JP2000209605A - 映像信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 術者が手動で色調補正を行うことなく、被写
体の色調に応じて自動的に適切な色再現を得ることが出
来る映像信号処理装置を提供する。 【解決手段】 生体内部を観察する内視鏡に装着され、
ＣＣＤを内蔵したテレビカメラヘッドからの出力信号が
ＣＣＵ内のＲＧＢマトリクス回路等で色信号が生成さ
れ、この色信号は検波回路により１フィールドの平均値
の信号が生成されると共に、ホワイトバランス回路に入
力されてホワイトバランスした色信号Ｒin，Ｇin，Ｂin
が生成され、被写体の色調を良く反映し、検波回路から
出力される信号Ｒaveはマトリクス係数設定回路４５の
比較回路４７により判別用の値Ｖｓと比較され、その比
較結果に対応したマトリクス係数がＲＯＭ４８からマト
リクス回路３８に入力され、比較結果に対応したマトリ
クス係数でマトリクス回路３８は被写体の色調に応じて
自動的に適切な色再現のための色補正を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビモニタに出
力される映像信号を形成する複数の色信号に対する色補
正手段を備えた映像信号処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内視鏡を用いた診断・検査におい
ては、分野に応じて対象とする被写体が異なる。例え
ば、外科手術においては、被写体は内部臓器であり、比
較的マゼンタ色の多い被写体となる。一方、耳鼻科等の
分野においては、術中において比較的出血などが発生す
る場合が多く、被写体が真っ赤になる場合が多い。従来
においては、この両者を同一の設定の内視鏡装置で対応
していた。この場合の先行例例として、特願平９−１２
２６０４号がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、被写体の色が
異なっているため、分野によっては、術者の思い通りの
色再現が得られない場合があった。この場合、装置のフ
ロントパネルなどに設けられた色調補正スイッチを調整
することにより対応していた。しかし、術者が手動で調
整することは煩わしかった。

【０００４】（発明の目的）本発明は、上述した点に鑑
みてなされたもので、術者が手動で色調補正を行うこと
なく、被写体の色調に応じて自動的に適切な色再現を得
ることが出来る映像信号処理装置を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】複数の色信号が入力さ
れ、該色信号の信号レベルを調整することにより、表示
手段に表示される画像の色状態を補正する色補正手段を
有する映像信号処理装置において、前記複数の色信号の
うちの少なくとも１つの信号の平均値を算出する検波手
段と、該検波手段の出力に基づいて前記複数の色信号の
うち、少なくとも１つの色信号を自動的に補正する色補
正手段を設けることにより、被写体の色調に応じて術者
が手動で色調補正を行うことなく、自動的に適切な色再
現にする色補正を行うことができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （第１の実施の形態）図１ないし図５は本発明の第１の
実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態を備えた内
視鏡装置の構成を示し、図２は検波回路の構成を示し、
図３はホワイトバランス係数設定回路の構成を示し、図
４はマトリクス係数設定回路の構成を示し、図５はマト
リクス係数設定回路の作用を示す。

【０００７】図１に示すように第１の実施の形態を備え
た内視鏡装置１は光学式の内視鏡２とこの内視鏡２に装
着され、撮像手段を内蔵したテレビカメラヘッド３と、
内視鏡２に照明光を供給する光源装置４と、テレビカメ
ラヘッド３の撮像手段に対する信号処理を行う本発明の
第１の実施の形態の映像信号処理装置としてのカメラコ
ントロールユニット（以下、ＣＣＵと略記する）５と、
このＣＣＵ５によって生成された標準的な映像信号をカ
ラー表示するテレビモニタ６とから構成される。

【０００８】内視鏡２は細長の挿入部７と、この挿入部
７の後端に設けられた把持部（又は操作部）８と、この
把持部８の後端に設けられた接眼部９とを有する。挿入
部７内には照明光を伝送するライトガイド１１が挿通さ
れ、このライトガイド１１は把持部８に設けられたライ
トガイド口金１２に接続されるライトガイドケーブル１
３を介して光源装置４に接続される。

