JPH01270842A - 電子式内視鏡装置 - 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］ 本発明は固体撮像素子の種類、画面の拡大縮小処理に応
じて画質決定要因を変える手段を設けた電子式内視鏡装
置に関する。 ［従来の技術］ 近年、ＣＯＤ等の固体！ｌｌｌ素像を撮像手段に用いた
撮像装首が広く用いられる。 また、内視鏡においても、ＣＯＤ等の固体撮像素子をＷ
ｉ像手段として挿入部の先端部に設け、この固体撮像素
子を駆動するための駆動信号を発生すると共に、固体撮
像素子から得られる被写体の信号をテレビ信号に変換す
る信＠処１！Ｉ！装置を介してモニタに画面表示し、こ
のモニタに表示された被写体像を観察する電子式内視鏡
装置が提案されている。 上記固体Ｂ機素子を使用した内視鏡においては、例えば
特開昭６１−１７９１２９号公報に開示されているよう
に、固一体Ｒｌ素像固有の特性が異なる内視鏡を単一の
信号処理装置及びモニタを共有して使用し、そのために
内視鏡の種類、ホワイトバランス、固体撮像素子の画角
、固体ｕｄ像素子の感度等の諸条件情報の記憶手段を設
け、内視鏡本体側のコネクタを信号処理装置側のコネク
タ受けに接続することによって、信号処理装置の読取り
装置で諸条件情報を読取り、その情報（以下、スコープ
ＩＱと称する。）を対応するｉｔ、１１＠部に伝送して
自動的に諸条件設定を行うようになっている。 また、信号処理装置においては、拡大表示、子画面出力
等の闘能を有することが提案され、観察効果を向上させ
る工夫が行われている。 ［発明が解決しようとする問題点］ 従って、囚体ｆｔｉ像素子の種類に応じてその駆動信号
の周波数を変える場合、映像信号の帯域の上限は当然変
わってしまう。また、画面の拡大処理や子画面処理等の
信号処理を行った場合も、信号帯域の上限は変わってし
まう。このため、信号帯−域の上限の変化にもかかわら
ず画質決定要因（エンハンス周波数、エンハンスレベル
、コアリングレベル、ＬＰＦの特性、コントラスト等）
を変更しないと、モニタ上の画像で」−分な観察効果が
得られない場合が生じてくる。例えば、標準画質表示の
ときの帯域の上限が３ＭＨｚで、エンハンス周波数を２
　Ｍ　ｌ−Ｉ　Ｚに設定している場合は、Ｉｌ′ｌＸ効
果を向上させることができるが、エンハンス周波数を変
えずに拡大処理を行って帯域の上限が１．５ＭＨｚにな
った場合は、十分な効果が得られない。 また、ＣＯＤの種類が変わって、その駆動信号の周波数
を低くした場合、Δ／Ｄ変換前のＬ　Ｐ’Ｆのカットオ
フ周波数を低くしないと折り返し信号が強く現われしま
う。 本発明は上述した点にかんがみてなされたものであり、
固体搬像素子の種類とか信号処理装置の機能による映像
信号の帯域の上限が変化する場合でも、常に最適で観察
効果の高い画像を映し出す電子式内視鏡装置を提供する
ことを目的としている。 ［問題点を解決する手段及び作用］ 本発明は信号処理°装置に送られてくる固体撮像素子の
種類の判別情報に応じて、固体Ｉａ像素子の駆動信号の
周波数あるいは駆動方式の変更と、モニタ表示画角を固
体！ｌｌｌ素像の種類によらず等しくするための補間処
理、画像拡大処理、子画面処理等の機能にともなう信号
帯域の上限の変化に対応して画質決定要因となる回路の
設定値の変更手段とが設けである。これにより、固体ｉ
画素子が異なる場合でも、また画像の拡大又は縮小が行
われても、これらに対応して画質決定要因を望ましい値
