(57)【要約】【課題】信号処理により得られた分光画像に基づく生体組織の所望の深部の組織情報を観察に適した色調の画像情報に調整可能で、かつ必要な信号処理を行う回路を共通化する。【解決手段】被検体である生体に光を照射する照明部と、その照射光に基づいて前記生体から反射される光を光電変換し、撮像信号を生成する撮像部と、前記照明部及び／または前記撮像部の動作を制御し、表示装置へ前記撮像信号を出力する信号処理制御部とを具備し、前記信号処理制御部が、前記撮像信号から光学的波長狭帯域の画像に対応する分光信号を信号処理によって生成する分光信号生成部と、前記分光信号を前記表示装置へ出力する際に分光信号を形成する複数の帯域ごとに異なった色調を割り付ける色調整部とを有し、前記分光信号生成部と前記色調整部を少なくとも除いたその他の信号処理部が、前記撮像信号と前記分光信号の各々の信号処理において共有された構成とされる。【選択図】図４
2006325974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に光を照射する照明手段と、
生体信号を取得する観察手段と、
前記照明手段及び／または前記観察手段の動作を制御し、表示出力装置へ前記生体信号を表示出力する信号処理制御手段とを具備した生体観測装置において、
前記信号処理制御手段が、
前記生体信号から分光信号を生成する分光信号生成手段と、
前記分光信号を前記表示出力装置へ表示出力する際の色調を調整する色調整手段とを有し、
その他の信号処理の手段が共有されたことを特徴とする生体観測装置。
【請求項２】
前記その他の信号処理の手段は、ホワイトバランス、階調変換、空間周波数強調処理のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の生体観測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体を観察する生体観測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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各色成分毎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で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、例えば特開２００２−９５６３５号公報では、可視光領域の照明光から離散的な分光特性の狭帯域なＲＧＢ面順次光を生成して生体組織に照射し、生体組織の所望の深部の組織情報を得る狭帯域光内視鏡装置が提案されている。
【０００５】
また、特開２００３−９３３３６号公報には、可視光領域の照明光による画像信号を信号処理し離散的な分光画像を生成し、生体組織の所望の深部の組織情報を得る狭帯域光内視鏡装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−９５６３５号公報
【特許文献２】特開２００３−９３３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えば上記特開２００３−９３３３６号公報では、信号処理により分光画像を得ることで、狭帯域なＲＧＢ光を生成するためのフィルタを必要としないが、得られた分光画像を単にモニタに出力しているために、モニタに表示される画像が生体組織の所望の深部の組織情報の観察に適した色調の画像とならず、視認性が良好とは言えない虞れがある。
【０００７】
また、上記特開２００３−９３３３６号公報では、通常画像と分光画像とで回路系が分離していて、回路規模が大きく、さらに通常画像については色の調整とか輪郭補正を行っているが、分光画像については色の調整とか輪郭補正のような画質処理を行っていないという問題もある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、信号処理により得られた分光画像に基づく生体組織の所望の深部の組織情報を、観察に適した色調の画像情報に調整し、かつ回路規模を抑えつつ、ホワイトバランスやγ調整など必要な信号処理を行うための回路を共通化することのできる生体観測装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の生体観測装置は、
被検体に光を照射する照明手段と、
生体信号を取得する観察手段と、
前記照明手段及び／または前記観察手段の動作を制御し、表示出力装置へ前記生体信号を表示出力する信号処理制御手段とを具備した生体観測装置において、
前記信号処理制御手段は、
前記生体信号から分光信号を生成する分光信号生成手段と、
前記分光信号を前記表示出力装置へ表示出力する際の色調を調整する色調整手段とを有し、その他の信号処理の手段が共有されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、信号処理により得られた分光画像に基づく生体組織の所望の深部の組織情報を、観察に適した色調の画像情報に調整でき、かつ回路規模を抑えつつ、ホワイトバランスやγ調整など必要な信号処理を行うための回路を共通化できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について述べる。
【実施例１】
【００１２】
図１ないし図２６は本発明の実施例１に係わり、図１はカラー画像信号から分光画像信号を作成する際の信号の流れを示す概念図、図２は分光画像信号の積分演算を示す概念図、図３は電子内視鏡装置の外観を示す外観図、図４は図３の電子内視鏡装置の構成を示すブロック図、図５は図４のチョッパーの外観を示す外観図、図６は図３のＣＣＤの撮像面に配置される色フィルタの配列を示す図、図７は図６の色フィルタの分光感度特性を示す図、図８は図４のマトリックス演算部の構成を示す構成図、図９は光源のスペクトルを示すスペクトル図、図１０は生体の反射スペクトルを示すスペクトル図、図１１は図４の電子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１２は図４の電子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１３は白色光の各バンドの分光特性を示す図、図１４は図１３の白色光による各バンド画像を示す第１の図、図１５は図１３の白色光による各バンド画像を示す第２の図、図１６は図１３の白色光による各バンド画像を示す第３の図、図１７は図８のマトリックス演算部で生成された分光画像の分光特性を示す図、図１８は図１７の各分光画像を示す第１の図、図１９は図１７の各分光画像を示す第２の図、図２０は図１７の各分光画像を示す第３の図、図２１は図４の色調整部の構成を示すブロック図、図２２は図２１の色調整部の作用を説明する図、図２３は図４の色調整部の変形例の成を示すブロック図、図２４は図１７の分光画像の第１の変形例の分光特性を示す図、図２５は図１７の分光画像の第２の変形例の分光特性を示す図、図２６は図１７の分光画像の第３の変形例の分光特性を示す図である。
【００１３】
以下、本発明に係る実施例１について説明する前に、本発明の基礎となるマトリックス算出方法について説明する。ここで、マトリックスとは、カラー画像（以下通常画像と呼ぶ）を生成するために取得されるカラー画像信号から、分光画像信号を生成する際に用いられる所定の係数である。また、この説明に続き、より正確な分光画像信号を求めるための補正方法、生成された分光画像信号のＳ／Ｎ比を向上させるＳ／Ｎの改善方法について説明する。なお、この補正方法、Ｓ／Ｎの改善方法に関しては、必要に応じて用いれば良い。また、以下、ベクトル及び行列（マトリックス）は太文字あるいは「」（例えば、行列Ａを“Ａの太文字”あるいは“「Ａ」”と表記）で、それ以外は文字修飾なしで表記する。
【００１４】
（マトリックス算出方法）
図１は、カラー画像信号（ここでは、説明を簡単にするために、Ｒ・Ｇ・Ｂとするが、後述する実施例のように、補色型固体撮像素子においては、Ｇ・Ｃｙ・Ｍｇ・Ｙｅの組合せでも良い）から、より光学的波長狭帯域の画像に対応する分光画像信号を生成する際の信号の流れを示した概念図である。
【００１５】
まず、電子内視鏡装置におけるＲ・Ｇ・Ｂのそれぞれのカラー感度特性を数値データ化する。ここで、Ｒ・Ｇ・Ｂのカラー感度特性とは、白色光の光源を用い、白色の被写体を撮像する時にそれぞれ得られる波長に対する出力の特性である。
【００１６】
なお、Ｒ・Ｇ・Ｂのそれぞれのカラー感度特性は、簡略化したグラフとして各画像データの右に示されている。また、この時の、Ｒ・Ｇ・Ｂのカラー感度特性をそれぞれｎ次元の列ベクトル「Ｒ」・「Ｇ」・「Ｂ」とする。
【００１７】
次に、抽出したい分光画像用狭帯域パンドパスフィルタＦ1・Ｆ2・Ｆ3（先見情報として、構造を効率よく抽出できるフィルタの特性を知っている。このフィルタの特性とは、波長帯域が略590nm〜略610nm、略530nm〜略550nm、略400m〜略430nmをそれぞれ通過帯域とするものである。）の特性を数値データ化する。
【００１８】
なお、ここで“略”とは、波長においては±10nm程度を含む概念である。この時のフィルタの特性をそれぞれｎ次元の列ベクトル「Ｆ1」・「Ｆ2」・「Ｆ3」とする。得られた数値データを基に、以下の関係を近似する最適な係数セットを求める。即ち、
［数１］
2006325974.tif 000003
となるマトリックスの要素を求めればよい。
【００１９】
上の最適化の命題の解は数学的には、以下のように与えられる。Ｒ・Ｇ・Ｂのカラー感度特性を表すマトリックスを「Ｃ」、抽出したい狭帯域パンドパスフィルタの分光特性を表すマトリックスを「Ｆ」、求める係数マトリックスを「Ａ」とすると、
［数２］
2006325974.tif 000004
となる。従って、（１）式に示した命題は、以下の関係を満足するマトリックス「Ａ」を求めるに等しい。
【００２０】
［数３］
2006325974.tif 000005
ここで、分光特性を表すスペクトルデータとしての点列数ｎとしては、ｎ＞３であるので、（３）式は１次元連立方程式ではなく、線形最小二乗法の解として与えられる。即ち、（３）式を擬似連立方程式として解けばよい。マトリックス「Ｃ」の転置行列を「ｔＣ」とすれば、（３）式は
［数４］
2006325974.tif 000006
となる。「ｔＣＣ」はｎ×ｎの正方行列であるので、（４）式はマトリックス「Ａ」についての連立方程式と見ることができ、その解は、
［数５］
2006325974.tif 000007
与えられる。
【００２１】
（５）式にて求められたマトリックス「Ａ」について、（３）式の左辺の変換を行うことで、抽出したい狭帯域パンドパスフィルタＦ1・Ｆ2・Ｆ3の特性を近似することができる。以上が、本発明の基礎となるマトリックス算出方法の説明である。
【００２２】
このようにして算出されたマトリックスを用いて、後述するマトリックス演算部４３６が通常カラー画像信号から分光画像信号を生成する。
【００２３】
（補正方法）
次に、より正確な分光画像信号を求めるための補正方法について説明する。
【００２４】
上述のマトリックス算出方法の説明においては、ＣＣＤ等の固体撮像素子が受光する光束が、完全な白色光（可視域において、全ての波長強度が同じ）である場合に正確に適用されるものである。即ち、ＲＧＢの出力がいずれも同じである場合に、最適な近似となる。
【００２５】
しかし、実際の内視鏡下では、照明する光束（光源の光束）は完全な白色光ではなく、生体の反射スペクトルも一律ではないので、固体撮像素子が受光する光束も白色光でない（色が着いているので、ＲＧＢの値は同じではない）。
【００２６】
従って、実際の処理において、（３）式に示した命題をより正確に解くためには、ＲＧＢのカラー感度特性に加え、照明光の分光特性、生体の反射特性を考慮することが望ましい。
【００２７】
ここで、カラー感度特性をそれぞれＲ（λ）、Ｇ（λ）、Ｂ（λ）とし、照明光の分光特性の一例をＳ（λ）、生体の反射特性の一例をＨ（λ）とする。なお、この照明光の分光特性および生体の反射特性は、必ずしも検査を行う装置、被検体の特性でなくてもよく、例えば予め取得しておいた一般的な特性としても良い。
【００２８】
これらの係数を用いると、補正係数ｋR・ｋG・ｋBは、
［数６］
ｋR＝（∫Ｓ（λ）×Ｈ（λ）×Ｒ（λ）ｄλ）−１
ｋG＝（∫Ｓ（λ）×Ｈ（λ）×Ｇ（λ）ｄλ）−１
ｋB＝（∫Ｓ（λ）×Ｈ（λ）×Ｂ（λ）ｄλ）−１        …（６）
で与えられる。感度補正マトリックスを「Ｋ」とすると、以下のように与えられる。
【００２９】
［数７］
2006325974.tif 000008
従って、係数マトリックス「Ａ」については、（５）式に（７）式の補正を加えて、以下のようになる。
【００３０】
［数８］
2006325974.tif 000009