【０００９】光源装置４内には電源回路１４から供給さ
れる電源により点灯するランプ１５が収納され、このラ
ンプ１５の白色光はレンズ１６で集光されてライトガイ
ドケーブル１３の入射端面に入射され、ライトガイド口
金１２を経て内視鏡２内のライトガイド１１に伝送さ
れ、挿入部７の先端部の照明窓に取り付けられたライト
ガイド先端面から出射され、患部等の被写体を照明す
る。

【００１０】この先端部には照明窓に隣接して設けられ
た観察窓に取り付けた対物レンズ１８が設けてあり、こ
の対物レンズ１８により被写体の像は像伝送手段として
の例えばリレーレンズ系１９によりその後端面側に伝送
され、さらに接眼部９に設けた接眼レンズ２０により拡
大して観察することができる。

【００１１】この接眼部９に装着されるマウント部を設
けたテレビカメラヘッド３には接眼レンズ２０に対向し
て結像レンズ２２が配置され、その結像位置には撮像素
子として例えばＣＣＤ２３が配置されている。

【００１２】なお、このＣＣＤ２３の撮像面にはモザイ
クフィルタ等の色分離フィルタ２４が配置され、色分離
フィルタ２４で色分離された像がＣＣＤ２３の撮像面に
結像される。

【００１３】このＣＣＤ２３は信号線と接続され、この
信号線はテレビカメラヘッド３から延出されたカメラケ
ーブル２５内を挿通され、その後端のコネクタ２６がＣ
ＣＵ５に着脱自在で接続される。

【００１４】そして、ＣＣＵ５内のＣＣＤドライバ３１
からのＣＣＤドライブ信号の印加により、ＣＣＤ２３で
光電変換されて蓄積された信号電荷が読み出されてプリ
アンプ３２に入力され、ケーブル伝送での損失分を補償
するように増幅された後、プリプロセス回路３３によっ
て前処理される。

【００１５】例えばＣＤＳ（相関二重サンプリング）
や、Ｓ／Ｈ（サンプル・ホールド）処理等の前処理がさ
れた後、Ａ／Ｄ変換器３４により、アナログ信号からデ
ジタル信号に変換された後、輝度及び色信号に分離する
Ｙ／Ｃ分離回路３５に入力され、輝度信号Ｙと色信号Ｃ
としての例えば２つの色差信号Ｃｒ及びＣｂとに分離さ
れる。

【００１６】これらデジタルの輝度信号Ｙと色差信号Ｃ
ｒ及びＣｂはこれらの信号からＲＧＢ信号に変換するＲ
ＧＢマトリクス回路３６に入力され、デジタルのＲＧＢ
信号に変換された後、ホワイトバランス回路３７に入力
される。

【００１７】つまり、デジタルの輝度信号Ｙと色差信号
Ｃｒ及びＣｂは以下のように変換マトリクスＡにより、
デジタルの赤、緑、青の色信号としてのＲＧＢ信号（３
原色信号）に変換される。

【００１８】

【数１】 デジタルのＲＧＢ信号はホワイトバランス回路３７によ
り、ホワイトバランス調整された後、マトリクス回路３
８に入力されて、色補正された後、Ｄ／Ａ変換器３９に
入力され、デジタル信号からアナログ信号に変換され、
さらにポストプロセス回路４０において標準的な映像信
号に変換された後、テレビモニタ６に出力される。

【００１９】また、ＲＧＢマトリクス回路３６から出力
されるデジタルのＲＧＢ信号は検波回路４１に入力さ
れ、それぞれが画像の平均値を算出する検波が行われ
る。この検波回路４１の構成を図２に示す。つまり、
Ｒ，Ｇ，Ｇの各色信号はそれぞれ１フィールド平均値演
算回路４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂにそれぞれ入力され、そ
れぞれ１フィールド分の信号が累積加算された後全体の
画素数で除算する演算が行われてそれぞれ平均値の信号
Ｒave、Ｇave、Ｂaveが出力される。なお、１フィール
ド分での平均値に限らず、１フレーム分の平均値を算出
するのもでも良い。

