JPH088904B2 - ビデオ内視鏡装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はノイズを低減化する巡回型フィルタを設けた
ビデオ内視鏡装置に関する。

［従来の技術］ 近年、CCD（電荷結合素子）等の固体撮像素子を撮像
手段に用いた電子式のビデオ内視鏡（電子内視鏡又は電
子スコープと記す。）が実用化された。

ところで、従来のビデオ内視鏡は、例えば特開昭61-1
63788号にあるようにプロセス回路にて生成したビデオ
信号をそのままモニタとか撮影装置に供給している。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来例では、ノイズを除去する手段が設けてない
ため、例えば気管支用のビデオ内視鏡のように特に小さ
い撮像素子を用いた場合、撮像素子の１セルの面積が小
さくなり、感度が低下してS/Nが悪くなり、画面にノイ
ズが目立つ欠点が生じる。

また、ビデオ内視鏡では、通常のTVカメラとは異り、
撮像装置が内視鏡先端部に、信号処理用プロセス回路が
カメラコントロールユニット（以下CCUと記す。）側に
あり、両者の距離は非常に離れているため、途中でノイ
ズが混入し易い。その上、治療用電気メスと組合わせて
使用するため、この電気メスの高周波ノイズが混入して
S/Nが低下する。この場合、ビデオ内視鏡の長さが長い
程、S/Nが悪化する傾向が大きい。

さらに、光学式内視鏡の接眼部に装着されるTVカメラ
の場合、いろいろな内視鏡と組合わせによるビデオ内視
鏡装置が考えられるが、暗い像しか得られない内視鏡に
接続した場合は、撮像素子の（撮像）板面照度が低くな
るため、やはりS/Nが悪くなり、ノイズの多い画面とな
り易かった。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、ノ
イズを目立たなくすることのできるビデオ内視鏡装置を
提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段及び作用］ 本発明によるビデオ内視鏡装置では、光学像を電気信
号に変換する撮像素子の出力信号に基づきモニタに内視
鏡像を表示させるビデオ内視鏡装置において、 前記撮像素子の出力信号を処理してそれぞれが異なる
信号成分を含む少なくとも第１のデジタル映像信号およ
び第２のデジタル映像信号を出力するプロセス回路と、
係数が可変設定され前記第１のデジタル映像信号を設定
された係数で係数倍して出力する第１の係数器と、第１
および第２の入力端を有し第１の入力端に前記第１の係
数器の出力が入力される第１の加算器と、この第１の加
算器の出力信号を所定時間遅延する第１の遅延回路と、
係数が可変設定され前記第１の遅延回路の出力信号を設
定された係数で係数倍して前記第１の加算器の第２の入
力端に入力する第２の係数器と、係数が可変設定され前
記第２のデジタル映像信号を設定された係数で係数倍し
て出力する第３の係数器と、第１および第２の入力端を
有し第１の入力端に前記第３の係数器の出力が入力され
る第２の加算器と、この第２の加算器の出力信号を所定
時間遅延する第２の遅延回路と、係数が可変設定され前
記第２の遅延回路の出力信号を設定された係数で係数倍
して前記第２の加算器の第２の入力端に入力する第４の
係数器とを具備し、 少なくとも前記第１の加算器の出力信号と前記第２の
加算器の出力信号とに基づき、前記モニタに内視鏡像を
表示させることを特徴とする。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図及び第２図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例のビデオ内視鏡装置の構成を示し、第２
図は巡回型フィルタのブロック構成を示す。

第１図に示すように第１実施例のビデオ内視鏡装置１
は、ビデオ内視鏡（以下ビデオスコープと記す。）２
と、このビデオスコープ２に対する信号処理を行うCCU3
と、前記ビデオスコープ２に照明光を供給する光源ユニ
ット４と、CCU3から出力される映像信号を表示するカラ
ーモニタ５と、ディスプレイ手段で表示したカラー画像
を撮影手段でスチル撮影できるようにした撮影装置６と
から構成される。

上記ビデオスコープ２は、体腔内等に挿入できるよう
に細長にした挿入部７を有し、この挿入部７内には照明
光を伝送するライトガイド８が挿通され、このライトガ
イド８はさらに操作部から延出されたユニバーサルコー
ド内を挿通され、光源ユニット４に接続できるようにし
てある。この光源ユニット４内には光源ランプ９が収納
され、この光源ランプ９による白色光は、モータ11によ
って回転駆動される回転カラーフィルタ12を通した後、
コンデンサレンズ13で集光されてライトガイド８の入射
端面に照射される。

