JP2006061620A - 内視鏡用映像信号処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 通常光観察に対応できると共に、狭帯域光観察時にも画質の良い内視鏡画像が得られる内視鏡用映像信号処理装置を提供する。
【解決手段】
色分離フィルタ３０が設けられたＣＣＤ２９の出力信号は、ＣＤＳ回路３２等を経てＹ／Ｃ分離回路３７により輝度信号Ｙと線順次の色差信号Ｃｒ／Ｃｂとに分離され、この色差信号Ｃｒ／Ｃｂはモード切替スイッチ１４の切替操作により、狭帯域光観察モード時には広帯域の通過帯域特性に変更される。また３原色信号から輝度及び色差信号に変換する第２マトリクス回路４６のマトリクス係数も変更して、上記切替操作に連動して、長波長側の色信号を抑圧し、短波長側の色信号の比率を大きくする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内視鏡に設けられた撮像手段に対する信号処理を行う内視鏡用映像信号処理装置に関する。

近年においては、撮像手段を備えた電子内視鏡は、各種の内視鏡検査等において広く採用されるようになった。
電子内視鏡を採用して内視鏡検査を行う場合には、白色光の下で、カラーの光学フィルタを備えた撮像素子を用いて、カラー撮像を行う同時式の内視鏡装置と、モノクロの撮像素子を用いてＲ，Ｇ，Ｂの面順次の照明光の下でそれぞれ撮像を行うことにより、カラー画像を生成する面順次方式の内視鏡装置があり、信号処理系は両者において異なる。
また、例えば特開２００２−９５６３５号公報には、狭帯域の照明光を利用して、通常の可視光の場合に得られる光学情報では埋もれてしまい易い粘膜表層付近における深さ方向に対する血管走行の状態等をより識別し易い画像情報として表示することができる内視鏡装置が開示されている。

上記公報の従来例においては、面順次で狭帯域の照明光を用いて狭帯域画像を生成するものであるため、Ｒ，Ｇ，Ｂの面順次の照明光の代わりに狭帯域の照明光に変更すれば、信号処理系における大きな変更を必要としないで、比較的簡単に狭帯域の画像を得ることが可能となる。
一方、図１０は、従来例の同時式の電子内視鏡用の映像信号処理装置８１の構成を示す。
色分離フィルタ８２を備えた電荷結合素子（ＣＣＤと略記）８３により撮像されたカラーの撮像信号は、映像信号処理装置８１内のＣＤＳ回路８４に入力され、ＣＤＳ処理されてベースバンドの信号成分が抽出される。

このＣＤＳ回路８４の出力信号は、Ａ／Ｄ変換回路８５に入力され、アナログ信号からデジタル信号に変換される。このデジタル信号は、Ｙ／Ｃ分離回路８６に入力され、このＹ／Ｃ分離回路８６において、輝度信号Ｙと線順次の色信号（色差信号）Ｃとに分離される。
この輝度信号Ｙは、γ回路８７を介してセレクタ８８に入力される（この輝度信号をＹｈ）と共に、第１のローパスフィルタ（ＬＰＦと略記）８９に入力される。このＬＰＦ８９は、広い帯域に設定されており、このＬＰＦ８９により設定された帯域の輝度信号Ｙｌが、第１マトリクス回路９０に入力される。
また、色信号Ｃは、第２のＬＰＦ９１を介して（線順次）同時化回路９２に入力される。この場合、第２のＬＰＦ９１は、第１のＬＰＦ８９より低帯域であある。
同時化回路９２は、同時化された色差信号Ｃｒ（＝２Ｒ−Ｇ），Ｃｂ（＝２Ｂ−Ｇ）を生成し、この色差信号Ｃｒ，Ｃｂは、第１マトリクス回路９０に入力される。

第１マトリクス回路９０は、輝度信号Ｙｌ及び色差信号Ｃｒ，Ｃｂから３原色信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１に変換して、γ回路９３に出力する。γ回路９３によりγ補正された３原色信号Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２は、第２マトリクス回路９４に入力され、この第２マトリクス回路９４により、輝度信号Ｙｎｂｉと、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙに変換される。
この場合、第２マトリクス回路９４により、３原色信号Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２は、自然な色調となるように、輝度信号Ｙｎｂｉ及び色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙに変換される。
第２マトリクス回路９４により出力される輝度信号Ｙｎｂｉは、セレクタ８８を経て拡大回路９５に入力され、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙは拡大回路９５に入力される。セレクタ８８は、Ｙ／Ｃ分離回路８６からγ補正した輝度信号Ｙｈと、第２マトリクス回路９４を経て入力される輝度信号Ｙｎｂｉとを選択して拡大回路９５に出力する。

