(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像が形成される撮像素子を有するスコープと、前記スコープが着脱自在に接続されるとともに被写体像を表示するためのモニタが接続され、被写体像を前記モニタに表示するため前記撮像素子に発生する被写体像に応じた画像信号を処理するプロセッサとからなる電子内視鏡装置であって、
被写体像を動画像として前記モニタに表示するように映像信号を出力するとともに、被写体像を静止画像として外部に出力する場合、前記画像信号を静止画像データに変換し、静止画像データを受信可能な外部の静止画像データ処理システムへ出力する信号出力手段と、
前記プロセッサに設けられ、接続されるスコープの撮像素子の全画素数が前記モニタに応じた有効画素数より多いか否かを判別する画素数判別手段と、
被写体像を構成する画素数を調整する画素数調整手段とを備え、
前記画素数調整手段が、前記撮像素子の画素数が有効画素数より多い場合、前記撮像素子の全画素数で構成される被写体像に対して間引き処理もしくは平均操作法を施すことにより、前記モニタに表示される被写体像を前記モニタに応じた有効画素数以下で構成する一方、被写体像を静止画像として外部に出力する場合、外部に出力される被写体像を前記撮像素子の全画素数で構成することを特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項２】
前記画素数調整手段が、前記撮像素子の画素数が有効画素数より少ない場合、前記モニタに表示される被写体像を前記撮像素子の全画素数で構成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３】
前記有効画素数が、前記モニタのカラーテレビジョン方式に従う画素数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４】
前記画素数調整手段が、被写体像を前記モニタに表示する場合、前記撮像素子の全画素数で構成される被写体像に対して間引き処理を施すことにより、被写体像を有効画素数で構成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５】
前記画素数調整手段が、被写体像を前記モニタに表示する場合、前記撮像素子の全画素数で構成される被写体像に対して平均操作法を施すことにより、被写体像を有効画素数で構成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】
前記画素数調整手段が、被写体像を前記モニタに表示する場合には有効画素数で構成される被写体像に応じた画像信号を前記撮像素子から読み出し、静止画像データを出力する場合には前記撮像素子の全画素数で構成される被写体像に応じた画像信号を前記撮像素子から読み出す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】
前記画素数調整手段が、前記撮像素子の全画素数で構成される被写体像に応じた画像信号を前記撮像素子から読み出した後、被写体像を前記モニタに表示する場合には読み出された画像信号を有効画素数で構成される被写体像に応じた画像信号に変換して前記プロセッサへ送り、静止画像データを出力する場合には読み出された画像信号をそのまま前記プロセッサへ送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８】
前記画素数調整手段が、前記撮像素子の画素数が有効画素数より少ない場合、被写体像を構成する画素数を調整しないことによって、常に前記撮像素子の全画素数で構成される被写体像に応じた画像信号が前記撮像素子から読み出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９】
前記静止画像データ処理システムが、高解像度の画像を印刷可能なプリンタが接続されるコンピュータシステム、静止画像データを受信して補助記憶装置に記録可能な画像記録装置を含む処理システム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１０】
被写体像が形成される撮像素子を有するスコープが着脱自在に接続されるとともに被写体像を表示するためのモニタが接続され、被写体像を前記モニタに表示するため前記撮像素子に発生する被写体像に応じた画像信号を処理する電子内視鏡装置のプロセッサであって、
被写体像を動画像として前記モニタに表示するように映像信号を出力するとともに、被写体像を静止画像として外部に出力する場合、前記画像信号を静止画像データに変換し、静止画像データを受信可能な外部の静止画像データ処理システムへ出力する信号出力手段と、
接続されるスコープの撮像素子の全画素数が前記モニタに応じた有効画素数より多いか否かを判別する画素数判別手段と、
被写体像を構成する画素数を調整する画素数調整手段とを備え、
前記画素数調整手段が、前記撮像素子の画素数が有効画素数より多い場合、前記撮像素子の全画素数で構成される被写体像に対して間引き処理もしくは平均操作法を施すことにより、前記モニタに表示される被写体像を前記モニタに応じた有効画素数以下で構成する一方、被写体像を静止画像として外部に出力する場合、外部に出力される被写体像を前記撮像素子の全画素数で構成することを特徴とする電子内視鏡装置のプロセッサ。
