JPH0691880B2 - 静止画像の色ずれ防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、色順次照明方式を用いて得られた撮像信号
に基づいて生成される静止画像の色ずれを防止する色ず
れ防止装置に関し、特に簡単な構成で色ずれのない静止
画像を容易に得ることができるようにした色ずれ防止装
置に関する。

〔従来の技術〕

近年、内視鏡の先端にCCD等の固体撮像素子を設け、体
腔内を赤，緑，青の３色光で順次照明して体腔内の画像
をカラー撮影し、モニター装置に表示されたカラー画像
をもとに診断を行う内視鏡撮像装置が開発されている。
この方式で１枚のカラー画像を撮影するには３色の成分
画像を撮影する必要があるので、時間がかかり被写体の
動きや手ぶれにより画像の色ずれが発生し易い。

この色ずれを防止する手段として、本件出願人の出願に
係る特開昭61−71790号公報においては、撮像手段によ
って異なる時刻で撮像された画像の差に基づいて画像の
色ずれを検出する手段を備え、この検出手段の出力に応
じて撮像手段の撮像速度を制御するようにしたものが提
案されている。この方式によれば被写体の動作速度に応
じて撮像手段の動作速度が変化し、速く動く被写体の場
合でも色ずれが生じないようにすることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記公報提案の内視鏡撮像装置における色ず
れ防止手段は、動画像における色ずれを防止するように
したものであり、モニター装置において静止画を観察す
る場合は、従来は内視鏡撮像装置に静止指示がなされる
と、その指示に基づき無条件で撮像手段の静止動作を行
い静止画を得るようにしていた。したがって被写体と内
視鏡先端の位置が相対的に動いている時点で静止指示を
行った場合には静止画に色ずれが発生する。この色ずれ
は、本来の被写体像を見にくくするため、病変部等を観
察者が見落としてしまうというおそれがあった。

この色ずれの発生していない静止画を得るためには、色
ずれがない静止画が得られるまで静止指示と静止解除を
繰り返すという煩雑な操作を必要とするという問題点が
あった。また静止画に色ずれが生じている場合、画像処
理的に補正し、色ずれを除去する方法も提案されている
が、装置が大規模になるばかりでなく、画像の周辺部が
補正できないという欠点があった。

本発明は、従来の内視鏡撮像装置において静止画を得る
場合における上記問題点を解決するためになされたもの
で、簡単な構成で色ずれのない静止画を容易に得ること
のできる静止画像の色ずれ防止装置を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

上記問題点を解決するため、本発明は、色順次照明方式
を用いて得られた撮像信号に基づいて生成される静止画
像の色ずれを防止する色ずれ防止装置を、前記撮像信号
に基づいて得られる画像の静止を指示する静止指示手段
と、前記撮像信号における色ずれ量に対応した量を検知
し、この検知された量に基づく信号を出力する色ずれ検
知手段と、前記静止指示手段による静止指示に基づいて
出力される信号および前記色ずれ検知手段の出力する信
号に応じて、前記撮像信号に基づく静止画像の生成を制
御する画像静止制御手段とで構成するものである。

内視鏡の被写体は主に主体であり、被検者の心臓の鼓動
や呼吸によって被写体は動いていることが多いが、鼓動
も呼吸も周期があり、あるタイミングでは被写体は静止
するか、動きは非常に少なくなる。したがってこの時点
における撮影画像には色ずれは殆ど発生しなくなる。こ
の状態を色ずれ検知手段で検知して出力信号を発生さ
せ、画像静止指示手段からの出力信号と共に画像静止制
御手段に入力して、該制御手段からの制御信号により撮
像信号に基づく静止画像の生成を制御し静止画を得る。

これにより色ずれのない静止画を容易に得ることがで
き、静止指示と静止解除を繰り返す煩雑な操作を行う必
要がなくなり、その結果、検査時間は短縮され、被検者
の苦痛の軽減を計ることができる。