また、実際に最適化を行う場合は、目標とするフィルタの分光感度特性（図１中のＦ1・Ｆ2・Ｆ3）が負の場合は画像表示上では０となる（つまりフィルタの分光感度特性のうち正の感度を有する部分のみ使用される）ことを利用し、最適化された感度分布の一部が負になることも許容することを付加する。ブロードな分光感度特性より狭帯域な分光感度特性を生成するためには、図１に示すように目標とするＦ1・Ｆ2・Ｆ3の特性に、負の感度特性を付加することで、感度を有する帯域を近似した成分を生成することができる。
【００３１】
（Ｓ／Ｎの改善方法）
次に、生成された分光画像信号のＳ／Ｎ及び精度を向上させる方法について説明する。このＳ／Ｎ比の改善方法は、前述した処理方法に付加することにより、さらに以下の課題を解決するものである。
【００３２】
（イ）前述のマトリックス算出方法における原信号（Ｒ・Ｇ・Ｂ）のいずれかが仮に飽和状態となると、処理方法におけるフィルタＦ1乃至Ｆ3の特性が、構造を効率よく抽出できるフィルタの特性（理想とする特性）と大きく異なってしまう可能性がある（Ｒ・Ｇ・Ｂの中、２つの信号だけで生成される場合は、その２つの原信号がいずれも飽和していないこと）。
【００３３】
（ロ）カラー画像信号から分光画像信号への変換の際に、広帯域のフィルタから狭帯域フィルタを生成するため、感度の劣化が発生し、生成された分光画像信号の成分も小さくなり、Ｓ／Ｎ比が良くない。
【００３４】
このＳ／Ｎ比改善の方法とは、図２に示されるように、照明光の照射を通常画像（一般的なカラー画像）の１フィールド（１フレーム）中に数回（例えばｎ回、ｎは２以上の整数）に分けて照射する（照射強度をそれぞれの回で変化させても良い。図２においては、Ｉ0乃至Ｉnで示されている。なお、これは照明光の制御のみで実現可能である。）。
【００３５】
これにより、１回の照射強度を小さくすることができ、ＲＧＢ信号のいずれもがそれぞれ飽和状態となるのを抑えることができる。また、数回に分割された画像信号は、後段でｎ枚分の加算を行う。これにより、信号成分を大きくしてＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００３６】
以上が、本発明の基礎となるマトリックス演算方法、またこれと共に実施することが可能な正確な分光画像信号を求めるための補正方法、生成された分光画像信号のＳ／Ｎ比を向上させる方法の説明である。
【００３７】
ここで、上述のマトリックス算出方法の変形例について説明する。
【００３８】
（マトリックス算出方法の変形例）
カラー画像信号をＲ，Ｇ，Ｂ、推定する分光画像信号をＦ1，Ｆ2，Ｆ3とする。なお、厳密には、画像上の位置ｘ，ｙの関数でもあるので、例えばＲ（ｘ，ｙ）と表記すべきだが、ここでは省略する。
【００３９】
Ｒ，Ｇ，ＢからＦ1，Ｆ2，Ｆ3を計算する３×３の行列「Ａ」を推定することが目標となる。「Ａ」が推定されれば、Ｒ，Ｇ，ＢからＦ1，Ｆ2，Ｆ3の計算は、以下の（９）式で可能となる。
【００４０】
［数９］
2006325974.tif 000010
ここで、以下のデータの表記を定義する。
【００４１】
被検体の分光特性：Ｈ（λ）、「Ｈ」＝（Ｈ（λ1）,Ｈ（λ2）,…,Ｈ（λn））ｔ
λは波長であり、ｔは行列演算における転置を表す。同様に、
照明光の分光特性：Ｓ（λ）、「Ｓ」＝（Ｓ（λ1）,Ｓ（λ2）,…,Ｓ（λn））ｔ
ＣＣＤの分光感度特性：Ｊ（λ）、「Ｊ」＝（Ｊ（λ1）,Ｊ（λ2）,…,Ｊ（λn））ｔ
色分解を行うフィルタの分光特性：原色の場合
Ｒ（λ）、「Ｒ」＝（Ｒ（λ1）,Ｒ（λ2）,…,Ｒ（λn））ｔ
Ｇ（λ）、「Ｇ」＝（Ｇ（λ1）,Ｇ（λ2）,…,Ｇ（λn））ｔ
Ｂ（λ）、「Ｂ」＝（Ｂ（λ1）,Ｂ（λ2）,…,Ｂ（λn））ｔ
「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」は（１０）式に示すように、行列「 Ｃ」で１つにまとめられる。
【００４２】
［数１０］
2006325974.tif 000011
画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂ、分光信号Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3を行列で以下のように表記する。
【００４３】
［数１１］
2006325974.tif 000012
画像信号「Ｐ」は次式で計算される。
【００４４】
［数１２］
2006325974.tif 000013
いま、「Ｑ」を得るための色分解フィルタを「Ｆ」とすると、（１２）式同様に
［数１３］
2006325974.tif 000014
ここで、重要な第１の仮定として、いま、被検体の分光反射率が基本的な３つの分光特性の線形和で表現できると仮定すると、「Ｈ」は以下のように表記できる。
【００４５】
［数１４］
2006325974.tif 000015
ここで、「Ｄ」は３つの基本スペクトルＤ1（λ）、Ｄ2（λ）、Ｄ3（λ）を列ベクトルに持つ行列で、「Ｗ」は「Ｈ」に対するＤ1（λ）、Ｄ2（λ）、Ｄ3（λ）の寄与をあらわす重み係数である。被検体の色調がそれほど大きく変動しない場合には、この近似が成立することが知られている。
【００４６】
（１４）式を（１２）式に代入すると、次式を得る。
【００４７】
［数１５］
2006325974.tif 000016
ここで、３×３の行列「Ｍ」は、行列「ＣＳＪＤ」の計算結果を１つにまとめた行列を示す。
【００４８】
同様に、（１４）式を（１３）式に代入して、次式を得る。
【００４９】
［数１６］
2006325974.tif 000017
同じく、「Ｍ’」は、行列「ＦＳＪＤ」の計算結果を１つにまとめた行列を示す。
【００５０】
結局、（１５）式と（１６）式から「Ｗ」を消去して、以下の式を得る。
【００５１】
［数１７］
2006325974.tif 000018
「Ｍ−１」は行列「Ｍ」の逆行列を示す。結局、「Ｍ’Ｍ−１」は３×３の行列となり、推定目標の行列「Ａ」となる。
【００５２】
ここで、重要な第２の仮定として、色分解をバンドパスフィルタで行う場合、そのバンド内における被検体の分光特性を１つの数値で近似できると仮定する。すなわち、
［数１８］
2006325974.tif 000019
色分解用のバンドパスが完全なバンドパスでなく、他の帯域にも感度を持つ場合も考慮して、この仮定が成立する場合、（１５）式、（１６）式における「Ｗ」を上記「Ｈ」と考えれば、結局（１７）式と同様な行列が推定できる。
【００５３】
次に、本発明に係る実施例１における電子内視鏡装置の具体的な構成について、図３を参照して説明する。なお、以下に示す他の実施例でも同様の外観である。
【００５４】
図３に示すように、電子内視鏡装置１００は、スコープ１０１、内視鏡装置本体１０５、表示モニタ１０６を有している。また、スコープ１０１は、被検体の体内に挿入される挿入部１０２、挿入部１０２の先端に設けられた先端部１０３および、挿入部１０２の先端側とは反対側に設けられ、先端部１０３の湾曲動作等を指示するためのアングル操作部１０４から主として構成されている。
【００５５】
スコープ１０１で取得された被検体の画像は、内視鏡装置本体１０５にて所定の信号処理がなされ、表示モニタ１０６において、処理された画像が表示される。
【００５６】
次に、図４を参照して、内視鏡装置本体１０５について詳しく説明する。なお、図４は、同時式の電子内視鏡装置１００のブロック図である。
【００５７】
図４に示すように、内視鏡装置本体１０５は、主に光源部４１、制御部４２、本体処理装置４３から構成されている。
【００５８】
なお、本実施例では、１つのユニットである内視鏡装置本体１０５内に光源部４１と画像処理等を行う本体処理装置４３を有するものとして説明を行うが、これらは、別のユニットとして、取り外し可能なように構成されていても良い。
【００５９】
光源部４１は、制御部４２およびスコープ１０１に接続されており、制御部４２からの信号に基づいて所定の光量で白色光（完全な白色光でない場合も含む）の照射を行う。また、光源部４１は、白色光源としてのランプ１５、光量を調整するための光量制御部としてのチョッパー１６及びチョッパー１６を駆動するためのチョッパー駆動部１７を有している。
【００６０】
チョッパー１６は、図５に示すように、点１７ａを中心とし、所定の半径rの円盤状の構造体に円周方向に所定の長さを有する切り欠き部が設けられた構成を備える。この中心点１７ａは、チョッパー駆動部１７に設けられた回転軸と接続されている。つまり、チョッパー１６は、中心点１７ａを中心に回転運動を行う。また、この切り欠き部は、所定の半径毎に複数設けられている。同図においては、この切り欠き部は、半径ｒ0から半径ｒaの間では、最大の長さ＝２πｒ×θ0度／３６０度、幅＝ｒ0−ｒaである。また、同様に、半径ｒaから半径ｒbの間では、最大の長さ＝２πｒa×２θ1度／３６０度、幅＝ｒa−ｒb、半径ｒbから半径ｒcの間では、最大の長さ＝２πｒb×２θ2度／３６０度、幅＝ｒb−ｒcという構成である（それぞれの半径は、ｒ0＞ｒa＞ｒb＞ｒcとする）。
【００６１】
なお、チョッパー１６における切り欠き部の長さ、幅は一例であり、本実施例に限定されるわけではない。
【００６２】
また、チョッパー１６は、この切り欠き部の略中央に半径方向に延伸する突起部１６０ａを有する。なお、この突起部１６０ａにより光が遮断された時にフレームを切換えることにより、１フレーム前と１フレーム後に照射される光の間隔を最小限にし、被検体の動き等によるブレを最小限にするものである。
【００６３】
また、チョッパー駆動部１７は図４における矢印で示されるように、ランプ１５に対する方向に移動が可能な構成となっている。
【００６４】
つまり、図５に示されたチョッパー１６の回転中心１７ａとランプからの光束（点線円で示されている）との距離Ｒを変えることができる。例えば、図５に示された状態では、距離Ｒがかなり小さいので、照明光量は小さい状態にある。距離Ｒを大きくする（チョッパー駆動部１７をランプ１５から遠ざける）ことで、光束が通過できる切り欠き部が長くなるため、照射時間が長くなり、照明光量を大きくすることができる。
【００６５】
上述のように、新しく生成した分光画像はＳ／Ｎとしては不十分である可能性があることと、生成に必要ないずれかの信号が飽和している場合には正しい演算が行われたことにはならないので、照明光量を制御する必要がある。この光量調節をチョッパー１６およびチョッパー駆動部１７が担うことになる。
【００６６】
また、光源部４１にコネクタ１１を介して接続されたスコープ１０１は、先端部１０３に対物レンズ１９及びＣＣＤ等の固体撮像素子２１（以下、単にＣＣＤと記載する）を備えている。本実施例におけるＣＣＤは単板式（同時式電子内視鏡用に用いられるＣＣＤ）であり、原色型である。なお、その色フィルタの配列を図６に示す。また、ＲＧＢのそれぞれの分光感度特性を図７に示す。
【００６７】
また、図４に示すように、挿入部１０２には、光源部４１から照射された光を先端部１０３に導くライトガイド１４、ＣＣＤで得られた被検体の画像を本体処理装置４３に伝送するための信号線、また、処置を行うための鉗子チャネル２８等が備えられている。なお、鉗子チャネル２８に鉗子を挿入するための鉗子口２９は、操作部１０４近傍に設けられている。
【００６８】
また、本体処理装置４３は、光源部４１と同様、コネクタ１１を介してスコープ１０１に接続される。本体処理装置４３には、ＣＣＤ２１を駆動するためのＣＣＤドライブ回路４３１が設けられている。また、通常画像を得るための信号回路系として色信号処理系を有する。
【００６９】
色信号処理系は、ＣＣＤ２１に接続され、ＣＣＤ２１で得られた信号のサンプリング等を行いＲＧＢ信号を生成するサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ回路）４３３ａ乃至４３３ｃ、Ｓ／Ｈ回路４３３ａ乃至４３３ｃの出力に接続され、色信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’の生成を行う色信号処理部４３５を有する。
【００７０】
色信号処理部４３５から切換部４５０を介して、共通化回路部（４５１〜４５５）に色信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’が送られる。
【００７１】
一方、分光画像を得るための信号回路系として、Ｓ／Ｈ回路４３３ａ乃至４３３ｃの出力にマトリックス演算部４３６が設けられ、ＲＧＢ信号に対して所定のマトリックス演算が行われる。マトリックス演算とは、カラー画像信号同士に加算処理等を行い、また、上述のマトリックス算出方法（あるいはその変形例）により求められたマトリックスを乗算する処理をいう。
【００７２】
なお、本実施例では、このマトリックス演算の方法として、電子回路処理（電子回路を用いたハードウェアによる処理）を用いた方法について説明するが、後述の実施例のように、数値データ処理（プログラムを用いたソフトウェアによる処理）によるものとしても良い。また、実施するにあたっては、これらの組み合わせとすることも可能である。
【００７３】
