JP2006081616A - 内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】 観察画像中に所定量以上に輝度レベルが異なる領域が発生した場合、領域単位で輝度レベルを変更するのに適した内視鏡を提供する。
【解決手段】 内視鏡に内蔵したＣＣＤにおける撮像面の各画素は、複数の画素からなる複数の画素領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に区分けされ、各画素領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３単位でアンプの増幅率を切り替えられるように設定されている。選択スイッチによる選択により増幅率制御信号を発生して、観察部位の形状に応じた増幅率で増幅するように予め設定しておくことにより、所定量以上の輝度レベルの差異が発生するのを抑制して観察し易い画像が得られるようにした。
【選択図】 図４

Description

本発明は、増幅率が可変な固体撮像素子を備えた内視鏡に関する。

最近においては、固体撮像素子を備えた内視鏡が、医療用分野及び工業用分野において、広く採用されるようになった。
また、例えば特開２００１−２９３１３号公報には、通常の可視領域での撮像の他に、微弱な蛍光観察も行えるように、固体撮像素子の素子内部にアンプの増幅率を可変できる固体撮像素子を採用した内視鏡が開示されている。
この従来例では、内視鏡の種類或いは固体撮像素子の種類に応じて、固体撮像素子の感度を設定している。
特開２００１−２９３１３号公報

しかしながら、従来例では、観察対象部位を内視鏡検査をしようとした場合、観察対象部位の形状などが異なると、観察画像中に輝度レベルが所定量以上に異なる領域が発生した場合、画素単位で輝度レベルの調整を行うことができるが、調整しようと望む領域に対して観察し易い輝度レベルに設定するのに手間がかかる。

（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、観察対象部位の形状により、観察画像中に所定量以上に輝度レベルが異なる領域が発生するような場合、簡単に輝度レベルの変化を抑制して内視鏡検査を行い易い画像を得るのに適した内視鏡を提供することを目的とする。

本発明は、素子内部に増幅率を可変できる増幅率可変手段を有する固体撮像素子を備えた内視鏡において、
前記固体撮像素子の全画素領域を複数画素からなる複数の画素領域に分け、各画素領域単位で増幅率を変更する変更手段を設けたことを特徴とする。
上記構成により、観察画像中に所定量以上に輝度レベルが異なる画素領域が発生した場合、画素領域毎に増幅率を変更できるようにしているので、簡単に輝度レベルの変化を抑制して内視鏡検査を行い易い画像を得られるようにしている。

本発明によれば、観察画像中に所定量以上に輝度レベルが異なる領域が発生した場合、画素領域毎に増幅率を変更できるようにしているので、簡単に輝度レベルの変化を抑制して内視鏡検査を行い易い画像を得られる。

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４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全体構成を示し、図２はプレ信号処理回路の構成を示し、図３は本実施例に使用されるＣＣＤの素子内部に設けられた複数の画素領域毎に増幅率が切り替える概略の構成を示し、図４は観察対象部位の形状に対応した観察モードとその場合におけるパルス電圧値やアンプの増幅率などを示す。
図１に示すように、本発明の実施例１を備えた内視鏡装置１は、固体撮像素子を内蔵した電子内視鏡（以下、簡単化のため、単に内視鏡と略記）２と、この内視鏡２が着脱自在に接続され、信号処理装置３及び面順次光源装置４を内蔵したプロセッサ５と、このプロセッサ５に接続され、該プロセッサ５で信号処理された映像信号を表示するモニタ６と、から構成される。

前記内視鏡２は体腔内に挿入される細長の挿入部８と、この挿入部８の後端の操作部９とを有する。
挿入部８の先端部１０には、被写体を結像する対物レンズ１１と、この対物レンズ１１の結像位置には固体撮像素子として例えば電荷結合素子（ＣＣＤと略記）１２が配置されている。
このＣＣＤ１２は、信号線を介してプロセッサ５内の信号処理装置３に設けられたＣＣＤ駆動回路１３及びＣＣＤ増幅率制御回路（或いはＣＣＤ感度制御回路）１４に接続され、このＣＣＤ駆動回路１３及びＣＣＤ増幅率制御回路１４で生成された駆動信号及び増幅率制御信号により露光／読み出し制御がされるようになっている。
このＣＣＤ１２は、外部からの制御パルスの振幅電圧値或いはパルス数でＣＣＤ１２の増幅率（感度）を自由に制御できる特徴も持っている。