この拡大回路９５により拡大処理された輝度信号Ｙｈ／Ｙｎｂｉは、強調回路９６を経て第３マトリクス回路９７に入力され、拡大回路９５により拡大処理された色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙは、強調回路９６を通さないで第３マトリクス回路９７に入力される。
そして、この第３マトリクス回路９７により３原色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに変換されて図示しないカラーモニタに出力される。
なお、セレクタ８８は、通常光による通常光観察の場合には、輝度信号Ｙｈ側を選択し、狭帯域光の照明により狭帯域光観察の場合には、第２マトリクス回路９４を通した輝度信号、つまりＹｎｂｉが選択されるようにしている。
この従来の映像信号処理装置８１においては、標準的な映像信号の規格に準拠した信号処理を行うために、輝度信号Ｙに対しては広帯域による信号処理を実施し、色信号Ｃに対しては低帯域の信号処理を実施していた。
特開２００２−９５６３５号公報

図１０に示す従来例においては、通常光観察における画質を確保できていたが、狭帯域光観察においては、低帯域な色信号として処理されてしまい解像度が低い画像になる欠点があった。
更に、狭帯域光観察（ＮＢＩ観察）時は、照明光を狭帯域化するため、観察画像が暗くなってしまうという問題がある。

（発明の目的）
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、通常光観察に対応できると共に、狭帯域光観察時にも画質の良い内視鏡画像が得られる内視鏡用映像信号処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、内視鏡に搭載されたカラー撮像を行うための色分離用光学フィルタを設けた撮像手段からの出力信号に対して、色分離手段により輝度信号と色差信号とに分離してカラーの映像信号を生成する信号処理を行う内視鏡用映像信号処理装置において、
可視領域の照明光の場合から狭帯域の照明光の場合の信号処理への切り替えに対応して、前記色分離手段により色分離された信号に対する処理特性を変更する処理特性変更手段を具備したことを特徴とする。
上記構成により、可視領域の照明光の場合から狭帯域の照明光の場合への信号処理の際には、処理特性を変更することにより画質の良い画像が得られるようにしている。

本発明によれば、可視領域の照明光の場合に対応できると共に、狭帯域の照明光の場合への信号処理の際には、処理特性を変更することにより画質の良い画像が得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１ないし図８は本発明の実施例１に係り、図１は本発明の実施例１を備えた内視鏡装置の構成を示し、図２は固体撮像素子に設けられた色分離フィルタのフィルタ配列の構成を示し、図３は狭帯域用フィルタの分光特性例を示し、図４は本実施例の動作説明用のフローチャートを示し、図５は輝度信号と色差信号における信号帯域を示し、図６は図５の特性を考慮して第１変形例において設定される第２マトリクス回路の係数を示し、図７は第２変形例における狭帯域用フィルタの分光特性を示し、図８は図７の場合において設定される第２マトリクス回路の係数を示す。
図１に示すように実施例１を備えた内視鏡装置１は、体腔内等に挿入され、内視鏡検査を行う電子内視鏡（以下、単に内視鏡と略記）２と、この内視鏡２に照明光を供給する光源装置３と、内視鏡２に内蔵された撮像手段を駆動すると共に、撮像手段の出力信号に対する信号処理を行う内視鏡用映像信号処理装置としてのビデオプロセッサ４と、このビデオプロセッサ４から出力される映像信号が入力されることにより、撮像手段により撮像した内視鏡画像を表示するモニタ５とを備えている。

内視鏡２は、細長の挿入部７と、この挿入部７の後端に設けられた操作部８と、この操作部８から延出されたユニバーサルケーブル９とを有し、このユニバーサルケーブル９の端部のライトガイドコネクタ１１は、光源装置３に着脱自在に接続され、信号コネクタは、ビデオプロセッサ４に着脱自在に接続される。
上記挿入部７内には、照明光を伝送するライトガイド１３が挿通され、このライトガイド１３における手元側の端部のライトガイドコネクタ１１を光源装置３に接続することにより、光源装置３からの照明光がライトガイド１３に供給される。
光源装置３は、通常光観察モード時には、通常照明光としての白色光（可視領域）の照明光を発生して、ライトガイド１３に供給し、狭帯域光観察モード時には、狭帯域の照明光を発生して、ライトガイド１３に供給する。

通常光観察モードと狭帯域光観察モードの切替指示は、例えば内視鏡２の操作部８に設けたスコープスイッチ等によるモード切替スイッチ１４により行うことができる。なお、モード切替スイッチ１４は、内視鏡２に設けたスコープスイッチで構成する他に、フットスイッチにより構成しても良いし、ビデオプロセッサ４のフロントパネルに設けても良いし、図示しないキーボードにより構成する等しても良い。
このモード切替スイッチ１４による切替信号は、ビデオプロセッサ４内の制御回路１５に入力され、切替信号が入力されると、この制御回路１５は、光源装置３のフィルタ挿脱機構１６を制御して、通常照明光と、狭帯域照明光とを選択的に切り替える。
また、後述するように、この制御回路１５は、光源装置３からライトガイド１３に供給する照明光の切替制御に連動して、ビデオプロセッサ４内の映像信号処理系の特性を切り替える制御も行う。そして、モード切替スイッチ１４による切替操作により、映像信号処理系の特性を切り替えることにより、通常光観察モードと狭帯域光観察モードとにそれぞれ適した信号処理を行えるようにしている。

