(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スコープの先端に設けた固体撮像素子から読み出される１フレーム分の色画素信号に基づいてビデオカラー信号を生成する電子内視鏡装置であって、
前記１フレームを構成する画素は２次元のマトリクスを形成し、
前記色画素信号は、原色の赤色画素信号、緑色画素信号および青色画素信号を含み、
前記１フレーム分の色画素信号に含まれる特定画素に対応する色画素信号の信号レベル値を、所定の画素配列方向において前記特定画素の周囲に近接する全ての近接周囲画素に対応する色画素信号の信号レベル値と比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に応じて前記特定画素に対応する色画素信号の信号レベル値を変更処理することにより、前記赤色画素信号および前記緑色画素信号の信号レベル値を変更して、前記ビデオカラー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備え、
前記カラーバランス変更手段は、前記特定画素に対応する色画素信号の信号レベル値が、複数の前記画素配列方向のうち少なくとも１つの画素配列方向において全ての前記近接周囲画素に対応する色画素信号の信号レベル値より小さい時に、前記特定画素に対応する色画素信号の信号レベル値を低減することを特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項２】
前記比較手段が、複数の画素配列方向に関して前記特定画素に対応する色画素信号の信号レベル値を前記複数の画素配列方向のそれぞれにおいて全ての前記近接周囲画素に対応する色画素信号の信号レベル値と比較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】
前記カラーバランス変更手段が、前記特定画素に対応する色画素信号の信号レベル値が全ての前記近接周囲画素に対応する色画素信号の信号レベル値より小さい時に、前記特定画素に対応する色画素信号の信号レベル値を所定値だけ低減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】
前記カラーバランス変更手段が、前記特定画素に対応する色画素信号の信号レベル値が全ての前記近接周囲画素に対応する色画素信号の信号レベル値より小さい時に、前記特定画素に対応する色画素信号の信号レベル値を所定の割合だけ低減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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スコープの先端に固体撮像素子を設け、体内器官等の被写体像に対応したビデオカラー信号を生成し、ビデオカラー信号に基づいてモニタ装置の画面に被写体のカラー画像を再現する電子内視鏡装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子内視鏡装置はカラー画像を再生するものが主流であり、これに伴い、電子内視鏡装置を用いる医療分野では、カラー画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溶液を撒布して粘膜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。
【０００３】
詳述すると、胃内壁や大腸内壁は全体的に赤橙系を呈し、その微妙な凹凸の形態観察を行いにくいものとなっている。このような場合には、赤橙系色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溶液、例えば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撒布されると、その色素溶液は粘膜壁の凹部に集まる傾向にあるのに対し、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。
【０００４】
しかし、上述したような色素内視鏡検査法では、人体に無害でかつ安価な色素を用意しなければならず、また色素撒布のために検査時間が長くなり患者の苦痛が増大する、あるいは一旦色素撒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い等の問題点がある。この問題を改善するために、最近では特開２００１−２５０２５号公報に示されるように、画像処理によってあたかも色素撒布したかのような色コントラストで再現しうる電子内視鏡装置が考えられている。
【０００５】
具体的には、特定画素の信号レベル値とその周囲８画素の平均信号レベル値とを比較し、特定画素の信号レベル値が低い場合には被写体の対応部位は周囲から窪んでいると判断して、赤色画素信号および緑色画素信号の信号レベル値を低減することにより青色成分を強調する擬似色素撒布処理を行う。これにより、モニタ装置に再現されるカラー画像は、あたかも青色系色素溶液を撒布したかのような色コントラストを呈する。
【０００６】