従って、感度増培に伴うノイズの発生もなく、冷却も不要で高感度のＣＣＤが実現できるため、画質が良く挿入性の優れた内視鏡を実現するのに適している。
このＣＣＤ１２は、バッファ１５を介してプロセッサ５内に設けられた信号処理回路１６に接続され、前記対物レンズ１１によってＣＣＤ１２の撮像面に結像された被写体像が、ＣＣＤ１２によって電気信号に変換される。このＣＣＤ出力は、信号処理回路１６に入力される。
また、前記内視鏡２は、挿入部８内部に照明光を伝達するライトガイド１７が挿通されており、このライトガイド１７の先端面に照明レンズ１８が配設され、このライトガイド１７により伝送されたた照明光が、照明レンズ１８を介して出射され、被写体を照明するようになっている。

前記信号処理回路１６は、ＣＣＤ９で読み出された出力信号の各種信号処理を行なうプレ信号処理回路２１と、このプレ信号処理回路２１から出力された面順次信号を同時化する面順次信号同時化回路２２と、この面順次信号同時化回路２２の出力信号をモニタ６などに出力するための各種信号処理を行なうポスト信号処理回路２３とを有する。つまり、この信号処理回路１６は、ＣＣＤ１２から読み出された出力信号を、テレビジョン信号に変換して、モニタ６などに出力するようになっている。
また、前記ＣＣＤ駆動回路１３及びＣＣＤ増幅率制御回路１４、信号処理回路１６は、制御回路２４に接続され、この制御回路２４によって制御される。
この制御回路２４は、面順次の照明光を内視鏡２に供給する面順次光源装置４に設けられた絞り２５及び絞り制御回路２６及びＲＧＢ回転フィルタ制御回路２７を制御する光源制御回路２８にも接続され、このＲＧＢ回転フィルタ制御回路２７と同期して、前記ＣＣＤ駆動回路１３及び信号処理回路１６を制御するようになっている。

また、前記面順次光源装置４には、照明光を発生するランプ２９と、この照明光の光束を前記ライトガイド１７の後端面に集光する集光レンズ３０と、これらランプ２９と集光レンズ３０との間に挿入されるＲＧＢ回転フィルタ３１が設けられている。
この回転フィルタ３１は、モータ３２の回転軸に回転可能に接続され、光源制御回路２８により、ＲＧＢ回転フィルタ制御回路２７を介して所定の速度で回転するように制御されることにより、ＲＧＢ面順次光が前記ライトガイド１７の後端面に供給されるようになっている。
前記信号処理回路１６は、例えば図２に示すように構成されている。プレ信号処理回路２１には、前記内視鏡２から出力された面順次信号が入力されるようになっている。
このプレ信号処理回路２１では、ＣＣＤ９の出力信号はＣＤＳ回路３４，ＬＰＦ３５，クランプ回路３６を経由してＡ／Ｄ変換器３７によりデジタル信号に変換される。このデジタル信号はフォトカップラ３８ａにより患者回路から２次回路にアイソレーションされて伝送される。

２次回路内にはホワイトバランス補正回路３９、色調調整回路４０、ガンマ補正回路４１が設けてあり、ホワイトバランス補正、色調調整、ガンマ補正がそれぞれ行われた後、拡大回路４２で電子ズーム処理で拡大が行われる。拡大回路４２の出力信号は、輪郭強調回路４３を介して面順次信号同時化回路２２に入力される。
また、制御回路２４は２次回路内のホワイトバランス補正回路３９、色調調整回路４０、拡大回路４２、輪郭強調回路４３の動作を制御する制御信号を出力すると共に、アイソレーション伝送回路としてフォトカップラ３８ｂを介して患者回路内のクランプ回路３６の動作を制御する制御信号を出力する。
上記プレ信号処理回路２１から出力されるＲＧＢ面順次信号は、面順次信号同時化回路２２内の図示しない切替スイッチを経て同時化を構成する色別のメモリに順次入力されて記憶され、これら記憶された色信号を同時に読み出して同時化された信号として出力するようになっている。
同時化された色信号は、ポスト信号処理回路２３に入力され、グラフィック表示等の信号処理を行った後の映像信号をモニタ６に出力する。

また、ポスト信号処理回路２３の出力信号は、光源制御回路２８にも入力される。光源制御回路２８は、映像信号における輝度レベルを１画面で平均化する処理を行って、標準となる基準の明るさと比較し、その差分の信号を絞り制御回路２６に送り、絞り２５の開口量を調整して基準の明るさとなるように照明光量を自動調整、つまり自動調光する。 また、図１に示すように内視鏡２にはその内視鏡２の固有情報を記憶したＲＯＭ４５が内蔵されており、内視鏡２をプロセッサ５に接続した時点でその情報がプロセッサ５内部の信号処理装置３内の制御回路２４に伝達され、ＣＣＤ１２の特性のバラツキの補正を行うことができるようにしている。
また、本実施例では、内視鏡２の操作部９には、観察対象部位の形状に対応した観察モードを選択する選択信号を発生する選択スイッチ（図面中では単にＳＷと略記）４６が設けてあり、ユーザは、この選択スイッチ４６を操作することにより、観察部位の形状に対応した観察画像を選択することができる。

