14はカラーフィルター円板５の回転に同期し
て、色順次光の光色に応じて順次切り替え動作されるよ
うになっている。

次いで画像メモリ（ｒ）15,画像メモリ（ｇ）16,画像メ
モリ（ｂ）17に記録された各画像データは、画像メモリ
入力スイッチ（r,g,b）18,19,20を介して、画像メモリ
（R1）21,画像メモリ（G1）26,画像メモリ（B1）31に高
速で転送される。この転送動作は、テレビジョンの同期
信号期間を利用して行われる。画像メモリ（R1）21,画
像メモリ（G1）26,画像メモリ（B1）31に転送された画
像データは、テレビジョンの同期信号に同期して読み出
され、画像メモリ出力スイッチ（r,g,b）36,38,40を介
してD/A変換器（Ｒ）37,D/A変換器（Ｇ）39,D/A変換器
（Ｂ）41によってアナログ信号に変換され、カラーモニ
ター42に表示される。通常は、フレーム毎に上記転送が
行われるので、TVモニター24では、動画像が観察され
る。

画像を静止して観察する場合には、操作者は画像静止ス
イッチ10を押して静止指示を行う。この画像静止スイッ
チ10が押圧操作されると、画像静止指示信号が画像静止
制御回路11へ送られる。

画像静止制御回路11は、画像メモリ入力スイッチ（r,g,
b）18,19,20を予め定められたフレーム又はフィールド
毎に切り替え、異なったタイミングでR,G,B各成分画像
データを、それぞれ残り（本実施例では４個）の画像メ
モリ（R2〜R5）22〜25,画像メモリ（G2〜G5）27〜30,画
像メモリ（B2〜B5）32〜35に順次記録する。全ての画像
メモリへの記録が終了すると、画像選択制御回路44が各
タイミングの画像データを、前記画像メモリ（R1〜R5）
21〜25,画像メモリ（G1〜G5）26〜30,画像メモリ（B1〜
B5）31〜35から順次選択して読み出し、色ずれ比較手段
43へ送出する。

色ずれ比較手段43においては、５枚の画像群のうちどの
タイミングで記録したR,G,B画像が最も色ずれが少ない
かの検知を行い、その検知結果を画像選択制御回路44に
出力する。画像選択制御回路44は、前記色ずれ比較手段
43からの検知信号に基づき、最も色ずれの少ない画像が
表示されるように、画像メモリ出力スイッチ（r,g,b）3
6,38,40を切り替え制御する。その結果、最も色ずれの
少ない静止画像がカラーモニタ42ー上で観察される。

この際、観察される静止面は、５枚の画像のうち色ずれ
が最も少ない静止画であり、見易い画像である。画像静
止を解除するには、図示しない解除スイッチ等で画像静
止制御回路11をリセットしたりすればよい。

内視鏡の被写体は主に生体であり、先に述べたように被
検者の心臓や鼓動や呼吸によって被写体が動いているこ
とが多いが、鼓動も呼吸も周期があり、あるタイミング
では被写体は静止するか、あるいは動きが極めて少なく
なる。したがって上記実施例のように、色ずれ比較手段
で色ずれ量を比較して、色ずれ量が最も少ない画像を選
択して表示することにより、実用上色ずれの影響が除去
された静止画を得ることができる。

第２図は、上記第１図に示した実施例における色ずれ比
較手段43の具体的構成例を示すブロック図である。

通常の内視鏡画像の緑（Ｇ）成分と青（Ｂ）成分との関
係を調べると、第３図に示すようになっている。この図
から、内視鏡画像を構成する各画素のＧ成分とＢ成分
が、直線の関数を中心に、限られた範囲でばらついてい
ることがわかる。そのばらつきは被写体によって異なる
が、多くの画素が中心の直線の近くに存在する。したが
って、通常の内視鏡画像の多くの画素のＧ成分とＢ成分
の比は、ほぼ一定であると考えてよい。

また被写体によっては、第４図に示すように、Ｇ成分と
Ｂ成分は折れ線状に分布する場合もあるが、単純な折れ
線状であり、画素データの大きさの範囲を区切って考え
れば、Ｇ成分とＢ成分の比はほぼ一定といえる。

第２図に示す構成例は、上記事実に基づいて緑と青の画
像信号から色ずれを検知するようにしたものである。す
なわちD/A変換器（Ｇ）39の出力は減算器45の一方の入
力端に入力されると共に、積分器（１）46に入力される
ようになっており、一方D/A変換器（Ｂ）41の出力は、
可変利得増幅器47を介して減算器45の他方の入力端に入
力されると共に、積分器（２）48に入力されるようにな
っている。そして積分器（１）46及び積分器（２）48の
各出力は、可変利得増幅器47の利得を制御する利得制御
回路49に入力され、利得制御回路49の出力端は可変利得
増幅器47の利得制御入力端に接続されている。

減算器45の出力端はウィンドコンパレータ50に接続され
ている。ウィンドコンパレータ50の出力端は積分器
（３）51に接続されており、該積分器（３）51の出力は
A/D変換器52に入力され、該A/D変換器52の出力は、半導
体メモリ等で構成されるレジスタ53に入力されると同時
に、比較器54に入力されるようになっている。そして前
記レジスタ53及び比較器54は、これらレジスタ53及び比
較器54をはじめ各種タイミングを制御するタイミング制
御回路55に接続されており、このタイミング制御回路55
からは色ずれ最小画像番号が出力されるようになってい
る。