に設定して、観察効果の高い画像が得られるようにして
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１５図は本発明の１実施例に係り、第１
図は第１実施例の電子式内視ａｌｌ置の構成図、第２図
は１実施例の装置全体を示す概略斜視図、第３図は１実
施例に用いられる固体撮像素子の種類を示す斜視図、第
４図はＣ０Ｄｌ！Ａ勅回路の構成図、第５図はＬＰＦ回
路の構成図、第６図はＬＰＦ回路の周波数特性の概形図
、第７図はディジタル信Ｙ）処理回路の構成図、第８図
はディジタル信号処理回路の周波数特性の概形図、第９
図は輪郭補正回路の構成図、第１０図及び第１１図は輪
郭補正回路の動作説明図、第１２図は輪郭補正回路の周
波数特性の概形図、第１３図、第１４図及び第１５図は
非線形回路の動作説明図である。 第２図に示すように１実施例の電子式内視鏡装置１は電
子内視鏡（以下電子スコープと記す。）２Ａと、ファイ
バスコープ２８ｋｍＴＶカメラ３を装着した外付はカメ
ラ付きファイバスコープ２Ｃと、これらスコープ２Ａ、
２Ｇの信号処理を行う信号処理装置４と、これら両スコ
ープ２Ａ、２Ｃに照明光を供給する光源装置５と、前記
信号処理装置４と図示しないケーブルで接続された表示
用のモニタ６とから構成される。 上記両スコープ２Ａ、２Ｇ（または２Ｂ）は、細長の挿
入部７を有し、この挿入部７の後端には操作部８が連設
されている。また、各挿入部７内には照明光を伝送す°
るライトガイド９が挿通され、このライトガイド９は電
子スコープ２Ａでは操作部８から延出されたユニバーサ
ルコード１１内を挿通され、入射端はライトガイドコネ
クタ１２に至る。また、ファイバスコープ２Ｂでは操作
部８から延出されたライトガイドケーブル１３内を挿通
され、ライトガイド９の入射端はライトガイドコネクタ
１４に至る。 上記ライトガイドコネクタ１２．１４は一点鎖線で示す
ように、光源装置５のコネクタ受け１５に接続すること
ができ、接続することによって照明光が供給される。ラ
イトガイドフネクタ１２゜１４に供給された照明光は伝
送され、挿入部７の先端側に配置した出射端面からさら
に配光レンズを介して被写体側に出射される。 照明光で照明された被写体は、挿入部７の先端に取り付
けた対物レンズ１７によって、その焦点面に結像される
。電子スコープ２Ａでは焦点面にＣ０Ｄ１８が配置され
、ファイバスコープ２Ｂではイメージガイド１９の入射
端面が配置されている。 上記Ｃ０Ｄ１８は信号伝送用のケーブルと接続され、ユ
ニバーサルコード１１内を挿通されたケーブルには信号
用コネクタ２１が取り付けてあり、信号処理装置４の信
号用コネクタ受け２２に接続できるようにしである。一
方、ファイバスコープ２Ｂではイメージガイド１９によ
り光学像が接眼部２３に伝送され、この接眼部２３に装
着されたＴＶカメラ３により、このＴＶカメラ３内の結
像レンズを介してＣＣＤ２４に結像できるようにしであ
る。このＴＶカメラ３内のＣＣＤ２４は信号コード２６
内のケーブルと接続され、このケーブルの先端に取り付
けた信号用コネクタ２７を信号処理装置４の信号用コネ
クタ受け２２に接続することができる。 上記電子スコープ２Ａ及びＴＶカメラ３に用いられてい
るＣ０Ｄ１８．２４としては、電子スコープ２Ａまたは
ＴＶカメラ３のタイプに応じて、例えば第３図（ａ）、
　（ｂ）、　（ｃ）に示すように種々のタイプのものが
ある。即ち、第３図（ａ）では画素数の多い（画角の大
き°い）！ｌ像面２８ａのＣＧＤ　１８ａ（または２４