この選択スイッチ４６による選択信号は、制御回路２４に入力され、制御回路２４は、選択信号に応じてＣＣＤ増幅率制御回路１４に制御信号を送る。
ＣＣＤ増幅率制御回路１４は、制御信号に対応した増幅率制御信号としてのパルス電圧或いはパルス数をＣＣＤ１２に出力する。
本実施例では、ＣＣＤ１２は、その撮像面における全画素領域が、観察対象部位の形状に応じた観察モードを考慮して、予め複数の画素領域に区分けされており、各画素領域単位でその画素領域内における各画素のアンプの増幅率が同じ値となるように予め設定されている。つまり、各画素領域単位でのみ増幅率を変更できるように設定されている。
図３はＣＣＤ１２内部における外部からの増幅率制御信号（ここではパルス電圧値の場合で説明する）により、アンプの増幅率を切り替える概略の構成を示す。

増幅率制御信号としての例えばパルス電圧値は、増幅率制御信号検知手段としての電圧検知回路４７に入力され、電圧検知回路４７によりそのパルスの電圧値が検出される。そしてこの電圧検知回路４７は、検出された電圧値に応じて、その画素領域Ｒｉ（ｉ＝１〜３）内における画素４８の出力信号を増幅するアンプ４９の増幅率を切り替える。
この場合、同じ画素領域Ｒｉ内では、アンプ４９の増幅率は同じ値に切り替えられるようになっており、３つの画素領域Ｒ１〜Ｒ３は図４で示すように観察モードに対応して設定されている。なお、パルス数で増幅率を変更する場合には、電圧検知回路４７の代わりにパルス数を検知するカウンタ回路を用いれば良い。
図４はこの場合における主な観察モードと、図３の画素領域Ｒ１〜Ｒ３の具体的な形状等を示している。

本実施例の場合、図４に示すように観察モードとして、通常モード、平面モード、管腔モードが用意されており、これらのモードに対応できるようにＣＣＤ１２の（撮像面における）全画素領域は、同心の外側の円環状の画素領域Ｒ１，内側の円環状の画素領域Ｒ２，最内周の円形の画素領域Ｒ３に区分けされている。
また、各観察モードにおける各画素領域Ｒｉの増幅率は、増幅率制御信号としてのパルス電圧値或いはパルス数によってそれぞれ設定されている。
つまり、観察モード毎に対応してパルス電圧値またはパルス数が割り当てられる。
また、パルス電圧値またはパルス数は、内視鏡２に設けられた選択スイッチ４６によって切り換え可能である。

図４の場合には、通常モードは、増幅率制御信号として、４Ｖ或いは４００パルスが対応し、ＣＣＤ１２にこの増幅率制御信号が印加されると、それぞれの画素領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、例えば２０倍で全ての領域が同一係数で増幅する。つまり、アンプのＭＡＸ増幅率は、それぞれ同じ２０倍に設定されている。
平面モードにおいては、増幅率制御信号として、３Ｖ或いは３００パルスが対応し、ＣＣＤ１２にこの増幅率制御信号が印加されると、それぞれの画素領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、３０倍、２０倍、２０倍で増幅する。つまり、アンプのＭＡＸ増幅率は、周辺領域が中心領域に比べて高くなるようにそれぞれ３０倍、２０倍、２０倍に設定されている。
このモードの場合には、平面状の部位を観察する場合には、周辺側が暗くなるので、外側の画素領域Ｒ１でのアンプの増幅率が大きく設定されており、従って周辺側も明るくなる画像として観察することができるようにしている。

また、管腔モードにおいては、増幅率制御信号として、２Ｖ或いは２００パルスが対応し、ＣＣＤ１２にこの増幅率制御信号が印加されると、画素領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、それぞれ２０倍、２０倍、３０倍で増幅する。つまり、アンプのＭＡＸ増幅率は、中心領域が周辺領域に比べて高くなるようにそれぞれ２０倍、２０倍、３０倍に設定されている。 このモードの場合には、管腔状部分を観察する場合には中央部分が暗くなるため、中央の画素領域Ｒ３部分のアンプの増幅率が大きく設定して、中央部分をより明るく観察できるようにしている。
このように本実施例では、ＣＣＤ１２の撮像面の全画素領域を体腔内を観察した場合における代表的な観察状態に対応した複数の観察モードを用意し、各観察モードにおいては撮像面の画像における明るすぎる領域と暗くなりすぎる領域とのコントラスト差を抑制できるように各画素領域におけるアンプの増幅率を観察モードに対応して予め設定している。

