JPH01223929A - 内視鏡画像入力装置 - 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、内視鏡による画像を複数の色成分の電気信号
に変換づる内視鏡画像入力装置に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］近年、体
腔内に細長の挿入部を挿入することにより、体腔内Ｉ８
器等を観察したり、必要に応じ処置具チ１／ンネル内に
トを通した処置具を用いて各種治療処置のできる内視鏡
が広く利用されている。

また、電荷結合素子（ＣＯＤ）等の固体撮＠素子を囮像
手段に用いた電子内視鏡も種々提案されている。

従来の内視鏡装置の一例を第６図に示す。この図に示す
ように、ランプ３１から出）１された光は、モー９３２
により回転される回転フィルタ３３によって、赤（Ｒ）
、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各波長領域に時系列的に分離さ
れ、絞りとしてのメツシュフィルタ３４で光Ｆｉｔが調
整された後、内視鏡のライトガイド３５の入ｇＡ端に入
射される。この面順次照明光は、前記ライトガイド３５
によって内視鏡先端部に導かれて、この先端部から出射
され、被写体に照射される。この照明光による被写体か
らの戻り光は、結像光学系によって、内視鏡先端部に設
けられたＣ０Ｄ４１上に結像される。このＣＣＤ４１か
らの画像信号は、アンプ４２ににって所定の範囲の電圧
レベルに増幅される。このアンプ４２の出力は、γ補正
回路４３でγ補正された後、Ａ／Ｄ変換器４４でディジ
タル（ｉｉ舅に変換されて、切換スイッチ４５を介して
、Ｒ，Ｇ、Ｂに対応する各メモリ４６Ｒ，４６Ｇ、４６
Ｂに記憶される。各メモリに記ｔｒ１された画像信号は
、ブレビジ二１ン信号のタイミングで読み出され、それ
ぞれ、Ｄ／へ変換器４７Ｒ，４７Ｇ、４７［３でアノロ
グ信号に変換される。このアナログの画像信号は、同期
信号発生回路５２からの同期信号５ＹＮＣと共に、ＲＧ
［３信号出力端に送られる。そして、このにうにして得
られたＲ　Ｇ　Ｂ信号を、モニタに表示して、内視鏡観
察を行うようになっている。

また、露光量の調節を行うために、アンプ４２からの映
像信号は、積分回路３７と絞りサーボ部こ３８からなる
絞り調整機構部３６に入ツノされる。

前記積分回路３７では、Ｒ，０，８３信号が積分されて
、１画面分の光量値として絞りサーボ部３８に転送され
る。この絞りサーボ部３８では、前記光Ｒ値に基づき、
モータ３９←で前記メツシュフィルタ３４をｒｊＪ転さ
せる。前記メツシュフィルタ３７Ｉは、照明光路に対す
る角度によって透過光ｈ）が変化づるように４１つてお
り、このメツシュフィルタ３４にて露光量の調整を行う
。

また、画像信号の行き先と画像信号転送時の転送タイミ
ングを制御２ＩｌｉＪる制御信号発生部５１が設けられ
、この制御信号発生部５１は、前記切換スイッチ４５．
Ｒ，Ｇ、Ｂ各メモリ４６１又、４６Ｇ。

４６Ｂ、同期信号発生回路５２．モータ３２及び絞り調
整機構部３６に、制御信号を送出している。

このように、従来例では、第７図に示すように、Ｒ，Ｇ
、Ｂ仝での信号から積分回路３７にて画面全体の光ｆｉ
ｔ艙を専出し、１画面の露光量の調節を行っている。こ
のような従来の制御系が、内視鏡画像の再現性に対して
どのような影響を与えるかについて、第８図及び第９図
を用いて説明づる。