しかし上記のような擬似色素撒布処理では、凹部を確実に検出できない場合が生じる。なぜなら、周囲画素の中に極端に信号レベル値が低い画素がある場合、例えば特定画素の信号レベル値を８６、周囲８画素の信号レベル値をそれぞれ１００、９０、７０、１００、１００、６０、６０および１００とすると、周囲８画素の相加平均は８５となり、相対的に特定画素は凹部に相当するのにも関わらず凹部とみなされなくなって青色成分が強調されないためである。従って、擬似色素撒布処理を行った画像においても粘膜壁面の微妙な凹凸が検出し難くなり、僅かな病変部を見落とす恐れがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑み、凹部に相当する部位の青色成分を確実に強調できる電子内視鏡装置を得ることを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電子内視鏡装置は、スコープの先端に設けた固体撮像素子から読み出される１フレーム分の色画素信号に基づいてビデオカラー信号を生成する電子内視鏡装置であって、１フレーム分の色画素信号に含まれる特定画素に対応する色画素信号の信号レベル値を、所定の画素配列方向において特定画素の周囲に近接する全ての近接周囲画素に対応する色画素信号の信号レベル値と比較する比較手段と、比較手段による比較結果に応じて特定画素に対応する色画素信号の信号レベル値を変更処理することによりビデオカラー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備えることを最も主要な特徴とする。
【０００９】
上記電子内視鏡装置においては、色画素信号が原色の赤色画素信号、緑色画素信号および青色画素信号を含み、カラーバランス変更手段が赤色画素信号および緑色画素信号の信号レベル値を変更処理する。
【００１０】
上記電子内視鏡装置においては、比較手段が、複数の画素配列方向に関して特定画素に対応する色画素信号の信号レベル値を複数の画素配列方向のそれぞれにおいて全ての近接周囲画素に対応する色画素信号の信号レベル値と比較する。
【００１１】
上記電子内視鏡装置においては、カラーバランス変更手段が、特定画素に対応する色画素信号の信号レベル値が、複数の画素配列方向のうち少なくとも１つの画素配列方向において全ての近接周囲画素に対応する色画素信号の信号レベル値より小さい時に、特定画素に対応する色画素信号の信号レベル値を低減する。
【００１２】
上記電子内視鏡装置においては、カラーバランス変更手段が、特定画素に対応する色画素信号の信号レベル値が全ての近接周囲画素に対応する色画素信号の信号レベル値より小さい時に、特定画素に対応する色画素信号の信号レベル値を所定値だけ低減してもよいし、またカラーバランス変更手段が、特定画素に対応する色画素信号の信号レベル値が全ての近接周囲画素に対応する色画素信号の信号レベル値より小さい時に、特定画素に対応する色画素信号の信号レベル値を所定の割合だけ低減してもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は本発明に係る電子内視鏡装置の第１実施形態を示すブロック図である。電子内視鏡装置は、可撓管２０を有するスコープ１０と、スコープ１０に着脱自在な電子内視鏡用のプロセッサ１００と、プロセッサ１００に接続されるモニタ装置２００とを備える。
【００１５】
スコープ１０には光ファイバ束から成る光ガイド部材１２が可撓管先端部２０ａにまで挿通しており、光ガイド部材１２の基端側はスコープ１０のプロセッサ１００への装着時にプロセッサ１００に設けられた光源１０２に光学的に接続される。光源１０２は、例えばキセノンランプやハロゲンランプなどの白色光源ランプである。
【００１６】
光源１０２の光射出側（図中左側）には絞り１１２が設けられ、この絞り１１２は図示しない絞り調整回路によりその開度が調整され、これにより光ガイド部材１２に供給する照明光の光量が適宜調節される。
【００１７】
本実施形態ではカラー画像を再現するために面順次方式が採用されるので、絞り１１２のさらに光ガイド部材１２側には回転式のカラーフィルタ１１４が設けられる。このカラーフィルタ１１４は円板状を呈し、白色光に含まれる赤色光成分のみを透過する赤色フィルタ、緑色光成分のみを透過する緑色フィルタおよび青色光成分のみを透過する青色フィルタが円周方向に沿って等間隔に配されている。各色フィルタの間は遮光領域とされる。カラーフィルタ１１４は一定速度で回転させられ、光源１０２から供給された白色照明光が、各色フィルタを透過することによって赤色（Ｒ）照明光、緑色（Ｇ）照明光および青色（Ｂ）照明光に順次変換される。
【００１８】
カラーフィルタ１１４を経た赤色照明光、緑色照明光または青色照明光は集光レンズ１１６によって光ガイド部材１２の入射端面１２ａに集光させられ、さらに光ガイド部材１２によって可撓管先端部２０ａへ導かれる。このようにカラーフィルタ１１４が一定速度で回転することにより、可撓管先端部２０ａからは赤色照明光、緑色照明光および青色照明光が一定時間だけ間欠的に射出され、その前方に位置する被写体、例えば消化器官の内壁Ｘが各色照明光により順次照明される。
【００１９】
可撓管先端部２０ａには固体撮像素子例えばＣＣＤから成る撮像センサ１４が設けられ、この撮像センサ１４は対物レンズ系１６と組み合わされる。３色照明光は被写体により反射され、対物レンズ系１６によってＣＣＤの受光面に結像される。各色照明光により被写体が照明されている間は撮像センサ１４によって各色の光学的被写体像が１フレーム分のアナログ電気信号、即ちアナログ画素信号に光電変換され、その後に続く遮光期間においてこのアナログ画素信号が撮像センサ１４から読み出される。これにより、各色照明光に対応したアナログ画素信号がそれぞれ１フレーム分だけ順に読み出される。
【００２０】
