JPH01178235A - 内視鏡装置 - 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、任意のガンマ特性と任意の階調変換を同時に
行う信号処理系を有する内視鏡装置に関Ｊる。

［従来の技術と発明が解決しようとする問題点］近年、
ＣＣＤ等の個体搬像素子を撮像手段に用いた電子式の内
視鏡が実用化された。この電子式の内視鏡装置に於いて
は、撮像索子の光電変換特性とＣＲＴで表示される特性
とが異なり、表示される映像が実際の被写体と異なって
しまうため、信Ｖ）処理系にはガンマ補ＩＩＴ手段が設
けられている。

従来、可変のデジタルガンマ補正を行うことのできる信
号処理手段として、第９図に示すようなルック・アップ
・テーブルメモリ１を用いたものがある。これは、ＣＣ
ｔ）　２によって電気信ｑに変換し、ブリブ１コセス回
路３で映像信号として出力されるアドレス信号４に階調
変換回路５で階調変換を施し、アナログ−デジタル変換
器６によってデジタル信号７に変換りる。さらに、デジ
タル化された信号７はルック・アップ・チー・プルメモ
リ１のアドレス信号として印加され、ルック・アップ・
テーブルメモリ１に一１込まれた線形補正とガンマ補正
を行うデータを読みだづ“。また、キーボード８のデー
タ入力に対してマイクロプロしツリ（以下ＭＰＵ）９が
前記アドレス信号を切り換えることにより、ルック・ア
ップ・テーブルメモリ１に書込まれた複数のガンマ特性
の一つを選択？Ｊ−ることができる。選択されたガンマ
特性によって線形補正及びガンマ補正された信号は、デ
ジタル−アナログ変換器１０によってアナログ化された
信号１１としてポストプロセス回路１２に入力され、所
定の映像信号に変換されてＣＲＴ１３に入力される。

ところで、映像信号を第１０図（ａ）のようにデジタル
化した後にガンマ補正を行った場合、第１０図（ｂ）の
ように低レベルが伸長された特性になってしまうことに
なる。このため、この場合の量子化誤差が第１０図（Ｃ
）のようにアナログでガンマ補正してからデジタル化を
した場合の量子化誤差よりも大きくなってしまう。そこ
で、特開昭６１−２０８９９０号公報では、第１１図（
ａ）のように階調変換をアナログ−デジタル変換する前
に行うことより、低レベルを伸長した後でアナログ−デ
ジタル変換し、さらに、第１１図（ｂ）のような線形補
正を行った後でガンマ補正を行うことによって、第１１
図（Ｃ）のように低レベルでのｊ１量子化Ｊ１差を小さ
くすることができる画像信号母子化装置が開示されてい
る。

ところが、以上のような構成では任意のガンマ特性に対
して一つの階調変換にしか対応できないため、ガンマ補
正後の出力データの吊子化精度が劣化し、被写体を忠実
に再生できなくなるという欠点が生じる。

本発明は、以上のような従来の問題点を解決するもので
、任意のガンマ特性に対してそのガンマ補正後の出力信
号のｈ量子化誤差を小さくするように、任意のガンマ特
性と任意の階調変換が同時に行うことのできる信号処理
系を有する内視ｖＬ装置を記供りることを目的とする。

［問題点を解決するための手段及びその作用］第１図に
示す原理図において、Ｃ０Ｄ２によって電気信号化され
ブリプロセス回路３によって前処理された映像信り３は
、階調変換及びア犬ログーデジタル変換部１６によって
、任意の非線形特性（線形特性も含む。）に変換されデ
ジタル信ｆシに変換される。（階調変換を行うアナログ
−デジタル変換器に於いても同様に行える。）上記デジ
タル信号は、複数の線形特性及びガンマ補正を書込んだ
ルック・アップ・デープルメモリを有する線形補正及び
ガンマ補正部１７の任意の一つのテーブルメモリのアド
レスに入力され、階調変換されているデジタル信号に線
形補正とガンマ補正を施したデータが読みだされる。

ところで、外部入力装置（キーボード）１８より、任意
のガンマ特性を選択するための信号を入力信号判別回路
部１９に入力すると、この入力信号判別回路１９は、複
数のデープルメモリを持つルック・アップ・テーブルメ
モリのアドレスを切換えろための信号を送り、選択した
ガンマ特性にたいして出力信号の量子化誤差が小さくな
るように、階調変換の非線形特性を変える。

線形補正及びガンマ補正部１７より読みだされた信号は
、デジタル−アナログ変換器１０を介してアナログ信号
化され、ポストプロセス回路１２で所定の映像信号に変
換し出力されＣＲＴ１３にて映像表示される。

