CN100450425C - 内窥镜用信号处理装置 - Google Patents

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Abstract

内窥镜中设置了固体摄像元件，该固体摄像元件具有进行光电转换的图像区域以及光学黑体区域、并内置有放大率可变的功能，对于从该固体摄像元件输出的模拟的输出信号，第一信号钳位电路以不受光学黑体区域的缺陷像素影响的模拟的基准信号进行钳位，以适于模拟信号处理电路的输入范围。该钳位后的信号由模拟信号处理电路进行通过图像区域进行了光电转换的信号成分的提取处理。该模拟信号处理电路的输出信号由第二信号钳位电路、使用比光学黑体区域中的至少水平方向的像素数大的像素数的输出信号，对所述光学黑体区域的信号进行钳位。

Description

内窥镜用信号处理装置
技术领域
本发明涉及进行对于内窥镜中内置的摄像元件的信号处理的内窥镜用信号处理装置。
背景技术
近年来，在内窥镜的插入部的前端部内置了固体摄像元件的电子内窥镜正在普及。此外，例如日本特开2001-29313号公报中公开的那样，提出了内置了在固体摄像元件的内部具有放大功能的固体摄像元件的电子内窥镜。如该先前的例子这样，在固体摄像元件的内部具有放大功能的电子内窥镜中，从信号处理装置侧施加对放大率(或灵敏度)进行可变控制的放大率控制信号，从而可以对从固体摄像元件输出的输出信号的信号电平进行可变控制，因此具有如下优点：例如在荧光观察这样微弱的光的情况下，也可以得到S/N好的图像。
在将这样的通过放大率控制信号的施加可以改变放大率的固体摄像元件容纳于电子内窥镜的前端部的情况下，与通常的固体摄像元件同样，希望尽可能地减小尺寸来容纳。
因此，作为内置于现有的电子内窥镜中的可改变放大率的电荷耦合元件(略记作CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合装置))97，如图15(a)所示，采用与(与内置于内窥镜的情况相比，将尺寸小型化的必要性小的)CCD 98(参照图15(b))相比，减少了光学黑体区域(略记作OB区域)的水平方向的宽度(像素数)的元件。
使用这样的CCD 97，经由水平传输路径读出积蓄在图像区域中的信号电荷时，例如成为图15(c)这样。如图15(c)所示，有时在所读出的输出信号中存在从正常的光电转换电平向大的一方大幅脱离的像素、即缺陷像素。
该缺陷像素通常被称作亮点。该亮点由光电二极管形成时的杂质引发，而且表示取决于温度的特性，温度越高则亮点的影响越大。具体来说，如图15(d)所示，亮点的强度(输出电平)与温度大致成正比地增大。
此外，亮点在增大放大率或积蓄时间时其强度增大，更具体来说，如图15(e)所示，其强度与放大率大致成正比地增大。
为了表示这样的特性，在插入体内来进行内窥镜检查的医疗用的电子内窥镜中，处于在高于常温的温度下使用的状态，因此希望减轻亮点的影响。另外，也考虑了利用珀尔贴(Peltier)元件来进行冷却的方法，但若使用帕尔贴元件则导致电子内窥镜的插入部的前端部变粗。
使用这样的CCD 97进行信号处理而得到内窥镜图像的情况下，CCD输出信号被输入到进行相关双采样(Correlated double sampling，略记作CDS)的CDS电路中，但需要在其前级进行模拟钳位(analog clamp)以适于该CDS电路的输入范围。
在先前例子中，在输入CDS电路等模拟信号处理电路的情况下，由于在CCD 97的光学黑体(略记作OB)区域中进行钳位，所以若OB区域中存在亮点，则被钳位到比原来要钳位的电位电平高的电位电平，因此图像区域的输出电平相对降低，图像内发生出现黑线这样的画质的恶化(如后所述，在图6B中也进行说明)。
此外，这样在元件本身内可改变放大率的CCD 97的情况下，可以将放大率设定得较大来使用，所以与不能改变放大率的通常的CCD相比，亮点的影响变得显著。
此外，如上所述，在内窥镜用的CCD 97中，很大程度上需要减小芯片尺寸，OB区域的、特别是水平方向的像素数少，因此具有存在亮点时画质劣化的缺点。
本发明鉴于上述方面而完成，其目的在于提供可以防止OB区域中的亮点等缺陷像素引起的画质的劣化的内窥镜用信号处理装置。
发明内容
本发明的特征在于，包括：
模拟信号处理单元，其对于从设置于内窥镜中的固体摄像元件输出的模拟的输出信号，进行由图像区域进行了光电转换的信号成分的提取处理，该固体摄像元件具有进行光电转换的所述图像区域以及光学黑体区域、内置放大率可变的功能；
第一信号钳位单元，其对不受所述光学黑体区域的缺陷像素的影响的模拟的基准信号进行钳位，以适合于所述模拟信号处理单元的输入范围，输入到所述模拟信号处理单元；以及
第二信号钳位单元，其对于所述模拟信号处理单元的输出信号，使用来自如下像素的输出信号对所述光学黑体区域的信号进行钳位：所述像素的像素数比所述光学黑体区域中的至少水平方向的像素数大。
通过上述结构，不对有存在缺陷像素的可能性的光学黑体区域的信号进行钳位，而以不受虚拟部等缺陷像素影响的信号为基准信号进行钳位。进而，通过以大于光学黑体区域中的水平方向的像素数的像素数的输出信号进行钳位，可以防止光学黑体区域中的亮点等缺陷像素引起的画质的劣化。
附图说明
图1是表示具有本发明的实施例1的内窥镜装置的概略结构的方框图。
图2是表示实施例1的电荷耦合元件型固体摄像元件的结构的方框图。
图3是实施例1的各种脉冲ΦCMD、ΦS1、ΦS2的时序图。
图4是表示实施例1的CMD施加电压和CMD放大率的关系的说明图。
图5A是表示构成实施例1的视频信号处理电路的结构的方框图。
图5B是表示图5A中的模拟钳位电路的结构的方框图。
图5C是表示图5A中的数字钳位电路的结构的方框图。
图6A是表示模拟钳位电路中的动作内容的时序图。
图6B是表示先前例子中的模拟钳位电路中的动作内容的时序图。
图7是实施例1的特殊光模式时的CCD的驱动的时序图。
图8是实施例1的普通光模式时的CCD的驱动的时序图。
图9是表示实施例1的CCD灵敏度特性(监视器输出信号)的曲线图。
图10是表示实施例1的CCD灵敏度特性(S/N)的曲线图。
图11是表示实施例1的RGB旋转滤波器的结构的平面图。
图12是表示实施例1的荧光观察中的光源装置的分光特性的曲线图。
图13是表示实施例1的荧光观察中的荧光以及反射光的分光特性的曲线图。
图14A是表示本发明的实施例2中的视频信号处理电路的结构的方框图。
图14B是对于有亮点的像素、用其周围的像素进行数字图像校正的说明图。
图14C是表示亮点校正电路的结构的图。
图14D是表示变形例中的视频信号处理电路的结构的方框图。
图15是表示先前例子中的电荷耦合元件型固体摄像元件的结构等的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施例。
(实施例1)
参照图1至图13说明本发明的实施例1。
首先，说明具有本实施例的内窥镜装置的结构。
如图1所示，具有实施例1的内窥镜装置1构成为包括：被插入患者的体腔内的医疗用的电子内窥镜(以下，略记作内窥镜)2；自由装卸地连接了该内窥镜2，并对内窥镜2供给照明光，同时进行对于摄像单元的信号处理的处理器3；以及显示内窥镜图像的监视器6。
处理器3内置有实施例1的内窥镜用信号处理装置(以下，简单地略记作信号处理装置)4和光源装置5。另外，也可以将光源装置5与处理器3分开设置。
在处理器3的视频输出端连接监视器6，在该监视器6中，输入通过由处理器3的信号处理装置4进行图像处理生成的视频信号，显示与该视频信号对应的内窥镜图像。
内窥镜2具有被插入患者体腔内的细长的插入部10。
