JP2007202621A - 電子内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カラー撮像素子の出力画像信号から所定波長域の分光画像を形成する電子内視鏡装置において、表示画像の明るさを好ましい範囲にする。
【解決手段】被観察体に白色光を照射する光源１４と、被観察体を撮像するカラー撮像素子１５と、該素子１５が出力したＹ（輝度）／Ｃ（色差）信号をＲ、Ｇ、Ｂ３色画像信号に変換する第１色変換回路２８と、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色画像信号から所定波長域の分光画像を形成する分光画像形成回路２９と、前記分光画像を担持するＲ、Ｇ、Ｂ３色画像信号をＹ／Ｃ信号に変換する第２色変換回路３１とを有する電子内視鏡装置において、光源１４から被観察体に照射される白色光の光量を調節する光量調節手段１４ｃ、１４ｄと、第２色変換回路３１が出力するＹ／Ｃ信号が示す輝度情報に基づいて光量調節手段１４ｃ、１４ｄを制御することにより、前記白色光の光量を目標範囲内に設定する光量制御回路３５とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は電子内視鏡装置に関し、特に詳細には、カラー画像を担持する画像信号を演算処理することによって、特定の波長域の分光画像（映像）を形成、表示可能とした電子内視鏡装置に関する。

固体撮像素子を用いた電子内視鏡装置の分野では、近年、胃粘膜等の消化器官における分光反射率に基づいて、狭帯域バンドパスフィルタを組み合わせた分光イメージングを行う装置、すなわち狭帯域フィルタ内蔵電子内視鏡装置(Narrow Band Imaging-NBl)が注目されている。この装置は、面順次式のＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の回転フィルタの代わりに、３つの狭（波長）帯域のバンドパスフィルタを設け、これら狭帯域バンドパスフィルタを介して照明光を順次出力し、これらの照明光で得られた３つの信号に対しそれぞれの重み付けを変えながらＲ，Ｇ，Ｂ（ＲＧＢ）信号の場合と同様の処理を行うことにより、分光画像を形成するものである。このような分光画像によれば、胃、大腸等の消化器において、従来では得られなかった微細構造等が抽出される。

一方、上記の狭帯域バンドパスフィルタを用いる面順次式のものではなく、特許文献１や非特許文献１に示されるように、固体撮像素子に微小モザイクの色フィルタを配置する同時式において、白色光が照射された被観察体を撮像して得た画像信号を基に、演算処理にて分光画像を形成することが提案されている。これは、ＲＧＢのそれぞれのカラー感度特性を数値データ化したものと、特定の狭帯域バンドパスの分光特性を数値データ化したものとの関係をマトリクスデータ（係数セット）として求め、このマトリクスデータとＲＧＢ信号との演算により狭帯域バンドパスフィルタを介して得られる分光画像を推定した分光画像信号を得るものである。このような演算によって分光画像を形成する場合は、所望の波長域に対応した複数のフィルタを用意する必要がなく、またこれらの交換配置が不要となるので、装置の大型化が避けられ、低コスト化を図ることができる。

ところで、電子内視鏡装置においては一般に、表示画像を観察し易いものとするために、その明るさを好ましい所定範囲に設定する制御がなされる。そのような制御は通常、例えば特許文献２に示されるように、光源から被観察体に照射される光の光量を調節したり、あるいは特許文献３に示されるように、撮像素子が出力する画像信号を増幅する増幅回路のゲインを調節したりすることによってなされている。より具体的には、それらの特許文献２、３にも示されている通り、撮像素子が出力する画像信号が示す輝度情報（例えば１画面における全画素の輝度平均値等）に基づいて光源の前に配した絞りの開度を調節したり、あるいは同じくこの輝度情報に基づいて増幅回路のゲインを調節するような手法が提案されている。
特開２００３−９３３３６号公報 特開２０００−２５３３０７号公報 特開平１１−７５１１２号公報 三宅洋一著「デジタルカラー画像の解析・評価」東京大学出版会、 ２０００年、ｐ．１４８〜１５３

上述のように表示画像の明るさを所定範囲に設定する制御は、勿論、先に述べた分光画像を得る電子内視鏡装置においても実施されることが望ましい。そこでこの場合も、撮像素子が出力する画像信号が示す輝度情報に基づいて、被観察体に照射される光の光量や、あるいは撮像素子の出力画像信号を増幅する増幅回路のゲインを調節することが考えられるが、そのようにすると、予想に反して分光画像の明るさが低下することが判明した。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、分光画像を得るようにした電子内視鏡装置において、分光画像の明るさを正確に所望の明るさに設定可能にすることを目的とする。

