JPH08205138A - 電子内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ガンマ補正のためのガンマカーブを画像に応じ
て自動的に変化させて、術者の負担なしに常に最適の画
像を得ることができる電子内視鏡装置を提供することを
目的とする。 【構成】サンプルホールド回路２４から出力される映像
信号を分岐してその映像信号のヒストグラムを算出し、
そのヒストグラムに対応してガンマ補正回路２５のガン
マ補正特性を自動調整するためのガンマ補正特性自動調
整手段１７，３２，３３を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内視鏡観察画像を固
体撮像素子で撮像するようにした電子内視鏡装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子内視鏡装置においては、一般に、内
視鏡観察画像を固体撮像素子で撮像して、サンプルホー
ルド回路においてその撮像信号から映像信号を抽出した
後、ガンマ補正回路において映像信号のガンマ補正を行
うようにしている。ガンマ補正の特性（以下「ガンマカ
ーブ」と言う）は、ガンマ補正回路の基準電圧を変化さ
せることによって調整することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】内視鏡観察を行ってい
ると、内視鏡と被写体との位置関係が頻繁に変化をして
照明窓と被写体との距離が変わることにより、被写体の
明るさが変化をする。そこで一般に、映像信号から画像
の明るさを検出して、それが一定になるように照明光源
の明るさを制御している。

【０００４】しかし、内視鏡と被写体との位置関係が変
化したときは、単に内視鏡観察画像の明るさが変わるだ
けでなく、近距離で明るい部分の画像と遠距離で暗い部
分の画像とが画面内で占める比率なども変わる。

【０００５】したがって、内視鏡と被写体との位置関係
が変化したとき最適の映像を得るためには、照明光源の
明るさを制御するだけでなく、ガンマカーブを変える必
要がある。

【０００６】しかし、従来の電子内視鏡装置において所
望のガンマカーブを得るためには、術者がモニタ画面を
見ながら基準電圧を調整しなければならないので、操作
がはなはだ煩雑になってしまう。そのため、こまめなガ
ンマカーブ調整を行うことは困難であり、最適な画像を
得ることはできなかった。

【０００７】そこで本発明は、ガンマ補正のためのガン
マカーブを画像に応じて自動的に変化させて、術者の負
担なしに常に最適の画像を得ることができる電子内視鏡
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の電子内視鏡装置は、内視鏡観察画像を固体
撮像素子で撮像して、サンプルホールド回路において上
記撮像信号から映像信号を抽出した後、ガンマ補正回路
において上記映像信号のガンマ補正を行うようにした電
子内視鏡装置において、上記サンプルホールド回路から
出力される映像信号を分岐してその映像信号のヒストグ
ラムを算出し、そのヒストグラムに対応して上記ガンマ
補正回路のガンマ補正特性を自動調整するためのガンマ
補正特性自動調整手段を設けたことを特徴とする。

【０００９】なお、上記ガンマ補正回路におけるガンマ
補正特性を手動で調整するためのガンマ補正特性手動調
整手段と、上記ガンマ補正回路におけるガンマ補正特性
の調整を上記ガンマ補正特性自動調整手段と上記ガンマ
補正特性手動調整手段のいずれで行うかを選択するため
の調整手段選択スイッチが設けられていてもよい。

【００１０】

【実施例】図面を参照して実施例を説明する。図２は本
発明の実施例の電子内視鏡装置の全体的構成を示してお
り、内視鏡１の挿入部２の先端に設けられた対物光学系
３による被写体の結像位置に、例えば電荷結合素子（Ｃ
ＣＤ）からなる固体撮像素子４が配置されている。５
は、観察範囲を照明する照明光を伝達するためのライト
ガイドファイババンドルである。

【００１１】ビデオプロセッサ１０に着脱自在に接続さ
れる内視鏡１のコネクタ部６には、固体撮像素子４に入
出力される信号の増幅等を行うための駆動回路７などが
配置されている。

【００１２】ビデオプロセッサ１０は照明光源装置を兼
用しており、内視鏡１のライトガイドファイババンドル
５に対して、光源ランプ１１から照明光が入射される。
その入射光路の途中には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青
（Ｂ）の三色のカラーフィルタが取り付けられた三色回
転フィルタ１２が定速回転するように配置されていて、
ライトガイドファイババンドル５に対して、赤、緑及び
青の各色照明光が時間をずらして順に入射される。

【００１３】固体撮像素子４の駆動回路７と接続される
ＣＣＤプロセス部１４の出力端は、タイミング回路１５
を介してビデオプロセス部１６の入力端に接続されてお
り、ビデオプロセス部１６からの出力信号はモニタ１８
に送られる。

