JPH11151203A

JPH11151203A - 内視鏡撮像装置

Info

Publication number: JPH11151203A
Application number: JP9320055A
Authority: JP
Inventors: Kotaro Ogasawara; 弘太郎小笠原; Makoto Tsunakawa; 誠綱川; Hideki Tashiro; 秀樹田代; Akihiko Mochida; 明彦望田; Katsuyuki Saito; 克行斉藤; Noboru Kusamura; 登草村; Shinji Yamashita; 真司山下; Kuniaki Kami; 邦彰上; Wataru Ono; 渉大野
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-11-20
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 1999-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で、高輝度部分も飽和することな
く、その輝度変化等を反映したダイナミックレンジの拡
大ができるような撮像を行うことができる内視鏡撮像装
置を提供する。【解決手段】ＣＣＤ２２はＣＣＤドライバ２４により
撮像時間が異なる高速及び低速の素子シャッタでで駆動
され、低速で撮像された信号はＤＳＰ３０を経て検波回
路３２の高輝度レベル検出用の参照信号ＲＥＦと比較さ
れ、その比較信号が入力される置換回路３１により、高
輝度レベル部分が高速で撮像された信号を係数倍等した
ものに相当する信号で置換した置換信号を生成すること
により、ダイナミックレンジを拡大し、さらにＫｎｅｅ
圧縮回路３９で輝度レベルを全体的に圧縮して表示手段
で白つぶれ等が発生しないで表示できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内視鏡に備えた撮
像手段で撮像した映像信号を表示手段にて表示する内視
鏡撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、内視鏡は医療用分野及び工業用分
野で広く用いられるようになった。また、最近は光学式
内視鏡の接眼部に撮像手段を備えたテレビカメラを装着
したテレビカメラ外付け内視鏡や、先端部に撮像手段を
備えた電子内視鏡により、撮像した内視鏡画像をモニタ
に表示する内視鏡撮像装置も広く用いられるようになっ
た。

【０００３】図１６は従来の内視鏡撮像装置５１を示
す。この内視鏡撮像装置５１は硬性内視鏡５２にテレビ
カメラ５３を装着したテレビカメラ外付け内視鏡５４
と、硬性内視鏡５２に照明光を供給する光源装置５５
と、テレビカメラ５３の撮像手段に対する信号処理を行
うビデオプロセッサ５６と、このビデオプロセッサ５６
から出力される映像信号を表示するカラーモニタ５７と
から構成される。

【０００４】硬性内視鏡５２はライトガイドケーブル６
４を介して光源装置５５に接続され照明光が供給され
る。この照明光は硬性内視鏡５２内の図示しないライト
ガイドを経て先端部から前方に出射され、患部等の被写
体を照明する。

【０００５】照明された被写体は対物光学系や伝送光学
系を経てテレビカメラ５３のカメラヘッド７０内の結像
レンズ７１により、固体撮像素子、より具体的には電荷
結合素子（ＣＣＤと略記）７２に結像する。

【０００６】このＣＣＤ７２はカメラケーブル７３の信
号線を介してビデオプロセッサ５６と接続され、ビデオ
プロセッサ５６内のＣＣＤドライバ７４からＣＣＤ７２
にＣＣＤドライブ信号が印加されることにより、ＣＣＤ
７２で光電変換されて出力されるＣＣＤ出力信号（画像
信号）はテレビカメラ５３内のプリアンプ７５で増幅さ
れた後、ビデオプロセッサ５６内のプリプロセス回路７
６に入力される。

【０００７】ＣＣＤドライバ７４には基準信号を発生す
る基準信号発生回路（ＳＳＧと略記）７７からの基準信
号が入力されるタイミングジュネレータ（ＴＧと略記）
７８からＣＣＤ７２に印加するＣＣＤドライブ信号を発
生するタイミング信号が入力される。なお、ＳＳＧ７７
はプリプロセス回路７６等の回路に基準信号を供給す
る。

【０００８】プリプロセス回路７６に入力されたＣＣＤ
出力信号はＣＤＳ（相関二重サンプリング）やＳ／Ｈ
（サンプルホールド）等の前処理が行われた後、Ａ／Ｄ
変換回路７９に入力されてデジタル信号に変換された
後、デジタルシグナルプロセッサ（以下ＤＳＰと略記）
８０に入力される。

【０００９】このＤＳＰ８０で信号処理され、Ｄ／Ａ変
換回路８３を介してポストプロセス回路８４に入力され
ると共に、例えば輝度信号は検波回路８２に入力され
る。この検波回路３２は１フレーム分の輝度信号を積分
してその平均値を算出すると共に、その平均値から明る
さの基準信号を減算して基準信号からのずれ量に相当す
る差分信号を求め、その差分信号をＴＧ７８に出力す
る。

