JP3454881B2 - 色彩計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は各種産業における生産物
の色彩測定あるいは医療学術分野における被検体の色彩
測定において、含有成分の割合によって生じる色の違い
を測定することを目的とした色彩計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりある色彩計測装置としては、主
に赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）の
３原色を表わす波長領域の反射光強度を測定し、国際照
明委員会（ＣＩＥ）で標準化されている色彩座標系、例
えば、ＸＹＺ表色系やＬ^* ａ^*ｂ^* 表色系などで色を数
値として表示して色の識別を行なうものが知られてい
る。

【０００３】このような色彩計測装置は物体色を人間の
感覚に近いとされている表色系によって絶対的な値とし
て表現することができる。ところが物体色のわずかな違
いを検出するための色識別能力は、表色系の特性による
ものであり、結局はＲ，Ｇ，Ｂ値により決定されてしま
う。従って、このような色彩計測装置は識別したい色の
違い、つまり分類を行なうところの反射分光スペクトル
の違いをはっきりと識別できない。例えばＧの等色関数
の波長領域内でスペクトルが異なるような色はＧの測定
値で分類することはできない。

【０００４】また、この種の装置としては対象物の反射
分光スペクトルを測定し、そのスペクトルの違いから色
の違いを識別するマルチチャンネル分光光度計がある。
ところが、この装置は回折格子や高感度なディテクタア
レイなど高価な装置を必要とし、しかもスペクトルを測
定する場合は１個のデータ当たりの次元数が多くなるた
め、それを処理し解析する装置の規模が大きくなり、装
置の構成が複雑になると共にコスト高になるという不都
合がある。

【０００５】一方、対象物における含有成分比によって
反射分光スペクトルが変化する場合に、特定の波長にお
ける反射光強度を測定することにより含有成分比を推定
する方法が試みられている。例えば医療の分野において
体内臓器の表面における組織ヘモグロビンの特性分布を
求めることは様々な疾患の病態解析に重要であるとされ
ている。そこで文献「佐藤、“生体の光学特性”、医用
電子と生体工学、２４、２２−２７、（１９８６）」で
は胃、十二指腸などの臓器散乱反射スペクトルの解析か
ら２〜３の特定波長の反射光強度分布を測定することに
より、ヘモグロビンの酸素飽和度分布を推定する方法が
提案されている。つまり酸素を結合したヘモグロビンの
吸収スペクトルは波長５７７、５４２ｎｍに二峰性の吸
収ピークを持ち、脱酸素化されたヘモグロビンは波長５
５５ｎｍに１本の吸収帯を示すことから、これらのピー
ク波長あるいはこれらと酸素飽和度に影響されない波長
５６９ｎｍの組み合わせによって組織ヘモグロビンの酸
素飽和度を推定するものである。

【０００６】ところがこのような方法を実用化するため
にはバンド幅の狭い干渉フィルタやモノクロメータを用
いて特定波長の反射光強度を測定することになるが、そ
の場合、入力光エネルギーが大変弱くなるので測定デー
タのＳ／Ｎが悪く定量測定が困難になる恐れがある。

【０００７】このような問題を解決するために、文献
「佐藤ら、“レーザーによるスペクトル診断”、人工臓
器、１６、１８０６−１８１０、（１９８７）」では波
長選択性が高く、かつ高輝度なレーザー光源を用いた装
置が提案されている。しかし所定の複数波長にチューニ
ングされたレーザー光を発生するためには色素レーザ等
による高価な光源装置を用意しなければならず実用上簡
便な装置を構成するのは難しい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の色彩計
測装置では、Ｒ，Ｇ，Ｂの波長領域の光強度を測定する
ものであるため、分類を行なう対象に対して最適な入力
法であるとは限らず、不都合が生じる場合がある。ま
た、マルチチャンネル分光光度計は装置規模が大きく高
価になり、実用的で簡便な装置を構成するのには適さな
い。一方、対象物の含有成分比を２〜３の特徴的な波長
における反射光強度から推定するような方法は非常に狭
い波長領域の光強度を測定しなければならないため、装
置として実現するためにはＳ／Ｎ上の問題がある。