図８に、マトリックス演算部４３６の回路図を示す。ＲＧＢ信号はそれぞれ抵抗群３１ａ乃至３１ｃを介して、増幅器３２ａ乃至３２ｃに入力される。それぞれの抵抗群は、ＲＧＢ信号がそれぞれ接続される複数の抵抗を有しており、それぞれの抵抗の抵抗値はマトリクス係数に応じた値となっている。即ち、それぞれの抵抗によりＲＧＢ信号の増幅率を変化させ、増幅器で加算（減算でも良い）する構成となっている。それぞれの増幅器３２ａ乃至３２ｃの出力は、マトリックス演算部４３６の出力となる。つまり、このマトリックス演算部４３６は、いわゆる重み付け加算処理を行っている。なお、ここで用いられるそれぞれの抵抗における抵抗値を可変としても良い。
【００７４】
マトリックス演算部４３６の出力は、それぞれ積算部４３８ａ乃至４３８ｃに接続され、積分演算が行われた後、それぞれの分光画像信号ΣＦ1乃至ΣＦ3に対して色調整部４４０にて後述する色調整演算が行われ、分光画像信号ΣＦ1乃至ΣＦ3よりカラーチャンネルＲch、Ｇch、Ｂchが生成され、切換部４５０を介して、カラーチャンネルＲch、Ｇch、Ｂchが前述の共通化回路部（４５１〜４５５）に送られる。色調整部４４０は、分光画像信号を表示出力装置としての表示モニタ１０６へ表示出力する際の色調を調整する機能を有する。なお、色調整部４４０の構成及び動作については、後述する。
【００７５】
なお、切換部４５０は、通常画像と分光画像の切換えを行うものであり、また分光画像同士の切換表示も可能である。つまり操作者は、通常画像、Ｒchによる分光チャンネル画像、Ｇchによる分光チャンネル画像、Ｂchによる分光チャンネル画像から選択的に表示することができる。また、いずれか２つ以上の画像を同時に表示モニタ１０６に表示可能な構成としても良い。特に、通常画像と分光チャンネル画像を同時に表示可能とした場合には、一般的に観察を行っている通常画像と分光チャンネル画像を簡単に対比することができ、それぞれの特徴（通常画像の特徴は色度合いが通常の肉眼の観察に近く観察しやすい。分光チャンネル画像の特徴は通常画像では観察できない所定の血管等を観察することができる。）を加味した上で、観察することができ診断上非常に有用である。
【００７６】
次に、生体観測装置の回路規模を抑えつつ、ホワイトバランス（以下、ＷＢ）処理などの色調整処理、γ調整などの階調変換処理、輪郭補正などの空間周波数強調処理等の必要な信号処理を行うための回路を共通化する共通化回路部（４５１〜４５５）の構成について説明する。
【００７７】
共通化回路部（４５１〜４５５）は、ＷＢ処理、γ処理、強調処理を通常観察画像と分光観察画像で共用可能な構成としたものである。
【００７８】
本実施例１では、図４に示すように、通常観察画像と分光観察画像を生成する際に、以下の回路ａ）〜ｃ）は共通に使用する構成とする。ａ）ＷＢ回路４５１、ｂ）γ補正回路４５２、ｃ）強調回路４５４を共有化する。
【００７９】
色調整部４４０の出力とマトリックス演算部４３６の出力とは、切換部４５０を介してＷＢ回路４５１、γ補正回路４５２、及び色変換回路(1)４５３に供給されて、Ｙ信号、Ｒ−Ｙ信号、Ｂ−Ｙ信号が生成され、さらに後述の強調された輝度信号ＹEH、Ｒ−Ｙ信号、Ｂ−Ｙ信号が生成されて、色変換回路(2)４５５に供給され、Ｒ，Ｇ，Ｂ出力としてを表示モニタ１０６に送られる。
【００８０】
次に、本実施の形態における電子内視鏡装置１００の動作について図４を参照して説明する。
【００８１】
なお、以下においては、まず通常画像を観察する際の動作について説明し、後に分光画像を観察する際の動作について説明する。
【００８２】
まず、光源部４１の動作を説明すると、制御部４２からの制御信号に基づいて、チョッパー駆動部１７は、所定の位置に設定され、チョッパー１６を回転させる。ランプ１５からの光束は、チョッパー１６の切り欠き部を通過し、集光レンズにより、スコープ１０１と光源部４１の接続部にあるコネクタ１１内に設けられた光ファイババンドルであるライトガイド１４の入射端に、集光される。
【００８３】
集光された光束は、ライトガイド１４を通り、先端部１０３に設けられた照明光学系から被検体の体内に照射される。照射された光束は、被検体内で反射し、対物レンズ１９を介して、ＣＣＤ２１において図６で示した色フィルタ別に信号が収集される。
【００８４】
ＣＣＤ２１で収集された信号は、各フィルタ毎にＳ／Ｈ回路４３３ａ乃至４３３ｃに入力され、それぞれＲ・Ｇ・Ｂ信号が生成される。さらにＲ・Ｇ・Ｂ信号は、色信号処理部４３５にて色信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’が生成され、切換部４５０を介して、前述の共通化回路部（４５１〜４５５）に送られる。
【００８５】
次に、分光画像を観察する際の動作について説明する。なお、通常画像の観察と同様の動作を行うものに関しては、ここでは省略する。
【００８６】
操作者は、本体１０５に設けられているキーボードあるいはスコープ１０１の操作部１０４に設けられているスイッチ等を操作することにより、通常画像から分光画像を観察する指示をおこなう。この時、制御部４２は、光源部４１および本体処理装置４３の制御状態を変更する。
【００８７】
具体的には、必要に応じて、光源部４１から照射される光量を変更する。上述のように、ＣＣＤ２１からの出力が飽和することは望ましくないため、通常画像に比して照明光量を小さくする。また、ＣＣＤからの出力信号が飽和しないように制御するとともに、飽和しない範囲にて照明光量を変化させることもできる。
【００８８】
また、本体処理装置４３への制御変更としては、切換部４５０から出力される信号を色信号処理部４３５から色調整部４４０から出力される信号に切換える。また、Ｓ／Ｈ回路４３３ａ乃至４３３ｃの出力は、マトリックス演算部４３６で増幅・加算処理が行われ、それぞれの帯域に応じて積算部４３８ａ乃至４３８ｃに出力され、更に色調整部４４０に出力される。チョッパー１６で、照明光量を小さくした場合でも、積算部４３８ａ乃至４３８ｃにて、保存・積算することで、図２に示したように、信号強度を上げることができ、また、Ｓ／Ｎが向上した分光画像を得ることができる。
【００８９】
以下、本実施例における具体的なマトリックス演算部４３６のマトリックス処理について記載する。本実施例では、図７に実線で示されたＲＧＢの分光感度特性から、同図中に示された理想的な狭帯域バンドパスフィルタＦ1乃至Ｆ3（ここではそれぞれの透過波長領域をＦ1：590nm〜620nm、Ｆ2：520nm〜560nm、Ｆ3：400nm〜440nmとした）に近いバンドパスフィルタ（以下擬似バンドパスフィルタと呼ぶ）を作成しようとした場合、前述の（１）式から（５）式に示した内容により、以下のマトリックスが最適となる。
【００９０】
［数１９］
2006325974.tif 000020
更に、（６）式及び（７）式に示した内容により補正を行うと、以下の補正係数を得る。
【００９１】
［数２０］
2006325974.tif 000021
なお、（６）式に示す光源のスペクトルＳ（λ）は図９に、（７）式に示す注目する生体の反射スペクトルＨ（λ）は図１０に示すものとの先見情報を使用している。
【００９２】
従って、マトリックス演算部４３６にて行われる処理は、数学的には以下のマトリックス演算と同値となる。
【００９３】
［数２１］
2006325974.tif 000022
このマトリックス演算を行うことにより擬似フィルタ特性（図７にはフィルタ擬似Ｆ1乃至Ｆ3の特性として示されている）が得られる。即ち、上述のマトリックス処理は、カラー画像信号に、上述のようにして予め生成された擬似バンドパスフィルタ（即ちマトリックス）を用いて、分光画像信号を作成するものである。
【００９４】
この擬似フィルタ特性を用いて生成された内視鏡画像の一例を以下に示す。
【００９５】
図１１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。
【００９６】
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１２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。
【００９７】
体腔内組織５１の通常画像観察時におけるＲＧＢ光は、図１３に示すように、各波長域がオーバーラップしているために、
（１）Ｂ帯域光によりＣＣＤ２１で撮像される撮像信号には図１４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、
（２）また、Ｇ帯域光によりＣＣＤ２１で撮像される撮像信号には図１５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、
（３）さらにＲ帯域光によりＣＣＤ２１で撮像される撮像信号には図１６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。
【００９８】
そして内視鏡装置本体１０５により、これらＲＧＢ撮像信号を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。
【００９９】
上述のマトリックス演算部４３６におけるマトリックス処理は、カラー画像信号に、上述のようにして予め生成された擬似バンドパスフィルタ（マトリックス）を用いて、分光画像信号を作成するものである。例えば図１７に示すような所望の深層組織情報が抽出可能な離散的で狭帯域な分光特性の擬似バンドパスフィルタＦ1乃至Ｆ3を用いて、分光画像信号Ｆ1乃至Ｆ3が得られる。擬似バンドパスフィルタＦ1乃至Ｆ3は、図１７に示すように、各波長域がオーバーラップしていないために、
（４）擬似バンドパスフィルタＦ3による分光画像信号Ｆ3には図１８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、
（５）擬似バンドパスフィルタＦ2による分光画像信号Ｆ2には図１９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
（６）擬似バンドパスフィルタＦ1による分光画像信号Ｆ1には図２０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。
【０１００】
つぎに、このようにして得られた分光画像信号Ｆ1乃至Ｆ3に対して色調整部４４０は、最も単純な色変換の例として、分光画像信号Ｆ1をカラーチャンネルＲchに、分光画像信号Ｆ2をカラーチャンネルＧchに、分光画像信号Ｆ3をカラーチャンネルＢchに、それぞれ割り付け、切換部４５０を介して、表示モニタ１０６に出力する。
【０１０１】
色調整部４４０は、図２１に示すように、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４４０ａを構成している。
【０１０２】
色変換処理回路４４０ａに入力する分光画像信号Ｆ1乃至Ｆ3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。
【０１０３】
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。なお、ＬＵＴ６３ａ，６３ｂ，６３ｃを削除し、これらのγ補正や、適当な階調変換処理機能を、共通化回路部のγ補正回路４５２のみで行なうようにしてもよい。
【０１０４】
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。
【０１０５】
係数変更回路６４による変更は、スコープ１０１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。
【０１０６】
これら制御信号を受けた係数変更回路６４は、予め色調整部４４０内に記憶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。
【０１０７】
次に具体的な色変換処理内容について述べる。式（２２）に色変換式の一例を示す。
【０１０８】
［数２２］
2006325974.tif 000023
この式（２２）による処理は、分光チャンネル画像Ｒch、Ｇch、Ｂchに分光画像信号Ｆ1乃至Ｆ3を波長の短い順に割り当てる色変換である。
【０１０９】
これらカラーチャンネルＲch、Ｇch、Ｂchによるカラー画像で観察した場合、例えぱ図２２に示すような画像となる。太い血管が深い位置にあり、分光画像信号Ｆ3が反映され、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分光画像信号Ｆ2が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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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（２３）に示す変換が有効となる。
【０１１２】
［数２３］
2006325974.tif 000024
この式（２３）による処理は、分光画像信号Ｆ1をある一定の比率で分光画像信号Ｆ2に混合し生成されたデータを新たに分光Ｇチャンネル画像Ｇchとする変換例であり、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。