第８図は、被写体の輝度レベルの分布を示している。こ
の図に示づように、一般に、内６２鎮における被写体の
輝度レベルは、赤成分が多く、青成分が少ない。

′；５９図（ａ　）　、　　（ｂ　）　、　　（Ｃ）　
ハ、’Ｉｓ　Ｓ　図１：　示した範囲の輝度レベルに対
する、デジタル変換後の出力値のヒストグラムを、Ｒ，
Ｇ、Ｂ各信号別に示したものである。従来は、露光量の
調節を１（。

Ｇ、Ｂ全での信号に基づいて行っているため、被写体の
輝度レベルの偏りがそのまま出力される。

これから明らかなように、Ｒ信号はｎレベルに偏り飽和
しやづくなる。一方、Ｂ信号は低レベルに偏りノイズに
埋もれ易い。

このように、従来例では、露光量の調整を行った後の濃
度階調分布が、被写体の輝度レベルに適合していない。

このため、Ｒ信号は高レベルに偏り、Ｂ信号は低レベル
に偏るという欠点がある。

このような欠点は、画像が持つ有効な情報量を減少させ
てしまう。また、Ｒ信号がへレベルに偏るため微小レベ
ルの信号をマスクし、その識別を国外にさせてしまう等
の問題も生じる。

［発明の目的］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、内視
鏡画像において従来有効に利用されていなかったＲ、　
［３′＠の波長域からし、有効な情報が得られるように
した内視鏡画像入力装置を提供づることを目的としてい
る。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明の内視鏡
画像入力装置は、内視鏡画像を構成づる複数の色信号を
（９るに必要な入射光量レベルを、各色信号に対して独
立に調整可能な光呈：！整手段を設置）、各色信号に対
応する入射光ωレベルを、被′７１体が持つ情報も１に
適合するように調整できるようにしたものである。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図ないし第５図は本発明の一実施例に係り、第１図
は内祝ＩＩ装置の構成を示Ｊ説明図、第２図は内視鏡装
置の全体を示す説明図、第３図番ま自動露光制御の説明
図、第４図及び第５図は液晶フィルタを用いた絞り曙構
の動作を示！ｊ説明図である。

第２図に示１ように、電子内祝ｌｔ１は、生体２０内に
挿入される細長で例えば可撓性の挿入部２を右し、この
挿入部２の後端に太径の操作部３が連設されている。前
記操作部３の後端部からは側方に可撓性のユニバーサル
コード４が延設され、このユニバーサルコード４の先端
部にコネクタ５が設けられている。前記電子内視鏡１は
、前記コネクタ５を介して、光源装置及び（，１号処理
回路が内蔵された観察装置６に接続されるようになって
いる。ざらに、前記観察装置６にＧＪ、ＷＡ察用のモニ
タ７や図示しない各種の信号処理装置等が接続されるよ
゛うに／１つている。また、前記コネクタ５には、吸引
デー１−ブ２１が接続され、この吸引デー１−ブ２１（
よ、吸引器２２に接続されるようになっている。

前記挿入部２の先端側には、硬性の先端部９及びこの先
端部９に隣接づる後方側に湾曲可能な湾曲部１０が順次
設けられている。また、前記操作部３には、湾曲操作ノ
ブ１１が設けられ、この湾曲操作ノブ１１を回動操作す
ることにより、前記湾曲部１０を」−下／ん右方向に湾
曲（・さるＪ、うになっている。また、前記操作一部３
にｔま、前記挿入部２内に設けられた処置具チトンネル
に連通する挿入口１２が設置］られている。また、前記
挿入部２内には、吸引チャンネルが設置ノられ、この吸
引チャンネルは、前記吸引チューブ２１に接続されるよ
うになっている。