【請求項１１】
前記画素数調整手段が、前記スコープ内に設けら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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ（撮像素子）を備えたスコープを人体の臓器内などに挿入し、撮像することによって得られる画像をプロセッサを介してモニタに表示する電子内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子内視鏡装置では、撮像画像を動画像としてモニタに表示するとともに、ビデオプリンタを接続することによって撮像画像を静止画像として印刷（ハードコピー）することが可能である。このような内視鏡装置では、検査などを行っている最中にオペレータが専用スイッチを操作すると、撮像画像の映像信号がビデオプリンタへ出力され、これにより撮像画像が印刷される。印刷された撮像画像に基づき、患部の状態が診断される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
通常、撮像画像の解像度は、スコープ内に設けられたＣＣＤの画素数に依存しており、画素数が多いほど印刷される撮像画像の解像度は高い。ところが、スコープで撮像することによって得られる撮像画像を動画像としてモニタに表示する場合、映像として使用可能なＣＣＤの画素数は、モニタのカラーテレビジョン方式に従って定められている。例えば、カラーテレビジョン方式としてＮＴＳＣ方式が適用されている場合、使用できる有効画素数は約４１万画素である。従来の電子内視鏡装置においても、ＮＴＳＣ方式によって撮像画像をモニタに表示する制約などの理由から、スコープ内には約２０〜４１万画素までの画素数からなるＣＣＤが主に設けれられている。
【０００４】
銀塩フィルムに記録される画像と同程度の鮮明な画像をＣＣＤによる撮像によって得るためには、数百万画素あるＣＣＤを使用する必要がある。したがって、約４１万画素以下のＣＣＤにより撮像して得られた撮像画像をプリンタにおいて印刷しても、解像度の低い低画質の画像しか得られない。低画質の撮像画像に基づいて患部の診断を行うと、患部周辺の画像が不鮮明であるため、患部の状態を正確に確認できず、誤診する恐れがある。
【０００５】
一方、１００万画素以上の画素数からなるメガピクセルＣＣＤをスコープ内に設けた場合、画素数がＮＴＳＣ方式で使用できる有効な画素数よりも多いため、撮像画像の一部のみがモニタに表示されてしまう。
【０００６】
本発明は、スコープ内のＣＣＤの画素数に関わらずモニタのカラーテレビジョン方式に従って撮像画像を動画像としてモニタに表示するとともに、メガピクセルＣＣＤをスコープ内に設けた場合には高解像度の静止画像を得ることができる電子内視鏡装置を得ることを目的とする。
【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、被写体像が形成される撮像素子を有するスコープと、スコープと被写体像を表示するためのモニタが接続されるとともに、被写体像をモニタに表示するため撮像素子に発生する被写体像に応じた画像信号を処理するプロセッサとからなる電子内視鏡装置であって、画像信号を静止画像データに変換し、静止画像データを受信可能な外部の静止画像データ処理システムへ出力する信号出力手段と、被写体像を構成する画素数を調整する画素数調整手段とを備え、画素数調整手段は、被写体像をモニタに表示する場合には被写体像をモニタに応じた有効画素数以下で構成し、静止画像データを外部へ出力する場合には被写体像を撮像素子の全画素数で構成する。これにより、有効画素数以下で構成される被写体像がモニタに表示されるとともに、全画素数で構成される被写体像に応じた静止画像データが出力されることを特徴とする。さらに、電子内視鏡装置は、撮像素子の全画素数が前記モニタに応じた有効画素数より多いか否かを判別する画素数判別手段を有することが望ましく、この場合、画素数調整手段は、撮像素子の画素数が有効画素数より多い場合、被写体像を構成する画素数を調整することが望ましい。これにより、撮像素子の画素数が有効画素数より多い場合、有効画素数以下で構成される被写体像が得られるため撮像画像全体がモニタに表示されるとともに、静止画像データを出力する場合、撮像素子の全画素数で構成される高解像度の撮像画像が得られる静止画像データが外部へ出力される。
このように有効画素数を基準にして画素数を調整するため、有効画素数以上の撮像素子を有するスコープと有効画素数以下の撮像素子を有するスコープ両方を効果的に利用することができる。有効画素数は、例えば、モニタのカラーテレビジョン方式に従う画素数である。なお、好ましくは、画素数調整手段は、有効画素数で構成される被写体像をモニタに表示する。これにより、モニタ全体に被写体像が表示される。
【０００８】
画素数調整手段は、被写体像をモニタに表示する場合、撮像素子の全画素数で構成される被写体像に対して間引き処理を施すことにより、被写体像を有効画素数で構成することが望ましい。このような間引き処理により、モニタの解像度に従って撮像画像全体がモニタに表示される。間引き処理により画素数を調整する場合、画素数調整手段は、被写体像をモニタに表示する場合には有効画素数で構成される被写体像に応じた画像信号を撮像素子から読み出し、静止画像データを出力する場合には撮像素子の全画素数で構成される被写体像に応じた画像信号を撮像素子から読み出すことが望ましい。このように画素数調整をスコープ内で施すことにより、プロセッサの回路構成を変更することなくメガピクセルＣＣＤを有するスコープに対応可能なプロセッサを容易に得ることができる。
