(57)【要約】【課題】  生体の組織等が異なる場合にも適切に対応できる分光画像信号を生成できるようにしたり、分光画像の観察等に関する操作性を向上できる生体観測装置を提供する。【解決手段】  光源部４１のランプ１５の白色光は、スコープ１０１の先端から被検体に照射され、ＣＣＤ２１でカラー撮像された信号は、本体処理装置４３内でサンプルホールドされて生成されるＲ、Ｇ、Ｂのカラー画像信号は、通常画像生成部４３７等をへて、通常画像が生成されると共に、マトリックス演算部４３６により狭帯域の分光信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３が生成され、更に色調整部４４０により分光チャンネル画像信号Ｒnbi，Ｇnbi，Ｂnbiとなり、操作パネル４４１等を操作することにより、表示される画像の切替操作や、マトリックス演算部４３６でのマトリックス演算の係数を、被検体の種類に応じて適切なものに切替設定等を行うことができるようにした。【選択図】図４
2006341078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色光の照明光により照明された被検体を、複数の広帯域の波長透過特性の色フィルタを備えた第１の撮像装置により撮像した第１の撮像信号、若しくは可視領域をカバーする互いに異なる複数の広帯域の波長領域の面順次照明光により照明された被検体を、第２の撮像装置により撮像した第２の撮像信号に対する信号処理を行い、表示装置にカラー画像として表示するためのカラー画像信号を生成するカラー画像信号生成部と、
前記第１の撮像信号若しくは前記第２の撮像信号に基づき、前記カラー画像信号の生成に用いられる色信号若しくは前記カラー画像信号に対する信号処理により、狭帯域の波長領域の照明光により照明された被検体を撮像した場合に得られる狭帯域の画像信号に対応する分光画像信号を生成する分光画像信号生成部と、
前記分光画像信号に対して、表示装置に分光画像として表示させる際の表示色変換を行う表示色変換部と、
前記分光画像信号生成部における前記分光画像信号の生成特性の変更設定をする特性変更設定部、前記表示色変換の変更設定する表示色変更設定部、表示装置に表示される画像を含む情報の切替及び／又は確認の指示操作を行うためのインターフェース部とにおける前記特性変更設定部、前記表示色変更設定部、及び前記インターフェース部との少なくとも一つと、
を具備することを特徴とする生体観測装置。
【請求項２】
前記表示色変更設定部は、前記表示色変換の特性を変更するための複数の変換用係数を格納した係数格納部と、前記表示色変換部で表示色変換に使用される変換用係数の変換に用いられる変換用係数を切替設定する係数切替設定部とを有することを特徴とする請求項１に記載の生体観測装置。
【請求項３】
前記第１の撮像装置、若しくは前記第２の撮像装置で撮像するために用いられる前記照明光を発生する光源部を有することを特徴とする請求項１に記載の生体観測装置。
【請求項４】
前記第１の撮像装置、若しくは前記第２の撮像装置は内視鏡に設けられ、前記内視鏡が着脱自在に接続される接続部を有することを特徴とする請求項１に記載の生体観測装置。
【請求項５】
前記特性変更設定部は、前記第１の撮像装置若しくは前記第２の撮像装置と、前記第１の撮像装置若しくは前記第２の撮像装置による撮像に用いられる前記照明光を発生する光源部との少なくとも一方に対応する情報に基づき、前記特性変更設定部による前記生成特性の変更設定を自動若しくは手動で行うことを特徴とする請求項１記載の生体観測装置。
【請求項６】
前記分光画像信号生成部は、前記分光画像信号の生成特性を変更する複数の係数を格納する係数格納部を有し、前記特性変更設定部は、前記係数格納部に対して前記生成特性の変更設定に用いられる係数を切替設定する係数切替設定部であることを特徴とする請求項１記載の生体観測装置。
【請求項７】
前記係数格納部に格納される前記複数の係数は、前記被検体としての生体の分光反射特性に対応した種類、又は生体における観察対象部位の名称、又は生体の粘膜組織の種類に対応した複数の生体用係数を含むことを特徴とする請求項６記載の生体観測装置。
【請求項８】
前記係数格納部に格納される前記複数の係数は、前記被検体としての生体における複数の異なる特徴量に対応して前記分光画像信号の生成特性を変更する複数の特徴量用係数を含むことを特徴とする請求項６記載の生体観測装置。
【請求項９】
前記係数格納部に格納される前記複数の変換用係数は、前記被検体としての生体における分光反射特性が異なる複数の特徴量に対応した特徴量用係数を含むことを特徴とする請求項２記載の生体観測装置。
【請求項１０】
前記特徴量用係数は、前記生体の表面から深さ方向に分布する血管構造を観測するための前記分光画像信号を生成する血管用係数に設定されることを特徴とする請求項８記載の生体観測装置。
【請求項１１】
前記特徴量用係数は、前記生体の表面からの深さ方向に分布する血管構造を観測するための前記分光画像信号の表示色を設定するための血管用係数に設定されることを特徴とする請求項９記載の生体観測装置。
【請求項１２】
さらに、前記分光画像信号における明るさが基準値以下か否かを判定する明るさ判定部を有し、前記明るさ判定部による判定結果に応じて、前記分光画像信号の生成特性を切り替えることを特徴とする請求項１記載の生体観測装置。
【請求項１３】
