(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光領域を含む照明光を供給する照明光供給手段と、前記照明光を被写体に照射し戻り光により前記被写体を撮像する撮像手段を有する内視鏡と、前記撮像手段からの撮像信号を信号処理する信号処理手段とを備えた内視鏡装置において、
前記照明光供給手段から前記撮像手段に至る光路上に配置可能に配設された、前記照明光の複数の波長領域であって当該被写体に対する光の深達度に応じて配分された波長領域のうち少なくとも１つの波長領域の帯域を狭めるよう制限し前記被写体の離散的な分光分布のバンド像を前記撮像手段に結像させる帯域制限手段を有し、
前記信号処理手段は、前記帯域制限手段の配置状態に応じて、被写体に対する光の深達度に応じて配分された波長領域のうち当該帯域制限手段によって帯域が狭められた前記撮像信号に対して所定の色変換処理を施すことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記照明光供給手段は、
前記帯域制限手段の制限に応じて、前記照明光の光量を前記波長域毎に制御する光量制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体組織の像を撮像し信号処理する内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、照明光を照射し体腔内の内視鏡画像を得る内視鏡装置が広く用いられている。この種の内視鏡装置では、光源装置からの照明光を体腔内にライトガイド等を用い導光しその戻り光により被写体を撮像する撮像手段を有する電子内視鏡が用いられ、ビデオプロセッサにより撮像手段からの撮像信号を信号処理することにより観察モニタに内視鏡画像を表示し患部等の観察部位を観察するようになっている。
【０００３】
内視鏡装置において通常の生体組織観察を行う場合は、光源装置で可視光領域の白色光を発光し、例えばＲＧＢ等の回転フィルタを介することで面順次光を被写体に照射し、この面順次光による戻り光をビデオプロセッサで同時化し画像処理することでカラー画像を得たり、内視鏡の撮像手段の撮像面の前面にカラーチップを配し白色光による戻り光をカラーチップにてＲＧＢに分離することで撮像しビデオプロセッサで画像処理することカラー画像を得ている。
【０００４】
一方、生体組織では、照射される光の波長により光の吸収特性及び散乱特性が異なるため、近年、例えば赤外光を照明光として生体組織に照射し生体組織に深部の組織の観察が可能な赤外光内視鏡装置が種々提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、生体組織の診断では、組織表面近くの深部組織情報も重要な観察対象となるが、上記の赤外光内視鏡装置では、組織表面よりも深い深部組織情報しか得ることができない。
【０００６】
また、白色光を回転フィルタによりＲＧＢ面順次光として、生体組織に照射すると、その波長域が異なるために、各色の光による撮像信号は、生体組織の組織表面近くの異なる深部組織情報を有しているが、一般にはこのＲＧＢ面順次光による内視鏡画像をより自然な色画像とするため、白色光は、各波長域がオーバーラップしたＲＧＢ光に分離される。
【０００７】
すなわち、オーバーラップしたＲＧＢ光では、各波長域による光の撮像信号には幅のある深部組織情報が取り込まれるため、生体組織の組織表面近くの所望の深部の組織情報を視認することが難しいといった問題がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、生体組織の組織表面近くの所望の深部の組織情報を分離して視認することのできる内視鏡装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の内視鏡装置は、可視光領域を含む照明光を供給する照明光供給手段と、前記照明光を被写体に照射し戻り光により前記被写体を撮像する撮像手段を有する内視鏡と、前記撮像手段からの撮像信号を信号処理する信号処理手段とを備えた内視鏡装置において、前記照明光供給手段から前記撮像手段に至る光路上に配置可能に配設された、前記照明光の複数の波長領域であって当該被写体に対する光の深達度に応じて配分された波長領域のうち少なくとも１つの波長領域の帯域を狭めるよう制限し前記被写体の離散的な分光分布のバンド像を前記撮像手段に結像させる帯域制限手段を有し、前記信号処理手段は、前記帯域制限手段の配置状態に応じて、被写体に対する光の深達度に応じて配分された波長領域のうち当該帯域制限手段によって帯域が狭められた前記撮像信号に対して所定の色変換処理を施すことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００１１】