［実施例］ 第２図ないし第６図は本発明の第１実施例に係り、第２
図は第１実施例の内視鏡装置の構成図、第３図は信号処
理系のブロック図、第４図はアナログ−デジタル変換器
の構成図、第５図はアナログ−デジタル変換機の入出力
特性を示づ非線形特性グラフ、第６図はガンマ特性に対
応した階調特性でアナログ−デジタル変換される非線形
特性グラフである。

第２図に示すように、第１実施例の内視鏡装置２１は電
子内視鏡２２と、この電子内視鏡２２に照射光を供給す
る光源部２３を内蔵し、前記電子内視鏡２２から送出さ
れる映像信号を信号処理する信号処理系２４からなる制
御装置２５と、この制御装置２５から出ツノされる映像
信号を画面上に表示する一Ｅニタ（ＣＲＴ＞１３とから
構成されている。

生体等の検査部２７内に挿入される挿入部２８は、長尺
な可撓管部２９どこの可撓管部２９の先端に連設された
上下／左右方向へ湾曲可能な湾曲部３０と、この湾曲部
３０の先端に連設された先端部３１とで構成されている
。先端部３１は、入射された光を映像信号に変換するＣ
ＣＬ）２と、この前方に段りられたス・１物レンズ３２
及びライトガイド３３とから構成されている。また、前
記挿入部２８の後端には、大径の操作部３４が連設され
、この操作部３４の側部からはユニバーサルコード３５
が延設されており、このユニバーサルコード３５の先端
に設けられた光源用及び信号用コネクタ３６が前記制御
装置２５に接続されている。

第３図において、Ｃ０Ｄ２からの電気信号は、ブリプロ
セス回路３に入力され、ホワイト・バランス等の前処理
が行なわれた映像信号としてのアナログ信号４にされ、
線形補正端子（リファレンス電圧）を持つ並列比較形の
アナログ・デジタル変換器４０に印加される。

一方、キーボード４１から任意のガンマ特性を選択する
ための信号は、ＭＰＵ４２で判別され、判別された信号
は複数の線形特性とガンマ特性のデータを保持するルッ
ク・アップ・テーブルメモリとしてのＲＯＭ４．３のア
ドレスを切換えるための信号となる。さらに、ＭＰＬＩ
４２からはアナログ−デジタル変換器４０の線形補正端
子に任意の電圧を与える電圧発生回路４４に対してもそ
の電ｊ［を制御するための信号を送る。また、アドレス
信号の印加によりＲＯＭ４３から読みだされたデジタル
信号４５は、デジタル−アナログ変換器１０でアナログ
信号４６に変換されポストプロセス回路１２に入力され
る。このポストプロセス回路１２によりアナログ信号４
６は、Ｒ，Ｇ、Ｂ’Ｓの所定の映像信号に変換されＣＲ
Ｔ　１３に出力される。

第４図はアナログ−デジタル変換器４０の構成を示し、
入力端子５０にはアブ−ログ信号Ｖｉｎが印加され、基
準電圧端子５１．５２には基準電圧ＶＲＴ、　ＶＩＩＢ
がそれぞれ印加される。入力端子５０は、２　ｎＩＩノ
コンハＬｚ−９０ｉ　（：コｒ、ｉ＝１．２゜・・・２
ｎ）の一方の入力端に接続され、］ンバレータＣ１，Ｃ
２，・・・の他方の入力端には直列接続の抵抗Ｒ／２．
Ｒ，・・・で基￥−電圧端子５１．５２間の電圧Ｖ　Ｒ
Ｔ−Ｖ　ＲＢを分圧した電圧が印加される。

これら、２１個のコンパレータＣ１，Ｃ２，・・・（仝
休を、符号５３で示す。）の出力端はデジタル信号をコ
ード化するエンコーダ５４の入力端に接続されコード化
されたｎビットのデジタル信号が出力される。また、％
Ｑ′Ｋｉ圧端子５１．５２間を分圧する抵抗Ｒ／２．Ｒ
，・・・の中点には、線形補正端子５５が接続され、リ
ファレンス電圧ＶＲＨが印加される。このリファレンス
電圧ＶＲＨを変化させることにより、所望とするガンマ
特性に対応した階調変換及びアナログ−デジタル変換を
同時に行えるようにしている。このリファレンス電圧Ｖ
ＲＨは、ガンマ特性を選択する手段となるキーボード４
１の出力信号を判別するＭＰＵ４２の出力制御信号にも
とずぎ、電圧発生回路４４が生成する。