このような構成による本実施例の作用を以下に説明する。
図１に示すように内視鏡２をプロセッサ５を接続して内視鏡２の挿入部８を患者の体腔内に挿入することにより、体腔内を内視鏡検査する場合で説明する。
挿入部８を体腔内に挿入していく途中においては、ＣＣＤ１２により撮像され、モニタ６に表示される内視鏡画像は中央部分が暗くなる。このような場合には、ユーザは、選択スイッチ４６を操作して、管腔モードに設定すると良い。
この管腔モードでは、中央部分の画素領域Ｒ３の感度が他の画素領域Ｒ１，Ｒ２よりも高く設定されるので、管腔モードを有しない既存の内視鏡などの場合に比べると、暗くなる領域を低減でき、より広範囲の領域を観察することができる。

また、胃の内部を観察するような場合には、選択スイッチ４６により通常モードや、平面モードを選択設定に設定すると、広範囲の領域を暗くなりすぎたり、明るくなり過ぎたりすることを低減して、広範囲の領域を観察し易いコントラスト状態で観察することができ、診断し易い画像を提供できる。
なお、上記の説明では、各画素領域としてＲ１〜Ｒ３の場合で説明したが、より画素領域の画素数を少なくして領域数を多くし、隣接する画素領域の間の増幅率が連続的或いは連続的に近い状態で変えられるようにしても良い。

次に図５から図１１を参照して本発明の実施例２を説明する。図５に示すように実施例２を備えた内視鏡装置１Ｂは、図１の内視鏡装置１において、さらにタッチパネル７を備えた構成となっている。
なお、後述するように映像信号は、タッチパネル７にも出力され、この映像信号は、タッチパネル７の表示部にも表示される。そして、ユーザは、タッチパネル７をタッチ操作することにより、暗い画像部分を明るく表示する等の指示操作を行うことができるようにしている。
本実施例は、基本的には実施例１の機能を有すると共に、さらにタッチパネル７からの操作により、モニタ画面における指示された領域のゲインを上げたりすることができるようにしたものである。

説明をより簡単化するために、実施例１と画素領域の形状を少し変更して説明する。つまり本実施例では、実施例１の画素領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、図６において最外周となる画素領域Ｒａ〜Ｒｐと、中央の画素領域Ｒｑ〜Ｒｘと、中央の画素領域Ｒｙとの３つの領域に対応する。なお、図６では、代表的な画素領域部分にのみ、符号で示している。
また、本実施例では、実施例１の場合よりも小さな画素領域Ｒａ〜Ｒｙに区分けしており、実施例１と同様に観察モードに対応した増幅率の設定を行えると共に、さらに所望とする画素領域における増幅率を変更することができるようにしている。
本実施例では、選択スイッチ４６が操作された場合には、実施例１と同様に３つの画素領域Ｒａ〜Ｒｐと、中央の画素領域Ｒｑ〜Ｒｘと、中央の画素領域Ｒｙにおける増幅率を変更する。

さらに本実施例では、図７に示すタッチパネル７は、図６に示したＣＣＤ１２の画素領域Ｒａ〜Ｒｙで撮像した画像をモニタ６と同様に表示する表示部５１と、この表示部５１の上に設けられた透明なタッチパネル部５２とを有し、このタッチパネル部５２を指で触れる操作を行うことにより、指でタッチされた画素領域が制御回路２４により検出される。
すると、制御回路２４は、タッチされて指定された画素領域のアンプのゲインを増大する指示信号をＣＣＤ１２に出力し、ＣＣＤ１２は指示された画素領域のアンプのゲインを増大する。
本実施例におけるＣＣＤ１２は、例えば実施例１で説明した観察モードに対応するパルス電圧値を検出する電圧検知回路４７の機能の他に、指定された画素領域のゲイン変更の指示信号が入力されると、その画素領域のアンプのゲインを一定量、アップするゲイン変更の機能を備えている。