【０００９】本発明の色彩計測装置はこのような課題に
着目してなされたものであり、その目的とするところ
は、含有成分比によって反射光スペクトルが変化するよ
うな対象物に対して高いＳ／Ｎで光強度を入力でき、し
かも効率良く定量的に色分類を行なう実用上有用な色彩
計測装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明に係る色彩計測装置は、測定対象物を
照明するための照明光を発生する光源と、前記測定対象
物からの反射光を電気的な信号に変換する受光素子と、
前記光源と前記測定対象物との間の光路上に設置され、
前記反射光の、ベクトルとして表わされるスペクトルに
おけるスペクトル成分の含有率の違いに基づいて決めら
れた複数のクラスのうち、最も色の異なる２つの前記ク
ラスに分類される複数の前記スペクトルの各平均ベクト
ル間の差ベクトルを透過特性として持つ色分類フィルタ
とを具備する。また、第２の発明は、第１の発明に係る
色彩計測装置において、前記色分類フィルタは、前記差
ベクトルの正負成分の２種類の分光透過特性となるよう
に設定された２枚の色分類フィルタによって構成され、
前記差ベクトルの正成分に相当する前記色分類フィルタ
を透過した照明光下で測定された反射光信号と、前記差
ベクトルの負成分に相当する前記色分類フィルタを透過
した照明光下で測定された反射光信号との電気的な差分
を演算する演算手段を更に有する。また、第３の発明
は、第１の発明に係る色彩計測装置において、前記色彩
計測装置は、内視鏡装置に対して用いられる。

【００１１】

【作用】すなわち、第１の発明に係る色彩計測装置は、
測定対象物からの反射光の、ベクトルとして表わされる
スペクトルにおけるスペクトル成分の含有率の違いに基
づいて決められた複数のクラスのうち、最も色の異なる
２つの前記クラスに分類される複数の前記スペクトルの
各平均ベクトル間の差ベクトルを透過特性として持つ色
分類フィルタを、測定対象物を照明するための照明光を
発生する光源と、前記測定対象物との間の光路上に配置
して色彩計測を行うものである。また、第２の発明は、
第１の発明に係る色彩計測装置において、前記色分類フ
ィルタを、前記差ベクトルの正負成分の２種類の分光透
過特性となるように設定された２枚の色分類フィルタに
よって構成し、前記差ベクトルの正成分に相当する前記
色分類フィルタを透過した照明光下で測定された反射光
信号と、前記差ベクトルの負成分に相当する前記色分類
フィルタを透過した照明光下で測定された反射光信号と
の電気的な差分を演算するようにする。また、第３の発
明は、前記色彩計測装置を内視鏡装置に対して用いるよ
うにする。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。まず、本実施例の概略を説明する。本発明
の色彩計測装置は、測定対象物を照明するための照明光
を発生する光源と、前記測定対象物からの反射光を電気
的な信号に変換する受光素子と、前記光源と前記測定対
象物との間の光路上に設置された色分類フィルタとを具
備する。

【００１３】この色分類フィルタの透過特性は、測定対
象物からの反射光のスペクトル成分の含有率の違いに基
づいて決められた複数のクラス毎に用意された複数のサ
ンプルのスペクトルデータ例であるトレーニングセット
から統計的手法により設計される。すなわち、前記反射
光のスペクトル成分の含有率の違いに基づいて決められ
た複数のクラスのうち、最も色の異なるクラスの平均ベ
クトル間の差ベクトルを透過特性とする。