本発明による第１の電子内視鏡装置は、
被観察体に白色光を照射する光源と、
この白色光の照射を受けた前記被観察体を撮像するカラー撮像素子と、
このカラー撮像素子が出力したＹ（輝度）／Ｃ（色差）信号を、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色画像信号に変換する第１色変換回路と、
前記Ｒ、Ｇ、Ｂ３色画像信号から、所定の波長域の分光画像を形成する分光画像形成回路と、
前記分光画像を担持するＲ、Ｇ、Ｂ３色画像信号を、Ｙ／Ｃ信号に変換する第２色変換回路とを備えてなる電子内視鏡装置において、
前記光源から被観察体に照射される白色光の光量を調節する光量調節手段と、
前記第２色変換回路が出力するＹ／Ｃ信号が示す輝度情報に基づいて前記光量調節手段を制御することにより、前記分光画像の明るさを所定範囲内に設定する光量制御回路とが設けられたことを特徴とするものである。

なお上記の光量調節手段としては、光源の前方側つまり被観察体側に配置した絞りと、この絞りの開度を調節する手段とからなるものや、光源の駆動電流あるいは駆動電圧を変化させて発光量を調節するもの等を好適に用いることができる。

また本発明による第２の電子内視鏡装置は、
被観察体に白色光を照射する光源と、
この白色光の照射を受けた前記被観察体を撮像するカラー撮像素子と、
このカラー撮像素子が出力したＹ（輝度）／Ｃ（色差）信号を、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色画像信号に変換する第１色変換回路と、
前記Ｒ、Ｇ、Ｂ３色画像信号から、所定の波長域の分光画像を形成する分光画像形成回路と、
前記分光画像を担持するＲ、Ｇ、Ｂ３色画像信号を、Ｙ／Ｃ信号に変換する第２色変換回路とを備えてなる電子内視鏡装置において、
前記カラー撮像素子が出力したＹ／Ｃ信号を、ゲインを調節可能にして増幅する増幅回路と、
前記第２色変換回路が出力するＹ／Ｃ信号が示す輝度情報に基づいて前記増幅回路のゲインを制御することにより、前記分光画像の明るさを所定範囲内に設定するゲイン制御回路とが設けられたことを特徴とするものである。

なお、この第２の電子内視鏡装置においては、前記第１の電子内視鏡装置を構成する光量調節手段および光量制御回路がさらに設けられてもよい。そのようにする場合は、例えば、通常は光量調節手段による光量調節と増幅回路のゲイン調節との一方を行い、その一方の調節だけでは所望する分光画像の明るさが得られない状況となったときに、他方の調節も併せて行うように構成することが望ましい。

本発明者の研究によると、分光画像を得る電子内視鏡装置に対して特許文献２や３に示される手法を適用した場合に分光画像の明るさが低下するという問題は、以下の点に起因していることが解った。

すなわち、カラー撮像素子が出力したＹ／Ｃ信号をＲ、Ｇ、Ｂ３色画像信号に変換し、それらのＲ、Ｇ、Ｂ３色画像信号から所定の波長域の分光画像を形成するに当たっては、ブロードな波長域に関する画像情報を担持しているカラー画像信号から、狭い領域に関する画像信号が抽出して利用される。そのため分光画像の明るさは、分光画像形成に利用されなかった画像信号の分だけ低下することになる。そこで、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色画像信号に変換する前のＹ／Ｃ信号を基に、それが示す輝度情報に基づいて画像の明るさを最適値に設定するような制御を行うと、実際に形成される分光画像の明るさが、その最適値の明るさよりも低くなってしまうのである。

この新しい知見に基づいて、本発明による第１の電子内視鏡装置においては、分光画像形成に供する前のＹ／Ｃ信号が示す輝度情報ではなく、第２色変換回路が出力するＹ／Ｃ信号、つまり分光画像を担持するＹ／Ｃ信号が示す輝度情報に基づいて光量調節手段を制御して、被観察体に照射される白色光の光量を目標範囲内に設定するようにしたので、実際に形成される分光画像の明るさを最適値に設定することが可能となる。