〔実施例〕

以下実施例について説明する。第１図は、本発明に係る
内視鏡撮像装置における色ずれ防止装置の一実施例を示
すブロック構成図である。図において、１は電子内視鏡
で、先端部に対物レンズ２が配置されており、その結像
位置にCCD等で構成される撮像素子３が設けられてい
る。４はグラスファイバー等で構成されたライトガイド
で、生体内に照明光を導入するためのものである。

５は赤，緑，青の透過フィルターが設けられたカラーフ
ィルター円板で、前記ライトガイド４の一端面に対向し
て回転自在に配置されていて、モータ６に連結されて駆
動されるようになっている。７はキセノンランプ等で構
成される照明用ランプで、ランプ駆動回路８に接続され
ている。９は集光レンズで、ランプ７からの発光をカラ
ーフィルター円板５を介してライトガイド４の一端面に
集光させる位置に配置されている。

10は画像静止スイッチで、電子内視鏡１の操作部に設け
られており、ラッチ等で構成される画像静止信号保持回
路11に接続されている。12はCCD等の撮像素子３の駆動
回路や、ビデオアンプ等で構成される映像回路で、撮像
素子３が接続されている。映像回路12の出力端は、A/D
変換器13に接続され、該A/D変換器13の出力端は、半導
体スイッチ等で構成される切り替えスイッチ14の共通端
子に接続されている。切り替えスイッチ14の各切り替え
端子は半導体メモリ等で構成される画像メモリ（R1）1
5,画像メモリ（G1）16,画像メモリ（B1）17にそれぞれ
接続されている。画像メモリ（R1）15,画像メモリ（G
1）16,画像メモリ（B1）17の各出力端は、更にそれぞれ
画像メモリ（R2）18,画像メモリ（G2）19,画像メモリ
（B2）20に接続され、画像メモリ（R2）18,画像メモリ
（G2）19,画像メモリ（B2）20の出力は、それぞれD/A変
換器（Ｒ）21,D/A変換器（Ｇ）22,D/A変換器（Ｂ）23に
入力されるように接続されている。

D/A変換器（Ｒ）21,D/A変換器（Ｇ）22,D/A変換器
（Ｂ）23の各出力は、TVモニター24に送出されると共
に、色ずれ検知手段25に入力されるようになっている。
この色ずれ検知手段25の出力端は、コンパレータ26の一
方の入力端に接続され、該コンパレータ26の他方の入力
端には、可変抵抗器等で構成される閾値設定手段27の出
力端が接続されている。28はAMD回路で、前記コンパレ
ータ26の出力及び前記画像静止信号保持回路11の出力が
入力されるようになっている。そしてAND回路28の出力
は画像静止制御回路29に入力され、該画像静止制御回路
29の出力は、前記画像メモリ（R2）18,画像メモリ（G
2）19,画像メモリ（B2）20の各画像静止制御端子に入力
されるようになっている。

次にこのように構成されている内視鏡撮像装置における
色ずれ防止装置の動作について説明する。ランプ７から
放射された白色光は、モータ６によって回転駆動されて
いるカラーフィルター円板５を通過することによりR,G,
Bの色順次光となり、電子内視鏡１のライトガイド４の
一方の端面に入射する。ライトガイド４の端面に入射さ
れた色順次光はライトガイド４内を伝送され、電子内視
鏡１の先端に到達し、ライトガイド４の他端面から出射
される。出射された色順次光は胃壁等の被写体を照明
し、被写体の像は対物レンズ２によって撮像素子３に結
像される。撮像素子３は映像回路12によって駆動される
と共に、その出力は該映像回路12によってビデオ信号化
される。

映像回路12の出力は、A/D変換器13によってデジタル化
され、そのデジタル画像データは切り替えスイッチ14に
よって、R,G,B成分画像データ毎に切り替えられなが
ら、画像メモリ（R1）15,画像メモリ（G1）16,画像メモ
リ（B1）17にそれぞれ入力し記録される。なお切り替え
スイッチ14はカラーフィルター円板５の回転に同期し
て、色順次光の光色に応じて順次切り替え動作されるよ
うになっている。