本実施例による概略の動作は、図８に示すようになる。電源スイッチがＯＮされて動作状態になると、プロセッサ５の制御回路２４は、最初のステップＳ１において、選択スイッチ４６が操作されたかをモニタする。
そして、選択スイッチ４６が操作された場合には、ステップＳ２に示すように、どの観察モードに対応する選択が行われたかを判断し、その判断結果に対応したパルス電圧値（またはパルス数）の増幅率制御信号をＣＣＤ１２に出力する。
実施例１で説明したように、ＣＣＤ１２における電圧検知回路４７路は、ステップＳ３に示すようにパルス電圧値を検出して、指示された観察モード（選択スイッチ４６の選択）に対応して画素領域のゲイン切替の動作を行う。ここまでは、実施例１と基本的に同様の動作となる。

次のステップＳ４において制御回路２４は、タッチパネル７が操作されたかをモニタする。ユーザは、モニタ６の画面を観察し、例えば一部の領域が暗すぎると思った場合にはタッチパネル７の表示部５１に表示されている画像における明るくしようと思う画素領域部分を指でタッチすれば良い。
例えば、図７に示すように特定の画素領域部分が指でタッチされると、そのタッチされた画素領域の位置に対応する指示信号が制御回路２４に入力される。
制御回路２４は、ステップＳ５に示すようにその位置の指示信号をＣＣＤ１２内の電圧検知回路４７に送り、電圧検知回路４７は、その指示信号に対応する画素領域のアンプ４９のゲインを所定量だけアップする。
従って、ユーザがタッチした画素領域の部分の画像が明るく表示されるようになる。

その後、ステップＳ１に戻り、選択スイッチ４６等による観察モードの変更を行うこともできる。
このように動作する本実施例によれば、ユーザは診断しようとする場合などにおいて、暗すぎると思う画像部分があった場合、指でその部分をタッチすることにより、そのタッチした部分の画像領域が明るく表示できるようになるため、診断がし易くなる。
なお、図８では簡略化して動作を説明したが、例えば、同じ部分に対してタッチ操作を繰り返した場合には、所定量ずつゲインアップし、最大のゲインアップ量に達した後は、所定量ずつゲインダウンするようにしても良い。
また、タッチパネル７部分に、ゲインアップ用タッチスイッチ部とゲインダウン用タッチスイッチ部を設けて、そのスイッチ部の操作によりゲインアップとゲインダウンの指示操作を行うようにしても良い。

次に本実施例の第１変形例を説明する。本変形例は、図５に示すように、ポスト信号処理回路２３の出力信号は、明るさ検出回路６１を介して制御回路２４に入力されるようにしたものである。
この明るさ検出回路６１は、基準の明るさと比較して、暗い画素領域を検出し、その検出信号を制御回路２４に出力する。制御回路２４は、明るさ検出回路６１の出力信号により、暗いと判定された画素領域のゲインをアップするようにＣＣＤ１２に信号を出力する。
つまり、実施例２では、タッチパネル７からの操作により、指定された画素領域のゲインをアップする等の制御を行っていたが、本変形例では、自動的に暗い画素領域のゲインをアップする。

例えば、図９に示すように格子状チャートをモニタ６に表示した場合、明るい領域Ａと、暗い領域Ｂができた場合、明るさ検出回路６１を通すことにより、暗い画像領域のゲインを増大させて、暗い部分を解消することができる。
本変形例によれば、モニタ６に表示される画像における明るい画素領域部分と暗い画素領域とのコントラスト差が大きくなり過ぎることを低減でき、診断に適した画像が得られるようになる。
また、本変形例は、図１０に示すように観察対象部位６３に内視鏡２の先端面を接近させて近接観察する場合に有効である。
図１０に示すように、観察対象部位６３に内視鏡２の先端面を接近させた場合、例えば観察窓の両側に配置した２つの照明窓に設けた照明レンズ１８、１８から照明光を出射した場合、観察窓に取り付けた対物レンズ１１直前の中央部分には照明光が届かなくて暗く、その周辺側が明るくなってしまう配光むらが発生する場合がしばしばある。

このような場合においても、上記明るさ検出回路６１により、中央付近が暗くなることを検出すると、その部分のゲインを増大して、配光むらにより暗くなってしまうことを軽減でき、診断し易い画像が得られることになる。
次に第２変形例を説明する。
図示しないスコープスイッチやプロセッサ５のフロントパネルなどに設けてある拡大スイッチを操作した場合、図２に示したプレ信号処理回路２１内の拡大回路４２により、例えば図９の中央付近の２点鎖線で示す拡大箇所Ｃの領域が電子ズームで拡大処理される。
図１０で示したように特に接近して観察した状態において、さらに拡大スイッチを操作して、中央付近の一部を拡大観察した場合には、配光むらの影響がさらに増大することになる。