撮像センサ１４から読み出された３色のアナログ画素信号は、プロセッサ１００のＣＣＤプロセス回路１２０に順次入力され、ここで撮像センサ１４の特性やスコープ１０の光学特性に応じた処理、例えばクランプ処理やサンプルホールド処理、ガンマ補正処理、ホワイトバランス補正処理、輪郭強調処理および増幅処理等が施される。ＣＣＤプロセス回路１２０で処理された３色のアナログ画素信号はＡ／Ｄ変換器１２２に送られ、そこで例えば８ビットのデジタル画素信号に変換されて、次いでフレームメモリ１２４に書き込まれて一時的に格納される。従ってこのフレームメモリ１２４には赤色デジタル画素信号、緑色デジタル画素信号および青色デジタル画素信号がそれぞれ１フレーム分だけ格納される。
【００２１】
これら１フレーム分のデジタル画素信号は、撮像センサ１４の受光面にマトリクス状に配された多数個の画素のそれぞれについて例えば２５６階調で表された信号レベル値による画素データの画素数分の集合であり、この信号レベル値には輝度情報と光の３原色に関する色濃度情報とが含まれる。信号レベル値が大きいほど輝度が高く（明るい）、色濃度が低い（色が薄い）ことを示している。凹凸形状の被写体を撮像した場合には、凹部は周囲より暗いため、その凹部に相当する画素の信号レベル値は相対的に小さくなり、逆に凸部に相当する画素の信号レベル値は相対的に大きくなる。
【００２２】
図２にはフレームメモリ１２４に格納された１フレーム分の赤色デジタル画素信号がｍ×ｎのマトリクス状に配置された８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はその該当赤色画素信号のレベル値を示す。図２に示すように、フレームメモリ１２４からの個々の赤色画素データの読み出しはライン読み出し方向および画素読み出し方向に従って行われる。具体的には、第１ラインに含まれる赤色画素データｒ11〜ｒ1nが画素読み出し方向に沿って一画素ずつ読み出され、第１ラインの全画素データの読み出しが終了すると、第２ラインに含まれる赤色画素データｒ21〜ｒ2nが画素読み出し方向に沿って一画素ずつ読み出される。同様にして、第ｍラインまでの赤色画素データが読み出される。
【００２３】
赤色画素データｒ11〜ｒmnが読み出された後、所定時間をおいて緑色画素データｇ11〜ｇmnが同様の方法で読み出され、さらにその後、所定時間をおいて青色画素データｂ11〜ｂmnが同様の方法で順次読み出される。
【００２４】
再び図１を参照すると、フレームメモリ１２４の後段にはデマルチプレクサ１２８および擬似色素撒布処理回路１３０を介して３つのフレームメモリ、即ちＲメモリ１４０ｒ、Ｇメモリ１４０ｇおよびＢメモリ１４０ｂが接続される。デマルチプレクサ１２８は１つの入力端子ＩＮと２つの出力端子ＯＵＴ１およびＯＵＴ２とを備え、入力端子ＩＮに入力された画素データを、システムコントロール回路１５０からの選択信号に基づいて第１または第２出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２のいずれか一方に振り分けて出力するスイッチ機能を有する。デマルチプレクサ１２８の第１出力端子ＯＵＴ１は３つのメモリ１４０ｒ、１４０ｇ、１４０ｂに直接接続され、第２出力端子ＯＵＴ２は擬似色素撒布処理回路１３０を介して３つのメモリ１４０ｒ、１４０ｇ、１４０ｂに間接的に接続される。
【００２５】
本実施形態のプロセッサ１００においては、あたかも青色系色素溶液を撒布したかの様に赤色、緑色および青色のカラーバランスを変更する擬似色素撒布モードと、そのようなカラーバランス変更を行わない通常モードとのいずれか一方を選択可能であり、モード選択はプロセッサ１００の表面に設けられた操作パネル１１８のモード切替スイッチＳＷにより設定される。電源を投入した直後の初期状態では通常モードが自動的に選択される。
【００２６】
通常モードが選択されているときには、デマルチプレクサ１２８において実線で示すように第１出力端子ＯＵＴ１が選択され、フレームメモリ１２４から読み出された各色画素データはそのまま３つのメモリ１４０ｒ、１４０ｇ、１４０ｂにそれぞれ書き込まれる。即ち、赤色画素データはＲメモリ１４０ｒに格納され、緑色画素データはＧメモリ１４０ｇに、青色画素データはＢメモリ１４０ｂにそれぞれ格納される。
【００２７】
Ｒメモリ１４０ｒ、Ｇメモリ１４０ｇおよびＢメモリ１４０ｂに格納された３色の画素データは、これらメモリ１４０ｒ、１４０ｇ、１４０ｂから同時に読み出され、Ｄ／Ａ変換器１４２によりアナログ信号に変換され、ビデオプロセス回路１４４に送られる。ビデオプロセス回路１４４はカラーエンコーダを備え、ここで３色アナログ画素信号から輝度信号、色差信号、および色差信号を変調したクロマ信号が生成され、さらに輝度信号とクロマ信号と同期信号とを多重したＮＴＳＣ方式のコンポジットビデオ信号などのアナログビデオカラー信号が生成される。
【００２８】
アナログビデオカラー信号はプロセッサ１００からモニタ装置２００に出力される。モニタ装置２００ではアナログビデオカラー信号に基づいて画面上にカラーの被写体像が再現される。ここで再現されるカラー画像は、白色光で照明した被写体を肉眼で見たときのカラーバランスに極めて近いカラーバランスを有するように、ＣＣＤプロセス回路１２０においてホワイトバランス調整されている。
【００２９】
プロセッサ１００にはキーボードやマウス等の外部入力装置３００が接続され、この外部入力装置３００から入力された患者名や図示しないタイマ回路から得られる検査日時等の文字情報はシステムコントロール回路１５０により文字パターン信号に変換されてビデオプロセス回路に出力され、ここで３色画素データに付加される。これにより、モニタ装置２００の画面上には光学的被写体像の再現カラー画像と共に文字情報が表示される。
【００３０】