上記回転カラーフィルタ12は、モータ11によって回転
される円板状のフィルタ枠に、３つの扇状の開口が設け
られ、各開口にはそれぞれ赤，緑，青の色透過フィルタ
を取付けたもので構成されている。従って、この回転カ
ラーフィルタ12を通すことによって、白色光は順次赤，
緑，青の色光（面順次光とも記す。）にされてライトガ
イド８の入射端面に照射される。

上記ライトガイド８の入射端面に供給された赤，緑，
青の面順次光は、ライトガイド８の出射端面に伝送さ
れ、被写体に向けて照射される。この面順次光で照明さ
れた被写体は、挿入部７の先端部に取付けられた対物レ
ンズ14によって、その焦点面に配置された（撮像素子と
しての）CCD15の撮像面に結像される。このCCD15は、光
学像を電気信号に変換し、電荷として蓄積する。しかし
て、CCU3内のドライブ回路16からのドライブ信号の印加
により、CCD15から読出された映像信号は、プロセス回
路17に入力される。

上記プロセス回路17は、CCD15からの出力信号を２重
サンプリングした後、さらにγ補正等を行い、さらに図
示しないA/Dコンバータにて例えば８ビットのディジタ
ル信号にしてR,G,B用フレームメモリに記憶する。しか
して、R,G,B用メモリに１フレーム分の映像信号データ
が記憶されると、これらは同時に読出され、プロセス回
路17から所定の映像信号、この場合R,G,Bディジタル映
像信号として出力される。これら８ビットのR,G,Bディ
ジタル信号は、ノイズ除去回路18に入力され、ノイズが
除去され、さらにアナログ化された所定の色信号Ｒ′,
G′,B′にされ、カラーモニタ５にてカラー表示される
と共に、撮影装置６に入力され、記録できるようにして
ある。

上記撮影装置６は、表示手段としてのカラーモニタ
と、このカラーモニタのディスプレイ19によって表示さ
れたカラー映像は、スチルカメラ20にて写真撮影できる
ようにしてある。

ところで、上記ノイズ除去回路18は、Ｒ用,G用,B用巡
回型フィルタ21,22,23から構成されている。これらＲ
用,G用,B用巡回型フィルタ21,22,23は同一構成であり、
例えばＲ用巡回型フィルタ21の構成を第２図に示す。

この巡回型フィルタ21は、一般的な巡回型のくし型フ
ィルタ構成である。

即ち、入力信号（この場合８ビットのＲ信号）は（１
−Ｋ）倍にする係数器24で１−Ｋ倍にされた後、加算器
25に入力され、Ｋ倍にする係数器26の出力信号と加算さ
れる。この加算器25の出力は、１フレーム遅延回路27に
入力されると共に、D/Aコンバータ28に入力される。

上記１フレーム遅延回路27の出力は、Ｋ倍にする係数
器26に入力される。また上記D/Aコンバータ28の出力
は、LPF29に入力され、不要高調波が除去され、この巡
回型フィルタ21から出力される。

上記係数器24,26における係数Ｋは、例えば０〜0.5の
範囲で外部から可変設定できる。また、例えばＫ＝0.5
に固定しても良い。

上記巡回型フィルタ21,22,23によって、S/Nは10 log
（１＋ｋ）／（１−Ｋ）だけ改善されるので、（例えば
Ｋ＝0.5の場合4.8dB）映像はノイズが低減され、見易い
ものとなる。

第３図は本発明の第２実施例における巡回型フィルタ
31を示す。

この第２実施例は上記第１実施例におけるＲ用,G用,B
用巡回型フィルタ21,22,23、つまり第２図に示すものの
代りに用いられる巡回型フィルタ31である。

この巡回型フィルタ31は、第２図に示す巡回型フィル
タ21と相違する点は演算器32によって現在フレームと１
フレーム前の画像とを比べ、この比較信号を動き検出回
路33に入力し、動きの少い時には係数Ｋを大きくし、動
きの多い時は係数Ｋを小さく制御するようにしたもので
ある。

