JP3958761B2 - 内視鏡用調光信号生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡により診断し易い明るさの観察像を得るために照明光量を調光する調光信号生成装置に関する。

近年、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。
また、最近においては、狭帯域の照明光を用いて狭帯域光観察画像を得る内視鏡装置が実用化されている。
図１１は、面順次方式を採用し、通常光観察像と狭帯域光観察像とを得ることができる従来例の内視鏡装置７０の概略の構成を示す。
光源装置７１は、通常光観察時には広帯域のＲ，Ｇ，Ｂの面順次の照明光を発生し、狭帯域光観察時には狭帯域のＲ，Ｇ，Ｂの面順次の照明光を発生し、被写体を照明する。

照明された被写体は、ＣＣＤ７２により面順次で撮像される。このＣＣＤ７２の撮像面には色分離用のカラーフィルタが設けてないＣＣＤ、つまりモノクロのＣＣＤである。このＣＣＤ７２により光電変換された面順次の撮像信号は、映像処理回路７３のＣＤＳ回路７４に入力され、信号成分が抽出された後、Ａ／Ｄ変換回路７５に入力されると共に、明るさ検波回路７６に入力される。
Ａ／Ｄ変換回路７５に入力された面順次のアナログ信号は、デジタル信号に変換された後、同時化回路７７に入力され、同時化されたＲＧＢ信号に変換される。この同時化回路７７から出力されるＲＧＢ信号は、拡大回路７８により拡大処理された後、強調回路７９に入力され、輪郭強調された後、出力端から図示しないモニタに出力され、通常光観察モード或いは狭帯域光観察モードの内視鏡画像がカラー表示される。

また、輝度検波回路７６は、入力された面順次のＲ、Ｇ、Ｂ信号を積分する等して調光基準信号を生成し、基準の明るさの値との差分の信号を調光信号として光源装置７１に出力する。そして、この調光信号により、光源装置７１による照明光量を調整する。
従来例においては、通常光観察時において生成された調光基準信号により適切に調光することができたが、狭帯域光観察時においては、狭帯域の照明光となるため、照明光量が低下し、通常光観察時と同じ調光基準信号の生成手段では、適切な調光を行えない。
また、通常光観察時においては、各色成分信号全体からなる輝度レベルでその画像の明るさを規定できたが、狭帯域光観察時においては、特定の色信号が重要な画像情報となる場合があるため、通常光観察時と同じように調光基準信号を生成したのでは、広い光量範囲にわたって適正に調光することができない欠点があった。

つまり、通常光観察時では、各信号の平均値により調光することができるが、狭帯域光観察時には特定の色成分の画像情報が重要となるため、単に各信号の平均値では適正な調光を行うことができない欠点がある。
なお、面順次方式を採用し、通常光観察像と狭帯域光観察像とを得ることができる従来例の内視鏡装置として、例えば特開２００２−９５６３５号公報があり、この公報では通常光観察時と狭帯域光観察時において、共通の調光回路における調光制御パラメータを変更している。
この公報の従来例によれば、図１１の回路構成の場合よりは、改善できるが、やはり共通の調光回路を採用しているため、調光制御パラメータを変更しても狭帯域光観察時においては適正に調光することが困難になる欠点がある。

一方、図１２は光学フィルタを備えた撮像手段を搭載した内視鏡により、通常光観察と狭帯域光観察とを行う同時式の従来例の内視鏡装置８０の概略の構成を示す。
光源装置８１は、通常光観察時には白色光の照明光を発生し、狭帯域光観察時にはＲ、Ｇ，Ｂの狭帯域の照明光を発生し、被写体を照明する。
照明された被写体は、撮像面にカラーフィルタ８２を設けたＣＣＤ８３により撮像され、このＣＣＤ８３により光電変換された撮像信号は、映像処理回路８４のＣＤＳ回路８５に入力され、信号成分が抽出された後、Ｙ／Ｃ分離回路８６に入力されると共に、輝度検波回路８７に入力される。
Ｙ／Ｃ分離回路８６に入力された撮像信号は、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ，Ｃｂに分離された後、第１マトリクス回路８８に入力され、ＲＧＢ信号に変換される。このＲＧＢ信号は、第２マトリクス回路８９に入力され、輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙに変換される。

この輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙは、拡大回路９０により拡大処理された後、強調回路９１に入力され、輪郭強調された後、第３マトリクス回路９２に入力され、ＲＧＢ信号（３原色信号）に変換された後、出力端から図示しないモニタに出力され、通常光観察モード或いは狭帯域光観察モードの内視鏡画像がカラー表示される。
また、輝度検波回路８７は、入力されたＣＤＳ出力信号を積分する等して、ＣＤＳ出力信号における平均値を算出して調光基準信号を生成し、基準の明るさの値との差分の信号を調光信号として光源装置８１に出力する。そして、この調光信号により、光源装置８１による照明光量を調整する。
特開２００２−９５６３５号公報

図１２に示した同時方式の場合においても、面順次方式の場合において説明したのと同様に、通常光観察時と狭帯域光観察時とで共通の回路構成で調光基準信号を生成しているため、狭帯域光観察時においては適正に調光することが困難になる欠点がある。

（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、通常光観察時と狭帯域光観察時とのいずれにおいても適切に調光することができる内視鏡用調光信号生成装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数の波長域にまたがる照明光により照明された被写体を、内視鏡に設けられた撮像手段により撮像した信号に基づいて生成した調光基準信号を用いて、前記照明光の光量を調整する内視鏡用調光信号生成装置において、
広帯域の照明光による通常光観察時と、狭帯域の照明光による狭帯域光観察時とにおいて、少なくとも複数の波長域で撮像した色信号成分の比率を変更して調光基準信号を生成したことを特徴とする。
上記構成において、複数の波長域で撮像した色信号成分の比率を変更して調光基準信号を生成することにより、通常光観察時と狭帯域光観察時とのそれぞれにおいて、適切に照明光量を調整できるようにしている。

本発明によれば、複数の波長域で撮像した色信号成分の比率を変更して調光基準信号を生成しているので、通常光観察時と狭帯域光観察時とのそれぞれにおいて、適切に照明光量を調整できる。

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６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を示し、図４は調光信号生成回路の構成を示し、図５は本実施例の動作説明用のフローチャートを示し、図６は変形例における調光信号生成回路周辺部の構成を示す。
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によるモード切替信号は、ビデオプロセッサ４内の制御回路１５に入力され、モード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。
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、（赤、緑、青等の）可視光の波長領域をカバーする照明光を発生する。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の照明光にされた後、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、その開口量が制御される。そして、この絞り２２を通過する照明光量が制御される。
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、或いは狭帯域用フィルタ２４を通さないで集光レンズ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、青の各波長域における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。

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、ＣＤＳ回路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、Ｙ／Ｃ分離と同時化とを行うＹ／Ｃ分離・同時化回路３３に入力されると共に、調光信号を生成する調光信号生成回路３４を構成するセレクタ３５、積分回路３６を経て調光回路３７に入力される。
Ｙ／Ｃ分離・同時化回路３３は、輝度信号Ｙと線順次の色差信号を生成した後、それぞれ図示しないローパスフィルタを通して所定帯域の輝度信号Ｙと線順次の色差信号にする。さらに線順次の色差信号に対しては、図示しない遅延線等を用いて同時化した色差信号Ｃｒ（＝２Ｒ−Ｇ），Ｃｂ（＝２Ｂ−Ｇ）にして、輝度信号Ｙと共に第１マトリクス回路３８に出力する。