【００２０】これらの平均値の信号Ｒave、Ｇave、Ｂav
eは図１に示すようにホワイトバランス係数設定回路
（図１ではＷ／Ｂ係数設定と略記）４３に入力され、ま
た被写体の色調状態を最もよく反映する赤成分の色信号
の平均値の信号Ｒaveがマトリクス係数設定回路４５に
入力される。

【００２１】図３はホワイトバランス係数設定回路４３
の構成を示す。信号Ｒave、Ｇaveと、信号Ｇave、Ｂave
とはそれぞれ割算回路４４ａ、４４ｂに入力され、それ
ぞれＧaveをＲave及びＢaveの信号で割算を行い、Ｇave
／ＲaveとＧave／Ｂaveの信号値を生成し、該Ｇave／Ｒ
aveとＧave／Ｂaveの信号値をホワイトバランス調整係
数としてホワイトバランス回路３７に出力する。

【００２２】ホワイトバランス回路３７ではＲＧＢマト
リクス回路３６から出力されるＲＧＢ信号において、例
えばそのＲ，Ｂの信号に対しては乗算回路４６ａ，４６
ｂにより、割算回路４４ａ、４４ｂから出力されるＧav
e／ＲaveとＧave／Ｂaveの値との乗算を行った信号をホ
ワイトバランス調整した調整済みのＲin，Ｇin，Ｂin信
号を生成し、マトリクス回路３９への入力信号とする。

【００２３】また、検波回路４１の出力信号が入力され
るマトリクス係数設定回路４５は図４に示すように平均
値の信号Ｒaveと判別用の値（基準値）Ｖｓとの比較回
路を有し、この比較結果に応じてマトリクス係数記憶手
段としての例えばリードオンリメモリ（ＲＯＭと略記）
４７から読み出したマトリクス係数をマトリクス回路３
８に出力する。

【００２４】本実施の形態ではこのＲＯＭ４７には平均
値の信号Ｒaveが判別用の値Ｖｓより大きい場合と小さ
い場合とで異なる色補正を行うマトリクス係数の値を格
納している。

【００２５】そして、マトリクス回路３８では平均値の
信号Ｒaveが判別用の値Ｖｓより大きい場合と小さい場
合とで異なるマトリクス係数により、自動的に色補正し
た色補正済みのＲmtx，Ｇmtx，Ｂmtx信号を生成し、Ｄ
／Ａ変換器３９を経てポストプロセス回路４０に出力す
る。

【００２６】つまり、本実施の形態ではＣＣＤ２３で撮
像された信号から複数の色信号を生成し、それらの色信
号における被写体の色調を最も良く表すある１つの色信
号の平均値を予め設定した判別用の値と比較し、その比
較結果よりその比較結果に対応して設けられたマトリク
ス係数を読み出し、そのマトリクス係数を用いて色補正
手段で色補正を行う構成にして、被写体の色調に応じて
その色調に最適な色再現を行うように色補正するように
している。

【００２７】具体的には、信号Ｒave＞Ｖｓに該当しな
い場合（つまりＲave≦Ｖｓの場合）には、マトリクス
回路３９は下記の演算を行う。

【００２８】

【数２】 つまり、赤成分が多くない被写体の場合には、マトリク
ス係数設定回路４５はそのままの色調となるようなマト
リクス係数Ｍを出力する。

【００２９】逆に、Ｒave＞Ｖｓの場合には、被写体の
赤成分が多い状況であるため、マトリクス回路３９にて
ＲＧＢ信号の赤成分を抑えるように色補正する。この場
合は、下記の演算を行う。