【００１０】このＴＧ７８はこの差分信号に応じて素子
シャッタの速度、つまりＣＣＤ７２による露光時間を可
変設定することにより、撮像された信号の出力レベルを
観察に適したレベルに自動設定する。

【００１１】上記ポストプロセス回路８４に入力された
信号は映像信号に変換する処理を行われ、モニタ５７に
撮像された被写体像が表示される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では平均レベルを観察に適した値に設定できても、
コントラストの強い被写体の場合には図１７に示すよう
に輝度レベルが大きい部分Ｅがホワイトクリップレベル
以上になってしまい、この部分Ｅがクリップ或いは飽和
して表示されために白つぶれになり、この部分を観察す
ることができなくなる欠点がある。

【００１３】（発明の目的）本発明は、上述した点に鑑
みてなされたもので、簡単な構成で、高輝度部分も飽和
することなく、その輝度変化等を反映したダイナミック
レンジの拡大ができるような撮像を行うことができる内
視鏡撮像装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】体腔内に挿入される内視
鏡と、体腔内を照明するための照明光を内視鏡に供給す
る光源装置と、前記内視鏡の撮像光学系が結ぶ光学像を
光電変換して電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像
素子の出力する電気信号に対する信号処理を行う信号処
理装置と、前記信号処理装置から出力される映像信号を
表示する表示手段とを備えた内視鏡撮像装置において、
前記撮像素子への露光量を切り替える露光量制御手段
と、露光量の多い撮像条件で得られた画像の高輝度部分
を検出する高輝度検出手段と、前記高輝度検出手段によ
り検出された高輝度部分の画像データを露光量が少ない
画像から作成した画像データで置換する置換手段と、を
設けることにより、簡単な構成で、高輝度部分もその輝
度変化を反映した信号を生成して、ダイナミックレンジ
を拡大する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。（第１の実施の形態）図１ないし図８は本発明の第１の
実施の形態に係り、図１は本発明の第１の実施の形態の
内視鏡撮像装置の構成を示し、図２は高速及び低速の素
子シャッタで撮像した場合等の入出力特性等を示し、図
３は検波回路の構成を示し、図４は置換回路の構成を示
し、図５は補間回路の構成を示し、図６はＫｎｅｅ圧縮
回路の構成を示し、図７はＫｎｅｅ圧縮回路に入力され
る信号と出力される信号を示し、図８はカラーモニタに
入力される信号の輝度レベルを示す。

【００１６】図１に示すように本発明の第１の実施の形
態の内視鏡撮像装置１Ａは硬性内視鏡２にテレビカメラ
３を装着したテレビカメラ外付け内視鏡４と、硬性内視
鏡２に照明光を供給する光源装置５と、テレビカメラ３
の撮像手段に対する信号処理を行うビデオプロセッサ
（或いはカメラコントロールユニット）６と、このビデ
オプロセッサ６から出力される映像信号を表示するカラ
ーモニタ７とから構成される。

【００１７】硬性内視鏡２は細長の挿入部１１と、この
挿入部１１の後端に設けられた把持部１２と、この把持
部１２の後端に設けられた接眼部１３とを有し、把持部
１２にはライトガイド口金が設けられ、ライトガイドケ
ーブル１４を介して光源装置５に接続される。

【００１８】そして、光源装置５内のランプ１５の白色
の照明光がコンデンサレンズで集光されてライトガイド
ケーブル１４内のライトガイドに供給され、この照明光
はさらに硬性内視鏡２のライトガイド１６を経てその挿
入部１１の先端部の照明窓に取り付けられたライトガイ
ド先端面から前方に出射され、患部等の被写体を照明す
る。

【００１９】この照明窓に隣接する観察窓には対物レン
ズ１７が取り付けられ、その結像位置に被写体像を結像
する。結像された像は対物レンズ１７に対向して挿入部
１１内に配置されたリレーレンズ系１８により伝送さ
れ、接眼部１３付近に像を結ぶ。この像は接眼部１３に
設けた接眼レンズ１９により拡大観察することができ
る。

【００２０】この接眼部１３にはテレビカメラ３のカメ
ラヘッド２０が装着されることにより、このカメラヘッ
ド２０内で接眼レンズ１９に対向配置された結像レンズ
２１により、固体撮像素子、より具体的には電荷結合素
子（ＣＣＤと略記）２２に結像する。

