(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
面順次方式に従い、スコープの遠位端に設けた固体撮像素子から一フレーム分の赤色画素信号、一フレーム分の緑色画素信号及び一フレーム分の青色画素信号が所定の周期で順次読み出され、前記一フレーム分の赤色画素信号、緑色画素信号及び青色画素信号から構成される一フレーム分のカラー画素信号に基づいてビデオカラー信号を作成する電子内視鏡であって、
前記一フレーム分の赤色画素信号、緑色画素信号及び青色画素信号のうち特定の色の色画素信号の信号レベル値と、該色画素信号の周囲の色画素信号の平均信号レベル値とを比較する比較手段と、
前記信号レベル値と前記平均信号レベル値とのレベル差に応じて前記信号レベル値を適宜変更処理し、前記一フレーム分のカラー画素信号のカラーバランスを変更させるカラーバランス変更手段とを具備し、
前記カラーバランス変更手段が、前記信号レベル値が前記平均信号レベル値よりも小さい場合、前記特定の色の色画素信号に応じた他の色の色画素信号の信号レベル値に対し、前記レベル差に所定の設定値を乗じた値だけ前記信号レベル値を減少させることにより、カラーバランスを変更させ、
前記カラーバランス変更手段が、前記信号レベル値が前記平均信号レベル値を越えている場合、前記信号レベル値をそのまま維持することを特徴とする電子内視鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の電子内視鏡において、異なる濃度の色素溶液のカラー映像を再現するように、前記所定の設定値を変更して色コントラストの程度を変更する設定値変更手段をさらに有することを特徴とする電子内視鏡。
【請求項３】
請求項１から２までのいずれか１項に記載の電子内視鏡において、前記一フレーム分の赤色画素信号、一フレーム分の緑色画素信号及び一フレーム分の青色画素信号のうちの多くても２種類の色画素信号が前記カラーバランス変更手段によって処理されることを特徴とする電子内視鏡。
【請求項４】
請求項３に記載の電子内視鏡において、前記赤色画素信号および前記緑色画素信号が、前記特定の色の色画素信号であり、前記青色画素信号が、前記他の色の色画素信号であることを特徴とする電子内視鏡。
【請求項５】
請求項１に記載の電子内視鏡において、カラーバランス変更処理を実行する擬似色素散布処理モードと、カラーバランス変更処理を実行しない通常モードとを切り替えるための切り替えスイッチをさらに有することを特徴とする電子内視鏡。
【請求項６】
請求項５に記載の電子内視鏡において、異なる濃度の色素溶液のカラー映像を再現するように、前記所定の設定値を変更して色コントラストの程度を変更する設定値変更手段をさらに有し、通常モードに切り替えられた場合、前記設定値変更手段が、前記所定の設定値を０に設定することを特徴とする電子内視鏡。
【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に関し、一層詳しくは固体撮像素子を持つ可撓性導管から成るスコープと、このスコープの固体撮像センサから順次読み出される一フレーム分のカラー画素信号を適宜処理してビデオカラー信号を作成するビデオ信号処理ユニットとを具備して成る電子内視鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述したようなタイプの電子内視鏡にあっては、スコープの遠位端には固体撮像素子例えばＣＣＤ（charge coupled device)イメージセンサが設けられ、このＣＣＤイメージセンサは対物レンズ系と組み合わされる。また、かかるスコープ内には光ファイバー束からなる照明用光ガイドが挿通させられ、その遠位端の端面は照明用レンズと組み合わされる。
【０００３】
画像信号処理ユニット内には照明用白色光源例えばハロゲンランプやキセノンランプが設けられ、スコープと画像信号処理ユニットとの接続時に照明用光ガイドの近位端は照明用白色光源に光学的に接続される。かくして、患者の体腔内へのスコープの挿入時、その遠位端の対物レンズ系の前方が該スコープの照明用光ガイドの先端部端面から射出させられる照明光で照明され、これにより光学的被写体はＣＣＤイメージセンサの受光面に結像させられてそこで画素信号として光電変換される。ＣＣＤイメージセンサで得られた画素信号は画像信号処理ユニットに送られ、そこでビデオ信号がかかる画素信号に基づいて作成される。次いで、ビデオ信号は画像信号処理ユニットからＴＶモニタ装置に対して出力され、そこで光学的被写体像がＴＶモニタ装置上で再現される。
【０００４】
カラー映像を再現するために面順次方式を採用する電子内視鏡では、照明用白色光源と光ガイドの近位端との間に例えば回転式三原色（ＲＧＢ）カラーフィルタが介在させられ、この回転式三原色カラーフィルタにより光学的被写体は赤色光、緑色光及び青色光で所定の周期で照明される。このような場合には、ＣＣＤイメージセンサからは一フレーム分の赤色画素信号、一フレーム分の緑色画素信号及び一フレーム分の青色画素信号から成る一フレーム分のカラー画素信号が所定の周期で読み出され、そのカラー画素信号に基づいてビデオカラー信号が作成され、これによりＴＶモニタ装置上では光学的被写体像がカラー映像として再現される。
