JPS62155689A - 内視鏡用画像信号処理回路 - Google Patents

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γ補正手段とラヂチュード補１Ｆ−Ｔ：段とを
設りて診断し易い画像を得るようにした固体搬像素子を
用いた内視鏡用画像信号処理回路に関する。

［従来の技術］ 近年、細長の挿入部を挿入することによって、切開づる
ことを必要としないで、体腔内の患部等を診断したり、
必要に応じて処置具を挿入して治療処置のできる内視鏡
が広く用いられるようになった。

上記内視鏡は、挿入部の先端側に配設した結像レンズに
よって、患部等の対象部位を結像し、この結像された光
学像はファイババンドル等の光学的な像伝送手段にて手
元側に伝送し、接眼レンズ系にて拡大観察できるように
なっている。

ところで、内′ｇ１鏡においても、上記光学的な像伝送
手段を用いることなく、結像レンズによって、ＣＣＤ筈
の固体１１ｆｊ像素子の撤象面に光学像を結び、この固
体撮像素子で光電変換した電気的な画像信８をモニタ画
面に表示する電子式の内視ＶＬ（以下、電子スコープと
記す）は画像の記録とか再生等が容易であり、今ｉに広
く用いられる状況にある。

］ニ記電了スコープによる画像においても、使用される
状況が、管腔状や凹凸の激しい被写体が多く、スコープ
から被写体迄のｒ［ｉ　Ｉ）Ｊｌのばらつぎは同−両面
内において約２〜２０ｃｍと言う具合に１０倍程度の差
がある場合が多い。そして照明が点光源に近いために距
離の差は大きな照明むらとなる。

つまり同−両面内において、近い被写体は強くハレーシ
コンを起し、遠い物体は暗くて何も見えない現象が起き
る。これを解決りる手段として、従来の電子スコープに
おいて、例えば特願昭５９−１８３０８３号に示ず様な
自動調光システムが用いられている。

［発明が解決１べき問題点］ ところが上記従来の自動調光システムの原理は画像の輝
度の平均値を一定に保つものであり根本的にラチチュー
ドを向上させるものではない。つまり同一画面内に遠く
て暗い部分と近くて明るい部分を適切な明るさで同時表
示することはできない。

本発明は、上述した点にかんがみてなされたもので、照
明むら等による影響を軽減して診断し易い画像を実現で
きる電子スコープ等に適した内視鏡用画像信号処理回路
を提供することを目的とする。

［問題点を解決づるための手段及び作用］本発明は固体
ｌｒｉ像素子から出力される画像信呂に対し、Ｔ補正回
路を通して非直線性を補正し、さらに後段の輝度信号に
対してラチチュード補正回路を通して照明むら等の影響
を軽減して診断し易いコントラスト を形成している。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第３図は本発明の１実施例に係り、第１図
は１実施例を備えた電子スコープの構成を示し、第２図
はラチチュード補正回路の構成を示し、第３図は第２図
の入出力特性を示す。

第１図に示すように、１実施例を備えた電子スコープ１
は、体腔内等に挿入できるように細長の挿入部２の先端
側に結像レンズ３を配設し、この結像レンズ３の焦点面
にはＣＯＤ等の固体搬像素子４が配設して電子式の撮像
手段が形成しである。

また、上記挿入部２内にはライトガイドファイバ５が挿
通され、外部の光源装置６の照明光を伝送し、その先端
面から配光レンズ７を経て対象物側に照明光を照射でき
るようにしである。

上記光源装置６は、光源ランプ８の照明光を凹面ｖＡ９
で反射し、この反射光【よコンデンサレンズ１１を経て
、ライトガイドファイバ５に連結されるライトガイドケ
ーブルの入射端に集光照射される。この集光照射される
際、３原色透過フィルタを回転軸の回りに設け、モータ
１２で回転駆動される回転フィルタ１３を通すことによ
って、３ＵＡ色の各波長の光で順次照射される。つまり
対象物は各３原色の照明光で順次照明されるようにしで
ある。