【００２１】このＣＣＤ２２の撮像面（光電変換面）の
直前にモザイクフィルタ２２ａが取り付けられており、
各画素に入力される光を光学的に色分離する。つまり、
本実施の形態の撮像手段は白色照明の下で、カラーの撮
像信号を得る同時式の撮像手段を用いている。

【００２２】このＣＣＤ２２はカメラケーブル２３内の
信号線を介してビデオプロセッサ６と接続され、ビデオ
プロセッサ６内のＣＣＤドライバ２４からＣＣＤ２２に
ＣＣＤドライブ信号が印加されることにより、ＣＣＤ２
２で光電変換されて出力されるＣＣＤ出力信号（画像信
号）はテレビカメラ３内のプリアンプ２５で増幅された
後、ビデオプロセッサ６内のプリプロセス回路２６に入
力される。

【００２３】ＣＣＤドライバ２４には基準クロック等の
基準信号を発生する基準信号発生回路（ＳＳＧと略記）
２７からの基準クロックが入力されるタイミングジュネ
レータ（ＴＧと略記）２８からＣＣＤ２２に印加するＣ
ＣＤドライブ信号を発生するタイミング信号が入力され
る。なお、ＳＳＧ２７はプリプロセス回路２６等の回路
に基準クロックを供給し、各回路はこの基準クロックに
同期して動作する。

【００２４】本実施の形態では撮像素子としてのＣＣＤ
２２での撮像を、露光量（より具体的には露光時間或い
は撮像時間）が異なる２つの露光条件で被写体像を撮像
するように切り替え撮像を行うように制御する露光量制
御手段と、かつ露光量が多い露光条件で撮像された画像
における輝度レベルが高い部分を露光量が少ない露光条
件で撮像された画像の画像データで置換する置換手段を
設けている。

【００２５】このため、ＴＧ２８は同一フレーム内の１
フィールド期間（例えば１／６０秒）に、例えばその１
／２の時間（つまり、１／１２０秒）と１／８の時間
（つまり、１／４８０秒）の２つの異なる露光時間が選
られるようなタイミング信号をＣＣＤ２２に印加して、
転送部に転送された信号電荷を出力信号としてＣＣＤ２
２から出力させる。

【００２６】このようにして、ＣＣＤ２２からは各フィ
ールド期間に露光量が少ない条件で撮像した信号と露光
量が多い条件で撮像した信号とを交互に出力する。つま
り、ＣＣＤ２２からは各フィールド期間に短い露光時間
（撮像時間）で撮像された高速の素子シャッタによる信
号と長い露光時間で撮像された低速の素子シャッタによ
る信号とがＣＣＤ出力信号として交互に出力されること
になる。

【００２７】この場合、図２に示すように低速の素子シ
ャッタによる撮像ではＣＣＤ２２の露光量（より正確に
はＣＣＤ２２への入射光強度）に対する映像出力レベル
の特性は符号Ｓａで示すように立ち上がりの傾きが大き
く、ＣＣＤ飽和レベルＣｓａｔに達し易く、このＣＣＤ
飽和レベルＣｓａｔで出力が飽和してしまうが、これに
対して高速の素子シャッタによる撮像ではＣＣＤ２２の
露光量（より正確にはＣＣＤ２２への入射光強度）に対
する映像出力レベルの特性は符号Ｓｂで示すように立ち
上がりの傾きが小さく、ＣＣＤ飽和レベルＣｓａｔに達
しにくい（なお、本明細書では簡単化のために、これら
の符号Ｓａ，Ｓｂの特性の信号も同じ符号で示す）。

【００２８】プリプロセス回路２６に入力されたＣＣＤ
出力信号はＣＤＳ（相関二重サンプリング）やＳ／Ｈ
（サンプルホールド）等の前処理が行われた後、Ａ／Ｄ
変換回路２９に入力されてデジタル信号に変換された
後、デジタルシグナルプロセッサ（以下ＤＳＰと略記）
３０に入力される。

【００２９】このＤＳＰ３０はフィールドメモリを有
し、高速の素子シャッタで撮像された信号Ｓｂをこのフ
ィールドメモリに格納すると共に、次のフィールド期間
に入力される低速の素子シャッタで撮像された信号Ｓａ
と同期して読み出すと共に、ルックアップテーブル（Ｌ
ＵＴと略記）３０ａ（図４参照）を通すことにより、適
宜の係数が乗算されたものに相当する信号Ｓｂ′となり
２つの出力端Ａ，Ｂの一方の出力端Ａから置換回路３１
に、他方の出力端Ｂから出力される低速の素子シャッタ
で撮像された信号Ｓｂと共に同時に出力される。