また本発明による第２の電子内視鏡装置においても、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色画像信号に変換する前のＹ／Ｃ信号が示す輝度情報ではなく、第２色変換回路が出力するＹ／Ｃ信号、つまり分光画像を担持するＹ／Ｃ信号が示す輝度情報に基づいて増幅回路のゲインを制御して、該第２色変換回路から出力されるＹ／Ｃ信号のレベルを目標範囲内に設定するようにしたので、この場合も、実際に形成される分光画像の明るさを最適値に設定することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による電子内視鏡装置の基本構成を示すものである。図示の通りこの電子内視鏡装置は、スコープ１０すなわち内視鏡本体部分と、このスコープ１０が着脱自在に接続されるプロセッサ装置１２とから構成され、プロセッサ装置１２内には白色光を発する光源装置１４が配置されている。スコープ１０の先端には照明窓２３が設けられ、この照明窓２３には、一端が上記光源装置１４に接続されたライトガイド２４の他端が対面している。

光源装置１４は、白色光を発するランプ１４ａと、このランプ１４ａを点灯させる点灯駆動回路１４ｂと、ランプ１４ａの前側に配置された絞り１４ｃと、この絞り１４ｃを開閉する絞り駆動部１４ｄとから構成されている。なお、ランプ１４ａとライトガイド２４との間には、該ランプ１４ａから発せられた白色光をライトガイド２４に入射させるための光学系が設けられるが、それらについては図示を省いてある。また、この種の光源装置は、プロセッサ装置１２とは別体の部分に配置されてもよい。

上記スコープ１０の先端部には、固体撮像素子であるＣＣＤ１５が設けられている。このＣＣＤ１５としては、例えば撮像面にＭｇ（マゼンタ），Ｙｅ（イエロー），Ｃｙ（シアン），Ｇ（グリーン）の色フィルタを有する補色型、あるいはＲＧＢの色フィルタを有する原色型が用いられる。

ＣＣＤ１５には、同期信号に基づいて駆動パルスを形成するＣＣＤ駆動回路１６が接続されると共に、このＣＣＤ１５が出力した画像（映像）信号をサンプリングして増幅するＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）回路１７が接続されている。またＣＤＳ／ＡＧＣ回路１７には、そのアナログ出力をデジタル化するＡ／Ｄ変換器１８が接続されている。さらにスコープ１０内には、そこに設けられた各種回路を制御するとともに、プロセッサ装置１２との間の通信制御を行うマイコン２０が配置されている。

一方プロセッサ装置１２には、デジタル化された画像信号に対して各種の画像処理を施すＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）２５が設けられている。このＤＳＰ２５は、上記ＣＣＤ１５の出力信号から輝度（Ｙ）信号と色差［Ｃ（Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ）］信号で構成されるＹ／Ｃ信号を生成し、それを出力するものであり、該ＤＳＰ２５には第１色変換回路２８が接続されている。この第１色変換回路２８は、上記ＤＳＰ２５から出力されたＹ／Ｃ信号をＲ、Ｇ、Ｂの３色画像信号に変換する。なお、上記ＤＳＰ２５はスコープ１０側に配置してもよい。

上記第１色変換回路２８の後段側には、分光画像形成のためのマトリクス演算を行って、選択された波長域λ１，λ２，λ３による分光画像を示す画像信号を出力する色空間変換処理回路２９、１つの狭波長帯域の分光画像を形成する単色モードと、３つの波長域からなる分光画像を形成する３色モードとのいずれかを選択するモードセレクタ３０、１つの波長域または３つの波長域の画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓを、ＲＧＢ信号に対応させた処理をするためにＲｓ，Ｇｓ，Ｂｓ信号として入力し、このＲｓ，Ｇｓ，Ｂｓ信号をＹ／Ｃ信号に変換する第２色変換回路３１、鏡像処理，マスク発生、キャラクタ発生等のその他の各種信号処理を行う信号処理回路３２、およびＤ／Ａ変換器３３が逐次この順に接続されている。そして最後段のＤ／Ａ変換器３３には、例えば液晶表示装置やＣＲＴ等からなるモニタ３４および、光走査記録装置等からなる画像記録装置４５が接続されている。なお、モードセレクタ３０が選択する３色モードに代えて、２つの波長域からなる分光画像を形成する２色モードを設定するようにしてもよい。

またプロセッサ装置１２内には、スコープ１０との間の通信を行うと共に、該装置１２内の各回路を制御し、また分光画像を形成するためのマトリクス（係数）データを上記色空間変換処理回路２９に入力する等の機能を有するマイコン３５が設けられている。上記メモリ３６には、ＲＧＢ信号に基づいて分光画像を形成するためのマトリクスデータがテーブルの形で記憶されている。本実施形態において、このメモリ３６に格納されているマトリクスデータの一例は次の表１のようになる。