ａ）を示し、同図（ｂ）は画素数の少ない（画角の小さ
い）ＩＩ像面２８ｂのＣＣｒ）１８ｂ（または２４ｂ）
を示し、同図（ｃ）は搬像面２８ｃの形状が同図（ａ）
、　（ｂ）に示す正方形と異なるＣ０Ｄ１８Ｇ（または
２４Ｃ）を示す。 上記第３図に示すように画素数とか搬像面の形状が異な
るＣＯＤを有するスコープ２Ａ、２Ｇに対応可能とする
１実施例の電子式内視鏡装置の構成を第１図に示す。 電子スコープ２Ａ（又はスコープ２Ｃ）が信号用コネク
タ２１　＜２７）と信号用コネクタ受け２２を介して信
号処理装置４に接続されると、スコープ判別回路２９は
電子スコープ２Δ（２Ｃ）内に設置されたスコープＩＤ
３１　（ＣＣＤ１８．２４が第３図（ａ）、　（ｂ）、
　（ｃ）のどのタイプであるか等）を検出してコントロ
ーラ３２に伝える。コントローラ３２はこれを受

【プて
、各種回路の選定及びプリセットを行う。以下、スコー
プＩＤ３１によってＣ０Ｄ１８．２４が第３図に示す（
ａ）のタイプであるときの例を中心に説明を進めていく
。 ＣＣＤ１８ａ、２４ａ　（以下２４ａは特に記さない。 ）、のタイプの電子スコープであることをコントローラ
３２がスコープ判別回路２９を介して検知すると、前記
コントローラ３２はＣＯＤ駆動回路３３を（ａ）タイプ
のＣＯＤが駆動できるように選定する。駆動回路３３は
第４図に示すように例えばＣＣＤ１８ｉ　（ｉ−ａ、ｂ
、ｃ）をツレぞれ２０ＭＨｚ　、１０ＭＨｚ　、４ＭＨ
ｚで駆動する駆動回路３３ａ、３３ｂ、３３ｃと、これ
らを選定するスイッチＳＷ１で構成され、（ａ）タイプ
のＣＣＤ１８ａ（画素数の多い）の時は２０ＭＨｚの駆
動回路５３ａがコントローフ３２からの駆動回路選定信
号によって選定され、このＣＣＤ　１８ａを駆動する。 ＣＣＤ１８ａからの出力信号はプリアンプ４１によって
増幅され、サンプルホールド回路４２に入力される。サ
ンプルホールド回路４２は、２０ＭＨｚの駆動による出
力に適合する様にコントローラ３２によりタイミングパ
ルスを受ける。前記サンプルホールド回−路４２の出力
はＬＰＦ回路４３に入力される。 前記ＬＰＦ”回路４３は第５図に示す様に複数のＬＰＦ
、例えばＬＰＦ４３ａ、４３ｂ、４３ｃとこれらＬＰＦ
４３　ｉを選定するスイッチＳＷ２で構成される。各Ｌ
ＰＦ４３　ｔの周波数特性は第６図に示される様に、そ
のカットオフ周波数がＣＯＤ出力信号のナイキスト周波
数以下になる様に設定されている。従って、２０ＭＨｚ
駆動による出力信号に対してはコントローラ３２からの
しＰＦ選定信号でスイッチＳＷ２が切り換えられ、カッ
トオフ周波数１０ＭＨ２のＬＰＦ４３ａが選定される。 ＬＰＦ回路４３の出力は輪郭補正回路４４に入力される
。 上記輪郭補正回路４４の出力はＡＧＣ回路４５、ホワイ
トバランス回路４６を経てγ補正回路４７に入力される
。γ補正回路４７ではプリセット値による補正の他、操
作パネル４８からの信号をＣＰＩＪ４９を介してコント
Ｌ】−ラ３２に送ることで手動によりγカーブを変更し
、コントラストを切り換えることができる。γ補正回路
４７の出力はＬＰＦ回路５１に入力される。ＬＰＦ回路
５１はＬＰＦ回路４３（第５図参照）と同様に構成され
、Ａ／Ｄ変換前のアンチェイリエイシングフィルタ（折
り返し雑合を排除するフィルタ）として設置されている
。ＬＰＦ回路５１の周波数特性もコントローラ３２によ
って選定され、２０ＭＨｚ駆動による出力信号に対して
はカットオフ周波数が１０ＭＨｚ以下になる様選定され