【０００５】
近年、電子内視鏡はカラー映像を再生するものが主流であり、これに伴い、電子内視鏡を用いる医療分野では、カラー映像再生に基づく新たな医療検査法として色素内視鏡検査法等が開発されるに至った。例えば、内視鏡診断の補助診断法として、胃内壁や大腸内壁等に適当な色素液を散布して粘膜壁の微妙な凹凸を強調して、その形態観察を行い易くするという検査法が知られている。
【０００６】
詳述すると、胃内壁や大腸内壁は全体的に赤橙色系を呈し、その微妙な凹凸の形態観察を行い難いものとなっている。このような場合には、赤橙色系に対して明瞭な色コントラストを発揮する青色系の色素液例えば0.5 ないし1.0 ％程度のインジゴカルミン溶液がスコープの鉗子孔を通して粘膜壁に散布されると、その色素液は粘膜壁の凹部に集まる傾向にあるのに対して、該粘膜壁の凸部からは排除される傾向にあり、このため粘膜壁面の微妙な凹凸形態が色コントラストにより非常に観察し易くなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上で説明したような色素内視鏡検査法の問題として、先ず、人体に無害な色素液を用意しなければならないという点、また診察コストを下げるためには安価な色素が得られなければならないという点が挙げられる。別の問題点としては、色素散布のためにその分だけ内視鏡による診察時間が長くなり、その分だけ患者の苦痛が増大する点、また一旦色素散布を行った直後にはその粘膜壁を元の状態で観察することができなくなる点、更には隆起性病変部に色素液を散布した場合には色素液が直ぐに流れ去ってしまうので、隆起性病変部に対する色コントラスト効果が十分に得られない点等が挙げられる。要するに、色素内視鏡検査法を実際に行う場合には、それに応じた医療コストが掛かり、また色素内視鏡検査法の準備のために診察時間も長引くので、その分だけ医療効率が下がるという点が問題となる。
【０００８】
従って、本発明の目的は、実際の色素内視鏡検査法に依らないで、光学的被写体の微妙な凹凸形態を画像処理により必要に応じて明瞭な色コントラストで再現し得るように構成された電子内視鏡を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による電子内視鏡は、スコープの遠位端に設けた固体撮像素子から順次読み出される一フレーム分のカラー画素信号に基づいてビデオカラー信号を作成するものであって、一フレーム分のカラー画素信号のうちの特定の色画素信号の信号レベル値をその特定の色画素信号の周囲の色画素信号の平均信号レベル値と比較する比較手段と、この比較手段による比較結果に応じて特定の色画素信号の信号レベル値を適宜変更処理して一フレーム分のカラー画素信号のカラーバランスを変更させるカラーバランス変更手段とを具備して成るものである。
【００１０】
本発明の一実施形態では、比較手段は一フレーム分のカラー画素信号のうちの特定の色画素信号の信号レベル値とその特定の色画素信号の周囲の色画素信号の平均信号レベル値との差を演算する演算回路と、この演算回路に組み合わされたクリップ回路とから構成される。また、カラーバランス変更手段は比較手段の比較結果に応じて特定の色画素信号の信号レベル値を減算させる演算回路として構成される。
【００１１】
一般的に、光学的被写体に微妙な凹凸形態がある場合、その凹部に由来する画素信号のレベル値はその凸部に由来する画素信号の信号レベル値よりも低い。従って、特定の色画素信号の信号レベル値をその特定の色画素信号の周囲の色画素信号の平均信号レベル値と比較して、その比較結果に応じて該特定の色画素信号の信号レベル値を変更させることにより、一フレーム分のカラー画素信号のカラーバランスを変更させることが可能となり、かくしてその再現カラー映像に所望の色コントラストを与えることが可能となる。
【００１２】
本発明による電子内視鏡において、特定の色画素信号の信号レベル値が平均信号レベル値よりも小さいと比較手段によって判別されたとき、該特定色画素信号の信号レベル値を所定の設定値だけ減少させるようにすることができる。一方、特定の色画素信号の信号レベル値が前記平均信号レベル値を越えていると比較手段によって判別されたとき、該特定色画素信号の信号レベル値をその儘に維持されることができる。本発明による電子内視鏡には、好ましくは、かかる所定の設定値を変更する設定値変更手段が設けられ、これにより再現カラー映像での色コントラストの程度を適宜変更することが可能となる。
【００１３】
一フレーム分のカラー画素信号は一フレーム分の赤色画素信号、一フレーム分の緑色画素信号及び一フレーム分の青色画素信号から成るものであってよく、この場合には、それら色画素信号のうちの多くても２種類の色画素信号がカラーバランス変更手段によって処理される。例えば、光学的被写体が胃内壁や大腸内壁のように全体的に赤橙色系を呈する場合には、赤色画素信号及び緑色画素信号をカラーバランス変更手段によって処理することにより、該光学的被写体像の凹部に由来する赤色画素信号及び緑色画素信号の信号レベル値が共に減少させられるので、該凹部は再現カラー映像で青色で強調されることになり、かくして全体的に赤橙色系の光学被写体の凹凸形態は青色に対する色コントラストで明瞭に観察され得ることになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による電子内視鏡の一実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１５】