【０１１３】
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、スコープ１０１の操作部に設けられたモード切替スイッチ（図示せず）に連動して色変換処理回路４４０ａ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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
そして、ユーザはスコープ１０１の操作部等を操作して、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補正テーブル、γ補正テーブルが適用される。
【０１１６】
色変換処理回路４４０ａは３×３マトリックス回路６１からなるマトリックス演算器により色変換するとしたが、これに限らず、数値演算プロセッサ（ＣＰＵ）やＬＵＴで色変換処理手段を構成してもよい。
【０１１７】
例えば、上記実施例では、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４４０ａを示したが、図２３に示すように、色変換処理回路４４０ａ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、スコープ１０１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いてテーブルの内容を変更する動作を行なう。
【０１１８】
なお、擬似バンドパスフィルタＦ1乃至Ｆ3のフィルタ特性は可視光域に限定されず、擬似バンドパスフィルタＦ1乃至Ｆ3の第１の変形例として、フィルタ特性を例えば図２４に示すようなの離散的な分光特性の狭帯域としても良い。この第１の変形例のフィルタ特性は、生体表面の凹凸と極深層付近の吸収体を観察するために、Ｆ3を近紫外域に設定し、Ｆ1を近赤外域に設定することで、通常画像観察では得られない画像情報を得るのに好適である。
【０１１９】
また、擬似バンドパスフィルタＦ1乃至Ｆ3の第２の変形例として、図２５に示すように擬似バンドパスフィルタＦ2の代わりに、フィルタ特性が短波長域で近接する２つの擬似バンドパスフィルタＦ3a、Ｆ3bとしても良い。これは、この付近の波長帯域が生体の極表層付近までしか深達しないことを利用して、吸収特性より散乱特性の微妙な差を映像化するのに好適である。医学上は、早期ガンなど粘膜表層付近の細胞配列の乱れを伴う疾患の識別診断に利用することが想定される。
【０１２０】
さらに、擬似バンドパスフィルタＦ1乃至Ｆ3の第３の変形例として、図２６に示すように所望の層組織情報が抽出可能な離散的な分光特性の２バンドの狭帯域のフィルタ特性の２つの擬似バンドパスフィルタＦ2、Ｆ3をマトリックス演算部４３６を生成するようにしてもよい。
【０１２１】
図２６の擬似バンドパスフィルタＦ2、Ｆ3の場合、色調整部４４０は、狭帯域の分光画像観察時での画像のカラー化において、分光チャンネル画像Ｒch←分光画像信号Ｆ2、分光チャンネル画像Ｇch←分光画像信号Ｆ3、分光チャンネル画像Ｂch←分光画像信号Ｆ3として、ＲＧＢ３チャンネルのカラー画像を生成する。
【０１２２】
すなわち、分光画像信号Ｆ2及び分光画像信号Ｆ3に対して、色調整部４４０は以下の式（２４）によりＲＧＢ３チャンネルのカラー画像（Ｒch、Ｇch、Ｂch）を生成する。
【０１２３】
［数２４］
2006325974.tif 000025
例えば、ｈ11＝１、ｈ12＝０、ｈ21＝０、ｈ22＝１．２、ｈ31＝０、ｈ32＝０．８とする。
【０１２４】
例えば分光画像Ｆ3は中心波長が主に４１５ｎｍに相当する画像、分光画像Ｆ2は中心波長が主に５４０ｎｍに相当する画像である。
【０１２５】
また、例えば、分光画像Ｆ3は中心波長が主に４１５ｎｍに相当する画像、分光画像Ｆ2は中心波長が主に５４０ｎｍに相当する画像、分光画像Ｆ1は中心波長が主に６００ｎｍに相当する画像として演算されていても、色調整部４４０でＦ1画像を使用せずに、Ｆ2、Ｆ3画像でカラー画像を構成することもできる。この場合、式（２４）の代りに以下の式（２４’）のマトリックス演算を適用すればよい。
【０１２６】
Ｒch＝ｈ11×Ｆ1＋ｈ12×Ｆ2＋ｈ13×Ｆ3
Ｇch＝ｈ21×Ｆ1＋ｈ22×Ｆ2＋ｈ23×Ｆ3
Ｂch＝ｈ31×Ｆ1＋ｈ32×Ｆ2＋ｈ33×Ｆ3      …（２４’）
上記式（２４’）のマトリックス演算で、ｈ11、ｈ13、ｈ21、ｈ22、ｈ31、ｈ32の係数を０として、他係数を所定の数値に設定すればよい。
【０１２７】
このように本実施例によれば、通常の電子内視鏡画像（通常画像）を生成するためのカラー画像信号を利用して、擬似的な狭帯域フィルタを生成することにより、分光画像用の光学的波長狭帯域バンドパスフィルタを用いずに、血管パターン等の所望の深部の組織情報を有する分光画像を得ることができると共に、色調整部４４０の色変換処理回路４４０ａのパラメータを分光画像に応じて設定することで、狭帯域の分光画像観察時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効果的に分離して視認することできる。
【０１２８】
また、特に、色調整部４４０において、
（１）２バンドの分光画像の場合、例えば４１５ｎｍに相当する画像をカラーチャンネルＧch、Ｂchに、例えば５４０ｎｍに相当する画像をカラーチャンネルＲchに割り付けた場合、
あるいは、
（２）３バンドの分光画像の場合、例えば４１５ｎｍに相当する画像をカラーチャンネルＢchに、例えば４４５ｎｍに相当する画像をカラーチャンネルＧchに、例えば５００ｎｍに相当する画像をカラーチャンネルＲchに割り付けた場合、次の画像効果が得られる。
【０１２９】
・生体組織の最表層の上皮、あるいは粘膜が低彩度の色で再現され、最表層の毛細血管が低輝度、つまり暗線として再現されることで、最表層の毛細血管の高い視認性が得られる。
【０１３０】
・同時に、毛細血管より深い位置の血管が色相方向で青方向へ回転して再現されるため、最表層の毛細血管との識別がより容易になる。
【０１３１】
また、前記チャンネルの割り当て方法によれば、大腸内視鏡検査において通常画像観察下では黄色調で観測される残渣および胆汁が赤色調で観測される。
【０１３２】
また、擬似バンドパスフィルタＦ1乃至Ｆ3の第４の変形例として、マトリックス演算部４３６からの分光画像(Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3)は、以下の手順で生成する。
【０１３３】
Ｆ1：520 乃至560nmの波長領域の画像（Ｇ帯域に相当）
Ｆ2：400 乃至440nmの波長領域の画像（Ｂ帯域に相当）
Ｆ3：400 乃至440nmの波長領域の画像（Ｂ帯域に相当）
上記分光画像（Ｆ1〜Ｆ3）を積算処理及び色調整処理した画像、並びに通常観察画像(Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’)は、切換部４５０にて、フロントパネルやキーボードに設けられた図示しないモード切換えスイッチにより選択される。
【０１３４】
上記切換部４５０からの出力は、ＷＢ回路４５１及びγ補正回路４５２の処理が施された後に、色変換部(1)４５３にて輝度信号（Ｙ）と色差信号（Ｒ−Ｙ／Ｂ−Ｙ）に変換される。
【０１３５】
上記変換後の輝度信号Ｙについて、強調回路４５４により輪郭補正が実施される。
【０１３６】
その後、色変換部(2)４５５により、再度ＲＧＢに変換されて、表示モニタ１０６に出力される。
【０１３７】
本実施例１の構成による効果は、通常観察画像と分光観察画像について、ＷＢ／γ／強調処理を共通にし使用することが可能となること、又、マトリックス演算部４３６からの分光画像（Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3）をＧ−Ｂ−Ｂとして出力する為、色変換部(1)４５３にて変換された分光画像の輝度信号には、Ｂの成分が多く含まれることになる為、Ｂ分光画像により得られる表層の血管画像について重点的に強調処理を施すことが可能となること、である。
【０１３８】
なお、図４の実施例１では、主にＷＢ、γ補正、強調処理を通常観察画像系と分光観察画像系で共有化する構成を示しているが、本発明はこれに限定されることなく、ＷＢ、階調変換、空間周波数強調処理のうち少なくとも１つが共有化された構成であってもよい。
【０１３９】
図２７はマトリックス演算部の他の構成例を示すブロック図である。  
マトリックス演算部４３６以外の構成は、図４と同様である。図２７に示すマトリックス演算部４３６の構成が、図８に示したマトリックス演算部４３６の構成と異なるのみである。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。
【０１４０】
図８では、マトリックス演算を電子回路による、いわゆるハードウェア処理により行うこととしたが、図２７の構成例では、この演算を数値データ処理（プログラムを用いたソフトウェアによる処理）により行う。
【０１４１】
図２７に示すマトリックス演算部４３６は、ＲＧＢそれぞれのカラー画像信号を記憶しておく画像メモリ５０を有する。また、式（２１）に示されたマトリックス「Ａ’」のそれぞれの値が数値データとして記憶されている係数レジスタ５１を有する。
【０１４２】
係数レジスタ５１と画像メモリ５０は、乗算器５３ａ乃至５３ｉに接続され、さらに乗算器５３ａ、５３ｄ、５３ｇは、乗算器５４ａに接続され、乗算器５４ａの出力が、図４における積算部４３８ａと接続される。また、乗算器５３ｂ、５３ｅ、５３ｈは、乗算器５４ｂに接続され、その出力は積算部４３８ｂと接続される。また、乗算器５３ｃ、５３ｆ、５３ｉは、乗算器５４ｃに接続され、その出力が積算部４３８ｃと接続される。
【０１４３】
本実施例の動作としては、入力されたＲＧＢ画像データは、一度画像メモリ５０に記憶される。次に、所定の記憶装置（図示しない）に保存されている演算プログラムにより、係数レジスタ５１からマトリックス「Ａ’」の各係数が画像メモリ５０に記憶されたＲＧＢ画像データと、乗算器で乗算される。
【０１４４】
なお、図２７には、Ｒ信号と各マトリックス係数が乗算器５３ａ乃至５３ｃで乗算される例が示されている。また、同図のように、Ｇ信号と各マトリックス係数が乗算器５３ｄ乃至５３ｆで乗算され、Ｂ信号と各マトリックス係数が乗算器５３ｇ乃至５３ｉで乗算される。マトリックス係数とそれぞれ乗算されたデータは、乗算器５３ａ、５３ｄ、５３ｇの出力が、乗算器５４ａで、乗算器５３ｂ、５３ｅ、５３ｈの出力が、乗算器５４ｂで、また、乗算器５３ｃ、５３ｆ、５３ｉの出力は、乗算器５４ｃでそれぞれ乗算される。乗算器５４ａの出力は、積算部４３８ａに送られる。また、乗算器５４ｂ、乗算器５４ｃの出力は、それぞれ積算部４３８ｂ、４３８ｃに送られる。
【０１４５】
本実施例によると、図８の例と同様、血管パターンが鮮明に表示される分光画像を得ることができる。
【０１４６】
また、図２７の例では、図８の例のようにハードウェアによってマトリックス処理を行うのではなく、ソフトウェアを用いて行うため、例えば、各マトリックス係数の変更などに迅速に対応することができる。
【０１４７】
また、マトリックス係数を結果の値のみ、即ち、マトリックス「Ａ’」としてではなく、Ｓ（λ）、Ｈ（λ）、Ｒ（λ）、Ｇ（λ）、Ｂ（λ）別に記憶しておき、必要に応じて演算することによりマトリックス「Ａ’」を求めて使用するとした場合には、この中の１つの要素のみを変更することができ、利便性が向上する。例えば、照明光の分光特性Ｓ（λ）のみの変更等が可能である。
【実施例２】
【０１４８】
図２８は本発明の実施例２に係る電子内視鏡装置の構成を示すブロック図である。
【０１４９】
実施例２は、実施例１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付して説明は省略する。
【０１５０】
本実施例は、主として実施例１とは、照明光量の制御を行う光源部４１が異なるものである。本実施例では、光源部４１から照射される光量の制御をチョッパーではなく、ランプ１５の電流制御により行う。具体的には、図２８に示されたランプ１５に光量制御部としての電流制御部１８が設けられている。
【０１５１】
本実施例の動作としては、制御部４２により、ＲＧＢのいずれのカラー画像信号も飽和状態とならないように、ランプ１５に流れる電流の制御を行う。これにより、ランプ１５は発光のために使用される電流が制御されるため、その光量は、その電流の大きさに応じて変化する。
【０１５２】
なお、その他の動作に関しては、実施例１と同様であるため、ここでは省略する。
【０１５３】
本実施例によると、実施例１と同様、血管パターンが鮮明に表示される分光画像を得ることができる。また、本実施例では、実施例１のようにチョッパーを用いた光量制御方法に比して、制御方法が簡単であるという利点がある。
【実施例３】
【０１５４】
図２９及び図３０は本発明の実施例３に係わり、図２９は電子内視鏡装置の構成を示すブロック図、図３０は図２９のＣＣＤの電荷蓄積時間を示す図である。
