JP2005013279A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】強度が大きく変動する被写体像を適切な調光状態にて画像として取得する。
【解決手段】ＣＣＤ駆動回路３１は、前記ＣＣＤ１９の感度を可変する為に、ＣＣＤ１９に対して前記パルス状の信号を可変して供給する。測光回路３６は、前記ＣＣＤ１９からの出力信号を測光する。感度制御回路３２は、前記測光回路３６による測光結果に基づき、前記ＣＣＤ１９の電荷増幅率を制御する事でＣＣＤ１９の感度を制御する。測光補正回路３７は、前記測光回路３６による測光結果を前記感度制御回路３２からの電荷増幅率に基づき補正する。絞り制御回路５２は、前記測光補正回路３７により補正された測光信号に基づいて絞り５１を制御する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電荷を蓄積する事によって被写体を撮像する撮像素子により画像を得る内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般に内視鏡装置は、固体撮像素子を有する電子内視鏡等の内視鏡と、プロセッサ、光源装置及びモニタとで構成されている。このような従来の内視鏡装置は、内視鏡の挿入部を体腔内に挿入して、内視鏡に内蔵されたライトガイドを経由して被写体に照射された光源装置からの照射光による反射光を、内視鏡先端に搭載された固体撮像素子で光電変換し、この光電変換で得られる出力信号をプロセッサで信号処理し、この信号をモニタに表示する装置である。
【０００３】
近年、生体組織の観察対象部位へ励起光を照射し、この励起光により生体組織から発生する自家蛍光や生体内へ注入しておいた薬剤の蛍光を２次元画像として撮像し、その蛍光画像からガン等の疾患状態（疾患の種類や浸潤範囲等）を診断する技術が用いられつつあり、この蛍光観察を行うための蛍光観察装置が開発されている。
【０００４】
自家蛍光においては、生体組織に励起光を照射すると、その励起光により励起光よりも長波長側に蛍光が発生する。生体における蛍光物質として例えばＮＡＤＨ（ニコチンアミドアデニンジュクレオチド）、ＦＭＮ（フラビンモノヌクレオチド）、コラーゲン等がある。最近では、このような蛍光を発生する生体内因性物質と疾患との相互関係が明確になりつつあり、これらの蛍光を観察することによりガン等の診断が可能となる。
【０００５】
また、薬剤の蛍光において、生体内へ注入する蛍光物質としては、ＨｐＤ（ヘマトポルフィリン）、Ｐｈｏｔｏｆｒｉｎ、ＡＬＡ（δ−ａｍｉｎｏ ｌｅｖｕｌｉｎｉｃ ａｃｉｄ）等が用いられている。これらの薬剤はガン等への特異的な集積性があり、これらを生体内へ予め注入して蛍光を観察することで病変部の診断が可能となる。または、モノクローナル抗体に蛍光物質を付加させ、抗原抗体反応により病変部に蛍光物質を集積させる方法もある。
【０００６】
蛍光観察装置としては、一実施例として蛍光単色画像取得を目的として、蛍光画像の画面平均が一定となるように、つまり、モニタの明るさ平均が一定となるように内視鏡先端に搭載されたＣＣＤ型固体撮像素子の感度を可変制御するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
このような蛍光観察装置にて微弱な蛍光を撮像する場合、光源に設けられている絞りを全開にし、感度可変な電荷増幅型固体撮像素子の感度を増幅し、さらに、この電荷増幅型固体撮像素子の感度を自動利得制御することにより蛍光画像を取得していた。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２９３１３号公報（第３−５頁、図１−６）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように従来の蛍光観察装置によれば、光源絞りを全開にすることで微弱な自家蛍光を撮像することができるが、自家蛍光が非常に微弱であっても、例えば被写体である生体組織に非常に近接した場合には、電荷増幅型固体撮像素子に入射する蛍光強度が大きくなり、光源絞りが全開のままでは画面に飽和（ハレーション）が生ずる可能性がある。このように、従来の蛍光観察装置では使用状況によって適切な調光動作を行うのが難しい場合があり、その場合には適切な観察画像を得ることが難しくなる。
【００１０】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、光の強度が大きく変動する被写体に対して適切な調光状態の観察画像を容易に得ることができる内視鏡装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため請求項１に記載の内視鏡装置は、パルス状の信号が供給され、生成された電荷を増幅する事で感度を可変可能な撮像素子を有する内視鏡と、被写体に光を照射する為の光源と、前記被写体に照射される光量の調整を行う為の絞りと、前記撮像素子の感度を可変する為に、前記撮像素子に対して前記パルス状の信号を可変して供給する駆動回路と、前記撮像素子からの出力信号の測光を行う測光回路と、前記測光回路による測光結果に基づき、前記撮像素子の電荷増幅率を制御する事で前記撮像素子の感度を制御する感度制御回路と、前記測光回路による測光結果を前記電荷増幅率に基づき補正する測光補正回路と、前記測光補正回路により補正された測光信号に基づいて前記絞りを制御する絞り制御回路と、前記撮像素子からの出力信号の処理を行う信号処理回路と、を備えた事を特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の内視鏡装置は、パルス状の信号が供給され、生成された電荷を増幅する事で感度を可変可能な撮像素子を有する内視鏡と、被写体に光を照射する為の光源と、前記被写体に照射される光量の調整を行う為の絞りと、前記撮像素子の感度を可変する為に、前記撮像素子に対して前記パルス状の信号を可変して供給する駆動回路と、前記撮像素子からの出力信号の測光を行う測光回路と、前記測光結果に基づき、前記撮像素子の電荷増幅率を制御する事で固体撮像素子の感度を制御する感度制御回路と、前記測光結果に基づいて前記絞りを制御する絞り制御回路と、所定の条件に応じて前記感度制御回路による前記撮像素子の感度制御もしくは前記絞り制御装置による前記絞りの制御のいずれか一方を選択的に動作させる調光切替回路と、前記固体撮像素子からの出力信号の処理を行う信号処理回路と、を備えた事を特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１乃至図１３は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は内視鏡装置の概略構成を示すブロック図、図２は電荷増幅型固体撮像素子（以下、ＣＣＤと呼ぶ）のブロック図、図３は感度制御パルスφＣＭＤと水平転送パルスφＳ１、φＳ２のタイミングチャート、図４はＣＣＤ感度に関する電荷増幅部への印加電圧と感度増幅率の関係を示すグラフ、図５はＣＣＤ駆動のタイミングチャート、図６は図１の測光回路の構成を示すブロック図、図７は図１の感度制御回路の構成を示すブロック図、図８は図１の測光補正回路の構成を示すブロック図、図９は回転フィルタの構成を示す平面図、図１０はＣＣＤ感度特性（モニタ出力信号）を示すグラフ、図１１はＣＣＤ感度特性（Ｓ／Ｎ特性）を示すグラフ、図１２は特殊光観察（蛍光観察）における光源装置の分光特性を示すグラフ、図１３は特殊光観察（蛍光観察）における蛍光及び反射光の分光特性を示すグラフである。
【００１４】
（構成）
図１に示すように、第１の実施の形態の内視鏡装置１は、電子内視鏡（以下、内視鏡と略記）２と、プロセッサ３と、モニタ６とを含んで構成される。
【００１５】
内視鏡２は、ＣＣＤ１９を内視鏡先端部１５に内蔵している。
プロセッサ３には、前記内視鏡２が着脱自在に接続される。また、プロセッサ３は、信号処理装置４及び光源装置５を内蔵している。尚、光源装置をプロセッサと別体に設けてもよい。
【００１６】
モニタ６は、プロセッサ３に接続され、このプロセッサ３で画像処理された映像信号を表示する。
【００１７】
次に、内視鏡２について詳細に説明する。
内視鏡２は患者体腔内に挿入される細長の挿入部１１を有している。
ここで挿入部１１は、消化管用、気管支用、頭頸部用（咽頭部用）や膀胱用の場合には軟性部により構成され、腹腔、胸腔や子宮用の場合には硬性部により構成される。
【００１８】
挿入部１１の内部にはライトガイド１２とＣＣＤ駆動信号線１３とＣＣＤ出力信号線１４とが配設されている。
【００１９】
挿入部１１の先端部１５には、ライトガイド１２の先端側、照明レンズ１６、対物レンズ１７、励起光カットフィルタ１８及びＣＣＤ１９が設けられている。
【００２０】
ライトガイド１２は、プロセッサ３に設けられた光源装置５からの照明光を挿入部１１の先端部１５まで導く。
【００２１】
照明レンズ１６は、挿入部１１の先端部１５に搭載され、ライトガイド１２の先端面側に配設されている。
【００２２】
ライトガイド１２により光源装置５から導かれてきた照明光は、照明レンズ１６を介して被写体に照射される。
【００２３】
対物レンズ１７は被写体からの光を結像するものである。
励起光カットフィルタ１８は、ＣＣＤ１９の前面に搭載され、特定の波長帯域のみを透過させる。本実施の形態において、この励起光カットフィルタ１８は、生体組織から生じる自家蛍光（概ね５００ｎｍ以上の波長）は透過させ、励起光（概ね４７０ｎｍ以下は透過しない分光特性を有する。
【００２４】
被写体からの反射光及び自家蛍光は、対物レンズ１７及び励起光カットフィルタ１８を介してＣＣＤ１９の受光面に結像される。
【００２５】
ＣＣＤ１９は、挿入部１１の先端部１５に設けられ、対物レンズ１７の結像位置に配設されたイメージセンサである。図１では直視状に配設しているが、斜視や側視状に配設も可能である。
【００２６】
また、ＣＣＤ１９は、複数の駆動信号線１３を介してプロセッサ３内の信号処理装置４のＣＣＤ駆動回路３１に接続されている。ＣＣＤ１９は、ＣＣＤ駆動回路３１で生成された駆動信号により電子シャッタ制御、信号電荷の蓄積、感度制御及び読み出しを行う。
【００２７】
対物レンズ１７及び励起光カットフィルタ１８によりＣＣＤ１９の受光面に結像された被写体像は、ＣＣＤ１９の各画素で光電変換後に転送されて出力アンプから出力される。このＣＣＤ１９からの出力信号は複数のＣＣＤ出力信号線１４を介しプロセッサ３内の信号処理手段４のアナログ処理回路３３に供給される。
【００２８】
また、内視鏡２は基端側に記憶装置２０を搭載している。記憶装置２０は、ＣＰＵ２１とメモリ２２とを含んで構成されている。
【００２９】
記憶手段としてのメモリ２２は、例えば不揮発性のＥＥＰＲＯＭ等を用いており、ＣＣＤ１９の感度増幅率特性のデータを格納している。
【００３０】
ＣＰＵ２１は、メモリ２２へのデータ読み出し及び書き込み制御を行うとともに、プロセッサ３とのデータの送受（通信）を制御する。
【００３１】
メモリ２２には、ＣＣＤ１９の前記感度増幅率特性のデータ以外に、内視鏡に関連する下記のデータ等が格納されている。
【００３２】
この場合の格納データとして、例えば内視鏡機種（種類）名、内視鏡シリアルナンバー、ホワイトバランス設定値｛通常光用、特殊光用（複数個）｝、内視鏡の鉗子チャンネルの情報、内視鏡の先端部外径データ、内視鏡の挿入部外径データ等がある。
【００３３】
本実施例において信号処理装置４は、ＣＰＵ３０と、ＣＣＤ駆動回路３１と、感度制御回路３２と、アナログ処理回路３３と、アナログ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と呼ぶ）３４と、デジタル処理回路３５と、測光回路３６と、測光補正回路３７と、セレクタ４０と、同時化メモリ４１，４２，４３と、マトリクス回路４４と、デジタル／アナログ変換器（以下、Ｄ／Ａ変換器と呼ぶ）４５，４６，４７と、７５Ωドライバ４８とを有する。
【００３４】
光源装置５は、ランプ５０と、絞り５１と、絞り制御回路５２と、回転フィルタ５３と、モータ５４と、集光レンズ５５と、回転フィルタ切替機構５６と、回転フィルタ制御回路５７と、モード切替スイッチ５８と、明るさ制御スイッチ５９とを有する。
【００３５】
内視鏡２がプロセッサ３に接続されると、ＣＰＵ３０は、メモリ２２に格納されている各種データをＣＰＵ２１を介して読み出し制御を行う。この場合、メモリ２２に格納されている各種データはＣＰＵ２１を介してＣＰＵ３０に出力され、ＣＰＵ３０で各種データの読み出しが行われる。
【００３６】
また、ＣＰＵ３０は、メモリ２２から取得したＣＣＤ１９の感度増幅率特性データをＣＣＤ駆動回路３１に出力する。
【００３７】
さらに、ＣＰＵ３０は、内視鏡機種名、シリアルＮｏ．やホワイトバランス設定値等をデジタル処理回路３５に出力する。
【００３８】
次に、ＣＣＤ１９について詳細に説明する。
本実施例においてＣＣＤ１９としては、例えば、Ｕ．Ｓ．ＰＡＴ．Ｎｏ．５，３３７，３４０号”Ｃｈａｒｇｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｙｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ（ＣＭＤ）ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｓｍａｌｌ ｐｉｘｅｌ ＣＣＤ ｉｍａｇｅ ｓｅｎｓｏｒｓ”に記載されている衝突電離現象を用いた感度可変な固体撮像素子を用いている。
【００３９】
ＣＣＤ１９には、ＣＣＤ内の水平転送路と出力アンプの間、あるいは、画素毎に電荷増幅部が設けられ、この電荷増幅部にプロセッサから高電界のパルスを印加することにより、信号電荷が強電界からエネルギーを得て価電子帯の電子に衝突し、衝突電離により新たに信号電荷（２次電子）が生成される。
【００４０】
例えば、アバランシェ効果を利用した場合は、パルスの印加で２次電子生成が連鎖反応的に生じるが、衝突電離を利用した場合はアバランシェ効果に対して比較的低電圧のパルス印加で１組の電子−正孔ペアが生成されるのみである。
【００４１】
このＣＣＤ１９において、電荷増幅部が出力アンプ前段に設けられている場合、印加するパルスの電圧値（振幅）またはパルス数を制御することにより信号電荷数を任意に増幅することが可能である。
【００４２】
一方、電荷増幅部が、画素毎に設けられている場合、印加するパルスの電圧値（振幅）またはパルス数を制御することにより信号電荷数を任意に増幅することが可能である。