【００１４】すなわち、本実施例は、色分類を行なう対
象が限定される場合に、あらかじめ分類を行なうところ
の各クラスに属するサンプルのスペクトルデータ例（ト
レーニングセット）に対して上記したような統計的手法
により色分類に最適なフィルタ特性を導出するものであ
る。また、本実施例で扱う色の違いとは、スペクトル成
分の含有率の違いに由来するものであり、トレーニング
セットはその含有率の違いから大まかに分類されるクラ
スとして用意される。

【００１５】そして、色分類を行なう場合には、フィル
タ制御手段によって色分類フィルタを光路上に配置し、
この色分類フィルタによって測定対象物の反射スペクト
ル光を分類するのに適した波長特性が抽出される。従っ
て、このような波長特性の照明光によって照明された測
定対象物からの反射スペクトル光によれば、スペクトル
成分の含有率に基づいた定量的色分類が可能となる。

【００１６】このような方法によれば、特定の色分類の
対象に対しては最適なフィルタ特性が統計的に導出され
るので効率の良い色分類が行なえる。また色分類フィル
タの特性は実用的には数枚のバンドフィルタによる光強
度の測定値をディジタル演算することにより実現される
のでＳ／Ｎにも強い装置を構成できる。

【００１７】図１は本発明の第１実施例に係る色彩計測
装置の構成図である。本装置は、白色光を発生させる光
源ボックス１００と、光源ボックス１００で発生された
白色光を所定のスペクトルを有する照明光に変換、出力
する光源色作成装置２００と、光源色作成装置２００か
ら出力される照明光を所定箇所まで導くライトガイド４
００と、照明光を対象物に照射すると共に対象物からの
反射光が電気信号に変換されて出力されるディテクタヘ
ッド５００と、ディテクタヘッド５００からの出力電気
信号を伝送する電気信号線６００と、光源色作成装置２
００に対し所定の光源色が作成されるように指令信号を
送ると共にディテクタヘッド５００から電気信号線６０
０を介して入力された電気信号を処理するプロセッサ３
００と、プロセッサ３００にオペレータの指示を入力す
ると同時に処理結果を表示するユーザインターフェース
７００とから構成される。

【００１８】図２は、光源ボックス１００および光源色
作成装置２００の構成を示す図である。光源ボックス１
００内には電球用電源１０１、白色ランプ１０２が設け
られており、白色ランプ１０２により発生される白色光
はレンズ１０３によりコリメートされて光源色作成装置
２００へ導かれる。

【００１９】光源色作成装置２００内では、光源ボック
ス１００より入射された白色光がレンズ２０１によりス
リット２０２上に集光され、スリット２０２を通過した
白色光は凹面鏡２０３により反射されて回折格子２０４
に導かれる。回折格子２０４は白色光を波長に対して特
定の方向に回折し、回折された光は凹面鏡２０５により
反射されて液晶フィルタ２０６上に集光される。液晶フ
ィルタ２０６はプロセッサ３００によって制御される液
晶フィルタドライバ２０７によって所定の位置が所定の
透過率に設定されることにより、各波長の結像位置に透
過率が設定できる構成となっている。

【００２０】液晶フィルタ２０６を通過して所定の光源
色に変換された照明光はレンズ２０８により集光され、
光接合器２０９により光ファイバー束で構成されるライ
トガイド４００へ導かれる。

【００２１】ディテクタヘッド５００は図３のように構
成される。ライトガイド４００により導かれた照明光は
レンズ５０１により広角度に照射される。対象物体から
の反射光はレンズ５０２によりディテクタ５０３上に集
光される。ディテクタ５０３はフォトダイオード等の光
電変換素子を有し、入射光強度に応じた電流信号を発生
し、その電流信号はアンプ５０４により増幅されて電気
信号線６００に送られる。