さらに、前記分光画像信号における明るさが基準値以下の場合に判定信号を出力する明るさ判定部を有し、前記判定信号により前記表示装置に表示される画像を強制的に前記分光画像から前記カラー画像に切り替えることを特徴とする請求項１記載の生体観測装置。
【請求項１４】
さらに、前記分光画像信号が所定の色調値に該当するか否かを判定する色調判定部を有し、前記色調判定部による判定結果に応じて、前記分光画像信号の生成特性を切り替えることを特徴とする請求項１記載の生体観測装置。
【請求項１５】
さらに、前記分光画像信号の色調値が、前記被検体に、染色用の色素、残渣、及び胆汁の少なくとも１つが存在している場合の特定色調値を検出する特定色調値検出部を有し、前記特定色調値検出部により検出される特定色調値が所定量以上の場合に、表示装置に表示される前記分光画像を前記カラー画像に強制的に切り替えることを特徴とする請求項１記載の生体観測装置。
【請求項１６】
前記特性変更設定部は、前記照明光を発生する光源部に搭載されている光源の種類及び分光特性の違いの少なくとも一方を検出する光源種類／分光特性検出部を有し、前記光源種類／分光特性検出部による検出結果に応じて前記分光画像信号の生成特性を変更することを特徴とする請求項１記載の生体観測装置。
【請求項１７】
前記インターフェース部は、前記表示装置に表示される前記カラー画像及び前記分光画像の少なくとも一方の表示状態を制御する表示状態制御部を有することを特徴とする請求項１記載の生体観測装置。
【請求項１８】
前記表示状態制御部は、前記表示装置に表示される前記カラー画像及びと前記分光画像との両画像を同時表示及び一方の画像のみの表示の少なくとも一方の表示の選択を行う表示選択部を有することを特徴とする請求項１７記載の生体観測装置。
【請求項１９】
前記表示状態制御部は、前記カラー画像信号及び／又は分光画像信号に対して表示装置上に表示される際の画像サイズを変更する画像サイズ変更部を有し、前記画像サイズ変更部で変更された画像サイズのカラー画像信号及び／又は分光画像信号を表示装置に出力可能にしたことを特徴とする請求項１７記載の生体観測装置。
【請求項２０】
前記カラー画像及び前記分光画像の一方の画像が前記表示装置に、ユーザにより観察される観察画像として表示されるように、前記一方の画像を前記表示装置で表示させる選択を行う観察画像選択部と、前記観察画像選択部により選択された一方の画像が少なくとも生成されるように前記カラー画像信号生成部若しくは前記分光画像信号生成部を動作状態となるように制御する制御部とを備えた観察画像モード設定部を有することを特徴とする請求項１記載の生体観測装置。
【請求項２１】
前記観察画像モード設定部は、前記生体観測装置の電源投入時に、前記観察画像選択部からの選択操作に応じて、前記表示装置に表示される観察画像を、前記カラー画像若しくは前記分光画像に設定することを特徴とする請求項１９記載の生体観測装置。
【請求項２２】
前記観察画像モード設定部は、前記カラー画像若しくは前記分光画像の選択に連動して、前記カラー画像若しくは前記分光画像を前記表示装置に出力するのに使用される前記カラー画像信号生成部及び分光画像信号生成部を含む信号処理部と、前記照明光を発生する光源部との少なくとも一方におけるパラメータを切り替えることを特徴とする請求項１９記載の生体観測装置。
【請求項２３】
前記観察画像モード設定部は、前記表示装置に表示される観察画像に関連する情報を表示する観察画像情報表示部を有することを特徴とする請求項１記載の生体観測装置。
【請求項２４】
前記観察画像情報表示部は、前記表示装置に表示された観察画像が前記カラー画像若しくは分光画像のいずれであるかを前記表示装置上に明示的に表示することを特徴とする請求項２３記載の生体観測装置。
【請求項２５】
前記観察画像情報表示部は、生体観測装置に設けられたユーザが指示操作を行うための前記インターフェース部上に前記表示装置に表示された観察画像が前記カラー画像若しくは分光画像のいずれであるかを明示的に表示することを特徴とする請求項２３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に対応する分光画像信号を生成し、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。
【背景技術】
【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。
【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。
【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。
【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。
【０００６】
上記国特開２００３−９３３３６号公報に記載の装置では、光学的に狭帯域バンドパスフィルタを用いることなく、広帯域の波長帯域で撮像されたカラー画像信号（或いは生体信号ともいう）から（擬似的狭帯域バンドパスフィルタに相当する）マトリックス演算による電気的な演算処理により、狭帯域バンドパスフィルタを用いた場合に得られるような分光画像信号を生成する処理を行う。
【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】
【０００７】