ところで、上記固体搬像素子４で光電変換された光学像
の画像信号は低刹１８指数のプリアンプ１４で増幅され
、ＡＧＣ回路１５に入力されると共に、調光用信号を形
成りるために積分器１６に入りされる。

上記積分器１６で積分された信号は、比較増幅器１７の
一方の入力端に印加され、他端の入力端に印加される基
ｌ＄雷電圧のレベルと比較され、この基準電圧■との差
動出力で調光信号が形成され、この調光信号は絞り駆動
回路１８に入力される。

しかして、この絞り駆動回路１８の出力で、自動調光用
絞り１つの絞り量を制御し、ライトガイドファイバ５を
経て対象物を照明する照明光量を自動制御している。

即ち、プリアンプ１４から出力される画像信号の平均レ
ベルが高いと絞り駆動回路１８を経て、絞り１９の絞り
帛を大きく（つより絞り１９の通過光ｉ１が小ざく）さ
れ、対象物を照明Ｊる照明光丹が小さくされる。尚、こ
の場合、積分器１６は、カラー１画面分（各色について
は３フレ一ム分）の期間積分して、輝度信号の積分値を
出力することになり、カラー１画面分ごとに積分器１６
の出力は更新される。カラー画面分の周期ごとに積分器
１６の出力をサンプルホールドづるようにしても良い。

尚、照明光♀を制御する場合に用いられる絞り１９とし
ては、例えば、特願昭５９−１６４７０４号、特願昭５
９−１６４７０１号、特願昭５９−１６２５２３号等に
示されているものを用いることができる。上記絞り１９
は、モータ等の駆動手段で回転することによってその絞
り１品を可変できる・ ところで上記プリアンプ１４の出力はＡＧＣ回路１５で
その入力信号のレベルが小さいと大きく増幅され、入力
信号のレベルが大きいと小さい増幅率で増幅された後、
γ補正回路２１に入力される。

このγ補正回路２１は固体面像素子４の光電変換特性と
か表示管（表示器）の非直線性、システムの非直線性等
を補正づる回路であって、このγ補正がされた後Ａ／Ｄ
変換器２２に入力され、ディジタル圏に変換される。こ
のＡ／Ｄ変換器２２で変換されたディジタル画像信号は
手元側のマルチプレクサ２３を介して赤用フレームメモ
リ２４Ｒ１緑川フレームメモリ２４Ｇ、ｉｆ用フレーム
メモリ２４Ｂに各色の照明のもとての１フレ一ム分が順
次記録される。これらフレームメモリ２４Ｒ１２４Ｇ、
２４Ｂで記録された信号は同時に読み出され、それぞれ
Ｄ／Ａ変換器２５Ｒ１２５Ｇ、２５Ｂを経てアナログＨ
１に変換され、マトリックス回路２６に入力される。こ
のマトリックス回路２６によって、輝度信号Ｙと２つの
色差信ｇＲ−Ｙ、Ｂ−Ｙが取り出される。

上記２つの色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙは、カラーエンコー
ダ回路２７に入力され、一方輝度信号Ｙは、ラチチュー
ド補正回路２８を通してカラーエンコーダ回路２７に入
力される。しかして、このカラーエンコーダ回路２７で
ＮＴＳＣ方式のカラー画像（映像）信号に変換され、カ
ラー表示モニター２９に入力され、表示両面上にカラー
で表示されるようになっている。