図１を参照すると、本発明による電子内視鏡の一実施形態がブロック図として図示される。電子内視鏡は可撓性導管から成るスコープ１０を具備し、このスコープ１０はプロセッサと呼ばれる画像信号処理ユニット１２に着脱自在に連結されるようになっている。スコープ１０の先端即ち遠位端には固体撮像素子例えばＣＣＤ(charge-coupled device) 撮像素子から成るＣＣＤ撮像センサ１４が設けられ、このＣＣＤ撮像センサ１４はそのＣＣＤ撮像素子と組み合わされた対物レンズ系を包含する。
【００１６】
スコープ１０内には光ファイバー束からなる照明用光ガイド１６が挿通させられ、この照明用光ガイド１６の遠位端はスコープ１０の遠位端まで延び、該照明用光ガイド１６の遠位端の端面には照明用レンズ（図示されない）が組み合わされる。照明用光ガイド１６の近位端は画像信号処理ユニット１２へのスコープ１０の連結時に該画像信号処理ユニット１２内に設けられたキセノンランプ或いはハロゲンランプ等の白色光源ランプ１８に光学的に接続される。白色光源１８の光射出側には絞り２０が設けられ、絞り２０は白色光源ランプ１８からの射出光量を適宜調節するための光量調節手段として用いられる。
【００１７】
本実施形態では、カラー映像を再現するために面順次方式が採用されるので、照明用光ガイド１６の近位端の端面と絞り２０との間に回転式三原色カラーフィルタとして回転式ＲＧＢカラーフィルタ２２が介在させられる。回転式ＲＧＢカラーフィルタ２２は円板要素から成り、この円板要素には赤色フィルタ、緑色フィルタ及び青色フィルタがその円周方向に沿って等間隔に配置され、互いに隣接する色フィルタ間の領域は遮光領域とされる。回転式三原色カラーフィルタ２２はサーボモータ或いはステップモータのような駆動モータ（図示されない）によって回転させられ、その回転周波数は電子内視鏡で採用されるＴＶ映像再現方式に応じて決められる。例えば、ＰＡＬ方式の場合では、回転式ＲＧＢカラーフィルタ２２の回転周波数は25Hzであり、ＮＴＳＣ方式の場合では、その回転周波数は30Hzとなる。
【００１８】
例えば、回転式ＲＧＢカラーフィルタ２２が回転周波数30Hzで回転させられるとすると（ＮＴＳＣ方式）、その１回転に要する時間は約33ms(1/30sec) となり、各色フィルタによる照明時間はほぼ33/6msとなる。光ガイド１６の遠位端の端面からは赤色光、緑色光及び青色光が毎33ms(1/30sec) 間にほぼ33/6msだけ順次射出させられて、光学的被写体は赤色光、緑色光及び青色光でもって順次照明され、その各色の光学的被写体がＣＣＤ撮像センサ１４の対物レンズ系によってそのＣＣＤ撮像素子の受光面に順次結像させられる。ＣＣＤ撮像センサ１４はそのの受光面に結像された各色の光学的被写体像を一フレーム分のアナログ画素信号に光電変換し、その各色の一フレーム分のアナログ画素信号は各色の光による照明時間(33/6ms)に続く次の遮光時間(33/6ms)に亘ってＣＣＤ撮像センサ１４から順次読み出される。
【００１９】
図１に示すように、画像信号処理ユニット１２にはシステム制御回路２４が設けられ、このシステム制御回路２４はマイクロコンピュータから構成される。即ち、システム制御回路２４は中央処理ユニット（ＣＰＵ）、種々のルーチンを実行するためのプログラム、定数等を格納する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、データ等を一時的に格納する書込み／読出し自在なメモリ（ＲＡＭ）、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）から成り、電子内視鏡の作動全般を制御する。
【００２０】
スコープ１０が画像信号処理ユニット１２に接続されると、ＣＣＤ撮像センサ１４は画像信号処理ユニット１２内のＣＣＤプロセス回路２６に接続される。ＣＣＤ撮像センサ１４から読み出された各色の一フレーム分のアナログ画素信号はＣＣＤプロセス回路２６に送られ、そこで種々の画像処理例えばホワイトバランス補正処理、ガンマ補正処理、輪郭強調処理等を受ける。なお、図１では、ＣＣＤプロセス回路２６に対するシステム制御回路２４の接続関係についてはその複雑化を避けるために特に図示されていないが、ＣＣＤ撮像センサ１４からの画素信号の読出し及びＣＣＤプロセス回路２６での画像処理についてはシステム制御回路２４の制御下で行われる。
【００２１】