しかしながらこの特開２００３−９３３３６号公報に記載の装置では、観察しようとする生体組織が異なると、その分光反射特性が異なり、生成される分光画像信号が変動してしまう等、生成される分光画像信号の精度が低下する等の欠点がある。  
例えば食道粘膜の場合とか胃或いは大腸の粘膜を観察対象とする場合とでは、両者の粘膜組織の種類が異なる（例えば食道粘膜は重層扁平上皮、胃は単層円柱上皮）ため、分光反射特性が異なり、生成される分光画像信号が変動する等の欠点がある。
【０００８】
また、上記特開２００３−９３３３６号公報に記載の装置では、分光画像信号を表示手段又は表示出力装置に表示出力する際の色調を変更できない欠点がある。  
このように、特開２００３−９３３３６号公報に記載の装置は、カラー画像信号から分光画像信号を電気的に生成する利点を有するが、さらに分光画像信号をユーザが望む色調や、適切な色調に変換して表示したり、カラー画像信号（通常画像信号）と分光画像信号とを切替えて表示する等、より操作性を向上できるインターフェース手段等が装備されることが望まれる。
【０００９】
（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、カラー画像信号から分光画像信号を電気的に生成する機能を備え、さらに、分光画像信号を生体組織等が異なる場合に対応できるようにしたり、分光画像の観察等に関する操作性を向上できる生体観測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の生体観測装置は、白色光の照明光により照明された被検体を、複数の広帯域の波長透過特性の色フィルタを備えた第１の撮像装置により撮像した第１の撮像信号、若しくは可視領域をカバーする互いに異なる複数の広帯域の波長領域の面順次照明光により照明された被検体を、第２の撮像装置により撮像した第２の撮像信号に対する信号処理を行い、表示装置にカラー画像として表示するためのカラー画像信号を生成するカラー画像信号生成部と、
前記第１の撮像信号若しくは前記第２の撮像信号に基づき、前記カラー画像信号の生成に用いられる色信号若しくは前記カラー画像信号に対する信号処理により、狭帯域の波長領域の照明光により照明された被検体を撮像した場合に得られる狭帯域の画像信号に対応する分光画像信号を生成する分光画像信号生成部と、
前記分光画像信号に対して、表示装置に分光画像として表示させる際の表示色の変換を行う表示色変換部と、
前記分光画像信号生成部における前記分光画像信号の生成特性の変更設定をする特性設定部、前記色変換部の表示色を変更設定する表示色変更設定部、表示装置に表示される画像を含む情報の切替及び／又は確認の指示操作を行うためのインターフェース部とにおける前記特性設定部、前記表示色変更設定部、及び前記インターフェース部との少なくとも一つと、
を具備することを特徴とする。
【００１１】
上記構成により、カラー画像信号から分光画像信号を電気的に生成する機能を備え、さらに、分光画像の表示色を変更したり、生成される分光画像信号の特性を生体組織等に応じた変更で対応したり、表示装置に表示される画像の確認等を行えるようにして操作性を向上できるようにしている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、生体信号から分光信号を電気的に生成する機能を備えさらに、分光画像の表示色を変更したり、生成される分光画像信号の特性を生体組織等に応じた変更で対応したり、表示装置に表示される画像の確認等ができ、操作性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。  
【実施例１】
【００１４】
図１ないし図３４は本発明の実施例１に係り、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。  
また、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。
【００１５】
また、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。  
また、図２７は分光画像観察モードに切り替えた場合、手動で係数切替を行う動作を示すフローチャート、図２８は係数切替を集中コントローラや音声入力で行えるようにした変形例の電子内視鏡装置の構成を示すブロック図、図２９は、スコープ等にＩＤメモリを設けた場合の電子内視鏡装置の構成を示すブロック図、図３０は図２９の構成の場合における装置側の組み合わせにより係数切替を行う動作のフローチャート、図３１は図３０の動作の場合に、観察モードの表示を行う動作の一部を示すフローチャート、図３２は通常画像と分光画像を表示した場合、観察モードを明示的に表示する例を示す図、図３３は図２９の構成の場合に観察モードの切替に連動してパラメータも変更設定する動作のフローチャート、図３４は図３３の変形例における動作の一部を示すフローチャートである。
【００１６】
本発明の実施例１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照明光を照射し、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て光電変換された撮像信号から広帯域のカラー画像信号を生成すると共に、このカラー画像信号から光学的波長が狭帯域の画像信号に対応する分光画像信号を信号処理によって生成する。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