【００２２】図４は、プロセッサ３００の内部構成を示
す図である。同図において、ＣＰＵ３０１には、ＲＯＭ
３０３、ＣＰＵメモリ３０２、Ａ／Ｄ変換器（以下、Ａ
／Ｄと呼ぶ）３０４、統計解析プロセッサ３０６、液晶
フィルタドライバインターフェース（Ｉ／Ｆ）３０７、
ユーザインターフェース（Ｉ／Ｆ）３０８、外部記憶装
置インターフェース（Ｉ／Ｆ）３０５が内部バス３０９
を通じてそれぞれ接続されている。ＣＰＵ３０１は各構
成要素の制御を行なうと共に本装置全体の制御を行な
う。

【００２３】ＲＯＭ３０３には、オペレーティングシス
テム（ＯＳ）およびこのＯＳの管理下におかれている実
行プログラムなどが記録されており、必要に応じて実行
プログラムが読み出され、実行される。ＣＰＵメモリ３
０２はＲＡＭで構成され、処理実行時にプログラムやデ
ータが記録される。Ａ／Ｄ３０４はディテクタヘッド５
００からの出力信号をディジタル入力するものである。
統計解析プロセッサ３０６は積和演算器、メモリ等で構
成され、パイプライン処理等により行列演算を高速に行
なうための専用プロセッサである。

【００２４】液晶フィルタドライバインターフェース
（Ｉ／Ｆ）３０７は液晶フィルタドライバ２０７に対し
てアドレスと透過率を決定する指令信号を送るためのイ
ンターフェースである。ユーザインターフェース・イン
ターフェース（Ｉ／Ｆ）３０８はプログラムのメニュー
や測定結果を表示する表示装置への出力及びキーボード
からの信号入力のためのインターフェースである。外部
記憶装置インターフェース（Ｉ／Ｆ）３０５は、ハード
ディスクやフロッピー（登録商標）ディスクなどの記録
媒体にプログラムや測定結果を記録し、かつそれらから
プログラムやデータを読み込む際に使用する外部記憶装
置３１０つまりハードディスクドライバやフロッピーデ
ィスクドライバとのインターフェースである。

【００２５】以下に上記した構成の作用を説明する。本
実施例では分類フィルタの特性を決定するための統計解
析と実際の分類処理の２つのフェーズがある。まず特定
色の色分類に適した色分類フィルターは以下のように設
計することができる。分類されるべき各色（反射スペク
トル光）を有するサンプルを各クラスごとに複数個用意
し統計解析を行なう。統計解析を行なうためにまずトレ
ーニングセットを作成する。これは図５に示すように液
晶フィルタ２０６の透過率分布を、ある特定の波長領域
Ｒ₁ だけが最大となるように設計する。そしてこのよう
に設定された液晶フィルタ２０６を有する光源色作成装
置２００からの単色光に近い照明光によってサンプルを
照明する。

【００２６】このような照明光によって照明されたサン
プルからの反射光強度を測定してプロセッサ３００内の
ＣＰＵメモリ３０２に記録する。次に上記波長領域Ｒ₁
を移動し上記と同様の動作をくり返す。設定波長範囲に
対してｎ領域（ｎは数１０程度）に分割した各波長領域
の反射光強度を記録する。このようにして計測したスペ
クトルデータ例を図６に示す。ここに示すデータ例は波
長４５０〜７００ｎｍの範囲にわたって２５ｎｍおきに
合計１１個の波長領域について反射光強度を測定して得
られたスペクトルデータである。用意した全てのサンプ
ルについて各クラスのスペクトルデータを測定し、トレ
ーニングセットを作る。

【００２７】なお、総データ量が大きくなった場合は、
一時的に外部記憶装置３１０によってハードディスクや
フロッピー（登録商標）ディスクなどに記録しておく。
以上のようにして作成したトレーニングセットからクラ
スを分類するのに適した分光特性を有する分類フィルタ
を設計するための第１の手法について説明する。トレー
ニングセットとして２つの色成分の成分比の違いにより
色が少しづつ変化する一連のサンプルが用意されている
ものとする。