【００４３】
そして本実施の形態の場合、ＣＣＤ１９として、図２に示すように、電荷増幅部を水平転送路と出力アンプの間に搭載したＦＦＴ（Ｆｕｌｌ Ｆｒａｍｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）型のモノクロＣＣＤを用いている。
【００４４】
ＣＣＤ１９は、受光部のイメージエリア６０、ＯＢ部（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｌａｃｋ）６１、水平転送路６２、ダミー６３、電荷増幅部６４及び出力アンプ部６５を有する。また、電荷増幅部６４は水平転送路６２のセル数とほぼ同じあるいは約２倍のセル数から構成されている。
【００４５】
また、ＣＣＤ１９は、電荷蓄積部を設けたＦＴ（Ｆｒａｍｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）型にしても良い。
【００４６】
イメージエリア６０の各画素で生成された信号電荷は、垂直転送パルスΦＰ１、ΦＰ２により１水平ライン毎に水平転送路６２に転送され、水平転送パルスΦＳ１、ΦＳ２によって水平転送路６２からダミー６３及び電荷増幅部６４に転送される。そして、複数のセルから成る電荷増幅部６４の各セルに感度制御パルスφＣＭＤが印加されることにより、電荷は各セルを転送されながら１段ずつ順次増幅が行われ、順次出力アンプ部６５に転送される。出力アンプ部６５は電荷増幅部６４からの電荷を電圧に変換して出力する。
【００４７】
尚、感度制御パルスφＣＭＤと水平転送パルスφＳ１、φＳ２の位相は図３に示すようにφＳ１が立ち上がる前にφＣＭＤが立ち上がり、φＳ１が立ち下がる前にφＣＭＤが立ち下がっている。
【００４８】
電荷増幅部６４で得られる感度増幅率は、ＣＣＤ駆動回路３１から電荷増幅部６４への感度制御パルスΦＣＭＤの電圧値（振幅）の大きさを変化させることにより可変となっている。電荷増幅部６５では各セルにて１段ずつ増幅が行われる。電荷増幅部６４で得られる感度増幅率は、図４に示すように印加電圧に対して、ある閾値Ｖｔｈを上回ると電荷増幅が始まり感度が指数関数的に増幅する特性となる。
【００４９】
尚、感度制御パルスΦＣＭＤが０（Ｖ）〜閾値Ｖｔｈとなる場合には、電荷増幅はされずに信号電荷は電荷増幅部６４で転送されるだけである。また、電荷増幅が始まる閾値や印加電圧に対する感度増幅率の急峻度は、ＣＣＤパラメータに依存し、設計的に可変である。
【００５０】
図５は通常光モードと特殊光（蛍光観察）モード時のＣＣＤ１９の駆動信号と出力信号のタイミングチャートであり、図５（ａ）は通常光モード時の回転フィルタ５３の動作、図５（ｂ）は通常光モード時の垂直転送パルスφＰ１，ΦＰ２、図５（ｃ）は通常光モード時の水平転送パルスΦＳ１，ΦＳ２、図５（ｄ）は通常光モード時の感度制御パルスφＣＭＤ、図５（ｅ）は通常光モード時のＣＣＤ１９からの出力信号、図５（ｆ）は特殊光モード時の回転フィルタ５３の動作、図５（ｇ）は特殊光モード時の垂直転送パルスφＰ１，ΦＰ２、図５（ｈ）は特殊光モード時の水平転送パルスΦＳ１，ΦＳ２、図５（ｉ）は特殊光モード時の感度制御パルスφＣＭＤ、図５（ｊ）は特殊光モード時のＣＣＤ１９からの出力信号をそれぞれ示している。
【００５１】
図５に示すように、ＣＣＤ駆動回路３１は通常光モードと特殊光（蛍光観察）モードにおいてＣＣＤ１９に駆動信号として垂直転送パルスφＰ１，ΦＰ２、水平転送パルスΦＳ１，ΦＳ２、図示しない電子シャッタパルスφＯＦＤを出力する。
【００５２】
ＣＣＤ駆動回路３１は、通常光モードの場合にＣＣＤ１９に供給する感度制御パルスφＣＭＤを出力せず、特殊光（蛍光観察）モードの場合にＣＣＤ１９に感度制御パルスφＣＭＤを出力している。尚、通常光モード時に感度制御パルスφＣＭＤを出力するが、電圧値をしきい値Ｖｔｈ以下にしても良い。
【００５３】
通常光モード時において、ＣＣＤ１９は図５（ａ）に示すＲ、Ｇ、Ｂの露光期間中にＣＣＤ１９の受光面に被写体から入射された光を光電変換する事により信号電荷として蓄積可能になっている。
【００５４】
図５（ａ）に示す遮光期間において、ＣＣＤ駆動回路３１は、図５（ｂ）に示す垂直転送パルスφＰ１，ΦＰ２、図５（ｃ）に示す水平転送パルスΦＳ１，ΦＳ２を出力し、これによりＣＣＤ１９の読み出しが行われＣＣＤ１９から図５（ｅ）に示す出力信号が得られる。
【００５５】
ここでＣＣＤ駆動回路３１は、前述のように通常光モード時に感度制御パルスφＣＭＤを出力しない。
【００５６】
これにより通常光モード時には、電荷増幅部６４では電荷増幅は行われず、感度増幅率は１倍（増幅なし）である。
【００５７】
特殊光モード時において、ＣＣＤ１９は図５（ｆ）に示す３波長Ｅｘ１，Ｅｘ２，Ｅｘ３の露光期間中にＣＣＤ１９の受光面に被写体から入射された光を光電変換する事により信号電荷として蓄積可能になっている。
【００５８】
図５（ｆ）に示す遮光期間、即ちＣＣＤ１９の読み出し期間において、ＣＣＤ駆動回路３１は、図５（ｇ）に示す垂直転送パルスφＰ１，ΦＰ２、図５（ｈ）に示す水平転送パルスΦＳ１，ΦＳ２、図５（ｉ）に示す感度制御パルスφＣＭＤを出力し、これによりＣＣＤ１９の読み出しが行われ図５（ｊ）に示すＣＣＤ１９から出力信号が得られる。
【００５９】
ここでＣＣＤ駆動回路３１は、感度制御回路３２から供給されるデータに基づいて図５（ｉ）に示す感度制御パルスφＣＭＤの電圧値（振幅）を可変する。そして、ＣＣＤ駆動回路３１は、図５（ｉ）に示す感度制御パルスφＣＭＤを、図５（ｈ）に示す水平転送パルスΦＳ１，ΦＳ２に同期した位相関係でＣＣＤ１９に出力する。
【００６０】
これにより特殊光モード時に、ＣＣＤ駆動回路３１は、電荷増幅部６４に印加する感度制御パルスΦＣＭＤの電圧値（振幅）を変化させることにより、所望の感度増幅率が得られるようにＣＣＤ１９を制御する。
【００６１】
このように、露光期間においてＣＣＤ１９のイメージエリア６０の各画素で電荷が蓄積され、遮光期間に駆動信号がＣＣＤ１９に出力され、各画素で電荷は、１水平ライン毎に垂直転送パルスΦＰ１、ΦＰ２により水平転送路６２に転送され、水平転送パルスΦＳ１、ΦＳ２によりダミー６３、電荷増幅部６４、出力アンプ部６５に順次転送され、出力アンプ部６５で電荷電圧変換後、電圧信号として出力される。
【００６２】
ＣＣＤ１９の露光期間は、特殊光モードの種類により異なり、本実施例では、蛍光観察モードの露光時間（蓄積時間）は通常光モードの約３倍となる。
【００６３】
ＣＣＤ１９は、モード切替スイッチ５８から選択された観察モード（モード切替信号）に応じて駆動及び読み出しタイミングが切り替わる。
【００６４】
ＣＣＤ駆動回路３１には、電荷増幅部６４に出力する感度制御パルスφＣＭＤの電圧値（振幅）に関連するカウンタ値が感度制御回路３２から入力される。また、記憶装置２０のメモリ２２からＣＰＵ２１及びＣＰＵ３０を介して、ＣＣＤ１９の電荷増幅部６４の感度増幅率特性（印加電圧と感度増幅率の関係）のデータが入力される。
【００６５】
カウンタ値と電荷増幅部６４への印加電圧値の対応関係は、カウンタ値が最小の場合は図４に示す電圧Ｖｔｈ、また、カウンタ値が最大の場合は図４に示す電圧Ｖｍａｘとなるように設定され、感度制御回路３２からのカウンタ値に対応する感度制御パルスφＣＭＤがＶｔｈ〜Ｖｍａｘの範囲で電荷増幅部６４に出力される。感度増幅率特性はＣＣＤ毎や駆動信号線のバラツキ等で変化するため、感度制御回路３２は、感度制御パルスφＣＭＤの電圧の最小値Ｖｔｈと最大値Ｖｍａｘをカウンタ値の最小値と最大値に一致させる補正手段を有する。
【００６６】
図２に示した電荷増幅部６４の感度制御パルスΦＣＭＤの電圧値と感度増幅率の関係は、下記式で表される。
【００６７】
Ｍ（Ｖ）＝Ｃ・Ｅｘｐ｛α（Ｖ−Ｖｔｈ）｝…（１）
但し、Ｍ（Ｖ）はΦＣＭＤの電圧値（振幅）がＶ（ｖ）の時の感度増幅率、Ｖｔｈは電荷増幅が開始される閾値電圧、Ｃ、α、Ｖｔｈはデバイス固有の定数である。
【００６８】
例えば、電荷増幅部６４への印加電圧値がＶ（Ｖ）の場合、カウンタ値が±１変化すると、カウンタ値変化が１に相当する電圧値をΔＶ（Ｖ）とすると印加電圧Ｖ’＝Ｖ±ΔＶ（Ｖ）となるため、その時の感度増幅率は以下となる。
【００６９】

また、その時の感度増幅率の変化率は以下となる。

このような関係式を用いて、ＣＣＤ駆動回路３１は、感度制御パルスφＣＭＤの電圧値から電荷増幅部６４の感度増幅率を演算し、感度増幅率を測光補正回路３７に出力する。
【００７０】
アナログ処理回路３３には、ＣＣＤ１９からのＣＣＤ出力信号を増幅するためのプリアンプ及びＣＣＤノイズを低減する為に相関２重サンプリングを行うＣＤＳ回路が設けられている。アナログ処理回路３３でＣＤＳ処理された信号はＡ／Ｄ変換器３４に出力され、デジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器３４の出力はデジタル処理回路３５に出力される。
【００７１】
デジタル処理回路３５は、Ａ／Ｄ変換器３４から入力された映像信号に対して、クランプ処理、ホワイトバランス処理、色変換処理、電子ズーム処理、ガンマ変換処理及び画像強調処理等の信号処理を施した後、３波長の同時化処理を施して、セレクタ４０に出力する。
【００７２】
デジタル処理回路３５において、ホワイトバランス処理は、モード切替スイッチ５８からのモード切替信号に応じて通常光と複数の特殊光の観察モードで異なる値が設定可能になっている。各観察モードに対応する設定値は、メモリ２２に格納されている設定値がＣＰＵ３０を経由してデジタル処理回路３５に入力される。
【００７３】
セレクタ４０は、デジタル処理回路３５から出力される、通常光モードまたは特殊光モードの時系列の画像を分離して、３軸の同時化メモリ４１，４２，４３に出力する。
【００７４】
同時化メモリ４１，４２，４３は、通常光モードまたは特殊光モードの画像を記憶し、相互に同時に読み出すことで面順次画像を同時化して、マトリクス回路４４に出力する。
【００７５】
マトリクス回路４４は、モード切替スイッチ５８からのモード切替信号に応じ、通常光モードと特殊光モードでは異なる色変換処理を行う。
【００７６】
特殊光モードの場合、マトリクス回路４４は、選択された特殊光モード毎に同時化メモリ４１，４２，４３からの各画像に対して所定のマトリクス係数を乗算して合成画像を構築する。マトリクス回路４４は、構築した画像をＤ／Ａ変換器４５，４６，４７に出力する。
【００７７】
通常光モードの場合、マトリクス回路４４は、同時化メモリ４１，４２，４３からの各画像に対して色変換処理を施さず、Ｄ／Ａ変換器４５，４６，４７に出力する。
【００７８】
Ｄ／Ａ変換器４５，４６，４７はマトリクス回路４４からの各画像をアナログの映像信号に変換して出力する。
【００７９】
７５Ωドライバ４８は、Ｄ／Ａ変換器４５，４６，４７から入力される通常光モード及び特殊光モード時におけるアナログの映像信号をモニタ６及び図示しない記録装置等の周辺機器に出力する。
【００８０】
測光回路３６は、図６に示すようにサブサンプリング回路７１と、積分回路７２と、輝度信号算出回路７３とを有している。
【００８１】
サブサンプリング回路７１は、Ａ／Ｄ変換器３４から入力された各観察モードの各波長に対応する映像信号を間引いて、積分回路７２に出力する。本実施の形態では、サブサンプリング回路７１でサブサンプリングすることで、後段の積分回路７２の回路規模を縮小可能にしている。
【００８２】
積分回路７２は、サブサンプリング回路７１から入力される通常光モードまたは特殊光モードの画像を、フィールド毎に積分し、各フィールド毎の積分値を算出する。積分回路７２は、積分結果を輝度信号算出回路７３に出力する。
【００８３】
輝度信号算出回路７３は、積分回路７２で算出された各波長のフィールド毎の積分値に基づき、輝度信号を算出する。
【００８４】
輝度信号算出回路７３による輝度信号算出は、モード切替スイッチ５８のモード切替信号に基づき、観察モード毎に異なるようになっている。
【００８５】
通常光モードでは、輝度信号算出回路７３は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各フィールドの積分値をそれぞれ０．３倍、０．５９倍、０．１１倍した後に加算することで、輝度信号を算出する。
【００８６】
特殊光モードでは、輝度信号算出回路７３は、各フィールドの積分値に所定の係数を乗算した後に加算し、輝度信号を算出する。
【００８７】
輝度信号算出回路７３により観察モード毎に算出された輝度信号は、感度制御回路３２及び測光補正回路３７に出力される。
【００８８】
感度制御回路３２は、図７に示すように比較回路８１と、ルックアップテーブル回路（ＬＵＴ回路）８２と、アップダウンカウンタ８３と、デコード回路８４とを有している。
【００８９】
ＬＵＴ回路８２は、明るさ制御スイッチ５９にて術者により選択されたレベルを目標値に変換し、比較回路８１に出力する。
【００９０】
より詳しく説明すると、ＬＵＴ回路８２は、通常光モードと特殊光モードに対応した複数のＬＵＴ（Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）を備え、モード切替スイッチ５８から選択された通常光モードまたは複数の特殊光モードのモード切替信号に応じてＬＵＴを切替え選択し、切替え選択したＬＵＴで明るさ制御スイッチ５９にて選択されたレベルを目標値に変換し、比較回路８１に出力する。
【００９１】
比較回路８１は、測光回路３６から入力される通常光モード及び特殊光モードの輝度信号と、ＬＵＴ回路８２から入力されるモニタ明るさの目標値を比較し、比較結果をアップダウンカウンタ８３に出力する。また、比較回路８１は、輝度信号と目標値との差分が大きい場合に、感度増幅率の応答性向上のため、カウント値の増減を大きくする機能を有している。
【００９２】
アップダウンカウンタ８３は、比較回路８１から入力される輝度信号と明るさの目標値との比較結果に基づきカウンタ値をアップダウンさせる（Ｃ’＝Ｃ±１）。そして、アップダウンカウンタ８３は、カウンタ値をＣＣＤ駆動回路３１及びデコード回路８４に出力する。
【００９３】
アップダウンカウンタ８３は、デコード回路８４から停止信号が入力された場合、カウンタ出力が停止される。また、アップダウンカウンタ８３は、モード切替スイッチ５８からのモード切替信号が通常光モードの時は、カウンタ出力が停止される。つまり、感度制御回路３２は、特殊光モードのみ動作することになる。
【００９４】