図１ないし図１４は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１は内視鏡装置の構成を示す構成図、図２は図１の回転フィルタの構成を示す構成図、図３は図２の回転フィルタの第１のフィルタ組の分光特性を示す図、図４は図２の回転フィルタの第２のフィルタ組の分光特性を示す図、図５は図１の内視鏡装置により観察する生体組織の層方向構造を示す図、図６は図１の内視鏡装置からの照明光の生体組織の層方向への到達状態を説明する図、図７は図３の第１のフィルタ組を透過した面順次光による各バンド画像を示す図、図８は図４の第２のフィルタ組を透過した面順次光による各バンド画像を示す図、図９は図１の調光回路による調光制御を説明する図、図１０は図１の画像処理回路の構成を示す構成図、図１１は図１０の画像処理回路により得られた狭帯域ＲＧＢ画像をカラー画像を示す図、図１２は図１０の３×３のマトリックス回路での平均色調を維持するようなマトリックスの作成を説明する図、図１３は図１０のＬＵＴの設定の一例を示す図、図１４は図１０の色変換処理回路の変形例の構成を示す構成図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施の形態の内視鏡装置１は、体腔内に挿入し体腔内組織を撮像する撮像手段としてＣＣＤ２を有する電子内視鏡３と、電子内視鏡３に照明光を供給する光源装置４と、電子内視鏡３のＣＣＤ２からの撮像信号を信号処理して内視鏡画像を観察モニタ５に表示したり内視鏡画像を符号化して圧縮画像として画像ファイリング装置６に出力するビデオプロセッサ７とから構成される。
【００１３】
光源装置４は、照明光を発光するキセノンランプ１１と、白色光の熱線を遮断する熱線カットフィルタ１２と、熱線カットフィルタ１２を介した白色光の光量を制御する絞り装置１３と、照明光を面順次光にする回転フィルタ１４と、電子内視鏡３内に配設されたライトガイド１５の入射面に回転フィルタ１４を介した面順次光を集光させる集光レンズ１６と、回転フィルタ１４の回転を制御する制御回路１７とを備えて構成される。
【００１４】
回転フィルタ１４は、図２に示すように、円盤状に構成され中心を回転軸とした２重構造となっており、外側の径部分には図３に示すような自然な色再現に適したオーバーラップした分光特性の面順次光を出力するための第１のフィルタ組を構成するＲ１フィルタ１４ｒ１，Ｇ１フィルタ１４ｇ１，Ｂ１フィルタ１４ｂ１が配置され、内側の径部分には図４に示すような所望の深層組織情報が抽出可能な離散的な分光特性の狭帯域な面順次光を出力するための第２のフィルタ組を構成するＲ２フィルタ１４ｒ２，Ｇ２フィルタ１４ｇ２，Ｂ２フィルタ１４ｂ２が配置されている。そして、回転フィルタ１４は、図１に示すように、制御回路１７により回転フィルタモータ１８の駆動制御がなされ回転され、また径方向の移動（回転フィルタ１４の光路に垂直な移動であって、回転フィルタ１４の第１のフィルタ組あるいは第２のフィルタ組を選択的に光路上に移動）が後述するビデオプロセッサの７内のモード切替回路４２からの制御信号によりモード切替モータ１９によって行われる。
【００１５】
なお、キセノンランプ１１、絞り装置１３、回転フィルタモータ１８及びモード切替モータ１９には電源部１０より電力が供給される。
【００１６】
図１に戻り、ビデオプロセッサ７は、ＣＣＤ２を駆動するＣＣＤ駆動回路２０と、対物光学系２１を介してＣＣＤ２により体腔内組織を撮像した撮像信号を増幅するアンプ２２と、アンプ２２を介した撮像信号に対して相関２重サンプリング及びノイズ除去等を行うプロセス回路２３と、プロセス回路２３を経た撮像信号をデジタル信号の画像データに変換するＡ／Ｄ変換器２４と、Ａ／Ｄ変換器２４からの画像データにホワイトバランス処理を施すホワイトバランス回路２５と、回転フィルタ１４による面順次光を同時化するためのセレクタ２６及び同時化メモリ２７ａ、２７ｂ，２７ｃと、同時化メモリ２７ａ、２７ｂ，２７ｃに格納された面順次光の各画像データを読み出しガンマ補正処理、輪郭強調処理、色処理等を行う画像処理回路３０と、画像処理回路３０からの画像データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ回路３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、Ｄ／Ａ回路３１ａ，３１ｂ，３１ｃの出力を符号化する符号化回路３４と、光源装置４の制御回路１７からの回転フィルタ１４の回転に同期した同期信号を入力し各種タイミング信号を上記各回路に出力するタイミングジェネレータ３５とを備えて構成される。
【００１７】