次いで画像メモリ（R1）15,画像メモリ（G1）16,画像メ
モリ（B1）17に記録された各画像データは、画像メモリ
（R2）18,画像メモリ（G2）19,画像メモリ（B2）20に高
速で転送される。この転送動作は、テレビジョンの同期
信号期間を利用して行われる。画像メモリ（R2）18,画
像メモリ（G2）19,画像メモリ（B2）20に転送された画
像データは、テレビジョンの同期信号に同期して読み出
され、D/A変換器（Ｒ）21,D/A変換器（Ｇ）22,D/A変換
器（Ｂ）23によってアナログ信号に変換され、TVモニタ
ー24に表示される。通常は、フレーム毎に上記転送が行
われるので、TVモニター24では、動画像が観察される。

画像を静止して観察する場合には、操作者は画像静止ス
イッチ10を押して静止指示を行う。この画像静止スイッ
チ10が押圧操作されると、画像静止指示信号が画像静止
信号保持回路11へ送られる。そして画像静止スイッチ10
の押圧操作が解除された後も、該画像静止信号保持回路
11では前記静止指示信号を保持している。

一方、前記D/A変換器（Ｒ）21,D/A変換器（Ｇ）22,D/A
変換器（Ｂ）23の各出力は、色ずれ検知手段25にも入力
されており、該色ずれ検知手段25においてはフレーム毎
に色ずれ量が検出されている。そしてこの色ずれ量はコ
ンパレータ26により、閾値設定手段27によって予め設定
された値と比較され、色ずれ量が設定された一定値以下
になると、コンパレータ26はAND回路28の一方の入力端
に対して真値を出力する。AND回路28の他方の入力端に
は、前記画像静止信号保持回路11の出力が入力されてお
り、AND回路28はコンパレータ26及び画像静止信号保持
回路11の出力が共に真値の場合のみ、画像静止制御回路
29に制御信号を送出する。

画像静止制御回路29はこの制御信号を受け、適当なタイ
ミングで画像メモリ（R1）15,画像メモリ（G1）16,画像
メモリ（B1）17から、画像メモリ（R2）18,画像メモリ
（G2）19,画像メモリ（B2）20への画像データの転送を
停止させる。その結果、画像メモリ（R2）18,画像メモ
リ（G2）19,画像メモリ（B2）20には静止画が記録され
た状態になり、TVモニター24上では静止画が観察され
る。

この際、観察される静止画は、色ずれがある値以下にな
った状態における静止画であり、色ずれは殆ど発生して
いない見易い画像である。

画像静止を解除するには、図示しない解除スイッチで画
像静止信号保持回路11をリセットしたり、あるいはこの
画像静止信号保持回路11を画像静止スイッチ10でトグル
動作させるようにすればよい。

内視鏡の被写体は主に生体であり、先に述べたように被
検者の心臓や鼓動や呼吸によって被写体が動いているこ
とが多いが、鼓動も呼吸も同期があり、あるタイミング
では被写体は静止するか、あるいは動きが極めて少なく
なる。したがって上記実施例のように、色ずれ検知手段
で色ずれ量を監視して、被写体が静止するかあるいは動
きが極めて少なくなって色ずれ量がある値以下になった
状態を検出し、その時点で画像を静止させることによ
り、実用上色ずれの影響が除去された静止画を得ること
ができる。

第２図は、上記第１図に示した実施例における色ずれ検
知手段25の具体的構成例を示すブロック図である。

通常の内視鏡画像の緑（Ｇ）成分と青（Ｂ）成分との関
係を調べると、第３図に示すようになっている。この図
から、内視鏡画像を構成する各画素のＧ成分とＢ成分
が、直線の関数を中心に、限られた範囲でばらついてい
ることがわかる。そのばらつきは被写体によって異なる
が、多くの画素が中心の直線の近くに存在する。したが
って、通常の内視鏡画像の多くの画素のＧ成分とＢ成分
の比は、ほぼ一定であると考えてよい。

また被写体によっては、第４図に示すように、Ｇ成分と
Ｂ成分は折れ線状に分布する場合もあるが、単純な折れ
線状であり、画素データの大きさの範囲を区切って考え
れば、Ｇ成分とＢ成分の比はほぼ一定といえる。