デコード回路８４は、アップダウンカウンタ８３から入力されたカウンタ値からオーバーフロー、アンダーフローを判別し、オーバーフロー、アンダーフローが生じた場合アップダウンカウンタ８３に停止信号を出力する。
【００９５】
この場合、記憶装置２０のメモリ２２に格納されるＣＣＤ１９の感度増幅率特性のデータは、図４に示すように電荷増幅が開始される閾値Ｖｔｈ〜感度増幅率が最大値となるＶｍａｘまでの領域をアップダウンカウンタ８３のカウンタ総数の相当数に分割し、電圧値（振幅）と感度増幅率とをセットで格納したものでもよい。また、印加電圧と感度増幅率Ｍ（Ｖ）の関係は、Ｍ（Ｖ）＝Ｃ・Ｅｘｐ｛α（Ｖ−Ｖｔｈ）｝より、格納データをＣ、α、ＶｔｈやＶｍａｘ等の感度増幅率に関連するパラメータにしても良い。
【００９６】
測光補正回路３７は、図８に示すように、測光回路３６から入力される通常光モードと特殊光モードにおける輝度信号及びＣＣＤ駆動回路３１から入力される電荷増幅部６４の感度増幅率に基づき、輝度信号を感度増幅率で除算する演算を行う。そして測光補正回路３７は、その演算結果を絞り制御回路５２に出力する。
【００９７】
測光補正回路３７の目的は、入力される輝度信号が電荷増幅部６４で感度増幅されたＣＣＤ出力値に基づいて算出されているため、輝度信号を感度増幅率で除算することにより感度増幅率１倍（増幅なし）相当の補正された輝度信号を取得することである。
【００９８】
モード切替スイッチ５８は、通常光観察または複数の特殊光観察（蛍光観察、狭帯域光観察、赤外光観察等）の中から、いずれかの観察モードを術者が任意に選択可能なスイッチである。
【００９９】
尚、モード切替スイッチ５８の設置場所は、プロセッサ３、キーボード、フットスイッチ、内視鏡２、あるいは、両方でもよい。
【０１００】
モード切替スイッチ５８にて選択されたモード切替信号（観察モード）は、回転フィルタ切替機構５６、回転フィルタ制御回路５７、測光回路３６、ＣＣＤ駆動回路３１、デジタル処理回路３５、マトリクス回路４４、感度制御回路３２に出力される。
【０１０１】
明るさ制御スイッチ５９は、モニタ画面の明るさの目標値を複数段階の中から術者が任意に選択可能なスイッチである。
【０１０２】
明るさ制御スイッチ５９の設置場所は、プロセッサ３のフロントパネルである。
明るさ制御スイッチ５９の操作に基づく信号は感度制御回路３２及び絞り制御回路５２に出力される。
【０１０３】
以下、光源装置５について詳細に説明する。
光源装置５のランプ５０は、キセノンランプ、ハロゲンランプ、ＬＥＤ、ＬＤ（半導体レーザー）等からなり、照明光を発生する。
【０１０４】
集光レンズ５５は、ランプ５０から絞り５１と回転フィルタ５３を介して導かれる照明光の光束をライトガイド１２の後端面に集光する。
【０１０５】
絞り５１と回転フィルタ５３は、ランプ５０と集光レンズ５５との間に挿入される。回転フィルタ５３は、モータ５４の回転軸に回転可能に接続されており、回転フィルタ制御回路５７により所定の速度で回転制御される。
【０１０６】
回転フィルタ制御回路５７は、モード切替スイッチ５８からのモード切替信号により回転フィルタ５３（モータ５４）の回転速度を所定の回転速度に制御可能になっている。回転フィルタ制御回路５７は観察モードにより回転フィルタ５３回転速度を異なるようにしている。回転フィルタ制御回路５７は特殊光観察モードの場合の回転速度を通常光モードに対して１／２の回転速度に設定している。
【０１０７】
絞り制御回路５２は、測光補正回路３７から輝度信号が入力され、輝度信号と術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した明るさの目標値とを比較する。絞り制御回路５２は、この比較結果から、ランプ５０と回転フィルタ５３の照明光路上に挿入されている絞り５１の開閉動作制御により、ライトガイド１２の後端面への照明光量を制御する。
【０１０８】
回転フィルタ５３は、図９に示すように内周部分と外周部分に２組のフィルタセット６６，６７が設けられた２重構造となっている。
【０１０９】
回転フィルタ切替機構５６は、ランプ５０とライトガイド１２の後端面とを結ぶ照明光軸上に回転フィルタ５３の内周側の第１のフィルタセット６６と外周側の第２のフィルタセット６７とのいずれかを選択的に移動させ、回転フィルタ５３の全体を移動する機構である。また、回転フィルタ切替機構５６は、特殊光観察の種類によって、回転フィルタ５３を移動する場合としない場合がある。
【０１１０】
通常光モード時に回転フィルタ切替機構５６は、内周側のフィルタセット６６を照明光軸上に配置する。
【０１１１】
特殊光モード時に回転フィルタ切替機構５６は、外周側のフィルタセット６７を照明光軸上に配置する。
【０１１２】
図９に示すように、回転フィルタ５３の内周部分の第１のフィルタセット６６は、通常光モード用のＲ、Ｇ、Ｂの３枚のフィルタであり、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の波長帯域を透過する分光特性を有するフィルタ６６Ｒ，６６Ｇ，６６Ｂを有する。
【０１１３】
外周部分の第２のフィルタセット６７には特殊光モード（蛍光観察）用の分光特性を有するＥｘ１、Ｅｘ２、Ｅｘ３の３枚のフィルタ９１，９２，９３が設けられている。
【０１１４】
例えば、本実施の形態では、Ｅｘ１のフィルタ９１は３９０〜４７０ｎｍ領域を透過する励起光用フィルタである。
【０１１５】
Ｅｘ２のフィルタ９２は、中心波長５５０ｎｍ付近、半値幅３０ｎｍ程度の狭帯域でかつ透過率数％程度の分光特性を有する反射光用フィルタである。
【０１１６】
Ｅｘ３のフィルタ９３は、中心波長６００ｎｍ付近、半値幅３０ｎｍ程度の狭帯域でかつ透過率数％程度の分光特性を有する反射光用フィルタである。
【０１１７】
特殊光モードにおいて、内視鏡２の照明レンズ１６から照射される照明光は例えば図１２に示すような分光特性を有している。
【０１１８】
フィルタ６６Ｒ、６６Ｇ、６６ＢはＣＣＤ１９の露光期間に対応し、各フィルタ６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂの間６８に設けられる遮光部は、ＣＣＤ１９の遮光期間（読み出し期間）に対応する。これは第２のフィルタセット６７も同様である。
【０１１９】
第２のフィルタセット６７のそれぞれの大きさは、本実施例では第１のフィルタセット６６の約１．５倍に設定している。また、回転フィルタ５３の回転速度は、蛍光観察モードは通常光モードの１／２に設定している。特殊光モードの露光時間（蓄積時間）は通常光モードの３倍に設定されている。自家蛍光は非常に微弱光なので露光時間を長くしている。
【０１２０】
尚、図９では、通常光用のフィルタ６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂを内周に、特殊光用のフィルタ９１，９２，９３を外周に設けたが、逆の配置でも良い。
【０１２１】
また、第２のフィルタセット６７のフィルタ開口率を通常光と同じにしても良いし、波長毎に開口率を変えても良い。
【０１２２】
（作用）
このような第１の実施の形態の内視鏡装置１の使用方法について以下に説明する。
【０１２３】
内視鏡検査を開始するに当たり、術者は複数種類の内視鏡から観察部位や観察の種類に対応した種類の内視鏡２をプロセッサ３に接続する。
【０１２４】
これにより、プロセッサ３のＣＰＵ３０は内視鏡２のＣＰＵ２１を介してメモリ２２に格納されている内視鏡２に関する各種データの読み出しを行う。メモリ２２に格納されているＣＣＤ１９の感度増幅率特性（電圧値と感度増幅率の関係）データは、ＣＰＵ３０を介してＣＣＤ駆動回路３１に出力される。
【０１２５】
次に、通常光モード及び特殊光モード（蛍光観察）における作用を説明する。
術者は、内視鏡２の挿入部１０を患者体腔内（気管支、食道、胃、大腸、頭頸部、腹腔、胸腔、膀胱、子宮等）に挿入し、通常光観察を行う。
【０１２６】
通常光観察（通常光モード）を行う場合には、回転フィルタ切替機構５６は第１のフィルタセット６６を照明光路上に配置し、ＣＣＤ１９の感度増幅率は１倍（増幅なし）に設定される。この状態で、ランプ５０から照射された照明光が第１のフィルタセット６６を透過することにより、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の面順次照明光が生体組織に内視鏡２のライトガイド１２を介して照明レンズ１６から時系列的に照射される。
【０１２７】
測光回路３６ではモニタ画面に表示される輝度信号が算出され、感度制御回路３２及び測光補正回路３７に出力される。また、通常光モードでは感度制御回路３２からＣＣＤ駆動回路３１へのカウンタ出力は停止となっている。このため、ＣＣＤ駆動回路３１からは感度制御パルスφＣＭＤがＣＣＤ１９に出力されずＣＣＤ１９は感度増幅率１倍となる。
【０１２８】
よって、ＣＣＤ駆動回路３１から測光補正回路３７には感度増幅率１倍（増幅なし）のデータが出力される。測光補正回路３７では、測光回路３６からの輝度信号とＣＣＤ駆動回路３１からの感度増幅率の除算が行われ、感度増幅率１倍のために、絞り制御回路５２には測光回路３６からの出力値と同じ値が出力される。
【０１２９】
絞り制御回路５２は、輝度信号と術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した明るさの目標値とを比較し、比較結果（大小関係）に応じて絞り５１の開閉制御を行う。輝度信号が目標値よりも明るい場合は絞り５１を閉じる方向（ライトガイド１２の後端面への照射強度が小さくなる）に動作させ、一方、モニタ画面が目標値よりも暗い場合は絞り５１を開ける方向（ライトガイド１２の後端面への照射強度が大きくなる）に動作させて、生体組織への照射光の照射強度を変化させることにより、モニタ６の明るさが術者の設定値で維持されるように絞り５１の制御による自動調光動作（光源装置の絞り開閉制御による自動利得制御）が行われる。
【０１３０】
生体組織からのＲ、Ｇ、Ｂの反射光はＣＣＤ１９の受光面（イメージエリア６０）に順次入射されて、Ｒ、Ｇ、Ｂの反射光に対応するＣＣＤ１９の出力信号は信号処理装置４に入力され、アナログ処理回路３３、デジタル処理回路３５で各種信号処理が施され、セレクタ４０、同時化メモリ４１，４２，４３、マトリクス回路４４、７５Ωドライバ４８を介してモニタ６や記録装置等の周辺機器に出力される。これによりモニタ６や周辺機器に通常光画像の表示や記録が行われる。
【０１３１】
また、デジタル処理回路３５では、Ｒ、Ｇ、Ｂのホワイトバランス係数はメモリ２２に格納されている通常光モードの設定値となる。また、マトリクス回路４４において、Ｒ、Ｇ、Ｂ画像は色変換処理が施されずに出力される。
【０１３２】
モニタ６に表示される通常光画像の出力信号及びそのＳ／Ｎ特性は、図１０及び図１１の中で破線の特性が得られる。
【０１３３】
蛍光観察（特殊光モード）を行う場合には、術者は、モード切替スイッチ５８の複数の観察モードの中から蛍光観察を選択する。この選択指示に伴い、回転フィルタ切替機構５６は回転フィルタ５３の第２のフィルタセット６７を照明光路上に配置する。
【０１３４】
光源装置５のランプ５０から照射された照明光は回転フィルタ５３の第２のフィルタセット６７を透過することにより発生するフィルタＥｘ１の励起光である青色光、フィルタＥｘ２の緑照明光、フィルタＥｘ３の赤照明光がそれぞれ集光レンズ５５を介してライトガイド１２の後端面に入射され、内視鏡２の先端部１５に設けられている照明レンズ１６から生体組織に、例えば図１２に示すような分光特性（スペクトル、強度）を有する照明光として時系列的に照射される。
【０１３５】
対物レンズ１７には、生体組織への励起光照射による励起光自身の反射光（戻り光）及び励起光により生体組織から発せられた概ね５２０ｎｍ付近にピークを有する微弱な自家蛍光が入射するが、励起光カットフィルタ１８により励起光自身の反射光はカットされ、ＣＣＤ１９の受光面には自家蛍光のみが入射する。また、緑及び赤の照明光の反射光は対物レンズ１７に入射し、励起光カットフィルタ１８を透過してＣＣＤ１９の受光面に入射する。これにより、ＣＣＤ１９の受光面には図１３に示すような自家蛍光と反射光の分光特性の光が入射する。
【０１３６】
生体組織からの蛍光、緑及び赤の反射光はＣＣＤ１９に順次入射され、各波長に対応するＣＣＤ出力信号は信号処理装置４に入力され、アナログ処理回路３３、デジタル処理回路３５で所定の信号処理が施され、セレクタ４０、同時化メモリ４１，４２，４３、マトリクス回路４４、７５Ωドライバ４８を介してモニタ６や記録装置に蛍光画像が記録される。また、デジタル処理回路３５では、蛍光、緑及び赤反射光の撮像時に、ホワイトバランス係数はメモリ２２に格納されている複数の中から蛍光観察用に設定される。また、マトリクス回路４４では、例えば各波長の出力は、蛍光はＧチャンネル、赤反射光はＢチャンネル、緑反射光はＲチャンネルに出力されるように所定の色変換が施される。
【０１３７】
蛍光観察において、生体組織の観察を行う場合、生体組織の状態や生体組織と内視鏡２の先端との距離の変動などに伴いＣＣＤ１９への入射光強度が変動し、モニタ６の輝度信号は術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した目標値（基準値）と一致しなくなる場合が生じる。その場合には、以下のような調光が行われる。
【０１３８】
測光回路３６では蛍光の波長と反射光の２波長から構築される蛍光画像の輝度信号が算出され、感度制御回路３２と測光補正回路３７に輝度信号が出力される。感度制御回路３２は比較回路８１にて術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した明るさの目標値と前記輝度信号とが比較し、この比較結果に対応したカウンタ値をアップダウンカウンタ８３からＣＣＤ駆動回路３１に出力する。
【０１３９】
ＣＣＤ駆動回路３１は、感度制御パルスφＣＭＤの電圧値を、カウンタ値に対応する電圧として電荷増幅部６４に出力する。ＣＣＤ１９の感度増幅率は感度制御パルスφＣＭＤの電圧値に対応して増減し、ＣＣＤ駆動回路３１は、ＣＣＤ１９への入射光強度が変動した分を補うように感度増幅率を増減させてモニタ６の画像の明るさを変化させ、輝度信号が明るさの目標値と一致するように制御を行う。
【０１４０】