また、電子内視鏡２には、モード切替スイッチ４１が設けられており、このモード切替スイッチ４１の出力がビデオプロセッサ７内のモード切替回路４２に出力されるようになっている。ビデオプロセッサ７のモード切替回路４２は、制御信号を調光回路４３，調光制御パラメータ切替回路４４及び光源装置４のモード切替モータ１９に出力するようになっている。調光制御パラメータ切替回路４４は、回転フィルタ１４の第１のフィルタ組あるいは第２のフィルタ組に応じた調光制御パラメータを調光回路４３に出力し、調光回路４３はモード切替回路４２からの制御信号及び調光制御パラメータ切替回路４４からの調光制御パラメータに基づき光源装置４の絞り装置１３を制御し適正な明るさ制御を行うようになっている。
【００１８】
図５に示すように、体腔内組織５１は、例えば深さ方向に異なった血管等の吸収体分布構造を持つ場合が多い。粘膜表層付近には主に毛細血管５２が多く分布し、またこの層より深い中層には毛細血管の他に毛細血管より太い血管５３が分布し、さらに深層にはさらに太い血管５４が分布するようになる。
【００１９】
一方、光は体腔内組織５１に対する光の深さ方向の深達度は、光の波長に依存しており、可視域を含む照明光は、図６に示すように、青（Ｂ）色のような波長が短い光の場合、生体組織での吸収特性及び散乱特性により表層付近までしか光は深達せず、そこまでの深さの範囲で吸収、散乱を受け、表面から出た光が観測される。また、青（Ｂ）色光より波長が長い、緑（Ｇ）色光の場合、青（Ｂ）色光が深達する範囲よりさらに深い所まで深達し、その範囲で吸収、散乱を受け、表面から出た光が観測される。さらにまた、緑（Ｇ）色光より波長が長い、赤（Ｒ）色光は、さらに深い範囲まで光が到達する。
【００２０】
通常観察時には、照明光の光路上に回転フィルタ１４の第１のフィルタ組であるＲ１フィルタ１４ｒ１，Ｇ１フィルタ１４ｇ１，Ｂ１フィルタ１４ｂ１に位置するようにビデオプロセッサの７内のモード切替回路が制御信号によりモード切替モータ１９を制御する。
【００２１】
体腔内組織５１の通常観察時におけるＲ１フィルタ１４ｒ１，Ｇ１フィルタ１４ｇ１，Ｂ１フィルタ１４ｂは、図３に示したように各波長域がオーバーラップさせるために、Ｂ１フィルタ１４ｂ１によるＣＣＤ４で撮像される撮像信号には図７（ａ）に示すような浅層での組織情報を多く含む浅層及び中層組織情報を有するバンド画像が撮像され、また、Ｇ１フィルタ１４ｇ１によるＣＣＤ４で撮像される撮像信号には図７（ｂ）に示すような中層での組織情報を多く含む浅層及び中層組織情報を有するバンド画像が撮像され、さらにＲ１フィルタ１４ｒ１によるＣＣＤ４で撮像される撮像信号には図７（ｃ）に示すような深層での組織情報を多く含む中層及び深層組織情報を有するバンド画像が撮像される。
【００２２】
そしてビデオプロセッサ７により、これらＲＧＢ撮像信号を同時化して信号処理することで、内視鏡画像としては所望あるいは自然な色再現の内視鏡画像を得ることが可能となる。
【００２３】
一方、電子内視鏡３のモード切替スイッチ４１が押されると、その信号がビデオプロセッサ７のモード切替回路４２に入力される。モード切替回路４２は、光源装置４のモード切替モータ１９に制御信号を出力することで、通常観察時に光路上にあった回転フィルタ１４の第１のフィルタ組を移動させ第２のフィルタ組を光路上に配置するように回転フィルタ１４を光路に対して駆動する。
【００２４】
第２のフィルタ組による体腔内組織５１の狭帯域光観察時におけるＲ２フィルタ１４ｒ２，Ｇ２フィルタ１４ｇ２，Ｂ２フィルタ１４ｂ２は、照明光を図４に示したように離散的な分光特性の狭帯域な面順次光とするために、Ｂ２フィルタ１４ｂ２によるＣＣＤ４で撮像される撮像信号には図８（ａ）に示すような浅層での組織情報を有するバンド画像が撮像され、また、Ｇ２フィルタ１４ｇ２によるＣＣＤ４で撮像される撮像信号には図８（ｂ）に示すような中層での組織情報を有するバンド画像が撮像され、さらにＲ２フィルタ１４ｒ２によるＣＣＤ４で撮像される撮像信号には図８（ｃ）に示すような深層での組織情報を有するバンド画像が撮像されれる。
【００２５】
この時、図３及び図４から明らかなように、第１のフィルタ組による透過光量に対して第２のフィルタ組による透過光量は、その帯域が狭くなるため減少するため、調光制御パラメータ切替回路４４は、回転フィルタ１４の第１のフィルタ組あるいは第２のフィルタ組に応じた調光制御パラメータを調光回路４３に出力することで、調光回路４３は絞り装置１３を制御し、図９に示すように、ビデオプロセッサ７の図示しない設定パネルでの設定値Ｌｘに応じた通常観察時の絞り装置１３による例えばリニアな絞り制御線６１に対して、狭帯域光観察時では絞り装置１３を制御して設定値Ｌｘに応じた絞り制御曲線６２により光量Ｍｘを制御する。これにより狭帯域光観察時においても十分  な明るさの画像データが得られる。
【００２６】
具体的には、第１のフィルタ組から第２のフィルタ組に変更したことに連動して、光量設定値Ｌｘに対応する絞りレベル値が図９に示すようにＭｘ１からＭｘ２に変更になり、その結果、絞りが開放される方向に制御され、フィルタが狭帯域化することにより、照明光量が減少することを補償するように動作する。