一方、擬似色素撒布モードが設定されているときには、デマルチプレクサ１２８は赤色画素データおよび緑色画素データの読出し時には破線で示すように第２出力端子ＯＵＴ２を選択し、赤色画素データおよび緑色画素データは擬似色素撒布処理回路１３０に入力される。擬似色素撒布処理回路１３０では、赤色画素データおよび緑色画素データについて、全画素のうち、近接する周囲画素の信号レベル値より低い信号レベル値を持つ画素はその信号レベル値が低減される。そしてフレームメモリ１２４からの青色画素データの読出し時にはデマルチプレクサ１２８は第１出力端子ＯＵＴ１を選択し、青色画素データは擬似色素撒布処理回路１３０を経ずに直接Ｂメモリ１４０ｂに出力されてそこに書き込まれる。
【００３１】
このように、擬似色素撒布モードを設定すると、凹部に対応する画素について赤色成分および緑色成分が抑えられ、モニタ装置２００の画面には、あたかもインジゴカルミン溶液等の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溶液を被写体に撒布したときに得られるような再現カラー画像が表示され、凹凸形態が容易に観察できる。特に、信号レベル値が周囲より低い画素はいっそう強調の度合いが大きくなるため、色コントラストが大きくなって、胃内壁や大腸内壁などの微妙な凹凸が強調され得る。
【００３２】
システムコントロール回路１５０はプロセッサ１００の全動作を制御するマイクロコンピュータであり、中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、種々のルーチンを実行するためのプログラムやパラメータを格納する読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、データ等を一時的に格納する書き込み／読み出し自在なメモリ（ＲＡＭ）、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）を備える。
【００３３】
タイミングジェネレータ１５２では基本クロック発生回路（不図示）から得られる基本クロックパルス及びシステムコントロール回路１５０からの制御信号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よりスコープ１０およびプロセッサ１００の各回路が動作させられる。具体的には、撮像センサ１４からのアナログ画素信号の読み出し、ＣＣＤプロセス回路１２０の処理、Ａ／Ｄ変換器１２２のサンプリング、フレームメモリ１２４に対する画素データの書き込み／読み出し、デマルチプレクサ１２８の切替え、擬似色素撒布処理回路１３０における擬似色素撒布処理等を制御する。
【００３４】
操作パネル１１８はプロセッサ１００の筐体の外側壁面に取付けられ、前述のモード切替スイッチＳＷの他にホワイトバランスや光量などを手動で調整するスイッチや、種々のモードを設定するためのスイッチを複数個備えている。また、その側方には電源回路１５４のＯＮ／ＯＦＦを切替える主電源ボタン１５６が設けられる。電源回路１５４は図示しない商用電源に接続され、主電源スイッチ１５６をＯＮに切替えると、プロセッサ１００の各回路や光源１０２およびスコープ１０へ給電され、プロセッサ１００およびスコープ１０は作動可能状態となる。
【００３５】
擬似色素撒布処理回路１３０はプログラミング可能な集積回路、例えばＰＬＤ（Programmable Logic Device）から成り、特定の画素を中心としてその画素と近接する周囲の８画素の信号レベル値とにそれぞれ重み付けを行って積和演算によって求めた値を中心の特定画素の信号レベル値とするいわゆる空間フィルタリング処理を行う。
【００３６】
図３を参照して、擬似色素撒布処理回路１３０の構成および作用について詳述する。図３は擬似色素撒布処理回路１３０の回路構成を詳細に示すブロック図である。
【００３７】
擬似色素撒布処理回路１３０は、互いに直列に接続された２つの一ライン遅延器Ｄ１およびＤ２を備える。第１の一ライン遅延器Ｄ１の入力端子はデマルチプレクサ１２８の第２出力端子ＯＵＴ２に接続され、第１の一ライン遅延器Ｄ１の出力端子は第２の一ライン遅延器Ｄ２の入力端子に接続される。各一ライン遅延器Ｄ１およびＤ２は、赤色画素データまたは緑色画素データが入力されると、それぞれ一ライン分の転送時間に相当する時間だけ遅らせて出力する。
【００３８】
また、第２出力端子ＯＵＴ２には互いに直列に接続された１組の一画素遅延器ＤＬ１およびＤＬ２が接続される。即ち、第１の一画素遅延器ＤＬ１の入力端子はデマルチプレクサ１２８の第２出力端子ＯＵＴ２に接続され、第１の一画素遅延器ＤＬ１の出力端子は第２の一画素遅延器ＤＬ２の入力端子に接続される。各一画素遅延器ＤＬ１およびＤＬ２は、赤色画素データまたは緑色画素データが入力されると、それぞれ一画素分の転送時間に相当する時間だけ遅らせて出力する。
【００３９】
同様に、第１の一ライン遅延器Ｄ１の出力端子には第３の一画素遅延器ＤＬ３および第４の一画素遅延器ＤＬ４が順に接続され、第２の一ライン遅延器Ｄ２の出力端子には第５の一画素遅延器ＤＬ５および第６の一画素遅延器ＤＬ６が順に接続され、それぞれの一画素遅延器ＤＬ３、ＤＬ４、ＤＬ５およびＤＬ６では各色画素データは一画素分の転送時間に相当する時間だけ遅れて出力される。
【００４０】