なお、モード切替スイッチ１４の操作により、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、制御回路１５は、Ｙ／Ｃ分離・同時化回路３３における色差信号Ｃｒ，Ｃｂを通すローパスフィルタの通過帯域を広帯域に変更して、その分解能（解像度）を高くする。
この第１マトリクス回路３８は、入力される輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ，Ｃｂとから色信号Ｒ、Ｇ、Ｂに変換し、変換した色信号Ｒ、Ｇ、Ｂを第２マトリクス回路３９に出力する。
この第１マトリクス回路３８は、入力される輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ，Ｃｂを、混色の無い色信号Ｒ、Ｇ、Ｂに変換する。
また、第２マトリクス回路３９は、色信号Ｒ、Ｇ、Ｂから輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙに変換する。

この場合、第２マトリクス回路３９は、通常光観察モード時には、色信号Ｒ、Ｇ、Ｂから輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙに公知の方法で変換するが、狭帯域光観察モード時には、制御回路１５によりマトリクス係数が変更され、長波長のＲの色信号に対して、短波長となるＧ．Ｂの色信号の比率、特に最も短波長のＢの色信号の比率を大きくする変換を行う。
つまり、狭帯域光観察モード時には、制御回路１５は、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂから特にＢ信号に対する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、マトリクスＫは、例えば３個の実数係数ｋ１〜ｋ３（その他の係数成分は０）からなり、この式（１）ような変換式により、上記のように長波長のＲの色信号を抑圧し、逆に短波長側のＧ，Ｂの色信号の重み付けを大きくする。なお、通常光観察モード時には、式（１）におけるマトリクスＫを省いた変換を行う。

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、以下の公知の演算係数（２）等が用いられる。

第２マトリクス回路３９から出力される輝度信号Ｙ及び色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙは、拡大回路４０に入力され、拡大処理が行われる。また、輝度信号Ｙは、セレクタ３５に入力される。

拡大回路４０の出力信号は、強調回路４１に入力され、構造強調の処理が行われる。この強調回路４１の出力信号は、第３マトリクス回路４２に入力される。なお、輝度信号Ｙ成分のみを強調回路４１により強調処理しても良い。
第３マトリクス回路４２に入力された輝度信号Ｙ及び色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙは、第３マトリクス回路４２により、色信号Ｒ、Ｇ、Ｂに変換され、出力端からモニタ５に出力される。そして、モニタ５の表示面に、ＣＣＤ２９により撮像した内視鏡画像が表示される。
上記制御回路１５は、モード切替信号により、セレクタ３５による信号選択を制御する。

具体的には、狭帯域光観察モードに切り替えられた場合には、制御回路１５は、第２マトリクス回路３９から出力される輝度信号Ｙが、セレクタ３５を経て積分回路３６及び調光回路３７に入力されるように切り替える。なお、入力信号を積分して平均値を出力する積分回路３６は、平均値を生成する平均化回路でも良い。
一方、通常光観察モード時には、制御回路１５は、ＣＤＳ回路３２の出力信号がセレクタ３５を経て積分回路３６及び調光回路３７に入力されるように切り替える。
以下の図４により調光信号生成回路３４の構成を説明するが、本実施例における調光信号生成回路３４は、通常光観察モード時にはＣＤＳ回路３２の出力信号を平均化して調光基準信号＜Ｙｎ＞を生成し、狭帯域光観察モード時には第２マトリクス回路３９を経て出力される輝度信号を平均化して調光基準信号＜Ｙｎｂｉ＞を生成する。

狭帯域光観察モード時には、第２マトリクス回路３９により短波長側の色信号の比率を大きくする変換等を行うことにより、調光基準信号＜Ｙｎｂｉ＞における各色信号の比率は調光基準信号＜Ｙｎ＞の場合と異なる。
図４は、この調光信号生成回路３４の構成例を示す。
上記のようにセレクタ３５により選択された信号が積分回路３６に入力され、所定周期で積分されて平均化された調光基準信号＜Ｙｎ＞又は＜Ｙｎｂｉ＞（本明細書及び図面中では＜Ｙｎ＞/＜Ｙｎｂｉ＞と表記）となり、調光回路３７を構成する減算回路４５に入力される。なお、積分回路３６は、サンプル／ホールド（Ｓ／Ｈ）するＳ／Ｈ回路を内蔵し、制御回路１５からのＳ／Ｈ制御信号Ｓｓｈにより所定周期で積分した積分値を減算回路４５に出力する。

