(57)【要約】【課題】モニタ装置のホワイトバランスも含めて電子内視鏡のホワイトバランス調整を行なう。【解決手段】電子スコープ１０をプロセッサユニット２０に装着し、プロセッサユニット２０とモニタＴＶ３１を接続する。キーボード３０を操作してホワイトバランス調整処理を開始する。モニタＴＶ３１の画面３１ｄに白色領域Ｗを表示する。電子スコープ１０の挿入部１１の先端１１ｅを画面３１での白色領域Ｗに向け、白色領域Ｗの画像を撮像する。この画像信号に基づいてＲＧＢの画像信号の出力が１：１：１となるように電子スコープ１０内のＲＧＢゲインを調整する。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管腔内に挿入され、前記管腔内の画像を撮像するための撮像素子を備えた電子スコープと、
前記撮像素子で撮像された画像を表示するための画像表示手段と、
前記撮像素子で撮像された画像に対する色成分毎の画像信号ゲインを調整可能なゲイン調整手段と、
前記画像表示手段に前記ホワイトバランスの基準となる白色領域を有するホワイトバランス調整用画像を表示可能なホワイトバランス調整用画像出力手段と、
前記撮像素子で撮像された前記ホワイトバランス調整用画像の画像信号に基づいて、前記ゲイン調整手段により前記色成分毎の画像信号のゲインを調整し、前記電子スコープのホワイトバランス調整を行なうホワイトバランス調整手段と
を備えることを特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項２】
前記電子内視鏡装置が、画像撮像のための照明光を供給する光源を備え、前記撮像素子により前記ホワイトバランス用画像を撮像するとき、前記照明光が前記ホワイトバランス用画像に照射されることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
【請求項３】
前記ホワイトバランス調整用画像出力手段が、前記白色領域の画像信号として、各々の色成分に対する出力比が等しい画像信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
【請求項４】
前記電子スコープがメモリを備え、前記ホワイトバランス調整手段により調整された各色成分の画像信号に対するゲインの値が、前記メモリに記録可能であることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
【請求項５】
前記ホワイトバランス調整手段によりホワイトバランスの調整が終了すると、前記撮像素子からの前記各色成分に対する画像信号をホワイトバランスが調整されたゲインで増幅し、前記画像表示手段に表示することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
【請求項６】
前記ホワイトバランス調整手段が、複数の画素に対応する前記色成分毎の画像信号を積分した値に基づいて前記ゲインの調整を行なうことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
【請求項７】
撮像素子を用いて管腔内の画像を撮像し、前記画像を画像表示手段に表示する電子内視鏡のホワイトバランス調整方法であって、
前記画像表示手段にホワイトバランスの基準となる白色領域を有する画像を表示するステップと、
前記白色領域の画像を前記撮像素子で撮像するステップと、
前記撮像素子で撮像された白色領域の画像信号に基づいて、前記撮像素子から出力される色成分毎の画像信号のゲインを調整するステップと
を有することを特徴とする電子内視鏡用ホワイトバランス調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子内視鏡装置におけるホワイトバランスの調整に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子内視鏡（電子スコープ）を用いた診療では、用途毎に異なる電子スコープが用いられる。したがって、病院等の施設では複数の電子スコープを常備しなくてはならない。ところで電子スコープは、外光が遮断された管腔内で用いられるため、管腔内を照明する光源が必要である。しかし、電子スコープ毎に光源を設けることは場所的にも経済的にも無駄が多い。したがって、光源部は、電子スコープとは独立したユニットとして構成され、用途に応じてそれぞれの電子スコープが光源部に装着される。このとき光源部は、例えば独立した光源装置として、あるいは映像信号処理回路等とともに一体的な映像信号処理ユニット（プロセッサユニット）として構成される。