【００１４】そして、ＣＣＤプロセス部１４、タイミン
グ回路１５及びビデオプロセス部１６の動作は、中央演
算装置（ＣＰＵ）を有するシステムコントロール部１７
において連動して制御される。

【００１５】図１は、上述のＣＣＤプロセス部１４とビ
デオプロセス部１６の構成を具体的に示したものであ
る。ＣＣＤプロセス部１４においては、固体撮像素子４
から出力された撮像信号が増幅器２３で増幅された後、
サンプルホールド回路２４で撮像信号から映像信号が抽
出され、ガンマ補正回路２５において映像信号のガンマ
補正が行われる。

【００１６】ガンマ補正された映像信号は、アナログデ
ジタル変換回路２６でデジタル信号化された後、タイミ
ング回路１５によって固体撮像素子４の駆動と同期して
切り換えられて、順次、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
の各色に対応したフレームメモリ２８Ｒ，２８Ｇ，２８
Ｂに格納される。

【００１７】フレームメモリ２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂに
格納された各信号は同時に読み出されて、各々デジタル
アナログ変換回路２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂでアナログの
色信号に変換される。

【００１８】その三色の色信号は、各々三原色信号とし
て出力されると共に、それと並列にＮＴＳＣエンコーダ
３０に入力され、ＮＴＳＣ方式の復合ビデオ信号に変換
されてモニタ１８に出力される。

【００１９】サンプルホールド回路２４の映像信号出力
端は二つに分岐されていて、その一方はガンマ補正回路
２５に接続されているが、もう一方は第２のアナログデ
ジタル変換回路３１に接続されていて、そこでデジタル
信号化された映像信号はヒストグラム算出回路３２に入
力される。

【００２０】ヒストグラム算出回路３２においてヒスト
グラムが算出されると、その結果にしたがって、基準電
圧発生回路３３において基準電圧が自動的に作られて、
その基準電圧が、切り換えスイッチ３４を介してガンマ
補正回路２５に送られる。

【００２１】ガンマ補正回路２５においては、入力され
る基準電圧が変わることによってガンマカーブの形状が
変化する。なお、切り換えスイッチ３４を切り換えるこ
とによって、基準電圧手動調整器３５により手動で設定
される基準電圧をガンマ補正回路２５に入力させること
もできる。

【００２２】その切り換えスイッチ３４の切り換えは、
図示されていないパネルスイッチなどから入力される調
整方式選択信号にしたがって、システムコントロール回
路１７により制御される。

【００２３】図３は、ヒストグラム算出回路３２におけ
るヒストグラム算出のための処理内容を例示するフロー
図であり、Ｓは処理ステップを示す。ここでは、画像を
２次元配列Ａ（Ｘｎ，Ｙｍ）で表すものとする。ただ
し、ｎはＸ方向の画素数、ｍはＹ方向の画素数である。

【００２４】また、ヒストグラムを１次元配列Ｂ（Ｌｅ
ｖｅｌ）で表すと、Ｌｅｖｅｌは濃淡度レベル数を意味
する。例えば、量子化レベルが８ビットなら、０〜２５
５までの２５６レベルである。

【００２５】デジタル信号化された画像データが、Ｓ１
でヒストグラム算出回路３２に転送されると、Ｓ２でデ
ータの初期化を行う。なお、Ｘ方向の位置を示す変数を
ｘとし、Ｙ方向の位置を示す変数をｙとする。

【００２６】そして、Ｓ３でｙを１カウントアップし
て、Ｓ４でｘを初期化した後、Ｓ５でｘを１カウントア
ップしてから、Ｓ６でＬｅｖｅｌにｘ，ｙで示される位
置のＡ（ｘ，ｙ）の濃淡度レベル値を代入する。

【００２７】それが済んだら、Ｓ７でＢ（Ｌｅｖｅｌ）
を１カウントアップして、Ｓ８でｘがｎに達するまでＳ
５から繰り返し、さらにＳ９で、ｙがｍに達するまでＳ
３から繰り返して終了する。このようにして、例えば図
４に示されるように、全画素についての濃淡度レベルの
頻度が算出される。

【００２８】図５は、上述のようにして算出されたヒス
トグラムに対応してガンマ補正の基準電圧を自動的に調
整するための、システムコントロール回路１７において
行われる制御処理のフロー図である。

【００２９】ここでは、Ｓ１１でヒストグラム算出回路
３２に内視鏡の映像信号が入力されると、Ｓ１２で、ガ
ンマ補正の基準電圧調整が自動であるか手動であるかを
判定する。

【００３０】そして、手動調整が選択されている時は、
Ｓ１３で切り換えスイッチ３４を基準電圧手動調整器３
５側に接続して、そこで手動設定された基準電圧をＳ２
１でガンマ補正回路２５に送る。