次にこのように構成された色ずれ比較手段43の動作につ
いて説明する。まずD/A変換器（Ｇ）39を介して、積分
器（１）46で１フィールド又は１フレーム分のＧ画像デ
ータを積分する。一方、D/A変換器（Ｂ）41及び可変利
得増幅器47を介して積分器（２）48で１フィールド又は
１フレーム分のＢ画像データを積分する。積分器（１）
46及び積分器（２）48の各出力は、利得制御回路49で比
較され、この利得制御回路49の出力は両積分器（１）46
及び積分器（２）48の各出力が等しくなるように、可変
利得増幅器47の利得を制御する。

その結果、通常の内視鏡画像は、Ｇ成分の方がＢ成分よ
りもレベルが高いにも拘わらず、減算器45に入力される
画像信号のＧ成分とＢ成分は、フィールド又はフレーム
期間内でその積分値が等しくなる。減算器45はD/A変換
器（Ｇ）39の出力と可変利得増幅器47の出力の差を出力
するが、色ずれが生じていない場合は、減算器45の出力
をほぼ０にする画素、すなわちＧ成分と、Ｂ成分に可変
利得増幅器47の利得を乗じた値が等しくなる画素は多
い。逆に、色ずれが生じている場合は、減算器45の出力
を、ほぼ０にする画素は上記に比べて少なくなる。

ウィンドコンパレータ50で減算器45の出力が０付近にな
る画素信号のみを抽出し、画面全体について積分器
（３）51によって積分することにより、画面全体の色ず
れ量が得られる。したがって積分器（３）51の出力は色
ずれ量を示していることになる。この色ずれ量を示す積
分器（３）51の出力が最小となる画像を検出するため、
積分器（３）51の出力はA/D変換器52によってデジタル
化され、直前の比較結果が記憶されているレジスタ53の
内容と比較するため比較器54に入力される。なお最初の
画像を比較する場合には、レジスタ53をリセットして０
にクリアしておけばよい。そして５枚の画像の色ずれ量
が順次比較され、最終的にレジスタ53には、最も色ずれ
の少ない画像の場合の積分器（３）51の値がデジタル化
されて記録される。そしてタイミング制御回路55がレジ
スタ53の内容に基づいて最も色ずれ量の少ない画像に対
応する画像メモリ番号を出力する。

上記実施例では、画像静止スイッチ10が押されたのち、
画像メモリ群ヘシーケンシャルに複数画像を記録するよ
うに構成したものを示したが、本発明はこれに限ること
なく、常時画像メモリ群へシーケンシャル又はサイクリ
ックに複数画像を記録しておき、画像静止スイッチ10が
操作される直前の複数画像から色ずれ量の最も少ない画
像を選択するように構成してもよい。操作者が画像静止
操作を行うのには、多少時間がかかるので、静止タイミ
ングが遅れる。上記の方法によれば、この遅れを無くす
ことができるので有用である。

また第２図に示した色ずれ比較手段においては、積分器
（１）46,積分器（２）48,積分器（３）51等で、画面全
体について積分したものについて示したが、通常の電子
内視鏡においては、内視鏡画像部は一部である。したが
って、上記各積分器で各種積分を行う場合、内視鏡画像
部以外の画素は対象としないようにする必要がある。そ
のためには、内視鏡画像部を示すマスク信号を発生さ
せ、それによって積分器の機能を制御するように構成す
ればよい。

更に色ずれ検知を、内視鏡画像全体について行わず、例
えば画像中央部のみ、あるいは特定走査線上のみについ
て行ってもよい。この場合、適当なマスク信号を発生さ
せ、特定の領域のみ、色ずれ検知を行えばよい。

また第２図に示した色ずれ比較手段においては、緑
（Ｇ）成分と青（Ｂ）成分を利用して色ずれを検知する
ものを示したが、これに限ることなく、他の色成分画像
を用いて色ずれを検知するように構成してもよい。更に
はまた一旦、画像の微分処理等を行い、輪郭の強調又は
抽出を行った２色の色成分画像を利用して色ずれを検知
するように構成してもよい。

また一般に電子内視鏡装置から得られるビデオ信号はガ
ンマ補正されているが、本発明においては、色ずれ比較
手段に入力する前に、逆ガンマ特性をもつ回路を通して
線形にしてから処理を行うように構成してもよい。

また本発明に係る色ずれ防止装置は、電子内視鏡装置に
組み込んでもよいし、あるいは電子内視鏡装置とは別体
に構成し、電子内視鏡装置から得られるビデオ信号を利
用して色ずれを検知し、電子内視鏡装置の画像静止動作
を外部から制御するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれ
ば、色ずれ量検出手段で色ずれの最も少ない画像を検出
して、該画像を表示するように構成したので、色ずれの
少ない静止画を容易に得ることができる。したがって静
止指示と静止解除を繰り返す煩雑な操作を行う必要がな
くなり、それに伴い検査時間が短縮され被検者の苦痛の
軽減化を計ることができる等の利点が得られる。また色
ずれを補正する方式に比べ、簡単な構成で小型低コスト
の色ずれ防止装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る内視鏡撮像装置における色ずれ
防止装置の一実施例のブロック構成図、第２図は、第１
図における色ずれ比較手段の一構成例を示すブロック
図、第３図及び第４図は、内視鏡画像を構成する各画素
の緑成分と青成分の分布状態を示す図である。 図において、１は電子内視鏡、３は撮像素子、４はライ
トガイドを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】色順次照明方式を用いた内視鏡撮像装置に
   おいて、画像静止指示手段と、複数枚のフレーム又はフ
   ィールド画像を記録する手段と、前記画像静止指示手段
   による画像静止指示により、前記記録手段に記録された
   複数枚のフレーム又はフィールド画像のうち最も色ずれ
   量の少ない画像を検出する手段とを備え、前記検出手段
   の検出信号に基づき最も色ずれ量の少ない画像を選択表
   示するように構成したことを特徴とする色ずれ防止装
   置。