【０００９】
画素数調整手段は、被写体像をモニタに表示する場合、撮像素子の全画素数で構成される被写体像に対して平均操作法を施すことにより、被写体像を有効画素数で構成することが望ましい。このような平均操作法により、折り返し歪みのない被写体像をモニタに表示することができる。平均操作法により画素数を調整する場合、画素数調整手段は、撮像素子の全画素数で構成される被写体像に応じた画像信号を撮像素子から読み出した後、被写体像をモニタに表示する場合には読み出された画像信号を有効画素数で構成される被写体像に応じた画像信号に変換してプロセッサへ送り、静止画像データを出力する場合には読み出された画像信号をそのままプロセッサへ送ることが望ましい。画素数調整をスコープ内で施すことにより、プロセッサの回路構成を変更することなくメガピクセルＣＣＤを有するスコープに対応可能なプロセッサを容易に得ることができる。
【００１０】
画素数調整手段は、撮像素子の画素数が有効画素数より少ない場合、被写体像を構成する画素数を調整しないことが望ましく、これにより、モニタに表示する場合および静止画像データを出力する場合においても常に撮像素子の全画素数で構成される被写体像に応じた画像信号が読み出される。そのため、画素数の少ない撮像素子を有するスコープがプロセッサに接続されても、画素数を変換することなく全画素数で構成される被写体像がモニタに表示されるため、最大限の解像度で画像が表示される。
【００１１】
静止画像データ処理システムは、高解像度の画像を印刷可能なプリンタが接続されるコンピュータシステム、静止画像データを受信して補助記憶装置に記録可能な画像記録装置を含む処理システムであることが望ましい。コンピュータシステムに送られた静止画像データに基づいて印刷を実行することにより、撮像素子の全画素数で構成される高解像度の撮像画像が得られる。また、補助記憶装置に記憶された静止画像データに基づいて解像度の高いモニタに撮像画像を表示することにより、高解像度の撮像画像を得ることができる。
【００１２】
本発明の電子内視鏡装置のプロセッサは、被写体像が形成される撮像素子を有するスコープと被写体像を表示するためのモニタが接続されるとともに、被写体像をモニタに表示するため撮像素子に発生する被写体像に応じた画像信号を処理するプロセッサとからなる電子内視鏡装置のプロセッサであって、画像信号を静止画像データに変換し、静止画像データを受信可能な外部の静止画像データ処理システムへ出力する信号出力手段と、被写体像を構成する画素数を調整する画素数調整手段とを備え、画素数調整手段は、被写体像をモニタに表示する場合には被写体像を有効画素数以下で構成し、静止画像データを外部へ出力する場合には被写体像を撮像素子の全画素数で構成することによって、有効画素数以下で構成される被写体像がモニタに表示されるとともに、全画素数で構成される被写体像に応じた静止画像データが出力されることを特徴とする。撮像素子の画素数が有効画素数より多い場合、有効画素数で構成される被写体像が得られるため撮像画像全体がモニタに表示されるとともに、静止画像データを出力する場合、撮像素子の全画素数で構成される高解像度の撮像画像が得られる静止画像データが外部へ出力される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を参照して、本発明の実施形態である電子内視鏡装置について説明する。
【００１４】
図１は、第１の実施形態である電子内視鏡装置全体のブロック図である。電子内視鏡装置は、電子スコープ１０とプロセッサ２０から構成されており、プロセッサ２０には、画像を表示するためのテレビ用モニタ５０が接続されている。電子スコープ１０は、プロセッサ２０に対して着脱可能に接続されており、手術や検査などを行う場合、プロセッサ２０に接続され、人体の臓器内などに挿入される。なお、電子内視鏡装置全体の動作は、プロセッサ２０内のシステムコントロール回路３４に設けられたＣＰＵ（中央演算処理装置）３６により制御される。
【００１５】
ハロゲンランプなどの光源２９から放射された光は、集光レンズ３１を介してライトガイド１３の入射端１３ａに入射する。ライトガイド１３は、光源２９から放射された光を電子スコープ１０の接続端から遠位端へ導くためのファイババンドル（光束）である。ライトガイド１３の入射端１３ａに入射した光は、ライトガイド１３の出射端１３ｂから出射し、配光レンズ１４を介して電子スコープ１０の遠位端から出射する。これにより、観察部位Ｓに光が照射される。なお、電子スコープ１０の接続端は、プロセッサ２０との接続側を示し、一方、電子スコープ１０の遠位端は、電子スコープ１０の体腔内に挿入される先端側を示す。
【００１６】
観察部位Ｓに光が照射されると、観察部位Ｓに反射した光が電子スコープ１０内の対物レンズ１１を通り、これによって被写体像がＣＣＤ（撮像素子）１２に結像される。被写体像が結像されるＣＣＤ１２の受光面には、光電変換素子であってＣＣＤ１２の画素となるフォトダイオード（図示せず）が配列されている。