第２図に示す構成例は、上記事実に基づいて緑と青の画
像信号から色ずれを検知するようにしたものである。す
なわちD/A変換器（Ｇ）22の出力は減算器30の一方の入
力端に入力されると共に、積分器（１）31に入力される
ようになっており、一方D/A変換器（Ｂ）23の出力は、
可変ゲイン増幅器32を介して減算器30の他方の入力端に
入力されると共に、積分器（２）33に入力されるように
なっている。そして積分器（１）31及び積分器（２）33
の各出力は、可変ゲイン増幅器32のゲインを制御するゲ
イン制御回路34に入力され、ゲイン制御回路34の出力端
は可変ゲイン増幅器32のゲイン制御入力端に接続されて
いる。

減算器30の出力端はウィンドコンパレータ35に接続され
ており、該ウィンドコンパレータ35にはウィンドを設定
するためのウィンド設定器37が接続されている。ウィン
ドコンパレータ35の出力端は積分器（３）36に接続され
ており、該積分器（３）36の出力は色ずれ検知手段25の
出力として、前記コンパレータ26に入力されるように構
成されている。

次にこのように構成された色ずれ検知手段の動作につい
て説明する。まずD/A変換器（Ｇ）22の出力は、積分器
（１）31で１フィールド又は１フレーム期間積分され
る。一方、D/A変換器（Ｂ）23の出力は、可変ゲイン増
幅器32で増幅された後、積分器（２）33で１フィールド
又は１フレーム期間積分される。積分器（１）31及び積
分器（２）33の各出力は、ゲイン制御回路34で比較さ
れ、このゲイン制御回路34の出力は両積分器（１）31及
び積分器（２）33の各出力が等しくなるように、可変ゲ
イン増幅器32のゲインを制御する。

その結果、通常の内視鏡画像は、Ｇ成分の方がＢ成分よ
りもレベルが高いにも拘わらず、減算器30に入力される
画像信号のＧ成分とＢ成分は、フィールド又はフレーム
期間内でその積分値が等しくなる。減算器30はD/A変換
器（Ｇ）22の出力と可変ゲイン増幅器32の出力の差を出
力するが、色ずれが生じていない場合は、減算器30の出
力をほぼ０にする画素、すなわちＧ成分と、Ｂ成分に可
変ゲイン増幅器32のゲインを乗じた値が等しくなる画素
は多い。逆に、色ずれが生じている場合は、減算器30の
出力を、ほぼ０にする画素は上記に比べて少なくなる。

ウィンドコンパレータ35で減算器30の出力が０付近にな
る画素信号のみを抽出し、画面全体について積分器
（３）36によって積分することにより、画面全体の色ず
れ量が得られる。したがって積分器（３）36の出力は色
ずれ量を示しているので、これをコンパレータ26に入力
することにより画像静止制御回路29の制御信号を得るこ
とができる。

第５図は、色ずれ検知手段の他の構成例を示すブロック
図である。D/A変換器（Ｇ）22の出力は、割算器38の一
方の入力端に入力されるようになっており、一方、D/A
変換器（Ｂ）23の出力は、入力が０のときに０以外の値
を出力するレベル置換回路39を介して、前記割算器38の
他方の入力端に入力されるように構成されている。割算
器38の出力端は、直流成分を遮断し交流成分のみを通過
させるハイパスフィルター40に接続されている。ハイパ
スフィルター40の出力は、整流回路等で構成される絶対
値回路41に入力され、該絶対値回路41の出力は、１フィ
ールド又は１フレーム期間のみ積分動作を行う積分器42
に入力される。そしてこの積分器42の出力は、色ずれ検
知手段の出力として、コンパレータに入力されるように
構成されている。

次にこのように構成された色ずれ検知手段の動作につい
て説明する。D/A変換器（Ｂ）23の出力はレベル置換回
路39によって、その値が０付近の場合に限り、１付近の
値に置き換えられる。これは割算器38の分母を０付近に
しないためのものである。割算器38では、（Ｇ成分）／
（Ｂ成分）を計算する。先に述べた第３図及び第４図か
らも明らかなように、（Ｇ成分）／（Ｂ成分）の値、す
なわち第３図における直線の関数の傾きは、第６図に示
すように、一定の値を中心にばらつき、このばらつき具
合が色ずれの状態を示している。