这里，插入部10在消化管用、支气管用、头颈部用(咽头部用)或膀胱用的情况下，由软性材料构成，在腹腔、胸腔或子宫用的情况下，由硬性材料构成。在该插入部10的内部插入了传输照明光的光导管(lightguide)11。该光导管11的后端自由装卸地与处理器3的光源装置5连接，从光源装置5对该光导管11的后端供给照明光。
对该光导管11的后端供给的照明光通过该光导管11被传输到其前端面。该导光管11的前端面被配置在插入部10的前端部12内，从该光导管11的前端面再经由安装在相对的照明窗上的照明透镜13被照射到体腔内的患部等被摄体侧。
在该前端部12，与照明窗邻接地设有观察窗，该观察窗上安装有将被摄体成像的物镜14，在该成像位置配置有电荷耦合元件(略记作CCD)19。另外，在物镜14和CCD 19之间的光路中配置有在荧光观察的情况下所使用的除去激发光的激发光截止滤波器15。
配置在CCD 19的前面侧的激发光截止滤波器15仅使特定波段透过。在本实施例中，该激发光截止滤波器15具有使从活体组织发出的自荧光(大概500nm以上的波长)透过，而不使激发光透过的分光特性。
来自被摄体的反射光以及自荧光经由物镜14以及激发光截止滤波器15在CCD 19的受光面上成像。
被配置在插入部10的前端部12内的CCD 19与被插入到插入部10内的CCD驱动信号线16连接，同时经由配置在CCD 19附近的前置放大器18与CCD输出信号线17连接。
配置在插入部10的前端部12的CCD 19是配设在物镜14的成像位置的图像传感器。在图1中被配设为直视状，但也可以配设为斜视或侧视状。
此外，CCD 19经由驱动信号线16与处理器3内的信号处理装置4的CCD驱动单元31连接。CCD 19通过由CCD驱动单元31生成的驱动信号进行电子快门控制、信号电荷的积蓄、灵敏度控制以及读出。
由物镜14以及激发光截止滤波器15形成在CCD 19的受光面上的被摄体像由CCD 19的各像素进行光电转换后，被传输并从输出放大器输出。来自该CCD 19的输出信号被前置放大器18放大后，经由被插入到插入部10内的CCD输出信号线17，从连接部被输入到构成信号处理装置4的视频信号处理电路38的模拟处理电路(或模拟信号处理部)33，该信号处理装置4在自由装卸地连接了该连接部的处理器3内。
此外，内窥镜2在插入部10的基端侧的连接部等中设置有存储装置20。该存储装置20例如由CPU 21和存储器22构成。
存储器22例如使用非易失性的EEPROM等，可以存储数据。
CPU 21进行对存储器22的数据读出以及写入控制，同时控制处理器3内的CPU 30和数据的收发(通信)。
存储器22中存储有普通光模式时的R、G、B的三种波长的积蓄时间(电子快门速度)、以及特殊光模式(荧光观察)时的Ex1(荧光)、Ex2(绿反射光)、Ex3(红反射光)的三种波长的积蓄时间(电子快门速度)。此外，存储器22中也可以存储有电荷清除时间和R、G、B和Ex1、Ex2、Ex3的三种波长的积蓄时间比，以代替存储积蓄时间。
存储器22中，在荧光的波长和反射光的两种波长下，荧光的波长的积蓄时间被设定为比反射光的两种波长的积蓄时间长。
存储器22中存储的普通光模式的R、G、B的三种波长的积蓄时间被设定为比设置了不是CCD 19这样的灵敏度可变CCD的CCD的内窥镜时更短的时间。
作为存储在存储器22中的特殊光模式的三种波长的积蓄时间，根据多个内窥镜的种类(支气管用、上部消化管用、下部消化管用、头颈部用、膀胱用等)而分别设定最佳的积蓄时间。这是由于在每个部位得到的荧光强度和反射光强度不同，为了使它们成为相同程度的强度，积蓄时间按部位设定在三种波长间。
存储器22中除了所述积蓄时间的数据以外，还存储有与内窥镜相关联的其它的数据等。
作为该情况下的存储数据，例如有内窥镜机种(种类)名、内窥镜系列号、白平衡设定值{普通光用、特殊光用(荧光观察)}、内窥镜连接到处理器并接通电源的次数、内窥镜的钳子通道的信息、内窥镜的前端部外径数据、内窥镜的插入部外径数据等。
在本实施例中，信号处理装置4具有：CPU 30、CCD驱动单元31、CCD灵敏度控制单元32、模拟处理电路33、模拟/数字转换器(以下，称作A/D转换器)34、数字处理电路35、数字/模拟转换器(以下，称作D/A转换器)36、测光单元37。
光源装置5构成为包含：灯40、光圈41、光圈控制单元42、RGB旋转滤波器43、电机44、聚光透镜45、旋转滤波器切换单元46、RGB旋转滤波器控制单元47、模式切换单元50。
内窥镜2被连接到处理器3时，CPU 30经由CPU 21对存储在存储器22中的各种数据进行读出控制。在该情况下，存储在存储器22中的各种数据经由CPU 21被输出到CPU 30，由CPU 30进行各种数据的读出。
此外，CPU 30对CCD驱动单元31输出从存储器22取得的普通光模式和特殊光模式(荧光观察)时的三种波长的积蓄时间数据。
进而，CPU 30对数字处理电路35输出内窥镜机种名、系列No.、白平衡设定值(普通光用、特殊光用)等。
接着，详细说明CCD 19。
在本实施例中，作为CCD 19，例如使用U.S.PAT.No.5,337,340号“Charge Multiplying Detector(CMD)suitable for small pixel CCD imagesensors”所记载的利用碰撞电离现象的灵敏度可变的CCD。
CCD 19中，对CCD内的水平传输路径和输出放大器之间或者每个像素设置电荷放大部，通过从处理器对该电荷放大部施加高电场的脉冲，信号电荷从强电场得到能量，与价电子带的电子碰撞，通过碰撞电离而新生成信号电荷(二次电子)。
例如，在利用雪崩效应的情况下，通过一个脉冲的施加而连锁反应地产生二次电子生成，但利用碰撞电离的情况下，仅是通过比较低电压的一个脉冲的施加来生成一组电子一空穴对。
在该CCD 19中，在电荷放大部被设置在输出放大器前级的情况下，通过控制施加的脉冲的电压值(振幅)，可以任意地放大信号电荷数。
另一方面，在针对每个像素设置了电荷放大部的情况下，通过控制施加的脉冲的电压值(振幅)或脉冲数，可以任意地放大信号电荷数。
然后，在本实施方式的情况下，作为CCD 19，如图2所示，使用将电荷放大部设置于水平传输路径和输出放大器之间的FFT(Full FrameTransfer，全帧传输)型的单CCD。
CCD 19具有图像区域60、OB(Optical Black)区域61、水平传输路径62、虚拟部63、电荷放大部64、输出放大器部65。此外，电荷放大部64由与水平传输路径62的单元数大致相同的单元数或约2倍的单元数构成。
由图像区域60的各像素进行光电转换而生成的信号电荷由垂直传输脉冲ΦP1、ΦP2按每一个水平行传输到水平传输路径62，由水平传输脉冲ΦS1、ΦS2从水平传输路径62传输给虚拟部63以及电荷放大部64。然后，通过对由多个单元构成的电荷放大部64的各单元施加灵敏度控制脉冲φCMD，信号电荷在各单元传输，同时依次一级一级地放大，并依次传输到输出放大器部65。输出放大器部65将来自电荷放大部64的信号电荷转换为电压后输出。
OB区域61由与图像区域60相同的光电二极管构成，其感光面通过金属遮光，可以用于校正黑电平由于温度或放大率发生变化的现象。
此外，虚拟部63在传输来自图像区域60以及OB区域61的像素的信号时使用。该虚拟部63由与水平传输路径62同样的元件构成，该虚拟部63不存在图像区域60或OB区域61的光电二极管的像素的情况下的缺陷像素，也几乎没有温度特性。
因此，如后所述，通过在该虚拟部63的信号输出期间进行在执行模拟处理的模拟电路中所需的模拟钳位处理，得到与不存在亮点的情况下的本来的OB区域61中的模拟钳位近似同等的信号。
另外，在本实施例所使用的CCD 19中，灵敏度控制脉冲φCMD和水平传输脉冲φS1、φS2的相位如图3(a)、(b)以及(c)所示。换言之，在图3(b)所示的水平传输脉冲φS1上升之前，图3(a)的灵敏度控制脉冲φCMD上升，在水平传输脉冲φS1下降之前，φCMD下降。此外，图3(a)的灵敏度控制脉冲φCMD与图3(c)所示的水平传输脉冲φS2为反相位。