ＣＣＤプロセス回路２６で処理された各色の一フレーム分のアナログ画素信号は順次アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器２８に送られ、そこでデジタル画素信号に変換され、次いで各色の一フレーム分のデジタル画素信号はフレームメモリ３０に一旦書き込まれて格納される。フレームメモリ３０に各色の一フレーム分のデジタル画素信号が書き込まれている間、それらデジタル画素信号はフレームメモリ３０から順次読み出され、３つのフレームメモリ３２Ｒ、３２Ｇ及び３２Ｂのいずれかに書き込まれる。即ち、フレームメモリ３０から赤色デジタル画素信号が読み出されるとき、それら赤色デジタル画素信号はフレームメモリ３２Ｒに書き込まれ、フレームメモリ３０から緑色デジタル画素信号が読み出されるとき、それら緑色デジタル画素信号はフレームメモリ３２Ｇに書き込まれ、フレームメモリ３０から青色デジタル画素信号が読み出されるとき、それら青色デジタル画素信号はフレームメモリ３２Ｂに書き込まれる。
【００２２】
図１に示すように、フレームメモリ３０と３つのフレームメモリ３２Ｒ、３２Ｇ及び３２Ｂとの間にはマルチプレクサ３４と疑似色素散布処理回路３６が介在させられる。フレームメモリ３０から赤色デジタル画素信号及び緑色デジタル画素信号が読み出されるとき、これら双方の色のデジタル画素信号は疑似色素散布処理回路３６を経てそれぞれのフレームメモリ３２Ｒ及び３２Ｇに書き込まれ、フレームメモリ３０から青色デジタル画素信号が読み出されるとき、その青色デジタル画素信号は疑似色素散布処理回路３６を経ずにフレームメモリ３２Ｂに直接書き込まれる。即ち、マルチプレクサ３４はフレームメモリ３０から読み出されるデジタル画素信号を振り分けるように機能し、赤色デジタル画素信号及び緑色デジタル画素信号の読出し時には、図１に示すように、マルチプレクサ３４はフレームメモリ３０の出力端子を疑似色素散布処理回路３６の入力端子に接続するように切り換えられ、青色デジタル画素信号の読出し時には、マルチプレクサ３４はフレームメモリ３０の出力端子をフレームメモリ３２Ｒ、３２Ｇ及び３２Ｂ側に直接的に接続させるように切り換えられる。
【００２３】
要するに、本実施形態では、赤色デジタル画素信号及び緑色デジタル画素信号はフレームメモリ３０から疑似色素散布処理回路３６に対して出力され、そこで適宜処理された後にフレームメモリ３２Ｒ及び３２Ｇのそれぞれに書き込まれ、一方青色デジタル画素信号はフレームメモリ３０からフレームメモリ３２Ｂに対して直接出力されてそこに書き込まれる。
【００２４】
マルチプレクサ３４の切換動作はタイミングジェネレータ３８から出力されるマルチプレクサ制御信号によって行われる。図２のタイミングチャートに示すように、マルチプレクサ制御信号の出力レベルはフレームメモリ３０からの一フレーム分のカラーデジタル画素信号の出力されている間にハイレベル（Ｈ）とローレベル（Ｌ）との間で変化させられる。要するに、一フレーム分の赤色デジタル画素信号及び一フレーム分の緑色デジタル画素信号がフレームメモリ３０から出力されているとき、マルチプレクサ制御信号はハイレベル（Ｈ）にとされ、このときフレームメモリ３０の出力端子は疑似色素散布処理回路３６の入力端子に接続され、一フレーム分の青色デジタル画素信号がフレームメモリ３０から出力されているとき、マルチプレクサ制御信号はローレベル（Ｌ）とされ、このときフレームメモリ３０の出力端子はフレームメモリ３２Ｒ、３２Ｇ及び３２Ｂ側に接続される。
【００２５】
なお、タイミングジェネレータ３８では、システム制御回路２４から得られる基本クロックパルスに基づいて種々の制御クロックパルスが生成され、これら制御クロックパルスに従って、ＣＣＤプロセス回路２６の動作、Ａ／Ｄ変換器２８からのデジタル画素信号のサンプリング、フレームメモリ３０に対するデジタル画素信号の入出力、フレームメモリ３２Ｒ、３２Ｇ及び３２Ｂに対するデジタル画素信号の入出力が行われるが、図１では、図示の複雑化を避けるために、それら構成要素とタイミングジェネレータ３８との間の接続関係は省かれている。
【００２６】
フレームメモリ３２Ｒ、３２Ｇ及び３２Ｂにそれぞれの色のデジタル画素信号が書き込まれると、これらフレームメモリ３２Ｒ、３２Ｇ及び３２Ｂからは一フレーム分の三原色のデジタル画像信号が同時にカラーデジタルビデオ信号として読み出される。カラーデジタルビデオ信号はデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器４０によってカラーアナログビデオ信号に変換され、次いでビデオプロセス回路４２に送られる。ビデオプロセス回路４２にはカラーエンコーダ等が設けられ、三原色のカラーアナログビデオ信号は所定のタイプのビデオ信号に変換された後にＴＶモニタ装置４４に送られ、そこで光学被写体像がカラー映像として再現される。
【００２７】
なお、図１には図示されていないが、画像信号処理ユニット１２には白色光源ランプ１８を点灯させる電源回路と、絞り２０を駆動する駆動回路と、回転式三原色カラーフィルタ２２を回転駆動させるドライバ機構等が設けられ、これら構成要素もシステム制御回路２４の制御下で動作させられる。
【００２８】
図１に模式的に破線で示すように、画像信号処理ユニット１２には操作パネル４６が設けられ、この操作パネル４６には電源スイッチを含む種々のスイッチが設けられるが、図１には特に本発明と関連するモード切換スイッチ４８が示され、このモード切換スイッチ４８はＴＶモニタ装置４４でのカラー映像の再現を通常のモードで再現するか擬似色素散布処理モードで再現するかを選択するためのスイッチである。即ち、モード切換スイッチ４８のオフ時には、カラー映像の再現が通常モードで行われ、モード切換スイッチ４８のオン時には、カラー映像の再現が疑似色素散布処理モードで行われる。