第１図に示すように、前記先端部９には、配光レンズ２
１と、結像光学系２２とが配設されている。前記配光レ
ンズ２１の後端側には、ファイババンドルからなろライ
トガイド２３が連設され、このライトガイド２３は、前
記挿入部２．操作部３、ユニバーサルコード４内にＭｉ
通され、前記コネクタ５に接続されている。そして、こ
の］コネクタを前記観察装置６に接続りることにより、
この観察装置６内の光に、装置から出ｑ４される照明光
が、前記ライトガイド２３の入射端に入用されるように
なっている。この光源Ｗｆｆｌは、ランプ３１と、この
ランプ３１の照明光路中に配設され、し−タ３２によっ
て回転される回転フィルタ３３と、この回転フィルタ３
３と前記ライトガイド２３人ｑ・１端の間に介装された
絞りどしての液晶フィルタ６０とを備えている。前記回
転フィルタ３３にｔよ、それぞれ、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）
、青（［３）の各波長領域の光を透過づるフィルタ３３
Ｒ，３３Ｇ。

３３Ｂが、周方向に沿って配列されている。そして、前
記ランプ３１から出射された光は、前記回転フィルタ３
３によって、Ｒ，Ｇ、Ｂの各波長領域に時系列的に分離
され、前記液晶フィルタ６０を通過した後、前記ライト
ガイド２３の入射端に入用されるようになっている。こ
の照明光は、前記ライトガイド２３によって先端部９に
導かれて先端面から出射され、配光レンズ２１を通って
、被写体に照射されるようになっている。

一方、前記結像光学系２２の結像位置には、固体搬像素
子、例えばＣ０Ｄ４１が配設されている。

そして、前記面順次照明光によって照明された被写体像
が、前記結像光学系２２によって結像され、前記ＣＣＤ
４１より電気信号に変換される。このＣＣＤ４１からの
画像信号は、所定の範囲の電気信号（例えばＯ〜１ボル
ト）に増幅づるためのアンプ４２に入力されるようにな
っている。このアンプ４２の出力電気信号は、γ補正回
路４３を経て、１入力３出力の切換スイッチ４５に入力
されるようになっている。そして、時系列的に送られて
くるＲ　Ｇ　Ｂ　ｆ、＜号は、前記切換スイッチ４５に
よって、Ｒ，Ｇ、Ｂ各色信号に分Ｒｔされるようになっ
ている。このｌ？、Ｇ、Ｂ各色信号は、それぞれ、Ａ／
Ｄｇ換器４８Ｒ，４８Ｇ、４８Ｂで、ディジタル信号に
変換された後、Ｒ，Ｇ、Ｂに対応づる各メモリ４６Ｒ，
４６Ｇ、４６［３に記憶されるようになっている。各メ
ｔりから読み出された画像信号は、ぞれぞれ、Ｄ／△変
換器４７Ｒ，４７Ｇ。

４７Ｂでアナログ信号に変換され、Ｒ，Ｇ、＋３各信号
出力端４９Ｒ，４９Ｇ、４９［３から出力されるように
なっている。また、前記Ｒ，Ｇ、１３’Ｌ、号と共に、
Ｉ′ｕ１期信罵発生回路５２からの同期信１’４５ＹＮ
Ｃが、同期信号出力端４９Ｓから出ツノされるようにな
っている。そして、前記Ｒ，Ｇ、Ｂ信号及び同期信号が
、モニタ７や各種の画像処理装置等に入力されるように
なっている。

一方、前記切換スイッチ４５からのＲ，Ｇ、［３信号出
力は、積分回路６２と液晶フィルタ制御部６３とからな
る自動露光制御部６１に入力されるようになっている。

前記積分回路６２は、Ｒ，Ｇ。

Ｂ各信号について個別に積分し、この積分値を液晶フィ
ルタ制御部６３に転送する。この液晶フィルタ制御部６
３は、前記積分値に桔づき、前記液晶フィルタ６０の透
過光量を制御するようになっている。

また、画像信号の行き先と画像信号転送時の転送タイミ
ングを制御づるυ制御信号発生部５１が設けられ、この
制御信号発生部５１は、前記切換スイッチ４５．Ｒ，Ｇ
、Ｂ各メモリ４６Ｒ，４６Ｇ。