【００３０】

【数３】 つまり、赤成分が多い被写体の場合には、マトリクス係
数設定回路４５はその赤成分を抑制するような色補正を
行うようなマトリクス係数Ｍを出力する。

【００３１】次に、本実施の形態の作用を説明する。本
内視鏡装置１により、例えば患者の腹部内部の臓器或い
は耳鼻を被写体として観察する場合で説明する。

【００３２】内視鏡２の挿入部７を腹部内或いは耳鼻内
に挿入して臓器或いは耳鼻を観察する。すると、光源装
置４による照明の下でＣＣＤ２３により撮像された信号
がプリアンプ３２で増幅され、プリプロセス回路３３で
前処理された後、Ａ／Ｄ変換器３４でデジタル信号に変
換されてＹ／Ｃ分離回路３５に入力され、輝度信号Ｙと
色信号Ｃとしての色差信号Ｃｒ、Ｃｂとに分離される。

【００３３】輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、ＣｂとはＲＧ
Ｂマトリクス回路３６に入力され、ＲＧＢ信号に変換さ
れる。

【００３４】このＲＧＢ信号は検波回路４１により、そ
れぞれＲ，Ｇ，Ｂの色信号の１フィールドの平均値の信
号Ｒave、Ｇave、Ｂaveが算出され、ホワイトバランス
係数設定回路４３に入力されて、例えば信号Ｇaveを基
準の信号としてこれに対して他の２つの信号の大きさ
が、信号Ｇaveを信号Ｒave、Ｂaveで割り算した値Ｇave
／Ｒave、Ｇave／Ｂaveで求められ、これらの値がホワ
イトバランス回路３７に入力されてそれぞれＲ，Ｇ，Ｂ
の色信号と掛け算されてホワイトバランス調整された信
号Ｒin、Ｇin、Ｂinとなり、色補正を行うマトリクス回
路３８に入力される。

【００３５】また検波回路４１から出力される１フィー
ルドの平均値の信号Ｒaveはマトリクス係数設定回路４
５に入力され、平均値の信号Ｒaveが判別用の値Ｖｓよ
り大きい場合と小さい場合とで異なるマトリクス係数に
より、自動的に色補正した色補正済みの信号Ｒmtx，Ｇm
tx，Ｂmtxを生成する。

【００３６】そして、Ｄ／Ａ変換器３９を経てポストプ
ロセス回路４０に出力し、標準的な映像信号に変換して
テレビモニタ６でＣＣＤ２３で撮像された被写体像をカ
ラー表示する。

【００３７】上記マトリクス係数設定回路４５による色
補正の処理を図５に示す。ステップＳ１に示すように入
力される信号Ｒaveは比較回路４７により判別用の値Ｖ
ｓと比較されてこの値より大きいか否かが判別され、Ｒ
ave＞Ｖｓに該当しない場合にはステップＳ２に示すよ
うに実質的には色補正を行わないマトリクス係数ＭがＲ
ＯＭ４８から読み出されてマトリクス回路３８に出力さ
れる。そして、（２）式のようにマトリクス処理で色補
正を行う（この場合には、実質的に色補正は行わな
い）。

【００３８】つまり、被写体は赤成分が多くないと判断
されて、ホワイトバランス調整された信号Ｒin、Ｇin、
Ｂinはマトリクス回路３８により色補正が行われない
で、そのままの信号Ｒin、Ｇin、Ｂinが補正された色信
号Ｒmtx，Ｇmtx，Ｂmtxとして出力される。

【００３９】一方、ステップＳ１の判断処理により、Ｒ
ave＞Ｖｓに該当する場合にはステップＳ３に示すよう
に赤成分を抑制する色補正を行うトリクス係数ＭがＲＯ
Ｍ４８から読み出されてマトリクス回路３８に出力され
る。そして、（３）式のようにマトリクス処理で色補正
を行う。

【００４０】従って、被写体の赤成分が多い場合には赤
成分が抑えられ、耳鼻科に使用した場合における出血時
の色再現を改善できるし、出血が伴わない体腔内臓器等
を観察する場合には色補正せずに出力されるため、やは
りその場合にも適切な色再現ができれる。