【００２９】
なお、後述で詳しく説明するが、本実施形態では、モード切換スイッチ４８がオンのとき、即ち疑似色素散布処理モードが選択されたとき、疑似色素散布処理回路３６での赤色デジタル画素信号及び緑色デジタル画素信号に対する疑似色素散布処理が有効化されるが、通常モードの選択時、即ちモード切換スイッチ４８のオフ時、疑似色素散布処理回路３６での赤色デジタル画素信号及び緑色デジタル画素信号に対する疑似色素散布処理が無効化される。要するに、モード切換スイッチ４８のオン／オフに拘らず、フレームメモリ３０から読み出される一フレーム分の赤色デジタル画素信号及び一フレーム分の緑色デジタル画素信号は常にマルチプレクサ３４によって疑似色素散布処理回路３６側に振り分けられる。
【００３０】
図１に示すように、システム制御回路２４にはキーボード等の外部入力装置５０が接続され、この外部入力装置５０を介して種々の指令或いは種々のデータ等がシステム制御回路２４に対して入力される。なお、本発明に特に関係する入力データとしては、後述するように、疑似色素散布処理回路３６での疑似色素散布処理に用いられる係数データが挙げられる。
【００３１】
図３を参照すると、疑似色素散布処理回路３６の回路構成が詳細ブロック図として図示される。
【００３２】
疑似色素散布処理回路３６は第１の一ライン遅延回路Ｄ１及び第２の一ライン遅延回路Ｄ２を包含し、これら一ライン遅延回路Ｄ１及びＤ２は互いに直列に接続される。第１の一ライン遅延回路Ｄ１の入力端子はマルチプレクサ３４の一方の出力端子に接続され、第１の一ライン遅延回路Ｄ１の出力端子は第２の一ライン遅延回路Ｄ２の入力端子に接続される。第１の一ライン遅延回路Ｄ１はフレームメモリ３０から赤色デジタル画素信号或いは緑色デジタル画素信号が第１の一ライン遅延回路Ｄ１に入力されると、その赤色デジタル画素信号或いは緑色デジタル画素信号は一ライン分のデジタル画素信号の転送時間に相当する時間だけ遅れて第１の一ライン遅延回路Ｄ１から出力される。
【００３３】
また、疑似色素散布処理回路３６は第１組の一画素遅延回路ｄ１及びｄ２と、第２組の一画素遅延回路ｄ３及びｄ４と、第３組の一画素遅延回路ｄ５及びｄ６とを包含し、各組の一画素遅延回路（ｄ１、ｄ２；ｄ３、ｄ４；ｄ５、ｄ６）は互いに直列に接続される。一画素遅延回路ｄ１の入力端子はマルチプレクサ３４の一方の出力端子に接続され、一画素遅延回路ｄ３の入力端子は第１の一ライン遅延回路Ｄ１の出力端子に接続され、一画素遅延回路ｄ５の入力端子は第２の一ライン遅延回路Ｄ２の出力端子に接続される。赤色デジタル画素信号或いは緑色デジタル画素信号が各一画素遅延回路（ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５、ｄ６）に入力されると、その赤色デジタル画素信号或いは緑色デジタル画素信号は一画素分のデジタル画素信号の転送時間に相当する時間だけ遅れて該一画素遅延回路から出力される。
【００３４】
更に、疑似色素散布処理回路３６には、第１組の係数器５２1 、５２2 及び５２3 と、第２組の係数器５４1 、５４2 及び５４3 と、第３組の係数器５６1 、５６2 及び５６3 とが設けられ、これら９つの係数器（５２1 、５２2 、５２3 ；５４1 、５４2 、５４3 ；５６1 、５６2 、５６3 ）は互いに並列に配置される。係数器５２1 の入力端子は一画素遅延回路ｄ２の出力端子に接続され、係数器５２2 の入力端子は一画素遅延回路ｄ１の出力端子に接続され、係数器５２3 の入力端子はマルチプレクサ３４の一方の出力端子に接続される。また、係数器５４1 の入力端子は一画素遅延回路ｄ４の出力端子に接続され、係数器５４2 の入力端子は一画素遅延回路ｄ３の出力端子に接続され、係数器５４3 の入力端子は第１の一ライン遅延回路Ｄ１の出力端子に接続される。同様に、係数器５６1 の入力端子は一画素遅延回路ｄ６の出力端子に接続され、係数器５６2 の入力端子は一画素遅延回路ｄ５の出力端子に接続され、係数器５６3 の入力端子は第２の一ライン遅延回路Ｄ２の出力端子に接続される。
【００３５】
図３に示すように、疑似色素散布処理回路３６には、更に、加算器５８、クリップ回路６０、係数器６２及び加算器６４が設けられる。加算器５８は９つの入力端子を具備し、これら入力端子には９つの係数器５２1 、５２2 、５２3 、５４1 、５４2 、５４3 、５６1 、５６2 及び５６3 ）の出力端子がそれぞれ接続される。また、加算器５８は１つの出力端子を備え、その出力端子に対してクリップ回路６０、係数器６２及び加算器６４が順次直列に接続される。なお、図３から明らかなように、係数器６２はクリップ回路６０の出力端子に接続される入力端子の他にもう１つの入力端子を備え、その入力端子は一画素遅延回路ｄ３の出力端子に接続される。
【００３６】