【０１５５】
実施例３は、実施例１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。
【０１５６】
本実施例は、主として実施例１とは光源部４１およびＣＣＤ２１が異なるものである。実施例１では、ＣＣＤ２１に図６で示したカラーフィルタが設けられ、このカラーフィルタによってカラー信号を生成するいわゆる同時式であったのに対し、本実施例３では、照明光を１フレームの期間にＲＧＢの順に照明してカラー信号を生成するいわゆる面順次式を用いる。
【０１５７】
図２９に示すように、本実施例における光源部４１は、ランプ１５の前面に調光を行う絞り２５が設けられ、絞り２５のさらに前面には、Ｒ，Ｇ，Ｂの面順次光を出射するために１フレームで例えば１回転するＲＧＢ回転フィルタ２３が設けられている。また、絞り２５は、光量制御部としての絞り制御部２４に接続されており、絞り制御部２４からの制御信号に応じて、ランプ１５から照射された光束のうち透過させる光束を制限し、光量を変化させることで、調光可能としている。また、ＲＧＢ回転フィルタ２３は、ＲＧＢ回転フィルタ制御部２６に接続され、所定の回転速度で回転する。
【０１５８】
本実施例における光源部の動作としては、ランプ１５から出力された光束が、絞り２５で所定の光量に制限され、絞り２５を透過した光束は、ＲＧＢ回転フィルタ２３を介することによって、所定の時間毎にＲ・Ｇ・Ｂそれぞれの照明光として、光源部から出力される。また、それぞれの照明光は、被検体内で反射し、ＣＣＤ２１で受光される。ＣＣＤ２１で得られた信号は、照射される時間に応じて、内視鏡装置本体１０５に設けられた切換部（図示しない）で振り分けられ、Ｓ／Ｈ回路４３３ａ乃至４３３ｃにそれぞれ入力される。つまり、光源部４１からＲのフィルタを介した照明光が照射された場合には、ＣＣＤ２１で得られた信号は、Ｓ／Ｈ回路４３３ａに入力されることになる。なお、その他の動作については実施例１と同様であるため、ここでは省略する。
【０１５９】
本実施例３によると、実施例１と同様、血管パターンが鮮明に表示される分光画像を得ることができる。また、本実施例３では、実施例１と異なり、いわゆる面順次方式によるメリットを享受することができる。なお、このメリットとは、例えば後述する図３１の変形例のようなものが挙げられる。
【０１６０】
また、上述の実施例１では、ＲＧＢカラー信号の飽和を避けるために、照明光量（光源部からの光量）を制御・調節している。これに対し、本実施例３では、ＣＣＤ２１の電子シャッターを調整する方法を採用している。ＣＣＤ２１では、一定時間内に入射した光強度に比例した電荷が蓄積し、その電荷量を信号としている。この蓄積時間に相当するのが、電子シャッターと呼ばれるものである。この電子シャッターをＣＣＤドライブ回路４３１にて調節することで、電荷の蓄積量即ち信号量を調整することができる。図３０に示すように、電荷蓄積時間を１フレーム毎に順次変化させた状態でのＲＧＢカラー画像を得ることで、同様の分光画像を得ることができる。即ち、前述のそれぞれの実施例において、絞り２５による照明光量の制御は通常画像を得るために用い、分光画像を得る際には、電子シャッターを変化させることにより、Ｒ，Ｇ，Ｂカラー信号の飽和を避けることが可能である。
【０１６１】
図３１は本発明の実施例３の他の例であるＣＣＤの電荷蓄積時間を示す図である。本例は、図３０の例と同様に、面順次方式を利用し、かつ、この面順次方式の利点を生かしたものである。すなわち、図３０の例での電子シャッター制御による電荷蓄積時間にＲ，Ｇ，Ｂ毎に重み付けを加えることで、分光画像データの生成を簡素化することができるものである。図３１の例では、ＣＣＤ２１の電荷蓄積時間を１フレーム期間内にＲ，Ｇ，Ｂ毎に変化させることができるＣＣＤドライブ回路４３１を有していることになる。その他は、図３０の例と同様である。
【０１６２】
図３１の例の動作としては、ＲＧＢ回転フィルタ２３を介してそれぞれの照明光が照射された場合に、ＣＣＤ２１における電子シャッターによる電荷蓄積時間を変化させる。ここで、照明光がＲ，Ｇ，Ｂのそれぞれの場合におけるＣＣＤ２１の電荷蓄積時間をｔｄr、ｔｄg、ｔｄb（なお同図ではＢのカラー画像信号は蓄積時間を設けていないためｔｄbは省略されている）とする。例えば、（２１）式にて示されたマトリックス処理を行う場合のＦ３擬似フィルタ画像は、通常内視鏡にて得られるＲＧＢ画像から、
［数２５］
Ｆ3＝−０．０５０Ｒ−１．７７７Ｇ＋０．８２９Ｂ    …（２５）
の演算を行うので、図３０でのＲＧＢ別の電子シャッター制御による電荷蓄積時間を
［数２６］
ｔｄr：ｔｄg：ｔｄb＝０．０５０：１．７７７：０．８２９    …（２６）
となるように設定すれば良い。また、マトリックス演算部では、単にＲとＧ成分のみ反転させた信号とＢ成分を加算する。これにより、実施例１乃至実施例３と同様の分光画像を得ることができる。
【０１６３】
図３０及び図３１の実施例３によると、血管パターンが鮮明に表示される分光画像を得ることができる。また、図３１の例では、カラー信号の作成に面順次方式を利用しており、さらに電子シャッターを用いてカラー信号毎に電荷蓄積時間を異ならせることができるため、これにより、マトリックス演算部においては、単に加算、差分処理を行うだけでよく、処理を簡略化することが可能である。すなわち、電子シャッター制御でマトリクス演算相当の動作を行え、処理を簡略化することができる。
【０１６４】
なお、実施例１乃至３の光量制御と実施例３（図３０又は図３１の例）の電子シャッター（電荷蓄積時間）の制御とを同時に行うように構成できることは勿論である。また、前述したように、通常観察画像はチョッパー等による照明光量の制御で行い、分光観察画像を得る際には、電子シャッターによる制御を行うようにしてもよいことは勿論である。
【実施例４】
【０１６５】
図３２及び図３３は本発明の実施例４の生体観測装置に係り、図３２は色フィルタの配列を示す図、図３３は図３２に色フィルタの分光感度特性を示す図である。
【０１６６】
実施例４の生体観測装置は、実施例１の図４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。
【０１６７】
本実施例は、主として実施例１とＣＣＤ２１に設けられたカラーフィルタが異なるものである。実施例１では、図６で示したようにＲＧＢ原色型カラーフィルタが用いられるのに対し、本実施例では、補色型のカラーフィルタを用いる。
【０１６８】
この補色型フィルタの配列は図３２に示されているように、Ｇ、Ｍｇ、Ｙｅ、Ｃｙの各要素から構成される。なお、原色型カラーフィルタの各要素と補色型カラーフィルタの各要素の関係は、Ｍｇ＝Ｒ＋Ｂ、Ｃｙ＝Ｇ＋Ｂ、Ｙｅ＝Ｒ＋Ｇとなる。
【０１６９】
この場合、ＣＣＤ２１の全画素読み出しを行い、各色フィルタからの画像を信号処理又は画像処理することになる。また、原色型カラーフィルタについての（１）式〜（８）式及び（１９）式〜（２１）式について、補色型カラーフィルタの場合に変形すると、以下の（２７）式より（３３）式のようになる。但し、目標とする狭帯域のバンドパスフィルタの特性は同じとする。
【０１７０】
［数２７］
2006325974.tif 000026
［数２８］
2006325974.tif 000027
［数２９］
ｋG＝（∫Ｓ（λ）×Ｈ（λ）×Ｇ（λ）ｄλ）−１
ｋMg＝（∫Ｓ（λ）×Ｈ（λ）×Ｍｇ（λ）ｄλ）−１
ｋCy＝（∫Ｓ（λ）×Ｈ（λ）×Ｃｙ（λ）ｄλ）−１
ｋYe＝（∫Ｓ（λ）×Ｈ（λ）×Ｙｅ（λ）ｄλ）−１        …（２９）
［数３０］
2006325974.tif 000028
［数３１］
2006325974.tif 000029
［数３２］
2006325974.tif 000030
［数３３］
2006325974.tif 000031
また、図３３に、補色型カラーフィルタを用いた場合の分光感度特性、目標とするバンドパスフィルタ及び上記（２７）式乃至（３３）式により求められ擬似バンドパスフィルタの特性を示す。
【０１７１】
なお、補色型フィルタを用いる場合には、図４で示されるＳ／Ｈ回路は、それぞれＲ・Ｇ・Ｂではなく、Ｇ・Ｍｇ・Ｃｙ・Ｙｅについて行われることは言うまでもない。
【０１７２】
本実施例によると、実施例１と同様、血管パターンが鮮明に表示される分光画像を得ることができる。また、本実施例では、補色型カラーフィルタを用いた場合のメリットを享受することができる。
【０１７３】
以上、本発明における各実施例について説明を行ったが、本発明は、上記実施例を種々組みあせて用いても良く、また趣旨を一脱しない範囲での変形も考えられる。
【０１７４】
例えば、既に述べた全ての実施例に対して、臨床中その他のタイミングにて操作者自ら新規の擬似バンドパスフィルタを作成し、臨床に適用することもできる。即ち、実施例１で示すと図４中の制御部４２に、マトリックス係数を演算・算出することのできる設計部（図示しない）を設ける。
【０１７５】
これにより、図３に示す内視鏡装置本体１０５に設けられたキーボードを介して条件を入力することで、操作者が知りたい分光画像を得るのに適した擬似バンドパスフィルタを新規に設計するとともに、算出されたマトリックス係数（（１９）式及び（３１）式のマトリックス「Ａ」の各要素に相当）に補正係数（（２０）式及び（３２）式のマトリックス「Ｋ」の各要素に相当）を施した最終マトリックス係数（（２１）式及び（３３）式のマトリックス「Ａ’」の各要素に相当）を図４中のマトリックス演算部４３６に設定することで、即時臨床に適用することができる。
【０１７６】
図３４は、本発明に係る生体観測装置が内視鏡画像へ適用されるまでの流れを示す。この流れについて詳しく説明すると、まず、操作者は、目標となるバンドパスフィルタの情報（例えば波長帯域等）をキーボード等を介して入力する。これにより、すでに所定の記憶装置等に記憶されている光源・カラーフィルタの特性等と共に、マトリックス「Ａ’」が算出され、図３３に示されるように、目標とするバンドパスフィルタの特性と共に、そのマトリックス「Ａ’」による演算結果（擬似バンドパスフィルタ）が、スペクトル図としてモニタ上に表示される。
【０１７７】
操作者はこの演算結果を確認した後、新たに作成されたマトリックス「Ａ’」を使用する場合には、その設定を行い、このマトリックス「Ａ’」を用いて実際の内視鏡画像が生成される。また、これと共に新たに作成されたマトリックス「Ａ’」は、所定の記憶装置に記憶され、操作者の所定の操作に応じて、再度使用することができる。
【０１７８】
これにより、操作者は既存のマトリックス「Ａ’」にとらわれず、自らの経験等により新たなバンドパスフィルタを生成することができ、特に研究用として使用される場合に、効果が高いものである。
【０１７９】
本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１８０】
【図１】本発明の実施例１に係るカラー画像信号から分光画像信号を作成する際の信号の流れを示した概念図。
【図２】本発明の実施例１に係る分光画像信号の積分演算を示す概念図。
【図３】本発明の実施例１に係る生体観測装置の外観を示す外観図。
【図４】図３の生体観測装置の構成を示すブロック図。
【図５】図４のチョッパーの外観を示す外観図。
【図６】図３のＣＣＤの撮像面に配置される色フィルタの配列を示す図。
【図７】図６の色フィルタの分光感度特性を示す図。
【図８】図４のマトリックス演算部の構成を示す構成図。
【図９】本発明の実施例１に係る光源のスペクトルを示すスペクトル図。
【図１０】本発明の実施例１に係る生体の反射スペクトルを示すスペクトル図。
【図１１】図１１は図４の生体観測装置により観察する生体組織の層方向構造を示す図。
【図１２】図４の生体観測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１３】白色光の各バンドの分光特性を示す図。
【図１４】図１３の白色光による各バンド画像を示す第１の図。
【図１５】図１３の白色光による各バンド画像を示す第２の図。
【図１６】図１３の白色光による各バンド画像を示す第３の図。
【図１７】図８のマトリックス演算部で生成された分光画像の分光特性を示す図。
【図１８】図１７の各分光画像を示す第１の図。
【図１９】図１７の各分光画像を示す第２の図。
【図２０】図１７の各分光画像を示す第３の図。
【図２１】図２１は図４の色調整部の構成を示すブロック図。
【図２２】図２１の色調整部の作用を説明する図。
【図２３】図４の色調整部の変形例の成を示すブロック図。
【図２４】図１７の分光画像の第１の変形例の分光特性を示す図。
【図２５】図１７の分光画像の第２の変形例の分光特性を示す図。
【図２６】図１７の分光画像の第３の変形例の分光特性を示す図。
【図２７】本発明の実施例１に係るマトリックス演算部の他の構成例を示すブロック図。
【図２８】本発明の実施例２に係る生体観測装置の構成を示すブロック図。
【図２９】本発明の実施例３に係る生体観測装置の構成を示すブロック図。
【図３０】図２９のＣＣＤの電荷蓄積時間を示す図。