【００４１】従って、本実施の形態によれば、被写体の
赤成分が判別用の値より大きいか否かを判断して、その
判断結果に応じて自動的に被写体の色調に適した色補正
を行う色補正手段（色補正が不要な色調の場合には色補
正を行わない場合も含む）を設けているので、術者は使
用する環境に応じてマニュアルで色補正を行う煩わしい
作業を不要にできる。

【００４２】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の
実施の形態を説明する。本実施の形態の構成は第１の実
施の形態とマトリクス係数設定回路４５の構成を除いて
同様であるため、その説明を省略する。

【００４３】本実施の形態のマトリクス係数設定回路は
図４のマトリクス係数設定回路４５において、比較回路
４７の前段に割り算回路を設け、信号Ｒaveを信号Ｇave
で割り算したレベル比ｋを求め、このレベル比ｋを比較
回路４７に入力する構成にしたものである。

【００４４】従って、第１の実施の形態とはこのマトリ
クス係数設定回路による作用が異なるのみであり、この
マトリクス係数設定回路による作用を図６を参照して説
明する。

【００４５】検波回路４１から出力される信号Ｒaveと
信号Ｇavはマトリックス係数設定回路に入力され、ステ
ップＳ１１に示すようにレベル比ｋ＝Ｒave／Ｇaveが求
められる。そして、このレベル比ｋステップＳ１２に示
すように比較回路４７により判別用の値Ｖｓと比較され
る。

【００４６】この比較の結果がｋ＜Ｖｓに該当しない場
合は、ステップＳ１３に示すような前記式（２）の演算
を行うようなマトリクス係数Ｍが読み出され、逆に、ｋ
＞Ｖｓに該当する場合には、前記式（３）の演算を行う
ようにマトリクス係数に設定される。

【００４７】本実施の形態によれば、信号ＲaveとＧave
の２色の情報を用いてマトリクス係数の切り替え設定を
行うようにしているので、第１の実施の形態よりも、よ
り適切に被写体の色調を判断できる。

【００４８】例えば、赤成分が多い患部を異なる距離で
観察（撮像）した場合には、その赤成分に対応する信号
Ｒaveのレベルが異なり、第１の実施の形態では距離に
より、色補正が変動する場合可能性があるが、第２の実
施の形態ではそのような変動を少なくできる。従ってそ
の判断結果によるマトリクス係数の切り替え設定によっ
て、より適切な色補正を行うことができる。

【００４９】本実施の形態も、被写体の観察（撮像）状
況が変化しても適切な色再現を行うような色補正を自動
的に行うので、従来行われていた術者による手動での色
調整が不要となり、術者の煩わしさを解消できる。

【００５０】なお、上述した実施の形態では簡単化のた
めにある信号の大きさにより、２つの色補正を行う場合
で説明したが、例えば第２の実施の形態において、レベ
ル比ｋを複数の判別用値Ｖｓ１，Ｖｓ２（例えばＶｓ１
＞Ｖｓ２）と比較し、その比較結果（例えばｋ＞Ｖｓ
１、Ｖｓ１≧ｋ＞Ｖｓ２、Ｖｓ２≧ｋ）により３つの場
合に分けて色補正を変更するようにしても良い。また、
判別用値を３つ以上にしてさらに多くの場合に分けて色
補正を変更するようにしても良い。

【００５１】なお、上述した各実施の形態では、内視鏡
２に撮像手段を備えたテレビカメラヘッド３を装着した
テレビカメラ外付け内視鏡の場合で説明したが、挿入部
の先端にＣＣＤ等の撮像素子を内蔵した電子内視鏡の場
合にも適用できることは明らかである。

【００５２】［付記］ １．複数の色信号が入力され、該色信号の信号レベルを
調整することにより、表示手段に表示される画像の色状
態を補正する色補正手段を有する映像信号処理装置にお
いて、前記複数の色信号のうちの少なくとも１つの信号
の平均値を算出する検波手段と、該検波手段の出力に基
づいて前記複数の色信号のうち、少なくとも１つの色信
号を自動的に補正する色補正手段を備えたことを特徴と
する映像信号処理装置。