【００３０】また、出力端Ａから出力される低速の素子
シャッタで撮像された信号Ｓａは高輝度検出手段として
の検波回路３２に入力される。この検波回路３２は図３
に示すようにＤＳＰ３０から入力される信号Ｓａから検
出しようとする高輝度レベルのしきい値に相当する参照
信号ＲＥＦを減算する減算器３３で構成され、この減算
した出力信号が置換回路３１に置換制御を行う置換制御
信号ＣＴＬとして入力される。この参照信号ＲＥＦはそ
のレベル値が例えばＣＣＤ飽和レベルＣｓａｔに設定さ
れている。

【００３１】また、信号Ｓｂ′は信号ＳａがＣＣＤ飽和
レベルＣｓａｔになる露光量でこの値と一致し、それよ
り大きい露光量になる程大きなレベルになる特性となる
ようにＬＵＴ３０ａが設定されている。なお、ＬＵＴ３
０ａを用いる代わりに、ＤＳＰの演算処理により、ＬＵ
Ｔ３０ａを通した場合とほぼ同様の特性にして出力する
ようにしても良い。

【００３２】この置換回路３１は図４に示すようにスイ
ッチ或いはセレクタ３４で構成され、このセレクタ３４
の切換を制御する制御端に検波回路３２から出力される
置換制御信号ＣＴＬが印加され、この信号が“Ｈ”の場
合には接点ａに印加される信号Ｓａを出力し、“Ｌ”の
場合には接点ｂに印加される信号Ｓｂ′を出力するよう
に制御する。

【００３３】つまり、置換回路３１からはＣＣＤ飽和レ
ベルＣｓａｔ以下の信号の場合には図２の実線で示す低
速の素子シャッタで撮像された信号Ｓａが出力され、こ
のＣＣＤ飽和レベルＣｓａｔ以上の信号の場合には１点
鎖線で示す高速の素子シャッタで撮像された信号Ｓｂに
適宜の係数倍等したものに相当する信号Ｓｂ′で置換さ
れて図２の点線で示す信号Ｇ１が出力される。

【００３４】この置換により、低速の素子シャッタで撮
像された画像における高輝度部分は高速の素子シャッタ
で撮像された画像における高輝度部分に対応する画像部
分（より正確にはさらに乗数倍等した画像部分）で置換
されることになり、その高輝度部分が飽和しない画像と
なるように合成される。

【００３５】つまり、従来例では図１７のように高輝度
部分Ｅは飽和してしまい、その部分Ｅの輝度レベルが変
化しないが、本実施の形態では図８に示すように高輝度
部分も置換により輝度レベルが変化する（つまり、高輝
度部分の輝度レベルを反映した）波形となる（なお、図
８は後述するように置換後に輝度レベルを全体的に圧縮
したものである）。

【００３６】この置換回路３１から出力される信号Ｇ１
は補間回路３５に入力され、補間処理される。この補間
回路３５は例えば図５に示す構成である。この補間回路
３５は入力信号を一時記憶するメモリ３６と、入力信号
及びメモリ３６から読み出された信号を加算する加算器
３７と、１／２の係数器（１／２にする乗算器）３８と
からなり、入力された信号はメモリ３６で一時格納さ
れ、次のフレームの信号と同期して読み出され、加算器
３７で加算され、さらに１／２の係数器３８で平均値に
されて次段のＫｎｅｅ圧縮回路３９に入力される。この
Ｋｎｅｅ圧縮回路３９は図６に示すようにＬＵＴ４０で
構成される。

【００３７】上述の置換回路３１により、置換すること
で、図２で示すような特性にしてダナミックレンジの拡
大を行った信号Ｇ１にしている（実際にはさらに補間回
路３５で補間処理を行っている）が、そのまま出力した
のではカラーモニタ７で表示した場合にダナミックレン
ジを拡大した高レベル側が飽和してしまうので、Ｋｎｅ
ｅ圧縮回路３９を構成するＬＵＴ４０を通すことにより
全体を圧縮して出力する。

【００３８】つまり、図２のようにダイナミックレンジ
を拡大した信号をカラーモニタ７に出力した場合には図
７（Ａ）に示すように拡大した部分が表示手段としての
カラーモニタ７の飽和レベルＭｓａｔを越えてつぶれて
しまうので、Ｋｎｅｅ圧縮回路３９を構成するＬＵＴ４
０を通すことにより全体を圧縮して図７（Ｂ）に示すよ
うカラーモニタ７の飽和レベルＭｓａｔを越えないよう
にしてカラーモニタ７側に出力する。