【０００３】
光源部に用いられるランプは、使用条件に合わせて様々な種類が用いられる。ランプのスペクトルはランプの種類毎に異なり、同種のランプであっても製品毎にスペクトルにバラツキがある。また、同一ランプであっても経時的にそのスペクトルは変化する。同様に、電子スコープに搭載された撮像素子の分光感度特性も、種類の違いや、製造過程において発生する製品毎のバラツキ、色フィルタアレイの経時変化等により影響される。また、光源部からの光は光ファイバを介して電子スコープの先端にまで伝送されるが、光ファイバの分光透過率特性は全ての波長に対して一様でないため、電子スコープの挿入部の長さが異なり、光ファイバの長さが異なると、電子スコープの先端から照射される照明光のスペクトルも異なることとなる。更に、ランプから光ファイバへ供給される光は、絞り装置によりその光量が調整されるが、光ファイバに供給される光のスペクトルは、絞りの駆動状態に影響される。
【０００４】
電子スコープの分光感度特性や、照明光のスペクトルは上記様々な要因に影響されるため、電子スコープで得られる画像の色調は、電子スコープと光源部の組み合わせや、ランプの使用時間に影響される。これらによる撮影画像の色調のズレを調整するためには、電子スコープを光源部に装着した状態でホワイトバランス調整を行なう必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ホワイトバランスの調整は、電子スコープの先端を内側が白色に着色された筒状の冶具に挿入し、プロセッサユニット等に接続されたキーボード等のスイッチを操作することにより行われる。すなわち、使用者は、ホワイトバランス調整用の冶具を保管しておく必要があり、ホワイトバランス調整を行なう度にこの冶具を用意しなければならず、その作業は煩雑であった。また、電子スコープで撮影された画像は、モニタ装置を用いて観察されるが、モニタ装置の画像表示も製品ごとにバラツキがあるので、冶具を用いてホワイトバランスを調整しても、モニタ画面上のホワイトバランスが適正であるとは限らない。
【０００６】
本発明は、モニタ装置のホワイトバランスも含めた電子内視鏡のホワイトバランス調整を行なうことを目的としている。また、本発明は、ホワイトバランス用の冶具を必要としない電子内視鏡装置を得ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子内視鏡装置は、管腔内に挿入され、管腔内の画像を撮像するための撮像素子を備えた電子スコープと、撮像素子で撮像された画像を表示するための画像表示手段と、撮像素子で撮像された画像に対する色成分毎の画像信号ゲインを調整可能なゲイン調整手段と、画像表示手段にホワイトバランスの基準となる白色領域を有するホワイトバランス調整用画像を表示可能なホワイトバランス調整用画像出力手段と、撮像素子で撮像されたホワイトバランス調整用画像の画像信号に基づいて、ゲイン調整手段により色成分毎の画像信号のゲインを調整し、電子スコープのホワイトバランス調整を行なうホワイトバランス調整手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
電子内視鏡装置は、画像撮像のための照明光を供給する光源を備え、撮像素子によりホワイトバランス用画像を撮像するとき、この照明光がホワイトバランス用画像に照射される。これにより、光源の影響も含めたホワイトバランス調整を行なうことができる。
【０００９】
画像表示手段は、通常、各色成分に対する出力比が略等しいときに画面上に白色を表示するように調整されているので、ホワイトバランス調整用画像出力手段は、白色領域の画像信号として、各々の色成分に対する出力比が等しい画像信号を出力することが好ましい。
【００１０】
電子スコープはメモリを備え、ホワイトバランス調整手段により調整された各色成分の画像信号に対するゲインの値は、このメモリに記録可能である。これにより、例えば前回行なったホワイトバランス調整の結果を、次回電子スコープを使用するときに用いることができ、作業をより簡略なものとすることができる。
【００１１】
ホワイトバランス調整手段によりホワイトバランスの調整が終了すると、撮像素子からの各色成分に対する画像信号をホワイトバランスが調整されたゲインで増幅し、画像表示手段に表示する。これにより、ホワイトバランス調整処理に続けて通常の内視鏡観察画像を画像表示手段に表示することができる。