ＣＣＤ駆動回路３１は、感度制御パルスφＣＭＤの電圧値から電荷増幅部６４の感度増幅率を算出し、この算出した感度増幅率を測光補正回路３７に出力する。測光補正回路３７は、測光回路３６からの輝度信号とＣＣＤ駆動回路３１からの感度増幅率に基づき、［（輝度信号）／（感度増幅率）］の演算を行い、感度増幅率が１倍に補正された輝度信号を絞り制御回路５２に出力する。絞り制御回路５２は、輝度信号と術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した明るさの目標値との比較を行い、この比較結果に応じて絞り５１の開閉制御を行う。
【０１４１】
この場合、内視鏡装置２としては、輝度信号が目標値よりも明るい場合は絞り５１を閉じる方向に動作させ、輝度信号が目標値よりも暗い場合は絞り５１を開ける方向に動作させて、生体組織への照射光の照射強度を変化させることにより、モニタ６の明るさが目標値と一致するように絞り５１の制御による自動調光動作を行う。
【０１４２】
自家蛍光は微弱で生体組織を遠点〜近点にて蛍光観察する場合、十分なモニタの明るさを得るには感度増幅率が数十倍程度となる。そのため、補正された輝度信号は非常に小さくなるため、絞り５１は開ける方向に制御され全開位置に保持される。感度制御回路３２は、モニタ明るさの目標値と輝度信号とを比較し、この比較結果に応じてＣＣＤ駆動回路３１から感度制御パルスφＣＭＤの電圧値（振幅）を増減させることにより感度増幅率を増減させて輝度信号を変化させ、輝度信号が明るさの目標値と一致するように制御を行う。この場合には、ＣＣＤ１９の電荷増幅部６４の感度増幅率のみによる自動調光動作（電荷増幅部６４の感度増幅率による優先制御による調光動作）が行われる。
【０１４３】
生体組織を拡大〜近点にて蛍光観察しＣＣＤ１９への入射光強度が大きくなり通常光レベルになると、ＣＣＤ１９に対する感度増幅が不要となる。このため、ＣＣＤ駆動回路３１から測光補正回路３７に出力される感度増幅率が１倍となり、測光補正回路３７では、輝度信号と感度増幅率の除算が行われ、感度増幅率１倍より絞り制御回路５２には測光回路３６からの出力値と同じ値が出力される。絞り制御回路５２は、輝度信号と術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した明るさの目標値との比較を行い、この比較結果に応じて絞り５１の開閉制御を行う。輝度信号が目標値よりも明るい場合は絞り制御回路５２が絞り５１を閉じる方向に動作させ、モニタ画面が目標値よりも暗い場合は絞り制御回路５２が絞り５１を開ける方向に動作させる。この場合は、絞り５１のみによる自動調光動作（絞り開閉動作の優先制御による調光動作）が行われる。
【０１４４】
生体組織を近点にて蛍光観察しＣＣＤ１９への入射光強度が通常光よりも比較的大きくなると、感度増幅率１〜２倍の状況が生じて補正された輝度信号は大きくなる。絞り制御回路５２では術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した明るさの目標値と補正された輝度信号が同等レベルになる。ＣＣＤ１９への入射光強度が大きくなる方向に変動する場合は、感度増幅率が徐々に小さくなると共に、連動して絞り５１も徐々に閉じる方向に動作する。また、ＣＣＤ１９への入射光強度が小さくなる方向に変動する場合は、絞り５１が徐々に開く方向に動作すると伴に、連動して感度増幅率も徐々に大きくなる制御となる。この場合は、電荷増幅部６４の感度増幅率と絞り５１の開閉が連動して同時に動作する自動調光動作（感度増幅率による調光動作と絞り開閉動作の連動制御による調光動作）が行われる。
【０１４５】
これにより、モニタ６には図１０及び図１１の実線に示す出力信号及びそのＳ／Ｎ特性が得られる。自家蛍光領域（図１０及び図１１におけるＣＣＤ入射光強度が０．０１［ａ．ｕ．］付近）では、通常光モードに対し露光時間延長とＣＣＤ１９の感度増幅率アップにより、感度増幅率１倍、３倍や３０倍等の出力信号及びＳ／Ｎ特性が得られる。自家蛍光領域において、通常光観察時の特性（破線）では、モニタ画面は暗く、Ｓ／Ｎ特性が非常に悪い。しかしながら、感度増幅率を数倍から数十倍に大きくすることにより、モニタ画面は明るく、かつ、高Ｓ／Ｎ特性（高画質）の蛍光画像（蛍光と反射光の合成画像）が得られる。尚、感度増幅率は印加電圧値（振幅）の制御により任意に増幅可能である。
【０１４６】
蛍光観察とは、例えば青色領域の励起光を生体粘膜に照射すると５２０ｎｍ付近にピークを有する自家蛍光が得られ、この自家蛍光強度は正常部位に対して病変部位は小さい特性を利用したものである。また、蛍光観察において、血液の影響、すなわちヘモグロビン吸収帯を鋭敏に捉えられる緑反射光、及び、参照光（血液の影響がない波長帯域）として赤反射光を用いることにより、観察対象部位を撮像して得られる合成画像は、炎症（血液）の影響を除外し、病変の有無を鋭敏に観察可能となる。例えば、蛍光観察により、血管や炎症は正常組織と異なる色に表示され、また、腺腫やガンの部位は正常組織及び炎症や血管とは異なる色で表示される。これらにより、蛍光観察は通常観察に比べて腫瘍性病変の拾い上げが容易となる。
【０１４７】
（効果）
このような第１の実施の形態によれば、特殊光モード（蛍光観察）時に、感度可変ＣＣＤの感度増幅率と光源の絞りとを適切に連動させて調光動作を行うことで、調光動作の応答性が向上し、蛍光と反射光の合成画像である蛍光画像として、ＣＣＤ１７への入射強度が大きく変動しても画像の飽和を防止してより適切な明るさかつ高画質な画像が得ることができるようになる。
【０１４８】
（第２の実施の形態）
図１４及び図１５は本発明の第２の実施の形態に係り、図１４は内視鏡装置の概略構成を示すブロック図、図１５は図１４の感度制御回路の構成を示すブロック図である。
【０１４９】
図１４及び図１５を用いた第２の実施の形態の説明において、図１乃至図１３に示した第１の実施の形態と同様の構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１５０】
（構成）
図１乃至図１３に示した第１の実施の形態では特殊光モード時における調光動作の際に感度可変ＣＣＤの感度増幅率と光源の絞りを連動させていたが、図１４及び図１５に示す第２の実施の形態の内視鏡装置１０１では、調光切替回路１３７を設け、調光動作を、ＣＣＤ１９の感度増幅率の可変または絞り開閉動作のいずれか一方で行うようにしている。
【０１５１】
図１４に示すように、第２の実施の形態の内視鏡装置１０１は、内視鏡２と、プロセッサ１０３と、モニタ６とを有する。
【０１５２】
プロセッサ１０３には、内視鏡２が着脱自在に接続される。また、プロセッサ１０３は、信号処理装置１０４及び光源装置１０５を内蔵している。尚、光源装置１０５をプロセッサ１０３と別体に設けてもよい。
【０１５３】
モニタ６は、プロセッサ１０３に接続され、このプロセッサ１０３で画像処理された映像信号を表示する。
【０１５４】
本実施の形態において、信号処理装置１０４は、ＣＰＵ３０と、ＣＣＤ駆動回路１３１と、感度制御回路１３２と、アナログ処理回路３３と、Ａ／Ｄ変換器３４と、デジタル処理回路３５と、測光回路１３６と、調光切替回路１３７と、セレクタ４０と、同時化メモリ４１，４２，４３と、マトリクス回路４４と、Ｄ／Ａ変換器４５，４６，４７と、７５Ωドライバ４８とを有する。
【０１５５】
また光源装置１０５は、ランプ５０と、絞り５１と、絞り制御回路１５２と、回転フィルタ５３と、モータ５４と、集光レンズ５５と、回転フィルタ切替機構５６と、回転フィルタ制御回路５７と、モード切替スイッチ５８と、明るさ制御スイッチ５９とを有する。
【０１５６】
第２の実施の形態において、通常光モードと特殊光（蛍光観察）モードにおける回転フィルタ５３の動作（露光、遮光）と、ＣＣＤ駆動回路１３１がＣＣＤ１９に供給する駆動信号のタイミングと、ＣＣＤ１９からの出力信号のタイミングとは、図５に示した第１の実施の形態と同様になっている。
【０１５７】
ＣＣＤ駆動回路１３１には、後述の感度制御回路１３２からカウンタ値Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａｘが入力される。
【０１５８】
このカウンタ値Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａｘは、感度制御回路１３２からＣＣＤ１９の電荷増幅部６４（図２参照）に出力する感度制御パルスφＣＭＤの電圧値に関連している。
【０１５９】
また、ＣＣＤ駆動回路１３１には、記憶装置２０のメモリ２２からＣＰＵ２１及びＣＰＵ３０を介して、ＣＣＤ１９の電荷増幅部６４（図２参照）の感度増幅率特性（印加電圧と感度増幅率の関係）のデータが入力される。
【０１６０】
カウンタ値Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａｘと電荷増幅部６４（図２参照）への印加電圧値Ｖｔｈ〜Ｖｍａｘ（図４参照）の対応は、カウンタ値が最小Ｃｍｉｎの場合は電圧Ｖｔｈ、また、カウンタ値が最大Ｃｍａｘの場合は電圧Ｖｍａｘとなるように設定されている。
【０１６１】
そして、ＣＣＤ駆動回路１３１は、カウンタ値Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａｘに対応する感度制御パルスφＣＭＤをＶｔｈ〜Ｖｍａｘの範囲で、ＣＣＤ１９の電荷増幅部６４（図２参照）に出力する。
【０１６２】
尚、ＣＣＤ１９の感度増幅率特性はＣＣＤ毎や駆動信号線のバラツキ等で変化するため、ＣＣＤ駆動回路１３１には、感度制御パルスφＣＭＤ電圧の最小値Ｖｔｈと最大値Ｖｍａｘをカウンタ値の最小Ｃｍｉｎと最大Ｃｍａｘに一致させる補正手段を設けている。
【０１６３】
電荷増幅部６４（図２参照）に供給する感度制御パルスΦＣＭＤの電圧値とＣＣＤ１９の感度増幅率との関係は第１の実施の形態と同じである。
【０１６４】
測光回路１３６において、第１の実施の形態と異なるのは、観察モード毎に算出した輝度信号を、感度制御回路１３２に加えて絞り制御回路１５２にも出力することである。
【０１６５】
感度制御回路１３２は、図１５のように、比較回路８１、ＬＵＴ回路８２、アップダウンカウンタ１８３及びデコード回路１８４を有している。
【０１６６】
アップダウンカウンタ１８３は、比較回路８１から入力される輝度信号と明るさの目標値との比較結果に基づきカウンタ値Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａｘをアップダウン（Ｃ’＝Ｃ±１）させる。アップダウンカウンタ１８３は、前記カウンタ値を、ＣＣＤ駆動回路１３１、調光切替回路１３７及びデコード回路１８４に出力する。また、アップダウンカウンタ１８３は、デコード回路１８４から停止信号が入力されるとカウンタ出力を最大値Ｃｍａｘで停止する。さらに、アップダウンカウンタ１８３は、モード切替スイッチ５８からのモード切替信号が通常光モードになった場合に、カウンタ出力を最小値Ｃｍｉｎにセットして、カウンタ動作を停止する。つまり、感度制御回路１３２は特殊光モード時のみ動作する。
【０１６７】
デコード回路１８４は、アップダウンカウンタ１８３から入力されたカウンタ値がオーバーフローしたか否か判別し、オーバーフローの場合にはアップダウンカウンタ１８３に停止信号を出力する。
【０１６８】
ここで、オーバーフローとは、ＣＣＤ駆動回路１３１から電荷増幅部６４（図２参照）に印加される感度制御パルスφＣＭＤの電圧値（振幅）が最大電圧Ｖｍａｘに対応するカウンタ値Ｃｍａｘになった場合である。
【０１６９】
調光切替回路１３７は、調光許可信号と調光停止信号との内一方を切替選択してアップダウンカウンタ１８３に入力する。アップダウンカウンタ１８３は、調光許可信号入力でカウント動作を開始し、また、調光停止信号入力でカウンタ値Ｃｍｉｎのままカウント動作を停止する。
【０１７０】
光源装置１０５において、第１の実施の形態と異なる構成要素は絞り制御回路１５２のみである。
【０１７１】
絞り制御回路１５２は、測光回路１３６から輝度信号が入力され、この輝度信号と術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した明るさの目標値を比較する。続いて、絞り制御回路１５２は、前記比較結果に基づいて、ランプ５０と回転フィルタ５３の光路上に挿入されている絞り５１の開閉制御を行い、ライトガイド１２の後端面への照明光量を制御する。
【０１７２】
また、絞り制御回路１５２には、調光切替回路１３７から調光許可信号または調光停止信号が入力される。
【０１７３】
絞り制御回路１５２は、調光許可信号入力により絞り５１の開閉制御を開始し、また、調光停止信号入力により絞り５１の開閉位置を所定の位置に固定（保持）する。ここで所定の位置とは、ライトガイド１２の後端面への入射光強度が最大になるような絞り５１の開閉位置を示し、全開（開放）またはそれに近い開閉位置である。
【０１７４】
これにより内視鏡装置１０１の調光方式は、ＣＣＤ１９の感度増幅率の可変と光源装置１０５の絞り５１の開閉動作との２通りあることになるが、調光切替回路１３７は前記２通りの内どちらか一方の調光方式を決定して切り替えるようになっている。
【０１７５】
調光切替回路１３７には感度制御回路１３２から感度増幅率を示すカウンタ値Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａｘが入力される。調光切替回路１３７は感度増幅率１倍に対応するカウンタ値Ｃｍｉｎが入力されると感度制御回路１３２に調光停止信号を出力する。また、調光切替回路１３７は、感度制御回路１３２への調光停止信号の出力に同期して絞り制御回路１５２に調光許可信号を出力する。
【０１７６】
調光切替回路１３７には絞り制御回路１５２から絞り５１の開閉位置情報が入力される。調光切替回路１３７は絞り５１が所定の位置になると絞り制御回路１５２に調光停止信号を出力する。また、調光切替回路１３７は絞り制御回路１５２への調光停止信号の出力に同期して感度制御回路１３２に調光許可信号を出力する。
【０１７７】
調光切替回路１３７は、感度制御回路１３２及び絞り制御回路１５２の両方に調光許可信号または調光停止信号を出力することはなく、一方に調光許可信号を出力している時はもう一方への調光停止信号を出力する。
【０１７８】
（作用）
第２の実施の形態の蛍光観察時の調光について説明する。
蛍光観察において、生体組織の観察を行う場合には、生体組織の状態や生体組織と内視鏡２の先端との距離の変動などに伴いＣＣＤ１９への入射光強度が変動し、モニタ６の明るさ画面平均値は術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した目標値と一致しなくなる場合が生じる。
【０１７９】