【００３９】そして例えば図８のような特性の映像信号
にされる。このＫｎｅｅ圧縮回路３９の出力信号はＤ／
Ａ変換回路４１に入力され、アナログの映像信号に変換
された後、ポストプロセス回路４２に入力される。この
ポストプロセス回路４２では色分離等してＲ，Ｇ，Ｂの
標準的な映像信号に変換してカラーモニタ７に出力し、
カラーモニタ７画面に被写体像をカラー表示する。

【００４０】本実施の形態によれば、露光量が多い条件
で撮像した信号Ｓａにおける高輝度部分を検波回路３２
の参照信号ＲＥＦとしてのＣＣＤ飽和レベルＣｓａｔと
比較してこのレベルＣｓａｔを越える信号に対しては露
光量が少ない条件で撮像した信号Ｓｂに適宜の係数を乗
算などしたものに相当する信号Ｓｂ′に置換して出力す
ることにより、ダイナミックレンジ拡大を行うようにし
ているので、簡単な構成で高輝度部分の輝度変化を反映
できるようにダイナミックレンジ拡大ができる。

【００４１】また、全体的に圧縮してカラーモニタ７に
出力するようにしているので、図１７のようにコントラ
ストが強い被写体の場合にも、図８のように白つぶれ等
が発生することなく、高輝度部分もその輝度変化を反映
した波形にでき、従ってその部分の輪郭等も観察するこ
とができる。

【００４２】（第２の実施の形態）次に第２の実施の形
態の内視鏡撮像装置を説明する。第１の実施の形態では
２種類の露光時間により撮像して、置換により、ダイナ
ミックレンジを拡大したが、本実施の形態では４種類の
露光時間により撮像して、これらを置換合成してダイナ
ミックレンジを拡大するものである。

【００４３】図９に示す第２の実施の形態の内視鏡撮像
装置１Ｂは図１の内視鏡撮像装置１Ａにおいて、４種類
の露光時間制御を行い、それにより得られる４種類の画
像を合成する手段を採用している。

【００４４】図１０は４回のタイミング信号により撮像
される信号の入出力特性等を示す。例えば２フレーム期
間に、最も速い素子シャッタ（つまり、最も短い露光時
間）で撮像した場合から少しづつ遅い素子シャッタで合
計４回撮像するようにＣＣＤ２２の撮像時間制御を行
い、それらにより得られる信号の特性を符号Ｓｄ，Ｓ
ｃ，Ｓｂ，Ｓａで示している。

【００４５】従って、ＤＳＰ３０′には２フレーム期間
内に４種類の露光時間で撮像された信号が入力され、こ
のＤＳＰ３０′は３つのフィールドメモリに信号Ｓｄ，
Ｓｃ，Ｓｂを格納し、最も遅い素子シャッタで撮像した
信号Ｓａが入力されるタイミングでこれら３つのフィー
ルドメモリに格納された信号Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄを同時に
読み出し、その内の３つの信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃを出力
端Ａ，Ｂ，Ｃから検波回路３２′に出力すると共に、信
号Ｓａはそのまま、そして残り３つの信号Ｓｂ，Ｓｃ，
ＳｄはＤＳＰ３０′内のＬＵＴ３０ｂｃｄを通して信号
Ｓｂ′，Ｓｃ′，Ｓｄ′に変換して出力端Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄからこれらの信号Ｓａ，Ｓｂ′，Ｓｃ′，Ｓｄ′を置
換合成回路３１′に出力する。

【００４６】つまり、図１１に示すように信号Ｓｉ（ｉ
＝ｂ，ｃ，ｄ）はそれぞれＬＵＴ３０ｉを通すことによ
り、それぞれ信号Ｓｉ′として置換合成回路３１′に出
力される。

【００４７】また、検波回路３２′には出力端Ａ，Ｂ，
Ｃからの信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃが入力される。

【００４８】つまり、この検波回路３２′は図１２のよ
うに３つの減算器３３ａ，３３ｂ，３３ｃで構成され、
高輝度部分を検出するレベルに設定した参照信号ＲＥＦ
を減算して、減算した信号の極性を置換制御信号ＣＴＬ
ａ，ＣＴＬｂ，ＣＴＬｃとして置換合成回路３１′に出
力する。参照信号ＲＥＦは例えば、第１の実施の形態と
同様にＣＣＤ飽和レベルＣｓａｔに設定している。