次に、以上のように構成された内視鏡装置２１の作用を
説明する。

光源部２３より出射された光は、ライトガイド３３を介
して先端部３１より検査部２７の内部表面に向けて照射
され、この反射光は対物レンズ３２を介してＣ０Ｄ２で
電気信号に変換されて図示しない信号用ケーブルを介し
て、第３図のブロック図で示されるような構成を有する
信号処理系２４に人力される。

第３図に承りように、Ｃ０Ｄ２からの電気信号はブリプ
ロセス３に入力され、映像信号としてのアナログ信号Ｖ
ｉｎとして出力される。

このアナログ信号Ｖｉｎは、第４図に示１゛構成のアナ
ログ−デジタル変換器４０のアナログ信号入力端子５０
に印加される。

第４図において、Ｈ＜準電圧端子５２．５２の間の電圧
Ｖ　ＲＴ−Ｖ　ＲＢを基準抵抗Ｒ／２．Ｒ，・・・によ
り分圧されたり準電圧が各コンパレータＣｉに与えられ
、イの基準′電圧とアナログ信号Ｖｉｎが比較される。

また、コンパレータ５３の出力がエンコーダ５４に入力
されることにより、ｎビットのデジタル信号としてコー
ド化され、アナログ信号を吊子化する。

したがって、第４図の線形補正端子５５に５えるリファ
レンス電圧ＶＲＨを基準電；±端子５１，５２間で動か
すことによって、第５図に示すような非線形特性を得る
ことができ非線形なアナログ（ｉｊ号を吊子化すること
が一つのアナ口グーデジタル変換器４０で行える。

一方、キーボード４１より任意のガンマ特性の一つを選
択Ｊるための信号をＭＰＵ４２に送る。

ＭＰＵ４２は、送られてきた信号を判別し、複数のガン
マ特性のデータを書込んだＲＯＭ４３のアドレスを切換
えるための信号を送る。

また、ＭＰＵ４２はアナログ−デジタル変換器４０の線
形補正端子５５に与えるリファレンス電圧ＶＩＩＨを制
御するための信号を、電圧発生回路４４に送る。

ＭＰＵ４２より出力される制御信号を受取った電圧発生
回路４４は、その信号に応じたリファレンス電圧ＶＩＩ
Ｍを発生し、アナログ−デジタル変換器４０の線形補正
端子５５に与える。

したがって、ＭＰＵ４２はＲＯＭ４３のアドレスとデジ
タル−アナログ変換器４０の線形補正端子５５に与える
リファレンス電圧ＶＲＨを同時に制御することができる
。

さらに、任意のガンマ特性に対して量子化誤差を均一に
するには、アナログーデジタル変換するまえでそのガン
マ特性と同じ非線形補正を行えばよい。しかしながら、
アナログでガンマ特性と同じ特性を再現することはでき
ないため、第６（ａ）、（ｂ）のようにそれぞれのガン
マ特性に応じた非線形補正を行う。

第６図（Ｃ）に示すように、任意のガンマ特性に対しで
そのガンマ特性の傾きが１になる点ａを選び、その点ａ
の入力レベルをＸ％とすると、入力レベルがＸ％、出力
レベルが５０％になる点すを非線形特性の折れ点として
選ぶことによって、量子化誤差を均一にすることができ
る。

以上ににす、任意のガンマ特性に対して、一つの非線形
特性を決定ＩＪ−ることかでき、その非線形特性に応じ
た線形特性のデータとガンマ特性のデータをＲＯＭ４３
に書込むことが可能となる。

したがって、キーボード４１より任意のガンマ特性を選
ぶことニヨリ、ＭＰＵ４２がＲＯＭ　４３からそのガン
マ特性と線形特性のデータを読み出りようにアドレスを
切換え、さらにアナログ−デジタル変換器４０の線形補
正端子５５に与えるリファレンス電圧ＶＲＨを決定する
ため、量子化誤差の少ないガンマ補正を行うことができ
る。

このようにガンマ補正されたデジタル信号４５は、デジ
タル−アナログ変換器１０でアナログ信号化され、この
アナログ信号４６は、ポストプロセス１２で所定の映像
信号に変換されて、ＣＲＴとしてのモニタ１３に入力さ
れ、量子化制度が高い状態で被写体を忠実に再生゛Ｃき
る。

この第１実施例によれば、単にキーボード４１により所
望とするガンマ特性を選択する信号を出力すれば、その
ガンマ特性に適した階調変換及びアナログ−デジタル変
換が行なわれ、量子化精度が低下しないガンマ特性の映
像信号としてＣＲＴ１３にてカラー表示できる。