光源装置３は、照明光を発生するランプ２０を内蔵し、このランプ２０は、可視光領域を含む照明光を発生する。この照明光は、赤外カットフィルタ２１により赤外光がカットされて略白色光の波長帯域に近い照明光にされた後、絞り２２に入射される。この絞り２２は、絞り駆動回路２３により、開口量が調整されてその通過光量が制御される。
この絞り２２を通過した照明光は、プランジャなどにより構成されるフィルタ挿脱機構１６により照明光路中に挿脱される狭帯域用フィルタ２４を通して（狭帯域光観察モード時）、或いは狭帯域用フィルタ２４を通さないで（通常光観察モード時）、集光レンズ２５に入射され、この集光レンズ２５により集光されてライトガイド１３の手元側の端面、つまり入射端面に入射される。
図３は、狭帯域用フィルタ２４の分光特性の１例を示す。この狭帯域用フィルタ２４は、３峰性フィルタ特性を示し、例えば、赤、緑、青の各波長域において、それぞれ狭帯域透過フィルタ特性部Ｒａ，Ｇａ，Ｂａを有する。

より具体的には、狭帯域透過フィルタ特性部Ｒａ，Ｇａ，Ｂａは、それぞれ中心波長が６００ｎｍ、５４０ｎｍ、４２０ｎｍであり、その半値幅が２０〜４０ｎｍのバンドパス特性を有する。
従って、狭帯域用フィルタ２４が照明光路中に配置された場合には、この狭帯域透過フィルタ特性部Ｒａ，Ｇａ，Ｂａを透過した３バンドの狭帯域照明光がライトガイド１３に入射される。
これに対して、狭帯域用フィルタ２４を照明光路中に配置しない場合には、白色光がライトガイド１３に供給されることになる。
ライトガイド１３からの照明光は、ライトガイド１３によりその先端面に伝送され、挿入部７の先端部２６に設けた照明窓に取り付けた照明レンズ２７を経て外部に出射され、体腔内の患部等の生体組織の表面を照明する。

先端部２６には、照明窓に隣接して観察窓が設けてあり、この観察窓には対物レンズ２８が取り付けられている。この対物レンズ２８は、生体組織からの反射光による光学像を結像する。この対物レンズ２８の結像位置には、固体撮像素子として電荷結合素子（ＣＣＤと略記）２９が配置されており、このＣＣＤ２９により光電変換される。
このＣＣＤ２９の撮像面には、光学的に色分離する色分離フィルタ３０として例えば図２に示す補色系フィルタが各画素単位で取り付けてある。
この補色系フィルタは、各画素の前に、マゼンタ（Ｍｇ）、グリーン（Ｇ）、シアン（Ｃｙ）、イエロ（Ｙｅ）の４色のカラーチップが、水平方向には、ＭｇとＧとが交互に配置され、縦方向には、Ｍｇ、Ｃｙ、Ｍｇ、ＹｅとＧ、Ｙｅ、Ｇ、Ｃｙとの配列順で、それぞれ配置されている。

そして、この補色系フィルタを用いたＣＣＤ２９の場合、縦方向に隣接する２列の画素を加算して順次読み出すが、このとき奇数フィールドと偶数フィールドで画素の列をずらして読み出すようにする。そして、後段側での色分離回路により、公知のように輝度信号と色差信号とが生成されることになる。
上記ＣＣＤ２９は、信号線の一端と接続されており、この信号線の他端が接続された信号コネクタをビデオプロセッサ４に接続することにより、ビデオプロセッサ４内のＣＣＤ駆動回路３１とＣＤＳ回路３２とに接続される。
なお、各内視鏡２は、その内視鏡２に固有の識別情報（ＩＤ）を発生するＩＤ発生部３３を備え、ＩＤ発生部３３によるＩＤは、制御回路１５に入力され、制御回路１５は、ＩＤによりビデオプロセッサ４に接続された内視鏡２の種類やその内視鏡２の内蔵されたＣＣＤ２９の画素数種類等を識別する。

そして、識別した内視鏡２のＣＣＤ２９を適切に駆動するように制御回路１５は、ＣＣＤ駆動回路３１を制御する。
ＣＣＤ２９は、ＣＣＤ駆動回路３１からのＣＣＤ駆動信号の印加により、光電変換された撮像信号は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ回路と略記）３２に入力される。ＣＤＳ回路３２により、撮像信号から信号成分が抽出されてベースバンドの信号に変換された後、Ａ／Ｄ変換回路３４に入力され、デジタル信号に変換されると共に、明るさ検波回路３５に入力され、明るさ（信号の平均輝度）が検出される。
明るさ検波回路３５により検出された明るさ信号は、調光回路３６に入力され、基準の明るさ（調光の目標値）との差分により調光するための調光信号が生成される。この調光回路３６からの調光信号は、絞り駆動回路２３に入力され、基準となる明るさとなるように絞り２２の開口量が調整される。