【００４９】また、この置換合成回路３１′は図１３に
示すようにデータセレクタ３４′で構成され、置換制御
信号ＣＴＬａ，ＣＴＬｂ，ＣＴＬｃにより入力端ａ，
ｂ，ｃ，ｄに印加される信号Ｓａ，Ｓｂ′，Ｓｃ′，Ｓ
ｄ′から１つの信号が選択されるように制御される。

【００５０】具体的には、全ての置換制御信号ＣＴＬ
ａ，ＣＴＬｂ，ＣＴＬｃが“Ｌ”の場合には接点ａが選
択されて信号Ｓａが出力され、置換制御信号ＣＴＬａの
みが“Ｈ”の場合には接点ｂが選択されて信号Ｓｂ′が
出力され、置換制御信号ＣＴＬａ及びＣＴＬｂが“Ｈ”
の場合には接点ｃが選択されて信号Ｓｃ′が出力され、
全ての置換制御信号ＣＴＬａ，ＣＴＬｂ，ＣＴＬｃが
“Ｈ”の場合には接点ｄが選択されて信号Ｓｄ′が出力
される。

【００５１】そして、図１０に示すようにこれらの４つ
の信号Ｓａ，Ｓｂ′，Ｓｃ′，Ｓｄ′でダイナミックレ
ンジが拡大された信号Ｇ２となる。この信号Ｇ２は補間
回路３５を経てＫｎｅｅ圧縮回路３９で第１の実施の形
態と同様に圧縮される。

【００５２】その他は第１の実施の形態と同様である。
本実施の形態も第１の実施の形態と同様の効果を有す
る。また、本実施の形態によれば、最も低速の素子シャ
ッタで撮像された（つまり、最も撮像時間が多く、露光
量が多い条件で撮像された）被写体画像に対応する信号
Ｓａに対し、その高輝度部分を複数の信号、具体的には
３つの信号Ｓｂ′，Ｓｃ′，Ｓｄ′で置換してダイナミ
ックレンジが拡大された信号Ｇ２を生成しているので、
１つの信号Ｓｂ′で置換してダイナミックレンジが拡大
された信号Ｇ１を生成する場合よりも、ＣＣＤ２２の露
光量（より正確には入射光強度）に対する映像信号レベ
ルの変化がよりスムーズな特性にできる。

【００５３】なお、第２の実施の形態では複数の信号Ｓ
ａ，Ｓｂ，Ｓｃを検波回路３２′に入力しているが、例
えば信号Ｓｃのみを入力して、検波回路３２′側で複数
の異なる基準レベル以下か否かを判断することにより、
信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃを検波回路３２′に入力の場合に
おける判断と同様の置換制御信号ＣＴＬａ，ＣＴＬｂ，
ＣＴＬｃを生成することもできる。

【００５４】また、本実施の形態では４種類の異なる撮
像期間で撮像した場合で説明したが、３種類の異なる撮
像期間で撮像した場合にも同様に適用できるし、５種類
以上異なる撮像期間で撮像した場合にも同様に適用でき
る。

【００５５】（第３の実施の形態）次に第３の実施の形
態の内視鏡撮像装置を説明する。例えば第１の実施の形
態では低速の素子シャッタで撮像した信号Ｓａの高輝度
部分を高速の素子シャッタで撮像した信号Ｓｂの係数を
乗じたものに相当する信号Ｓｂ′で置換して置換信号を
生成し、この置換信号をさらにＫｎｅｅ圧縮回路３９で
全体的に圧縮してカラーモニタ７に表示するようにして
いる（第２の実施の形態も基本的に同様である）。

【００５６】これに対し、図１４に示す本実施の形態の
内視鏡撮像装置１Ｃでは低速の素子シャッタで撮像した
信号Ｓａに対して高輝度部分を検出する参照信号ＲＥＦ
のレベルをＣＣＤ飽和レベルＣｓａｔより低い輝度レベ
ルＣｒｅｆの参照信号ＲＥＦ′に設定した検波回路３
２″を採用し、この輝度レベルＣｒｅｆより高い部分を
高速の素子シャッタで撮像した信号Ｓｂの係数を乗じた
ものに相当する信号Ｓｂ′で置換して置換信号Ｇ１″を
生成する。

【００５７】この場合の置換信号Ｇ１″はその高輝度レ
ベルがＣＣＤ飽和レベルＣｓａｔ以下となるように設定
している。このようにして生成された置換信号Ｇ１″を
図１５に示す。このように設定しているので、図１の内
視鏡撮像装置１ＡにおけるＫｎｅｅ圧縮回路３９を通し
て信号Ｇ１を圧縮により得られる信号Ｇ１′をＫｎｅｅ
圧縮回路３９を通す事なく得られるようにしている。