由电荷放大部64得到的灵敏度放大率通过改变从CCD驱动单元31对电荷放大部64的灵敏度控制脉冲φCMD的电压值(振幅)的大小而可变。由电荷放大部64得到的灵敏度放大率如图4所示，其特性为相对于对电荷放大部64的施加电压，在超过某一阈值Vth时开始电荷放大，由此随着增大，灵敏度放大率呈指数函数地增大。
另外，灵敏度控制脉冲φCMD在0(V)～阈值Vth中，不进行信号电荷的放大而仅在电荷放大部64中传输。此外，电荷放大开始的阈值或灵敏度放大率相对于施加电压的急剧度在设计上是可变的。
CCD 19中设置电子快门功能。电子快门的动作原理与一般的CCD相同，是利用例如对溢位漏极(Over Flow Drain)施加的脉冲的电压值(振幅)引起的溢位特性的变化的基板排出形式。
对溢位漏极施加的电子快门用的脉冲φOFD被输入CCD 19(H电平)的期间，CCD 19的像素内的信号电荷(含噪声电荷)被排出到基板，CCD 19的像素中不积蓄信号电荷。
电子快门脉冲φOFD未输入CCD 19的期间，在CCD 19的像素中积蓄信号电荷。
此外，作为φOFD的脉宽和脉冲数可以设定任意的值，因此可以由任意时间控制CCD 19的信号电荷的积蓄时间。
图5A表示本实施例的信号处理装置4中的视频信号处理电路38的结构，该视频信号处理电路38根据CCD 19的输出信号进行由图像区域60进行光电转换后的信号的直流再现和信号成分的提取处理等。
在先前例子中，为了再现固体摄像元件的输出信号中的、被光电转换后的信号中的黑电平，对OB区域的输出信号钳位后进行了直流再现，但在本实施例中，如以下所说明的那样，具有接近OB区域的信号电平的信号电平，将不存在亮点而不具有光电转换的功能的虚拟部63的信号作为黑电平的基准信号进行钳位。
从CCD 19经由前置放大器18而放大后的CCD输出信号被输入第一模拟钳位电路(第一信号钳位部，在图中略记作模拟CLP)71，针对每个水平期间(在图6A中表示为1H期间)在虚拟部63的信号输出期间(图6A中为虚拟期间)中钳位，并调整其信号电平，使得其输入范围适合于进行相关双采样(略记作CDS)的CDS电路(在图5A等中为CDSIC)72。
输入到该CDS电路72的CCD输出信号生成提取了信号成分的基带的信号，该信号还输入到第二模拟钳位电路(第一信号钳位部)73，针对每个水平行由虚拟部63钳位之后，输入到进行A/D转换的A/D转换器(在图5A中更具体为A/D IC)34。
通过该A/D转换器34由模拟信号转换得到的数字信号输入到数字钳位电路(第二信号钳位部，或者OB电平校正处理电路)74，以数字方式进行由OB区域61的信号钳位的处理(换言之，进行信号电平校正处理，以使OB区域61的所有像素的信号电平的平均值成为黑电平)之后，输入到后置数字处理电路75。
该后置数字处理电路75对输入信号实施了白平衡处理、颜色转换处理、电子放大处理、伽马转换处理以及图像增强处理等的信号处理之后，实施同步处理，生成数字的视频信号并输出到D/A转换器36。
另外，白平衡处理和颜色转换处理在后述的普通光模式和特殊光模式(荧光观察)各自的观察模式中不同，后置数字处理电路75根据来自模式切换单元50的模式切换信号来实施不同的处理。
由该D/A转换器36转换后的模拟的视频信号输出到监视器6。此外，从D/A转换器36输出的视频信号也被输出到未图示的作为周边设备的显示装置和记录装置中。
第一模拟钳位电路71针对每个水平期间、在虚拟部63的信号输出期间，通过钳位脉冲进行钳位，将其平均电平设定为CDS IC 72的输入范围的下端。也就是说，将虚拟部63的信号用作黑电平的基准信号，在该信号的输出期间通过钳位脉冲进行钳位，进行模拟的黑电平的再现。
图5B表示该第一模拟钳位电路71的结构。前置放大器18的输出信号经由阻止直流成分的电容器81输入到CDS IC 72，同时施加到钳位用晶体管82的集电极。
在该钳位用晶体管82的基极上施加与虚拟部63的信号输出期间同步的钳位脉冲。在该晶体管82的发射极上施加设定为CDS IC 72的输入范围的下端电平的参照电压，对基极施加钳位脉冲，从而该第一模拟钳位电路71的输出端即集电极的电位被钳位到参照电压的电位。
另外，第二模拟钳位电路73的结构如果除了参照电压根据A/D转换器34的输入范围而设定的这一点，与该第一模拟钳位电路71的结构同样。
图5C表示数字钳位电路74的结构。从A/D转换器34输入的数字信号输入到减法器83，同时输入到加法器84。加法器84中，在施加OB钳位脉冲的期间，将输入信号相加。OB钳位脉冲由于为OB区域61中的水平像素数的脉宽，并且该脉宽的脉冲发生垂直像素数，所以该加法器84将整个OB区域61的像素信号相加(累计)。
该加法器84的输出信号输入到除法器85，该除法器85对加法器84的输出信号除以OB区域61的像素数，得到OB区域61的信号电平的平均值。
来自该除法器85的输出信号输入到减法器83，通过从来自A/D转换器34的输出信号减去该OB区域61的所有像素的信号电平的平均值来进行处理，以使OB区域61的所有像素的信号电平的平均值成为黑电平。换言之，从该减法器83输出的信号电平被进行电平调整(直流再现)，以使OB区域61的平均电平成为黑电平。
图6A是表示图5B的第一模拟钳位电路71的处理动作的内容的时序图。
从前置放大器18输入到第一模拟钳位电路71的(图5B中的前置放大器输出)信号在接着水平消隐期间(图6A中为BL期间)的虚拟期间中、钳位脉冲被设定为“H”电平，从而晶体管82的集电极-发射极间ON(导通)。
通过晶体管82为ON，从该第一模拟钳位电路71输出的信号电平成为直流再现的信号，该直流再现是以如下方式获得的：将虚拟部63的信号电平的直流电平钳位到参照电压，该参照电压设定为适于CDS IC 72的输入范围。
在该情况下，虚拟部63不具有光电二极管(受光部)，因此如上所述，不存在亮点这样的缺陷像素，也几乎不取决于温度，因此不发生先前例子中的在OB区域中进行钳位的情况下的、由于亮点而应被钳位的钳位电平向上偏离这样的情况。
但是，仅这样做就处于不校正温度和放大率的变化的状态，如图6A所示，与OB区域61中的(除了亮点的)本来的信号电平不同，用小的电平差d比本来的黑电平稍微低地钳位。
这样，比本来的OB区域61中的信号电平稍微低地进行了钳位，但通过图5A或图5C所示的数字钳位电路74进行使用OB区域61整体的数字钳位处理，由此可以实质性地消除该影响。
换言之，在使用OB区域61的水平以及垂直方向的所有像素进行OB钳位的情况下，即使存在亮点，作为使用了OB区域61的所有像素的情况下的平均值，也可以充分地小。
以具体例说明时，在图像区域60的水平以及垂直的像素数例如为400×400的情况下，OB区域61也(垂直方向上)形成有400个水平行，所以即使在由于水平行内其像素数少而存在亮点的水平行中该亮点的影响变大的情况下，通过用400行的所有像素进行平均，可以将其影响减小到1/400程度以下。
另外，即使不使用OB区域61的所有像素进行数字钳位，而在仅使用其一部分的情况下也可以对亮点的影响进行一定程度的抑制。换言之，即使在OB区域61的整个二维区域中的一部分的二维区域(换言之，OB区域61的多个水平行的像素数)进行OB钳位，与先前例子相比，仍然可以抑制亮点的影响。
相对于此，说明先前例子的情况时，在先前例子中，由于在OB区域61的水平像素行中进行模拟钳位，所以由于该水平行中的像素数少而哪怕存在一个亮点时，该水平行的情况下的模拟钳位处理就如图6B所示。
在该先前例子的情况下，由于在OB区域61中进行钳位脉冲，而不是在不具有光电转换的功能并且不存在缺陷像素的虚拟部63中进行，因此如图6B所示，OB区域61中存在亮点时，该直流电平由于亮点而向高于(没有亮点的情况下的)本来的OB区域61的直流电平的一方偏离。