【００２８】対象色スペクトルをｎ次元ベクトル（スペ
クトルベクトル）ｘ＝［ｘ_１，ｘ_２，…，ｘ_ｎ］^ｔで表
わし、色の変化を基準色ａに変化の要因となる別の色ｂ
が加わることにより観測されると考える。

【００２９】 ｘ＝αａ＋βｂ …（１） ただし、ａ，ｂは単位ベクトルであるとする。色の変化
は２つの色成分の成分比が変化することにより現われる
と考える。用意されたトレーニングセットはクラス間で
基準色ａの絶対強度がほとんど変化ないと仮定した場
合、最も色の異なる２つのクラスの平均ベクトルの差ベ
クトルを求めることによりｂが求まり、これを近似的な
分類基準とすることができる。

【００３０】

【数１】

【００３１】差ベクトルｄの概念図を図７に示す。この
差ベクトルｄと対象物体の反射光ベクトルｘとの内積に
よりベクトルｂの色成分比を推定することができる。

【００３２】 ｘ^t ・ｄ＝（αａ＋βｂ）^t ・ｃ・ｂ ＝αｃａ^t ｂ＋βｃｂ^t ｂ＝α′ａ^t ｂ＋β′ …（５） ただし、ｄ＝ｃｂ、α′＝αｃ、β′＝βｃとおいた。

【００３３】α′ａ^t ｂの値はどのデータの場合もほぼ
等しくなるのでβ′の値しいてはβの値が推定できる。
（５）式の内積はｄを表わす色分類フィルタを通過して
きた反射光の強度を計測することにより求めることがで
きる。

【００３４】以上の第１の方法の効果を示す概念図を図
８に示す。なお図８では簡単のために次元数を２とし、
それぞれの主軸をｃ₁ ，ｃ₂ とした。次に、色分類フィ
ルタを設計するための第２の手法について説明する。本
手法は照明光強度が変化するなどして基準色ａの絶対強
度が一定でない場合でも適用できる方法である。本手法
は、基本的にスペクトルベクトルｘをａの任意の直交補
空間に投影し、その投影空間上で分類を行なうものであ
る。

【００３５】

【数２】

【００３６】つまり用意されたトレーニングセットのう
ち、最もａに近い、つまりｂの成分を最も含まないスペ
クトルデータ例について、サンプルベクトル｛ｘ₁ ｝を
照明光強度を変えるなどして複数測定し、これらを主成
分解析（Ｋ−Ｌ変換）する。すると第１主成分ベクトル
ｕ₁ はベクトルａにほぼ近いベクトルとなり、その固有
値は強度のばらつきを表わす分散値となる。

【００３７】

【数３】 なおｒ≦ｎはサンプルスペクトル｛ｘ₁ ｝をＫ−Ｌ変換
したときのランクであり固有値がほぼ０になる主成分番
号よりも小さい数とする。スペクトルベクトルｘを
（１）と同様に定義すると、空間Ａへの投影は次のよう
に表わせる。

【００３８】

【数４】

【００３９】つまり空間Ａへの投影により基準色ａの成
分を除去することができ、ｂの成分強度βを推定でき
る。空間Ａへの投影は内積演算が基本であるので、Ａの
各成分ベクトルを表わす複数の色分類フィルタを通過し
てきた光強度を各成分値として計測することにより求め
られる。本手法の効果を図９に示す。図９では３次元空
間上で表現したスペクトルベクトルｘをａと直交する２
次元空間Ａへ投影した場合について示している。

【００４０】

【数５】

【００４１】次に色分類フィルタを設計する第３の手法
について説明する。本手法は第１の手法で述べた差ベク
トルｄを、色分類により有効なベクトルにするために回
転操作するものである。具体的には以下に示すようにモ
ンテカルロアルゴリズムを用いる。