４６Ｂ、同期信号発生回路５２．Ｕ：−タ３２及び自ｆ
ｌＪ露光制御部６１に、制御信号を送出しでいる。

次に、以上のように偶成された本実施例の動作についで
説明りる。

ｉ、１１御信号発生部５１から、回転フィルタ３３を回
転駆動づるｔ−夕３２に対し、モータ制郊信Ｙ（が送ら
れる。この制御信号に応じて、前記モータ３２は、切換
スイッチ４５のνＪ換えのタイミングに合わせて、回転
フィルタ３３を回転させる。ランプ３１から出射された
照明光は、前記回転フィルタ３３を通過することによっ
て、Ｒ，Ｇ、Ｂの各波長領域の光に時系列的に分離さ゛
れ、液晶フィルタ６０を通過して、電子内視鏡１のライ
トガイド２３入射端に入射される。この照明光は、前記
ライトガイド２３によって先端部９に導かれて先端面か
ら出射され、配光レンズ２１を通って、被写体に照射さ
れる。このような照明方法は、いわゆるＲＧＢ面順次カ
ラ一方式である。

前記面順次照明光によって照明された被写体像は、結像
光学系２２によってＣＣＤ４１上に結像され、このＣＣ
Ｄ４１より電気信号に変換される。

このＣＣＤ４１からの画像信号は、アンプ４２によって
、所定の範囲の電気信号、本実施例ではＯ〜１ボルトの
範囲の信号に変換される。この画像信号は、γ補正回路
４３に入力され、所定のγ特性を持った画像信号に変換
される。この画像信号は、切換スイッチ４５を経て、制
御信号発生部５１からの制御信号により、ＣＣＤ４１に
入る映像がＲ照明によるものであるとさは１で信号用Ａ
／Ｄ変換器４８　Ｒに、Ｇ照明によるものであるとさは
Ｇ信号用Δ／Ｄ変換Ｐ！５４８Ｇに、Ｂ照明によるもの
であるときはＢ　（ａ日用Ａ／Ｄ変換器４８１３に切換
える。各Ａ／Ｄ変換器４８Ｒ，４８Ｇ、４８Ｂでは、あ
る６量子化レベル（例えば８ビツト）でディジタル化さ
れる。このディジタル信号に変換されたＲ、Ｇ、Ｂの画
像信号は、それぞれ、Ｒ信号用メモリ４６Ｒ，Ｇ信号用
メモリ４６Ｇ、Ｂ信号用メモリ４６Ｂに記憶される。各
メモリは、入出力が独立しており、入力と出力とをそれ
ぞれ独自のタイミングで行うことができる。各メモリ４
８Ｒ，４８Ｇ、４８Ｂに記憶された画像信号は、制御信
号発生部５１からの制御信号によって、それぞれ、Ｄ／
Ａ変換Ｚ４７Ｒ，４７Ｇ、４７Ｂに転送され、アナログ
信号に変換さ゛れる。このＤ／Δ変換器４７Ｒ，４７Ｇ
、４７Ｂからの画像信号は、制御信号発生部５１のａｉ
ｌｌ　１２１１のちとに同１ｇ１信）−Ｊ発生回路５２
で作られ、出力端４９Ｓから出力される同期信号５ＹＮ
Ｃと共に、ＲＧＢ画像信号として、出力端４９Ｒ，４９
Ｇ、４９Ｂから出力される。

また、前記切換スイッチ４５からのＲ，Ｇ、Ｂ信号は、
自動露光υ１ｕ１１部６１内の積分回路６２に入力され
る。この積分回路６２は、制御信号発生部５１からの制
御信号により、Ｒ，Ｇ、Ｂ信号を個別に積分し、それぞ
れに適正な露光を与える光ｈ１を通過さける信号を、順
次液晶フィルタ制御部６３に転送づる。この液晶フィル
タ制御部６３では、ライトガイド２３に入射される光が
１くの場合にはＲの光ｆｆ１ｆｆｌに基づき、光がＧの
場合にはＧの光量値に基づき、光が８＋７）場合にはＢ
の九蹟１＋Ｑ　Ｋ基づき液晶フィルタ６０の制御を行い
、内視鏡先端部９からの出射される照明光の光燵を変化
させる。