この場合、測光回路１３６は、蛍光の波長と反射光の２波長からなる構築される蛍光画像の輝度信号を算出し、感度制御回路１３２と絞り制御回路１５２に輝度信号を出力する。
【０１８０】
生体組織を遠点〜近点距離にて蛍光観察を行いＣＣＤ１９への入射強度が通常光観察時に比べて非常に小さくなる場合は、次のような調光動作が行われる。
【０１８１】
この場合、調光切替回路１３７は、感度制御回路１３２に調光許可信号を出力し、また、絞り制御回路１５２に調光停止信号を出力する。
【０１８２】
感度制御回路１３２は、比較回路８１にて術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した明るさの目標値と輝度信号とを比較し、この比較結果に応じてアップダウンされたカウンタ値Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａをアップダウンカウンタ１８３からＣＣＤ駆動回路１３１及び調光切替回路１３７に出力する。
【０１８３】
ＣＣＤ駆動回路１３１は、電荷増幅部６４（図２参照）に印加する感度制御パルスφＣＭＤとして、前記アップダウンされたカウンタ値Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａｘに対応する電圧Ｖｔｈ〜Ｖｍａｘを出力する。感度制御パルスφＣＭＤの電圧の増減に応じてＣＣＤ１９の感度増幅率は増減し、感度制御回路１３２は、ＣＣＤ１９への入射光強度が変動した分を補うよう輝度信号を変化させ、輝度信号が明るさの目標値と一致するように自動利得制御を行う。
【０１８４】
また、絞り制御回路１５２には調光切替回路１３７から調光停止信号が入力されているために、絞り制御回路１５２は絞り５１の開閉動作を強制的に停止し、絞り５１は所定位置に固定（保持）される。これにより、ライトガイド１２の後端面への照射強度は最大値となる。
【０１８５】
生体組織に対して拡大〜近点距離にて蛍光観察を行いＣＣＤ１９への入射強度が通常光観察時と同等レベルになった場合には、次のような調光動作が行われる。
【０１８６】
この場合、調光切替回路１３７は、絞り制御回路１５２に調光許可信号を出力し、感度制御回路１３２に調光停止信号を出力する。
【０１８７】
絞り制御回路１５２は、輝度信号と術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した明るさの目標値とを比較し、比較結果に応じて絞り５１の開閉動作の制御を行う。
【０１８８】
絞り制御回路１５２は、輝度信号が目標値よりも明るい場合は絞り５１を閉じる方向に動作させ、モニタ画面が目標値よりも暗い場合は絞り５１を開ける方向に動作させる。これにより、絞り制御回路１５２は、生体組織への照射光の照射強度を変化させてモニタ画面の明るさが術者の目標値に維持されるように制御を行う。
【０１８９】
一方、感度制御回路１３２には、調光切替回路１３７から調光停止信号が入力されているため、アップダウンカウンタ１８３は強制的に停止され、ＣＣＤ駆動回路１３１及び調光切替回路１３７にはカウンタ値Ｃｍｉｎが出力され、ＣＣＤ１９の感度増幅率は１倍に固定される。
【０１９０】
生体組織を近点距離付近にて蛍光観察を行うとともにＣＣＤ１９への入射強度が通常光観察時と比べて比較的小さい場合、次のような調光動作が行われる。
【０１９１】
この場合、調光切替回路１３７は、絞り制御回路１５２と感度制御回路１３２に調光許可信号（調光停止信号）を状況に応じて交互に出力する。
【０１９２】
感度増幅率１〜２倍の状態にてＣＣＤ１９への入射光強度が小さくなる方向に変動する場合には、ＣＣＤ駆動回路１３１からの感度制御パルスφＣＭＤの電圧値は徐々に減少し、それに応じてＣＣＤ１９の感度増幅率も減少して感度増幅率１倍となる。アップダウンカウンタ１８３から調光切替回路１３７に出力されるカウンタ値は感度増幅率１倍に対応するＣｍｉｎとなるので、調光切替回路１３７は感度制御回路１３２に調光停止信号を出力してアップダウンカウンタ１８３の動作を停止させる。これにより、ＣＣＤ駆動回路１３１へのカウンタ出力はＣｍｉｎに固定され、ＣＣＤ１９の感度増幅率は１倍に固定される。一方、調光切替回路１３７は絞り制御回路１５２に調光許可信号を出力して絞り５１の開閉動作を許可し、絞り制御回路１５２は、輝度信号と術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した明るさの目標値とを比較し、この比較結果に応じて絞り５１の開閉動作の制御を行う。
【０１９３】
絞り５１が動作した状態においてＣＣＤ１９への入射光強度が大きくなる方向に変動する場合には、絞り５１は開く方向に動作し所定の位置となる。そして、絞り制御回路１５２から調光切替回路１３７に出力される絞り位置情報は所定位置となり、調光切替回路１３７は絞り制御回路１５２に調光停止信号を出力して絞り５１の開閉位置を所定の位置に固定する。一方、調光切替回路１３７は、感度制御回路１３２に調光許可信号を出力してアップダウンカウンタ１８３のカウンタ動作を許可し、感度制御回路１３２は、輝度信号と術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した明るさの目標値とを比較し、比較結果に応じてカウンタ値のアップダウンによりＣＣＤ駆動回路１３１が出力する感度制御パルスφＣＭＤの電圧値を増減させてＣＣＤ１９の感度増幅率を増減させる制御を行う。
【０１９４】
（効果）
このような第２の実施の形態によれば、特殊光モード（蛍光観察）時に、感度可変ＣＣＤの感度増幅率と光源の絞りとを適切に切り分けて調光動作を行うことより、蛍光と反射光の合成画像である蛍光画像として、ＣＣＤへの入射強度が大きく変動しても画像の飽和を防止してより適切な明るさかつ高画質な画像が得る事ができるようになる。
【０１９５】
（第３の実施の形態）
図１６乃至図２１は本発明の第３の実施の形態に係り、図１６は内視鏡装置の概略構成を示すブロック図、図１７はＣＣＤの駆動のタイミングチャート、図１８は狭帯域光観察における光源装置の分光特性を示すグラフ、図１９は狭帯域光観察における反射光の分光特性を示すグラフ、図２０はＣＣＤ感度特性（モニタ出力信号）を示すグラフ、図２１はＣＣＤ感度特性（Ｓ／Ｎ特性）を示すグラフである。
【０１９６】
図１６乃至図２１を用いた本発明の第３の実施の形態の説明において、図１乃至図１３に示した第１の実施の形態と同様の構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１９７】
（構成）
図１６に示すように、第３の実施の形態の内視鏡装置２０１は、特殊光モードとして狭帯域光観察に対応したものであり、内視鏡２０２と、プロセッサ２０３と、モニタ６とを有している。
【０１９８】
プロセッサ２０３には、前記内視鏡２０２が着脱自在に接続される。また、プロセッサ２０３は、信号処理装置２０４及び光源装置２０５を内蔵している。尚、光源装置２０５をプロセッサ２０３と別体に設けてもよい。
【０１９９】
内視鏡２０２は患者体腔内に挿入される細長の挿入部２１１を有している。 挿入部２１１の内部にはライトガイド１２とＣＣＤ駆動信号線１３とＣＣＤ出力信号線１４とを配設している。
【０２００】
挿入部２１１の先端部２１５には、ライトガイド１２の先端側、照明レンズ１６、対物レンズ１７及びＣＣＤ１９が設けられている。但し、第３の実施の形態では、先端部２１５には、励起光カットフィルタを設けていない。
【０２０１】
ライトガイド１２は、プロセッサ２０３に設けられた光源装置２０５からの照明光を挿入部２１１の先端部２１５まで導く。
【０２０２】
被写体からの光は対物レンズ１７を介してＣＣＤ１９の受光面に結像される。
また、ＣＣＤ１９は、駆動信号線１３を介してプロセッサ２０３内の信号処理装置２０４のＣＣＤ駆動手段２３１に接続されている。ＣＣＤ１９は、ＣＣＤ駆動回路２３１で生成された駆動信号により電子シャッタ制御及び信号電荷の蓄積を行う。
【０２０３】
対物レンズ１７を透過してＣＣＤ１９の受光面に結像された被写体像は、ＣＣＤ１９の各画素で光電変換後に転送されて出力アンプから出力される。
【０２０４】
ＣＣＤ１９からの出力信号はＣＣＤ出力信号線１４を介しプロセッサ２０３内の信号処理手段２０４のアナログ処理回路３３に出力される。
【０２０５】
内視鏡２０２は記憶装置２２０を搭載している。記憶装置２２０は、ＣＰＵ２２１と不揮発性のメモリ２２２とから構成されている。
【０２０６】
ＣＰＵ２２１は、メモリ２２２へのデータ読み出し／書き込み制御及びプロセッサ２０３とのデータの送受（通信）を制御する。
【０２０７】
記憶手段としてのメモリ２２２には、通常光モード時における、Ｒ、Ｇ、Ｂの３波長の蓄積時間（電子シャッタ速度）、及び特殊光モード（狭帯域光観察）時における３波長の蓄積時間（電子シャッター速度）が格納されている。
【０２０８】
本実施の形態において、信号処理装置２０４は、ＣＰＵ３０と、ＣＣＤ駆動回路２３１と、感度制御回路３２と、アナログ処理回路３３と、Ａ／Ｄ変換器３４と、デジタル処理回路３５と、測光回路３６と、測光補正回路３７と、セレクタ４０と、同時化メモリ４１，４２，４３と、マトリクス回路４４と、Ｄ／Ａ変換器４５，４６，４７と、７５Ωドライバ４８とを有する。
【０２０９】
また、光源装置２０５は、ランプ５０と、絞り５１と、絞り制御回路５２と、回転フィルタ２５３と、モータ５４と、集光レンズ５５と、回転フィルタ切替機構２５６と、回転フィルタ制御回路２５７と、モード切替スイッチ５８と、明るさ制御スイッチ５９と、フィルタ切替機構２８１と、オプションフィルタ２８２とを有している。
【０２１０】
図１７は３波長の内、１波長分のＣＣＤ１９の駆動信号と出力信号のタイミングチャートであり、図１７（ａ）は回転フィルタ２５３の動作、図１７（ｂ）は垂直転送パルスφＰ１，ΦＰ２、図１７（ｃ）は特殊光モード時の感度制御パルスφＣＭＤ、図１７（ｄ）は水平転送パルスΦＳ１，ΦＳ２、図１７（ｅ）はＣＣＤ１９からの出力信号をそれぞれ示している。
【０２１１】
図１７において、ＣＣＤ１９は、図１７（ａ）に示す露光期間において、ＣＣＤ１９の受光面に被写体から入射された光を光電変換により信号電荷として蓄積可能になっている。
【０２１２】
図１７（ａ）に示す遮光期間において、ＣＣＤ駆動手段１３１は、ＣＣＤ１９に、図１７（ｂ）に示す垂直転送パルスφＰ１，ΦＰ２、図１７（ｄ）に示す水平転送パルスΦＳ１、ΦＳ２（ｄ）、図１７（ｃ）に示す感度制御パルスφＣＭＤ（特殊光モード時）を出力する。
【０２１３】
ＣＣＤ１９は、露光期間で蓄積された信号電荷を１水平ライン毎に、図１７（ｂ）に示す垂直転送パルスφＰ１，ΦＰ２により水平転送路に転送し、図１７（ｄ）に示す水平転送パルスΦＳ１，ΦＳ２によってＣＣＤ１９の出力アンプに順次転送し、出力アンプで電荷電圧変換して図１７（ｅ）に示す出力信号として出力する。
【０２１４】
ここで、本実施の形態では、通常光モードと特殊光（狭帯域光観察）モードで、露光時間（蓄積時間）が同一となるように回転フィルタ２５３の透過部と遮光部を形成している。
【０２１５】
また、ＣＣＤ１９の感度制御パルスφＣＭＤを除く駆動信号とＣＣＤ１９の出力のタイミングは通常光モードと特殊光（狭帯域光観察）モードで同一である。
【０２１６】
回転フィルタ２５３は、ランプ５０と集光レンズ５５の照明光路上に挿入され、モータ５４の回転軸に接続され、回転フィルタ制御回路２５７により所定の速度で回転する。
【０２１７】
回転フィルタ制御回路２５７は回転フィルタ２５３（モータ５４）の回転速度を任意に制御可能である。本実施の形態では、回転フィルタ制御回路２５７による特殊モード（狭帯域光観察）の回転速度は通常光モードと同一である。
【０２１８】
回転フィルタ切替機構２５６は、ランプ５０とライトガイド１２の後端面とを結ぶ照明光軸上に回転フィルタ２５３の内周側の第１のフィルタセットと外周側の第２のフィルタセットとを選択的に移動させ、回転フィルタ２５３全体を移動する機構である。回転フィルタ切替機構２５６は、特殊光観察の種類によって、回転フィルタ２５３を移動する場合としない場合がある。回転フィルタ切替機構２５６は、通常光と同じように狭帯域光観察では回転フィルタ２５３を移動させない。
【０２１９】
オプションフィルタ２８２は、回転フィルタ２５３によるＲ、Ｇ、Ｂの広帯域波長に対して、少なくとも１波長の帯域が制限された透過特性を有するフィルタである。
【０２２０】
本実施の形態では、オプションフィルタ２８２は、以下のような３峰性の透過特性を有している。
【０２２１】
オプションフィルタ２８２のＢ’の透過特性は中心波長４１５ｎｍ、半値幅３０ｎｍとなっている。オプションフィルタ２８２のＧ’の透過特性は中心波長５４０ｎｍ、半値幅３０ｎｍとなっている。オプションフィルタ２８２のＲ’の透過特性は中心波長６２０ｎｍ、半値幅３０ｎｍとなっている。
【０２２２】
オプションフィルタ２８２がランプ５０とライトガイド１２の後端面とを結ぶ照明光軸上に挿入されると、ランプ５０から照射された照明光はオプションフィルタ２８２及び回転フィルタ２５３を透過し、図１８の実線で示すような狭帯域な分光特性の照明光がライトガイド１２の後端面に入射される。また、図１８の破線は回転フィルタ２５３によるＲ、Ｇ、Ｂの広帯域な分光特性を示している。
【０２２３】
フィルタ切替機構２８１は、オプションフィルタ２８２全体を移動する機構で、ランプ５０とライトガイド１２の後端面とを結ぶ照明光軸上にオプションフィルタ２８２を移動（挿脱）させる。
【０２２４】
フィルタ切替機構２８１は、モード切替スイッチ５８からのモード切替信号（狭帯域光）に対応して動作する。
【０２２５】
フィルタ切替機構２８１は、通常光モードの場合にはオプションフィルタ２８２は照明光路上から外し、特殊光モード（狭帯域光観察）の場合にはオプションフィルタ２８２を照明光路上に配置する。
【０２２６】
（作用）
このような第３の実施の形態の内視鏡装置２０１の使用方法について以下に説明する。
【０２２７】
内視鏡検査を開始するに当たり、術者は複数種類の内視鏡から観察部位や観察の種類に対応した種類の内視鏡２０２をプロセッサ２０３に接続する。プロセッサ２０３のＣＰＵ３０は内視鏡２０２の記憶装置２２０のＣＰＵ２２１を介してメモリ２２２に格納されている内視鏡２０２に関する各種データの読み出しを行う。メモリ２２２に格納されているＣＣＤ１９の感度増幅率特性（電圧値と感度増幅率の関係）データは、ＣＰＵ３０を介してＣＣＤ駆動回路２３１に出力される。
【０２２８】
次に、特殊光モードとして用いた狭帯域光観察における作用を説明する。