（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、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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］
2006341078.tif 000003
となるマトリックスの要素を求めればよい。
【００２４】
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」、主成分分析あるいは直交展開（あるいは直交変換）を実行するところの、求める係数マトリックスを「Ａ」とすると、
［数２］
2006341078.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係数マトリックス「Ａ」を求めるに等しい。
【００２５】
［数３］
2006341078.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］
2006341078.tif 000006
となる。「ｔＣＣ」はn×nの正方行列であるので、（４）式は係数マトリックス「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］
2006341078.tif 000007
で与えられる。
【００２６】
（５）式にて求められた係数マトリックス「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の特性を近似させることができる。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。
【００２７】
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がカラー画像信号から分光画像信号を生成する。
【００２８】
上記のようにしてマトリックス演算部４３６等による信号処理により、（ＲＧＢの広帯域バンドパスフィルタから）算出される狭帯域バンドパスフィルタＦ1・Ｆ2・Ｆ3に該当するものが分光画像信号となるため、後述する実施例においては分光画像信号としてＦ1・Ｆ2・Ｆ3を用いる。
【００２９】
また、分光画像信号としてのＦ1・Ｆ2・Ｆ3は、電気的な信号処理により生成される狭帯域バンドパスフィルタに相当するものであるため、その分光特性的な特徴を明示するために、擬似狭帯域バンドパルフィルタが用いられる場合もある。
【００３０】
（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。
【００３１】
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。
【００３２】
しかし、実際の内視鏡観察下では、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）。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
［数７］
2006341078.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。
【００３７】
［数８］
2006341078.tif 000009
また、実際に最適化を行う場合、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。
【００３８】
（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。
【００３９】
（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、観察対象とする部分の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つの信号だけでフィルタＦ1乃至Ｆ3が生成される場合は、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）。
【００４０】
（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が良くない。
【００４１】
このＳ／Ｎ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。）。
【００４２】
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を改善する画質調整部として機能する。
【００４３】
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を向上させる方法の説明である。
【００４４】
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。
【００４５】
（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等は、画像上の位置ｘ，ｙの関数でもあるので、例えばＲをＲ（ｘ，ｙ）と表記すべきだが、ここでは省略する。
【００４６】
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（マトリックス表記ではＦ１，Ｆ２，Ｆ３）の計算は、以下の（９）式で可能となる。