如图6B所示，例如发生标号e所表示的电平差的钳位误差。该电平差e以高于本来的OB区域61的电平的值设定钳位电位。换言之，由于将高于实际的黑电平的值设定为黑电平，因此在图像上，以高于黑电平的部分作为黑电平，该部分被显示为黑线状，引起画质的劣化。
相对于此，根据本实施例，其特征在于，通过将输出不受(OB区域61中的)亮点的影响(或者没有亮点等缺陷像素)、并且接近于该OB区域61中的信号电平的值的信号的虚拟部63的信号作为(代替OB区域61的黑电平用的信号的)基准信号进行钳位，从而生成被钳位的信号，以便不受到亮点引起的影响(黑线状的使画质降低的影响)。
图7是表示特殊光模式时的3种波长内、1种波长的CCD 19的驱动信号和输出信号的时序图，图7(a)表示特殊光模式时的RGB旋转滤波器43的动作，图7(b)表示特殊光模式时的垂直传输脉冲φP1、ΦP2，图7(c)表示特殊光模式时的灵敏度控制脉冲φCMD，图7(d)表示特殊光模式时的水平传输脉冲ΦS1、ΦS2，图7(e)表示特殊光模式时的电子快门脉冲φOFD，图7(f)表示特殊光模式时的CCD 19的输出信号。
图8是表示普通光模式时的3种波长内、1种波长的CCD 19的驱动信号和输出信号的时序图，图8(a)表示普通光模式时的RGB旋转滤波器43的动作，图8(b)表示普通光模式时的垂直传输脉冲φP1、φP2，图8(c)表示普通光模式时的灵敏度控制脉冲φCMD，图8(d)表示普通光模式时的水平传输脉冲ΦS1、φS2，图8(e)表示普通光模式时的电子快门脉冲φOFD，图8(f)表示普通光模式时的CCD 19的输出信号。
CCD驱动单元31对于CCD 19输出垂直传输脉冲φP1、φP2、灵敏度控制脉冲φCMD、水平传输脉冲ΦS1、ΦS2、电子快门脉冲φOFD，作为驱动信号。
这里，在图7以及图8中，1循环表示3种波长内1种波长的循环，表示RGB旋转滤波器43的旋转1/3周的动作。
期间TE(特殊光模式)、TE’(普通光模式)是曝光期间。CCD 19在该曝光期间中，可以将从被摄体入射的光通过光电转换而作为信号电荷积蓄在CCD 19受光面上。
此外，期间TD(特殊光模式)、TD’(普通光模式)是如下的期间：将分别在期间TE、TE’中积蓄到图像区域60中的信号电荷由垂直传输脉冲φP1、ΦP2按每一水平行传输到水平传输路径62，并由水平传输脉冲ΦS1、ΦS2依次传输到虚拟部63、电荷放大部64、输出放大器部65，由输出放大器部65进行电荷-电压转换后输出。
在特殊光时，RGB旋转滤波器43在1循环中设定如图7(a)所示的曝光期间TE和遮光期间TD。
图7(e)所示的电子快门脉冲φOFD在图7(a)所示的曝光期间TE的起初成为进行CCD 19的像素的电荷清除用的高电平的脉冲期间TC，然后，下降为低电平，成为在CCD 19的像素中积蓄电荷的电荷积蓄期间TA。
在图7(a)所示的遮光期间TD即CCD 19的读出期间TD中，CCD驱动单元31输出图7(b)所示的垂直传输脉冲φP1、ΦP2、图7(c)所示的灵敏度控制脉冲φCMD、图7(d)所示的水平传输脉冲ΦS1、ΦS2，由此，进行CCD 19的读出，得到图7(f)所示的CCD 19的输出信号。
这里，CCD驱动单元31针对图7(c)所示的灵敏度控制脉冲φCMD，可根据从CCD灵敏度控制单元32供给的数据来改变电压值(振幅)。CCD驱动单元31将图7(c)所示的灵敏度控制脉冲φCMD按照与图7(d)所示的水平传输脉冲ΦS1、ΦS2的相位关系输出到CCD 19。
由此，在特殊光模式时，CCD驱动单元31改变对电荷放大部64施加的灵敏度控制脉冲φCMD的电压值(振幅)，并控制CCD 19以得到希望的灵敏度放大率。
在普通光模式时，RGB旋转滤波器43在1循环中设定图8(a)所示的曝光期间TE’和遮光期间TD’。
图8(e)所示的电子快门脉冲φOFD在图8(a)所示的曝光期间TE’的起初成为进行CCD 19的像素的电荷清除用的高电平的脉冲期间TC’，然后，下降为低电平，成为在CCD 19的像素中积蓄电荷的电荷积蓄期间TA’。
在图8(a)所示的遮光期间TD’即CCD 19的读出期间TD’中，CCD驱动单元31输出图8(b)所示的垂直传输脉冲φP1、ΦP2、图8(d)所示的水平传输脉冲ΦS1、ΦS2，由此，进行CCD 19的读出，得到图8(f)所示的CCD 19的输出信号。
这里，CCD驱动单元31在普通光模式时，如图8(c)所示，不输出灵敏度控制脉冲φCMD。或者，也可以输出电压值Vth或以下的灵敏度控制脉冲φCMD。
由此，在普通光模式时，电荷放大部64中不进行电荷放大，灵敏度放大率为1倍。
另外，在未设置如CCD 19中所使用的灵敏度可变CCD的一般的内窥镜与处理器3连接的情况下，CCD驱动单元31进行图8所示的普通光模式时的动作。
图7(e)以及图8(e)所示的电子快门脉冲φOFD是将各像素所积蓄的电荷排出到基板的脉冲，从曝光期间开始到曝光期间结束(遮光期间开始)，以任意的脉宽或以多个脉冲数输出。
图7以及图8所示的期间TE、TE’是CCD 19的图像区域60中可积蓄被摄体像的期间，但图7(e)以及图8(e)所示的电子快门脉冲φOFD输出的期间TC、TC’不积蓄信号电荷。而且，图7(e)以及图8(e)所示的电子快门脉冲φOFD不输出时，CCD 19的各像素中开始积蓄信号电荷。从积蓄开始到遮光期间开始的期间TA(＝期间TE-期间TC)(特殊光模式)、TA’(＝期间TE’-期间TC’)(普通光模式)成为实质的积蓄时间。
各波长的电子快门脉冲φOFD对CCD 19输出来自CPU 30的基于各波长的积蓄时间的脉宽或脉冲数。
例如，设特殊光模式时的3种波长为Ex1、Ex2、Ex3时，存储器22中存储的特殊光模式时的3种波长间的积蓄时间为TA(Ex1)＝TE、TA(Ex2)＝0.2*TE、TA(Ex3)＝0.1*TE的情况下，这些数据经由CPU 30供给到CCD驱动单元31，从CCD驱动单元31对CCD 19输出的电荷清除的电子快门脉冲φOFD的脉宽为OFD(Ex1)＝0*TE、OFD(Ex2)＝0.8*TE、OFD(Ex3)＝0.9*TE。
此外，存储器22中存储的普通光模式时的3种波长间的积蓄时间为例如TA’(R)＝0.7*TE、TA’(G)＝0.7*TE’、TA’(B)＝0.7*TE’的情况下，这些数据经由CPU 30供给到CCD驱动单元31，基于这些数据从CCD驱动单元31对CCD 19输出电子快门脉冲φOFD。进行电荷清除的电子快门脉冲φOFD的脉宽为OFD(R)＝OFD(G)＝OFD(B)＝0.3*TE’。
如上所述，CCD 19的输出信号由视频信号处理电路38生成数字的视频信号，由D/A转换器36转换为模拟的视频信号之后，输出到监视器6等。
在该情况下，在视频信号处理电路38中的数字处理电路35中处理的白平衡处理和颜色转换处理在普通光模式和特殊光模式(荧光观察)的各个观察模式下不同，数字处理电路35根据来自模式切换单元50的模式切换信号实施不同的处理。
在特殊光模式(荧光观察)中的颜色转换处理中，对荧光的波长和反射光的2种波长乘以一定的矩阵系数，构建荧光的波长和反射光的2种波长的合成图像。
此外，在白平衡处理中，存储在存储器22中的设定值经由CPU 30输入到数字处理电路35，从而设定普通光模式和特殊光模式(荧光观察)中不同的白平衡。
测光单元37中输入来自模拟处理电路33的视频信号，计算普通光模式和特殊光模式(荧光观察)中的3种波长的明度的画面平均值。
这里，测光单元37根据来自模式切换单元50的模式切换信号，进行画面平均值的计算方法在普通光模式和特殊光模式(荧光观察)中不同的动作。
在普通光模式下，测光单元37根据对于R、G、B的3种波长的画面平均值来计算亮度信号，并输出到光源装置5的光圈控制单元42。