このような場合においても、明るさ検出回路６１による検出信号に基づいて暗い部分のゲインを増大することにより、やはり配光むらの影響の少ない、診断し易い画像が得られることになる。
具体的に説明すると、例えば図１０の状態或いはこれに近い状態において、拡大スイッチを操作して画像の中央付近をズーム拡大した場合には、例えば図１１のように中央側が暗い領域Ｂとなり、その両側が明るい領域Ａとなる。
このような場合、暗い領域Ｂのゲインを増大して、照明むらの影響の少ない診断し易い画像が得られることになる。
このように本実施例及びその変形例によれば、実施例１の効果を有すると共に、さらにより小さい画素領域における暗すぎる部分や明るすぎる部分が存在した場合にも、より診断し易い、適正な明るさの画像にすることができる。また、通常観察、近接観察及び拡大観察を通して適切な明るさの画像が得られる。

なお、本実施例は、実施例１の構成を基本にして説明したが、以下のような構成にしても良い。
ＣＣＤ１２の画素領域を図６に示すようにＲａ〜Ｒｙに区分けし、タッチパネル７を操作することによりタッチされた任意の画素領域単位でその画素領域のアンプの増幅率を変化させる。
また、これらの画素領域単位の他に、予め登録した観察対象部位の形状に対応したより少ない複数画素領域（具体的には画素領域Ｒａ〜Ｒｐ、Ｒｑ〜Ｒｘ、Ｒｙの３つのより大きい領域）を選択指示用スイッチ、具体的には選択スイッチ４６を操作した場合、その選択スイッチ４６による選択に対応してその領域のゲインを変更設定できるようにした構成にしても良い。

また、タッチパネル７により例えば暗い領域に対応する複数の画素領域を指定した後、その指定した画素領域のゲインを増大するようにしても良い。そして、指定した後の次のフレームで明るさを適正にして表示するようにしても良い。この場合、動画でもスチル画像に対しても行うことができる。
また、暗い領域に対応する複数の画素領域を指定した場合、増大するゲインは明るさ検出回路６１により自動調整される。
この場合には明部と暗部が存在する画像の場合においても、明部及び暗部をほぼ同じ明るさレベルで表示できるようになり、観察或いは診断し易い画像表示ができる。

次に図１２から図１４を参照して本発明の実施例３を説明する。図１２に示すように実施例３を備えた内視鏡装置１は、図１の内視鏡装置１において、光源装置４の集光レンズ３０とＲＧＢ回転フィルタ３１との間にフィルタ板７１が回転自在に配置されている。このフィルタ板７１には、周方向に３つのフィルタＤ，Ｅ，Ｆが取り付けてあり、光源制御回路２８の制御下で図示しないモータを介して光路上に配置されるフィルタＩ（Ｉ＝Ｄ，Ｅ，Ｆ）を制御できるようにしている。
フィルタＤ，Ｅ，Ｆは、フィルタＤは、可視域の光を透過する特性を持つフィルタであり、フィルタＥは、励起光を透過するフィルタであり、フィルタＦは、赤外光を透過するフィルタである。なお、ＲＧＢ回転フィルタ３１には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各波長帯をそれぞれ透過するＲ，Ｇ，Ｂフィルタが設けてある。なお、Ｒフィルタは、Ｒの帯域の他に赤外帯域の光を透過し、フィルタＦは赤外帯域のみを透過する。

また、本実施例では、実施例１における選択スイッチ４６の他に、モード選択を行うモードスイッチ７３が設けてある。
そして、このモードスイッチ７３を操作して、通常のＲ，Ｇ，Ｂの照明下での通常観察モード、励起光を照射して、蛍光を観察する蛍光観察モード、赤外光を照明しての赤外観察モードの３つの観察モードにおける任意のモードを選択して観察ができるようにしている。
モードスイッチ７３を操作して観察モードを選択した場合には、その操作信号が制御回路２４に入力され、制御回路２４は、選択された観察モードに適した照明を行うように光源制御回路２８に制御信号を送る。

光源制御回路２８は、通常観察モードの場合には、図１２に示すようにフィルタ板７１におけるフィルタＤが照明光路上に配置されるように制御する。なお、ＲＧＢ回転フィルタ３１は、いずれの観察モードにおいても常時回転している。
また、光源制御回路２８は、蛍光観察モードでは、照明光路上にフィルタＥが、赤外観察モードでは照明光路上にフィルタＥが配置されるようにそれぞれ制御する。
また、蛍光観察する機能を備えた内視鏡２の場合には、ＣＣＤ１２の前に励起光カットフィルタ７４が配置され、励起光をカットして蛍光観察を行えるようにしている。