狭帯域光観察を行う場合には、術者は、モード切替スイッチ５８の複数の観察モードの中から狭帯域光観察を選択する。それに同期して、フィルタ切替機構２８１が動作し、オプションフィルタ２８２がランプ５０とライトガイド１２の照明光路上に配置される。また、回転フィルタ切替機構２５６は動作せず、回転フィルタ２５３は通常光観察時と同じ第１のフィルタセットが照明光路上に配置される。
【０２２９】
光源装置２０５のランプ５０から照射された照明光はオプションフィルタ２８２及び回転フィルタ２５３の第１のフィルタセットを透過し、図１８に示すようなＲ’、Ｇ’、Ｂ’の波長領域の狭帯域光の照明光が、集光レンズ５５を介してライトガイド１２の後端面に入射され、内視鏡２０２の先端部２１１に設けられている照明レンズ１６から生体組織に時系列的に照射される。
【０２３０】
ＣＣＤ１９の受光面には、対物レンズ１７を介して生体組織に照射した狭帯域光の反射光（戻り光）が入射する。この場合、ＣＣＤ１９の受光面には、図１９に示すような分光特性を有する光が入射する。
【０２３１】
図１９に示す生体組織からの青（Ｂ２）、緑（Ｇ２）及び赤（Ｒ２）の狭帯域反射光はＣＣＤ１９に順次入射され、各波長に対応するＣＣＤ１９の出力信号は信号処理装置２０４に入力され、アナログ処理回路３３、デジタル処理回路３５で所定の信号処理が施され、セレクタ４０、同時化メモリ４１，４２，４３、マトリクス回路４４、７５Ωドライバ４８を介してモニタ６や周辺機器に出力され、狭帯域反射光画像が表示及び記録される。
【０２３２】
また、デジタル処理回路３５では、青、緑及び赤の狭帯域反射光の撮像時のホワイトバランス係数は、メモリ２２２に格納されている複数の中から狭帯域光観察用に設定される。また、マトリクス回路４４では、各波長の画像間で所定の色変換が施される。
【０２３３】
このような狭帯域光観察において、生体組織の観察を行う場合には、生体組織の状態や生体組織と内視鏡２の先端との距離の変動などに伴いＣＣＤ１９への入射光強度が変動し、モニタ６の輝度信号は術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した目標値と一致しなくなる場合が生じる。その場合には、以下のような調光が行われる。
【０２３４】
測光回路３６は、３波長の狭帯域反射光から構築される狭帯域光画像の輝度信号を算出し、感度制御回路３２と測光補正回路３７に輝度信号を出力する。感度制御回路３２は、比較回路（図７の比較回路８１参照）にて術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した明るさの目標値と輝度信号とを比較し、この比較結果に対応してアップダウンカウンタ（図７のアップダウンカウンタ８３参照）がアップダウンしたカウンタ値をＣＣＤ駆動回路２３１に出力する。ＣＣＤ駆動回路２３１は、ＣＣＤ１９の電荷増幅部６４（図２参照）に出力する感度制御パルスφＣＭＤを前記アップダウンされたカウンタ値に対応する電圧値にする。これにより、ＣＣＤ１９の感度増幅率は、感度制御パルスφＣＭＤの電圧値に対応して増減し、内視鏡装置２０１全体では、ＣＣＤ１９への入射光強度が変動した分を補うようにＣＣＤ１９の感度増幅率を増減させてモニタ６の明るさを変化させ、輝度信号が明るさの目標値と一致するように制御が行われる。
【０２３５】
ＣＣＤ駆動回路２３１は、電荷増幅部６４（図２参照）の感度増幅率を測光補正回路３７に出力する。測光補正回路３７では、測光回路３６からの輝度信号とＣＣＤ駆動回路２３１からの感度増幅率に基づき、［（輝度信号）／（感度増幅率）］の演算を行い、感度増幅率が１倍の状態における輝度信号を絞り制御回路５２に出力する。
【０２３６】
絞り制御回路５２は、前記輝度信号と術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した明るさの目標値とを比較し、この比較結果に応じて絞り５１の開閉制御を行う。
【０２３７】
絞り制御回路５２は、輝度信号が目標値よりも明るい場合は絞り５１を閉じる方向に動作させ、輝度信号が目標値よりも暗い場合は絞り５１を開ける方向に動作させて、生体組織への照射光の照射強度を変化させることにより、モニタ６の明るさが目標値と一致するように絞り５１の制御による自動調光動作を行う。
【０２３８】
ここで、狭帯域光の反射光は、通常光に対して弱いため、生体組織を遠点〜近点にて狭帯域光観察する場合に十分なモニタの明るさを得るには感度増幅率が数十倍程度となる。そのため、測光補正回路３７により補正された輝度信号は非常に小さくなるため絞り５１は開ける方向に制御され全開位置に保持される。感度制御回路３２では、モニタ６の明るさの目標値と前記輝度信号を比較し、比較結果に応じてＣＣＤ駆動回路２３１に対して感度制御パルスφＣＭＤの電圧値（振幅）を増域させる制御を行うことにより、ＣＣＤ１９の感度増幅率を増減させて輝度信号を変化させ、輝度信号が明るさの目標値と一致するように制御を行う。この場合には、ＣＣＤ１９の電荷増幅部６４（図２参照）の感度増幅率のみによる自動調光動作（電荷増幅部６４の感度増幅率を優先制御することによる調光制御）が行われる。
【０２３９】
生体組織を拡大〜近点にて狭帯域光観察しＣＣＤ１９への入射光強度が大きくなり通常光レベルになった場合には、ＣＣＤ１９の感度増幅が不要となる。すると、ＣＣＤ駆動回路２３１から測光補正回路３７に出力される感度増幅率が１倍となり、測光補正回路３７では、感度増幅率１倍を用いて、輝度信号と感度増幅率の除算が行われるので、絞り制御回路５２には測光回路３６からの出力値と同じ値が出力される。
【０２４０】
絞り制御回路５２は、輝度信号と術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した明るさの目標値とを比較し、この比較結果に応じて絞り５１の開閉制御を行う。輝度信号が目標値よりも明るい場合は絞り５１を閉じる方向に動作させ、輝度信号が目標値よりも暗い場合は絞り５１を開ける方向に動作させる制御が行われる。この場合は、絞り５１のみによる自動調光動作（光源装置の絞り開閉動作を優先制御することによる調光動作）が行われる。
【０２４１】
生体組織を近点にて狭帯域光観察し、ＣＣＤ１９への入射光強度が通常光よりも比較的大きくなると、感度増幅率１〜２倍の状況が生じて、測光補正回路３７で補正された輝度信号は大きくなる。絞り制御回路５２では術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した明るさの目標値と補正された輝度信号が同等レベルになる。
【０２４２】
これにより、ＣＣＤ１９への入射光強度が大きくなる方向に変動する場合は、ＣＣＤ１９の感度増幅率が徐々に小さくなると共に、連動して絞り５１も徐々に閉じる方向に動作する。
【０２４３】
また、ＣＣＤ１９への入射光強度が小さくなる方向に変動する場合は、絞り５１が徐々に開く方向に動作すると共に、連動して感度増幅率も徐々に大きくなる制御となる。この場合には、電荷増幅部６４（図２参照）の感度増幅率と絞り５１の開閉が連動して同時に動作する自動調光動作（ＣＣＤの感度増幅率と光源装置の絞り開閉動作の連動制御による調光動作）が行われる。
【０２４４】
モニタ６には図２０及び図２１の実線に示す出力信号及びそのＳ／Ｎ特性が得られる。狭帯域光領域（図２０及び図２１におけるＣＣＤ入射光強度が０．０１〜０．１［ａ．ｕ．］付近）では、通常光モードに対しＣＣＤ１９の感度増幅率アップにより、感度増幅率１倍、３倍や３０倍等の出力信号及びＳ／Ｎ特性が得られる。狭帯域光領域では、感度増幅率１倍の場合、モニタ画面は暗く、Ｓ／Ｎ特性が非常に悪い。しかしながら、感度増幅率を数倍、数十倍に大きくすることにより、モニタ画面は明るく、かつ、高Ｓ／Ｎ特性（高画質）の狭帯域光画像が得られる。尚、感度増幅率は印加電圧値（振幅）の制御により任意の値に増幅可能である。
【０２４５】
狭帯域光観察は、生体組織に特に青色領域（短波長側）の波長幅が制限された狭帯域光を照明することにより、例えば消化管であれば粘膜表層（浅層）の微細構造や毛細血管像を、通常光観察に比べて鋭敏に捉えられることが特徴である。
【０２４６】
これは、粘膜の深さ方向への光の深達度は波長依存性があり、短波長ほど散乱の影響により深達度が小さい（浅い）こと、及び、粘膜（生体）には４１５ｎｍ付近にヘモグロビンの大きな吸収帯があるため、特に４００〜４５０ｎｍ付近の狭帯域光を照射すると、粘膜表層の微細構造及び毛細血管を特異的に検出できるためである。従って、通常光観察では非常に観察しづらい粘膜表層の構造や毛細血管の走行パターンが、狭帯域光観察を用いることで非常に明瞭に描出可能となる。粘膜表層の微細構造や毛細血管の走行パターンを例えば拡大観察等で詳細に観察を行うことによって、腫瘍／非腫瘍、良性腫瘍／悪性腫瘍等の質的診断等を容易にすることが可能となる。
【０２４７】
（効果）
このような第３の実施の形態によれば、特殊光モード（狭帯域光観察）時に、調光制御を感度可変ＣＣＤ１９の感度増幅率と光源装置２０５の絞り５１を適切に連動させることで、狭帯域光画像として、ＣＣＤ１９への入射強度が大きく変動しても画像の飽和を防止してより適切な明るさかつ高画質な画像が得る事ができるようになる。
【０２４８】
（第４の実施の形態）
図２２及び図２３は本発明の第４の実施の形態に係り、図２２は内視鏡装置の概略構成を示すブロック図、図２３は図２２の感度制御回路の構成を示すブロック図である。
【０２４９】
図２２及び図２３を用いた第４の実施の形態の説明において、図１６乃至図２１に示した第３の実施の形態と同様の構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
【０２５０】
（構成）
図１６乃至図２１に示した第３の実施の形態では特殊光モード時における調光動作の際に感度可変ＣＣＤの感度増幅率と光源の絞りを連動させていたが、第４の実施の形態の内視鏡装置３０１では、調光切替回路３３７を設け、調光動作を、ＣＣＤ１９の感度増幅率の可変または絞り５１の開閉動作のいずれかで行うようにしている。
【０２５１】
図２２に示すように、第４の実施の形態の内視鏡装置３０１は、内視鏡２０２と、プロセッサ３０３と、モニタ６とを有する。
【０２５２】
プロセッサ３０３には、前記内視鏡２０２が着脱自在に接続される。また、プロセッサ３０３は、信号処理装置３０４及び光源装置３０５を内蔵している。尚、光源装置３０５をプロセッサ３０３と別体に設けてもよい。
【０２５３】
モニタ６は、プロセッサ３０３に接続され、このプロセッサ３０３で画像処理された映像信号を表示する。
【０２５４】
本実施の形態において信号処理装置３０４は、ＣＰＵ３０と、ＣＣＤ駆動回路３３１と、感度制御回路３３２と、アナログ処理回路３３と、Ａ／Ｄ変換器３４と、デジタル処理回路３５と、測光回路３３６と、調光切替回路３３７と、セレクタ４０と、同時化メモリ４１，４２，４３と、マトリクス回路４４と、Ｄ／Ａ変換器４５，４６，４７と、７５Ωドライバ４８とを有する。
【０２５５】
光源装置３０５は、ランプ５０と、絞り５１と、絞り制御回路３５２と、回転フィルタ２５３と、モータ５４と、集光レンズ５５と、回転フィルタ切替機構２５６と、回転フィルタ制御回路２５７と、モード切替スイッチ５８と、明るさ制御スイッチ５９と、フィルタ切替機構２８１と、オプションフィルタ２８２とを有する。
【０２５６】
通常光モードと特殊光（狭帯域光観察）モードにおける回転フィルタ２５３の動作（露光、遮光）と、ＣＣＤ駆動回路３３１がＣＣＤ１９に供給する駆動信号のタイミングと、ＣＣＤ１９からの出力信号のタイミングは、図１７乃至図２１に示した第３の実施の形態と同様になっている。
【０２５７】
ＣＣＤ駆動回路３３１には、感度制御回路３３２からカウンタ値Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａｘが入力される。
【０２５８】
カウンタ値Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａｘは、感度制御回路３３２からＣＣＤ１９の電荷増幅部６４（図２参照）に出力する感度制御パルスφＣＭＤの電圧値に関連している。
【０２５９】
また、ＣＣＤ駆動回路３３１には、メモリ２２２からＣＰＵ２２１及びＣＰＵ３０を介して、ＣＣＤ１９の電荷増幅部６４（図２参照）の感度増幅率特性（印加電圧と感度増幅率の関係）のデータが入力される。
【０２６０】
カウンタ値Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａｘと電荷増幅部６４（図２参照）への印加電圧値Ｖｔｈ〜Ｖｍａｘ（図４参照）の対応は、第２の実施の形態と同様に、カウンタ値が最小Ｃｍｉｎの場合は電圧Ｖｔｈ、また、カウンタ値が最大Ｃｍａｘの場合は電圧Ｖｍａｘとなるように設定されている。
【０２６１】
そして、ＣＣＤ駆動回路３３１は、カウンタ値Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａｘに対応する感度制御パルスφＣＭＤをＶｔｈ〜Ｖｍａｘの範囲でＣＣＤ１９の電荷増幅部６４（図２参照）に出力する。
【０２６２】
尚、ＣＣＤ駆動回路３３１は、感度制御パルスφＣＭＤ電圧の最小値Ｖｔｈと最大値Ｖｍａｘをカウンタ値の最小Ｃｍｉｎと最大Ｃｍａｘに一致させる補正手段を有する。
【０２６３】
第４の実施の形態において、電荷増幅部６４（図２参照）の感度制御パルスΦＣＭＤの電圧値と感度増幅率の関係は第３の実施の形態と同じである。
【０２６４】
第４の実施の形態の測光回路３３６で第３の実施の形態と異なるのは、観察モード毎に算出された輝度信号を感度制御回路３３２に追加して絞り制御回路３５２にも出力することである。
【０２６５】
感度制御回路３３２は、図２３のように、比較回路３８１と、ＬＵＴ回路３８２と、アップダウンカウンタ３８３と、デコード回路３８４とを有している。
【０２６６】
アップダウンカウンタ３８３は、比較回路３８１から入力される輝度信号と明るさの目標値との比較結果に基づきカウンタ値Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａｘをアップダウン（Ｃ’＝Ｃ±１）させる。
【０２６７】
アップダウンカウンタ３８３は、カウンタ値をＣＣＤ駆動回路３３１、調光切替回路３３７及びデコード回路３８４に出力する。また、アップダウンカウンタ３８３は、デコード回路３８４から停止信号が入力されるとカウンタ出力を最大値Ｃｍａｘで停止する。また、アップダウンカウンタ３８３は、モード切替スイッチ５８からのモード切替信号が通常光モード時は、カウンタ出力を最小値Ｃｍｉｎにセットしカウンタ動作を停止する。つまり、感度制御回路３３２は特殊光モード時のみ動作する。