この減算回路４５は、調光基準信号＜Ｙｎ＞/＜Ｙｎｂｉ＞から、基準値発生回路（目標値発生回路）４６により発生される適正な明るさに対応する基準値（調光の目標値）Ｅｎ／Ｅｎｂｉを減算した値を調光信号として光源装置３の絞り駆動回路２３に出力する。 なお、Ｅｎが通常光観察モード時における基準値であり、Ｅｎｂｉが狭帯域光観察モード時における基準値である。このように調光基準となる目標値を通常光観察モード時及び狭帯域光観察モード時それぞれで設定することにより、それぞれのモードにおいて適切な目標値に調光できるようにしている。
この場合、制御回路１５は、モード切替信号に連動して、セレクタ３５と基準値Ｅｎ／Ｅｎｂｉとを切替制御信号Ｓｃで切り替える。また、積分回路３６に対して所定周期で積分された調光基準信号＜Ｙｎ＞/＜Ｙｎｂｉ＞をサンプル／ホールドして減算回路４５に出力させる制御信号Ｓｓｈを印加する。
調光回路３７から出力される調光信号は、絞り駆動回路２３に出力される。

絞り駆動回路２３は、調光信号が例えば正の値の場合には絞り２２の開口量を小さくし、逆に負の値の場合には絞り２２の開口量を大きくして、照明光量を調整し、調光基準信号＜Ｙｎ＞/＜Ｙｎｂｉ＞が適正な明るさの基準値Ｅｎ／Ｅｎｂｉになるように自動調光する。
この自動調光により、ＣＣＤ２９により撮像され、モニタ５に表示される内視鏡画像は、常時適正な明るさが保たれるようになる。
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Ｒ、Ｇ、Ｂ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信号となり、視認性が向上する。
本実施例による作用を図５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に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。

この場合には、制御回路１５は、ＣＤＳ回路３２からの出力信号が積分回路３６側に入力されるようにセレクタ３５の信号切替を制御する。そして、ＣＤＳ回路３２の出力信号により、調光基準信号＜Ｙｎ＞を生成し、さらに調光回路３７により明るさの基準値Ｅｎを減算した調光信号を光源装置３の絞り駆動回路２３に送り、絞り２２を適切な照明光量となるように制御する。
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、適切な明るさの画像が得られる照明状態で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が照明光路中に配置されるように制御する。図３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、第２マトリクス回路３９のマトリクス係数を特に、輝度信号Ｙｎｂｉにおける（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する。

またセレクタ３５を切り替えて第２マトリクス回路３９からの輝度信号Ｙｎｂｉがセレクタ３５を経て積分回路３６に入力され、調光基準信号＜Ｙｎｂｉ＞となり、さらに調光回路３７により明るさの基準値Ｅｎｂｉを減算して調光信号が生成される。この調光信号により照明光量を調整する。そして、この狭帯域光観察モードにおいて診断を行い易い適切な照明光量に設定する。
また、上記信号処理系の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３９のマトリクス係数を特に色信号Ｂによる信号成分の比率が大きくなるように変更しているので、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観察することができる。

また、Ｙ／Ｃ分離・同時化回路３３における色差信号Ｃｒ，Ｃｂを生成する際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Ｇの照明光のもとで撮像した表層より深部側の血管走行状態などの分解能を向上することができる。
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。