この表１のマトリクスデータは、例えば４００ｎｍから７００ｎｍの波長域を５ｎｍ間隔で分けた６１の波長域パラメータ（係数セット）ｐ１〜ｐ６１および、通常画像形成のためのパラメータＰ１〜Ｐ３からなる。パラメータｐ１〜ｐ６１は各々、マトリクス演算のための係数ｋ_ｐｒ，ｋ_ｐｇ，ｋ_ｐｂ（ｐ＝１〜６１）から構成され、他方パラメータＰ１は係数(1.00000，0.00000，0.00000)から、パラメータＰ２は(係数0.00000，1.00000，0.00000)から、パラメータＰ３は係数(0.00000，0.00000，1.00000)からそれぞれ構成されている。

そして色空間変換処理回路２９において、上記係数ｋ_ｐｒ，ｋ_ｐｇ，ｋ_ｐｂと第１色変換回路２８から出力されたＲＧＢ信号とにより次式で示すマトリクス演算が行われて、分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓが形成される。

すなわち、分光画像を構成する波長域λ１，λ２，λ３としてそれぞれ例えば５００ｎｍ，６２０ｎｍ，６５０ｎｍが選択される場合は、係数（ｋ_ｐｒ，ｋ_ｐｇ，ｋ_ｐｂ）として、表１の６１のパラメータのうち、中心波長５００ｎｍに対応するパラメータｐ２１の係数（-0.00119，0.002346，0.0016）、中心波長６２０ｎｍに対応するパラメータｐ４５の係数（0.004022，0.000068，‐0.00097）、および中心波長６５０ｎｍに対応するパラメータｐ５１の係数（0.005152，-0.00192，0.000088）を用いて上記マトリクス演算がなされる。

なお色空間変換処理回路２９は、後述するようにして通常画像表示あるいは記録の指示が与えられた際には、パラメータＰ１〜Ｐ３の係数を用いて上記マトリクス演算を行う。したがってその場合は、第１色変換回路２８から出力されたＲＧＢ信号がそのまま該色空間変換処理回路２９から出力される。

マイコン３５には上記メモリ３６に加えて、操作パネル４１、画像記録コントローラ４２、およびキーボード等からなる入力部４３が接続されている。図２は上記操作パネル４１を詳しく示すものであり、該操作パネル４１には、併せて概略図示する例えばａ〜ｈの波長セットを選択するためのセット選択スイッチ４１ａ、波長域λ１，λ２，λ３のそれぞれの中心波長を選択するため波長選択スイッチ４１ｂ、この波長選択スイッチ４１ｂによりなされる波長切換えの幅を設定する切換え幅設定スイッチ４１ｃ、単一波長を選択する単色モードと３色モードとの切換えを行うモード切換えスイッチ４１ｄ、および分光画像形成を指示する分光画像形成スイッチ４１ｊが設けられている。なおこの分光画像形成スイッチ４１ｊは、スコープ１０側に設けることもできる。

以下、上記構成を有する本実施形態の電子内視鏡装置の作用について説明する。まず、通常画像および分光画像の形成から説明する。これらの画像を形成する際には、図１に示す光源装置１４が駆動され、そこから発せられた白色光が絞り１４ｃを経てライトガイド２４に入射し、スコープ１０内に配されたライトガイド２４の先端から出射した白色光が被観察体に照射される。そして、ＣＣＤ駆動回路１６によって駆動されたＣＣＤ１５がこの被観察体を撮像し、撮像信号を出力する。この撮像信号はＣＤＳ／ＡＧＣ回路１７で相関二重サンプリングと自動利得制御による増幅を受けた後、Ａ／Ｄ変換器１８でＡ／Ｄ変換されて、デジタル信号としてプロセッサ装置１２のＤＳＰ２５に入力される。なお、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１７の自動利得制御については、後に詳しく説明する。

ＤＳＰ２５では、スコープ１０からの出力信号に対してガンマ処理が行われると共に、Ｍｇ，Ｙｅ，Ｃｙ，Ｇの色フィルタを介して得られた信号に対し色変換処理が行われ、前述の通りのＹ／Ｃ信号が形成される。このＤＳＰ２５が出力するＹ／Ｃ信号は第１色変換回路２８に入力され、そこでＲＧＢ信号に変換される。このＲＧＢ信号は色空間変換処理回路２９へ供給され、この色空間変換処理回路２９ではＲＧＢ信号とマトリクスデータとにより、分光画像形成のためのマトリクス演算がなされる。