【図３１】本発明の実施例３の他の例であるＣＣＤの電荷蓄積時間を示す図。
【図３２】本発明の実施例４に係る生体観測装置における色フィルタの配列を示す図。
【図３３】図３２の色フィルタの分光感度特性を示す図。
【図３４】本発明に係る生体観測装置が内視鏡画像に適用されるまでのフローチャート。
【符号の説明】
【０１８１】
１５…ランプ
１６…チョッパー
１８…電流制御部
２４…絞り制御部
４１…光源部
４２…制御部
４３…本体処理装置（プロセッサ）
１００…電子内視鏡装置（生体観測装置）
１０１…スコープ
１０２…挿入部
１０３…先端部
１０４…アングル操作部
１０５…内視鏡装置本体
１０６…表示モニタ（表示出力装置）
４３６…マトリックス演算部
４４０…色調整部
４４０ａ…色変換処理回路
４５０…切換部
４５１…ＷＢ回路
４５２…γ補正回路
４５３…色変換部(1)
４５４…強調回路
４５５…色変換部(2)
【図１】
2006325974.tif 000032
【図２】
2006325974.tif 000033
【図３】
2006325974.tif 000034
【図４】
2006325974.tif 000035
【図５】
2006325974.tif 000036
【図６】
2006325974.tif 000037
【図７】
2006325974.tif 000038
【図８】
2006325974.tif 000039
【図９】
2006325974.tif 000040
【図１０】
2006325974.tif 000041
【図１１】
2006325974.tif 000042
【図１２】
2006325974.tif 000043
【図１３】
2006325974.tif 000044
【図１４】
2006325974.tif 000045
【図１５】
2006325974.tif 000046
【図１６】
2006325974.tif 000047
【図１７】
2006325974.tif 000048
【図１８】
2006325974.tif 000049
【図１９】
2006325974.tif 000050
【図２０】
2006325974.tif 000051
【図２１】
2006325974.tif 000052
【図２２】
2006325974.tif 000053
【図２３】
2006325974.tif 000054
【図２４】
2006325974.tif 000055
【図２５】
2006325974.tif 000056
【図２６】
2006325974.tif 000057
【図２７】
2006325974.tif 000058
【図２８】
2006325974.tif 000059
【図２９】
2006325974.tif 000060
【図３０】
2006325974.tif 000061
【図３１】
2006325974.tif 000062
【図３２】
2006325974.tif 000063
【図３３】
2006325974.tif 000064
【図３４】
2006325974.tif 000065
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月3日(2006.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体である生体に光を照射する照明部と、
その照射光に基づいて前記生体から反射される光を光電変換し、撮像信号を生成する撮像部と、
前記照明部及び／または前記撮像部の動作を制御し、表示装置へ前記撮像信号を出力する信号処理制御部とを具備し、
前記信号処理制御部が、
前記撮像信号から光学的波長狭帯域の画像に対応する分光信号を信号処理によって生成する分光信号生成部と、
前記分光信号を前記表示装置へ出力する際に分光信号を形成する複数の帯域ごとに異なった色調を割り付ける色調整部とを有し、
前記分光信号生成部と前記色調整部を少なくとも除いたその他の信号処理部が、前記撮像信号と前記分光信号の各々の信号処理において共有されたことを特徴とする生体観測装置。
【請求項２】
前記その他の信号処理部は、ホワイトバランス、階調変換、空間周波数強調処理のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の生体観測装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、生体を撮像して得られるカラー画像信号を利用して、信号処理により擬似的な狭帯域フィルタを生成し、分光画像としてモニタ上に表示する生体観測装置に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
従来より、生体観測装置として、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。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、１つの方式としては、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ている。また、内視鏡装置において通常の生体組織観察を行う場合は、別の方式としては、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、光源装置で可視光領域の白色光を発光し、該白色光による戻り光をカラーチップにて各色成分毎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によってカラー画像を得ている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
生体組織は、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、例えば特開２００２−９５６３５号公報において、可視光領域の照明光を離散的な分光特性の狭帯域なＲＧＢ面順次光を生体組織に照射し、生体組織の所望の深部の組織情報を得る狭帯域光内視鏡装置が提案されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
また、特開２００３−９３３３６号公報において、可視光領域の照明光による画像信号を信号処理し離散的な分光画像を生成し、生体組織の所望の深部の組織情報を得る狭帯域光内視鏡装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−９５６３５号公報
【特許文献２】特開２００３−９３３３６号公報
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
ところで、例えば上記特開２００３−９３３３６号公報に記載の装置では、信号処理により分光画像を得ることで、狭帯域なＲＧＢ光を生成するためのフィルタを必要としないが、得られた分光画像を単にモニタに出力しているために、モニタに表示される画像が生体組織の所望の深部の組織情報の観察に適した色調の画像とならず、視認性が良好とは言えない虞れがある。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
また、上記特開２００３−９３３３６号公報に記載の装置では、通常画像と分光画像とで回路系を分離した構成としているため、回路規模が大きく、さらに通常画像については色の調整や輪郭補正を行っているが、分光画像については色の調整や輪郭補正のような画質処理を行っていないという問題もある。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
従って、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、信号処理により得られた分光画像に基づく生体組織の所望の深部の組織情報を、観察に適した色調の画像情報に調整可能で、かつ回路規模を抑えつつ、ホワイトバランスやγ調整など必要な信号処理を行うための回路を共通化することのできる生体観測装置を提供することを目的としている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の一態様による生体観測装置は、
被検体である生体に光を照射する照明部と、
その照射光に基づいて前記生体から反射される光を光電変換し、撮像信号を生成する撮像部と、
前記照明部及び／または前記撮像部の動作を制御し、表示装置へ前記撮像信号を出力する信号処理制御部とを具備し、
前記信号処理制御部が、
前記撮像信号から光学的波長狭帯域の画像に対応する分光信号を信号処理によって生成する分光信号生成部と、
前記分光信号を前記表示装置へ出力する際に当該分光信号を形成する複数の帯域ごとに異なった色調を割り付ける色調整部とを有し、
前記分光信号生成部及び前記色調整部を少なくとも除いたその他の信号処理部が、前記撮像信号と前記分光信号の各々の信号処理において共有されることを特徴とする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
図１ないし図２６は本発明の実施例１に係わり、図１はカラー画像信号から分光画像信号を作成する際の信号の流れを示す概念図、図２は分光画像信号の積分演算を示す概念図、図３は電子内視鏡装置の外観を示す外観図、図４は図３の電子内視鏡装置の構成を示すブロック図、図５は図４のチョッパーの外観を示す外観図、図６は図３のＣＣＤの撮像面に配置される色フィルタの配列を示す図、図７は図６の色フィルタの分光感度特性を示す図、図８は図４のマトリックス演算部の構成を示す構成図、図９は光源のスペクトルを示すスペクトル図、図１０は生体の反射スペクトルを示すスペクトル図である。 
図１１は図４の電子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１２は図４の電子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１３は白色光の各バンドの分光特性を示す図、図１４は図１３の白色光による各バンド画像を示す第１の図、図１５は図１３の白色光による各バンド画像を示す第２の図、図１６は図１３の白色光による各バンド画像を示す第３の図、図１７は図８のマトリックス演算部で生成された分光画像の分光特性を示す図、図１８は図１７の各分光画像を示す第１の図、図１９は図１７の各分光画像を示す第２の図、図２０は図１７の各分光画像を示す第３の図である。 
図２１は図４の色調整部の構成を示すブロック図、図２２は図２１の色調整部の作用を説明する図、図２３は図４の色調整部の変形例の成を示すブロック図、図２４は図１７の分光画像の第１の変形例の分光特性を示す図、図２５は図１７の分光画像の第２の変形例の分光特性を示す図、図２６は図１７の分光画像の第３の変形例の分光特性を示す図である。
本発明の実施例における生体観測装置としての電子内視鏡装置では、照明用光源から被検体である生体に光を照射し、その照射光に基づいて生体から反射される光を撮像部である固体撮像素子にて受光し光電変換することにより、カラー画像信号である撮像信号を生成し、その撮像信号から光学的波長狭帯域の画像に対応する分光信号である分光画像信号を信号処理によって生成するようになっている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
以下、本発明に係る実施例１について説明する前に、本発明の基礎となるマトリックス算出方法について説明する。ここで、マトリックスとは、カラー画像（以下通常画像と呼ぶ）を生成するために取得されるカラー画像信号から、分光画像信号を生成する際に用いられる所定の係数である。  
また、このマトリックスの説明に続き、より正確な分光画像信号を求めるための補正方法、生成された分光画像信号のＳ／Ｎ比を向上させるＳ／Ｎの改善方法について説明する。なお、この補正方法、Ｓ／Ｎの改善方法に関しては、必要に応じて使用すれば良い。また、以下、ベクトル及び行列（マトリックス）は太文字あるいは「」（例えば、行列Ａを“Ａの太文字”あるいは“「Ａ」”と表記）で、それ以外は文字修飾なしで表記する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
まず、電子内視鏡装置は、Ｒ・Ｇ・Ｂのそれぞれのカラー感度特性を数値データ化する。ここで、Ｒ・Ｇ・Ｂのカラー感度特性とは、白色光の光源を用い、白色の被写体を撮像する時にそれぞれ得られる波長に対する出力の特性である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
次に、電子内視鏡装置は、抽出したい分光画像用狭帯域パンドパスフィルタＦ1・Ｆ2・Ｆ3（電子内視鏡装置は、先見情報として、構造を効率よく抽出できるフィルタの特性を知っている。このフィルタの特性とは、波長帯域が略590nm〜略610nm、略530nm〜略550nm、略400m〜略430nmをそれぞれ通過帯域とするものである。）の特性を数値データ化する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