此外，在特殊光模式(荧光观察)下，测光单元37计算对于Ex1、Ex2、Ex3的3种波长的画面平均值，生成由荧光的波长和反射光的2种波长构成的合成图像的画面平均值，并对CCD灵敏度控制单元32以及光圈控制单元42输出。
CCD灵敏度控制单元32在特殊光模式时对设置在CCD 19中的电荷放大部64进行控制而进行AGC(Auto Gain Control，自动增益控制)。CCD灵敏度控制单元32对应于入射到CCD 19的受光面的被摄体的强度变化，进行CCD 19的电荷放大部64的灵敏度放大率的控制，以使来自CCD 19的输出信号电平的平均成为希望的值。
CCD灵敏度控制单元32从测光单元37输入荧光图像和反射光的合成图像的画面平均值，将该画面平均值和做手术的人任意地设定的监视器明度值(目标值)进行比较。
另外，做手术的人可从设置在未图示的光源装置5或信号处理装置4中的明度设定单元设定监视器画面的任意的明度的目标值。CCD灵敏度控制单元32比较所述画面平均值和明度设定值(目标值)，基于比较结果(大小关系)，计算从CCD驱动单元31输入到CCD 19的电荷放大部64的灵敏度控制脉冲φCMD的电压值(振幅)，并输入到CCD驱动单元31。
以下说明CCD灵敏度控制单元32的AGC控制方法。
图4所示的电荷放大部64的灵敏度控制脉冲φCMD的电压值和灵敏度放大率的关系用下述式子近似。
M(V)＝C·Exp{α(V-Vth)}...(1)
其中，M(V)是灵敏度控制脉冲φCMD的电压值(振幅)为V(v)时的灵敏度放大率，Vth是电荷放大开始的阈值电压，C、α、Vth是设计上可变的装置固有的常数。
由CCD拍摄某一强度的被摄体的情况下，利用图像的画面平均值由于灵敏度控制脉冲φCMD的电压值的增减而呈指数函数地变化的情况，CCD灵敏度控制单元32对于来自被摄体的荧光和反射光强度的变化，改变(增减)灵敏度控制脉冲φCMD的电压值(振幅)的大小，以使被合成的荧光图像的画面平均值和做手术的人设定的监视器明度与目标值一致。此外，CCD灵敏度控制单元32控制CCD驱动单元31，以使在灵敏度控制脉冲φCMD的电压值在阈值或以下的情况下、施加电压为0(V)。
图9以及图10表示通过改变被输入到电荷放大部64的灵敏度控制脉冲φCMD的电压值(振幅)而改变灵敏度放大率的情况下的监视器6中显示的对于被摄体强度的信号输出以及S/N特性。
如这些图所示，在微弱光区域(被摄体强度小)中，具有如下特性：在灵敏度放大率为1倍(没有放大)时，监视器上的明度暗，画质(S/N)低，但随着增大灵敏度放大率，监视器变亮并且形成高画质。
模式切换单元50是做手术的人能够任意选择普通光模式和特殊光模式(荧光观察)的某一个观察模式的开关。
模式切换单元50的设置部位也可以设置在处理器3、光源装置5、内窥镜2或者它们所有部分中。
来自模式切换单元50的模式切换信号输入到旋转滤波器切换单元46、RGB旋转滤波器控制单元47、测光单元37、CCD驱动单元31、CCD灵敏度控制单元32、数字处理电路35。
接着，详细说明光源装置5。
灯40产生由氙灯、卤素灯、LED、LD(半导体激光器)等构成的照明光。
聚光透镜45将从灯40经由光圈41和RGB旋转滤波器43被引导的照明光的光束会聚在导光管11的后端面上。
光圈41和RGB旋转滤波器43被插入到灯40和聚光透镜45之间。RGB旋转滤波器43可旋转地与电机44的旋转轴连接，由RGB旋转滤波器控制单元47以规定的速度进行旋转控制。
RGB旋转滤波器控制单元47可通过来自模式切换单元50的模式切换信号，将RGB旋转滤波器43(电机44)的旋转速度控制为规定的旋转速度。RGB旋转滤波器控制单元47也可以将特殊光模式时的旋转速度比普通光模式延迟而延长曝光时间。
从测光单元37向光圈控制单元42输入画面平均值，对该画面平均值和做手术的人任意地设定的监视器明度目标值进行比较。另外，做手术的人可以从未图示的设置在光源装置5和信号处理装置4中的明度设定单元任意设定监视器画面的明度。
光圈控制单元42根据所述比较结果(大小关系)控制灯40和RGB旋转滤波器43之间配置的光圈41的开关动作，从而控制对导光管11的后端面的光量。
如图11所示，RGB旋转滤波器43为在内周部分和外周部分具有两组滤波器组48、49的双重结构。
如图1所示，旋转滤波器切换单元46选择性地使图11所示的RGB旋转滤波器43的内周侧的第一滤波器组48和外周侧的第二滤波器组49中的任一个在连接灯40和导光管11的后端面的照明光的光轴上移动，将RGB旋转滤波器43整体移动而配置在照明光路上。
在普通模式时，旋转滤波器切换单元46在源自灯40的照明光路上配置内周侧的滤波器组48(使来自灯40的光束P1(图11的实线)入射到内周侧的滤波器组48)。
在特殊光模式时，旋转滤波器切换单元46在源自灯40的照明光路上配置外周侧的滤波器组49(使来自灯40的光束P2(图11的虚线)入射到外周侧的滤波器组49)。
如图11所示，RGB旋转滤波器43的内周部分的第一滤波器组48是普通光模式用的R、G、B的三个滤波器，具有滤波器48R、48G、48B，该滤波器48R、48G、48B具有使红(R)、绿(G)、蓝(B)的波段透过的分光特性。
在外周部分的第二滤波器组49中设有具有特殊光模式(荧光观察)用的分光特性的Ex1、Ex2、Ex3的三个滤波器51、52、53。
例如，在本实施方式中，Ex1的滤波器51是使390～470nm区域透过的激发光用滤波器。
Ex2的滤波器52是在中心波长550nm附近、半值宽度10nm左右的窄波段中具有透过率为几％左右的分光特性的反射光用滤波器。
Ex3的滤波器53是在中心波长600nm附近、半值宽度10nm左右的窄波段中具有透过率为几％左右的分光特性的反射光用滤波器。
在特殊光模式中，从内窥镜2的照明透镜13照射的照明光例如具有如图12所示的分光特性。
滤波器48R、48G、48B对应于CCD 19的曝光期间，各滤波器48R、48G、48B之间54所设置的遮光部对应于CCD 19的遮光期间(读出期间)。这对于第二滤波器组49也同样。
特殊光观察用的第二滤波器组49各自的大小比普通光观察用的第一滤波器组48大。这是由于特殊光观察时，曝光时间比普通光观察时长。
另外，图11中，将普通光用的滤波器48R、48G、48B设置在内周，将特殊光用的滤波器51、52、53设置在外周，但也可以是相反的配置。
在本实施例中，存储装置20的存储器22为存储多个CCD 19积蓄电荷的积蓄时间的存储单元。
此外，CCD驱动单元31为基于该存储单元中积蓄的积蓄时间进行所述摄像元件的积蓄时间的控制的驱动单元。
另外，所述多个积蓄时间表示普通光模式和特殊光模式各自中的积蓄时间以及普通光模式和特殊光模式各自中的3种波长各自的积蓄时间。
下面说明这样的结构的内窥镜装置1的作用。
首先，以下说明内窥镜装置1的使用方法。
开始内窥镜检查时，做手术的人将多种内窥镜中与观察部位对应的种类的内窥镜2与处理器3连接。由此，处理器3的CPU 30通过内窥镜2的存储装置20的CPU 21进行存储在存储器22中的与内窥镜2有关的各种数据的读出。
然后，作为各种数据之一的与内窥镜的种类对应的普通光模式和特殊光模式(荧光观察)各自的3种波长在的CCD 19中的电荷积蓄时间也从存储器22读出到CPU 30。该电荷积蓄时间数据相应于观察模式而输出到CCD驱动单元31。
接着，说明普通光模式以及特殊光模式(荧光观察)的作用。
做手术的人将内窥镜2的插入部10插入患者体腔内(支气管、食道、胃、大肠、腹腔、胸腔、膀胱、子宫等)中，进行观察。
在进行普通光观察(普通光模式)的情况下，RGB旋转滤波器43的第一滤波器组48被配置在照明光路上，CCD 19的灵敏度放大率被设定为1倍(无灵敏度放大)。从灯40照射的照明光透过第一滤波器组48，从而，R(红)、G(绿)、B(蓝)的面序照明光经由内窥镜2的导光管11从照明透镜13按时序被照射到活体组织上。