【００５８】このため、図１４の内視鏡撮像装置１Ｃで
は図１の内視鏡撮像装置１ＡにおけるＫｎｅｅ圧縮回路
３９を省いた構成になっている。その他は第１の実施の
形態と同様の構成である。本実施の形態によれば、置換
後に圧縮手段で圧縮を行うことなく、第１の実施の形態
とほぼ同様の作用効果が得られる。

【００５９】なお、本実施の形態の変形例として、ＤＳ
Ｐ３０は信号Ｓａをそのまま出力端Ａから置換回路３１
等に出力するようにしているが、他方の信号ＳｂをＬＵ
Ｔ３０ａを通して信号Ｓｂ′にして出力するのと同様
に、予めＬＵＴ等で圧縮した信号Ｓａ′にして、その信
号Ｓａ′を図１４の置換回路３１及び検波回路３２″に
出力するようにしても良い。この変形例の作用効果はほ
ぼ第３の実施の形態と同様の作用効果を有する。

【００６０】また、本実施の形態は簡単化のため２種類
の異なる撮像期間で撮像した場合で説明したが、第２の
実施の形態のように４種類の期間で撮像を行う場合にも
同様に適用できるし、４回以外の回数の場合にも同様に
適用できる。

【００６１】なお、例えば第１の実施の形態等におい
て、Ｋｎｅｅ圧縮回路３９は入力される信号の輝度信号
レベルを全体的に圧縮するようにしても良い。なお、上
述の実施の形態等では撮像時間を変えることにより、露
光量が異なる条件で撮像するようにしているが、光源装
置５によるランプ１５の発光量を制御することにより、
露光量が異なる条件で撮像する手段を構成することもで
きる。例えば、１フレーム期間における一方の１フィー
ルド期間では通常の発光量の１／４で発光させ、他方の
１フィールド期間では通常の発光量で発光させるように
パルス状に発光させ、各フィールド期間で撮像した信号
をＣＣＤ２２から出力するようにすれば、第１の実施の
形態と同様な信号Ｓａ，Ｓｂを得ることができる。

【００６２】なお、第１の実施の形態では撮像手段を備
えた内視鏡としてテレビカメラ外付け内視鏡４を採用し
ているが、このテレビカメラ外付け内視鏡４の代わりに
例えば図１の硬性内視鏡２における対物レンズ１７の結
像位置にモザイクフィルタ２２ａなどを備えたＣＣＤ２
２を配置した同時式の電子内視鏡を用いても良い。

【００６３】また、挿入部１１が硬性の硬性内視鏡２に
限らず、軟性の挿入部の場合の内視鏡の場合にも同様に
適用できる。また、同時式の照明及び撮像を行うものに
限定されるものでなく、面順次式の照明及び撮像を行う
内視鏡装置にも適用できることは明らかである。また、
本発明は上述した各実施の形態等に限定されるのもでな
く、各実施の形態等を部分的に組み合わせて構成される
実施の形態等も本発明に属する。

【００６４】［付記］１．体腔内に挿入される内視鏡と、体腔内を照明するた
めの照明光を内視鏡に供給する光源装置と、前記内視鏡
の撮像光学系が結ぶ光学像を光電変換して電気信号に変
換する撮像素子と、前記撮像素子の出力する電気信号に
対する信号処理を行う信号処理装置と、前記信号処理装
置から出力される映像信号を表示する表示手段とを備え
た内視鏡撮像装置において、前記撮像素子への露光量を
切り替える露光量制御手段と、露光量の多い撮像条件で
得られた画像の高輝度部分を検出する高輝度検出手段
と、前記高輝度検出手段により検出された高輝度部分の
画像データを露光量が少ない画像から作成した画像デー
タで置換する置換手段と、を設けたことを特徴とする内
視鏡撮像装置。

【００６５】２．前記露光量制御手段は前記撮像素子の
露光量を少なくとも３種類以上切り替え、前記置換手段
は少なくとも２種類以上の異なる露光量により得られた
画像から作成した画像データで最も露光量の多い条件で
得られた画像の高輝度部分の画像データを置換する付記
１記載の内視鏡撮像装置。３．さらに、前記高輝度部分の画像データを露光量が少
ない画像から作成した画像データで置換した置換画像に
対して、その輝度レベルを全体的に圧縮する圧縮手段を
有する付記１記載の内視鏡撮像装置。