Ａ／Ｄ変換回路３４から出力されるデジタル信号は、Ｙ／Ｃ分離回路３７に入力され、輝度信号Ｙと（広義の色信号Ｃとしての）線順次の色差信号Ｃｒ（＝２Ｒ−Ｇ），Ｃｂ（＝２Ｂ−Ｇ）が生成される。輝度信号Ｙは、γ回路３８を介してセレクタ３９に入力される（この輝度信号をＹｈと記す）と共に、信号の通過帯域を制限する第１のローパスフィルタ（ＬＰＦと略記）４１に入力される。
このＬＰＦ４１は、輝度信号Ｙに対応して広い通過帯域に設定されており、このＬＰＦ４１の通過帯域特性により設定された帯域の輝度信号Ｙｌが、第１マトリクス回路４２に入力される。
また、色差信号Ｃｒ，Ｃｂは、信号の通過帯域を制限する第２のＬＰＦ４３を介して（線順次）同時化回路４４に入力される。
この場合、第２のＬＰＦ４３は、制御回路１５により、観察モードに応じてその通過帯域特性が変更される。具体的には、通常光観察モード時には、第２のＬＰＦ４３は、第１のＬＰＦ４９より低帯域に設定される。

一方、狭帯域光観察モード時には、第２のＬＰＦ４３は、通常光観察モード時における低帯域よりも広い帯域に変更される。例えば第２のＬＰＦ４３は、第１のＬＰＦ４１とほぼ同様に広帯域に設定（変更）される。このように第２のＬＰＦ４３は、観察モードの切替に連動して、色差信号Ｃｒ，Ｃｂに対する通過帯域制限する処理特性を変更する処理特性変更手段を形成している。
同時化回路４４は、同時化された色差信号Ｃｒ，Ｃｂを生成し、この色差信号Ｃｒ，Ｃｂは、第１マトリクス回路４２に入力される。
第１マトリクス回路４２は、輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ，Ｃｂから３原色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに変換して、γ回路４５に出力する。
また、この第１マトリクス回路４２は、制御回路１５によって制御され、ＣＣＤ２９の色分離フィルタ３０の特性や狭帯域用フィルタ２４の特性に応じて（変換特性を決定する）マトリクス係数の値を変更して、混色の無い或いは混色を殆ど解消した３原色信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１に変換する。

例えば、ビデオプロセッサ４に実際に接続される内視鏡２により、その内視鏡２に搭載されているＣＣＤ２９の色分離フィルタ３０の特性が異なる場合があり、制御回路１５は、ＩＤの情報により実際に使用されているＣＣＤ２９の色分離フィルタ３０の特性に応じて第１マトリクス回路４２の係数を変更する。このようにすることにより、実際に使用される撮像手段の種類が異なる場合にも適切に対応でき、偽色の発生を防止したり、混色の無い３原色信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１に変換することができる。
なお、混色の無い３原色信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１を生成することにより、特に狭帯域光観察モード時において、特定の色の狭帯域光の下で撮像した色信号が他の色の狭帯域光の下で撮像した色信号のために識別がしにくくなってしまうことを有効に防止できる作用効果を持つ。

つまり、図１０に示す従来例においては、Ｒ，Ｇ，Ｂの各波長帯域中にそれぞれ設定された各狭帯域光のもとで撮像された複数の画像成分が混色してしまい、注目する特定の狭帯域光に対応する画像成分の特徴が不明瞭になってしまう欠点があったが、本実施例ではこのように不明瞭にする原因となる混色を防止できる。
また、この混色を防止することにより、その後段側において、注目する特定の狭帯域光に対応する画像成分の比率を大きくして表示したり、注目する特定の狭帯域光に対応する画像成分のみを用いて表示することもできるようになり、注目する特定の狭帯域光に対応する画像成分の特徴を明瞭に反映する画像表示を行うこともできる。

γ回路４５も、制御回路１５により制御される。具体的には、狭帯域光観察モード時には、通常光観察モード時よりもγ補正の特性を強調したγ特性に変更される。これにより、低信号レベル側でのコントラストが強調され、より識別し易い表示特性となる。このγ回路４５によりγ補正された３原色信号Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２は、第２マトリクス回路４６に入力され、この第２マトリクス回路４６により、輝度信号Ｙと、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙに変換される。
この場合、制御回路１５は、通常光観察モード時には、３原色信号Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２から輝度信号Ｙと、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙに単に変換するように第２マトリクス回路４６のマトリクス係数を設定する。
制御回路１５は、狭帯域光観察モード時には、第２マトリクス回路４６のマトリクス係数を通常光観察モード時の値から変更して、３原色信号Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２から特にＢ信号に対する比率（重み付け）を大きくした輝度信号Ｙｎｂｉ及び色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙが生成されるようにする。

この場合における変換式は、３行３列のマトリクスＡ、Ｋを用いると、以下のようになる。

ここで、Ｋは、例えば３個の実数成分ｋ１〜ｋ３（その他の成分は０）からなり、この式（１）ような変換式により、Ｒの色信号に対して、Ｇ，Ｂの色信号の重み付けが大きく、特にＢの色信号の重み付け（比率）が最大となっている。換言すると、長波長となるＲの色信号を抑圧し、短波長側のＢの色信号を強調している。
又、Ａは、ＲＧＢ信号からＹ色差信号に変換する為のマトリクス（行列）であり、以下のような公知の演算係数（２）等が用いられる。