フレームメモリ１２４から前述したような順序で赤色画素データｒ11〜ｒmn（図２参照）が読み出されると、デマルチプレクサ１２８の出力端子ＯＵＴ２を介して擬似色素撒布処理回路１３０に一画素ずつ入力される。例えば出力端子ＯＵＴ２から赤色画素データｒ33が入力された段階では、第１の一画素遅延器ＤＬ１、第２の一画素遅延器ＤＬ２、第１の一ライン遅延器Ｄ１、第３の一画素遅延器ＤＬ３、第４の一画素遅延器ＤＬ４、第２の一ライン遅延器Ｄ２、第５の一画素遅延器ＤＬ５および第６の一画素遅延器ＤＬ６から、それぞれ画素データｒ32、ｒ31、ｒ23、ｒ22、ｒ21、ｒ13、ｒ12およびｒ11が出力されることになる。
【００４１】
即ち、上記９個の赤色画素データは、図２に示したｍ×ｎのマトリクス状に配置された赤色画素データから抽出された３×３のマトリクス状の赤色画素データを構成することになり、第３の一画素遅延器ＤＬ３から出力される赤色画素データｒ22は、残りの８個の赤色画素データｒ11、ｒ12、ｒ13、ｒ21、ｒ23、ｒ31、ｒ32およびｒ33に囲まれる。言い換えると、８個の赤色画素データｒ11、ｒ12、ｒ13、ｒ21、ｒ23、ｒ31、ｒ32およびｒ33は、第３の一画素遅延器ＤＬ３から出力される赤色画素データｒ22に対する近接周囲画素データとなる。
【００４２】
擬似色素撒布処理回路１３０は、さらに８個の比較器と、４個のＡＮＤ回路とを備える。第１〜第８の比較器ＤＨ１〜ＤＨ８における一方の入力端子は第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力端子にそれぞれ接続され、他方の入力端子は、デマルチプレクサ１２８の出力端子ＯＵＴ２、第１の一画素遅延器ＤＬ１、第２の一画素遅延器ＤＬ２、第１の一ライン遅延器Ｄ１、第４の一画素遅延器ＤＬ４、第２の一ライン遅延器Ｄ２、第５の一画素遅延器ＤＬ５および第６の一画素遅延器ＤＬ６の出力端子にそれぞれ接続される。なお、第１〜第８の比較器ＤＨ１〜ＤＨ８の比較結果としては、第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力端子に接続される入力端子に入力されるレベルが他方の入力端子に入力されるレベルよりも小さい場合にはデータ’１’が、そうでない場合にはデータ’０’が出力されるよう構成されている。
【００４３】
第１の比較器ＤＨ１は、第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力（ｅ）とデマルチプレクサ１２８の出力端子ＯＵＴ２の出力（ａ）との大小を比較し、その比較結果を第４のＡＮＤ回路ＤＡ４に出力する。第８の比較器ＤＨ８は、第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力（ｅ）と第６の一画素遅延器ＤＬ６の出力（ｉ）との大小を比較し、その比較結果を第４のＡＮＤ回路ＤＡ４に出力する。第４のＡＮＤ回路ＤＡ４は、第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力（ｅ）が出力端子ＯＵＴ２の出力（ａ）および第６の一画素遅延器ＤＬ６の出力（ｉ）の双方より小さい場合には、出力（ｅ）に相当する画素が凹部であるとみなし、データ’１’をＯＲ回路１３０２に出力する。第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力（ｅ）が出力端子ＯＵＴ２の出力（ａ）および第６の一画素遅延器ＤＬ６の出力（ｉ）の何れか一方に対して大きいまたは等しい場合には、第４のＡＮＤ回路ＤＡ４は出力（ｅ）に相当する画素が凸部または平坦部であるとみなし、データ’０’をＯＲ回路１３０２に出力する。
【００４４】
即ち、３×３のマトリクス状に配列された９個の赤色画素データｒ11、ｒ12、ｒ13、ｒ21、ｒ22、ｒ23、ｒ31、ｒ32およびｒ33（図２参照）を具体例として説明すると、中心画素データｒ22を通る図中右下がり４５度の直線に沿う方向（以下、第１の画素配列方向と記載する）に関して、中心の赤色画素データｒ22がこれを挟む２個の赤色画素データｒ11およびｒ33よりも低い値の場合には、中心赤色画素データｒ22に対応する画素が凹部に相当するとみなされる。
【００４５】
第２の比較器ＤＨ２は、第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力（ｅ）と第１の一画素遅延器ＤＬ１の出力（ｂ）との大小を比較し、その比較結果を第３のＡＮＤ回路ＤＡ３に出力する。第７の比較器ＤＨ７は、第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力（ｅ）と第５の一画素遅延器ＤＬ５の出力（ｈ）との大小を比較し、その比較結果を第３のＡＮＤ回路ＤＡ３に出力する。第３のＡＮＤ回路ＤＡ３は、第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力（ｅ）が第１の一画素遅延器ＤＬ１の出力（ｂ）および第５の一画素遅延器ＤＬ５の出力（ｈ）の双方より小さい場合には、出力（ｅ）に相当する画素が凹部であるとみなし、データ’１’をＯＲ回路１３０２に出力する。第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力（ｅ）が第１の一画素遅延器ＤＬ１の出力（ｂ）および第５の一画素遅延器ＤＬ５の出力（ｈ）の何れか一方に対して大きいまたは等しい場合には、第３のＡＮＤ回路ＤＡ３は出力（ｅ）に相当する画素が凸部または平坦部であるとみなし、データ’０’をＯＲ回路１３０２に出力する。
【００４６】
即ち、３×３のマトリクス状に配列された９個の赤色画素データｒ11、ｒ12、ｒ13、ｒ21、ｒ22、ｒ23、ｒ31、ｒ32およびｒ33（図２参照）について説明すると、中心画素データｒ22を通る垂直線に沿う方向（ライン読出し方向；以下、第２の画素配列方向と記載する）に関して、中心画素データｒ22がこれを挟む２個の画素データｒ12およびｒ32よりも低い値の場合には、中心赤色画素データｒ22に対応する画素が凹部に相当するとみなされる。