次に、第３図及び第７図を参照して、本実施例に１１１
３ける自動露光！、Ｉ１ｍについて、従来例と比較しな
がら説明する。

第７図に示すように、従来例では、ＲＧ　Ｂ　３１Ｗ号
を用いて１画面の光が値を停出していた。しかしながら
、−殻内な内視鏡画像は、第８図及び第９図に示づよう
に、Ｒ信号は高ｉｆ度レベルに、Ｂ信号は低輝度レベル
に偏っている。このため、ＲＧＢ３信号を用いて光量値
をｑ出し、この光！ｉＮ値に基づいて露光を１ｉｌｌ　
ＩＩＩすると、この偏りがそのまま出力信号に現れる。

これに対し、本実施例では、第３図（ａ）。

（ｂ）、（ｃ）に示１ように、制御信号発生部５１から
の制御信号によりＲ，Ｇ、［３信号を個別に取り出し、
Ｒ，Ｇ、Ｂ各信号について積分回路６２にて光昂偵をわ
出する。そして、この光量値に基づいて、Ｒ，Ｇ、Ｌ”
３の各露光ｉｆを独立に制御する。このため、Ｉ？、Ｇ
、Ｂ各信号に対して常に適切なレベルの入ｑ１光ｉ１が
得られる。

ところで、本実施例のようにＲＧ［３各Ｈｑに対して入
射光１１１の制御を行うには、高速庶の絞り機構が必要
とされる。本実施例では、その−例として液晶フィルタ
を利用した絞り機構を用いており、第４図（ａ）〜（Ｃ
）、第５図（ａ）〜（Ｃ）は、その絞り機構の説明図で
ある。づイ家わら、−枚のフィルタを、第４図に示すよ
うに同心状に、あるいは、第５図に示りように周方向に
、？！２数の部分に分割し、各部分に対し制御信号に基
づき透明化／不透明化を行う。これにより、絞りとして
の門構を持たせることができる。尚、第４図及び第５図
において、斜線部分は不透明部分を示し、（ａ）、（ｂ
）、（Ｃ）図の間では、（ａ）区側が、より光量が多い
ときに対応して、より不透明部分が多い状態を示してい
る。

このように、本実施例では、画像を＋ｉ４成Ｊ−るＲＧ
Ｂ各信号に対し、各々の入射光量レベルが、独立に、被
写体が持つ情報量に適合りるように自動調整される。こ
れにより、ＲＧ　１３各信Ｙシについて、濃度階調分布
が、被写体の輝度レベルに適合し、Ｒ信号、Ｂ信号にお
ける輝度レベルの偏りを改７＋ｉすることができる。従
って、内視鏡画像において従来有効に利用されていなか
ったＲ、Ｂ等の波長域からも、有効な情報が１９られ、
また、画像処理を行うには最適なＲＧＢ各色信号が１７
ｔられる。

前記画像処理としては、画像の等温度線表示。

疑似カラー表現、ＲＧＢ各画像間の相関等の演り。

画像の強調１画像の合成等がある。

尚、本実施例では、入射光ｆ１ルベルを各ｅ（３号毎に
変化させているため、カラーバランスが崩れることにな
る。そのため、画像！ｉｉｌ即を行うにｔよ最適である
が、そのままモニタに出力しても自然色とならない。そ
こで、制御信号発生部５１からの制御７１１の基に、Ｒ
ＧＢ３信号を用いて１画面の光ｈ１伯をわ出することも
できるようにしても良い。これにより、通常？ｌＡ察時
等には、従来例と同様に、モニタ上に自然色として表示
することも可能となる。