また、フォトダイオードの上には、後述する補色カラーフィルタが配列されている。被写体像がＣＣＤ１３の受光面に結像されると、光電変換により、補色カラーフィルタを通過する色に応じたアナログの画像信号（電荷）が各画素毎に発生する。
【００１７】
図１において電子スコープ１０内に設けられたＣＣＤ１２は、約１６０万の画素数を有する撮像素子であり、いわゆるメガピクセルＣＣＤである。ＥＥＰＲＯＭ１５には、スコープ１０の特性（ＣＣＤ１２の画素数など）に関連するデータがあらかじめ記憶されており、スコープ１０がプロセッサ２０に接続されると、電子スコープ１０の特性に関するデータがシステムコントロール回路３４へ送られる。
【００１８】
被写体像を動画像としてモニタ５０に表示する場合、ＣＣＤ１２において発生した画像信号は以下に述べるように処理される。なお、本実施形態では、カラーテレビジョン方式としてＮＴＳＣ方式が適用されている。したがって、モニタ５０の解像度は、ＮＴＳＣ方式に従う。
【００１９】
ＣＣＤドライバ１６は、ＣＣＤ１２を駆動するための回路であり、ＣＣＤドライバ１６から出力される駆動信号は、画素数調整回路１７を介してＣＣＤ１２へ送られる。画素数調整回路１７では、後述するように、必要に応じて、ＣＣＤ１２の約１６０万画素のうちＮＴＳＣ方式に応じた約４１万画素分の画像信号のみが、ＣＣＤ１２から読み出される。すなわち、ＣＣＤ１２における転送路（図示せず）が適宜画素を間引くように駆動信号を制御することにより、ＮＴＳＣ方式の場合に映像として使用可能な最大画素数である約４１万画素から構成される１フレームの被写体像に応じた画像信号が、画素数調整回路１７へ送られる。画素数調整回路１７では、システムコントロール回路３４から送られてくる制御信号に従って、ＣＣＤドライバ１６から送られてくる駆動信号をＣＣＤ１２へ出力する。
【００２０】
約４１万画素で構成される被写体像に応じた画像信号は、ＣＣＤ１２から読み出されて画素数調整回路１７に入力された後、ビデオプロセッサ２０内のＣＣＤプロセス回路２１に送られる。本実施形態ではＮＴＳＣ方式を適用しているため、ＣＣＤ１２において発生した画像信号は、１フレーム毎に１／３０秒間隔で読み出される。なお、以下では、モニタ５０の解像度に対応し、ＮＴＳＣ方式に従う約４１万の画素数を有効画素数という。
【００２１】
ＣＣＤプロセス回路２１では、ＣＣＤ１２から読み出された有効画素数に応じた画像信号に対してノイズ除去などの処理が施される。さらに、１フレーム分まとまって読み出される画像信号は、赤色、青色、緑色の各色に応じた画像信号にそれぞれ分離される。各色に応じた画像信号は、Ａ／Ｄ変換回路２２へ送られると、アナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタル化された画像信号は、画像メモリ２３において一時的に格納される。
【００２２】
格納されたデジタルの画像信号は、画像メモリ２３から読み出され、Ｄ／Ａ変換器２５に送られる。Ｄ／Ａ変換器２５では、デジタルの画像信号がアナログ信号に変換され、ビデオプロセス回路２６に送られる。ビデオプロセス回路２６では、アナログの画像信号が、ＮＴＳＣ（コンポジットビデオ）信号、Ｙ／Ｃ分離信号、あるいはアナログのＲＧＢコンポーネント信号などのビデオ信号に変換される。ビデオ信号は、ＮＴＳＣ方式に従って順次モニタ５１へ出力され、これにより、撮像画像が動画像としてモニタ５０に表示される。このとき、撮像画像は、ＮＴＳＣ方式として使用可能な画素数すべてを使用していることから、モニタ５０の画面全体に表示される。
【００２３】
一方、画像信号を静止画像データとして外部の機器へ出力する場合には、次のような処理が施される。ただし、本実施形態では、パーソナルコンピュータ５４とデジタルデータ専用の画像記録装置５５が外部機器としてプロセッサ２０に接続されている。
【００２４】
スコープ１０に設けられた記録スイッチ１８がオペレータによって押下されると、制御信号がシステムコントロール回路３４から画素数調整回路１７に送られ、画素数調整回路１７からＣＣＤ１２へ送られる駆動信号が制御される。これにより、ＣＣＤ１２において全画素に発生する画像信号（電荷）のすべてが、ＣＣＤ１２から読み出される。すなわち、約１６０万の全画素に応じた１フレーム分の画像信号が、ＣＣＤ１２から読み出されて画素数調整回路１７へ送られる。読み出された画像信号は、ＣＣＤプロセス回路２１において信号処理され、Ａ／Ｄ変換回路２２においてデジタル化された後、画像メモリ２３へ送られる。
【００２５】
画像メモリ２３に一時的に格納されたＣＣＤ１２の全画素数に応じたデジタルの画像信号は、システムコントロール回路３４に送られる。システムコントロール回路３４では、画像信号が所定のフォーマット形式に応じたデジタルの静止画像データに変換され、インターフェイス回路（図示せず）を介して外部にあるパーソナルコンピュータ５４や画像記録装置５５などの静止画像データ処理・管理システムへ出力される。なお、ここでは、静止画像データは、シリアル転送される。静止画像データが出力される間、画像メモリ２３には画像信号が格納されず、フリーズ状態（静止画像）で撮像画像がモニタ５０に表示される。
【００２６】