また、制御回路２４は、通常観察モードの場合には、ＣＣＤ１２に対して、Ｒ，Ｇ，Ｂの照明下において、その増幅率をバランスさせて動作させる。
一方、蛍光観察モードにおいては、例えばＢフィルタが照明光路上に配置され、このＢの照明光におけるＥフィルタにより（Ｂの帯域中における）励起光成分のみを透過する光にして、患部等の観察対象部位側を照明し、その直後のＣＣＤ駆動信号の印加時において、ＣＣＤ１２の増幅率を増大させて、励起光カットフィルタ７４を透過してＣＣＤ１２に結像される蛍光像に対応するＣＣＤ出力信号を高い増幅率で増幅する。
また、赤外観察モードにおいても、Ｒフィルタが照明光路上に配置され、このＲ及び赤外光の照明光をＦフィルタにより赤外光成分のみを透過する光にして、患部等の観察対象部位側を照明し、その直後のＣＣＤ駆動信号の印加時において、ＣＣＤ１２の増幅率を増大させて、ＣＣＤ１２に結像される蛍光像に対応するＣＣＤ出力信号を高い増幅率で増幅する。

このようにすることにより、１つの内視鏡２により、共通のプロセッサ５を用いて可視光による通常観察、蛍光観察、赤外光観察を行うことができる。この場合、特に蛍光観察モードにおいては、微弱な蛍光により撮像を行うため、通常のＣＣＤでは、Ｓ／Ｎの低い画像になり易いが、本実施例ではＣＣＤ１２が素子内部に増幅機能を備えているため、Ｓ／Ｎの良い蛍光画像を得ることができる。
また、赤外光による観察においても、赤外光の帯域を狭くする等したり、赤外の照明強度が低いランプを用いた場合においても、蛍光観察の場合と同様に、ＣＣＤ１２が素子内部に増幅機能を備えているため、Ｓ／Ｎの良い画像を得ることができる。
換言すると、従来のＣＣＤでは、可視光（増幅小）から蛍光、赤外光（増幅大）までをカバーする幅広い増幅をすることができなかったが、本実施例では、これを可能とする増幅を行うことができる。

本実施例によれば、異なる照明光のもとで観察を行う複数の観察モードに対して、１つの内視鏡２により共用できると共に、実施例１の場合で説明したように観察対象部位の形状に応じた観察モードで観察することもできる。
なお、上述した各実施例等においては、増幅機能を素子内部に内蔵したＣＣＤ１２の場合で説明したが、より小型化するために例えば図１３（Ａ）に示す第１変形例のＣＣＤ１２Ｂのように中央の画素領域を増幅機能を持った増幅率可変ＣＣＤ８１で形成し、その外側を通常のＣＣＤ８２若しくは増幅係数１倍のＣＣＤで形成しても良い。
そして、中央の画素領域を形成するＣＣＤ８１により、観察対象を中央で捉えた場合、通常のＣＣＤの場合では暗くて診断がし難いような場合においても、増幅率可変ＣＣＤ８１によるゲインアップで明るくＳ／Ｎが良い画像として観察することができる。

つまり、図１３（Ｂ）に示すようにモニタ６に表示される画像における中央付近の表示領域８１′に対しては、増幅率可変ＣＣＤ８１により撮像した画素領域であり、この表示領域８１′の画像部分を、通常のＣＣＤで撮像した場合よりもＳ／Ｎが良い状態で表示できる。
また、管腔部分を観察して管腔中心付近をゲインアップしてもＳ／Ｎが良い画像として観察することができないような場合には、中心付近の画素領域のゲインを下げて観察することにより、固定ノイズやランダムノイズなどのノイズを目立たないようにできる。
なお、図１４（Ａ）に示す第２変形例のようにＳＰＤ８１とＣＣＤ８２とを１ライン毎に交互に配置した構成のＣＣＤ１２Ｃにしても良い。
また、図１４（Ｂ）に示すように素子内部において、画素８５の信号出力をスイッチ８６によりアンプ８７側に入力させたり、アンプ８７を通す事無く出力できる構造にしても良い。
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等も本発明に属する。

［付記］
１．請求項１において、前記変更手段は、前記固体撮像素子内部に設けられた増幅率を増大するアンプと、前記アンプによる増幅率を切り替える切替制御手段とを有する。
２．付記１において、前記切替制御手段は、前記固体撮像素子外部から入力される増幅率を変更する増幅率制御信号に対応して前記アンプによる増幅率を切り替える。
３．付記２において、増幅率制御信号は、増幅率に対応して設定されるパルス状の電圧値或いはパルス数である。
４．請求項２において、前記複数の画素領域は、前記固体撮像素子の中央側から周辺側に略同心状に設けられている。