【００１２】
ホワイトバランス調整手段は、複数の画素に対応する色成分毎の画像信号を積分した値に基づいてゲインの調整を行なう。これにより、より正確なホワイトバランス調整を行なうことができる。
【００１３】
本発明の電子内視鏡用ホワイトバランス調整方法は、撮像素子を用いて管腔内の画像を撮像し、この画像を画像表示手段に表示する電子内視鏡のホワイトバランス調整方法であって、画像表示手段にホワイトバランスの基準となる白色領域を有する画像を表示するステップと、白色領域の画像を撮像素子で撮像するステップと、撮像素子で撮像された白色領域の画像信号に基づいて、撮像素子から出力される色成分毎の画像信号のゲインを調整するステップとを有することを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１に、本発明の一実施形態である電子内視鏡装置の構成を模式的に示す。
【００１５】
本実施形態の電子内視鏡装置は、電子内視鏡（電子スコープ）１０、映像信号処理装置（プロセッサユニット）２０、キーボード３０、モニタＴＶ３１から概ねなる。プロセッサユニット２０、キーボード３０、モニタＴＶ３１は、カート３２の各段に装置され、電子スコープ１０はプロセッサユニット２０に装着されている。
【００１６】
電子スコープ１０は、体内に挿入され可撓性を有する管状の挿入部１１と、操作者が握り電子スコープ１０の動きを操作するための操作部１２と、管状の可撓性部材からなり電子スコープ１０とプロセッサユニット２０との間をフレキシブルに連絡する連絡管１３と、連絡管１３をプロセッサユニット２０に着脱自在に接続するためのコネクタ部１４とから成る。なお、プロセッサユニット２０には、ビデオプリンタやビデオカセットレコーダ（ＶＣＲ）、コンピュータ、記憶装置（例えばＭＯ、ハードディスク等）等の周辺装置を接続することも可能である。
【００１７】
図２は、図１の電子内視鏡装置の電気的及び光学的な構成を示すブロック図である。図２を参照して、本実施形態の電子内視鏡装置の電気的及び光学的な構成について説明する。
【００１８】
電子スコープ１０内には、超極細の光ファイバーの束からなるライトガイドＬが配設されている。ライトガイドＬの一方の端はコネクタ部１４がプロセッサユニット２０に接続されるとプロセッサユニット２０内の光源部に接続される。ライトガイドＬは連絡管１３、操作部１２を介して挿入部１１の先端に達し、撮影用の照明光を照射する。
【００１９】
電子スコープ１０の挿入部１１の先端には、ＭＯＳイメージセンサやＣＣＤ等の撮像素子Ｓが設けられている。撮像素子Ｓの駆動は、撮像素子駆動回路１５からの駆動信号により制御され、撮像素子駆動回路１５は、ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１６により制御される。撮像素子Ｓにおいて生成された画像信号は、Ａ／Ｄ変換回路１７においてサンプルホールドされるとともにＡ／Ｄ変換され、ＤＳＰ１６に入力される。ＤＳＰ１６では、画像信号に対してブランキング、クランプ、ホワイトバランス、γ補正等のカメラプロセス処理を施して、プロセッサユニット２０の映像信号処理回路２１に送出する。
【００２０】
ＤＳＰ１６はマイコン１８によって制御され、マイコン１８は、ＤＳＰ１６からのデータに基づいてホワイトバランスの計算や露出計算等を行い、ＤＳＰ１６における、ホワイトバランス調整や撮像素子Ｓにおける電子シャッターの制御を行なう。また、マイコン１８は、プロセッサユニット２０内のマイコン２８や不揮発性のメモリ１９に接続されている。マイコン１８は、例えば操作部１２（図１参照）に設けられたフリーズボタン等の操作スイッチ（図示せず）の操作を検知し、プロセッサユニット２０のマイコン２８に通知する。また例えばメモリ１９には、個々の電子スコープを識別するためのシリアル番号や、電子スコープの焦点距離等の個々の電子スコープ特有の設定値等が記録されており、これらのデータもマイコン１８を介してマイコン２８に送信される。
【００２１】
なお、本実施形態において、撮像素子駆動回路１５、ＤＳＰ１６、Ａ／Ｄ変換回路１７、マイコン１８、メモリ１９は、電子スコープ１０のコネクタ部１４内に設けられている。
【００２２】