以下、この演算について詳しく説明する。図２に示す操作パネル４１の分光画像形成スイッチ４１ｊが押された場合、色空間変換処理回路２９は前述のメモリ３６に記憶されているマトリクスデータを用いて、それとＲＧＢ信号とにより、分光画像形成のための前記数１式のマトリクス演算を行う。すなわち、この場合は操作パネル４１の操作によってλ１，λ２，λ３の３つの波長域が設定され、マイコン３５はそれらの３つの選択波長域に対応するマトリクスデータをメモリ３６から読み出し、それらを色空間変換処理回路２９に入力する。

例えば、３つの波長域λ１，λ２，λ３として波長５００ｎｍ，６２０ｎｍ，６５０ｎｍが選択された場合は、それぞれの波長に対応する表１のパラメータｐ２１，ｐ４５，ｐ５１の係数が用いられて、ＲＧＢ信号から次の数２式のマトリクス演算にて分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓが形成される。

モードセレクタ３０にて３色モードが選択されている場合は、上記分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓが各々Ｒｓ，Ｇｓ，Ｂｓの３色画像信号として第２色変換回路３１に入力され、また単色モードが選択されている場合は分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓのいずれか１つがＲｓ，Ｇｓ，Ｂｓの信号として第２色変換回路３１に入力される。この第２色変換回路３１では、Ｒｓ，Ｇｓ，Ｂｓの３色画像信号がＹ／Ｃ信号（Ｙ，Ｒｓ−Ｙ，Ｂｓ−Ｙ）に変換され、このＹ／Ｃ信号が信号処理回路３２およびＤ／Ａ変換器３３を介して前述のモニタ３４および画像記録装置４５へ入力される。

上記Ｙ／Ｃ信号に基づいてモニタ３４に表示される分光画像は、図４および図５で示すような波長域の色成分で構成されるものとなる。すなわち図４は、原色型ＣＣＤ１５の色フィルタの分光感度特性Ｒ，Ｇ，Ｂに、分光画像を形成する３つの波長域λ１，λ２，λ３を重ねた概念図であり、また図５は、生体の反射スペクトルに３つの波長域λ１，λ２，λ３を重ねた概念図である。先に例示したパラメータｐ２１，ｐ４５，ｐ５１による分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓは、図５に示されるように各々５００ｎｍ、６２０ｎｍ、６５０ｎｍを中心波長とする±１０ｎｍ程度の範囲の波長域の色信号であり、これら３つの波長域の色の組合せから構成される分光画像（動画あるいは静止画）が表示されることになる。

次に、上記波長域λ１，λ２，λ３の選択について説明する。本実施形態では図２に示すように、λ１，λ２，λ３の波長セットとして、例えば４００，５００，６００（ｎｍ、以下同様）の標準セットａ、血管を描出するための４７０，５００，６７０の血管Ｂ１セットｂ、同じく血管を描出するための４７５，５１０，６８５の血管Ｂ２セットｃ、特定組織を描出するための４４０，４８０，５２０の組織Ｅ１セットｄ、同じく特定組織を描出するための４８０，５１０，５８０の組織Ｅ２セットｂ、オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンとの差を描出するための４００，４３０，４７５のヘモグロビンセットｆ、血液とカロテンとの差を描出するための４１５，４５０，５００の血液‐カロテンセットｇ、血液と細胞質の差を描出するための４２０，５５０，６００の血液‐細胞質セットｈの８つの波長セットが、デフォルト波長セットとして、図１に示すメモリ３６の一部に記憶されている。

電子内視鏡装置の工場出荷後、最初に電源を入れて装置を立ち上げると、上記デフォルト波長セットがマイコン３５によって選択される。そして、図２に示す操作パネル４１の分光画像形成スイッチ４１ｊが押されると、上記選択された波長セットの中の標準セットａが、図３のモニタ３４において波長情報表示領域３４ｓに表示される。このとき、モード切換えスイッチ４１ｄが押されて３色モードが選択されていれば、標準セットａのλ１＝４００ｎｍ，λ２＝５００ｎｍ，λ３＝６００ｎｍに対応する各パラメータがメモリ３６から読み出され、それらのパラメータが色空間変換処理回路２９に入力される。色空間変換処理回路２９は、入力されたパラメータを用いて前述のマトリクス演算を行い、分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓを形成する。そして、これらの分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓによる分光画像が図３のモニタ３４に表示される。