第７図は、割算器38の出力の１フィールド期間内の時間
的変化を示すもので、色ずれが発生していないとばらつ
きは少なく、色ずれが発生している場合には、ばらつき
は多くなっている。このばらつき具合は、ハイパスフィ
ルター40によって交流成分という形で取り出され、絶対
値回路41と積分器42で、その量が画面全体に亘り積分さ
れる。この積分器42の出力は色ずれ量を示しており、コ
ンパレータ26に入力され、画像静止制御信号を得るよう
になっている。

第８図は、本発明の他の実施例を示すブロック構成図
で、第１図に示した実施例と同一又は同等の構成部材に
は同一符号を付して示している。図において、30は一般
的なファイバースコープで、対物レンズ2,ライトガイド
4,イメージガイド31,接眼レンズ32等で構成されてい
る。33は前記ファイバースコープ30の接眼部に着脱可能
に装着された色順次式TVカメラヘッドで、結像レンズ3
4,撮像素子3,暗箱35等で構成され、撮像素子３は結像レ
ンズ34による前記イメージガイド31の端面の結像位置に
配置されている。また撮像素子３は接続コード36を介し
て映像回路12に接続されている。

第１図に示した実施例と同様に、ランプ駆動回路８で駆
動されるランプ７からの光は、集光レンズ９とモータ６
で回転駆動されるカラーフィルター円板５を介して、ラ
イトガイド４の一端面に集光されるようになっている。
10はフットスイッチで構成される画像静止スイッチで、
ラッチ等で構成される画像静止信号保持回路11及びタイ
マー37に接続されている。

前記映像回路12の出力は、A/D変換器13でA/D変換され、
切り替えスイッチ14を介して画像メモリ（R1）15,画像
メモリ（G1）16,画像メモリ（B1）17にそれぞれ入力し
記録されるようになっている。画像メモリ（R1）15,画
像メモリ（G1）16,画像メモリ（B1）17の各出力端は、
更にそれぞれ画像メモリ（R2）18,画像メモリ（G2）19,
画像メモリ（B2）20にそれぞれ接続され、画像メモリ
（R2）18,画像メモリ（G2）19,画像メモリ（B2）20の各
出力は、それぞれD/A変換器（Ｒ）21,D/A変換器（Ｇ）2
2,D/A変換器（Ｂ）23に入力されると共に、デジタル相
関器等で構成される色ずれ検知手段25にも入力されるよ
うになっている。

各D/A変換器21,22,23の出力は、TVモニター24に入力さ
れており、色ずれ検知手段25の出力はコンパレータ26の
一方の入力端に入力され、コンパレータ26の他方の入力
端には閾値設定手段27が接続されている。AND回路28に
はコンパレータ26の出力及び画像静止信号保持回路11の
出力が入力されており、AND回路28の出力及びタイマー3
7の出力は、OR回路38に入力されている。OR回路38の出
力は画像静止制御回路29に入力され、該画像静止制御回
路29の出力端は、先に述べた実施例と同様に、画像メモ
リ（R2）18,画像メモリ（G2）19,画像メモリ（B2）20の
各画像静止制御端子に接続されている。

この実施例の動作は、第１図に示した実施例とほぼ同様
であるが、異なる点を述べると次のとおりである。被写
体画像は対物レンズ2,イメージガイド31,接眼レンズ32,
結像レンズ34を介して撮像素子３に結像され、その出力
信号が映像回路12に入力される。画像静止スイッチ10は
フットスイッチで構成されているため、画像静止の指示
は足でこのスイッチを操作することにより行われる。色
ずれ検知手段25は、画像メモリ（R2）18,画像メモリ（G
2）19,画像メモリ（B2）20に接続されているため、デジ
タル画像データが直接この色ずれ検知手段25に入力され
る。したがってこの色ずれ検知手段25においては、第２
図又は第５図に示した色ずれ検知手段における処理と同
様の処理を、デジタルで行う。