即ち、第３図に示すように入力信号を係数器24に入力
すると共に、演算器32に入力し、１フレーム遅延回路27
の出力信号と例えば減算すると共に、この減算した信号
を１フレーム遅延回路27の出力信号で除算した信号を動
き検出回路33に入力する。この動き検出回路33は、係数
器24,26に対し、演算器32の出力信号により、その出力
信号が１に近い時程係数Ｋを大きく設定し、逆に１から
遠くなる程係数Ｋを小さく設定する。この動き検出回路
33により、係数Ｋを可変設定することにより、動きの早
いときには現在の画像を強調し（つまり１フレーム前の
画像を加算する割合を小さくし）像がぼけるのを防止で
きるようにしている。また、動きの小さい時には１フレ
ーム前の画像の強調量を大きくしてS/Nを高くしてい
る。

第４図は本発明の第３実施例を示す。

この第３実施例では、CCU41はプロセス回路42を内蔵
し、このプロセス回路42を通したR,G,B信号は、撮影装
置43に入力される。このプロセス回路42は、例えば第１
実施例におけるプロセス回路17と同一の構成である。

上記撮影装置43は、例えば第１実施例におけるノイズ
除去回路18と、ドライブ回路44と、コントローラ45とブ
ラウン管46と、このブラウン管46に表示された映像を撮
影するカメラ47とから構成される。

上記ドライブ回路44とカメラ47とはコントローラ45に
より制御され、ドライブ回路44によりブラウン管46に表
示された像は、カメラ47により写真撮影される。

この第３実施例では、ノイズ除去回路18をCCU41内に
設けないで、例えば撮影装置43内に設けている。

また上記ノイズ除去回路18をCCU41とは独立した装置
内に設けたり、CCU41の出力側でモニタの前に介装でき
るユニットにしても良い。

第５図は本発明の第４実施例の主要部を示す。

この実施例は、ファイバスコープ51の接眼部52に外付
けTVカメラ53を接続したビデオ内視鏡装置54を示す。

ファイバスコープ51は、細長の挿入部55内に、ライト
ガイド56が挿通され、このライトガイド56は操作部から
外部に延出されたライトガイドケーブル内をさらに挿通
され、その入射端を光源ユニット57に接続することによ
り、ランプ58の白色光がコンデンサレンズ59によって集
光照射される。

上記ライトガイド56によって伝送された照明光は、そ
の出射端から配光レンズを経て被写体側に出射される。
しかして、照明された被写体は挿入部55の先端部に取付
けた対物レンズ61により、イメージガイド62の入射端面
に結像される。このイメージガイド62の入射端面の光学
像は出射端面に伝送され、この出射端面に対向配置され
た接眼レンズ63により拡大される。この接眼レンズ63が
収納された接眼部52には、外付けTVカメラ53を接続で
き、このTVカメラ53内には結像レンズ64と、CCD65とが
収納されている。この結像レンズ64にてイメージガイド
62で伝送した光学像をCCD65の撮像面に結像する。このC
CD65の撮像面には色分離用モザイクフィルタ66が取付け
てある。このモザイクフィルタ66は赤，緑，青の色透過
フィルタをモザイク状に配列したもので構成され、各画
素毎に色分離する。このCCD65で光電変換された電気信
号は、CCU67内のCCDドライブ回路（図示略）からの駆動
信号によって読み出され、プロセス回路68に入力され
る。このプロセス回路68は、CCD65からの信号を２重サ
ンプリングし、LPFを通して輝度信号Ｙを、BPF等を通し
て時系列的色信号を生成し、さらにマトリクス回路を通
す等して輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Y,B−Ｙを出力す
る。

上記プロセス回路68から出力される輝度信号Ｙ、色差
信号Ｒ−Y,B−Ｙは切換スイッチ71を介してノイズ除去
回路72に入力される。このノイズ除去回路72は、巡回型
フィルタ73,74,75で構成され、これら巡回型フィルタ7
3,74,75は同一構成であり、例えば第２図に示すフィル
タ21の入力側にA/Dコンバータを設けた構成である。

上記ノイズ除去回路72の出力側にも切換スイッチ76が
設けてあり、この切換スイッチ76を通した出力はモニタ
に入力される。

上記両切換スイッチ71,76はTVカメラ53に設けた巡回
型フィルタON/OFFスイッチ77によって、その切換を制御
できるようにしてある。このON/OFFスイッチ77を例えば
ONした場合には、プロセス回路68の出力はノイズ除去回
路72を通した後、モニタに入力され、OFFにすると、第
５図に示すようにプロセス回路68の出力はノイズ除去回
路72を通さないで、モニタに入力される。