電子スコープ１０のＤＳＰ１６から出力されたデジタルの画像信号は、プロセッサユニット２０内の映像信号処理回路２１においてゲイン調整等の信号処理が施された後、輝度信号（Ｙ）、色差信号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）に分離され、それぞれメモリ（Ｙ）２２、メモリ（Ｒ−Ｙ）２３、メモリ（Ｂ−Ｙ）２４に出力される。各メモリ２２〜２４を介したそれぞれの画像信号は、同時化されてビデオ処理回路２５に入力される。メモリ２２〜２４の動作は、マイコン２８により制御され、そのタイミングはタイミング回路２７からの同期信号に基づいて制御される。すなわち、マイコン２８はタイミング回路２７に接続されており、マイコン２８内にはタイミング回路２７からの同期信号に基づいてメモリ２２〜２４の駆動制御を行なうためのメモリコントロール回路が内蔵されている。
【００２３】
なお、操作部１２のフリーズボタン（図示せず）が操作されると、メモリ２２〜２４の画像データが保持され、ビデオ処理回路２５には、メモリ２２〜２４に保持された画像データが繰り返し出力される。これにより、モニタＴＶ３１にはメモリ２２〜２４に保持された画像が静止画像として表示される。また、電子スコープ１０が、アナログの画像信号を出力する場合には、映像信号処理回路２１においてデコード処理、Ａ／Ｄ変換処理が施され、以下同様の処理が行なわれる。
【００２４】
ビデオ処理回路２５では、画像信号がアナログ信号に変換され、増幅処理、クランプ処理、ブランキング処理等のプロセス処理が施され、ＲＧＢ信号、あるいはＹ／Ｃ信号、コンポジットビデオ信号として出力端子回路（補償回路）２６ａ、２６ｂに出力される。出力端子回路２６ａは、ビデオ信号ケーブル（図示せず）を介して例えばモニタＴＶ３１に接続され、出力端子回路２６ｂは、例えばビデオプリンタやＶＣＲ等のモニタＴＶ３１以外の装置に接続される。出力端子回路２６ａ、２６ｂには所定の方式でビデオ信号が伝送され、出力端子回路２６ａ、２６ｂでは、インピーダンス整合等が取られる。
【００２５】
ビデオ処理回路２５における処理のタイミングはタイミング回路２７からの同期信号に基づいて制御される。また、ビデオ処理回路２５は、マイコン２８にも接続されており、マイコン２８からの制御信号に基づいても制御される。また、マイコン２８には、キーボード３０が接続されている。
【００２６】
映像信号処理回路２１は、更にマイコン２８と絞り調整回路２９に接続されている。絞り調整回路２９は、映像信号処理回路２１からの輝度信号（Ｙ）等に基づいて絞りＡの駆動を制御し、光源ＬｓからライトガイドＬへ入射する光量を調節する。なお、光源Ｌｓからの光は集光レンズ（図示せず）を介した後、絞りＡを横切ってライトガイドＬの入射端に集光される。
【００２７】
次に、図２〜図４を参照して、本実施形態の電子内視鏡装置におけるホワイトバランス調整処理について説明する。
【００２８】
図３は、本実施形態におけるホワイトバランス調整処理作業における各装置の配置を模式的に表わしたものである。電子スコープ１０は、例えばカート３２の側面に設けられたスコープハンガー３２ｈに掛けられている。作業者は、挿入部１１の先端１１ｅをモニタＴＶ３１の画面３１ｄの略中央に向け、例えばキーボード３０の所定のキー操作を行なうことにより、ホワイトバランス調整処理を開始する。
【００２９】
ホワイトバランス調整処理が開始されると、プロセッサユニット２０のビデオ処理回路２５からは、ホワイトバランス用の画像信号がモニタＴＶ３１に出力され、画面３１ｄには、ホワイトバランス調整用の画像が表示される。すなわち、本実施形態では、画面３１ｄの略中央に黒色をバックグランドとして白色の円形の領域（白色領域）Ｗが表示される。ホワイトバランス調整処理中、マイコン１８の指令によりＤＳＰ１６からの画像信号の出力は停止され、映像信号処理回路２１には画像信号は入力されない。ビデオ処理回路２５には、ホワイトバランス調整用の白色円形表示のための画像データが保持されており、ホワイトバランス調整処理中、ビデオ処理回路２５は、この画像データに基づくホワイトバランス調整用の画像を出力し続ける。なお、ホワイトバランス調整用画像の白色領域Ｗにおいて、ＲＧＢの出力は１：１：１となるように調整されている。また、このとき作業者は、白色領域Ｗの色が白色であると感じるようにモニタＴＶ３１の色調調整を行なう。
【００３０】
なお、本実施形態では、白色領域Ｗは円形領域とされ、その周囲は黒色とされているが、白色領域Ｗは円形に限定されるものでなく、例えば画面３１ｄ全体であってもよい。また、白色領域Ｗが表示される位置は、画面３１ｄの中央である必要はない。
【００３１】