【００４２】

【数６】

【００４３】（３）ｄを任意に設定した平面Ｐに沿って
微小角αだけ回転し、（７）式により新たに分散ｖを計
算する。 （４）ｖ＞ｖ₀ ならばαだけ回転したベクトルを改めて
ｄとし、ｖ₀ ＝ｖとする。ｖ≦ｖ₀ ならばｄを平面Ｐに
沿って反対側に微小角αだけ回転し分散ｖを計算する。

【００４４】（５）分散ｖが最大になるまで（３）また
は（４）をくり返す。 （６）平面Ｐに直交する平面Ｑについて（３）〜（５）
を行なう。 （７）平面Ｐについて求められた分類ベクトルｄ_p と平
面Ｑについて求められたベクトルｄ_q をベクトル加算し
て分類ベクトルｄ_b とする。

【００４５】 ｄ_b ＝ｄ_p ＋ｄ_q …（８） なお、以上述べた手法の効果を図１０に示す。次に、以
上述べた方法により求めた分類フィルタの特性を使って
実際に分類処理を行なうフェーズについて述べる。例え
ば、差ベクトルｄにより色分類を行なう場合、液晶フィ
ルタ２０６の透過率分布を差ベクトルｄの正負成分の２
種類の分光透過特性がそれぞれ実現されるように順次設
定する。このようにして設定された２枚の色分類フィル
タによってそれぞれ抽出された特定波長の照明光によっ
て対象物が照明され、その際の反射光が電気信号に変換
されて、各反射スペクトル光の正負のベクトル成分ｚ
⁺ ，ｚ^- が測定される。プロセッサ３００では各色分類
ベクトルの正負成分による測定値が以上のように減算さ
れる。 ｚ＝ｚ⁺ −ｚ^- …（９）

【００４６】

【数７】 またｚの値そのものでベクトルにｂ成分がどれだけ含ま
れているかを定量的に評価しても良い。

【００４７】上記した第１実施例によれば、トレーニン
グセットの測定から分類ベクトルの設計、さらに実際の
色分類を比較的簡単な構成による同一の装置で一貫して
行なうことができる。

【００４８】以下に第２実施例を説明する。本発明の第
２実施例は、色分類を行なう本処理において光源色作成
装置２００に回転フィルタを設け、より簡便な構成にし
たものである。本実施例において分類フィルタの特性を
決定する統計処理のフェーズに関する構成は第１実施例
と同様である。色分類を行なう本処理における光源色作
成装置２００の内部構成を図１２に示す。光源ボックス
１００内の白色ランプ１０２から発せられた白色光はレ
ンズ１０３によりコリメートされて光源色作成装置２０
０内に導かれミラー２１０およびミラー２１１により反
射されて回転フィルタ２１２を通過する。

【００４９】回転フィルタ２１２はモータ２１３により
回転制御を受けるが、モータ２１３はプロセッサ３００
からの指令信号により制御されるモータドライバ２１４
により制御される。また回転フィルタ２１２には図１１
に示すように回転方向に所定の周波数透過特性を有する
数枚の色フィルタが設けられている。これら色フィルタ
は含有成分を調整することにより染色された色ガラスフ
ィルタや表面に金属コーティングを施した多層膜フィル
タ等で構成されており、前処理により決定された色分類
フィルタの特性に近い透過特性が実現されている。例え
ば色分類フィルタの特性を（３）式に示すような差ベク
トルｄとする場合、図７に示すように差ベクトルｄは正
負の特性を有するが、この場合上記色フィルタは各正負
の部分の特性を近似的に実現する複数のバンドフィルタ
で構成される。この回転フィルタ２１２を通過して所定
の周波数特性に変換された光はレンズ２１５により集光
され光接合器２０９を介してライトガイド４００に導か
れる。