CCD驱动单元31基于从CPU 30输入的普通光模式时的R、G、B的积蓄时间数据，在R、G、B的反射光的各曝光时间对CCD 19输出电子快门脉冲φOFD，控制电荷清除的脉冲期间，并进行希望的积蓄时间控制。
CCD 19中的像素的电荷的积蓄时间比未设置灵敏度可变CCD的一般的内窥镜短。由于自荧光微弱，因此需要增大对CCD 19的受光面的入射光量，例如，设计为导光管11比一般的内窥镜的情况增加导光管光纤根数，或物镜14设置比一般的内窥镜的情况所使用的透镜明亮的透镜。
因此，进行普通光观察时，由于对CCD 19的受光面的入射强度大于一般的内窥镜，因此为了通过缩短积蓄时间来调整入射量，根据内窥镜的种类来设定积蓄时间。
测光单元37计算监视器画面所显示的亮度信号，并对光圈控制单元42输出。光圈控制单元42进行亮度信号和做手术的人设定的监视器明度的基准值(目标值)的比较，根据比较结果(大小)进行光圈41的开闭控制。
在监视器画面(亮度信号)比基准值明亮的情况下，该光圈控制单元42使光圈41向关闭的方向(对导光管11的后端面的照射强度减小)动作。另一方面，在监视器画面比基准值暗的情况下，使光圈41向打开的方向(对导光管11的后端面的照射强度增大)动作。这样，内窥镜装置1通过改变对活体组织的照射强度，进行通过控制光圈41实现的自动调光动作(通过光源装置5的光圈开闭控制实现的调光)，以监视器6的明度维持做手术的人的设定值。
来自活体组织的R、G、B的反射光依次被入射到CCD 19。来自CCD19的与R、G、B的反射光对应的CCD输出信号被输入到信号处理装置4，由模拟处理电路33、数字处理电路35施加各种信号处理，并输出到监视器6和存储单元等周边设备。由此，对监视器6或周边设备进行普通光图像的显示或记录。
监视器6中得到如图9以及图10所示的与灵敏度放大率1倍对应的输出信号以及S/N特性。
在进行荧光观察(特殊光模式)的情况下，做手术的人通过构成模式切换单元50的设置在内窥镜2和处理器3中的模式切换开关等来选择特殊光模式(荧光观察)。按照该选择指示，旋转滤波器切换单元46将RGB旋转滤波器43的第二滤波器组49配置在照明光路上。此外，由于对CCD 19的入射光强度小，因此光圈控制单元42将光圈41大致保持在全开的位置。
在内窥镜2接近～放大了活体组织的情况下，对CCD 19的荧光的入射强度增大，有时即使电荷放大部64的灵敏度放大率为1倍(无放大)，监视器画面也处于饱和。在该情况下，光圈控制单元42向关闭的方向控制光圈41，由此进行调整对被摄体的照射光量的控制。
对于从光源装置5的灯40照射的照明光而言，通过透过RGB旋转滤波器43的第二滤波器组49而产生的、作为滤波器Ex1的激发光的蓝色波段、滤波器Ex2的绿窄波段光、滤波器Ex3的红窄波段光分别经由聚光透镜45入射到导光管11的后端面，从搭载于内窥镜2的前端部12的照明透镜13，作为例如具有图12所示的分光特性(频谱、强度)的照明光而依次向活体组织进行照射。
CCD驱动单元31基于从CPU 30输入的特殊光模式(荧光观察)时的荧光、绿反射光、红反射光各自的积蓄时间数据，在荧光的波长和反射光的2种波长的拍摄时，在CCD 19中控制电子快门脉冲φOFD的电荷清除的脉宽(期间)，控制为希望的积蓄时间。对于荧光的波长和反射光的2种波长的积蓄时间而言，荧光比反射光的2种波长长，因此反射光的2种波长的电子快门脉冲φOFD的脉宽也比荧光长。
自荧光强度相对于反射光强度非常微弱，而且荧光的波长和反射光的2种波长的强度比针对每个部位而不同，因此对正常的活体组织照射例如图12所示的照射光时，在CCD 19的受光面上的某一部位(多个内窥镜种类的一种)，得到例如图13所示的自荧光的波长和反射光的2种波长的频谱。
这里，各波长的强度比例如，假设大约为荧光∶绿反射光(绿窄波段)∶红反射光(红窄波段)＝1∶5∶10。
对于特殊光模式时的各波长的积蓄时间TA而言，例如将荧光＝TE、绿反射光为0.2*TE、红反射光为0.1*TE存储在存储器22中，在该积蓄期间拍摄荧光的波长和反射光的2种波长时，在各波长成为相同程度的画面平均值。这样，荧光在比反射光的2种波长长的积蓄期间进行拍摄。此外，在其它部位，如果荧光和反射光的强度比大不相同，则CPU 30考虑其强度比，计算荧光的波长和反射光的2种波长的积蓄时间。存储器22中存储有对内窥镜的每个种类最佳的积蓄时间数据。
测光单元37计算与监视器画面的明度关联的荧光和反射光的合成图像的画面平均值，将其结果输出到CCD灵敏度控制单元32和光圈控制单元42。
CCD灵敏度控制单元32比较画面平均值和做手术的人设定的监视器明度的基准值(目标值)，对从CCD驱动单元31输出到CCD 19的灵敏度控制脉冲φCMD的电压值(振幅)进行控制，以根据比较结果(大小)进行CCD 19的电荷放大部64的灵敏度放大率的控制。
在监视器画面比基准值亮的情况下，CCD灵敏度控制单元32通过使灵敏度控制脉冲φCMD的电压值更小而减小灵敏度放大率。另一方面，在监视器画面比基准值暗的情况下，CCD灵敏度控制单元32通过使灵敏度控制脉冲φCMD的电压值(振幅)更大而增大灵敏度放大率。
通过这些动作，对于明度变化的被摄体，改变CCD 19的电荷放大部64的灵敏度放大率来进行自动调光动作(通过电荷放大部64的灵敏度放大率控制进行的AGC)，使得可以将监视器6的明度维持在做手术的人的设定值(目标值)。此外，即使灵敏度放大率由于CCD的温度变化而变化，仍可进行改变CCD 19的电荷放大部64的灵敏度放大率的自动调光控制，以便可以将监视器6的明度维持在做手术的人的设定值(目标值)。
物镜14中，入射由对活体组织的激发光照射引起的激发光本身的反射光以及因激发光从活体组织引发的大概在520nm附近具有峰值的自荧光，但激发光本身通过激发光截止滤波器15而除去，仅有自荧光入射到CCD 19的受光面。此外，对于绿窄波段以及红窄波段的照明光的反射光入射到物镜14，透过激发光截止滤波器15入射到CCD 19的受光面。
来自活体组织的荧光、绿反射光、红反射光依次被入射到CCD 19。来自CCD 19的与各波长对应的CCD输出信号被输入到信号处理装置4，由模拟处理电路33、数字处理电路35施加各种规定的信号处理，并在监视器6或个人计算机等周边设备中进行荧光图像的显示或存储。
此外，在数字处理电路35中，在荧光、绿反射光、红反射光的拍摄时，白平衡系数被切换为与存储在存储器22中的普通光模式不同的特殊光模式(荧光观察)的设定值。此外，在颜色转换处理中，例如各波长的输出被施加颜色转换，以便荧光被输出到G通道、红反射光被输出到B通道、绿反射光被输出到R通道。
由此，监视器6中得到如图9以及图10所示的与任意的灵敏度放大率对应的输出信号以及S/N特性。特别是在微弱光区域中，通过改变对CCD 19的电荷放大部64的灵敏度控制脉冲φCMD的电压值(振幅)并增大灵敏度放大率，在监视器6中得到相当于灵敏度放大率3倍或10倍等的输出信号以及S/N特性。另外，灵敏度放大率不仅能放大为3倍、10倍，通过控制灵敏度控制脉冲φCMD的电压值(振幅)可以放大为任意的值。
荧光观察例如利用了下述特性：在对粘膜照射蓝色区域的激发光时得到在520nm附近具有峰值的自荧光，该自荧光的强度比在病变部位相对于正常部位小。
此外，通过使用敏锐地捕捉血液的影响、即血红蛋白吸收带的绿反射光以及作为参考光(没有血液的影响的波段)的红反射光，拍摄观察对象部位而得到的合成图像成为可以敏锐地检测有无将炎症(血液)的影响排除后的病变的图像。例如，通过荧光观察，炎症或增生被显示为与正常组织相同的颜色，腺瘤或癌的部位以不同于正常组织的颜色显示。由此，与普通观察相比，肿瘤性病变的提取变得容易。