タイマー37は、画像静止スイッチ10を操作して静止指示
を行ってから一定時間経過しても、撮像画像の色ずれが
少なくならず、コンパレータ26から信号が出力されない
場合に対処するためのものであり、このタイマー37から
一定時間経過後に信号が出力され、OR回路38を介して画
像静止制御回路29が強制的に駆動されて画像が静止さ
れ、静止画が得られるようになっている。

第２図及び第５図に示した色ずれ検知手段においては、
積分器（１）31,積分器（２）33,積分器（３）36,積分
器42等で、画面全体について積分したものについて示し
たが、通常の電子内視鏡においては、第９図において斜
線で示すように、内視鏡画像部は一部である。したがっ
て、上記各積分器で各種積分を行う場合、内視鏡画像部
以外の画素は対象としないようにする必要がある。その
ためには、内視鏡画像部を示すマスク信号を発生させ、
それによって積分器の機能を制御するように構成すれば
よい。

更に色ずれ検知を、内視鏡画像全体について行わず、例
えば画像中央部のみ、あるいは特定走査線上のみについ
て行ってもよい。この場合、適当なマスク信号を発生さ
せ、特定の領域のみ、色ずれ検知を行えばよい。

また第２図及び第５図に示した色ずれ検知手段において
は、緑（Ｇ）成分と青（Ｂ）成分を利用して色ずれを検
知するものを示したが、これに限ることなく、他の色成
分画像を用いて色ずれを検知するように構成してもよ
い。更にはまた一旦、画像の微分処理等を行い、輪郭の
強調又は抽出を行った２色の色成分画像を利用して色ず
れを検知するように構成してもよい。要するに、色ずれ
を何らかの方法で検知すればよいのである。

また一般に電子内視鏡装置から得られるビデオ信号はガ
ンマ補正されているが、本発明においては、色ずれ検知
手段に入力する前に、逆ガンマ特性をもつ回路を通して
線形にしてから処理を行うように構成してもよい。

また本発明に係る色ずれ防止装置は、電子内視鏡装置に
組み込んでもよいし、あるいは電子内視鏡装置とは別体
に構成し、電子内視鏡装置から得られるビデオ信号を利
用して色ずれを検知し、電子内視鏡装置の画像静止動作
を外部から制御するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれ
ば、色ずれ検知手段で色ずれの発生しない状態を検知し
て、その検知信号と画像静止指示信号とにより画像静止
制御手段を制御して画像を静止させるように構成したの
で、色ずれのない静止画を容易に得ることができる。し
たがって静止指示と静止解除を繰り返す煩雑な操作を行
う必要がなくなり、それに伴い検査時間が短縮され被検
者の苦痛の軽減化を計ることができる等の利点が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る内視鏡撮像装置における色ずれ
防止装置の一実施例のブロック構成図、第２図は、第１
図における色ずれ検知手段の一構成例を示すブロック
図、第３図及び第４図は、内視鏡画像を構成する各画素
の緑成分と青成分の分布状態を示す図、第５図は、色ず
れ検知手段の他の構成例を示すブロック図、第６図は、
内視鏡画像を構成する各画素の（緑成分）／（青成分）
の値の分布状態を示す概念図、第７図は、第５図におけ
る割算器の出力の１フィールド期間内の時間的変化を示
す図、第８図は、本発明の他の実施例を示すブロック構
成図、第９図は、電子内視鏡における内視鏡画像部を示
す図である。 図において、１は電子内視鏡、３は撮像素子、４はライ
トガイド、30はファイバースコープ、31はイメージガイ
ドを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】色順次照明方式を用いて得られた撮像信号
   に基づいて生成される静止画像の色ずれを防止する色ず
   れ防止装置において、前記撮像信号に基づいて得られる
   画像の静止を指示する静止指示手段と、前記撮像信号に
   おける色ずれ量に対応した量を検知し、この検知された
   量に基づく信号を出力する色ずれ検知手段と、前記静止
   指示手段による静止指示に基づいて出力される信号およ
   び前記色ずれ検知手段の出力する信号に応じて、前記撮
   像信号に基づく静止画像の生成を制御する画像静止制御
   手段とを備えていることを特徴とする色ずれ防止装置。