このように本実施例によれば、通常光観察モードにおいても狭帯域光観察モードにおいてもそれぞれの輝度信号から調光に適した調光信号を生成するようにしているので、それぞれ観察に適した明るさの内視鏡画像が得られる。
また、通常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。
次に調光基準信号を生成する各色信号の寄与の比率を、通常光観察モード及び狭帯域光観察モードそれぞれにおいて、適切に設定した具体例を説明する。

図６は変形例における調光信号生成回路３４Ｂの周辺部の構成を示す。この調光信号生成回路３４Ｂにおいては、第１マトリクス回路３８の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、それぞれ乗算器４７ａ、４７ｂ、４７ｃに入力され、乗算係数を格納したＲＯＭ４８から出力される係数とそれぞれ乗算された後、加算回路４９で加算される。
ＲＯＭ４８には、通常光観察モード時における係数と、狭帯域光観察モード時における係数とが格納されており、制御回路１５はモード切替信号に連動して、対応する係数を読み出して乗算器４７ａ、４７ｂ、４７ｃに出力させる。
具体的には、通常光観察モード時には、ＲＯＭ４８から５：９：３の比率の係数（平均化した場合には、５／１７：９／１７：３／１７）が、乗算器４７ａ、４７ｂ、４７ｃに入力され、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号とそれぞれ乗算された後、加算回路４９によりこれらが加算される。

従って、通常光観察モード時における加算回路４９から出力される平均化される前の調光基準信号Ｙｎは、Ｙｎ＝５Ｒ／１７＋９Ｇ／１７＋３Ｂ／１７となる。

また、狭帯域光観察モード時には、ＲＯＭ４８から０：５：１２の比率の係数（平均化した場合には、０／１７：５／１７：１２／１７）が、乗算器４７ａ、４７ｂ、４７ｃに入力され、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号とそれぞれ乗算された後、加算回路４９によりこれらが加算される。
従って、狭帯域光観察モード時における加算回路４９から出力される平均化される前の調光基準信号Ｙｎｂｉは、Ｙｎｂｉ＝０×Ｒ／１７＋５Ｇ／１７＋１２Ｂ／１７となる。 このようにして、加算回路４９の出力信号Ｙｎ又はＹｎｂｉ（つまりＹｎ/Ｙｎｂｉ）は、積分回路３６に入力され、積分されてそれぞれ調光基準信号＜Ｙｎ＞/＜Ｙｎｂｉ＞となり、調光回路３７に入力される。
その他の構成は、実施例１と同様である。

本変形例によれば、実施例１の場合と同様に、通常光観察モード時及び狭帯域光観察モード時それぞれにおいて、色信号の比率を適切に設定して調光基準信号を生成するようにしているので、各モードにおいて診断し易い明るさの画像を得ることができるようになる。
なお、上記のように狭帯域光観察モード時において、狭帯域透過フィルタ部ＲａによるＲの色信号を抑圧した信号処理を行うようにしているので、図３に示した狭帯域用フィルタ２４として、この狭帯域透過フィルタ部Ｒａの透過特性を有しない狭帯域用フィルタを採用しても良い。この場合には狭帯域用フィルタは、狭帯域透過フィルタ部Ｇａ，Ｂａを有する２峰性フィルタとなり、より低コスト化することができる。