パーソナルコンピュータ５４には、高解像度の画像を印刷可能なプリンタ５４Ｐが接続されており、所定の操作をコンピュータにおいて施すと、送られてきた静止画像データに基づいて印刷用紙に高解像度の撮像画像が印刷される。画像記録装置５５は、デジタルの静止画像データを光磁気ディスクなどの補助記憶装置へ記録するための装置であり、静止画像データがプロセッサ２０から送られてくると、撮像画像が静止画像として補助記憶装置へ記録される。さらに画像記録装置５５には、記録された画像をモニタへ再生表示するための機能も備えれており、画像記録装置５５に接続された高解像度モニタ５６へ画像信号を出力することにより、高解像度の撮像画像がモニタ５６に表示される。なお、モニタ５６は、パソコン用ビデオ信号のＵＸＧＡ規格に対応するモニタであり、ＣＣＤの映像使用可能な画素数として約２００万画素まで有効である。
【００２７】
キーボード５１あるいはパネルスイッチ３５がオペレータによって操作されると、操作に関連した信号がインターフェイス回路（図示せず）を介してシステムコントロール回路３４へ入力される。システムコントロール回路３４には、ＣＰＵ３６、ＲＯＭ３７およびＲＡＭ３８が設けられており、ＥＥＰＲＯＭ１５から読み出されたデータは、一時的にＲＡＭ３８へ格納される。
【００２８】
タイミングジェネレータ２８では、ＣＣＤドライバ１６、ＣＣＤプロセス回路２１、Ａ／Ｄ変換回路２２、画像メモリ２３、Ｄ／Ａ変換器２５、ビデオプロセス回路２６に対して、クロックパルスや同期信号などが出力される。これにより、各回路における画像信号の入出力タイミングが調整される。
【００２９】
ＣＣＤプロセス回路２１では、ＣＣＤ１２から読み出される画像信号から輝度信号が生成され、Ａ／Ｄ変換器２２を介してシステムコントロール回路３４へ送られる。システムコントロール回路３４では、送られてきた輝度信号に基づいて、絞り３０を制御するための制御信号が絞り制御回路３３へ送られる。そして、モータ３２を駆動するための駆動信号が絞り制御回路３３からモータ３２へ送られると、モータ３２が回転し、モータの回転に連動して絞り３０が開閉する。絞り３０は、観察部位Ｓに照射される光量が適正になるように開閉する。
【００３０】
図２を用いて、動画像をモニタに表示する時の間引き処理について説明する。
【００３１】
図２は、画素配列の一部を模式的に示した図である。補色カラーフィルタＣＣは、シアンＣｙ、マゼンタＭｇ、イエローＹｅおよびグリーンＧの４色のフィルタ要素から構成されるモザイクフィルタであり、各色がそれぞれ要素となる画素ブロックＢが繰り返し配列されることによって構成される。補色フィルタＣＣの配列は、ＣＣＤ１２上に画素配列、すなわちフォトダイオードの配列に対応している。なお、本実施形態では、電荷転送方式としてインタライン転送方式が適用されており、ＣＣＤ１３の垂直方向には、垂直転送部（図示せず）がフォトダイオードの各列の間に設けられ、また、垂直転送部に転送された電荷が転送される水平転送部（図示せず）も設けられている。図２では、補色カラーフィルタＣＣの配列が画素配列の上に設けられている状態を示しており、画素配列の一部である８×８＝６４個の画素配列が示されている。
【００３２】
前述したように、動画像をモニタ５０に表示する場合、被写体像を構成する画素数は、ＮＴＳＣ方式に応じた有効画素数（約４１万画素）となる。ＣＣＤ１２の全画素数が約１６０万画素であることから、ここでは、隣接する４つの同色のフィルタ要素の位置に応じた４つの画素の中から１つの画素だけを選び出し、その画素に蓄積される電荷のみを垂直転送路へ転送する。すなわち、被写体像を縦横それぞれ１／４の縮小率の画像に変換する。選ばれなかった残りの３つの画素に関しては、蓄積される電荷を転送しない。このような４つの画素の中から１つの画素を抽出する処理を各色毎にくり返し実行することにより、被写体像を有効画素数で構成する。すなわち、被写体像に対して間引き処理（ダウンサンプリング）を施す。
【００３３】
図２に示す画素配列の各画素をＰjiと示し、間引き処理によって選び出される各画素をＰ’jiと表すと、間引き処理によって選び出される画素Ｐ’jiは、次に示す４つの式（（１）〜（４））のいずれかの式によって求められる。ただし、添字ｊ（０〜７）は、画素Ｐji、Ｐ’jiの垂直方向の位置を示し、添字ｉ（０〜７）は、画素Ｐji、Ｐ’jiの水平方向の位置を示す。
【００３４】
Ｐ’ji＝Ｐji            （ｊ＜２，ｉ＜２）      ・・・（１）
Ｐ’ji＝Ｐj+2,i         （ｊ≧２，ｉ＜２）      ・・・（２）
Ｐ’ji＝Ｐj,i+2         （ｊ＜２，ｉ≧２）      ・・・（３）
Ｐ’ji＝Ｐj+2,i+2       （ｊ≧２，ｉ≧２）      ・・・（４）
【００３５】
例えば、隣接する４つの同色フィルタ要素であるシアンＣｙ11、Ｃｙ12、Ｃｙ21、Ｃｙ22の位置にある画素Ｐ00、Ｐ02、Ｐ20、Ｐ22の中から、シアンＣｙ11に応じた画素Ｐ00が（１）式により画素Ｐ’00として抽出される。同じように、隣接する４つのフィルタ要素であるイエローＹ33、Ｙｅ34、Ｙｅ43、Ｙｅ44の位置にあるた画素Ｐ54、Ｐ56、Ｐ74、Ｐ76の中から、イエローＹｅ33に応じた画素Ｐ54が（４）式により画素Ｐ’32として抽出される。
【００３６】