【００４７】
［数９］
2006341078.tif 000010
ここで、以下のデータの表記を定義する。
【００４８】
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。
【００４９】
［数１０］
2006341078.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。
【００５０】
［数１１］
2006341078.tif 000012
画像信号「Ｐ」は次式で計算される。
【００５１】
［数１２］
2006341078.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］
2006341078.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、（１２）式、（１３）式中の「Ｈ」は以下のように表記できる。
【００５２】
［数１４］
2006341078.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。
【００５３】
（１４）式を（１２）式に代入すると、次式を得る。
【００５４】
［数１５］
2006341078.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。
【００５５】
同様に、（１４）式を（１３）式に代入して、次式を得る。
【００５６】
［数１６］
2006341078.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。
【００５７】
結局、（１５）式と（１６）式から「Ｗ」を消去して、以下の式を得る。
【００５８】
［数１７］
2006341078.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。
【００５９】
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］
2006341078.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。
【００６０】
次に、本発明の生体観測装置に係る実施例１の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、後述する他の実施例でも同様の構成にしても良い。
【００６１】
図３に示すように、電子内視鏡装置１００は、電子内視鏡（内視鏡と略記）１０１、内視鏡装置本体１０５、表示装置としての表示モニタ１０６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、この挿入部１０２の先端に設けられた先端部１０３と、この挿入部１０２の先端側とは反対側に設けられ、先端部１０３側の湾曲動作等の操作又は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。  
内視鏡１０１で取得された被検体内部等の画像は、内視鏡装置本体１０５にて所定の信号処理がなされ、処理された画像が表示モニタ１０６において、表示される。
【００６２】
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、電子内視鏡装置１００のブロック図である。  
図４に示すように、内視鏡装置本体１０５は、主に照明光を発生する照明部としての光源部４１、この光源部４１及び以下の本体処理装置４３の制御を行う制御部４２、通常画像を生成する信号処理及び分光画像を生成する信号処理を行う本体処理装置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。  
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、接続及び取り外し可能なように構成されていても良い。また、生体観測装置は、内視鏡１０１、光源部４１及び本体処理装置４３により構成することができるが、これに限定されるものでない。例えば、生体観測装置は、光源部４１と本体処理装置４３により構成することができるし、或いは本体処理装置４３のみで構成することもできる。  
光源部４１は、制御部４２および内視鏡１０１に接続される。この光源部４１は、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とを有している。
【００６３】
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）。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
また、光源部４１にコネクタ１１を介して着脱自在に接続された内視鏡１０１は、先端部１０３に光学像を結ぶ対物レンズ１９及びその結像位置に配置され、光電変換する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、原色型の色透過フィルタ（色フィルタと略記）を有する。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。
【００７０】
図７に示すようにＲＧＢの色フィルタは、可視領域におけるＲ、Ｇ、Ｂの波長領域をそれぞれ広帯域で透過する分光特性を有する。
【００７１】