９つの係数器５２1 、５２2 、５２3 、５４1 、５４2 、５４3 、５６1 、５６2 及び５６3 には図４の表に示すような係数が固定値として設定される。図４の表から明らかなように、係数器５４2 だけに係数“１”が設定され、その他の係数器の全てには係数“-1/8”が設定される。また、クリップ回路６０にはクリップ値として“０”が設定され、係数器６２には可変係数として係数“ｋ”が設定される。
【００３７】
なお、可変係数“ｋ”は例えば“０”から“20”までの間で可変とされ、モード切換スイッチ４８のオフ時（即ち、通常モードの選択時）、可変係数“ｋ”は自動的に“０”に設定され、モード切換スイッチ４８のオン時（即ち、疑似色素散布処理モードの選択時）、可変係数“ｋ”は外部入力装置５０によって任意に設定される。
【００３８】
図５を参照すると、フレームメモリ３０に一時的に格納された一フレーム分の赤色デジタル画素信号がマトリックス状に配置された16ビット構成の赤色画素データＲ11、…Ｒmnとして模式的に示され、各赤色画素データ（Ｒ11、…Ｒmn）はその該当赤色データ画素信号のレベル値を示す。図５に示すように、フレームメモリ３０から個々の赤色画素データの読出しはライン読出し方向及び画素読出し方向に従って行われる。即ち、先ず、１ライン目に含まれる赤色画素データ（Ｒ11、…Ｒ1n）が画素読出し方向に沿って一画素ずつ読み出され、１ライン目の全ての赤色画素データの読出しが終了すると、２ライン目に含まれる赤色画素データ（Ｒ21、…Ｒ2n）が画素読出し方向に沿って一画素ずつ読み出され、同様な態様でｍライン目までの赤色画素データの全てが読み出される。
【００３９】
以上述べたような順序でフレームメモリ３０から読み出された赤色画素データ（Ｒ11、…Ｒmn）がマルチプレクサ３４を介して疑似色素散布処理回路３６に一画素ずつ順次入力されると、９つの係数器５２1 、５２2 、５２3 、５４1 、５４2 、５４3 、５６1 、５６2 及び５６3 のそれぞれには図６に模式的に示すように赤色画素データＲ(i+1)(j+1)、Ｒ(i+1)j、Ｒ(i+1)(j-1)、Ｒi(j+1)、Ｒij、Ｒi(j-1)、Ｒ(i-1)(j+1)、Ｒ(i-1)j及びＲ(i-1)(j-1)が入力されることとなり、各係数器の入力赤色画素データは一画素分の転送時間毎に画素読出し順に更新される。なお、“ｉ”及び“ｊ”は以下の条件を満たすものである。
０≦ｉ≦ｍ及び０≦ｊ≦ｎ
【００４０】
例えば、第１組の係数器５２1 、５２2 及び５２3 のそれぞれに３ライン目の赤色画素データＲ31、Ｒ32及びＲ33が入力されているとすると、このとき第２組の係数器５４1 、５４2 及び５４3 のそれぞれには、２ライン目の赤色画素データＲ21、Ｒ22及びＲ23が入力された状態となり、第３組の５６1 、５６2 及び５６3 のそれぞれには、２ライン目の赤色画素データＲ11、Ｒ12及びＲ13が入力された状態となる。
【００４１】
従って、係数器５２1 、５２2 、５２3 、５４1 、５４2 、５４3 、５６1 、５６2 及び５６3 のそれぞれに入力された９つの赤色画素データＲ(i+1)(j+1)、Ｒ(i+1)j、Ｒ(i+1)(j-1)、Ｒi(j+1)、Ｒij、Ｒi(j-1)、Ｒ(i-1)(j+1)、Ｒ(i-1)j及びＲ(i-1)(j-1)は図７に示すように３×３のマトリックスを構成することになる。即ち、係数器５４2 に入力された赤色画素データＲijはその他の８つの係数器の入力赤色画素データＲ(i+1)(j+1)、Ｒ(i+1)j、Ｒ(i+1)(j-1)、Ｒi(j+1)、Ｒi(j-1)、Ｒ(i-1)(j+1)、Ｒ(i-1)j及びＲ(i-1)(j-1)で取り囲まれたものとなる。換言すれば、８つの赤色画素データＲ(i+1)(j+1)、Ｒ(i+1)j、Ｒ(i+1)(j-1)、Ｒi(j+1)、Ｒi(j-1)、Ｒ(i-1)(j+1)、Ｒ(i-1)j及びＲ(i-1)(j-1)は赤色画素データＲijに対する隣接周囲画素データとなる。
【００４２】
上述したように、係数器５４2 には係数“１”が設定されているので、係数器５４2 は赤色画素データＲijに係数“１”を乗じて加算器５８に出力する。一方、その他の８つの係数器５２1 、５２2 、５２3 、５４1 、５４3 、５６1 、５６2 及び５６3 には係数“-1/8”が設定されているので、各係数器はその該当赤色画素データ（Ｒ(i+1)(j+1)、Ｒ(i+1)j、Ｒ(i+1)(j-1)、Ｒi(j+1)、Ｒi(j-1)、Ｒ(i-1)(j+1)、Ｒ(i-1)j、Ｒ(i-1)(j-1)）に係数“-1/8”を乗じて加算器５８に出力する。従って、加算器５８では、以下のような演算が行われる。
ΔＲ＝Ｒij−（Ｒ(i+1)(j+1)＋Ｒ(i+1)j＋Ｒ(i+1)(j-1)＋Ｒi(j+1)
＋Ｒi(j-1)＋Ｒ(i-1)(j+1)＋Ｒ(i-1)j＋Ｒ(i-1)(j-1)）／８
即ち、中心画素データＲijのレベル値とその隣接周囲画素データの平均レベル値との差データΔＲが求められる。
【００４３】
とろこで、先にも述べたように、胃壁或いは大腸壁のように光学的被写体に微妙な凹凸形態があるとき、その凹部に由来する画素信号のレベル値はその凸部に由来する画素信号の信号レベル値よりも低い。従って、もしΔＲ＜０であれば、中心画素データＲijが得られた光学的被写体の箇所はそこを取り巻く周囲箇所よりも窪んでいると判断し得る。一方、ΔＲ≧０であれば、中心画素データＲijが得られた光学的被写体の箇所は少なくともそこを取り巻く周囲箇所よりも窪んではいないと判断し得る。