る。ＬＰＦ回路５１の出力はＡ／Ｄ変換器５２でＡ／Ｄ
変換される。 Ａ／Ｄ変換器５２に印加されるクロックは、コン１〜〇
−ラ３２により選定され、２０ＭＨｚ駆動による出カイ
３号に対しては約１０Ｍｔ−ｆｚのクロックでＡ／Ｄ変
換を行うことになる。Ａ／Ｄ変換志５２でディジタルに
変換きれた信号は−Ｈメモリ５３にたくわえられた侵読
み出される。このメモリ５３の機能としてはタイムベー
スコレクタ、画像のフリーズ等である。 メモリ５３の出力はディジタル信号処理回路５４に入力
される。ディジタール信号処理回路５４は、例えば第７
図に示す一様に例えば１．５倍、２倍、３倍に拡大する
拡大表示機能があり、それぞれ拡大倍率の異なる第１．
第２．第３拡大回路５４ａ。 ５４ｂ、５４ｃ及び信号ラインを切り換えるスイッチＳ
Ｗ３．ＳＷ４より構成される。入力信号は拡大回路５４
で拡大されることによって時間軸上に延長される。つま
り、第７図の左側に示すような山形の信号が入力される
と、拡大回路５４ｉにより時間軸上で拡大され、第７図
の右側に示す信号波形になる。従って、第８図に示す様
に出力信号の帯域は変化してしまう。 つまり、入り信号の帯域は、拡大回路５４１の拡大率に
よって、その拡大率で割った信号帯域に変化する。 上記ディジタル信号処理回路５４の出力はＤ／Ａ変換器
５５でＤ／Ａ変換され、ＬＰＦ回路５６に入力される。 ＬＰＦ回路５６に於てもＬ　Ｐ　Ｆ回路４３と同様の構
成になっており、コントローラ３２によって周波数特性
が切り換えられる様になっている。ただし、このＬＰＦ
回路５６の内部構成要素のカットオフ周波数のそれぞれ
は、ＣＯＤ駆動周波数と、ディジタル信号処理回路５４
の拡大回路５４ｉの周波数特性の組み合わせによって決
定される。ＬＰＦ回路５６の出力は輪郭補正回路５７に
入力される。 輪郭補正回路５７は第９図に示す様に、第１の遅延手段
６０と、この遅延量を選定するスイッチ６１と、第２の
遅延手段６２と、この遅延量を選定するスイッチ６３と
、加算器６４．６５．６６と、増幅器６７．６８と、非
線形回路６９とから構成されている。入力信号と第１．
第２の遅延手段６０．６２によって遅延された信号は加
算器６４で加算される。その後増幅器６７で一１／２倍
されて第１の遅延手段６０によって遅延された信号と加
算器６５で加算されて第９図（ａ）の様な波形の信号と
なり、増幅器６８で１倍される。増幅率αはコントロー
ラ３２からの強調レベル設定信号で任意に設定できる様
になっている。増幅器６８の出力は後に詳述する非線形
回路６９を紅て加算器６６で遅延手段６ｏの出力と加算
され、輪郭補正回路５７の出力゛となる。ここで、第１
ｄ延手段６０の出力で遅延時間の短い出力はスイッチ６
１のａ端子に、遅延時間の長い出力になるにつれてす、
ｃ、ｄ、ｅ端子に接続されている。また、第２遅延手段
６２の出力に於ても同様であり、スイッチ６３のａ＋　
、　ｂｒ　、ｃｌ　、ｄ／　、　ｅｌに接続される第２
遅延手段６２の遅延時間は、それぞれａ、ｂ、Ｃ，ｄ、
ｅと同じである。従って、スイッチ６１でａが選択され
ている時はスイッチ６３ではａ′が選択される。スイッ
チ６１．６３はコントローラ３２からの遅延吊設定信号
によって切り換えることができる。第１０図に遅延量の
大小による出力信号の違いを示す。第１０図（Ａ）に示
す信号に対し、同図（Ｂ）は遅延量が中程度の場合を示
し、信号帯域の上限が低くなると、遅延量を大きくする
ことで第１０図（Ｃ）の様に強調周波数を低く設定し、
信号帯域の上限が高くなると、遅延量を小さく覆ること