【００５３】２．複数の色信号が入力され、該色信号の
信号レベルを調整することにより、表示手段に表示され
る画像の色状態を補正する色補正手段を有する映像信号
処理装置において、前記複数の色信号のうちの少なくと
も１つの信号の平均値を算出する検波手段と、該検波手
段の出力を基準値と比較する比較手段と、比較手段の出
力に基づいて前記色補正手段の演算係数を自動的に切り
替えることを特徴とする映像信号処理装置。

【００５４】３．複数の色信号が入力され、該色信号の
信号レベルを調整することにより、表示手段に表示され
る画像の色状態を補正する色補正手段を有する映像信号
処理装置において、前記複数の色信号のうちの少なくと
も２つの信号の平均値を算出する検波手段と、該検波手
段の複数の出力のレベル比を求める演算手段と、該レベ
ル比を基準値と比較する比較手段と、該比較手段の出力
に基づいて前記色補正手段の演算係数を自動的に切り替
えることを特徴とする映像信号処理装置。

【００５５】４．前記映像信号処理装置は、内視鏡の接
眼部に装着する撮像装置からの映像信号を入力する付記
１から３の映像信号処理装置。 ５．前記映像信号処理装置は、内視鏡の挿入部先端に設
けた撮像素子からの信号を入力する付記１から３の映像
信号処理装置。 ６．複数の色信号は赤、青、緑の色信号であることを特
徴とする付記１から５の映像信号処理装置。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数の色信号が入力され、該色信号の信号レベルを調整す
ることにより、表示手段に表示される画像の色状態を補
正する色補正手段を有する映像信号処理装置において、
前記複数の色信号のうちの少なくとも１つの信号の平均
値を算出する検波手段と、該検波手段の出力に基づいて
前記複数の色信号のうち、少なくとも１つの色信号を自
動的に補正する色補正手段を設けているので、被写体の
色調に応じて術者が手動で色調補正を行うことなく、自
動的に適切な色再現にする色補正を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を備えた内視鏡装置
の全体構成図。

【図２】検波回路の構成を示すブロック図。

【図３】ホワイトバランス係数設定回路及びホワイトバ
ランス回路の構成を示すブロック図。

【図４】マトリクス係数設定回路の構成を示すブロック
図。

【図５】マトリクス係数設定回路による色補正の作用を
示すフローチャート図。

【図６】本発明の第２の実施の形態における色補正の作
用を示すフローチャート図。

【符号の説明】

１…内視鏡装置 ２…内視鏡 ３…テレビカメラヘッド ４…光源装置 ５…ＣＣＵ ６…テレビモニタ ７…挿入部 １１…ライトガイド １５…ランプ １８…対物レンズ １９…リレーレンズ系 ２３…ＣＣＤ ３１…ＣＣＤドライバ ３３…プリプロセス回路 ３６…ＲＧＢマトリクス回路 ３７…ホワイトバランス回路 ３８…マトリクス回路 ４０…ポストプロセス回路 ４１…検波回路 ４３…ホワイトバランス係数設定回路 ４５…マトリクス係数設定回路 ４７…比較回路 ４８…ＲＯＭ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C061 AA11 AA12 BB02 CC06 DD00 LL03 MM05 NN05 SS11 SS23 TT03 TT13 5C066 AA01 BA20 CA17 DD07 DD08 EA14 EB01 EE02 EE04 GA01 GA02 GA05 HA02 KA12 KD02 KD04 KD06 KE03 KE04 KE05 KE09 KE19 KE20 KM02 KM06 KM10

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の色信号が入力され、該色信号の信
   号レベルを調整することにより、表示手段に表示される
   画像の色状態を補正する色補正手段を有する映像信号処
   理装置において、 前記複数の色信号のうちの少なくとも１つの信号の平均
   値を算出する検波手段と、該検波手段の出力に基づいて
   前記複数の色信号のうち、少なくとも１つの色信号を自
   動的に補正する色補正手段を備えたことを特徴とする映
   像信号処理装置。