【００４４】
上述したように、クリップ回路６０にはクリップ値として“０”が設定されているので、加算器５８から差データΔＲがクリップ回路６０に対して出力されたとき、マイナスの値を持つ差データΔＲだけがクリップ回路６０から出力され、“０”以上のプラスの値を持つ差データΔＲは零データとしてクリップ回路６０から出力される。
【００４５】
要するに、９つの係数器５２1 、５２2 、５２3 、５４1 、５４2 、５４3 、５６1 、５６2 及び５６3 と、加算器５８と、クリップ回路６０とは、中心画素データＲijをその周囲の隣接画素データの平均信号レベル値と比較する比較手段として機能する。
【００４６】
クリップ回路６０から出力された差データΔＲには係数器６２で係数“ｋ”が乗じられた後、加算器６４で中心画素データ中心画素データＲijと合算される。即ち、係数器６２と加算器６４とで行われる演算は以下のようになる。
ｒij＝Ｒij＋ｋΔＲ
【００４７】
ΔＲ≧０のときは、差データΔＲはクリップ回路６０から“０”として出力されるので、中心画素データＲijはそのレベル値を何等変更されることなく疑似色素散布処理回路３６から出力され、一方ΔＲ＜０のとき、中心画素データＲijは“ｋΔＲ”だけ減算された減算画素データｒijとして疑似色素散布処理回路３６から出力される。なお、以上の説明では、一フレーム分の赤色デジタル画素信号について説明したが、一フレーム分の緑色デジタル画素信号についても同様に処理される。
【００４８】
要するに、係数器６２と加算器６４とは、上述の比較手段による比較結果に応じて中心画素データＲijの信号レベル値を適宜変更処理して一フレーム分のカラー画素信号のカラーバランスを変更させるカラーバランス変更手段として機能する。
【００４９】
以上の記載から明らかなように、本実施形態では、疑似色素散布処理モードが選択されると、光学的被写体の微妙な凹凸形態において、凹部或いは窪み部から由来する赤色画素データ及び緑色画素データの信号レベル値が共に低減させられることになり、その結果として、凹部或いは窪み部から由来する青色画素データの信号レベル値が相対的に高められる。従って、疑似色素散布処理モードの選択時には、その再現カラー映像では、恰も青色の色素溶液が散布されたような様相を呈することになる。
【００５０】
本実施形態で注目すべき点としては、ΔＲ＜０のとき、差データΔＲの絶対値が大きければ大きい程、即ち中心画素データＲijが得られた光学的被写体の箇所の窪み量が大きければ大きい程、中心画素データＲijから減算されるべき減算値データ“ｋΔＲ”が大きくなって、その再現カラー映像の該当箇所の青色が一層強調され、これは青色の色素溶液を実際に散布した場合でも同様であるということである。というのは、青色の色素溶液を実際に散布した場合には凹部或いは窪み部が深ければ深い程、そこに溜まる色素溶液の量は多くなって、その箇所の再現カラー映像でも青色濃度が濃くなるからである。要するに、本実施形態での疑似色素散布処理で得られる再現カラー映像は色素溶液を実際に散布した場合に得られる再現カラー映像にほぼ近いものということができる。
【００５１】
また、本実施形態では、上述したように、可変係数“ｋ”はキーボード等の外部入力装置５０を介して所定の範囲内で任意に選択され得るものであり、可変係数“ｋ”を変え得るということは、実際に色素溶液を散布する場合に置き換えて考えてみると、濃度の異なる何種類かの色素溶液を用いることに相当する。しかし、実際に色素溶液を散布する場合には濃度の異なる何種類かの色素溶液を用いることは非常に面倒で非現実的である。というのは、一旦色素溶液を散布した後に別の濃度の色素溶液を散布するには前回の色素溶液が流失して無くなるまで待たなければならないからである。ところが、本実施形態によれば、キーボード等の外部入力装置５０を介して可変係数“ｋ”を変えるだけで、色素溶液の濃度を変えて散布した場合と同じ効果が直ちに得られる。
【００５２】
なお、モード切換スイッチ４８のオフ時、即ち通常モードの選択時には、可変係数“ｋ”は強制的に“０”に設定されるので、加算器６４は一画素遅延回路ｄ３から得られた画素データ（Ｒij）を何等処理することなくその儘出力することになる。即ち、通常モードの選択時、疑似色素散布処理回路３６の機能は無効化され、このため画素データ（Ｒij）は何等の処理を受けることなく疑似色素散布処理回路３６を素通りするだけとなる。
【００５３】
図８を参照すると、システム制御回路２４で実行されるモード切換監視ルーチンのフローチャートが示される。このモード切換監視ルーチンは適当な時間間隔例えば25ms毎に実行される時間割込みルーチンとして構成され、その実行は画像信号処理ユニット１２の電源スイッチのオンにより開始される。
【００５４】
ステップ８０１では、モード切換スイッチ４８がオンされたか否かが監視される。モード切換スイッチ４８がオフのとき、即ち通常モードが選択されているとき、ステップ８０２に進み、そこで可変係数“ｋ”は“０”とされ、本ルーチンの実行は一旦終了する。なお、通常モード時には、上述したように、疑似色素散布処理回路３６は無効化されてるので、そこに入力される赤色デジタル画素信号及び緑色デジタル画素信号は何等の処理も受けずにそこから出力されてフレームメモリ３２Ｒ及び３２Ｇのそれぞれに書き込まれる。