第２マトリクス回路４６により出力される輝度信号Ｙｎｂｉは、セレクタ３９に入力される。このセレクタ３９は、制御回路１５により切替が制御される。つまり、通常光観察モード時には輝度信号Ｙｈが選択され、狭帯域光観察モード時には、輝度信号Ｙｎｂｉが選択される。

第２マトリクス回路４６から出力される色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙは、セレクタ３９を通った輝度信号Ｙｈ又はＹｎｂｉ（Ｙｈ／Ｙｎｂｉと表記）と共に、拡大回路４７に入力される。
この拡大回路４７により拡大処理された輝度信号Ｙｈ／Ｙｎｂｉは、強調回路４８により輪郭強調された後、第３マトリクス回路４９に入力され、拡大回路４７により拡大処理された色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙは、強調回路４８を通さないで第３マトリクス回路４９に入力される。
そして、第３マトリクス回路４９により３原色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに変換された後、図示しないＤ／Ａ変換回路によりアナログの映像信号に変換されて映像信号出力端からモニタ５に出力される。

なお、強調回路４８により輪郭強調もＣＣＤ２９及び色分離フィルタ３０等の種類に応じてその強調特性（強調帯域が中低帯域にするか中高帯域にするか）等を変更しても良い。

特に狭帯域光観察モード時には、輝度信号Ｙｎｂｉが強調処理されることになる。この場合、式（１）を採用した場合には、後述するようにＢ信号による生体表層付近の毛細血管等の構造を強調した処理を行うことになり、注目する画像成分を明瞭に表示できるようになる。
なお、映像信号出力端からモニタ５のＲ，Ｇ，Ｂの各チャンネルに実際に入力される３原色信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、狭帯域光観察モード時には、式（１）を採用した場合、Ｇ，Ｂ，Ｂの信号（重み付けは係数により異なるが）となり、特にＢ信号による比率が最も大きくなり、Ｂ信号による生体表層付近の毛細血管等の構造に対応した内視鏡画像を識別し易い状態で表示することができるようになる。
つまり、狭帯域光観察モード時におけるモニタ５のＲＧＢチャンネルにそれぞれ入力される信号は、実際にはＧ，Ｂ，Ｂ信号（係数の値は別として）となる。

このように本実施例においては、観察モードの切替に連動して、各観察モードに適した信号処理が行えるようにビデオプロセッサ４の信号処理系（より具体的にはＹ／Ｃ分離回路３７以降の信号処理系）における処理特性を変更する処理特性変更手段を形成していることが特徴となっている。
この場合、各観察モードに専用の処理回路を設けるのではなく、殆ど共通の処理回路における処理特性を変更することにより、両観察モードに適した処理を行えるようにして、簡単な構成により、両観察モードに適切に対応できるようにしていることが特徴となっている。

本実施例による作用を図４を参照して以下に説明する。
術者は、図１に示すように内視鏡２を光源装置３及びビデオプロセッサ４に接続し、電源を投入することにより、ビデオプロセッサ４の制御回路１５は、初期設定の処理を開始し、ステップＳ１に示すように、光源装置３及びビデオプロセッサ４の動作モードとして、例えば通常光観察モードの設定状態にする。

この状態において、光源装置３は、図１の実線で示すように狭帯域用フィルタ２４が照明光路から離脱された状態に設定されており、白色照明光のもとで、内視鏡２により撮像を行う状態となる。また、ビデオプロセッサ４側の各部も通常光観察モードの状態で信号処理を行う設定状態になる。
術者は、内視鏡２の挿入部７を患者の体腔内に挿入することにより、内視鏡検査を行うことができる。体腔内における患部等の検査対象組織の表面の血管の走行状態等をより詳しく観察しようと思う場合には、術者は、モード切替スイッチ１４を操作する。
ステップＳ２に示すように制御回路１５は、モード切替スイッチ１４が操作されたか否かをモニタし、モード切替スイッチ１４が操作されていない場合には、その状態を維持し、モード切替スイッチ１４が操作された場合には、次のステップＳ３に進む。

ステップＳ３においては、制御回路１５は、光源装置３及びビデオプロセッサ４の動作モードを狭帯域光観察モードの設定状態に変更する。
具体的には、制御回路１５は、光源装置３に対しては、図１における２点鎖線で示すように狭帯域用フィルタ２４を照明光路中に配置するように制御する。図２にその透過特性を示すように狭帯域用フィルタ２４が照明光路中に配置されることにより、狭帯域透過フィルタ特性部Ｒａ，Ｇａ，Ｂａによる狭帯域照明光により、照明が行われる。
また、制御回路１５は、ビデオプロセッサ４における各部の設定を変更する、具体的には、制御回路１５は、ＬＰＦ４３の帯域特性を広帯域化し、第１マトリクス回路４２のマトリクス係数を混色が発生しないように変更し、γ回路４５のγ特性を変更し、第２マトリクス回路４６のマトリクス係数を特に（狭帯域透過フィルタ特性部Ｂａによる）色信号Ｂによる信号成分の比率が大きくなるように変更し、またセレクタ３９を輝度信号Ｙｎｂｉが選択されるように切り替える等の変更設定を行う。