この実施例によれば、巡回型フィルタのON,OFFを選択
できるようにしてあるが、巡回型フィルタの係数の大き
さを選択設定する手段を設けるようにしても良い。

尚、上記第４実施例では、外付けTVカメラ53に巡回型
フィルタのON/OFFスイッチ77を設けたが、第６図に示す
ようにビデオスコープ81の操作部82に、巡回型フィルタ
のON/OFFスイッチ83を設けても良い。この場合のビデオ
スコープ81としてCCDの撮像面の前にモザイクフィルタ
を配置したものにすれば、第５図に示すファイバスコー
プ51に外付けカメラ53を装着したものの代りに使用でき
る。又、第１図に示すように、CCD15の撮像面にモザイ
クフィルタを設けない面順次撮像方式のものでも、第１
図に示すノイズ除去回路18の前後に切換スイッチを介装
すれば同様の機能を実現できる。また、切換スイッチを
介装する代りに、係数器（例えば第２図では符号24,2
6）の係数ＫをON/OFFスイッチ83等にて０に設定できる
ようにして実質的に巡回型フィルタを通さないのと等し
い選択を行えるようにしても良い。

尚、上述の各実施例における巡回型フィルタは１フレ
ーム遅延としてあるが、これに限らず１フィールド遅延
でも良い。

また、本発明はR,G,B色信号に対してのみならず輝度
信号とクロマ信号に対して巡回型フィルタを介装してノ
イズ除去し、その後コンポジットビデオ信号に変換して
も良い。またコンポジットビデオ信号を直接フィルタリ
ングしても良い。

尚、巡回型フィルタはディジタル方式のものに限らず
アナログ方式でも良い。

また、CCD等の撮像素子から読出された信号に対し、
直接アナログ方式の巡回型フィルタを通すようにしても
良い。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、巡回型フィルタを
用いたノイズ低減化手段を設けてあるので、ノイズを抑
圧でき、S/Nの良好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１実施例に係り、第１図
は第１実施例の構成図、第２図は巡回型フィルタの構成
を示すブロック図、第３図は本発明の第２実施例におけ
る巡回型フィルタの構成を示すブロック図、第４図は本
発明の第３実施例の構成図、第５図は本発明の第４実施
例の構成図、第６図は巡回型フィルタのON/OFFスイッチ
を設けたビデオスコープを示す概略側面図である。 １……ビデオ内視鏡装置、２……ビデオスコープ ３……CCU、４……光源ユニット ５……カラーモニタ、６……撮影装置 15……CCD、17……プロセス回路 18……ノイズ除去回路 21,22,23……巡回型フィルタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学像を電気信号に変換する撮像素子の出
   力信号に基づき、モニタに内視鏡像を表示させるビデオ
   内視鏡装置において、 前記撮像素子の出力信号を処理して、それぞれが異なる
   信号成分を含む少なくとも第１のデジタル映像信号およ
   び第２のデジタル映像信号を出力するプロセス回路と、 係数が可変設定され、前記第１のデジタル映像信号を設
   定された係数で係数倍して出力する第１の係数器と、 第１および第２の入力端を有し、第１の入力端に前記第
   １の係数器の出力が入力される第１の加算器と、 この第１の加算器の出力信号を所定時間遅延する第１の
   遅延回路と、 係数が可変設定され、前記第１の遅延回路の出力信号を
   設定された係数で係数倍して、前記第１の加算器の第２
   の入力端に入力する第２の係数器と、 係数が可変設定され、前記第２のデジタル映像信号を設
   定された係数で係数倍して出力する第３の係数器と、 第１および第２の入力端を有し、第１の入力端に前記第
   ３の係数器の出力が入力される第２の加算器と、 この第２の加算器の出力信号を所定時間遅延する第２の
   遅延回路と、 係数が可変設定され、前記第２の遅延回路の出力信号を
   設定された係数で係数倍して、前記第２の加算器の第２
   の入力端に入力する第４の係数器と、 を具備し、 少なくとも前記第１の加算器の出力信号と前記第２の加
   算器の出力信号とに基づき、前記モニタに内視鏡像を表
   示させることを特徴とするビデオ内視鏡装置。