また臨床医師等の装置操作者は、図２の操作パネル４１に有るセット選択スイッチ４１ａを操作することにより、デフォルト波長セットにおけるその他の波長セットｂ〜ｈを任意に選択することができ、マイコン３５はこうして選択された波長セットを、図３のモニタ３４において波長情報表示領域３４ｓに表示させる。それとともにこの場合も、選択された波長セットの波長域λ１，λ２，λ３に対応する各パラメータがマイコン３５によってメモリ３６から読み出され、それらのパラメータが色空間変換処理回路２９に入力される。色空間変換処理回路２９は、入力されたパラメータを用いて前述のマトリクス演算を行い、分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓを形成する。そして、これらの分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓによる分光画像が図３のモニタ３４に表示される。

なおセット選択スイッチ４１ａは図２に示す通り、上向きの三角形の操作部を有する上行スイッチと、下向きの三角形の操作部を有する下行スイッチとからなり、前者が１回押される毎に波長セットはａ→ｈ→ｇ・・・と逐次選択され、それに対して後者が１回押される毎に波長セットはａ→ｂ→ｃ・・・と逐次選択される。

また、上記波長セットａ〜ｈのうちの１つが選択されているとき、操作者が波長選択スイッチ４１ｂを操作することにより、その選択されている波長セットの波長域λ１，λ２，λ３のそれぞれを任意の値に変更することができる。この波長域の変更に際しては、波長切換え幅を、切換え幅設定スイッチ４１ｃによって変えることができる。すなわち、切換え幅設定スイッチ４１ｃのツマミを回転させることにより、連続的切換えに近い１ｎｍ幅、ステップ切換えである５ｎｍ幅、１０ｎｍ幅、２０ｎｍ幅というように、連続的または段階的な切換えを設定することができる。なお、例えば１ｎｍ幅で切り換える場合は、４００〜７００ｎｍの範囲において３０１の波長域を設定し、この３０１の波長域に対応したマトリクスデータ（ｐ′１〜ｐ′３０１）を作成することになる。

図６はこの波長域の選択を示すものであり、上記５ｎｍ幅を設定したときは、λ１の切換えで示されるように、４００→４０５→４１０というように切り換えられ、上記２０ｎｍ幅を設定したときは、λ３の切換えで示されるように、６００→６２０→６４０というように切り換えられ、この値がモニタ３４の波長情報表示領域３４ｓに表示される。

図３には、上記波長情報表示領域３４ｓにおける表示状態を詳しく示してある。本実施形態では、前記信号処理回路３２内のキャラクタ発生等によって、図３（Ａ）に示すように、モニタ３４の右下部等に設定された波長情報表示領域３４ｓに波長情報が表示される。すなわち、この波長情報表示領域３４ｓには、図３（Ｂ）に示すように、λ１，λ２，λ３等の文字の下に、選択された波長の値（ｎｍ）が表示される。あるいは図３（Ｃ）に示すように、横軸を波長目盛、縦軸を感度とし、選択された波長域を可動グラフ（図４に対応したもの）でビジュアル表示してもよい。

図２に示すモード切換えスイッチ４１ｄは単色モードと３色モードの切換えを行うものであり、３色モード動作時にこのモード切換えスイッチ４１ｄを押すと、単色モードへ切り換えられ、マイコン３５により波長域λ１，λ２，λ３の全てが、４７０，４７０，４７０というように同一の値に設定される。そしてモニタ３４には、図７に示すように、共通の波長域が表示される。なおこの共通の波長域についても、上記波長選択スイッチ４１ｂによって任意の値を選択することができる。

ここで、上記８つの波長セットとして、前述したようなデフォルト波長セットの他に、装置使用者である医師の要望等に応じて別のセットを用意し、それらをメモリに記憶しておいて適宜選択使用できるようにしてもよい。また、上記の操作パネル４１上のスイッチ類の一部の機能をキーボードのキー機能に置き換えたり、全部の機能をキーボードのキー機能に置き換えたりしてもよい。

なお、以上のようにして分光画像が形成、表示されているときに、図２に示した操作パネル４１の分光画像形成スイッチ４１ｊが再度押された場合、あるいは最初から分光画像形成スイッチ４１ｊが押されない場合は、色空間変換処理回路２９におけるマトリクス演算の係数として、前述のパラメータＰ１〜Ｐ３の係数が選択され、それにより該色空間変換処理回路２９からは第１色変換回路２８が出力したＲＧＢ信号がそのまま出力される。そしてこのＲＧＢ信号が第２色変換回路３１でＹ／Ｃ信号に変換され、このＹ／Ｃ信号が信号処理回路３２およびＤ／Ａ変換器３３を介してモニタ３４へ入力されるので、該モニタ３４においては被観察体の通常カラー画像（動画あるいは静止画）が表示される。