【００２７】
図１０に示すように、画像処理回路３０は、３×３のマトリックス回路６１を挟んで、前後それぞれに３組のＬＵＴ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６３ａ，６３ｂ，６３ｃと、ＬＵＴ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６３ａ，６３ｂ，６３ｃのテーブルデータや３×３マトリックス回路６１の係数を変換する係数変更回路６４とを備え、色変換処理回路３０ａを構成している。
【００２８】
色変換処理回路３０ａに入力するＲＧＢデータは、各バンドデータ毎にＬＵＴ６２ａ，６２ｂ，６２ｃにより変換される。ここでは、逆γ補正や、非線形なコントラスト変換等が行われる。
【００２９】
次に、３×３マトリックス回路６１にて、色変換が行われた後、後段のＬＵＴ６３ａ，６３ｂ，６３ｃにてγ補正や、適当な階調変換処理が行われる。
【００３０】
これらＬＵＴ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６３ａ，６３ｂ，６３ｃのテーブルデータや３×３マトリックス回路６１の係数を変換する係数変更回路６４で変更することができる。
【００３１】
係数変更回路６４による変更は、モード切替回路４２からの制御信号、あるいは電子内視鏡３の操作部等に設けられた処理変換スイッチ（図示せず）からの制御信号に基づく。
【００３２】
これら制御信号を受けた係数変更回路６３は、予め画像処理回路３０内に記せされている係数データから適切なデータを呼び出し、このデータで、現在の回路係数を書き換える。
【００３３】
次に具体的な色変換処理内容について述べる。式（１）に色変換式の一例を示す。
【００３４】
【数１】
0003607857.tif 000002
この式（１）による処理は、Ｂ画像をある一定の比率でＧに混合し生成されたデータを新たにＧ画像とする変換例である。各バンドの照明光を狭帯域化することで、血管網などの吸収散乱体が深さ位置で異なることをより明確化することが可能となる。
【００３５】
つまり、各バンドが反映する生体補造に関する情報の差を照明光を狭帯域化することで、より拡大することができる、ということである。
【００３６】
これら狭帯域ＲＧＢ画像をカラー画像で観察した場合、例えぱ図１１に示すような画像となる。太い血管が深い位置にあり、Ｒバンド画像に反映され、カラーとしては青色系のパターンとして示される。中層付近にある血管網はＧ画像に強く反映されるので、カラー画像としては赤色系のパターンとして示される。血管網の内、粘膜表面付近に存在するものは黄色系のパターンとして表現される。
【００３７】
とくに、この粘膜表面付近のパターンの変化は、早期病変の発見鑑別診断にとって重要である。しかし、黄色系のパターンは、背景粘膜とのコントラストが弱く、視認性が低いという傾向がある。
【００３８】
そこで、この粘膜表面付近のパターンをより明瞭に再現するために、式（１）に示す変換が有効となる。式（１）は、マトリックス形式で示すと式（２）のようになる。
【００３９】
【数２】
0003607857.tif 000003
したがって、係数変更回路６４を通じてマトリックス係数を調整することで、ユーザは表示効果を調整することが可能となる。動作としては、電子内視鏡３の操作部に設けられたモード切替スイッチ（図示せず）に連動して画像処理手段内では、スルー動作から、マトリックス係数がデフォルト値に設定される。
【００４０】
ここでいうスルー動作とは、３×３マトリックス回路６１には単位行列、ＬＵＴ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６３ａ，６３ｂ，６３ｃは非変換テープルを搭載した状態をいう。デフォルト値には、マトリックス係数に、例えばωＧ＝０．２、ωＢ＝０．８という設定値を与えるということである。
【００４１】
そして、ユーザは電子内視鏡３の操作部やビデオプロセッサ筐体パネル等に設けられた処理変更スイッチ等を操作して、この係数をωＧ＝０．４、ωＢ＝０．６などというように調整を行なう。ＬＵＴ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６３ａ，６３ｂ，６３ｃには、必要に応じて逆γ補正テープル、γ補正テーブルが適用される。
【００４２】
次に、色変換処理回路３０ａにおいて、フィルタが切替えられても、平均色調を極力維持するように色補正を行なう処理について説明する。
【００４３】
フィルタ切替の結果、照明光の分光特性が変化する。その結果として、色再現も変化する。使用状況やユーザによっては、粘膜表面状の微細構造のコントラスト向上などの効果は維持しつつも、平均的な色再現はできるだけ維持したい場合もある。このような場合、フィルタ切替に応じて、スルー動作から平均色調を維持するような色変換動作をさせるように、係数変更回路６４により動作を変更する必要がある。