５．請求項１において、前記増幅率を変更する変更手段に対して指示操作を行う指示操作手段を有する。
６．付記５において、前記指示操作手段は、内視鏡操作部に設けられている。

７．請求項１において、前記固体撮像素子における撮像面の一部に素子内部に増幅率を可変する機能を有しない撮像面を有する固体撮像素子が設けられている。
８．内視鏡の先端部に配置され、素子内部に増幅率を可変できる増幅率可変手段を有する固体撮像素子を備えた固体撮像装置において、
前記固体撮像素子の全画素領域を複数画素からなる複数の画素領域に分け、各画素領域単位で増幅率を変更する変更手段を設けたことを特徴とする固体撮像装置。
９．素子内部に増幅率を可変できる増幅率可変手段を有する固体撮像素子を備えた内視鏡と、前記固体撮像素子を駆動すると共に、固体撮像素子の出力信号に対する信号処理を行う信号処理装置とを備えた内視鏡装置において、
前記固体撮像素子の全画素領域を複数画素からなる複数の画素領域に分け、各画素領域単位で増幅率を変更する変更手段を設けたことを特徴とする内視鏡装置。

１０．付記９において、さらに前記固体撮像素子の出力信号に基づいて、前記画素領域のゲインを変更する制御手段を有する。
１１．付記９において、さらに指示操作手段による指示操作により前記複数の画素領域における任意の画素領域の増幅率を変更可能にした。

体内に内視鏡を挿入して患部を診断する場合、画像中に暗い領域が存在した場合においても、複数画素からなる画素領域単位で増幅率を変更できるようにして、簡単に暗い領域を明るい診断し易い状態に設定でき、効率的な内視鏡検査を行うことができる。

本発明の実施例１を備えた内視鏡装置の全体構成を示すブロック図。 プレ信号処理回路の構成を示すブロック図。 本実施例に使用されるＣＣＤの素子内部に設けられた複数の画素領域毎に増幅率が切り替える概略の構成を示すブロック図。 観察対象部位の形状に対応した観察モードとその場合におけるパルス電圧値やアンプの増幅率などを示す説明図。 本発明の実施例２を備えた内視鏡装置の全体構成を示すブロック図。 同じ増幅率で変更可能とした複数の画素領域に区分けされたＣＣＤを示す図。 タッチ操作により増幅率を変更可能にしたタッチパネルを示す図。 実施例２の動作説明のフローチャート図。 格子状チャートを表示したモニタを示す図。 観察対象部位に接近して観察する様子を示す図。 拡大処理して表示した表示面の様子を示す図。 本発明の実施例３を備えた内視鏡装置の全体構成を示すブロック図。 第１変形例におけるＣＣＤ等の概略の構成を示す図。 第２変形例におけるＣＣＤ等の概略の構成を示す図。

符号の説明

１…内視鏡装置
２…電子（内視鏡）
３…信号処理装置
４…光源装置
５…プロセッサ
６…モニタ
７…タッチパネル
８…挿入部
９…操作部
１１…対物レンズ
１２…ＣＣＤ
１３…ＣＣＤ駆動回路
１４…ＣＣＤ増幅率制御信号
１６…信号処理回路
１７…ライトガイド
２１…プレ信号処理回路
２２…面順次同時化回路
２３…ポスト信号処理回路
２４…制御回路
２５…絞り
２６…絞り制御回路
２８…光源制御回路
２９…ランプ
３１…ＲＧＢ回転フィルタ
４２…拡大回路
４６…選択スイッチ
４７…電圧検知回路
４８…画素
４９…アンプ
代理人 弁理士 伊藤 進

Claims (4)

1. 素子内部に増幅率を可変できる増幅率可変手段を有する固体撮像素子を備えた内視鏡において、
   前記固体撮像素子の全画素領域を複数画素からなる複数の画素領域に分け、各画素領域単位で増幅率を変更する変更手段を設けたことを特徴とする内視鏡。
2. 前記複数の画素領域は、観察対象部位の形状に応じて設定されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
3. 前記複数の画素領域は、指示操作手段の指示操作により、観察モ−ドに対応して予め設定された増幅率でそれぞれ所定の増幅率で増幅されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
4. 前記画素領域より小さい画素領域単位で増幅率を増大或いは減少する増幅率変更手段を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。

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