［数３］
2006325974.tif 000066
ここで、分光特性を表すスペクトルデータとしての点列数ｎとしては、ｎ＞３であるので、（３）式は１次元連立方程式ではなく、線形最小二乗法の解として与えられる。即ち、（３）式から擬似逆行列を解けばよい。マトリックス「Ｃ」の転置行列を「ｔＣ」とすれば、（３）式は
［数４］
2006325974.tif 000067
となる。「ｔＣＣ」はｎ×ｎの正方行列であるので、（４）式はマトリックス「Ａ」についての連立方程式と見ることができ、その解は、
［数５］
2006325974.tif 000068
与えられる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
（５）式にて求められたマトリックス「Ａ」について、電子内視鏡装置は、（３）式の左辺の変換を行うことで、抽出したい狭帯域パンドパスフィルタＦ1・Ｆ2・Ｆ3の特性を近似することができる。以上が、本発明の基礎となるマトリックス算出方法の説明である。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
［数８］
2006325974.tif 000069
また、実際に最適化を行う場合は、目標とするフィルタの分光感度特性（図１中のＦ1・Ｆ2・Ｆ3）が負のときは画像表示上では０となる（つまりフィルタの分光感度特性のうち正の感度を有する部分のみ使用される）ことを利用し、最適化された感度分布の一部が負になることも許容されることが付加される。電子内視鏡装置は、ブロードな分光感度特性から狭帯域な分光感度特性を生成するためには、図１に示すように目標とするＦ1・Ｆ2・Ｆ3の特性に、負の感度特性を付加することで、感度を有する帯域を近似した成分を生成することができる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
（ｉ）前述のマトリックス算出方法における原信号（Ｒ・Ｇ・Ｂ）のいずれかが仮に飽和状態となると、処理方法におけるフィルタＦ1乃至Ｆ3の特性が、構造を効率よく抽出できるフィルタの特性（理想とする特性）と大きく異なってしまう可能性がある（Ｒ・Ｇ・Ｂの中、２つの信号だけで生成される場合は、その２つの原信号がいずれも飽和していないことが必要である）。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
（ｉｉ）カラー画像信号から分光画像信号への変換の際に、広帯域のフィルタから狭帯域フィルタを生成するため、感度の劣化が発生し、生成された分光画像信号の成分も小さくなり、Ｓ／Ｎ比が良くない。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
これにより、電子内視鏡装置は、１回の照射強度を小さくすることができ、ＲＧＢ信号のいずれもがそれぞれ飽和状態となるのを抑えることができる。また、数回に分割された画像信号は、後段でｎ枚分の加算を行う。これにより、電子内視鏡装置は、信号成分を大きくしてＳ／Ｎ比を向上させることができる。図２で、積算部４３８ａ乃至４３８ｃはＳ／Ｎ比を改善する画質調整部として機能する。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
（マトリックス算出方法の変形例）
カラー画像信号をＲ，Ｇ，Ｂ、推定する分光画像信号をＦ1，Ｆ2，Ｆ3とする。なお、厳密には、カラー画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、画像上の位置ｘ，ｙの関数でもあるので、例えばＲ（ｘ，ｙ）と表記すべきだが、ここでは省略する。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
次に、本発明に係る実施例１における電子内視鏡装置の具体的な構成について、図３を参照して説明する。なお、以下に示す他の実施例でも同様の構成である。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
図３に示すように、電子内視鏡装置１００は、内視鏡１０１と、内視鏡装置本体１０５と、表示装置としての表示モニタ１０６とを有している。また、内視鏡１０１は、被検体の体内に挿入される挿入部１０２と、挿入部１０２の先端に設けられた先端部１０３と、挿入部１０２の先端側とは反対側に設けられ、先端部１０３の湾曲動作等を指示するためのアングル操作部１０４とから主として構成されている。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
内視鏡１０１で取得された被検体の画像は、内視鏡装置本体１０５にて所定の信号処理がなされ、表示モニタ１０６において、処理された画像が表示される。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
図４に示すように、内視鏡装置本体１０５は、主に照明部としての光源部４１と、制御部４２と、本体処理装置４３から構成されている。制御部４２及び本体処理装置４３は、前記光源部４１及び／または撮像部としてのＣＤＤ２１の動作を制御し、表示装置である表示モニタ１０６へ撮像信号を出力する信号処理制御部を構成している。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
なお、本実施例では、１つのユニットである内視鏡装置本体１０５内に光源部４１と画像処理等を行う本体処理装置４３を有するものとして説明を行うが、これらの光源部４１と本体処理装置４３は、内視鏡装置本体１０５とは別のユニットとして、取り外し可能なように構成されていても良い。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
光源部４１は、制御部４２および内視鏡１０１に接続されており、制御部４２からの信号に基づいて所定の光量で白色光（完全な白色光でない場合も含む）の照射を行う。また、光源部４１は、白色光源としてのランプ１５と、光量を調整するための光量制御部としてのチョッパー１６と、チョッパー１６を駆動するためのチョッパー駆動部１７とを有している。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
また、チョッパー１６は、この切り欠き部の略中央に半径方向に延伸する突起部１６０ａを有する。なお、制御部４２は、この突起部１６０ａにより光が遮断された時にフレームを切換えることにより、１フレーム前と１フレーム後に照射される光の間隔を最小限にし、被検体の動き等によるブレを最小限にするものである。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
つまり、制御部４２は、図５に示されたチョッパー１６の回転中心１７ａとランプからの光束（点線円で示されている）との距離Ｒを変えることができる。例えば、図５に示された状態では、距離Ｒがかなり小さいので、照明光量は小さい状態にある。距離Ｒを大きくする（チョッパー駆動部１７をランプ１５から遠ざける）ことで、光束が通過できる切り欠き部が長くなるため、照射時間が長くなり、制御部４２は、照明光量を大きくすることができる。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
上述のように、電子内視鏡装置では、新しく生成した分光画像がＳ／Ｎ比としては不十分である可能性があることと、分光画像の生成に必要なＲＧＢ信号のいずれかの信号が飽和している場合には正しい演算が行われたことにはならないので、照明光量を制御する必要がある。この光量調節をチョッパー１６およびチョッパー駆動部１７が担うことになる。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
また、光源部４１にコネクタ１１を介して接続された内視鏡１０１は、先端部１０３に対物レンズ１９及びＣＣＤ等の固体撮像素子２１（以下、単にＣＣＤと記載する）を備えている。ＣＣＤ２１は、照明部を構成する光源部４１からの照射光に基づいて被検体である生体から反射される光を光電変換し、撮像信号を生成する撮像部を構成するものである。本実施例におけるＣＣＤは単板式（同時式電子内視鏡用に用いられるＣＣＤ）であり、原色型である。なお、図６はＣＤＤの撮像面に配置される色フィルタの配列を示している。また、図７は図６の色フィルタにおけるＲＧＢそれぞれの分光感度特性を示している。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
また、図４に示すように、挿入部１０２は、光源部４１から照射された光を先端部１０３に導くライトガイド１４、ＣＣＤで得られた被検体の画像を本体処理装置４３に伝送するための信号線、また、処置を行うための鉗子チャネル２８等を備えている。なお、鉗子チャネル２８に鉗子を挿入するための鉗子口２９は、操作部１０４近傍に設けられている。
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
また、本体処理装置４３は、光源部４１と同様、コネクタ１１を介して内視鏡１０１に接続される。本体処理装置４３は、ＣＣＤ２１を駆動するためのＣＣＤドライブ回路４３１を備えている。また、本体処理装置４３は、通常画像を得るための信号回路系として色信号処理系を有する。
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
一方、分光画像を得るための信号回路系として、Ｓ／Ｈ回路４３３ａ乃至４３３ｃの出力(ＲＧＢ信号)が入力され、ＲＧＢ信号に対して所定のマトリックス演算を行うマトリックス演算部４３６が設けられている。マトリックス演算とは、カラー画像信号同士に加算処理等を行い、また、上述のマトリックス算出方法（あるいはその変形例）により求められたマトリックスを乗算する処理をいう。
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
なお、本実施例では、このマトリックス演算の方法として、電子回路処理（電子回路を用いたハードウェアによる処理）を用いた方法について説明するが、後述の実施例のように、数値データ処理（プログラムを用いたソフトウェアによる処理）を用いた方法であっても良い。また、実施するにあたっては、これらの方法の組み合わせとすることも可能である。
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
図８は、マトリックス演算部４３６の回路図を示している。ＲＧＢ信号はそれぞれ抵抗群３１ａ乃至３１ｃを介して、増幅器３２ａ乃至３２ｃに入力される。それぞれの抵抗群は、ＲＧＢ信号がそれぞれ接続される複数の抵抗を有しており、それぞれの抵抗の抵抗値はマトリクス係数に応じた値となっている。即ち、それぞれの抵抗によりＲＧＢ信号の増幅率を変化させ、増幅器で加算（減算でも良い）する構成となっている。それぞれの増幅器３２ａ乃至３２ｃの出力は、マトリックス演算部４３６の出力となる。つまり、このマトリックス演算部４３６は、いわゆる重み付け加算処理を行っている。なお、ここで用いられるそれぞれの抵抗における抵抗値を可変としても良い。
【手続補正３７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
マトリックス演算部４３６の出力は、それぞれ積算部４３８ａ乃至４３８ｃに接続され、積分演算が行われた後、それぞれの分光画像信号ΣＦ1乃至ΣＦ3に対して色調整部４４０にて後述する色調整演算が行われ、分光画像信号ΣＦ1乃至ΣＦ3よりカラーチャンネルＲch、Ｇch、Ｂchが生成される。生成されたカラーチャンネルＲch、Ｇch、Ｂchは、切換部４５０を介して、前述の共通化回路部（４５１〜４５５）に送られる。色調整部４４０は、分光画像信号を表示装置としての表示モニタ１０６へ出力する際の色調を調整する機能を有する。なお、色調整部４４０の構成及び動作については、後述する。
【手続補正３８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
なお、切換部４５０は、通常画像と分光画像の切換えを行うものであり、また分光画像同士の切換表示も可能である。つまり操作者は、通常画像、Ｒchによる分光チャンネル画像、Ｇchによる分光チャンネル画像、Ｂchによる分光チャンネル画像から選択的に表示モニタ１０６に表示させることができる。また、いずれか２つ以上の画像を同時に表示モニタ１０６に表示可能な構成としても良い。特に、通常画像と分光チャンネル画像を同時に表示可能とした場合には、一般的に観察を行っている通常画像と分光チャンネル画像を簡単に対比することができ、それぞれの特徴（通常画像の特徴は色度合いが通常の肉眼の観察に近く観察しやすい。分光チャンネル画像の特徴は通常画像では観察できない所定の血管等を観察することができる。）を加味した上で、観察することができ診断上非常に有用である。
【手続補正３９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