電子スコープ１０の撮像素子Ｓでは白色領域Ｗの画像が撮像され、電子スコープ１０ではホワイトバランス調整のためのゲイン調整が行なわれる。図４は、ホワイトバランス調整のために電子スコープ１０で行なわれるゲイン調整処理のプログラムのフローチャートである。
【００３２】
ステップＳ１０１では、白色領域Ｗの画像が撮像素子Ｓにより撮像されるとともに、ＤＳＰ１６において、例えば１フレーム分のＲＧＢの画像信号がそれぞれ積分（あるいは平均）され、その値がマイコン１８に通知される。すなわち、モニタＴＶ３１におけるフリッカーの影響は、このような画像信号の積分処理等により解消される。なお、白色領域Ｗの画像を撮影する際、光源Ｌｓからの光がライトガイドＬを介して白色領域Ｗに照射されている。ステップＳ１０２では、積分されたＲＧＢの出力比が相互に比較される。本実施形態では、Ｒ、Ｂの出力値とＧの出力値がそれぞれ等しいか否かが判定される。Ｒ又はＢの値の何れかがＧの値と等しくないと判定されると、ステップＳ１０３において、ＤＳＰ１６におけるＲ、Ｇ、Ｂのゲインが調整される。例えば、検出されたＲＧＢ信号の比がｒＲ：ｒＧ：ｒＢのときＲ、Ｇ、Ｂの各ゲインは、現在設定されている値のそれぞれ１／ｒＲ倍、１／ｒＧ倍、１／ｒＢ倍に設定される。また、Ｇ信号のゲインを一定に保つ場合には、Ｒ、Ｂの各ゲインをｒＧ／ｒＲ倍、ｒＧ／ｒＢ倍に設定する。各信号のゲインの変更が終了するとステップＳ１０２において、変更されたそれぞれのゲインで増幅されたＲＧＢの出力比が比較される。ステップＳ１０２、ステップＳ１０３の処理はステップＳ１０２においてＧの出力値がＲ及びＢの出力値と等しいと判定されるまで繰り返される。
【００３３】
ステップＳ１０２において、Ｇ＝Ｒ、Ｇ＝Ｂ（又はＲ：Ｇ：Ｂ＝１：１：１）と判定されると処理はステップＳ１０４に移り、電子スコープ１０内のメモリ１９に、調整されたＲＧＢゲインの値が格納される。これにより、本実施形態のホワイトバランス調整処理は終了し、電子スコープ１０の通常の撮影動作が開始される。すなわち、ビデオ処理回路２５からのホワイトバランス調整用画像の出力は停止され、映像信号処理回路２１には、撮像素子Ｓで撮像された画像の画像信号がＤＳＰ１６から入力される。映像信号処理回路２１に入力された画像信号はメモリ２２〜２４に出力され、ビデオ処理回路２５からモニタＴＶ３１に送出される。
【００３４】
以上のように、本実施形態によれば、モニタ装置に表示されたホワイトバランス調整用の画像を電子スコープの撮像素子で撮像してホワイトバランス調整を行なっているので、モニタ装置のホワイトバランスをも含めて電子内視鏡におけるホワイトバランスの調整を行なうことができる。したがって、個々のモニタ装置のバラツキを吸収し、安定した色再現を行なうことができる。また、本実施形態によれば、ホワイトバランス用の冶具を別途用意する必要がないので、作業者は冶具の保管や、その準備に煩わされることがない。
【００３５】
なお、本実施形態ではオンチップカラーフィルタを搭載した単板式同時撮像方式を例に説明を行なったが、面順次式の撮像方式においても本発明を適用することが可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、モニタ装置のホワイトバランスも含めて電子内視鏡のホワイトバランス調整を行なうことができる。また、本発明によれば、ホワイトバランス用の冶具を必要としない電子内視鏡装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された一実施形態の電子内視鏡装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示した電子内視鏡装置の回路構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】ホワイトバランス調整処理作業における各装置の配置を模式的に表わしたものである。
【図４】ホワイトバランス調整のために電子スコープで実行されるゲイン調整処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１０　電子スコープ
１１　挿入部
１１ｅ　挿入部先端
１６　ＤＳＰ
２０　プロセッサユニット
３０　キーボード
３１　モニタＴＶ
３１ｄ　画面
Ｓ　撮像素子
Ｗ　白色領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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