【００４４】
平均色調を維持するようなマトリックスの作成手順を以下に示す。図１２に示すように、フィルタ切替に応じて、ＲＧＢ色空間における被写体の色分布は第１分布から第２分布に移動するとする。このような場合、第１分布から少なくとも３点選択（通常は、分布平均や重心データを含む）し、これら３点が第２分布でどこに移動するか調べておく。そして第２分布から第１分布への変換マトリックスをこの３組のデータを使用して計算し３×３マトリックス回路６１のマトリックス係数とする。なお、３点以上選択して最小２乗法により決定することもできる。
【００４５】
ＬＵＴ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６３ａ，６３ｂ，６３ｃには必要に応じて逆γ補正、γ補正テーブルを設定して、上記マトリックス係数を適用すれば、フィルタ切替時にも平均色調は極力維持した色再現を達成することができる。
【００４６】
また、特に狭帯域Ｂ画像がピットパターンなどの粘膜表面微細構造を良く反映することを利用して、Ｂ画像だけで、色素染色のような画像効果を再現することが可能である。すなわち、式（３）に示すマトリックス変換式より入力されたＲＧＢデータの内、Ｂデータのみで出力ＲＧＢデータを構成する。
【００４７】
【数３】
0003607857.tif 000004
そして係数を調整することで、色素染色画像のような効果を出すことができる。例えば、ωＢ＞＞ωＧ、ωＲに設定すると、画像は青系色調を呈することになり、インディゴ染色を行なった場合と同系色の色調になる。また、ωＢ、ωＲ＞＞ωＲに設定すると、画像は紫系色調を呈することになり、ピオクタニン染色調の画像になる。さらに、ＬＵＴの設定を図１３のように設定すると、コントラストが硬調な再現となり、染色画像に見られるコントラストの高い画像が得られる。
【００４８】
このように本実施の形態によれば、色変換処理回路３０ａのパラメータをフィルタ切替と連動して設定することで、狭帯域ＲＧＢ照明光の深達度情報という特徴を生かした表現方法を実現することが可能となり、生体組織の組織表面近くの所望の深部の組織情報を分離して視認することできる。
【００４９】
なお、上記実施の形態では、３×３マトリックス回路６１を中心とした構成により色変換処理回路３０ａを示したが、図１４に示すように、色変換処理回路３０ａを各バンドに対応した３次元ＬＵＴ７１で置き換えても同様の効果を得ることができる。この場合、係数変更回路６４は、モード切替回路４２からの制御信号に基づいてテーブルの内容を変更する動作を行なう。
【００５０】
図１５ないし図１８は本発明の第２の実施の形態に係わり、図１５は内視鏡装置の構成を示す構成図、図１６は図１５の画像処理回路の構成を示す構成図、図１７は図１５の色調整回路の構成を示す構成図、図１８は図１５の色調整回路でのＬ＊ａ＊ｂ＊色空間上での色相、彩度の概念を示す図である。
【００５１】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００５２】
本実施の形態では、フィルタ切替の動作と連動して動作を変更する色変換処理回路の色変換として、ＸＹＺなどモニタなどのデバイスに依存しない色空間とＲＧＢなどデバイスに依存する色空間との間の座標変換手段を含む場合を示す。
【００５３】
図１５に示すように、電子内視鏡２には処理切替指示スイッチ８１が設けられ、画像処理回路３０は、モード切替回路４２からの制御信号と処理切替指示スイッチ８１からの指示信号を受け取り、後述する色変換処理を行う。
【００５４】
図１６に示すように、画像処理回路３０に構成される色変換処理回路３０ｂは、各バンド毎に設置されたＬＵＴ８２ａ，８２ｂ，８２ｃと、３×３マトリックス回路８３と、色調整回路８４と、後段の３×３マトリックス回路８５、そしてその後段に位置し各バンド毎に設置されたＬＵＴ８６ａ，８６ｂ，８６ｃと、係数変更回路６４とから構成される。
【００５５】
最初に前段ＬＵＴ８２ａ，８２ｂ，８２に入力されたＲＧＢデータは逆γ補正を施される。これは、ＣＲＴなどの表示デバイスのγ特性を考慮して行われる非線形なγ補正を色変換処理の前にキャンセルするためである。
【００５６】
次に、前段の３×３マトリックス回路８３にて、ＲＧＢからデバイス非依存の色空間であるＸＹＺに変換する。変換式を式（４）に示す。式（４）においてｘｉ、ｙｉ、ｚｉ（ｉ＝Ｒ，Ｇ，Ｂ）はＣＲＴなどの表示デバイスの原色のｘｙ色度座標である。
【００５７】
【数４】
0003607857.tif 000005
次に、色調整回路８４において後述する適当な色調整を受けたあと、後段の３×３マトリックス回路８５にて式（５）により再度デバイス依存の色空間であるＲ’Ｇ’Ｂ’に変換され、モニタ表示用にγ補正が後段のＬＵＴで行われた後、観察モニタ５に出力される。