【００４７】
第３の比較器ＤＨ３は、第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力（ｅ）と第２の一画素遅延器ＤＬ２の出力（ｃ）との大小を比較し、その比較結果を第１のＡＮＤ回路ＤＡ１に出力する。第６の比較器ＤＨ６は、第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力（ｅ）と第２の一ライン遅延器Ｄ２の出力（ｇ）との大小を比較し、その比較結果を第１のＡＮＤ回路ＤＡ１に出力する。第１のＡＮＤ回路ＤＡ１は、第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力（ｅ）が第２の一画素遅延器ＤＬ２の出力（ｃ）および第２の一ライン遅延器Ｄ２の出力（ｇ）の双方より小さい場合には、出力（ｅ）に相当する画素が凹部であるとみなし、データ’１’をＯＲ回路１３０２に出力する。第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力（ｅ）が第２の一画素遅延器ＤＬ２の出力（ｃ）および第２の一ライン遅延器Ｄ２の出力（ｇ）の何れか一方に対して大きいまたは等しい場合には、第１のＡＮＤ回路ＤＡ１は出力（ｅ）に相当する画素が凸部または平坦部であるとみなし、データ’０’をＯＲ回路１３０２に出力する。
【００４８】
即ち、３×３のマトリクス状に配列された９個の赤色画素データｒ11、ｒ12、ｒ13、ｒ21、ｒ22、ｒ23、ｒ31、ｒ32およびｒ33（図２参照）について説明すると、中心画素データｒ22を通る右上がり４５度の直線に沿う方向（以下、第３の画素配列方向と記載する）に関して、中心赤色画素データｒ22がこれを挟む２個の赤色画素データｒ13およびｒ31よりも低い値の場合には、中心赤色画素データｒ22に対応する画素が凹部に相当するとみなされる。
【００４９】
第４の比較器ＤＨ４は、第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力（ｅ）と第１の一ライン遅延器Ｄ１の出力（ｄ）との大小を比較し、その比較結果を第２のＡＮＤ回路ＤＡ２に出力する。第５の比較器ＤＨ５は、第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力（ｅ）と第４の一画素遅延器ＤＬ４の出力（ｆ）との大小を比較し、その比較結果を第２のＡＮＤ回路ＤＡ２に出力する。第２のＡＮＤ回路ＤＡ２は、第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力（ｅ）が第１の一ライン遅延器Ｄ１の出力（ｄ）および第４の一画素遅延器ＤＬ４の出力（ｆ）の双方より小さい場合には、出力（ｅ）に相当する画素が凹部であるとみなし、データ’１’をＯＲ回路１３０２に出力する。第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力（ｅ）が第１の一ライン遅延器Ｄ１の出力（ｄ）および第４の一画素遅延器ＤＬ４の出力（ｆ）の何れか一方に対して大きいまたは等しい場合には、第２のＡＮＤ回路ＤＡ２は出力（ｅ）に相当する画素が凸部または平坦部であるとみなし、データ’０’をＯＲ回路１３０２に出力する。
【００５０】
即ち、３×３のマトリクス状に配列された９個の赤色画素データｒ11、ｒ12、ｒ13、ｒ21、ｒ22、ｒ23、ｒ31、ｒ32およびｒ33（図２参照）について説明すると、中心画素データｒ22を通る水平線に沿う方向（画素読出し方向；以下、第４の画素配列方向と記載する）に関して、中心赤色画素データｒ22がこれを挟む２個の赤色画素データｒ21およびｒ23よりも低い値の場合には、中心赤色画素データｒ22に対応する画素が凹部に相当するとみなされる。
【００５１】
ＯＲ回路１３０２は、４つのＡＮＤ回路ＤＡ１、ＤＡ２、ＤＡ３およびＤＡ４からの出力が何れか１つでも’１’であった場合にはデータ’１’を選択器１３０４に出力し、４つの出力の全てが’０’であった場合にはデータ’０’を選択器１３０４に出力する。
【００５２】
選択器１３０４には、中心赤色画素データ（ｒ22）から２つの低減量の値’０’および’Δｋ’がシステムコントロール回路１５０により与えられており、ＯＲ回路１３０２の出力に基づいて何れか一方の値を加算器１３０６に出力する。信号レベル低減量Δｋは通常モード設定時には’０’に設定され、擬似色素撒布モード設定時には適当な負の値、例えば’−５０’に設定される。
【００５３】
ＯＲ回路１３０２の出力が’１’であった場合には、中心赤色画素データ（ｒ22）に対応する画素が上記第１〜第４の画素配列方向のうち少なくとも１方向に関して凹部であるとみなされて、選択器１３０４において中心赤色画素データ（ｒ22）の信号レベル値を低減させるべく信号レベル低減量’Δｋ’が選択され、加算器１３０６に出力される。加算器１３０６には選択器１３０４および第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力とが入力され、両者の和、即ち擬似色素撒布モードであれば中心赤色画素データ（ｒ22）から５０だけ差し引いた信号レベル値がクリップ回路１３０８に出力され、通常モードであれば中心赤色画素データ（ｒ22）がそのままクリップ回路１３０８に出力される。
【００５４】