このような変更設定を行うことにより、狭帯域光観察モードにおいて、例えば第２マトリクス回路４６のマトリクス係数を特にＢの色信号による信号成分の比率が大きくなる処理特性に変更されるので、狭帯域透過フィルタ特性部ＢａによるＢの照明光のもとで撮像したＢの色信号により得られる生体組織の表層付近における毛細血管の走行状態を識別し易い状態で表示することができる。
また、ＬＰＦ４３の信号通過の帯域特性を広帯域化しているので、毛細血管の走行状態や、狭帯域透過フィルタ特性部Ｇａによる輝度信号に近いＧの照明光のもとで撮像したＧの色信号により得られる表層付近に近い血管走行状態などの分解能（解像度）を向上することができ、診断がし易い画質の良い画像が得られる。
次のステップＳ４において、制御回路１５は、モード切替スイッチ１４が操作されたか否かをモニタし、モード切替スイッチ１４が操作されていない場合には、その状態を維持し、モード切替スイッチ１４が操作された場合には、次のステップＳ１に戻ることになる。

このように動作する本実施例によれば、通常光観察モードにおいて、既存の同時式によるカラー撮像機能を保持し、かつ狭帯域光観察モードにおいてもビデオプロセッサ４内の各部の係数等の設定を変更する等の処理特性を変更することにより、狭帯域光観察モードによる観察機能を十分に確保することができる。
つまり、従来例における解像度の低下を防止して、解像度の良好な内視鏡画像が得られると共に、（従来例では例えばＲの狭帯域照明光のもとで撮像した信号のために埋もれ易くなってしまっていた）Ｂの狭帯域照明光のもとで撮像した毛細血管の走行状態をより明瞭に識別し易い状態で表示することができる。
また、本実施例によれば、信号処理系における一部の処理特性を切り替えることにより、通常光観察モードと狭帯域光観察モードとの両方に簡単に対応できるので、内視鏡検査の際に非常に便利かつ有用な装置となる。

また、光源装置３においても、通常光の照明手段の他に、狭帯域用フィルタ２４を光路中に挿脱する手段を設けることにより、簡単に狭帯域光の光源装置を形成できる。
次に第１変形例を説明する。実施例１において、第１マトリクス回路４２による演算を以下のように行うことにより、乗算処理を低減できるようにしたものである。
上述した第１マトリクス回路４２は、入力される輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ，Ｃｂから３原色信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１を生成していた。
この場合、第１マトリクス回路４２によるマトリクス演算式は、３行３列のマトリクスＭ（マトリクス係数ｍ１１〜ｍ３３）を用いて、一般的には以下のようになる。

一方、第１マトリクス回路４２に入力される輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ，Ｃｂは、図５にその概略を示すような特性となる。

上記式（３）の演算を行う場合、図５におけるＲ，Ｇ，Ｂの各帯域に対する輝度信号Ｙ，色差信号Ｃｒ，Ｃｂの寄与の比率（割合）を考慮すると、以下のように近似できる。図５におけるＲの帯域における色差信号Ｃｂが寄与する比率は、他のものに比較して十分に小さく０と近似できる。
つまり、上記係数ｍ１３を０と近似できる。また、Ｇの帯域における色差信号Ｃｒが寄与する比率は、十分に小さく０と近似できる。つまり、上記係数ｍ２２を０と近似できる。
また、Ｂの帯域における色差信号Ｃｒが寄与する比率は、他のものに比較して十分に小さく０と近似できる。つまり、上記係数ｍ３２を０と近似できる。
従って、上記マトリクスＭとして、以下のものを採用することができる。

このマトリクスＭの係数を、図６（Ａ）に示している。また、図５の特性からこのマトリクスＭの係数を、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）、図６（Ｄ）のように近似しても良い。このように近似することにより、第１マトリクス回路４２による乗算器の構成をより削減或いは単純化でき、高速処理や低コスト化が可能となる。
次に第２変形例を説明する。上述の説明では、狭帯域用フィルタ２４は３峰性のフィルタを採用していたが、以下のように２峰性のものを採用しても良い。
第２変形例における狭帯域用フィルタ２４Ｂとして、図７に示すような透過特性のものを採用しても良い。この狭帯域用フィルタ２４Ｂは、２峰性フィルタであり、ＧとＢの波長域にそれぞれ狭帯域透過フィルタ特性部Ｇａ，Ｂａを有する。つまり、実施例１における３峰性の狭帯域用フィルタ２４における狭帯域透過フィルタ特性部Ｒａを設けない特性にしたものである。