【００５８】
【数５】
0003607857.tif 000006
次に、色調整回路８４の動作を説明する。色調整回路８４は、図１７に示すように、ＸＹＺからＬ＊ａ＊ｂ＊などの知覚色空間への変換を行なう知覚色空間変換部８７と、人間が色の三属性として知覚する色相、彩度への変換、およびこれらの値を調整して直感的に色調整を行なった後、Ｌ＊ａ＊ｂ＊に逆変換を行なう色相、彩度変換調整部８８、そして再度ＸＹＺへの変換を行なう知覚色逆変換部８９とから構成される。
【００５９】
Ｌ＊ａ＊ｂ＊とＸＹＺとの間の変換式を式（６）に示し、さらにＬ＊ａ＊ｂ＊から色相Ｈａｂ、Ｃａｂへの変換式を式（７）に示す。ここで、Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗは基準白色のＸＹＺ値を表す。
【００６０】
【数６】
0003607857.tif 000007
【数７】
0003607857.tif 000008
また、Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間上での色相、彩度の概念を図１８に示す。
【００６１】
いったん、色相、彩度に変換されたなら、色調整は直感的に行なうことができる。例えぱ、色調を鮮やかにしたければ彩度に一定係数を乗算するか、加算して値を上げれぱ良い。また色を青方向、赤方向などに変化させたければ色相の値を調整すれば良い。このようにして、色調整手段において直感的な色調整が可能になる。
【００６２】
次に、モード切替回路４２、および処理切替指示スイッチ８１と連携した動作について説明する。狭帯域ＲＧＢ照明光で観察した場合の特徴は、血管構造など生体の深さ方向に異なる構造を持つ場合に、それらが異なる色で表されるということがある。この特徴をより強調するため、彩度を強調し、色相を適当に回転させることで、より効果的な表示が可能となる。
【００６３】
したがって、モード切替回路４２と連動して、例えば通常観察時には色調整は行なわずにスルーで流し、狭帯域観察時には色調整を行なうように、処理切替指示スイッチ８１からの指示信号に基づいて係数変更回路６４が関連する回路の係数を変更する。さらに、狭帯域ＲＧＢ照明光で観察しているときには、処理切替指示スイッチ８１の指示により彩度の強調度合い、色相の回転度合いをユーザの好み、被写体の種類等に応じて切替える。
【００６４】
なお、ＲＧＢからＸＹＺの変換は、通常のＣＲＴデバイスモデルに基づく式で行なったがＸＹＺのうち輝度Ｙの計算方法に関して式（８）に示すように変更してもよい。式（８）では、Ｙを算出する際に、ＲＧＢの比率を指定できるように変更している。
【００６５】
【数８】
0003607857.tif 000009
狭帯域ＲＧＢのＢ画像には生体粘膜表面の微細構造が高いコントラストで反映されるという特徴がある。この情報を輝度情報に反映させるためには、Ｙを算出する際のＢの重みωＢを大きくすれぱ良い。一般的にＢの輝度はＲＧに比較して低いため（人間の輝度感度はＧが最大となっている）、そのまま式（６）で計算するとこのＢの情報が輝度に大きくは反映されない。したがって、前記のようにＢの重みを調整する意味が出てくる。
【００６６】
狭帯域ＲＧＢ画像は、各々のバンド画像が、異なった生体構造を反映するため、式（８）により利用目的に応じて、重みを調整することができる。なお、重みの組合せについては予め複数種類用意しておき、処理切替スイッチからの制御で切替えられるようにすれば良い。なお、この場合のＸＹＺからＲＧＢへの逆変換は式（７）を用いる。
【００６７】
このように本実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、色変換処理回路３０ａのパラメータをフィルタ切替と連動して設定することで、狭帯域ＲＧＢ照明光の深達度情報という特徴を生かした表現方法を実現することが可能となり、生体組織の組織表面近くの所望の深部の組織情報を分離して視認することできる。
【００６８】
図１９ないし図２４は本発明の第３の実施の形態に係わり、図１９は内視鏡装置の構成を示す構成図、図２０は図１９の回転フィルタの構成を示す構成図、図２１は図２０の回転フィルタのＧ２、Ｂ２ａ、Ｂ２ｂのフィルタの分光透過特性を示す図、図２２は図１９のバンド選択回路の構成を示す構成図、図２３は図１９の回転フィルタの変形例の構成を示す構成図、図２４は図２３の回転フィルタの分光透過特性を示す図である。
【００６９】
第３の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００７０】