【０２６８】
デコード回路３８４は、アップダウンカウンタ３８３から入力されたカウンタ値Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａｘからオーバーフロー（第２の実施の形態で説明）か否か判別し、オーバーフローの場合はアップダウンカウンタ３８３に停止信号を出力する。
【０２６９】
調光切替回路３３７は、調光許可信号と調光停止信号との内一方を切替選択してアップダウンカウンタ３８３に入力する。アップダウンカウンタ３８３は、調光許可信号入力でカウント動作を開始し、また、調光停止信号入力でカウンタ値Ｃｍｉｎのままカウント動作を停止する。
【０２７０】
第４の実施の形態の光源装置３０５で第３の実施の形態の光源装置２０５と異なるのは絞り制御回路３５２のみである。
【０２７１】
絞り制御回路３５２は、測光回路３３６から輝度信号が入力され、輝度信号と術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した明るさの目標値を比較する。比較結果から、絞り制御回路３５２は、ランプ５０と回転フィルタ２５３の光路上に挿入されている絞り５１の開閉動作制御を行い、ライトガイド１２の後端面への照明光量を制御する。
【０２７２】
また、絞り制御回路３５２には、調光切替回路３３７から、調光許可信号または調光停止信号が入力される。絞り制御回路３５２は、調光許可信号入力により絞り５１の開閉動作制御を開始し、また、調光停止信号入力により絞り５１を所定の位置（第２の実施の形態で説明）に固定（保持）する。
【０２７３】
プロセッサ３０３の調光方式はＣＣＤ１９の感度増幅率の可変と光源装置３０５の絞り５１の開閉動作の２通りあるが、調光切替回路３３７は２通りのどちらか一方の調光方式を決定及び切り替える回路である。
【０２７４】
調光切替回路３３７には感度制御回路３３２から感度増幅率を示すカウンタ値Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａｘが入力される。調光切替回路３３７は感度増幅率１倍に対応するカウンタ値Ｃｍｉｎが入力されると感度制御回路３３２に調光停止信号を出力する。また、調光切替回路３３７は、感度制御回路３３２への調光停止信号の出力に同期して絞り制御回路３５２に調光許可信号を出力する。
【０２７５】
調光切替回路３３７には絞り制御回路３５２から絞り５１の開閉位置情報が入力される。調光切替回路３３７は絞り５１が所定の位置になると絞り制御回路３５２に調光停止信号を出力する。また、調光切替回路３３７は絞り制御回路３５２への調光停止信号の出力に同期して感度制御回路３３２に調光許可信号を出力する。
【０２７６】
調光切替回路３３７は、感度制御回路３３２及び絞り制御回路３５２の両方に調光許可信号または調光停止信号を出力することはなく、一方に調光許可信号を出力している時はもう一方への調光停止信号を出力する。
【０２７７】
（作用）
このような第４の実施の形態の内視鏡装置３０１の使用方法について以下に説明する。
【０２７８】
以下、狭帯域光観察時の調光について説朋する。
狭帯域光観察を行う場合には、術者は、モード切替スイッチ５８の複数の観察モードの中から狭帯域光観察を選択する。それに同期して、フィルタ切替機構２８１が動作し、オプションフィルタ２８２がランプ５０とライトガイド１２の照明光路上に配置される。また、回転フィルタ切替機構２５６は動作せず、回転フィルタ２５３は通常光観察時と同じ第１のフィルタセットが照明光路上に配置される。
【０２７９】
狭帯域光観察において、生体組織の観察を行う場合、生体組織の状態や生体組織と内視鏡２０２先端距離の変動などに伴いＣＣＤ１９への入射光強度が変動し、モニタ６の画面平均値は術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した目標値と一致しなくなる場合が生じる。
【０２８０】
測光回路３３６は、３波長の狭帯域光から構築される狭帯域光画像の輝度信号を算出し、感度制御回路３３２と絞り制御回路３５２に輝度信号を出力する。
【０２８１】
生体組織を遠点〜近点距離にて狭帯域光観察を行いＣＣＤ１９への入射強度が通常光観察時に比べて非常に小さくなる場合は、次のような調光動作が行われる。
【０２８２】
調光切替回路３３７は、感度制御回路３３２に調光許可信号を出力し、絞り制御回路３５２に調光停止信号を出力する。感度制御回路３３２は、比較回路３８１にて術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した明るさの目標値と輝度信号とを比較し、この比較結果に応じてアップダウンしたカウンタ値Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａｘをアップダウンカウンタ３８３からＣＣＤ駆動回路３３１及び調光切替回路３３７に出力する。
【０２８３】
ＣＣＤ駆動回路３３１は、電荷増幅部６４（図２参照）に印加する感度制御パルスφＣＭＤをアップダウンされたカウンタ値Ｃｍｉｎ〜Ｃｍａｘに対応する電圧Ｖｔｈ〜Ｖｍａｘで出力する。
【０２８４】
ＣＣＤ１９は、感度制御パルスφのＣＭＤ電圧の増減に応じて感度増幅率は増減し、感度制御回路３３２は、ＣＣＤ１９への入射光強度が変動した分を補うよう輝度信号を変化させ、輝度信号が明るさの目標値と一致させるように自動利得制御を行う。
【０２８５】
また、絞り制御回路３５２には調光切替回路３３７から調光停止信号が入力されているために、絞り制御回路３５２は絞り５１の開閉動作を強制的に停止し、絞り５１は所定位置に固定される。これにより、ライトガイド１２の後端面への照射強度は最大値となる。
【０２８６】
生体組織に対して拡大〜近点距離にて狭帯域光観察を行いＣＣＤ１９への入射強度が通常光観察時と同等レベルになる場合には、次のような調光動作が行われる。
【０２８７】
この場合、調光切替回路３３７は、絞り制御回路３５２に調光許可信号を出力し、感度制御回路３３２に調光停止信号を出力する。
【０２８８】
絞り制御回路３５２は、輝度信号と術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した明るさの目標値とを比較し、比較結果に応じて絞り５１の開閉動作の制御を行う。
【０２８９】
絞り制御回路３５２は、輝度信号が目標値よりも明るい場合は絞り５１を閉じる方向に動作させ、モニタ画面が目標値よりも暗い場合は絞り５１を開ける方向に動作させる。これにより、絞り制御回路３５２は、生体組織への照射光の照射強度を変化させてモニタ６の画面の明るさが術者の目標値に維持されるように制御を行う。
【０２９０】
一方、感度制御回路３３２には、調光切替回路３３７から調光停止信号が入力されているため、アップダウンカウンタ３８３は強制的に停止され、ＣＣＤ駆動回路３３１及び調光切替回路３３７にはカウンタ値Ｃｍｉｎが出力され、ＣＣＤ１９の感度増幅率は１倍で固定となる。
【０２９１】
生体組織を近点距離付近にて狭帯域光観察を行いＣＣＤ１９への入射強度が通常光観察時と比べて比較的小さい場合、次のような調光動作が行われる。
【０２９２】
調光切替回路３３７は、絞り制御回路３５２と感度制御回路３３２に調光許可信号（調光停止信号）を状況に応じて交互に出力する。
【０２９３】
感度増幅率１〜２倍の状態にてＣＣＤ１９への入射光強度が小さくなる方向に変動する場合には、ＣＣＤ駆動回路３３１からの感度制御パルスφＣＭＤの電圧値は徐々に減少し、それに応じてＣＣＤ１９の感度増幅率も減少して感度増幅率が１倍となる。アップダウンカウンタ３８３から調光切替回路３３７に出力されるカウンタ値は感度増幅率１倍に対応するＣｍｉｎとなるので、調光切替回路３３７は感度制御回路３３２に調光停止信号を出力してアップダウンカウンタ３８３の動作を停止させる。これにより、ＣＣＤ駆動回路３３１へのカウンタ出力はＣｍｉｎに固定され、ＣＣＤ１９の感度増幅率は１倍に固定される。一方、調光切替回路３３７は絞り制御回路３５２に調光許可信号を出力して絞り５１の開閉動作を許可し、絞り制御回路３５２は、輝度信号と術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した明るさの目標値とを比較し、この比較結果に応じて絞り５１の開閉動作の制御を行う。
【０２９４】
絞り５１が動作した状態においてＣＣＤ１９への入射光強度が大きくなる方向に変動する場合には、絞り５１は開く方向に動作し所定の位置となる。そして、絞り制御回路３５２から調光切替回路３３７に出力される絞り位置情報は所定位置となり、調光切替回路３３７は絞り制御回路３５２に調光停止信号を出力して絞り５１の開閉位置を所定の位置に固定する。一方、調光切替回路３３７は、感度制御回路３３２に調光許可信号を出力してアップダウンカウンタ３８３のカウンタ動作を許可し、感度制御回路３３２は、輝度信号と術者が明るさ制御スイッチ５９で選択した明るさの目標値とを比較し、比較結果に応じてカウンタ値のアップダウンによりＣＣＤ駆動回路３３１が出力する感度制御パルスφＣＭＤの電圧値を増減させてＣＣＤ１９の感度増幅率を増減させる制御を行う。
【０２９５】
（効果）
このような第４の実施の形態によれば、特殊光モード（狭帯域光観察）時に、調光制御を感度可変ＣＣＤ１９の感度増幅率と光源の絞りを適切に切り分けて動作させることより、狭帯域光画像として、ＣＣＤ１９への入射強度が大きく変動しても画像の飽和を防止してより適切な明るさかつ高画質な画像が得る事ができるようになる。
【０２９６】
（変形例）
また、第１及び第４の実施の形態では、電荷増幅部を画素毎に搭載しても良い。その場合、電荷増幅はプロセッサからＣＣＤの電荷増幅部に感度制御パルスの印加を行うことで可能となり、感度増幅率は感度制御パルスの電圧値またはパルス数の制御により可能となる。
【０２９７】
また、第１及び第４の実施の形態では、カウンタ値が最小となる値を感度増幅率１倍（増幅なし）となる感度制御パルスの電圧値（振幅）に対応させたが、カウンタ値が最小となる値を感度増幅率を１倍以外の所定の感度増幅率となる電圧値（振幅）に対応させても良い。
【０２９８】
また、第１乃至第４の実施の形態では、カウンタ値の±１変化に対して電荷増幅部への印加電圧値が線形的に±ΔＶ（Ｖ）となる例を示したが、カウンタ値と印加電圧の変化分を非線形にしても良い。例えば、カウンタ値が小さい領域（感度増幅率が小さい領域）では印加電圧の変化分を大きくさせ、一方、カウンタ値が大きい領域（感度増幅率が大きい領域）では印加電圧の変化分を小さくさせるなど各種適用可能である。
【０２９９】
また、第１乃至第４の実施の形態では、内視鏡先端に１つの固体撮像素子であるＣＣＤを搭載した例を示したが、内視鏡先端に２つのＣＣＤを搭載し、第１のＣＣＤを通常光モード用、第２のＣＣＤを特殊光モード用にしても良い。その場合、内視鏡の内部または内視鏡とプロセッサを接続するケーブルの内部にリレー等からなるＣＣＤ駆動信号や読み出し信号のＣＣＤ切替手段を設けて、モード切替回路からのモード切替信号に応じて各観察モードに対応するＣＣＤの駆動及び読み出しを行えば良い。この場合、例えば、２つのＣＣＤの共通する複数の信号を機械式や電気式の複数のリレーを用いて切替え、２つのＣＣＤで共通しない信号はＣＣＤとプロセッサの間で接続する事ができる。このようにする事によって、プロセッサと内視鏡を接続するケーブル本数を減らすことが出来る。また、プロセッサ内に２つのＣＣＤに対応したＣＣＤ駆動及び読み出し回路を設けても良い。２ＣＣＤタイプとする効果は、通常光観察を行う場合、ＣＣＤ前面に励起光カットフィルタを設けなくても良いため、より良い色再現性が得られるようになる事である。
【０３００】
また、第１乃至第４の実施の形態ではＣＣＤを内視鏡先端部に搭載したが、内視鏡内に画像を伝送するイメージファイバが設けられたファイバースコープの外部（挿入部以外の場所）にＣＣＤを搭載し、一体型としたハイブリッド型の構成や着脱自在型の構成にしても良い。効果として、ＣＣＤを内視鏡先端に設けなくてよいことから、挿入部外径を細径にできるようになる。
【０３０１】
また、第１乃至第４の実施の形態では、通常光観察に比べて弱い入射光を撮像するために感度可変なＣＣＤを用いたが、更なる高Ｓ／Ｎ特性で撮像するために、蓄積時間の延長や、ＣＣＤ内で周辺画素を加算するピクセルビニング読み出し等を組み合わせたり、プロセッサ内で複数フィールド画像を加算等の演算処理を行ったりしても良い。
【０３０２】
また、第１乃至第４の実施の形態では、感度増幅率特性データを内視鏡に搭載の記憶装置に格納したが、感度増幅率特性データはプロセッサに格納しても良い。
【０３０３】
また、第１及び第２の実施の形態では、蛍光観察の３波長を蛍光、緑反射光、赤反射光としたが、励起光及び反射光の波長数、波長帯域、透過率等の選択や組み合わせは、各種適用可能であり、蛍光のみ画像取得しても良い。
【０３０４】
また、第１及び第２の実施の形態では、蛍光観察の特殊波長として自家蛍光と反射光の例を示したが、自家蛍光に限らず薬剤蛍光と反射光の組み合わせでも良い。その場合、励起光や反射光の波長数、波長帯域等の選択や組み合わせは各種適用可能であり、薬剤蛍光のみ画像取得しても良い。
【０３０５】
また、第３及び第４の実施の形態では、狭帯域光の３波長を青、緑、赤のそれぞれの狭帯域光としたが、波長の帯域を制限して狭帯域とする波長数、中心波長等の選択や組み合わせは各種適用可能である。
【０３０６】
また、第３及び第４の実施の形態では、狭帯域光を生成するフィルタをオプションフィルタに設けたが、回転フィルタの第２のフィルタセットに設けても良い。この場合には、通常光用Ｒ、Ｇ、Ｂフィルタとの組合せは不要となるので、狭帯域とする波長数、中心波長等の選択や組み合わせの自由度は広がる。例えば、青色領域に３波長を設け少なくとも１波長を狭帯域光することや、紫外光〜可視光の帯域において少なくとも１波長を狭帯域にすることが考えられる。
【０３０７】
また、第１乃至第４の実施の形態では、特殊光モードの例として蛍光観察と狭帯域光観察の例を示したが、例えば、８００ｎｍ付近に強い吸収帯を有するＩＣＧ（インドシアニングリーン）を生体組織に静注し、８００ｎｍ付近の波長帯域（ＩＣＧ吸収の程度を主に観察）と９００ｎｍ付近の波長帯域（参照光の役割）の複数の波長を生体組織に照射して、その反射光を観察する赤外観察もフィルタの波長特性を変えることにより可能となる。尚、赤外観察時に照明する波長数、波長帯域等の選択や組み合わせは各種適用可能である。