次に図７から図９を参照して、本発明の実施例２を説明する。図７は、本発明の実施例２を備えた内視鏡装置１Ｂの構成を示す。実施例１では、カラーフィルタ（色分離用光学フィルタ）を備えた同時式の内視鏡２を用いてカラー撮像を行う同時式の内視鏡装置１であったが、本実施例はカラーフィルタを有しない面順次式の内視鏡２Ｂを用いて面順次でカラー撮像を行う面順次式の内視鏡装置１Ｂである。
図７に示すようにこの内視鏡装置１Ｂは、内視鏡２Ｂと、この内視鏡２Ｂに照明光を供給する光源装置３Ｂと、内視鏡２Ｂ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ビデオプロセッサ４Ｂと、このビデオプロセッサ４Ｂ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２Ｂは、図１の内視鏡２において、色分離フィルタ３０を設けたＣＣＤ２９でなく、色分離フィルタ３０を有しないＣＣＤ２９、つまりモノクロのＣＣＤを採用している。
また、光源装置３Ｂは、図１の光源装置３において、例えば絞り２２とフィルタ２４との間の光路中に回転フィルタ５１が配置され、この回転フィルタ５１は、モータ５２により一定速度で回転される。
この回転フィルタ５１には、図８（Ａ）に示すようにＲ，Ｇ，Ｂの各帯域の光をそれぞれ透過するＲ，Ｇ，Ｂフィルタ５３Ｒ，５３Ｂ，５３Ｂが周方向に取り付けられている。これらＲ，Ｇ，Ｂフィルタ５３Ｒ，５３Ｂ，５３Ｂの透過特性は、図８（Ｂ）に示すように、それぞれＲ，Ｇ，Ｂの波長域を広帯域に透過する透過部Ｒｂ，Ｇｂ，Ｂｂを備えている。

そして、通常光観察モード時には、回転フィルタ５１のＲ，Ｇ，Ｂフィルタ５３Ｒ，５３Ｂ，５３Ｂを透過した広帯域のＲ．Ｇ，Ｂ照明光が面順次でライトガイド１３に供給される。
一方、狭帯域光観察モード時には、さらに狭帯域用フィルタ２４が光路中に配置され、回転フィルタ５１のＲ，Ｇ，Ｂフィルタ５３Ｒ，５３Ｂ，５３Ｂを透過した広帯域のＲ，Ｇ，Ｂ照明光がさらに狭帯域用フィルタ２４により狭帯域のＲ，Ｇ，Ｂ照明光にされて面順次でライトガイド１３に供給される。
また、本実施例におけるビデオプロセッサ４Ｂでは、ＣＣＤ駆動回路３１によりＣＣＤ２９を駆動し、ＣＣＤ２９により撮像された撮像信号は、ＣＤＳ回路３２に入力され、ＣＤＳ処理される。

このＣＤＳ回路３２の出力信号は、Ａ／Ｄ変換回路５４に入力され、デジタル信号に変換されると共に、調光信号生成回路５５を構成する検波回路５６を経て調光回路５７に入力される。
Ａ／Ｄ変換回路５４により生成されたデジタル信号は、同時化回路５８に入力され、同時化回路５８を構成するメモリに面順次で撮像されたＲ，Ｇ，Ｂの色成分画像が一時格納された後、同時に読み出されて同時化されたＲ，Ｇ，Ｂ信号がマトリクス回路５９に出力される。
このマトリクス回路５９のマトリクス係数は、制御回路１５により通常光観察モード時と狭帯域光観察モード時とで変更される。具体的には、通常光観察モード時には、単位のマトリクスであるが、狭帯域光観察モード時には実施例１の第２マトリクス回路３９と類似した機能を持つようにマトリクス係数が変更される。

このマトリクス回路５９の出力信号は、実施例１と同様に拡大回路４０，強調回路４１によりそれぞれ拡大処理と強調処理がされた後、出力端からモニタ５に出力される。
図９は調光信号生成回路５５の回路例を示す。面順次のＲ，Ｇ，Ｂ信号は、検波回路５６を構成する例えばゲイコントロールアンプ（ＧＣＡと略記）６１に入力され、このＧＣＡ６１のゲイン制御端子には、制御回路１５からのゲイン制御信号Ｓｇｃが印加される。ＧＣＡ６１は、ゲイン制御信号Ｓｇｃの信号レベルにより、入力信号を増幅して出力する際のゲイン（増幅率）が可変制御される。
ゲイン制御信号Ｓｇｃは、面順次の入力信号の信号期間毎に変化し、通常光観察モード時には、例えばＧＣＡ６１のゲインがＲ，Ｇ，Ｂの入力信号に対して、例えば５：９：３の比率に設定される。平均化（規格化）した場合の比率設定では、５／１７：９／１７：３／１７となる。