図１９に示すように、本実施の形態では、セレクタ２６の出力として４つの同時化メモリ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄと、４つの同時化メモリ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄの出力に対して画像処理を行う画像処理回路３０と、画像処理回路３０により処理された４つのデータをアナログデータに変換するＤ／Ａ回路３１ａ，３１ｂ，３１ｃ、３１ｄと、Ｄ／Ａ回路３１ａ，３１ｂ，３１ｃ、３１ｄの出力に対してマトリックス演算を施し３つのバンドデータに出力するバンド選択回路１０１とを有している。
【００７１】
同時化メモリを４つ備えている理由は、２重構造の回転フィルタ１４の第２のフィルタ組が、図２０に示すように、４つの帯域Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２ａ、Ｂ２ｂのフィルタから構成され、これらＲ２、Ｇ２、Ｂ２ａ、Ｂ２ｂのフィルタの分光透過特性は図２１に示すようになっている。
【００７２】
そして、モード切替指示スイッチ４１より制御信号がモード切替回路４２の制御信号によって回転フィルタ１４が第２のフィルタ組（Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２ａ、Ｂ２ｂ）に指定されると、４つのバンド画像が同時化メモリ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄに入力される。４つのバンド画像は、画像処理回路３０において色調整等の処理を受けた後、Ｄ／Ａ回路３１ａ，３１ｂ，３１ｃ、３１ｄでＤ／Ａ変換後、バンド選択回路１０１に入力される。
【００７３】
ユーザは、電子内視鏡３の操作部に設けられたバンド切替指示スイッチ１０２により、４つのバンドのうち、どのバンドを用いて観察モニタ５上に画像を出力するかを指定する。
【００７４】
バンド選択回路１０１は、図２２に示すように、４×３マトリックス回路１０５とマトリックス係数変更回路１０６とから構成され、バンド切替指示スイッチ１０２から出力されたバンド切替指示信号は、バンド選択回路１０１に設けられたマトリックス係数変更回路１０６に入力される。マトリックス係数変更回路１０６は、バンド切替指示信号に基づき所定のマトリックス係数を４×３マトリックス回路１０５に適用する。
【００７５】
式（９）にマトリックス回路の式を示す。
【００７６】
【数９】
0003607857.tif 000010
式（９）に示すように、バンド選択回路１０１では、４バンド画像の入力値（ＤＲ２，ＤＧ２，ＤＢ２ａ，ＤＢ２ｂ）に対して４×３のマトリックス係数を作用させ、３つの出力信号（ｄｒ，ｄｇ，ｄｂ）を得て、この信号を３色信号として観察モニタ５に出力する。
【００７７】
マトリックス係数の例を式（１０）に示す。
【００７８】
【数１０】
0003607857.tif 000011
Ｍ１で設定した係数は、Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２ａにより画像を構成し、Ｍ２はＢ２ａの代わりにＢ２ｂを用いる設定である。Ｍ１とＭ２での切替は、例えば、Ｂ２ａを近紫外光に中心波長を設定し、Ｂ２ｂにはヘモグロビン吸収波長帯（例えば４１５ｎｍ）に設定することで、Ｍ１が適用された場合はピットパターン等の微小凹凸の詳細に観察するモード、Ｍ２が適用された場合は粘膜表面付近の微細な毛細血管網を詳細に観察するモードとして、状況に応じて使い分けることが可能となる。
【００７９】
また、係数Ｍ３は、Ｂ２ａ、Ｂ２ｂの２バンドで画像を構成するので、Ｂ２ａ、Ｂ２ｂとして３８０ｎｍ付近で接近した狭帯域フィルタを構成することで、粘膜表面付近の細胞構造の変化等による散乱特性の変化を捉えるのに好適である。
【００８０】
また、単にあるバンドの単色画像をモノクロ像として観測したければＭ４のように設定すればよいし、各バンドの特性を生かして、複数のバンドを一定の比率で混合して出力するためにＭ５のように係数を設定することもできる。
【００８１】
このように本実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、通常観察から狭帯域フィルタ観察に切替えるためフィルタの変更を行なった際に、画面が極端に暗くなることがなく、十分観察が可能な明るさの照明光量を得ることができる。さらに、複数フィルタの内、どのバンドで画像を観察するか選択することが可能となるので、ユーザは使用状況に応じて最適な観察像を得ることができる。
【００８２】
なお、本実施の形態では回転フィルタを１４を２重構成としているが、画像上の効果を得るのにＢフィルタを変更するだけで良い場合は、回転フィルタを１重構成とすることもでき、図２３に示すように４つのフィルタで回転フィルタ１４を構成する。フィルタ特性は例えぱ、図２４に示すようにＢフィルタのみを狭帯域化する構成がある。これは、この波長帯付近の光の生体への深達度が浅いことを利用して、フィルタの狭帯域化により、より表面付近の血管等の生体構造のコントラストを向上させることが目的となる。このような回転フィルタ１４の構成と取ることで、フィルタ切替を行なわないでも、観察状況に応じて、ユーザはバンド切替の指示だけで、最適な観察像を得ることができる。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、生体組織の組織表面近くの所望の深部の組織情報を分離して視認することができる。