上記ラチチュード補正回路２８は、入力される輝度信号
を適度に圧縮して、暗すぎたり、明るすぎたりＪること
なく、診断し易い輝度レベル範囲内に設定するものであ
る。

尚、上記γ補正回路２１とラチチュード補正回路２８は
、ともに信号の圧縮を行う点では同じであるが、γ補正
回路２１だけでラチチュード補正も兼ねて行なおうとづ
ると、画像信号の振幅によって、Ｒ，Ｇ、Ｂの比率が変
化してしまうことになり、診断づる都合上好ましくない
が、１実施例ではγ補正を行った後、輝度信号に変換し
た後に、輝度信号レベルに対して圧縮を行っているので
、この様な不都合は殆／υど生じない。（尚、γ補正を
行わないで、輝度信号に変換した後、この輝度信号のみ
について圧縮すれば、上記不都合は生じないが、途中で
フレームメモリ２４Ｒ１２４Ｇ１２４Ｂに古き込むため
、ディジタル変換を行うことが必要になる。この場合に
は、必要とされる階調方向のビット数が、圧縮後の吊子
化誤差を防ぐために悠激に増大させることが必要になり
、それに付随する回路も急に増えるという不都合が生じ
る。） 従って、１実施例は表示管等の非直線性を補正Ｊるγ補
正回路２１をＡ／Ｄ変換器２２の前段側に設け、且つこ
のＡ／Ｄ変換器２２を経た後のマ１へワックス回路２６
で輝度信号を分離し、この輝度信号に対してラチチュー
ド補正回路２８゛Ｃラチヂユード補正を行っている。こ
のようにして、色相の変化とＭ子化誤差の影響を十分に
軽減できるようにしている。

ところで上記ラチチュード補正回路２８の貝体的構成例
を第２図に示す。

入力信号は第１のリミッタ回路３１に入力されて適宜リ
ミットレベルより高いレベルがリミットされると共に、
第１の利得可変アンプ３２に入力され、この利得可変ア
ンプ２で増幅された出力は、第２のリミッタ回路３３に
入力される。又、このアンプ３２の出力は第２の利得可
変アンプ３４で増幅された後、第３のリミッタ回路３５
に入力される。

上記両利１シ１可変アンプ３２．３４は可変抵抗器３６
にＪ、って可変設定される電圧を利得設定端子に印加す
ることによって、同一の名利（ｑΔ■が可変設定できる
ものが用いである。

上記３つのリミッタ回路３１．３３．３５を経た信号は
加符黒３７で加算されて出力端から圧縮された信号が出
力される。

上記ラチチュード補正回路２８は、例えばマニュアルで
可変抵抗諾３６を可変づることによって、両利１７可変
アンプ３２．３７１の利１７Δ■を可変して、信号の圧
縮率とか圧縮特性を変化できる。例えば、リミッタ回路
３１，３３．３５のリミットレベルを１／３にし、両利
得ＡＶを１．１．２゜２．４と順次変えた場合には、第
３図のａ、ｂ。

ｃ、ｄに示ずＪ：うに変化する。

尚、上記利１７可変アンプ３２．３４及びリミッタ回路
３１．３３．３５等の数を増すことによって所望とする
圧縮特性のラチチュード補正回路を実現できる。

上記１実施例によれば、色相を変えることなく、ラチチ
ュードを改善できる。又、フレームスＥりに書き込むた
めに△／Ｄ′ａ換づる前段側にγ補正を行っているので
ラヂヂュード補正時の１子化誤差を軽減できる。

第４図は本発明の他の実施例を示す。

この実施例を備えた電子スコープ４１では、平均の色相
付近の色相の変化を拡大して表示できるようにしている
。

即ら、第１図に示す電子スコープ１において、ざらに７
トリツクス回路２６から出力される色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ
−Ｙをそれぞれ積分器４２．４３でカラー１画面分の期
間積分し、その積分値をマイクロプロセシングユニット
（ＭＰＵ）４４に図示しないＡ／Ｄ変換器を介して取り
込み、これら色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの積分値から一画
面分での平均の色を演算して求める。しかして、３原色
を色ベクトルで表わした場合、上記平均の色ベクトルの
両側で対称となる３原邑での色の比率を求め、且つ平均
の輝度信号を取り込み、一定の係数舌を乗じで、各色に
ついての絞り量制御信２）を形成する。