一方、狭帯域光観察モード時には、例えばＧＣＡ６１のゲインがＲ，Ｇ，Ｂの入力信号に対して、例えば０：５：１２の比率に設定される。平均化した場合の比率設定では、０／１７：５／１７：１２／１７となる。
また、上記ＧＣＡ６１の出力信号は、積分回路３６に入力され、積分されて調光基準信号＜Ｙｎ＞／＜Ｙｎｂｉ＞が生成される。
通常光観察モード時における調光基準信号＜Ｙｎ＞は、＜Ｙｎ＞＝５＜Ｒ＞／１７＋９＜Ｇ＞／１７＋３＜Ｂ＞／１７となる。
また、狭帯域光観察モード時における調光基準信号＜Ｙｎｂｉ＞は、＜Ｙｎｂｉ＞＝０×＜Ｒ＞／１７＋５＜Ｇ＞／１７＋１２＜Ｂ＞／１７となる。

この積分回路３６から出力される調光基準信号＜Ｙｎ＞/＜Ｙｎｂｉ＞は、調光回路５７を構成する減算回路４５に入力され、基準値発生回路４６の基準値Ｅｎ／Ｅｎｂｉと減算された信号が調光信号として絞り駆動回路２３に出力される。
また、基準値Ｅも制御回路１５からの切替制御信号Ｓｃにより、その値が通常光観察モード時及び狭帯域光観察モード時に応じて可変設定される。
なお、検波回路５６を乗算器及び係数器により構成しても良い。
このような構成及び作用を有する本実施例によれば、実施例１の変形例の場合と同様に通常光観察モード時及び狭帯域光観察モード時それぞれにおいて、適切に照明光量を自動調整することができる。

図１０は、変形例のビデオプロセッサ４Ｃの構成を示す。このビデオプロセッサ４Ｃは、同時式であった実施例１における調光信号生成回路３４を適用したもので、この調光信号生成回路３４に類似する面順次式の調光信号生成回路３４Ｃを有する。
このため、このビデオプロセッサ４Ｃは、図７のビデオプロセッサ４Ｂにおいて、マトリクス回路５９の代わりに、実施例１の第２マトリクス回路３９を採用している。この第２マトリクス回路３９は、同時化回路５８から出力されるＲ，Ｇ，Ｂ信号から輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙに変換する。
この場合、この第２マトリクス回路３９のマトリクス係数は、実施例１のように、モード切替に連動して制御回路１５により切り替えられる。

つまり、通常光観察モード時には、第２マトリクス回路３９は、ＲＧＢ信号から輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙに変換するが、狭帯域光観察モード時には、実施例１で説明した式（１）のように変換する。
そして、狭帯域光観察モード時における輝度信号Ｙｎｂｉは、調光信号生成回路３４Ｃを構成するセレクタ３５を介して積分回路３６により積分されて調光基準信号＜Ｙｎｂｉ＞となり、調光回路３７に入力されて調光信号となる。
また、通常光観察モード時にはＣＤＳ回路３２の出力信号が、調光信号生成回路３４Ｃを構成するセレクタ３５を介して積分回路３６により積分されて調光基準信号＜Ｙｎ＞となり、調光回路３７に入力されて調光信号となる。

なお、強調回路４１の出力信号は、第３マトリクス回路４２に入力され、色信号ＲＧＢに変換された後、出力端からモニタ５に出力される。
このような構成による変形例によれば、面順次式の場合であるが、実施例１と同様の作用効果が得られる。
なお、上述した各実施例等を部分的に組み合わせて構成される実施例等も本発明に属する。例えば、実施例２においても、狭帯域用フィルタ２４として、実施例１で説明したように狭帯域透過フィルタ部Ｒａの透過特性を有しないで、狭帯域透過フィルタ部Ｇａ，Ｂａを有する２峰性フィルタを用いても良い。