【００５０】以下に上記した構成の作用を説明する。本
実施例では色分類フィルタの特性を決定する前処理にお
いては図２に示すような回折格子２０４と液晶フィルタ
２０６を用いた光源色作成装置２００を用いるが、分類
処理では図１２に示すような簡便な光源色作成装置２０
０を用いる。なお、前処理においては図２に示すような
光源色作成装置２００の代わりに、液晶フィルタ２０６
の位置にスリットを置き、回折格子２０４の設置角度を
回転制御できるようにした通常の分光器（モノクロメー
タ）を用いても良い。色分類処理においては、回転フィ
ルタ２１２に設けられている各色フィルタを通過した照
明光により照明された対象物からの反射光がディテクタ
ヘッド５００により検出され、プロセッサ３００におい
てディジタル記録される。

【００５１】１つの対象物に対して全ての色フィルタに
よる照明光が照明され、反射光強度が検出されるとプロ
セッサ３００では検出光強度値間で所定の加減算が実行
され、分類評価が行なわれる。

【００５２】上記した第２実施例によれば、あらかじめ
色分類の対象が限定される場合において、色分類処理を
簡便に行なうことができ、コストが低く押さえられる
他、大量の対象物に対して高速処理ができる。

【００５３】以下に第３実施例を説明する。本実施例
は、本発明の原理により色分類機能を有する画像装置を
構成する例として内視鏡装置を提示するものである。本
実施例の構成を図１３に示す。構成は概略、内視鏡１０
００、ライトガイド１１００、光源装置と画像処理部を
含むプロセッサ１２００、それにＴＶモニタ１３００と
に分けられる。内視鏡１０００の先端にはライトガイド
１１００により導かれてきた照明光を照射するための照
明レンズ１００１が設けられており、照明された対象物
の像は同じく内視鏡１０００の先端に設置された撮影レ
ンズ１００２により結像されて、ＣＣＤ撮像素子１００
３により撮像される。

【００５４】ＣＣＤ撮像素子１００３は対象物体の像を
モノクロビデオ信号に変換してプロセッサ１２００に送
る。プロセッサ１２００内には光源ボックス１２０１と
光源色作成装置１２０２が設けられているが、これらは
第１、第２実施例における光源ボックス１００および光
源色作成装置２００と同様に構成される。光源ボックス
１２０１および光源色作成装置１２０２により所定のス
ペクトルを有する照明光が作成され、その照明光による
対象物の像が撮像されるとビデオ信号はＡ／Ｄ変換器１
２０３によりディジタル信号に変換され、セレクタ１２
０４を介してフレームメモリ１２０５ａ〜１２０５ｍ
（ｍ≧３）のうち、所定の領域に記録される。

【００５５】以上の動作がくり返され、フレームメモリ
１２０５ａ〜１２０５ｍに記録された画像のうち多くと
も３つの画像信号がセレクタ１２０６により選択され、
マトリクス回路１２０７に送られる。マトリクス回路１
２０７では多くとも３つの画像が所定のカラー画像に変
換され、さらにビデオＤ／Ａ変換器１２０８により所定
のアナログビデオ信号に変換されてＴＶモニタ１３００
に映し出される。プロセッサ１２００内のＣＰＵ１２０
７は、光源色作成装置１２０２で作成する照明光のスペ
クトルを指令したり、セレクタ１２０４，１２０６の制
御を行なったり、マトリクス回路１２０７に対してマト
リクス演算の係数を送るなど各構成要素の動作制御を行
なう。

【００５６】以下に上記した構成の作用を説明する。本
実施例では内視鏡装置において通常のＲＧＢカラー画像
を表示する機能の他に特定の症状に依存する微妙な色の
違い、例えば組織ヘモグロビンの特性分布を画像化する
機能を付加したものである。あらかじめ用意された複数
の症例について第１実施例に述べたような手法により特
定の色を分類するフィルタの特性を決定しておく。そし
て実際の診断、検診においては次のような２つのモード
による処理を行なう。