つまり、比較増幅器１７の出力で一画面分の絞り量が自
動制御されることになるため、ざらにＭＰＵ４４によっ
て、各色の照明状態になると、その色の照明状態ごとに
、絞り１９の絞り量が大さくあるいは小さく制御し、平
均の色付近の両側の色での照明光量が対称的に大きく設
定され、従って、平均の色付近では微妙な色合いが拡大
（強調）して表示されることになる。例えば、平均色が
赤であると、この赤の両側で対称的となる緑、青での照
明強度が（絞り量を小さくする等して）大ぎくされる。

この場合、白色照明からずれることになるが、一画面で
の平均の色相は殆Ｉυど変わらないように保持される。

つまり、この色強調によって、色相が不確定に変わって
しまうことを防止し、平均の色については色強調を行わ
ない場合と同一に保持できるようにしているので、診断
づる場合、好都合である。尚、この色強調はスイッチＳ
Ｗによって色強調のオン、Ａノを選択できる。この色強
調以外の部分については、第１図に示すものと同様であ
る。

尚、色強調を行う大きさを可変設定したり、色強調の大
きざを表示画面に表示させることもでざる。尚、上記Ｍ
ＰＵ／１４を用いないで、積分２！ｉ４２．４３の出力
をＡ／Ｄ変換器を介してぞの平均の色の両側となる色を
這き込んだＲＯＭに印加し、それら両側の色を読みだし
、この読みだされた色に基づいて、絞り１９を制御する
ようにしても良い。

尚、ラチチュード補正回路２８において、高域フィルタ
笠を通して、照明むらによる低域側の影響を軽減して、
ラチチュードを改善することもできる。

尚、本発明は、色面順次で照明及び撮像を行う場合に限
定されるものでなく、白色照明のもとでカラー１悶像す
る場合に５適用できる。

又、本発明は内視鏡に限らず、固体撮像素子を用いたカ
メラ簀にも適用できる。

［発明の効果］ 以上述べたＪ：うに本発明によれば、γ補正回路とラチ
チュード補正回路とを設けると」ｔに、γ補ｊＴ回路を
Δ／ｒ）変換する前段に、ラチチュード補正回路をマト
リックス回路を経た輝度信号に対して行うようにしであ
るので、簡単な構成で照明むら等の影；ｌテを軽減して
ラチチュードを改善した診断し易いカラー画像を得るこ
とができる。

又、ラヂヂュード補正時の吊子化誤差を軽減できる。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第３図は本発明の１実施例に係り、第１図
は１実施例を備えた電子スコープの構成を示１Ｗ４成図
、第２図はラチチュード補正回路の構成例を示すブロッ
ク図、第３図は第２図のラチチュード補正回路の入出力
特性を示Ｊ特性図、第４図は本発明の他の実施例を示？
１ＭＩＪ成図である・。 １・・・電子スコープ　　２・・・挿入部３・・・結像
レンズ　　　４・・・囚体保像素子５・・・ライトガイ
ドファイバ ６・・・光源装置　　　　８・・・光源ラン１１３・・
・回転フィルタ　１４・・・プリアンプ１５・・・Ａ　
Ｇ　Ｃ回路　　１６・・・積分器１７・・・比較増幅器
　　１８・・・絞り駆動回路１９・・・絞り　　　　　
２１・・・γ補正回路２２・・・△／Ｄ変換器 ２８・・・ラチチュード補正回路 第２図 出力

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固体撮像素子を用いて撮像された画像信号をＡ／Ｄ変換
   器でＡ／Ｄ変換してフレームメモリに書き込み、且つフ
   レームメモリから読み出してカラー表示モニタに表示可
   能とする内視鏡において、前記Ａ／Ｄ変換器の前段側に
   γ補正回路を設けると共に、Ａ／Ｄ変換器の後段側で、
   輝度信号に対してラチチュード補正を行うラチチュード
   補正回路を設けたことを特徴とする内視鏡用画像信号処
   理回路。