JPH0811111B2

JPH0811111B2 - 電子式内視鏡装置

Info

Publication number: JPH0811111B2
Application number: JP63101535A
Authority: JP
Inventors: 真司山下; 明伸内久保; 政夫上原; 克行斉藤; 雅彦佐々木; 正秀菅野; 潤長谷川; 克義笹川
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1988-04-22
Filing date: 1988-04-22
Publication date: 1996-02-07
Anticipated expiration: 2011-02-07
Also published as: JPH01270842A

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、CCD等の固体撮像素子を撮像手段に用いた撮像
装置が広く用いられる。

また、内視鏡においても、CCD等の固体撮像素子を撮
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
信号処理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。

上記固体撮像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
体撮像素子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、固体撮
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IDと称す
る。）を対応する制御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
力等の機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、固体撮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、モニタ上の画像で十分な観察効果が得られな
い場合が生じてくる。例えば、標準画角表示のときの帯
域の上限が3MHzで、エンハンス周波数を2MHzに設定して
いる場合は、観察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、CCD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、A/D変換前のLPF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、固体撮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、固体撮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
撮像素子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てある。これにより、固体撮像素子
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CCD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2BにTVカメラ３を装着した外付けカメラ付き
ファイバスコープ2Cと、これらスコープ2A,2C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,2C（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コクタ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
トガイドコネクタ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CCD18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CCD18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てある。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CCD2
4に結像できるようにしてある。このTVカメラ３内のCCD
24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
CCD18,24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）撮像面28aのC
CD18a（または24a）を示し、同図（ｂ）は画素数の少な
い（画角の小さい）撮像面28bのCCD18b（または24b）を
示し、同図（ｃ）は撮像面28cの形状が同図（ａ），
（ｂ）に示す正方形と異なるCCD18c（または24c）を示
す。

上記第３図に示すように画素数とか撮像面の形状が異
なるCCDを有するスコープ2A,2C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
2A（2C）内に設置されたスコープID31（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
れを受けて、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CCD18,24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CC
D駆動回路33を（ａ）タイプのCCD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）をそれぞれ20MHz,10MHz,4MHz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がコントローラ32からの駆動回
路選定信号によって選定され、このCCD18a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LPF43iを選定するスイッチSW2
で構成される。各LPF43i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CCD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、20
MHz駆動による出力信号に対してはコントローラ32から
のLPF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10MHz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CPU49を介してコントローラ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変換前のアンチエイリエイジングフ
ィルタ（折り返し雑音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。L
PF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、コントローラ32により
選定され、20MHz駆動による出力信号に対しては約20MHz
のクロックでA/D変換を行うことになる。A/D変換器52で
ディジタルに変換された信号は一旦メモリ53にたくわえ
られた後読み出される。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。ディジタル信号処理回路54は、第７図に示す様に
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54
a,54b,54c及び信号ラインを切り換えるスイッチSW3,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54
i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、入力信号の帯域は、拡大回路54i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LPF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、CCD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−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α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を経て加算器66で遅延手段60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遅延
手段60の出力で遅延時間の短い出力はスイッチ61のａ端
子に、遅延時間の長い出力になるにつれてb,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′,b′,c′,d′,e′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からの遅延量設定信号によって
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、遅延量を小さくすることで第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、信号帯域の上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（Ｂ′）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（Ｄ′）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CCD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Ｂ′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48からの入力により故意に
強調周波数を変更して第12図（ｄ）のＧ′に示す様な周
波数特性にすることで観察効果を高めることができる。

増幅器68の出力は非線形回路69を経て加算器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69につ
いて説明する。非線形回路69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
示す様な位置に設けることによって、入力信号に含まれ
るノイズ成分によって発生す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（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
て低レベル信号を抑圧され、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69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。

以上述べてきた中で説明の都合上、CCD駆動回路33の
駆動周波数、LPF回路43,51,56の構成要素のLPF（43a
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、コントローラ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
するものでなく、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CCD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、CCD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
手段を設けてあるので、各種のCCD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
CCD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 2B……ファイバスコープ 2C……外付け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……CCD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

フロントページの続き (72)発明者斉藤克行東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者佐々木雅彦東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者菅野正秀東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者長谷川潤東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者笹川克義東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献特開平１−221135（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、前記撮像手段から出力された撮像信号をデジタル信号に
変換するA/D変換手段と、該A/D変換手段によってデジタル変換された撮像信号を
格納するメモリ手段と、該メモリ手段に格納された撮像信号を補間して拡大処理
する拡大処理手段と、該拡大処理手段における補間量を変化して、拡大率を設
定する拡大率設定手段と、前記拡大処理手段の出力信号を受けて、これに輪郭強調
処理を行う輪郭補正手段と、該輪郭補正手段における強調周波数および強調量を、前
記拡大率設定手段にて設定される拡大率に対応して設定
する輪郭補正制御手段と、を有することを特徴とする電子式内視鏡装置。