【００３１】Ｓ１２で自動調整が選択されている場合
は、Ｓ１４で、ヒストグラム算出回路３２においてヒス
トグラムを算出し、Ｓ１５で、図示されていないキーボ
ード等から任意に入力された画像強度のしきい値を設定
する。

【００３２】そして、ヒストグラム上で任意に設定され
た画像強度のしきい値によって分割される二つの領域の
頻度を、次のＳ１６とＳ１７で比較する。そこで、図６
に例示されるようにヒストグラムの分布が平坦化されて
いて、濃淡度レベルの低レベル（Ｌ）の頻度と高レベル
（Ｈ）の頻度が等しい時は、その画像はコントラストが
あるので、ガンマカーブが標準の形状になるような基準
電圧ＶｒｅｆをＳ１８で設定して、Ｓ２１でガンマ補正
回路２５に与える。

【００３３】一方、図７に例示されるように、濃淡度分
布の密な部分が低レベル側にある場合には、画像が全体
的に暗くなるので、暗部の利得を高めるような高い基準
電圧Ｖｒｅｆ＋αをＳ１９で設定して、Ｓ２１でガンマ
補正回路２５に与える。それによって、図８に示される
ように、基準ガンマカーブより膨らんだ形状のガンマカ
ーブに従ったガンマ補正が行われる。

【００３４】また、図９に例示されるように、濃淡度分
布の密な部分が高レベル側にある場合には、画像が全体
的に明るくて色が飛びやすいので、暗部の利得を下げる
ような低い基準電圧Ｖｒｅｆ−αをＳ２０で設定して、
Ｓ２１でガンマ補正回路２５に与える。それによって、
図１０に示されるように、基準ガンマカーブより直線的
な形状のガンマカーブに従ったガンマ補正が行われる。

【００３５】このようにして、映像信号のヒストグラム
が算出されて、それによってガンマカーブの形状が最適
の状態に自動的にリアルタイムで変化するので、常に最
適な画像をモニタ１８に表示することができる。また、
切り換えスイッチ３４を切り換えれば、基準電圧を手動
で調整していつでも所望のガンマカーブを得ることがで
きる。

【００３６】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えばヒストグラムをしきい値で２分割す
るのではなく３つ以上に分割すれば、より高精度にガン
マカーブの形状を制御することができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、分岐された映像信号の
ヒストグラムを算出して、そのヒストグラムに対応して
ガンマ補正回路のガンマ補正特性を自動調整するように
したので、術者が特別な操作をしなくても、ガンマカー
ブの形状が最適の状態に自動的にリアルタイムで変化し
て、常に最適な画像を表示することができる。

【００３８】また、ガンマ補正のための基準電圧を必要
に応じて手動で調整して、所望のガンマカーブを任意に
得ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の回路ブロック図である。

【図２】本発明の実施例の全体構成を示す略示図であ
る。

【図３】本発明のヒストグラム算出のための処理フロー
図である。

【図４】本発明のヒストグラム算出結果を例示するグラ
フ図である。

【図５】本発明のガンマカーブ制御のための処理フロー
図である。

【図６】本発明のしきい値で二分されたヒストグラムの
状態を例示する図である。

【図７】本発明のしきい値で二分されたヒストグラムの
状態を例示する図である。

【図８】本発明のガンマカーブの調整状態を例示する線
図である。

【図９】本発明のしきい値で二分されたヒストグラムの
状態を例示する図である。

【図１０】本発明のガンマカーブの調整状態を例示する
線図である。

【符号の説明】

１７ システムコントロール部 ２４ サンプルホールド回路 ２５ ガンマ補正回路 ３１ アナログデジタル変換回路 ３２ ヒストグラム算出回路 ３３ 基準電圧発生回路 ３４ 切り換えスイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内視鏡観察画像を固体撮像素子で撮像し
   て、サンプルホールド回路において上記撮像信号から映
   像信号を抽出した後、ガンマ補正回路において上記映像
   信号のガンマ補正を行うようにした電子内視鏡装置にお
   いて、 上記サンプルホールド回路から出力される映像信号を分
   岐してその映像信号のヒストグラムを算出し、そのヒス
   トグラムに対応して上記ガンマ補正回路のガンマ補正特
   性を自動調整するためのガンマ補正特性自動調整手段を
   設けたことを特徴とする電子内視鏡装置。
2. 【請求項２】上記ガンマ補正回路におけるガンマ補正特
   性を手動で調整するためのガンマ補正特性手動調整手段
   と、上記ガンマ補正回路におけるガンマ補正特性の調整
   を上記ガンマ補正特性自動調整手段と上記ガンマ補正特
   性手動調整手段のいずれで行うかを選択するための調整
   手段選択スイッチが設けられている請求項１記載の電子
   内視鏡装置。