このような間引き処理をＣＣＤ１２に形成される被写体像、すなわち全画素数で構成される被写体像に対して施すことにより、約１６０万の画素数で構成される被写体像は、約１／４である４１万の有効画素数で構成される被写体像に変換される。すなわち、ＣＣＤ１２上に結像される被写体像は、約１６０万の画素数により構成されるが、実際にＣＣＤ１２から読み出される画像信号は、撮像画像を動画像としてモニタ５０に表示する場合、有効画素数（約４１万画素）で構成される被写体像に応じた画像信号となる。
【００３７】
なお、図２では、メガピクセルＣＣＤとしてＣＣＤ１２の画素数を約１６０万画素とし、間引き処理によって被写体像を構成する画素数を約４１万画素の有効画素数に変換しているが、様々な画素数のメガピクセルＣＣＤを有するスコープ１０においても有効画素数で画像を構成することが可能である。ＣＣＤ１２の画素数がＵの場合、有効画素数をＤとしたとき、全画素で構成される画像を縦横それぞれＤ／Ｕ倍の縮小率となる画像になるように間引き処理を施せばよい。このとき、（１）〜（４）式は、縮小率および補色カラーフィルタのフィルタ要素の配列によって変わる。なお、整数倍および有利数倍の間引き処理は従来公知である。
【００３８】
図３は、システムコントロール回路３４内のＣＰＵ２２によって実行される内視鏡装置全体の動作を示すフローチャートである。
【００３９】
ステップ１０１では、電源がＯＮ状態になることによって、絞り３０や光源２９などに関する設定値がそれぞれ初期値に設定される。ステップ１０２では、スコープ１０に関連する処理が施される。図１に示されたスコープ１０の画素数は約１６０万画素であるが、本実施形態では、プロセッサ２０には従来型の画素数が有効画素数以下のＣＣＤ１２を備えたタイプのスコープ１０も接続可能である。
【００４０】
ステップ１０３では、キーボード５１の操作に関する処理が施される。ステップ１０５では、その他の処理、例えばパネルスイッチ３５の操作に対する処理が施される。
【００４１】
このような内視鏡装置全体の動作は、電源がＯＦＦになるまで繰り返し行われ、ステップ１０２〜１０４における各ステップでは、サブルーチンが実行される。
【００４２】
図４は、図３のステップ１０２のサブルーチンを示した図である。
【００４３】
ステップ２０１では、スコープ１０の交換がなされたか否かが判定される。すなわち、今まで接続されていたスコープ１０が取り外されて別のスコープ１０が新たにプロセッサ２０に接続されたか否かを判別する。新たにスコープ１０がプロセッサ２０に接続されたと判断されると、ステップ２０２に進む。新たにスコープ１０がプロセッサ２０に接続されてはいないと判断されると、このサブルーチンは終了し、ステップ１０２に戻る。なお、図３のステップ１０１が実行された後始めてステップ２０１に進む場合（電源がＯＮ状態になってはじめてステップ２０１に進む場合）には、ステップ２０２に進む。ステップ２０２では、プロセッサ２０に接続されたスコープ１０のＥＥＰＲＯＭ１５から読み出されたＣＣＤ１２の画素数に関するデータに基づいて、ＣＣＤ１２の画素数が有効画素数より多いか否かが判定される。
【００４４】
ステップ２０２においてＣＣＤ１２の画素数が有効画素数よりも多いと判断された場合、ステップ２０３に進む。ステップ２０３では、間引き処理が施される。すなわち、有効画素数によって構成される被写体像に応じた画像信号がＣＣＤ１２から順次読み出される。そして、ステップ２０４では、有効画素数に応じたビデオ信号がモニタ５０へ順次出力され、これにより、撮像画像が動画像としてモニタ５０に表示される。ステップ２０４が実行されると、サブルーチンは終了する。
【００４５】
一方、ステップ２０２においてＣＣＤ１２の画素数が有効画素数よりも多くないと判断された場合、ステップ２０６に進む。ステップ２０６では、ＣＣＤ１２の画素数が有効画素数以下であるため、ＣＣＤ１２の全画素数で構成される被写体像に応じた画像信号が順次ＣＣＤ１２から読み出される。例えば、接続されたスコープ１０内のＣＣＤ１２の画素数が約３０万画素であれば、全画素に発生する画像信号がＣＣＤ１２から読み出される。ステップ２０６では、有効画素数以下であるＣＣＤ１２の全画素で構成される撮像画像に応じたビデオ信号がモニタ５０に出力され、これにより、撮像画像が動画像としてモニタ５０に表示される。このとき、撮像画像は、モニタ５０の画面の一部のエリアに表示される。ステップ２０６が実行されると、サブルーチンは終了する。
【００４６】
図５は、被写体像を静止画像データとして外部に出力する静止画像出力動作を示す割り込みルーチンである。この割り込みルーチンは、スコープ１０の記録スイッチ１８（図１参照）が押下されると、図３のメインルーチンに割り込んで実行開始される。
【００４７】
ステップ３０１では、スコープ１０内のＣＣＤ１２の全画素に蓄積された電荷がＣＣＤ１２から読み出される。ここでは、プロセッサ２０に接続されたスコープ１０内のＣＣＤ１２の画素数に関わらず、全画素数で構成される被写体像に応じた画像信号がＣＣＤ１２から読み出される。
【００４８】
ステップ３０２では、読み出された画像信号が、ＣＣＤプロセス回路２１、Ａ／Ｄ変換器２２を経てデジタル信号として画像メモリ２３に一時的に格納される。そして、画像メモリ２３からデジタルの画像信号が読み出されると、システムコントロール回路３４において静止画像データに変換され、パーソナルコンピュータ５４や画像記録装置５５へ出力される。ステップ３０２が実行されると、この割り込みルーチンは終了する。これにより、再び撮像画像が動画像としてモニタ５０に表示される。