［付記］
１．請求項１、２、３、４において、前記調光基準信号は、狭帯域光観察時には緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の波長域に対応するＧ及びＢの色信号を用いて生成する。
２．請求項１、２、３、４において、前記調光基準信号は、ゲインコトロールアンプを用いて生成される。
３．請求項１、２、３、４において、前記調光基準信号は、複数の乗算器を用いて生成される。

４．内視鏡に設けられた撮像手段により撮像するために、複数の波長域にまたがる照明光を発生する光源装置と、
前記光源装置からの照明光を伝送して照明された被写体を、前記撮像手段により撮像された信号に対する信号処理を行う信号処理装置と、
前記信号処理装置に設けられ、前記照明光の光量を調整するために調光基準信号を生成する調光基準信号生成回路とを備えた内視鏡装置において、
前記光源装置は、広帯域の照明光と狭帯域の照明光とを切り替えて発生可能で、かつ前記調光基準信号生成回路は、広帯域の照明光による通常光観察時と、狭帯域の照明光による狭帯域光観察時とにおいて、少なくとも複数の波長域で撮像した色信号成分の比率を変更して調光基準信号を生成することを特徴とする内視鏡装置。

複数の波長域にまたがる照明光により照明された体腔内の被写体を内視鏡に内蔵した撮像手段により撮像した信号に基づいて、照明光量を調整する調光基準信号を生成する場合、通常光観察時と狭帯域光観察時それぞれにおいて、複数の波長域で撮像した色信号成分の比率を変更して調光基準信号を生成することにより、それぞれの観察時において適切な照明光量に設定でき、診断し易い画像が得られる。

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を示す特性図。 調光信号生成回路の構成例を示す図。 本実施例の動作説明用のフローチャート図。 変形例における調光信号生成回路周辺部の構成を示す図。 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。 回転フィルタの構成及び透過特性を示す図。 調光信号生成回路の構成を示す回路図。 変形例のビデオプロセッサの構成を示すブロック図。 従来の面順次式の内視鏡装置の概略構成図。 従来の同時式の内視鏡装置の概略構成図。

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…Ｙ／Ｃ分離・同時化回路
３４…調光信号生成回路
３５…セレクタ
３６…積分回路
３７…調光回路
３８、３９、４２…マトリクス回路
４５…減算回路
代理人 弁理士 伊藤 進

Claims (4)

1. 複数の波長域にまたがる照明光により照明された被写体を、内視鏡に設けられた撮像手段により撮像した信号に基づいて生成した調光基準信号を用いて、前記照明光の光量を調整する内視鏡用調光信号生成装置において、
   広帯域の照明光による通常光観察時と、狭帯域の照明光による狭帯域光観察時とにおいて、少なくとも複数の波長域で撮像した色信号成分の比率を変更して調光基準信号を生成したことを特徴とする内視鏡用調光信号生成装置。
2. 前記広帯域の照明光及び狭帯域の照明光は、それぞれ複数の波長域の照明光を同時に照明する同時式照明光であり、前記調光基準信号は、狭帯域光観察時には短波長側で撮像した色信号の比率を長波長側で撮像した色信号よりも大きくして生成されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用調光信号生成装置。
3. 前記広帯域の照明光及び狭帯域の照明光は、それぞれ複数の波長域の照明光を順次照明する面順次式照明光であり、前記調光基準信号は、狭帯域光観察時には短波長側で撮像した色信号の比率を長波長側で撮像した色信号よりも大きくして生成されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用調光信号生成装置。
4. 前記調光基準信号により前記照明光の光量を調整する際の目標となる値を、前記通常光観察時と狭帯域光観察時とにおいて切り替えることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用調光信号生成装置。

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