尚、第４図において、基準電圧端子５１．５２間の中点
の端子５５のみでなく、例えば５１，５５との中点、５
５．５２との中点等にもリファレンス電圧を印加できる
ようにすることにより、さらにガンマ特性に近い階調変
換でアナログ−デジタル変換を行うことも可能である。

第７図は本発明の第２実施例に係り、非線形補正回路図
を示づ。

アナ［］グの映像信号は、入ツノ端子６０からＤＣアン
プ６１人力され増幅される。このＤＣアンプ６１の出力
端には複数の並列抵抗６２ａ、６２ｂ。

・・・、６２ｍが接続され、スイッチ６３を介してアナ
ログ−デジタル変換器６４と接続されている。

（抵抗６２ａ、６２ｂ、の抵抗値はｒｌ、Ｒ２゜・・・
、ｒｍで示す。）このアブ」］グーデジタル変換器６４
の入力端はダイオ−ドロ５．抵抗６６（イの抵抗値をＲ
２で示ツ）、電＆１６７の直列回路を介して接地しであ
る。

入力端子６０に入力されたアナログの映像信ｇは、ｌ）
　Ｃアンプ６１によつ℃定数倍される。

ＤＣアンプ６１より出力される信号は、電源６７の電Ｊ
Ｅ以下の場合、入出力特性が一定となり、電源６７の電
圧以上の場合、ダイオ゛−ドロ５が導通し抵抗ｒｉ　、
Ｒ２Ｏ決まる（Ｒ２／ｒｉ＋Ｒ２）特性によって圧縮を
受ける。

したがって、この出力信号をアナログーデジクル変換器
６４に入力することにより、非線形補正を行ったデジタ
ル信号が得られる。ざらに、ＤＣアンプ６１の出力電圧
とスイッチ６３を切換えることによって、任意の非線形
特性が得られる。

第８図は本発明の第３実施例に係り、ガンマ特性を得る
ための回路図を示寸。

この場合、アナログ−デジタル変換器７３とデジタル−
アナログ変換器７４の間に、線形特性とガンマ特性のデ
ータを複数書込んだＲＯＭ７０ａ。

７０ｂ・、７０ｎをＲｕし、ＲＯＭ７０ａ、−・・の両
側にはスイッチ７１．７２が設けられており、それぞれ
に特性の異なったガンマ特性を書込んだＲＯＭ　７０　
ａ　、・・・と２組の切換えスイッチ７１゜７２によっ
て、ＲＯＭ７０ａ、・・・の一つを選択し任意のガンマ
特性を得ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、入力される映像信
号に対して、外部より任意のガンマ補正が行えるだけで
なく、そのガンマ補正に応じた階調変換を行うことによ
って、量子化誤差の少ない出力信号が得られ、忠実な再
生画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における信号処理系の基本的（画成を示
す原理図、第２図ないし第６図は本発明の第１実施例に
係り、第２図は内視鏡装置の構成図、第３図は映像処Ｉ
’ｌｊ系のブロック図、第４図はアナログ−デジタル変
換器の構成図、第５図はアナログ−アジクル変換器の人
出力特性を示り非線形特性グラフ、第６図はガンマ特性
に対応じた階調特性でアナログ−デジタル変換される非
線形特性グラフ、第７図は本発明の第２実施例における
非線形補正回路図、第８図は本発明の第３実施例に、１
１３けるガンマ特性を得るための回路図、第０図は従来
の信号処理系のブロック図、第１０図はデジタル化した
後ガンマ補正を行ったときとアナログでガンマ補正して
デジタル化したときの、アナログ入力に対Ｊるデジタル
出力を表したグラフ、第１１図はアナログ−デジタル変
換づる前に階調変換をしアナログ−デジタル変換後線形
補正して線形補正後ガンマ補正を行った時のアナログ入
力に対するデジタル出力を表したグラフである。 １・・・ＣＣＤ　　　　　　　２・・・ブリプロセス１
０・・・デジタル−アナログ変換器 １２・・・ポストプロセス　１３・・・ＣＲＴ１６・・
・階調変換及びアナログ−デジタル変換部４０・・・ア
ナログ−デジタル変換器 ４１・・・キーボー下　　　４２・・・ＭＰｔＪ４４・
・・電圧発生回路　　５３・・・コンパレータ５４・・
・エンコーダ 第１　図 Ｘも２０ Ｘ　　　　　　　　区 ′１ド＾誂→■ｑ × ゛１ト一）々＼→〕（々

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アナログの映像信号を階調変換する手段とアナログ信号
   をデジタル化する手段を備え、外部からのガンマ特性の
   選択により選択されたガンマ特性に応じて階調変換の特
   性を変える手段を形成した信号処理系を有することを特
   徴とする内視鏡装置。