次に、生体観測装置の回路規模を抑えつつ、ホワイトバランス（以下、ＷＢ）処理などの色調整処理、γ調整などの階調変換処理、輪郭補正などの空間周波数強調処理等の必要な信号処理を行うための回路を共通化する共通化回路部（４５１〜４５５）の構成について説明する。  
これらの回路４５１〜４５５の信号処理は、カラー画像信号である撮像信号とこの撮像信号から生成される分光信号とを表示モニタ１０６に表示するための信号処理であって、撮像信号と分光信号の両方の信号処理で共有が可能な処理である。
【手続補正４０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
まず、光源部４１の動作を説明すると、制御部４２からの制御信号に基づいて、チョッパー駆動部１７は、所定の位置に設定され、チョッパー１６を回転させる。ランプ１５からの光束は、チョッパー１６の切り欠き部を通過し、集光レンズにより、内視鏡１０１と光源部４１の接続部にあるコネクタ１１内に設けられた光ファイババンドルであるライトガイド１４の入射端に、集光される。
【手続補正４１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
操作者は、本体１０５に設けられているキーボードあるいは内視鏡１０１の操作部１０４に設けられているスイッチ等を操作することにより、通常画像から分光画像を観察する指示をおこなう。この時、制御部４２は、光源部４１および本体処理装置４３の制御状態を変更する。
【手続補正４２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
また、制御部４２による本体処理装置４３への制御変更としては、切換部４５０から出力される信号を色信号処理部４３５の出力から色調整部４４０の出力に切換える。また、Ｓ／Ｈ回路４３３ａ乃至４３３ｃの出力は、マトリックス演算部４３６で増幅・加算処理が行われ、それぞれの帯域に応じて積算部４３８ａ乃至４３８ｃに出力され、更に色調整部４４０に出力される。チョッパー１６で、照明光量を小さくした場合でも、積算部４３８ａ乃至４３８ｃにて、保存・積算することで、図２に示したように、信号強度を上げることができ、また、Ｓ／Ｎが向上した分光画像を得ることができる。
【手続補正４３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
以下、本実施例における具体的なマトリックス演算部４３６のマトリックス処理について記載する。本実施例では、図７に実線で示されたＲＧＢ色フィルタの分光感度特性から、同図中に示された理想的な狭帯域バンドパスフィルタＦ1乃至Ｆ3（ここではそれぞれの透過波長領域をＦ1：590nm〜620nm、Ｆ2：520nm〜560nm、Ｆ3：400nm〜440nmとした）に近いバンドパスフィルタ（以下擬似バンドパスフィルタと呼ぶ）を作成しようとした場合、前述の（１）式から（５）式に示した内容により、以下のマトリックスが最適となる。
【手続補正４４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
［数２０］
2006325974.tif 000070
なお、（６）式に示す光源のスペクトルＳ（λ）は図９に示すものであり、（７）式に示す注目する生体の反射スペクトルＨ（λ）は図１０に示すものである、という先見情報を使用している。
【手続補正４５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０１】
色調整部４４０は、図２１に示すように、３×３マトリックス回路６１と、３×３マトリックス回路６１の前後に設けた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の係数を変更する係数変更回路６４と、を備えた色変換処理回路４４０ａで構成されている。
【手続補正４６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
色変換処理回路４４０ａに入力する分光画像信号Ｆ1乃至Ｆ3は、各バンドデータ毎にＬＵＴ６２ａ，６２ｂ，６２ｃにより逆γ補正や、非線形なコントラスト変換等が行われる。
【手続補正４７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
係数変更回路６４による変更は、内視鏡１０１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いて行われる。
【手続補正４８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１３】
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、内視鏡１０１の操作部に設けられたモード切替スイッチ（図示せず）に連動して色変換処理回路４４０ａ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。
【手続補正４９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１４】
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。デフォルト値とは、マトリックス係数ωG，ωB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。
【手続補正５０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
そして、ユーザは内視鏡１０１の操作部等を操作して、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補正テーブル、γ補正テーブルが適用される。
【手続補正５１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１７】
例えば、上記実施例では、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４４０ａを示したが、図２３に示すように、色変換処理回路４４０ａ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、内視鏡１０１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いてテーブルの内容を変更する動作を行なう。
【手続補正５２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２０】
さらに、擬似バンドパスフィルタＦ1乃至Ｆ3の第３の変形例として、図２６に示すように所望の層組織情報が抽出可能な離散的な分光特性の２バンドの狭帯域のフィルタ特性の２つの擬似バンドパスフィルタＦ2、Ｆ3をマトリックス演算部４３６で生成するようにしてもよい。
【手続補正５３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３９】
図２７はマトリックス演算部の他の構成例を示すブロック図である。
マトリックス演算部４３６以外の構成は、図４と同様である。図２７に示すマトリックス演算部４３６の構成が、図８に示したマトリックス演算部４３６の構成と異なるのみである。異なる点のみ説明し、同一の構成には同一符号を付し説明は省略する。
【手続補正５４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４０】
図８では、マトリックス演算を電子回路による、いわゆるハードウェア処理により行うこととしたが、図２７では、このマトリックス演算を数値データ処理（プログラムを用いたソフトウェアによる処理）により行う。
【手続補正５５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４５】
図２７の構成例によると、図８の構成例の場合と同様、血管パターンが鮮明に表示される分光画像を得ることができる。
【手続補正５６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４６】
また、図２７の構成例では、図８の構成例のようにハードウェアによってマトリックス処理を行うのではなく、ソフトウェアを用いて行うため、例えば、各マトリックス係数の変更などに迅速に対応することができる。
【手続補正５７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４９】
実施例２は、実施例１とほとんど同様であるので、実施例１と異なる点のみ説明し、同一の構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
【手続補正５８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５４】
図２９及び図３０は本発明の実施例３に係わり、図２９は電子内視鏡装置の構成を示すブロック図、図３０は図２９のＣＣＤの電荷蓄積時間を示す図である。
【手続補正５９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５５】
実施例３は、実施例１とほとんど同様であるので、実施例１と異なる点のみ説明し、同一の構成要素には同一符号をつけ説明は省略する。
【手続補正６０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６６】
実施例４の生体観測装置は、実施例１の図４とほとんど同様であるので、図４と異なる点のみ説明し、同一の構成要素には同一符号をつけ説明は省略する。
【手続補正６１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８０】
【図１】本発明の実施例１に係るカラー画像信号から分光画像信号を作成する際の信号の流れを示した概念図。
【図２】本発明の実施例１に係る分光画像信号の積分演算を示す概念図。
【図３】本発明の実施例１に係る生体観測装置の外観を示す外観図。
【図４】図３の生体観測装置の構成を示すブロック図。
【図５】図４のチョッパーの外観を示す外観図。
【図６】図４のＣＣＤの撮像面に配置される色フィルタの配列を示す図。
【図７】図６の色フィルタの分光感度特性を示す図。
【図８】図４のマトリックス演算部の構成を示す構成図。
【図９】本発明の実施例１に係る光源のスペクトルを示すスペクトル図。
【図１０】本発明の実施例１に係る生体の反射スペクトルを示すスペクトル図。
【図１１】図１１は図４の生体観測装置により観察する生体組織の層方向構造を示す図。
【図１２】図４の生体観測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１３】白色光の各バンドの分光特性を示す図。
【図１４】図１３の白色光による各バンド画像を示す第１の図。
【図１５】図１３の白色光による各バンド画像を示す第２の図。
【図１６】図１３の白色光による各バンド画像を示す第３の図。
【図１７】図８のマトリックス演算部で生成された分光画像の分光特性を示す図。
【図１８】図１７の各分光画像を示す第１の図。
【図１９】図１７の各分光画像を示す第２の図。
【図２０】図１７の各分光画像を示す第３の図。
【図２１】図２１は図４の色調整部の構成を示すブロック図。
【図２２】図２１の色調整部の作用を説明する図。
【図２３】図４の色調整部の変形例の構成を示すブロック図。
【図２４】図１７の分光画像の第１の変形例の分光特性を示す図。
【図２５】図１７の分光画像の第２の変形例の分光特性を示す図。
【図２６】図１７の分光画像の第３の変形例の分光特性を示す図。
【図２７】本発明の実施例１に係るマトリックス演算部の他の構成例を示すブロック図。
【図２８】本発明の実施例２に係る生体観測装置の構成を示すブロック図。
【図２９】本発明の実施例３に係る生体観測装置の構成を示すブロック図。
【図３０】図２９のＣＣＤの電荷蓄積時間を示す図。
【図３１】本発明の実施例３の他の例であるＣＣＤの電荷蓄積時間を示す図。
【図３２】本発明の実施例４に係る生体観測装置における色フィルタの配列を示す図。
【図３３】図３２の色フィルタの分光感度特性を示す図。
【図３４】本発明に係る生体観測装置が内視鏡画像に適用されるまでのフローチャート。
【手続補正６２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８１】
１５…ランプ
１６…チョッパー
１８…電流制御部
２４…絞り制御部
４１…光源部
４２…制御部
４３…本体処理装置（プロセッサ）
１００…電子内視鏡装置（生体観測装置）
１０１…内視鏡
１０２…挿入部
１０３…先端部
１０４…アングル操作部
１０５…内視鏡装置本体
１０６…表示モニタ（表示装置）
４３６…マトリックス演算部
４４０…色調整部
４４０ａ…色変換処理回路
４５０…切換部
４５１…ＷＢ回路
４５２…γ補正回路
４５３…色変換部(1)
４５４…強調回路
４５５…色変換部(2)