より具体的には、狭帯域透過フィルタ特性部Ｇａ，Ｂａは、それぞれ中心波長が６００ｎｍ、５４０ｎｍであり、その半値幅が２０〜４０ｎｍのバンドパス特性を有する。
従って、狭帯域用フィルタ２４Ｂが照明光路中に配置された場合には、この狭帯域透過フィルタ特性部Ｇａ，Ｂａを透過した２バンドの狭帯域照明光がライトガイド１３に入射される。
この場合における第１マトリクス回路４２によるマトリクス演算式は、２行３列のマトリクスＭを用いて、一般的には以下のようになる。

一方、第１マトリクス回路４２に入力される輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ，Ｃｂは、図５に示すような特性を有する。そして、式（４）を導いたのと同様の近似を行うことにより、係数ｍ２２とｍ３２を０と近似することができる。
つまり、この場合には、

となる。これを図８（Ａ）に示す。また、他の近似の仕方を行うことにより、図８（Ｂ），図８（Ｃ）のような係数のマトリクスＭを採用することもできる。
このようにマトリクスＭの係数の一部を０に近似することにより乗算器の数を削減できる。また、より高速にマトリクス演算処理ができるようなる効果がある。さらに２峰性のフィルタとすることにより、高価な狭帯域用フィルタを低コスト化することもできる。

次に本発明の第２実施例を図９を参照して説明する。図９は、本発明の第２実施例を備えた内視鏡装置１Ｂを示す。
この内視鏡装置１Ｂは、図１のビデオプロセッサ４の一部を変更したビデオプロセッサ４Ｂを採用した構成である。このビデオプロセッサ４Ｂは、図１のビデオプロセッサ４において、第１マトリクス回路４２、γ回路４５，第２マトリクス回路４６を１つのマトリクス回路５１により構成している。
そして、制御回路１５は、実施例１において説明したようにモード切替スイッチ１４による切替信号によりγ回路４５のγ特性及び第２マトリクス回路４６のマトリクス係数の変更を行うのと同様にマトリクス回路５１のマトリクス係数の変更等を行う。

このマトリクス回路５１は、通常光観察モードから狭帯域光観察モードに切り替えられた場合、混色の無い変換、γ特性の変更、及び長波長側の色信号を抑圧し（短波長側の色信号を強調し）た変換を行う処理が、その係数の変更によりまとめて行われる。
また、Ａ／Ｄ変換回路３４とＹ／Ｃ分離回路３７との間に入力信号に対してその信号レベルをオートゲインコントロールするＡＧＣ回路５２を設けている。
また、明るさ検波回路３５にはＣＤＳ回路３２の出力信号と、マトリクス回路５１からの輝度信号Ｙｎｂｉとが入力されるようにしている。また、制御回路１５は、モード切替スイッチ１４の切替による観察モードに応じてＡＧＣ回路５２のＡＧＣゲイン及び追従スピードを変更する。

具体的には、狭帯域光観察モード時には、制御回路１５は、ＡＧＣ回路５１のＡＧＣゲインを通常光観察モード時よりも大きく設定すると共に、例えばＡＧＣゲイン制御の追従スピードを光源装置３の絞り２２の絞り制御スピードよりも遅く設定する。このようにして、絞り２２による調光動作をＡＧＣ回路５２による信号のゲイン制御動作よりも優先させるようにしている。
また、調光回路３６においては、基準の明るさ（調光の目標値）も、通常光観察モード時と特殊光観察モード時で切り替える。
こうすることにより、光源装置の絞り２２による調光動作を優先させて調光を行うようにする。その調光動作により、絞り２２による調光が十分に行えない場合には補助的にＡＧＣ回路５２によるオートゲイン制御動作が行われるようになる。

具体的には、絞り２２が開放となって照明光量が最大となっても明るさが十分でないような場合には、ＡＧＣ回路５２が機能するようになるので、（絞り２２が解放になる前に）ＡＧＣ回路５２が動作してしまうことによりＳ／Ｎが劣化してしまうことを防止でき、適切な明るさの内視鏡画像が得られるようになる。
本実施例によれば、実施例１の作用効果の他に、特に狭帯域光観察モード時におけるＳ／Ｎの劣化を防止して適切な明るさの内視鏡画像が得られるようになる。
なお、上述した各実施例等を部分的に組み合わせる等して構成される実施例も本発明に属する。

［付記］
１．請求項３において、前記変換手段は、前記輝度信号及び色差信号から混色が殆ど無い３原色信号に変換する。
２．請求項３において、さらに前記３原色信号から輝度信号及び色差信号に変換する第２の変換手段を有し、前記可視領域の照明光から狭帯域の照明光に切り替えられた場合に、前記第２の変換手段は、前記３原色信号における短波長の色信号の重み付けを大きくする変換特性に変更する。
３．請求項１において、前記色分離手段により分離された前記輝度信号及び色差信号から第２の輝度信号と第２の色差信号に変換する変換手段を有し、前記可視領域の照明光から狭帯域の照明光に切り替えられた場合に、前記変換手段は、短波長の色信号の重み付けを大きくする変換特性に変更する。