【００５７】まずＲＧＢモードでは照明光のスペクトル
をＲ，Ｇ，Ｂの特性に逐次変換して各色の画像を記録す
る。この動作はビデオフレームレートの１／３０秒内に
終了し、１／３０秒ごとにＲＧＢカラー画像として表示
される。次に色分類モードではあらかじめ決定しておい
た色分類のフィルタ特性を実現するスペクトル光が照明
され、その画像が記録される。第１実施例に示したよう
に色分類フィルタは複数のバンドにより実現されるの
で、そのバンド数の画像がフレームメモリに記録される
動作がビデオフレームレートの１／３０秒内に行なわれ
る。そしてそれら複数の画像間でマトリクス回路１２０
７により所定の演算が行なわれ、モノクロ画像もくしは
疑似カラー画像としてＴＶモニタ１３００上に色分類の
情報が画像化されて表示される。

【００５８】第３実施例によれば、本発明の原理を画像
装置に応用することにより色分類情報を画像として映し
出される領域に対する分布情報として表示できる。従っ
て色の異なった状態が混在するような対象物に対してそ
の状況が視覚的に把握できる装置を提供できる。

【００５９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、含
有成分比によって反射スペクトルが変化するような対象
物に対して高いＳ／Ｎで光強度を入力でき、しかも効率
良く定量的に色分類を行なう実用上有用な色彩計測装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る色彩計測装置の構成
図である。

【図２】図１に示す光源ボックスおよび光源色作成装置
の構成を示す図である。

【図３】図１に示すディテクタヘッドの構成を示す図で
ある。

【図４】図１に示すプロセッサの内部構成を示す図であ
る。

【図５】液晶フィルタの透過率分布の設計例を示す図で
ある。

【図６】計測したスペクトルデータ例を示す図である。

【図７】差ベクトルｄの概念図である。

【図８】分類フィルタを設計するための第１の方法の効
果を示す概念図である。

【図９】分類フィルタを設計するための第２の方法の効
果を示す概念図である。

【図１０】分類フィルタを設計するための第３の方法の
効果を示す概念図である。

【図１１】回転フィルタの構成を示す図である。

【図１２】光源色作成装置の内部構成を示す図である。

【図１３】第３実施例の構成を示す図である。

【符号の説明】

１００…光源ボックス、１０１…電球用電源、１０２…
白色ランプ、１０３…レンズ、２００…光源色作成装
置、２０１…レンズ、２０２…スリット、２０３、２０
５…凹面鏡、２０４…回折格子、２０６…液晶フィル
タ、２０７…液晶フィルタドライバ、２０８…レンズ、
２０９…光接合器、３００…プロセッサ、４００…ライ
トガイド、５００…ディテクタヘッド、６００…電気信
号線、７００…ユーザインターフェース。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象物を照明するための照明光を発
   生する光源と、 前記測定対象物からの反射光を電気的な信号に変換する
   受光素子と、 前記光源と前記測定対象物との間の光路上に設置され、 前記反射光の、ベクトルとして表わされるスペクトルに
   おけるスペクトル成分の含有率の違いに基づいて決めら
   れた複数のクラスのうち、 最も色の異なる２つの前記クラスに分類される複数の前
   記スペクトルの各平均ベクトル間の差ベクトルを透過特
   性として持つ色分類フィルタと、 を具備したことを特徴とする色彩計測装置。
2. 【請求項２】 前記色分類フィルタは、 前記差ベクトルの正負成分の２種類の分光透過特性とな
   るように設定された２枚の色分類フィルタによって構成
   され、 前記差ベクトルの正成分に相当する前記色分類フィルタ
   を透過した照明光下で測定された反射光信号と、 前記差ベクトルの負成分に相当する前記色分類フィルタ
   を透過した照明光下で測定された反射光信号との電気的
   な差分を演算する演算手段を更に有することを特徴とす
   る請求項１記載の色彩計測装置。
3. 【請求項３】 前記色彩計測装置は、内視鏡装置に対し
   て用いられることを特徴とする請求項１記載の色彩計測
   装置。