【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構成を示す構成図
【図２】図１の回転フィルタの構成を示す構成図
【図３】図２の回転フィルタの第１のフィルタ組の分光特性を示す図
【図４】図２の回転フィルタの第２のフィルタ組の分光特性を示す図
【図５】図１の内視鏡装置により観察する生体組織の層方向構造を示す図
【図６】図１の内視鏡装置からの照明光の生体組織の層方向への到達状態を説明する図
【図７】図３の第１のフィルタ組を透過した面順次光による各バンド画像を示す図
【図８】図４の第２のフィルタ組を透過した面順次光による各バンド画像を示す図
【図９】図１の調光回路による調光制御を説明する図
【図１０】図１の画像処理回路の構成を示す構成図
【図１１】図１０の画像処理回路により得られた狭帯域ＲＧＢ画像をカラー画像を示す図
【図１２】図１０の３×３のマトリックス回路での平均色調を維持するようなマトリックスの作成を説明する図
【図１３】図１０のＬＵＴの設定の一例を示す図
【図１４】図１０の色変換処理回路の変形例の構成を示す構成図
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る内視鏡装置の構成を示す構成図
【図１６】図１５の画像処理回路の構成を示す構成図
【図１７】図１５の色調整回路の構成を示す構成図
【図１８】図１５の色調整回路でのＬ＊ａ＊ｂ＊色空間上での色相、彩度の概念を示す図
【図１９】本発明の第３の実施の形態に係る内視鏡装置の構成を示す構成図
【図２０】図１９の回転フィルタの構成を示す構成図
【図２１】図２０の回転フィルタのＧ２、Ｂ２ａ、Ｂ２ｂのフィルタの分光透過特性を示す図
【図２２】図１９のバンド選択回路の構成を示す構成図
【図２３】図１９の回転フィルタの変形例の構成を示す構成図
【図２４】図２３の回転フィルタの分光透過特性を示す図
【符号の説明】
１…内視鏡装置
２…ＣＣＤ
３…電子内視鏡
４…光源装置
５…観察モニタ
６…画像ファイリング装置
７…ビデオプロセッサ
１０…電源部
１１…キセノンランプ
１２…熱線カットフィルタ
１３…絞り装置
１４…回転フィルタ
１５…ライトガイド
１６…集光レンズ
１７…制御回路
１８…回転フィルタモータ
１９…モード切替モータ１９
２０…ＣＣＤ駆動回路
２１…対物光学系
２２…アンプ
２３…プロセス回路
２４…Ａ／Ｄ変換器
２５…ホワイトバランス回路
２６…セレクタ
２７、２８，２９…同時化メモリ
３０…画像処理回路
３０ａ…色変換処理回路
３１，３２，３３…Ｄ／Ａ回路
３４…符号化回路
３５…タイミングジェネレータ
４１…モード切替スイッチ
４２…モード切替回路
４３…調光回路
４４…調光制御パラメータ切替回路
６１…３×３マトリックス回路
６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６３ａ，６３ｂ，６３ｃＬＵＴ…
６４…係数変更回路
【図１】
0003607857.tif 000012
【図２】
0003607857.tif 000013
【図３】
0003607857.tif 000014
【図４】
0003607857.tif 000015
【図５】
0003607857.tif 000016
【図６】
0003607857.tif 000017
【図７】
0003607857.tif 000018
【図８】
0003607857.tif 000019
【図９】
0003607857.tif 000020
【図１０】
0003607857.tif 000021
【図１１】
0003607857.tif 000022
【図１２】
0003607857.tif 000023
【図１３】
0003607857.tif 000024
【図１４】
0003607857.tif 000025
【図１５】
0003607857.tif 000026
【図１６】
0003607857.tif 000027
【図１７】
0003607857.tif 000028
【図１８】
0003607857.tif 000029
【図１９】
0003607857.tif 000030
【図２０】
0003607857.tif 000031
【図２１】
0003607857.tif 000032
【図２２】
0003607857.tif 000033
【図２３】
0003607857.tif 000034
【図２４】
0003607857.tif 000035