此外，在本实施例中的信号处理装置4中，如参照图5A～图5C和图6A所说明的那样，在模拟处理电路33中，进行模拟处理的CDS IC 72或进行A/D转换的A/D转换器34的前级，代替对存在作为缺陷像素的亮点的情况下受很大影响的OB区域61的水平行的像素的信号进行钳位，而以没有亮点的影响的虚拟部63的信号作为基准信号进行钳位，所以可以进行不受亮点影响的(具体来说可以防止在图像中出现黑线状的图案等的画质的劣化的)模拟处理。
此外，在以虚拟部63的信号作为基准信号的情况下，在虚拟部63中不能校正温度或放大率的变化引起的黑电平的偏离，因此与(不存在亮点的部分的)本来的OB区域61的信号电平之间发生小的偏离，但在数字钳位电路74中，由于使用OB区域61的所有像素的图像数据进行通过数字钳位处理的校正以不受亮点的影响，所以实质上不受亮点影响，可以生成与将本来的OB区域61的信号电平作为黑电平的图像对应的视频信号。
从而，本实施例具有以下的效果。
这样，根据本实施例，不对存在缺陷像素的可能性的OB区域61的信号进行模拟钳位，而以虚拟部63中的不受缺陷像素影响的信号作为基准信号进行模拟钳位，同时所述虚拟部63的信号电平和不存在缺陷像素的部分的本来的OB区域61的信号电平发生小的偏离，但通过使用比OB区域61中的水平方向的像素数充分大的OB区域61的所有像素数进行数字钳位，可以实质上防止OB区域61中的亮点等缺陷像素引起的画质的劣化。
另外，即使不使用OB区域61中的所有像素数，而使用比该OB区域61的水平方向的像素数大的像素数进行数字钳位，也可以减轻OB区域61中的亮点等缺陷像素引起的画质的劣化。
此外，根据本实施例，可以由存储装置20的存储器22中存储的与内窥镜2有关的各种数据，根据内窥镜的种类(进行观察的部位)基于适宜最佳的信息进行观察。
此外，通过读入所存储的数据来进行控制而进行简单的控制即可，特殊光模式(荧光观察)时，在拍摄强度大不相同的荧光和反射光时，通过进行控制使得积蓄时间对于每种波长不同，可以以适当的明度分别拍摄荧光和反射光的各图像，这些合成图像的荧光观察图像形成适当的明度而可以得到更好的画质。
此外，作为本实施例中的变形例，例如在图5C中的数字钳位电路74中，也可以对于除了存在亮点的像素以外的像素，通过加法器84进行加法运算和通过除法器85进行除法运算。
具体来说，如实施例2中也说明的那样，对各内窥镜2的存储器22写入内置于该内窥镜2的CCD 19中的OB区域61的作为缺陷像素的有亮点的像素的地址的信息，CPU 30经由CPU 21读取与(处理器3的)信号处理装置4连接的内窥镜2的存储器22所存储的OB区域61中的有亮点的像素的地址的信息。
此外，在本变形例中，CPU 30对于加法器84进行控制，以便在存在亮点的像素中施加所缺失的OB钳位脉冲，同时对于除法器85，也将从OB区域61的所有像素数减去存在亮点的像素数的像素数的值输入除法器85。
通过采用这样的结构，即使OB区域61中存在亮点也可以消除其影响，可以忠实地进行黑电平的再现。换言之，可以生成接近黑电平的图像部分也能够忠实地再现的视频信号。
(实施例2)
接着，参照图14A到图14D说明本发明的实施例2。图14A表示本发明的实施例2中的视频信号处理电路38B的结构。
该视频信号处理电路38B的结构为在图5A的视频信号处理电路38中，在数字钳位电路74之前，设置校正作为缺陷像素的亮点的影响的亮点校正电路(缺陷像素校正部)91。
如图14B所示，该亮点校正电路91将有亮点的像素(亮点像素)92作为注目像素，使用其周围的像素部93的图像数据进行数字图像校正，如图14C所示，例如针对存储在图像存储器94中的图像数据读出亮点92的像素周边部，并通过空间滤波处理部95进行以周边像素的值对亮点92的图像数据进行平均化等的空间滤波处理。
在该情况下，对于存储在图像存储器94中的OB区域61以及图像区域60中的成为缺陷像素的亮点92的图像数据进行空间滤波处理。因此，例如将各内窥镜2中分别内置的CCD 19中的OB区域61以及图像区域60的亮点92的像素位置(地址)的信息存储在存储器22中。
然后，信号处理装置4内的CPU 30从连接的内窥镜2的存储器22中、经由CPU 21读出其信息，并发送到空间滤波处理部95，空间滤波处理部95根据该信息对亮点92的图像数据进行亮点校正处理。具体来说，亮点92的图像数据被置换为周围的像素部93的平均值或进行了加权平均等空间滤波处理的图像数据值，亮点92的影响基本消除。其它的结构与实施例1同样。
根据本实施例，模拟处理电路33中的模拟钳位处理为与实施例1同样的动作。另一方面，在数字处理电路35中的数字钳位处理中，由于OB区域61中的亮点92的图像数据置换为周围的像素部93的平均值等，从而可以不使用亮点92的图像数据，所以与实施例1相比，可以忠实地再现黑电平(或者，得到与实施例1的变形例同样的效果)。另外，OB区域61中的亮点92的校正也可以仅由亮点92的像素的水平方向等的两侧的(不是亮点92的通常的)像素的数据的平均值来进行置换。
此外，根据本实施例，由于图像区域60中的亮点92的像素也被周围的像素部93的图像数据适当地进行了置换等，所以得到基本消除了亮点92的画质良好的图像。
另外，在图14C中，在将图像数据临时存储在图像存储器94中之后，在空间滤波处理部95中对亮点92的图像数据进行校正，但也可以在图像存储器94的前级侧进行空间滤波处理。
另外，在实施例1以及2中，在进行模拟钳位处理的情况下，来自虚拟部63的信号被输入到模拟钳位电路71或73的定时进行，但不限定于此，例如也可以是如图14D这样的结构。
图14D表示实施例2的变形例的视频信号处理电路38C周边部的结构。
该视频信号处理电路38C例如在图14A的视频信号处理电路38B中，进而在模拟处理电路33内设有发生黑电平的基准电压Eb的基准电压发生电路87和对输入模拟钳位电路71的信号进行切换的切换开关SW。
该切换开关SW通常为将CCD 19侧的信号输入给模拟钳位电路71的状态，但例如在OB区域61的信号被输入到模拟钳位电路71的定时(OB期间)，基准信号Eb通过OB钳位脉冲被切换为输入到模拟钳位电路71。然后，模拟钳位电路71对基准电压Eb进行钳位。
基准电压发生电路(直流电压发生部)87对于规定的直流电压E、例如用电子电位器VR的电阻值进行分压而发生直流的基准电压Eb。该电子电位器VR的电阻值可由CPU 30进行电气控制。
该基准电压Eb的值(信号电平)最好根据实际连接的CCD 19来设定成为该CCD 19的OB区域61中的不存在亮点的部分的本来的信号电平。但是，图14D中，由于构成为CCD 19的输出信号经由前置放大器18输入到模拟钳位电路71，因此基准电压Eb的值实际上被设定为与将OB区域61中的本来的信号电平用前置放大器18放大后的值一致。
与此对应地，在本变形例中，内置了CCD 19的内窥镜2中的存储器22内预先存储了该信息，即将内置的CCD 19的OB区域61中的本来的信号电平用前置放大器18放大后的值的信息。
然后，CPU 30在连接了与处理器3自由装卸的内窥镜2时，经由CPU 21从存储器22中读出该内窥镜2的CCD 19所固有的信息，通过所读出的信息控制电子电位器VR的电阻值，并进行控制，以便产生接近CCD 19的OB区域61的信号电平的信号电平的基准电压Eb。
通过这样构成，能够实现与内窥镜2中实际内置的CCD 19的OB区域61的信号电平接近的值的黑电平的直流再现。换言之，OB区域61的信号电平根据CCD 19的种类而不同的情况自不用说，在相同种类中存在个体差的CCD 19的情况下，也能实现接近该CCD 19的特性的黑电平的直流再现。