尚、本発明は、上記実施例に限定されず、例えば内視鏡
としては、先端に固体撮像素子を右する電子内視鏡に限
らず、光学ファイバ等によるイメージガイドを用いて被
観察物の外部に像を導き、この像を固体撮像素子で顕像
するタイプの内視鏡装置等にも適用することができる。

また、カラーＩｌｌ像方式としては、面順次式に限らず
、固体昭＠素子の前面にカラーフィルタアレイを設けた
同時式であっても良い。この場合には、例えば、固体１
１ｔ３像素子の画素の１つ１つの前面に、液晶フィルタ
を配置することにより、各色毎に独立に入射光量を調整
することが可能になる。

また、本発明は、被観察体の反射、光を受光する内視鏡
に限らず、被観察体を透過した光を受光して観察する内
視鏡に対しても適用りることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、内視鏡画像を構成
づる複数の色信号を得るに必要＜２人射光量レベルを、
各色信号に対して独立に調整可能な光重調整手段を設け
たので、各色信号に対応する入射光量レベルを、被写体
が持つ情報量に適合づるように調整づることができ、内
視鏡画像にＪ３いて従来有効に利用されていなかったＲ
、Ｂ′ｓの波長域からも、有効な情報を得ることが可能
になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例に係り、第１図
は内視鏡装置の構成を示づ説明図、第２図は内視鏡装置
の全体を示す説明図、第３図は自動露光制御の説明図、
第４図及び第５図は液晶フィルタを用いた絞り機構の動
作を示す説明図、第６図は従来の内祝ｖｔ装置の構成を
示づＸ明図、第７図は従来の自動露光制御の説明図、第
８図は被写体の輝度レベルの分布を示す説明図、第９図
はＲ２Ｏ，Ｂ各信号別に示づデジタル変換後の出力値の
ヒストグラムである。 １・・・電子内視鏡　　　　６・・・観察独行３１・・
・ランプ　　　　　３３・・・回転フィルタ４１・・・
ＣＣＤ　　　　　　５１・・・Ｌｌ制御仁信号イ１一部
６０・・・液晶フィルタ　　６１・・・自動露光制御部
６２・・・積分回路 ６３・・・液晶フィルタ制御ｊ１１部 第３図（ｂ） 第３図（Ｃ） 第４図 （ａ）　　　　　（ｂ）　　　　　（ｃ）光量（多）　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　光量（′ル゛）
（ａ）　　　　　（ｂ）　　　　　（ｃ）光量（多）　
　　　　　　　　　　　　　　　　　先日（つ・）第７
図 第８図 ＧＲ 第９図 （ａ）　　　　　　　　（ｂ）　　　　　　　（ｃ）田
カイ五　　　　　　　　　とカイｌ　　　　　　　　　
ニガ１Ｒ侶号　　　　　　　　Ｇ４号　　　　　　　　
已信号手続谷１１正甚ｉ（自発） 昭和６３年　６月１６日 １、事デーの表示　　　昭和６３年特訂願第４８３６５
号２、発明の名称　　　内視鏡画像入力装置　　　　　
　３、補正をづる省 事件との関係　　特許出願人 代表者　　下　　山　　敏　　部 ５、補正命令の日付　　　く自　発） ノ １、明細書中箱１３ページの第８行［］ないし第９行の
「・・・各メモリ４８Ｒ，４８Ｇ’、４８Ｂ・・・」を
「・・・各メ〔す４６Ｒ，４６Ｇ、４６Ｂ・・・」に訂
正します。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内視鏡による画像を複数の色成分に分解し、且つ、電気
   信号に変換する内視鏡画像入力装置において、前記複数
   の色成分を得るに必要な入射光量レベルを、各色成分に
   対して独立に調製可能な光量調整手段を設けたことを特
   徴とする内視鏡画像入力装置。