で第１０図（Ｄ）の様に強調周波数を高く設定すること
ができる。従って、信号帯域の」１限に合わせて強調周
波数を第１２図（ａ）におけるＢ、Ｃ，Ｄの様に変化さ
せることで信号処理系としての周波数特性を第１２図（
Ｃ）のＢ、Ｃ，Ｄの様にすることができる。これにより
画像に不自然さがなくなり観察効果を高めることができ
る。（尚、ここでＢ、Ｃ，Ｄは第１０図のＢ、Ｃ，Ｄに
対応する。）次に増幅器６８については、第９図（ａ）
に示す様な微分信号を増幅率αを任意に設定することで
輪郭強調レベルを調整できる。第１１図に強調レベルの
大小による出力信号の違いを示す。第１１図（Ａ）の信
号に対し、同図（Ｂｏ）は強調レベルが中程度の場合を
示し、同図（Ｃ゛）は強調レベルを強くした場合であり
、同図（０°）は逆に強調レベルを弱くした場合の例で
ある。 本発明ではこの強調レベルの強弱も信号帯域に応じて切
り換える。信号帯域が変化する要因としては先に述べた
様にＣＯＤの駆動周波数の変更と、画像拡大処理である
が、特に画像拡大処理を行った場合には補間の効果とし
ての画像ぼけが発生するため、この場合は輪郭補正とし
ての輪郭強調レベルを強くした方が望ましくなる。従っ
て、画像拡大処理によって信゛号帯域が低くなった場合
、輪郭強調周波数を低くするだけでなく、輪郭強調レベ
ルも対応して強くする。第１２図（ｂ）にこの場合の輪
郭補正回路の周波数特性を示す。同図のＥは強調周波数
を低くして、強調レベルを強くした場合であり、同図の
Ｆは強調周波数が高く、強調レベルが弱い場合を示して
いる。尚Ｂ′は第１１図のＢｏに相当する。また、上に
述べた様に強調周波数を変えることで第１２図（ｄ）の
Ｆ′に示す様にＬＰＦによって帯域制限を受けた信号の
制限より高い周波数成分を強調することがなくなる。 その他、操作パネル４Ｂからの入力により放急に強３周
波数を変更して第１２図（ｄ）のＧ′に示ず様な周波数
特性にすることで観察効果を＾めることができる。 増幅器６Ｂの出力は非線形回路６９を経て加埠器６６に
入力されることは先に述べたが、次にこの非線形回路６
９について説明する。非線形回路６つは第１３図（ａ）
に示す様な出力特性となっている。従って、第１４図で
示す様に低レベル信号を抑圧することができる。この回
路を第９図で示す様な位置（、二設けることによって、
入力信号に含まれろノイズ成分によって発生づる様な低
レベルの輪郭強調成分を抑圧することができ、画面のざ
らつきを軽減することができる。第１５図はその動作説
明図である。輪郭補正回路５７に第１５図（ａ）の様な
ノイズ分く斜線で示す）を含む信号の入力があったとす
る。このとき非線形回路６９の入力は、第１５図（ｂ）
に示す様な信号となり、ノイズ成分に対する強調成分も
含まれている。この信号は非線形回路６９の第１５図（
Ｃ）に示す様な入出力特性によって低レベル信口を抑圧
され、第１５図（ｄ）に示す様な信号に成形される。従
って、加算器６６で原信号と強調信号を加え合わせた出
力は第１５図（ｅ）の様になりノイズ成分に対する強調
信号を抑圧したものとなる。さらに、この非線形回路６
９を用いても強調レベル変更可能であるので説明を加え
ておく。第１３図（ａ）に示す入出力特性の線形部分の
傾きを同図（ｂ）の点線で示す様に変えることで、増幅
回路６８の動作を兼ねることができる。ま゛た、同図（
Ｃ）に示す様に抑圧レベルを変えることを組み合わせて
もよい。従って、信号帯域の上限の変化に対応して、増
幅器６８の増幅率を変える代りに、前述の様に非線形回