【００５５】
その後、25ms毎に本ルーチンは実行されるが、ステップ８０１でモード切換スイッチ４８のオンが確認されるまでは、何等の進展もない。
【００５６】
ステップ８０１でモード切換スイッチ４８のオンが確認されると、ステップ８０３に進み、システム制御回路２４のＲＡＭの所定アドレスにアクセスして設定値データ“ｋ′”を読み出す。なお、設定値データ“ｋ′”には画像信号処理ユニット１２の立上げ時に初期値データとして適当な数値データ例えば“10”が設定されるが、しかし設定値データ“ｋ′”は上述したように上限設定値“20”までの範囲内でキーボード等の外部入力装置５０を介して適宜書き換えることが可能である。
【００５７】
次いで、ステップ８０４に進み、そこで可変係数“ｋ”は“ｋ′”とされる。このとき“ｋ”が“10”となっているので、疑似色素散布処理回路３６の機能は有効化され、かくしてそこに入力される赤色デジタル画素信号及び緑色デジタル画素信号には上述したような疑似色素散布処理が施されることになる。
【００５８】
以上の実施形態では、光学的被写体としての赤橙色系粘膜に青色の色素溶液を散布する際の疑似色素散布処理の例について説明されているので、赤色デジタル画素信号及び緑色デジタル画素信号が疑似色素散布処理回路３６に入力されることになるが、光学被写体が呈する色系統に応じて疑似色素散布処理回路３６に入力されるべきデジタル画素信号の色は適宜選択されることになる。例えば、緑色による疑似色素散布処理を行う場合には、三原色のデジタル画素信号のうち赤色デジタル画素信号及び青色デジタル画素信号だけ疑似色素散布処理回路３６に入力されることになる。勿論、必要に応じて、三原色のデジタル画素信号のうち一色のデジタル画素信号だけが疑似色素散布処理回路３６に入力されてもよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上の記載から明らかように、本発明による電子内視鏡にあっては、実際の色素内視鏡検査法に依らないで、光学的被写体の微妙な凹凸形態を画像処理により必要に応じて明瞭な色のコントラストで再現することができるので、実際の色素内視鏡検査法を行うとするときの面倒な準備が省かれるだけでなくそれに伴うコストも必要とされない。その上、本発明によれば、実際の色素内視鏡検査法を行う場合の内視鏡にによる診察時間が省かれるので、その分だけ患者の苦痛も和らげられ得ることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子内視鏡の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電子内視鏡内のフレームメモリから読み出される三原色のデジタル画素信号を所定の色毎に振り分けて出力させるマルチプレクサの動作を説明するタイミングチャートである。
【図３】図１に示す電子内視鏡内の疑似色素散布処理回路の詳細ブロック図である。
【図４】図３の疑似色素散布処理回路内に設けられる９つの係数器とそれら係数器に設定されるべき固定係数データとの関係を示す表である。
【図５】図３の疑似色素散布処理回路に入力されるべき一フレーム分の赤色データ画素信号をマトリックス状に配列して示す模式図である。
【図６】図３の疑似色素散布処理回路内に設けられる９つの係数器とそれら係数器に入力された赤色画素データとの関係を模式的に示すブロック図である。
【図７】図６に示した９つの係数器に入力された赤色画素データを３×３のマトリックス状に配列して示す模式図である。
【図８】図１に示す電子内視鏡のシステム制御回路で実行されるモード切換ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  スコープ
１２  画像信号処理ユニット
２２  回転式ＲＧＢカラーフィルタ
２４  システム制御回路
２８  アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器
３０  フレームメモリ
３２Ｒ・３２Ｇ・３２Ｂ  フレームメモリ
３４  マルチプレクサ
３６  疑似色素散布処理回路
４２  ビデオプロセス回路
４８  モード切換スイッチ
５０  外部入力装置
５２1 ・５２2 ・５２3 係数器
５４1 ・５４2 ・５４3 係数器
５６1 ・５６2 ・５６3 係数器
５８  加算器
６０  クリップ回路
６２  係数器
６４  加算器
Ｄ１・Ｄ２  一ライン遅延回路
ｄ１・ｄ２・ｄ３・ｄ４・ｄ５・ｄ６  一画素遅延回路
【図１】
0003976950.tif 000002
【図２】
0003976950.tif 000003
【図３】
0003976950.tif 000004
【図４】
0003976950.tif 000005
【図５】
0003976950.tif 000006
【図６】
0003976950.tif 000007
【図７】
0003976950.tif 000008
【図８】
0003976950.tif 000009