另外，在本变形例中，将基准电压发生电路87设置在模拟处理电路33内，但也可以设置在操作部或连接部等内窥镜2的内部。此外，图14D中，示出了CCD 19的输出信号通过前置放大器18被输入到模拟处理电路33的情况，但也可以不通过前置放大器18而输入到模拟处理电路33。
在本变形例中，说明了在OB区域61的信号期间进行模拟钳位的例子。从而，在该情况下，也可以不使用虚拟部63的信号期间内的钳位脉冲。当然，如实施例1或实施例2这样，也可以在虚拟期间进行模拟钳位。
另外，上述基准电压Eb的电平也可以设定为在通常的使用状态(例如被插入体内使用的温度状态)下比OB区域61中的本来的信号电平(OB区域61的信号电平表示温度依赖性)略低。或者，也可以设定为OB区域61中的本来的信号电平或以下。
另外，例如在图5C中，由于从除法器85输出与虚拟部63的信号电平和本来的OB区域61的信号电平的差对应的差信号，所以也可以将该差信号用作推定CCD 19的温度的信息。
换言之，虚拟部63的信号不受温度影响，但由于OB区域61的信号电平与温度一同增大，所以根据上述差信号的值可以用于CCD 19的温度的推定。
此外，由于亮点受温度、积蓄时间、以及设定的灵敏度放大率或灵敏度控制脉冲φCMD的影响较大，所以也可以根据来自亮点的像素的输出信号用于CCD 19的温度或灵敏度放大率的推定。
例如，原理上可以通过存储在存储器22中的亮点的像素的像素位置的信息，累计多个来自该亮点的像素的信号等，同时通过将灵敏度控制脉冲φCMD变更后施加的情况下的多个信息，推定CCD 19的温度或实际设定的放大率。
更具体的说，预先变更已知的温度以及规定的灵敏度控制脉冲φCMD而测定各个情况下的CCD 19的输出信号的电平，并存储在存储器22中。然后，在实际使用时，将灵敏度控制脉冲φCMD变更来测定该情况下的CCD 19的输出信号的电平，根据与存储在存储器22中的信息最接近的信息来推定CCD 19的温度或放大率。
然后，例如，也可以在监视器6的画面中显示被推定的CCD 19的温度或放大率的值，或将其用于放大率的控制等。此外，也可以准备故意在OB区域61中生成多个亮点的区域，利用该部分的亮点的信息推定温度或放大率。特别是根据OB区域61等图像区域60以外的部分的亮点的信号电平进行温度推定或放大率推定时，由于不与图像区域60的信号期间重叠，所以容易进行该推定的处理。
另外，将上述各实施例等部分地进行组合等而构成的实施例等也属于本发明。
产业上的可利用性
通过将内置了可改变放大率的功能的电子内窥镜插入体腔内等进行微弱的荧光观察等的情况下，也可以进行适当的信号处理并进行S/N好的内窥镜检查。

Claims (19)

1.一种内窥镜用信号处理装置，其特征在于，包括：
模拟信号处理单元，其对于从设置于内窥镜中的固体摄像元件输出的模拟的输出信号，进行信号成分的提取处理，该固体摄像元件具有进行光电转换的图像区域以及光学黑体区域、并内置有放大率可变的功能，该信号成分是由所述图像区域进行光电转换而得到的；
第一信号钳位单元，其对不受所述光学黑体区域的缺陷像素的影响的模拟的基准信号进行钳位，以适合于所述模拟信号处理单元的输入范围，输入到所述模拟信号处理单元；以及
第二信号钳位单元，其对于所述模拟信号处理单元的输出信号，使用来自如下像素的输出信号对所述光学黑体区域的信号进行钳位：所述像素的像素数比所述光学黑体区域中的至少水平方向的像素数大。
2.如权利要求1所述的内窥镜用信号处理装置，其特征在于，所述第一信号钳位单元对从所述固体摄像元件的内部输出的所述模拟的基准信号进行钳位。
3.如权利要求1所述的内窥镜用信号处理装置，其特征在于，所述第一信号钳位单元对在所述内窥镜用信号处理装置的内部发生的所述模拟的基准信号进行钳位。
4.如权利要求2所述的内窥镜用信号处理装置，其特征在于，所述第一信号钳位单元将虚拟部的信号作为所述模拟的基准信号进行钳位，所述虚拟部为传输所述图像区域以及所述光学黑体区域的像素而设置、不具有进行光电转换的功能。
5.如权利要求1所述的内窥镜用信号处理装置，其特征在于，所述第一信号钳位单元在所述光学黑体区域的像素输入的期间，将从直流电压发生单元发生的直流电压作为所述模拟的基准信号进行钳位。
6.如权利要求1所述的内窥镜用信号处理装置，其特征在于，所述第二信号钳位单元是如下的数字信号钳位电路：针对从所述模拟信号处理单元的输出信号转换得到的数字信号，使用来自如下像素的输出信号对所述光学黑体区域的信号进行钳位：所述像素的像素数比所述光学黑体区域中的至少水平方向的像素数大。
7.如权利要求5所述的内窥镜用信号处理装置，其特征在于，所述直流电压的值针对设置于所述内窥镜中的每个所述固体摄像元件进行设定。
8.如权利要求1所述的内窥镜用信号处理装置，其特征在于，具有缺陷像素校正单元，其对所述第二信号钳位单元输出缺陷像素校正信号，该缺陷像素校正信号是针对所述模拟信号处理单元的输出信号中的至少所述光学黑体区域的像素的输出信号、校正了所述缺陷像素而得到的。
9.如权利要求8所述的内窥镜用信号处理装置，其特征在于，所述缺陷像素校正单元对于所述缺陷像素的图像数据、利用使用了其周围的像素的图像数据的处理值进行校正，从而生成所述缺陷像素校正信号。
10.如权利要求8所述的内窥镜用信号处理装置，其特征在于，所述缺陷像素校正单元对于图像区域中的缺陷像素、利用其周围的像素的图像数据进行校正，从而生成所述缺陷像素校正信号。
11.如权利要求1所述的内窥镜用信号处理装置，其特征在于，所述基准信号被设定为小于等于所述光学黑体区域中的缺陷像素不存在的情况下的输出信号的电平。
12.如权利要求5所述的内窥镜用信号处理装置，其特征在于，所述基准信号被设定为小于等于所述光学黑体区域中的缺陷像素不存在的情况下的输出信号的电平。
13.一种内窥镜用信号处理装置，其特征在于，包括：
模拟信号处理单元，其进行对于从设置于内窥镜中的固体摄像元件输出的模拟的输出信号、提取信号成分的信号处理，该固体摄像元件具有进行光电转换的图像区域以及光学黑体区域、同时内置有放大率可变的功能，该信号成分是由所述图像区域进行光电转换而得到的；
模拟信号钳位单元，其针对从所述固体摄像元件输出的模拟的输出信号，对不受所述光学黑体区域的缺陷像素的影响的基准信号进行钳位，以适合于所述模拟信号处理单元的输入范围；
缺陷像素校正单元，其对从所述模拟信号处理单元的输出信号转换得到的数字的输出信号中的至少所述光学黑体区域的像素的输出信号进行缺陷像素的校正；以及
数字信号钳位单元，其对所述缺陷像素校正单元的输出信号中的所述光学黑体区域的信号进行钳位。
14.如权利要求13所述的内窥镜用信号处理装置，其特征在于，所述模拟信号钳位单元对从所述固体摄像元件的内部输出的所述基准信号进行钳位。
15.如权利要求13所述的内窥镜用信号处理装置，其特征在于，所述模拟信号钳位单元对在所述内窥镜用信号处理装置的内部发生的所述基准信号进行钳位。
16.如权利要求14所述的内窥镜用信号处理装置，其特征在于，所述模拟信号钳位单元将虚拟部的信号作为所述基准信号进行钳位，所述虚拟部为传输所述图像区域以及所述光学黑体区域的像素而设置、不具有进行光电转换的功能。
17.如权利要求13所述的内窥镜用信号处理装置，其特征在于，所述模拟信号钳位单元在所述光学黑体区域的像素输入的期间，将从直流电压发生单元发生的直流电压作为所述基准信号进行钳位。
18.如权利要求13所述的内窥镜用信号处理装置，其特征在于，数字信号钳位单元是如下的数字信号钳位电路：使用来自所述缺陷像素校正单元的输出信号中的所述光学黑体区域的水平方向以及垂直方向的像素的输出信号，对所述光学黑体区域的信号进行钳位。
19.如权利要求13所述的内窥镜用信号处理装置，其特征在于，所述缺陷像素校正单元对于所述缺陷像素的图像数据、利用使用了其周围的像素的图像数据的处理值进行校正。
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