【００４９】
このように第１の実施形態によれば、スコープ１０内のＣＣＤ１２の画素数がＮＴＳＣ方式に応じた有効画素数よりも多い場合、撮像画像をモニタ５０に表示する場合には有効画素数で構成される被写体像に応じた画像信号のみがＣＣＤ１２から読み出され、撮像画像を静止画像データとして外部へ出力する場合、全画素数で構成される被写体像に応じた画像信号がＣＣＤ１２から読み出される。これにより、モニタ５０の解像度（カラーテレビジョン方式）に従って撮像画像をモニタ５０に表示できるとともに、全画素数で構成される被写体像をパーソナルコンピュータ５４や画像記録装置５５へ静止画像データとして送ることができる。パーソナルコンピュータ５４において送られてきた画像データに基づいて印刷を実行することにより、全画素数で構成される撮像画像、すなわち、高解像度の画像を得ることができ、また、画像記録装置５５において補助記憶装置に記録された静止画像データに基づいて、高解像度モニタ５６に高解像度の撮像画像を表示することができる。高解像度の撮像画像を得ることによって、患部を正確に診断することができる。
【００５０】
画素数調整回路１７がスコープ１０内に設けられているため、既存のプロセッサ２０内の構成を変更することなく、メガピクセルＣＣＤを有するスコープ１０および従来のような画素数が少ないＣＣＤを有するスコープ１０両方に対応するプロセッサ２０を容易に製造することが可能である。
【００５１】
本実施形態では、図４のサブルーチンに示すように、プロセッサ２０に接続されているスコープ１０内に設けられたＣＣＤ１２の画素数が有効画素数であるか否かが判断される。そして、有効画素数以上の画素数であれば、間引き処理を行って、有効画素数に基づく被写体像がモニタ５０の画面全体に表示され、一方、ＣＣＤ１２の画素数が有効画素数以下であれば、そのまま全画素数の画像信号がＣＣＤ１２から読み出される。これにより、画素数の少ないＣＣＤ１２のスコープ１０を使用した場合には、間引き処理が施されないため、そのＣＣＤ１２における最大限の解像度で被写体像をモニタ５０に表示することができる。このように、本実施形態では、メガピクセルＣＣＤおよび従来の有効画素数以下のＣＣＤどちらにも対応して撮像画像を最大限の解像度で表示することができる。なお、本実施形態では、画素数が有効画素数より多い場合、有効画素数で被写体像を構成する、すなわち被写体像をモニタ５０の画面全体に表示するが、モニタ５０の画面の一部のエリアに被写体像を表示する構成にしてもよい。この場合、画素数が有効画素数より多い場合、そのエリアに応じた有効画素数以下の画素数で被写体像を構成する。
【００５２】
本実施形態では、モニタ５０のカラーテレビジョン方式としてＮＴＳＣ方式が適用されているが、代わりに、ＰＡＬ方式やハイビジョン方式、あるいはクリアビジョン方式のモニタを適用させてもよい。この場合、プロセッサ２０内では、適用されるテレビジョン方式に応じた有効画素数（例えば、ハイビジョンの場合では約１８０万画素）で被写体像が構成されるとともに、有効画素数に応じたビデオ信号が生成される。また、外部機器としてデジタル静止画像データを直接受信可能でプリンタドライバが組み込まれた高解像度画像印刷可能なプリンタを接続してもよい。
【００５３】
画素数調整に関しては、有効画素数で構成される被写体像に応じた画像信号のみが画素数調整回路１７へ送る構成に限定されず、全画素分の画像信号を画素数調整回路１７へ送り、画素数調整回路１７において有効画素数で構成される被写体像に応じた画像信号のみＣＣＤプロセス回路２１へ送る構成にしてもよい。あるいは、図６に示すように、画素数調整回路１７をプロセッサ２０内の画像メモリ２３の出力側に設け、ＣＣＤ１２の全画素数で構成される撮像画像に応じた画像信号を画像メモリ２３から出力させ、画素数調整回路１７において画素数を調整する構成にしてもよい。この場合、記録スイッチ１８が押下されると、画素数調整回路１７から全画素数に応じた画像信号がシステムコントロール回路３４へ送られる。
【００５４】
次に、図７、図８を用いて、第２の実施形態である電子内視鏡装置について説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態と異なり、図２に示す間引き処理（ダウンサンプリング）の代わりに平均操作法によって画素数を変換する。
【００５５】
図７は、第２の実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。第１の実施形態と同じように、約１６０万画素のＣＣＤ１２を有するスコープ１０がプロセッサ２０に接続されている。
【００５６】
モニタ５０に撮像画像を表示する場合、ＣＣＤ１２において発生した全画素の画像信号がＣＣＤ１２から読み出される。すなわち、全画素数（約１６０万画素）で構成される被写体像に応じた画像信号が画素数調整回路１７へ送られる。
【００５７】
画素数調整回路１７では、後述するように、平均操作法によって被写体像を構成するように画素変換が施される。変換後の被写体像を構成する画素数は、ＮＴＳＣ方式に応じた有効画素数（約４１万画素）である。変換された画素により構成され、かつ有効画素数で構成される被写体像に応じた画像信号がＣＣＤプロセス回路２１へ送られる。画素変換は、システムコントロール回路３４から送られてくる制御信号に基づいて実行される。