なお本実施形態においては、上記Ｄ／Ａ変換器３３の出力がモニタ３４の他に画像記録装置４５にも入力されるようになっており、マイコン３５によって制御される画像記録コントローラ４２が画像記録装置４５に画像記録の指示を与えた場合は、その指示で指定されたシーンの通常カラー画像あるいは分光画像のハードコピーがこの画像記録装置４５から出力される。

次に、モニタ３４に表示される被観察体の通常カラー画像あるいは分光画像、さらには画像記録装置４５から出力されるそれらの画像のハードコピーの明るさを、好ましい範囲に自動設定する点について説明する。図１に示されるように第２色変換回路３１が出力するＹ／Ｃ信号は、光量制御回路としてのマイコン３５にも入力される。マイコン３５は、入力されたＹ／Ｃ信号から、例えば１フィールドに関する通常カラー画像あるいは分光画像のＹ（輝度）信号の平均値を求め、それと所定の目標値とを比較し、その比較結果に応じて光源装置１４の絞り駆動部１４ｄを制御する。すなわち、上記平均値が目標値を下回る場合は絞り１４ｃの開度を所定量増大させ、反対に上記平均値が目標値を上回る場合は絞り１４ｃの開度を所定量低下させるようにフィードバック制御がなされる。絞り１４ｃの開度がこのように調節されることにより、被観察部に照射される白色光の光量が増減し、モニタ３４に表示される被観察体の通常カラー画像あるいは分光画像、さらには画像記録装置４５から出力されるそれらの画像のハードコピーの明るさが所定範囲に維持されるようになる。

なお、仮に色空間変換処理回路２９に入力される前のＹ／Ｃ信号、つまりＤＳＰ２５から出力されたＹ／Ｃ信号に基づいて上述のような光量制御を行うとすると、先に説明したように、色空間変換処理による信号レベルの低下分が光量制御に反映されないので、上記表示画像あるいはハードコピーの明るさは所望値よりも低くなってしまうが、本実施形態においてはそのような不具合の発生を招くことがない。

また本実施形態では、絞り１４ｃの開度を全開としても上記Ｙ信号の平均値が目標値を下回る場合、マイコン３５はＣＤＳ／ＡＧＣ回路１７の利得（ゲイン）を所定値だけ増大させる。このように、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１７のゲインがＹ信号に基づいてフィードバック制御されることにより、絞り１４ｃの調節だけでは上記表示画像あるいはハードコピーの明るさを所定範囲に設定できない状況下でも、この明るさを所定範囲に設定できるようになる。この場合、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１７を直接マイコン３４で制御する他、スコープ１０内のマイコン２０をマイコン３４で制御して、このマイコン２０によってＣＤＳ／ＡＧＣ回路１７を制御するようにしてもよい。

なお、本実施形態のように絞り１４ｃの開度調節による光量制御と、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１７のゲイン制御とを併せて行うことは必ずしも必要ではなく、それらの制御の一方のみを行うようにしても構わない。また、光量制御は上述のように絞り１４ｃの開度調節によって行う他、例えば点灯駆動回路１４ｂによるランプ１４ａの駆動電流あるいは駆動電圧を変える等によって行うことも可能である。

また上記実施形態では、１フィールドに関する通常カラー画像あるいは分光画像のＹ信号の平均値に基づいて光量制御およびゲイン制御を行っているが、このような平均値に限らず、Ｙ信号の最大値や、さらには１フィールド内の特定の部分領域に関するＹ信号の平均値や最大値等に基づいて光量制御あるいはゲイン制御を行うようにしてもよい。

なお分光画像の明るさは、ＣＣＤ駆動回路１６によって決定されるＣＣＤ１５の電荷蓄積時間を制御する、いわゆる電子シャッター制御によって変化させることも可能である。そこで、上記Ｙ信号の最大値や、１フィールド内の特定の部分領域に関するＹ信号の平均値や最大値等に基づいて電子シャッター制御を行うことにより、分光画像の明るさを所望値に設定することもできる。