【０３０８】
また、第１乃至第４の実施の形態では、通常光観察時は固体撮像素子の感度増幅制御を停止させていたが、通常光観察時でも特殊光観察時と同様に固体撮像素子の感度増幅制御を行うことも可能である。
【０３０９】
また、第１乃至第４の実施の形態では、調光動作をＣＣＤの感度増幅率制御と光源の絞り制御を適切に組み合わせたが、更に、電子シャッタを組み合わせても良い。
【０３１０】
さらに、第１乃至第４の実施の形態において、アナログ処理回路３３のプリアンプのゲイン値を、観察モードに応じて切り替える機構にしても良い。この構成の場合、通常光モードに対して特殊光モードの前記プリアンプのゲイン値は大きく設定されている。モード切替スイッチ５８の操作に同期して前記プリアンプのゲインを切り替えることにより、通常光に対して特殊光のＣＣＤ出力信号が前記プリアンプにより大きく増幅される。
【０３１１】
［付記］
以上詳述したような本発明の上記実施の形態によれば、以下の如き構成を得ることができる。
【０３１２】
（付記項１） パルス状の信号が供給されて生成された電荷を増幅することで感度を可変可能な固体撮像素子を有する内視鏡と、
前記固体撮像素子が被写体像を結像するために被写体に照明光を照射する光源装置と、
前記固体撮像素子を駆動するとともに固体撮像素子が電荷増幅を行う為に、固体撮像素子に対してパルス状の信号を供給する駆動回路と、
前記固体撮像素子からの出力信号を処理する信号処理回路と、
前記固体撮像素子からの出力信号の測光を行う測光回路と、
この測光回路からの測光信号に基づいて前記固体撮像素子の感度増幅率を制御して自動利得制御を行う感度制御回路と、
前記測光信号を前記固体撮像素子の感度増幅率で補正する演算を行う測光補正回路と、
前記測光補正回路によって補正された測光信号に基づいて前記光源装置の絞りを制御して調光を行う絞り制御回路と、
を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【０３１３】
（付記項２） パルス状の信号が供給されて生成された電荷を増幅することで感度を可変可能な固体撮像素子を有する内視鏡と、
前記固体撮像素子が被写体像を結像するために被写体に照明光を照射する光源装置と、
前記固体撮像素子を駆動するとともに、この固体撮像素子に対して電荷増幅の為のパルス状の信号を供給する駆動回路と、
前記固体撮像素子からの出力信号を処理する信号処理回路と、
前記固体撮像素子からの出力信号の測光を行う測光回路と、
この測光回路の測光結果に基づいて、前記固体撮像素子の感度増幅率を制御して自動利得制御を行う感度制御回路と、
前記測光結果に基づいて前記光源装置の絞りを制御して調光を行う絞り制御回路と、
前記固体撮像素子の感度増幅率制御による自動利得制御と光源装置の絞り制御とのいずれか一方を動作させる調光切替回路と、
を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【０３１４】
（付記項３） 前記固体撮像素子は、供給される前記パルス状の信号により衝突電離が生じ前記パルス状の信号の振幅またはパルス数の制御によって生成された電荷を増幅して感度を可変とする電荷増幅部を有することを特徴とする付記項１または２に記載の内視鏡装置。
【０３１５】
（付記項４） 電荷増幅部は、水平転送路と出力アンプの間又は画素毎に設けられていることを特徴とする付記項３に記載の内視鏡装置。
【０３１６】
（付記項５） 前記光源装置は、通常光観察を行う通常光と特殊光観察を行う複数の特殊光とを切り替えて照明可能であることを特徴とする付記項１乃至４のいずれかに記載の内視鏡装置。
【０３１７】
（付記項６） 通常光観察を行う通常光モードと特殊光観察を行う特殊光モードの観察モードを切り替えるモード切替手段を有することを特徴とする付記項１乃至５のいずれかに記載の内視鏡装置。
【０３１８】
（付記項７） 前記特殊光モードは、蛍光観察であることを特徴とする付記項６に記載の内視鏡装置。
【０３１９】
（付記項８） 前記複数の特殊光は、蛍光用の励起光と反射光用の照明光であることを特徴とする付記項５乃至７のいずれかに記載の内視鏡装置。
【０３２０】
（付記項９） 前記複数の特殊光は、蛍光用の青色励起光と反射光用の緑領域及び赤領域の照明光であることを特徴とする付記項５乃至７のいずれかに記載の内視鏡装置。
【０３２１】
（付記項１０） 前記特殊光モードは狭帯域観察であることを特徴とする付記項６に記載の内視鏡装置。
【０３２２】
（付記項１１） 前記複数の特殊光は、少なくとも１波長の波長帯域が制限された狭帯域照明光であることを特徴とする付記項５乃至７のいずれかに記載の内視鏡装置。
【０３２３】
（付記項１２） 前記複数の特殊光は、青、緑、赤の領域に少なくとも１波長の波長帯域が制限された狭帯域光であることを特徴とする付記項５乃至７のいずれかに記載の内視鏡装置。
【０３２４】
（付記項１３） 前記特殊光モードは、赤外観察であることを特徴とする付記項６に記載の内視鏡装置。
【０３２５】
（付記項１４） 前記複数の特殊光は、近赤外域の照明光であることを特徴とする付記項５乃至７のいずれかに記載の内視鏡装置。
【０３２６】
（付記項１５） 前記特殊光モードは、薬剤蛍光観察であることを特徴とする付記項６に記載の内視鏡装置。
【０３２７】
（付記項１６） 前記複数の特殊光は、蛍光用の励起光と反射光用の照明光であることを特徴とする付記項５乃至７のいずれかに記載の内視鏡装置。
【０３２８】
（付記項１７） 前記測光補正回路は、前記測光回路からの測光信号を前記感度制御回路からの前記固体撮像素子の感度増幅率で除算演算を行うことを特徴とする付記項１、３乃至１６のいずれかに記載の内視鏡装置。
【０３２９】
（付記項１８） 前記測光切替回路は、前記固体撮像素子の感度増幅率が所定の値になると感度増幅制御を固定して絞り制御回路に絞り制御の許可信号出力し、もしくは、絞り位置が所定の位置になると絞り位置を所定の開閉位置に固定して前記固体撮像素子の感度増幅率制御の許可信号を出力することを特徴とする付記項２乃至１７のいずれかに記載の内視鏡装置。
【０３３０】
（付記項１９） 前記感度増幅率の所定の値は、１倍であること特徴とする付記項１８に記載の内視鏡装置。
【０３３１】
（付記項２０） パルス状の信号が供給され、生成された電荷を増幅する事で感度を可変可能な撮像素子を有する内視鏡と、
被写体に光を照射する為の光源と、
前記被写体に照射される光量の調整を行う為の絞りと、
前記撮像素子の感度を可変する為に、前記撮像素子に対して前記パルス状の信号を可変して供給する駆動手段と、
前記撮像素子からの出力信号の測光を行う測光手段と、
前記測光手段による測光結果に基づき、前記撮像素子の電荷増幅率を制御する事で前記撮像素子の感度を制御する感度制御手段と、
前記測光手段による測光結果を前記電荷増幅率に基づき補正する測光補正手段と、
前記測光補正手段により補正された測光信号に基づいて前記絞りを制御する絞り制御手段と、
前記撮像素子からの出力信号の処理を行う信号処理手段と、
を備えた事を特徴とする内視鏡装置。
【０３３２】
（付記項２１） パルス状の信号が供給され、生成された電荷を増幅する事で感度を可変可能な撮像素子を有する内視鏡と、
被写体に光を照射する為の光源と、
前記被写体に照射される光量の調整を行う為の絞りと、
前記撮像素子の感度を可変する為に、前記撮像素子に対して前記パルス状の信号を可変して供給する駆動手段と、
前記撮像素子からの出力信号の測光を行う測光手段と、
前記測光結果に基づき、前記撮像素子の電荷増幅率を制御する事で固体撮像素子の感度を制御する感度制御手段と、
前記測光結果に基づいて前記絞りを制御する絞り制御手段と、
所定の条件に応じて前記感度制御手段による前記撮像素子の感度制御もしくは前記絞り制御装置による前記絞りの制御のいずれか一方を選択的に動作させる調光切替手段と、
前記固体撮像素子からの出力信号の処理を行う信号処理手段と、
を備えた事を特徴とする内視鏡装置。
【０３３３】
【発明の効果】以上述べた様に本発明によれば、光の強度が大きく変動する被写体像を適切な調光状態にて観察が可能となり、特殊光モードにおける調光制御の応答性がより良くなるとともに、固体撮像素子への入射強度が大きく変動しても画像の飽和を防止して適切な明るさかつ高画質な画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る電荷結合素子型固体撮像素子のブロック図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る感度制御パルスφＣＭＤと水平転送パルスφＳ１、φＳ２のタイミングチャート。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るＣＣＤ感度に関する電荷増幅部への印加電圧と感度増幅率の関係を示すグラフ。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る通常光モード時のＣＣＤ駆動のタイミングチャート。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る測光回路の構成を示すブロック図。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る感度制御回路の構成を示すブロック図。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係るは図１の測光補正回路の構成を示すブロック図。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る回転フィルタの構成を示す平面図。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係るＣＣＤ感度特性（モニタ出力信号）を示すグラフ。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係るＣＣＤ感度特性（Ｓ／Ｎ特性）を示すグラフ。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係るは特殊光観察（蛍光観察）における光源装置の分光特性を示すグラフ。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る特殊光観察（蛍光観察）における蛍光及び反射光の分光特性を示すグラフ。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る内視鏡装置の概略構成を示すブロック図。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る図１４の感度制御回路の構成を示すブロック図。
【図１６】本発明の第３の実施の形態に係る内視鏡装置の概略構成を示すブロック図。
【図１７】本発明の第３の実施の形態に係るＣＣＤの駆動のタイミングチャート。
【図１８】本発明の第３の実施の形態に係る狭帯域光観察における光源装置の分光特性を示すグラフ。
【図１９】本発明の第３の実施の形態に係る狭帯域光観察における反射光の分光特性を示すグラフ。
【図２０】本発明の第３の実施の形態に係るＣＣＤ感度特性（モニタ出力信号）を示すグラフ。
【図２１】本発明の第３の実施の形態に係るＣＣＤ感度特性（Ｓ／Ｎ特性）を示すグラフ。
【図２２】本発明の第４の実施の形態に係る本内視鏡装置の概略構成を示すブロック図。
【図２３】本発明の第４の実施の形態に係る感度制御回路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 …プロセッサ
４ …信号処理装置
５ …光源装置
６ …モニタ
１１ …挿入部
１２ …ライトガイド
１６ …照明レンズ
１７ …対物レンズ
１８ …励起光カットフィルタ
１９ …ＣＣＤ
２０ …記憶装置
２１ …ＣＰＵ
２２ …メモリ
３０ …ＣＰＵ
３１ …ＣＣＤ駆動回路
３２ …感度制御回路
３３ …アナログ処理回路
３４ …アナログ／デジタル変換器
３５ …デジタル処理回路
３６ …測光回路
３７ …測光補正回路
４０ …セレクタ
４１，４２，４３ …同時化メモリ
４４ …マトリクス回路
４５，４６，４７ …デジタル／アナログ変換器
４８ …７５Ωドライバ
５０ …ランプ
５１ …絞り
５２ …絞り制御回路
５３ …回転フィルタ
５４ …モータ
５５ …集光レンズ
５６ …回転フィルタ切替機構
５７ …回転フィルタ制御回路
５８ …モード切替スイッチ
５９ …明るさ制御スイッチ

Claims (2)

1. パルス状の信号が供給され、生成された電荷を増幅する事で感度を可変可能な撮像素子を有する内視鏡と、
   被写体に光を照射する為の光源と、
   前記被写体に照射される光量の調整を行う為の絞りと、
   前記撮像素子の感度を可変する為に、前記撮像素子に対して前記パルス状の信号を可変して供給する駆動回路と、
   前記撮像素子からの出力信号の測光を行う測光回路と、
   前記測光回路による測光結果に基づき、前記撮像素子の電荷増幅率を制御する事で前記撮像素子の感度を制御する感度制御回路と、
   前記測光回路による測光結果を前記電荷増幅率に基づき補正する測光補正回路と、
   前記測光補正回路により補正された測光信号に基づいて前記絞りを制御する絞り制御回路と、
   前記撮像素子からの出力信号の処理を行う信号処理回路と、
   を備えた事を特徴とする内視鏡装置。
2. パルス状の信号が供給され、生成された電荷を増幅する事で感度を可変可能な撮像素子を有する内視鏡と、
   被写体に光を照射する為の光源と、
   前記被写体に照射される光量の調整を行う為の絞りと、
   前記撮像素子の感度を可変する為に、前記撮像素子に対して前記パルス状の信号を可変して供給する駆動回路と、
   前記撮像素子からの出力信号の測光を行う測光回路と、
   前記測光結果に基づき、前記撮像素子の電荷増幅率を制御する事で固体撮像素子の感度を制御する感度制御回路と、
   前記測光結果に基づいて前記絞りを制御する絞り制御回路と、
   所定の条件に応じて前記感度制御回路による前記撮像素子の感度制御もしくは前記絞り制御装置による前記絞りの制御のいずれか一方を選択的に動作させる調光切替回路と、
   前記固体撮像素子からの出力信号の処理を行う信号処理回路と、
   を備えた事を特徴とする内視鏡装置。

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