【００５８】
記録スイッチ１８が押下されると、画素数調整回路１７に入力された画像信号は、画素変換されることなく、そのままＣＣＤプロセス回路２１へ送られる。そして、、全画素数で構成される被写体像に応じた画像信号がシステムコントロール回路３４を介して外部へ出力される。他の構成に関しては、第１の実施形態と同じである。
【００５９】
図８は、画素数調整回路１７において実行される平均操作法を示した図である。図８に示した画素配列は、図３に示した画素配列と同じであり、補色カラーフィルタＣＣの配列も同じである。８×８＝６４個の画素が配列されている。
【００６０】
第２の実施形態では、約１６０万画素で構成される被写体像を約４１万画素で構成される被写体像にするため、隣接する４つの同色フィルタ要素に応じた４つの画素の平均を求め、その平均の画素から被写体象を構成する方法（平均操作法）を適用する。平均操作法により算出される各画素をＰ’jiとして表すと、画素Ｐ’jiは、次式（（５）〜（８））によって算出される。ただし、添字ｊ、ｉは、第１の実施形態と同じように画素Ｐji、Ｐ’jiのそれぞれ垂直、水平方向の位置を示す。
【００６１】
Ｐ’ji＝（Ｐj,i ＋Ｐj,i+2 ＋Ｐj+2,i ＋Ｐj+2,i+2 ）／４
（ｉ＜２，ｊ＜２）          ・・・（５）
Ｐ’ji＝（Ｐj,i+2 ＋Ｐj,i+4 ＋Ｐj+2,i+2 ＋Ｐj+2,i+4 ）／４
（ｉ≧２，ｊ＜２）          ・・・（６）
Ｐ’ji＝（Ｐj+2,i ＋Ｐj+2,i+2 ＋Ｐj+4,i ＋Ｐj+4,i+2 ）／４
（ｊ≧２，ｉ＜２）          ・・・（７）
Ｐ’ji＝（Ｐj+2,i+2 ＋Ｐj+2,i+4 ＋Ｐj+4,i+2 ＋Ｐj+4,i+4 ）／４
（ｊ≧２，ｉ≧２）          ・・・（８）
【００６２】
例えば、画素Ｐ’13は、隣接する４つの同色フィルタ要素であるグリーンＧ13、Ｇ14、Ｇ23、Ｇ24に応じた４つの画素Ｐ15、Ｐ17、Ｐ35、Ｐ37の平均であり、（６）式により求められる。あるいは、画素Ｐ’22は、隣接する４つの同色フィルタ要素であるシアンＣｙ33、Ｃｙ34、Ｃｙ43、Ｃｙ44に応じた４つの画素Ｐ44、Ｐ46、Ｐ64、Ｐ66の平均であり、（８）式により求められる。
【００６３】
このような画素変換処理をＣＣＤ１２に形成される全画素数で構成される被写体像に対して行うことにより、平均である画素により被写体像が構成されるとともに、被写体像を構成する画素数が有効画素数に変換される。
【００６４】
ここでは、第１の実施形態と同じように、メガピクセルＣＣＤとしてＣＣＤ１２の画素数を約１６０万画素とし、平均操作法によって被写体像を構成する画素数を約４１万画素の有効画素数に変換しているが、様々な画素数のメガピクセルＣＣＤを有するスコープ１０においても有効画素数で画像を構成することが可能である。ＣＣＤ１２の画素数がＵの場合、有効画素数をＤとしたとき、従来公知であるように、全画素で構成される画像を縦横それぞれＤ／Ｕ倍の縮小率となる画像になるように平均操作法を施えばよい。このとき、（５）〜（８）式は、縮小率および補色カラーフィルタのフィルタ要素の配列によって変わる。
【００６５】
このように第２の実施形態によれば、平均操作法により被写体像を構成する画素数が有効画素数に変換される。平均操作法を適用することにより、変換後の撮像画像に折り返し歪み（エリアシング）が発生することがなく、間引き処理により得られる撮像画像に比べて良質の撮像画像がモニタ５０にいおいて表示される。また、モニタ５０においても全画素数で構成される高画質の撮像画像が表示されるため、患部の状態を正確に診断することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、スコープ内のＣＣＤの画素数に関わらずモニタのカラーテレビジョン方式に従って撮像画像を動画像としてモニタに表示するとともに、メガピクセルＣＣＤをスコープ内に設けた場合には高解像度の静止画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。
【図２】間引き処理を示した図である。
【図３】電子内視鏡装置全体の動作を示すメインルーチンである。
【図４】図３のステップ１０２にサブルーチンである。
【図５】撮像画像の静止画像出力動作を示す割り込みルーチンである。
【図６】画素数調整回路をプロセッサ２０内に設けた場合の電子内視鏡装置のブロック図である。
【図７】第２実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。
【図８】平均操作法を示した図である。
【符号の説明】
１０  スコープ
１２  ＣＣＤ（撮像素子）
１７  画素数調整回路
２０  プロセッサ
３６  ＣＰＵ
５０  モニタ
５４  パーソナルコンピュータ
５５  画像記録装置
【図１】
0004575537.tif 000002
【図２】
0004575537.tif 000003
【図３】
0004575537.tif 000004
【図４】
0004575537.tif 000005
【図５】
0004575537.tif 000006
【図６】
0004575537.tif 000007
【図７】
0004575537.tif 000008
【図８】
0004575537.tif 000009