また上記実施形態では、４００ｎｍから７００ｎｍの波長域を６１の波長域に分割して選択できるようにしてあるが、波長域λ１，λ２，λ３として、赤外域を含めた波長域、あるいは赤外域のみの波長セットを選択することにより、可視光域のカットフィルタを用いることなく、従来において赤外線を照射して得られる画像に近似した分光画像を得ることができる。また従来の内視鏡では、励起光照射により癌組織等からの発光する蛍光を撮影することが行われるが、上記λ１，λ２，λ３の波長セットとして、蛍光波長に合わせたものを選択することにより、蛍光を発する部分の分光画像を形成することができ、この場合は、励起光のカットフィルタが不要となる利点がある。

さらに、従来の内視鏡では、被観察体にインディゴやピオクタニン等の色素散布を行い、色素散布によって着色した組織を撮像することが行われているが、上記λ１，λ２，λ３の波長セットとして、色素散布によって着色する組織が描出できる波長域を選択することにより、色素散布をすることなく、色素散布時の画像と同等の分光画像を得ることもできる。

本発明の一実施形態に係る電子内視鏡装置の構成を示すブロック図 図１の電子内視鏡装置を構成するプロセッサ装置の操作パネルの構成、および波長セットの例を示す図 図１の電子内視鏡装置のモニタにおける波長情報表示領域、およびその表示例を示す図 分光画像の波長域の一例を、原色型ＣＣＤの分光感度特性と共に示すグラフ 分光画像の波長域の一例を、生体の反射スペクトルと共に示すグラフ 図１の電子内視鏡装置の波長切換えスイッチで操作される波長切換え状態を示す図 図１の電子内視鏡装置において、単色モードで選択される波長セットを示す図

符号の説明

１０ スコープ（電子内視鏡本体部）
１２ プロセッサ装置
１４ 光源装置
１４ａ ランプ
１４ｂ 点灯駆動回路
１４ｃ 絞り
１４ｄ 絞り駆動部
１５ ＣＣＤ
１７ ＣＤＳ／ＡＧＣ回路
２０，３５ マイコン
２５ ＤＳＰ
２８ 第１色変換回路
２９ 色空間変換処理回路
３０ モードセレクタ
３１ 第２色変換回路
３２ 信号処理回路
３４ モニタ
３４ｓ 波長情報表示領域
３６ メモリ
４１ 操作パネル
４３ 入力部

Claims (3)

1. 被観察体に白色光を照射する光源と、
   この白色光の照射を受けた前記被観察体を撮像するカラー撮像素子と、
   このカラー撮像素子が出力したＹ（輝度）／Ｃ（色差）信号を、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色画像信号に変換する第１色変換回路と、
   前記Ｒ、Ｇ、Ｂ３色画像信号から、所定の波長域の分光画像を形成する分光画像形成回路と、
   前記分光画像を担持するＲ、Ｇ、Ｂ３色画像信号を、Ｙ／Ｃ信号に変換する第２色変換回路とを備えてなる電子内視鏡装置において、
   前記光源から被観察体に照射される白色光の光量を調節する光量調節手段と、
   前記第２色変換回路が出力するＹ／Ｃ信号が示す輝度情報に基づいて前記光量調節手段を制御することにより、前記分光画像の明るさを所定範囲内に設定する光量制御回路とが設けられたことを特徴とする電子内視鏡装置。
2. 被観察体に白色光を照射する光源と、
   この白色光の照射を受けた前記被観察体を撮像するカラー撮像素子と、
   このカラー撮像素子が出力したＹ（輝度）／Ｃ（色差）信号を、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色画像信号に変換する第１色変換回路と、
   前記Ｒ、Ｇ、Ｂ３色画像信号から、所定の波長域の分光画像を形成する分光画像形成回路と、
   前記分光画像を担持するＲ、Ｇ、Ｂ３色画像信号を、Ｙ／Ｃ信号に変換する第２色変換回路とを備えてなる電子内視鏡装置において、
   前記カラー撮像素子が出力したＹ／Ｃ信号を、ゲインを調節可能にして増幅する増幅回路と、
   前記第２色変換回路が出力するＹ／Ｃ信号が示す輝度情報に基づいて前記増幅回路のゲインを制御することにより、前記分光画像の明るさを所定範囲内に設定するゲイン制御回路とが設けられたことを特徴とする電子内視鏡装置。
3. 前記光源から被観察体に照射される白色光の光量を調節する光量調節手段と、
   前記第２色変換回路が出力するＹ／Ｃ信号が示す輝度情報に基づいて前記光量調節手段を制御することにより、前記分光画像の明るさを所定範囲内に設定する光量制御回路とをさらに備えたことを特徴とする請求項２記載の電子内視鏡装置。

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