クリップ回路１３０８にはクリップ値として０が設定されており、入力値が０より小さい場合にのみ出力値を’０’とし、入力値が０以上の場合には入力値をそのまま出力する。クリップ回路１３０８から出力された中心赤色画素データ（ｒ22）即ち擬似色素撒布処理回路１３０において一定量だけ信号レベルが低減された中心赤色画素データ（ｒ22）は、Ｒメモリ１４０ｒに書き込まれる。
【００５５】
一方、ＯＲ回路１３０２出力が’０’であった場合には、中心赤色画素データ（ｒ22）に対応する画素が凸部または平坦部であるとみなされて、選択器１３０４において低減量’０’が選択され、加算器１３０６に出力される。加算器１３０６には選択器１３０４および第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力とが入力され、両者の和、即ち中心赤色画素データ（ｒ22）がそのままクリップ回路１３０８に出力される。従って、ＯＲ回路１３０２出力が’０’であった場合には中心赤色画素データ（ｒ22）は何らその信号レベル値を変更されることなくＲメモリ１４０ｒに書き込まれる。
【００５６】
このように、擬似色素撒布モードが選択されているときには、擬似色素撒布処理回路１３０において中心画素の赤色信号レベル値が所定の画素配列方向において近接する周囲画素の信号レベル値よりも低い場合には被写体の凹部に相当する箇所であると判断され、中心画素の赤色信号レベル値は低減されて出力される。一方、中心画素の赤色信号レベル値が何れの画素配列方向に関しても近接周囲画素の信号レベル値と同じまたは高い場合には被写体の平坦部または凸部に相当する箇所であると判断され、中心画素の信号レベル値はなんら変更されることなく出力される。このような擬似色素撒布処理は、擬似色素撒布処理回路１３０に一画素ずつ赤色画素データが入力される毎に繰り返し行われる。赤色画素データの全画素（ｍ×ｎ画素）について擬似色素撒布処理が終了すると、続いて緑色画素データの全画素について同様の擬似色素撒布処理が施され、擬似色素撒布処理が施された緑色画素データはＧメモリ１４０ｇに書き込まれる。
【００５７】
従って、擬似色素撒布モードが選択されると、凹凸のある被写体を撮像すれば、凹部に相当する画素についてのみ赤色成分および緑色成分のレベルが低減され、その再現カラー画像においてはあたかも青色系色素溶液を撒布したかのような様相を呈する。
【００５８】
従来では、中心画素の信号レベル値と、その近接周囲８画素の信号レベル値を相加平均した値とを比較して凹部を検出していた。しかし、相加平均値を参照する場合、周囲画素の中に極端に信号レベル値が低い画素があると、相対的に中心画素は凹部に相当するのにも関わらず凹部とみなされないことがある。しかし、本実施形態においては第１〜第４の画素配列方向のうちいずれか１方向において２つの周囲画素より信号レベル値が低ければ、その中心画素は凹部であるとみなされるので、凹部を確実に検出できるという効果を奏する。従って、擬似色素撒布処理を行った画像において粘膜壁面の微妙な凹凸が検出し易くなり、僅かな病変部を早期発見することができる。
【００５９】
信号レベル低減量Δｋは、モード切替スイッチＳＷのＯＦＦ時即ち通常モード選択時には自動的に０に設定され、モード切替スイッチＳＷのＯＮ時即ち擬似色素撒布モード選択時には操作パネル１１８により所定値に設定される。信号レベル低減量Δｋは赤色および緑色デジタル画素信号のレベルを低減する量を決定する定数であり、本実施形態では’−５０’に設定される。なお信号レベル低減量Δｋの値は負の値であればよく、特に本実施形態に限定されることはなく操作者の好みに応じた値に変更することが可能である。
【００６０】
図４は、システムコントロール回路１５０において実行される信号レベル低減量設定ルーチンを示すフローチャートである。この信号レベル低減量設定ルーチンの実行はプロセッサ１００の主電源スイッチ１５６のＯＮにより開始される。
【００６１】
まず、ステップＳ１０２においてモード切替スイッチＳＷのＯＮであるか否かが判定され、モード切替スイッチＳＷがＯＦＦである場合にはさらにステップＳ１０４において外部入力装置３００の所定のキーＫＥＹがＯＮであるか否かが判定される。モード切替スイッチＳＷおよびキーＫＥＹのいずれか一方でもＯＮであれば、ステップＳ１０６において擬似色素撒布モードが設定され、ステップＳ１０８において信号レベル低減量Δｋが’−２０’に設定されてステップＳ１０２に戻る。モード切替スイッチＳＷおよびキーＫＥＹの双方がＯＦＦであると判定されると、ステップＳ１１０において通常モードが設定され、ステップＳ１１２において信号レベル低減量Δｋが’０’に設定されてステップＳ１０２に戻る。
【００６２】
以上のように、第１実施形態の電子内視鏡装置によると、いずれか１つの画素配列方向に関して周囲より信号レベル値の低い画素については赤色成分および緑色成分が抑えられることによりその画素の青色成分を強調でき、擬似色素撒布処理された再現カラー画像において凹部を確実に強調表示できる。
【００６３】
図５は本発明の電子内視鏡装置の第２実施形態を示す図であって、擬似色素撒布処理回路の他の例を示すブロック図である。第２実施形態の電子内視鏡装置は、擬似色素撒布処理回路において加算器１３０６およびクリップ回路のかわりに係数器が設けられ、また選択器に与えられる値が１および信号レベル低減係数ｋ（１より小さい正の数）である点で第１実施形態と異なっているが、その他の構成は第１実施形態と同様であり、同じ構成については同符号を付し、説明を省略する。
【００６４】