路６９の特性を変えることで強調レベルを変更すること
が可能である。また、非線形回路６９は多数の折れ線に
よって構成してもよい。 上記輪郭補正回路５７の出力は、図示しないバッファを
介してモニタ６に至り、画像として観察することができ
る。 尚、上記輪郭補正回路５７の構成と、前段側に設けた輪
郭補正回路４４の基本構成は同一であり、その動作も同
様となる。 以上述べてぎた中で説明の都合上、ＣＯＤ駆動回路３３
の駆動周波数、ＬＰＦ回路４３，５１゜５６の構成型糸
のＬＰＦ（４３１等）の周波数特性、画像拡大処理回路
５４の拡大倍率について限定した書き方になっているが
、これらの値を任意に設定できるようにしてもよい。ま
た、コントロ□　　　−ラ３２によって切り換えられる
構成要素の数も３タイプに限定づるものでなく、構成要
素の数は任意である。 尚、本発明はカラー撮像手段としてのＣＯＤの前面にモ
ザイクカラーフィルタ等のカラーフィルタを設けたカラ
ーフィルタ内蔵式の場合にも、カラーフィルタを設けな
い面順次式の場合のいずれにも適用できる。 又、拡大の信号処理を行うものに限らず、縮小の信号処
理を行う場合にも適用できるし、親画面に子画面をスー
パーインポーズして表示する場合にも適用できる。 ［発明の効果］ 以上述べてきたように本発明によれば、ＣＯＤの駆動周
波数の変更及び画像拡大処理等の信号帯域の上限が変更
されてしまうような信号処理系を有した場合にも、その
信号帯域の上限の変化に対応して画質決定要因を変える
手段を設けであるので、各種のＣＯＤ出力に対して各種
の信号処理を施した場合にも、その信号に対し常に最適
の環境状態で画質の良好な画像が得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第１５図は本発明の１実施例に係り、第１
図は１実施例の電子式内視鏡装置の構成図、第２図は１
実施例の装置全体を示す概略斜視図、第３図は１実施例
に用いられる固体撮像素子の種類を示す斜視図、第４図
はＣＯＤ駆動回路の構成図、第５図はＬＰＦ回路の構成
図、第６図はＬＰＦ回路の周波数特性の概形を示す特性
図、第７図はディジタル信号処理回路の構成図、第８図
はディジタル信号処理回路の周波数特性の概形を示す特
性図、第９図は輪郭補正回路の構成図、第１０図及び第
１１図は輪郭補正回路の動作説明図、第１２図は輪郭補
正回路の周波数特性の概形を示す特性図、第１３図、第
１４図及び第１５図は非線形回路の動作説明図である。 １・・・電子式内視鏡装置　２Ａ・・・電子スコープ２
Ｂ・・・ファイバスコープ ２Ｃ・・・外付はカメラ付きファイバスコープ３・・・
ＴＶカメラ　　　　４・・・信号処理装置５・・・光源
装置　　　　　６・・・モニタ１８．２４・・・ＣＣＤ
　　　３３・・・ＣＣＯ駆動回路４２・・・ディジタル
信号処理回路 ４３．５１．５６・・・ＬＰＦ　（ローパスフィルタ）
４４．５７・・・輪郭補正回路 第３図 旧ａ（２４ａ） （Ｃ） 第１１図 第１３図 第１４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 固体撮像素子を用いた撮像手段と、該固体撮像素子から
   読出した信号を所定の映像信号に変換する信号処理系と
   を有する電子式内視鏡装置において、 固体撮像素子の種類の変更及び、画像の拡大縮小等の選
   択的信号処理に伴う信号帯域の変化に応じて画質決定要
   因の変更手段を形成したことを特徴とする電子式内視鏡
   装置。