【００６６】４．体腔内に挿入される内視鏡と、体腔内
を照明するための照明光を内視鏡に供給する光源装置
と、前記内視鏡の撮像光学系が結ぶ光学像を光電変換し
て電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子の出力
する電気信号に対する信号処理を行う信号処理装置と、
前記信号処理装置から出力される映像信号を表示する表
示手段とを備えた内視鏡撮像装置において、前記撮像素
子への撮像露光量を切り替える撮像露光量制御手段と、
撮像露光量の多い撮像条件で得られた画像の高輝度部分
を検出する高輝度検出手段と、前記高輝度検出手段によ
り検出された高輝度部分の画像データを露光量が少ない
画像から作成した置換用画像データで、該置換用画像デ
ータの輝度レベルが前記表示手段の飽和レベル以下とな
るように置換する置換手段と、を設けたことを特徴とす
る内視鏡撮像装置。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、体
腔内に挿入される内視鏡と、体腔内を照明するための照
明光を内視鏡に供給する光源装置と、前記内視鏡の撮像
光学系が結ぶ光学像を光電変換して電気信号に変換する
撮像素子と、前記撮像素子の出力する電気信号に対する
信号処理を行う信号処理装置と、前記信号処理装置から
出力される映像信号を表示する表示手段とを備えた内視
鏡撮像装置において、前記撮像素子への露光量を切り替
える露光量制御手段と、露光量の多い撮像条件で得られ
た画像の高輝度部分を検出する高輝度検出手段と、前記
高輝度検出手段により検出された高輝度部分の画像デー
タを露光量が少ない画像から作成した画像データで置換
する置換手段と、を設けているので、簡単な構成で、高
輝度部分もその輝度変化を反映した信号を生成でき、ダ
イナミックレンジを拡大できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の内視鏡撮像装置の
構成を示すブロック図。

【図２】高速及び低速の素子シャッタで撮像した場合の
入出力特性及び置換で合成した信号の入出力特性を示す
図。

【図３】検波回路の構成を示す図。

【図４】置換回路の構成を示す図。

【図５】補間回路の構成を示すブロック図。

【図６】Ｋｎｅｅ圧縮回路の構成を示す図。

【図７】Ｋｎｅｅ圧縮回路に入力される信号と出力され
る信号を示す図。

【図８】カラーモニタに入力される信号波形の輝度レベ
ルを示す図。

【図９】本発明の第２の実施の形態の内視鏡撮像装置の
構成を示すブロック図。

【図１０】異なる速度の素子シャッタで撮像した場合の
入出力特性及び置換で合成した信号の入出力特性を示す
図。

【図１１】ＤＳＰ内のＬＵＴの構成を示す図。

【図１２】検波回路の構成を示す図。

【図１３】置換合成回路の構成を示す図。

【図１４】本発明の第３の実施の形態の内視鏡撮像装置
の構成を示すブロック図。

【図１５】高速及び低速の素子シャッタで撮像した場合
の入出力特性及び置換で合成した信号の入出力特性を示
す図。

【図１６】従来例の内視鏡撮像装置の構成を示すブロッ
ク図。

【図１７】従来例における欠点を説明する信号波形図。

【符号の説明】

１…内視鏡撮像装置２…硬性内視鏡３…テレビカメラ４…テレビカメラ外付け内視鏡５…光源装置６…ビデオプロセッサ７…カラーモニタ１１…挿入部１７…対物レンズ２２…ＣＣＤ２４…ＣＣＤドライバ２７…ＳＳＧ２８…ＴＧ３０…ＤＳＰ３０ａ…ＬＵＴ３１…置換回路３９…Ｋｎｅｅ圧縮回路３２…検波回路３３…減算器３４…セレクタ４２…ポストプロセス回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者望田明彦東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者斉藤克行東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者草村登東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者山下真司東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者上邦彰東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者大野渉東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】体腔内に挿入される内視鏡と、体腔内を
照明するための照明光を内視鏡に供給する光源装置と、
前記内視鏡の撮像光学系が結ぶ光学像を光電変換して電
気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子の出力する
電気信号に対する信号処理を行う信号処理装置と、前記
信号処理装置から出力される映像信号を表示する表示手
段とを備えた内視鏡撮像装置において、前記撮像素子への露光量を切り替える露光量制御手段
と、露光量の多い撮像条件で得られた画像の高輝度部分を検
出する高輝度検出手段と、前記高輝度検出手段により検出された高輝度部分の画像
データを露光量が少ない画像から作成した画像データで
置換する置換手段と、を設けたことを特徴とする内視鏡撮像装置。