擬似色素撒布処理回路２３０は係数器１３２６を備え、この係数器１３２６は第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力と、選択器１３２４の出力との積をＲメモリ１４０ｒまたはＧメモリ１４０ｇに出力する。選択器１３２４にはシステムコントロール回路１５０により１または可変パラメータである信号レベル低減係数ｋが与えられており、ＯＲ回路１３０２から選択器１３２４にデータ’１’が入力されると少なくとも１つの画素配列方向において凹部であるとみなされ、信号レベル低減係数’ｋ’が係数器１３２６に出力される。このとき係数器１３２６においては第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力即ち中心画素の信号レベル値に信号レベル低減係数’ｋ’が乗算されるため、信号レベル値は一定の割合で低減される。なお、信号レベル低減係数ｋは外部入力装置３００から操作者の好みに応じた値に変更することが可能である。
【００６５】
一方、ＯＲ回路１３０２から選択器１３２４にデータ’０’が入力されると何れの画素配列方向においても凸部または平坦部とみなされ、データ’１’が係数器１３２６に出力される。このとき係数器１３２６においては第３の一画素遅延器ＤＬ３の出力即ち中心画素の信号レベル値に’１’が乗算されるため、信号レベル値は何ら変わらない。
【００６６】
このように、第２実施形態においても、いずれか１つの画素配列方向に関して周囲より信号レベル値の低い画素については赤色成分および緑色成分が抑えられることによりその画素の青色成分を強調でき、擬似色素撒布処理された再現カラー画像において凹部を確実に強調表示できる。
【００６７】
図６は本発明の電子内視鏡装置の第３実施形態を示すブロック図である。第３実施形態の電子内視鏡装置は、撮像方式が面順次方式ではなく同時方式を採用している点で第１実施形態と異なっているが、その他の構成は第１実施形態と同様であり、同じ構成については同符号を付し、説明を省略する。
【００６８】
撮像方式が同時方式であるため、図１に示すような回転カラーフィルタは設けられず、光源１０２から出射された白色照明光はそのまま被写体Ｘに導かれる。撮像センサ５１４は補色チップフィルタが受光面上に配されたＣＣＤを備え、撮像センサ５１４から読み出されるアナログ画素信号は補色信号である。アナログ画素信号はＣＣＤプロセス回路１２０を経てＡ／Ｄ変換器１２２によってデジタル画素信号に変換され、フレームメモリ１２４に順次１フレーム分だけ書き込まれる。フレームメモリ１２４から読み出された補色信号であるデジタル画素信号はＲＧＢ変換器５２５において原色の赤色デジタル画素信号、緑色デジタル画素信号および青色デジタル画素信号に変換され、それぞれ第１擬似色素撒布処理回路５２７、第２擬似色素撒布処理回路５２９および遅延量調節器５３１に入力される。
【００６９】
第１擬似色素撒布処理回路５２７は赤色デジタル画素信号に擬似色素撒布処理を施してＤ／Ａ変換器１４２に出力し、第２擬似色素撒布処理回路５２９は緑色デジタル画素信号に擬似色素撒布処理を施してＤ／Ａ変換器１４２に出力し、遅延量調節器５３１は擬似色素撒布処理に要する時間分だけ遅延して青色デジタル画素信号を出力する。これにより、同一画素の赤色デジタル画素信号、緑色デジタル画素信号および青色デジタル画素信号が同時にＤ／Ａ変換器１４２に入力される。
【００７０】
このように、第３実施形態の電子内視鏡装置においても、第１および第２実施形態と同様、所定画素配列方向に関して周囲の近接画素の信号レベル値より低い信号レベル値を有する画素については赤色成分および緑色成分を抑えることにより、その画素の青色成分を強調でき、擬似色素撒布処理された再現カラー画像において凹部を確実に強調表示できる。また色コントラストの良好な観察し易い再現カラー画像を得ることができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電子内視鏡装置は、凹部を確実に強調表示できるので、僅かな病変部も見落とすことなく確実な診断ができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子内視鏡装置の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示す擬似色素撒布処理回路に入力されるべき赤色デジタル画素信号をマトリクス状に配列して示す模式図である。
【図３】図１に示すプロセッサ内の擬似色素撒布処理回路の詳細ブロック図である。
【図４】図１に示すシステムコントロール回路において実行される信号レベル低減量設定ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】本発明による電子内視鏡装置の第２実施形態を示す図であって、擬似色素撒布処理回路の他の例を示すブロック図である。
【図６】本発明による電子内視鏡装置の第３実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０  スコープ
１４  固体撮像素子
１００  プロセッサ
１３０、２３０  擬似色素撒布処理回路
１５０  システムコントロール回路
２００  モニタ装置
【図１】
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【図２】
0003869698.tif 000003
【図３】
0003869698.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003869698.tif 000006
【図６】
0003869698.tif 000007