４．請求項１において、前記可視領域の照明光から狭帯域の照明光に切り替えられた場合に、γ特性を変更する。
５．請求項１において、前記可視領域の照明光から狭帯域の照明光に切り替えられた場合に、強調手段による強調特性を変更する。
６．内視鏡に搭載されたカラー撮像を行うための色分離用光学フィルタを設けた撮像手段からの出力信号に対して、色分離手段により輝度信号と色差信号とに分離してカラーの映像信号を生成する信号処理を行う信号処理装置と、
可視領域の照明光と狭帯域の照明光とを切り替えて発生する光源装置と、
を備えた内視鏡装置において、
前記可視領域の照明光と狭帯域の照明光との切り替えに連動して、前記色分離手段により色分離された信号に対する処理特性を変更する処理特性変更手段を具備することを特徴とする内視鏡装置。

７．付記６において、前記色分離手段より分離された前記色差信号に対する帯域制限を行う帯域制限手段を有し、前記可視領域の照明光から狭帯域の照明光に切り替えられた場合に、前記処理特性変更手段は、前記帯域制限手段による通過帯域の特性を広帯域に変更する。
８．付記６において、前記色分離手段により分離された前記輝度信号及び色差信号から３原色信号に変換する変換手段手段を有し、前記可視領域の照明光から狭帯域の照明光に切り替えられた場合に、前記処理特性変更手段は、前記変換手段による変換特性を決定する変換係数を変更する。
９．付記６において、さらに照明光の光量を制御する調光信号の生成手段と、前記映像信号のレベルを可変制御するゲイン制御手段とを有し、前記調光信号の生成手段の動作を前記ゲイン制御手段の動作よりも優先させた。

色分離フィルタを備えた内視鏡を用いて白色照明のもとでカラー撮像を行う通常光観察モードで使用できると共に、照明光路中に狭帯域用フィルタを介挿して狭帯域の照明光の場合にはローパスフィルタやマトリクス回路の係数変更による処理特性を変更することで、狭帯域光観察モードにおいても画質の良い画像が得られる。

本発明の実施例１を備えた内視鏡装置の構成を示すブロック図。 固体撮像素子に設けられた色分離フィルタのフィルタ配列の構成を示す図。 狭帯域用フィルタの分光特性例を示す特性図。 本実施例の動作説明用のフローチャート図。 輝度信号と色差信号における信号帯域を示す図。 図５の特性を考慮して第１変形例において設定される第２マトリクス回路の係数を示す図。 第２変形例における狭帯域用フィルタの分光特性を示す特性図。 図７の場合において設定される第２マトリクス回路の係数を示す図。 本発明の実施例２を備えた内視鏡装置の構成を示すブロック図。 従来例の映像信号処理装置の構成を示すブロック図。

符号の説明

１…内視鏡装置
２…（電子）内視鏡
３…光源装置
４…ビデオプロセッサ
５…モニタ
７…挿入部
８…操作部
１１…ライトガイドコネクタ
１３…ライトガイド
１４…モード切替スイッチ
１５…制御回路
１６…フィルタ挿脱機構
２０…ランプ
２２…絞り
２３…絞り駆動回路
２４…狭帯域用フィルタ
２８…対物レンズ
２９…ＣＣＤ
３０…色分離フィルタ
３１…ＣＣＤ駆動回路
３２…ＣＤＳ回路
３３…ＩＤ発生回路
３４…Ａ／Ｄ変換回路
３５…明るさ検波回路
３６…調光回路
３７…Ｙ／Ｃ分離回路
３８，４５…γ回路
３９…セレクタ
４１、４３…ＬＰＦ
４２、４６…マトリクス回路
４４…同時化回路
４７…拡大回路
代理人 弁理士 伊藤 進

Claims (4)

1. 内視鏡に搭載されたカラー撮像を行うための色分離用光学フィルタを設けた撮像手段からの出力信号に対して、色分離手段により輝度信号と色差信号とに分離してカラーの映像信号を生成する信号処理を行う内視鏡用映像信号処理装置において、
   可視領域の照明光の場合から狭帯域の照明光の場合の信号処理への切り替えに対応して、前記色分離手段により色分離された信号に対する処理特性を変更する処理特性変更手段を具備したことを特徴とする内視鏡用映像信号処理装置。
2. 前記色分離手段より分離された前記色差信号に対する帯域制限を行う帯域制限手段を有し、前記可視領域の照明光から狭帯域の照明光に切り替えられた場合に、前記処理特性変更手段は、前記帯域制限手段による通過帯域の特性を広帯域に変更することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用映像信号処理装置。
3. 前記色分離手段により分離された前記輝度信号及び色差信号から３原色信号に変換する変換手段手段を有し、前記可視領域の照明光から狭帯域の照明光に切り替えられた場合に、前記処理特性変更手段は、前記変換手段による変換特性を決定する変換係数を変更することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用映像信号処理装置。
4. さらに照明光の光量を制御する調光信号の生成手段と、前記映像信号のレベルを可変制御するゲイン制御手段とを有し、前記調光信号の生成手段の動作を前記ゲイン制御手段の動作よりも優先させたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用映像信号処理装置。

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