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と、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と、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。
【００７２】
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。
【００７３】
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輝度信号を生成する輝度信号処理系と、広帯域の色信号を生成する色信号処理系を有する。  
輝度信号処理系は、ＣＣＤ２１に接続され輪郭補正を行う輪郭補正部４３２、輪郭補正部４３２で補正されたデータから輝度信号を生成する輝度信号処理部４３４を有する。
【００７４】
また、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、広帯域の色信号（或いはカラー画像信号）としての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と、Ｓ／Ｈ回路４３３ａ乃至４３３ｃの出力端に接続され、色信号に対する処理を行う色信号処理部４３５を有する。
【００７５】
また、本体処理装置４３には、輝度信号処理系と色信号処理系の出力から可視領域で撮像されたカラー画像として、１つのカラー通常画像を生成する通常画像生成部４３７が設けられている。そして、通常画像生成部４３７から切換部４３９を介して、表示モニタ１０６にはカラー通常画像信号としてＹ信号、Ｒ−Ｙ信号、Ｂ−Ｙ信号が送られる。  
一方、分光画像を得る分光画像生成手段としての信号回路系として、上記ＲＧＢ信号を生成するＳ／Ｈ回路４３３ａ乃至４３３ｃの出力信号から分光画像信号Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3を生成するマトリックス演算部４３６を有する。このマトリックス演算部４３６は、ＲＧＢ信号に対して所定のマトリックス演算を行う。
【００７６】
マトリックス演算とは、カラー画像信号同士を係数マトリックスに相当する演算係数を用いて加算処理等を行い、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。このマトリックス演算部４３６は、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラー画像信号から狭帯域の分光画像信号Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3を生成する。
【００７７】
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、これらの組み合わせとすることも可能である。  
図８は、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３１−１ａ、３１−２ａ、３１−３ａ乃至３１−１ｃ、３１−２ｃ、３１−３ｃ及びマルチプレクサ３３−１ａ、３３−２ａ，３３−３ａ乃至３３−１ｃ、３３−２ｃ，３３−３ｃを介して、増幅器３２ａ乃至３２ｃに入力される。
【００７８】
抵抗群３１−１ａ、３１−２ａ、…、３１−３ｃは、それぞれ抵抗値の異なる抵抗ｒ１、ｒ２、…、ｒｎから構成（図８では、一部にのみ符号ｒ１、ｒ２、…、ｒｎを示している）される。そして、マルチプレクサ３３−１ａ、３３−２ａ、…、３３−３ｃによりそれぞれ１つの抵抗が選択される。
【００７９】
これらマルチプレクサ３３−１ａ、３３−２ａ、…、３３−３ｃは、例えばフロントパネル等に設けられた係数設定切替手段を構成する操作パネル４４１（図４参照）等におけるユーザによる切替操作或いは選択操作により、係数制御部４４２を介して抵抗群３１−１ａ、３１−２ａ、…、３１−３ｃにおける選択される抵抗が決定される。ユーザにより操作される操作パネル４４１は、信号処理を行う本体処理装置４３における観察モードの切替（選択）、観察モードの状態確認等をユーザが行うインターフェース手段の機能も持つ。
【００８０】
なお観察モード（観察画像モード）の選択は、表示モニタ１０６に表示される画像の選択の機能と、少なくともその画像に対応する映像信号（画像信号）が信号処理により生成されるように本体処理装置４３における信号処理系の機能を含む。
【００８１】
つまり、観察モードとして、カラー通常画像（単に通常画像ともいう）観察モードが選択された場合には、表示モニタ１０６には通常画像が表示されるように切換部４３９の切替が行われると共に、その通常画像に対応する通常画像信号が生成されるように通常画像処理系が動作状態となる。この場合の通常画像処理系は、図４における輪郭補正部４３２、輝度信号処理部４３４、色信号処理部４３５、通常画像生成部４３７が該当する。
【００８２】
また、観察モードとして、分光画像観察モードが選択された場合には、表示モニタ１０６には分光画像が表示されるように切換部４３９の切替が行われると共に、その分光画像に対応する分光画像信号が生成されるように分光画像処理系が動作状態となる。この場合の分光画像処理系は、図４における係数制御部４４２、ＬＵＴ４４３、マトリックス演算部４３６、積算部４３８ａ〜４３８ｃ、色調整部４４０が該当する。
【００８３】
なお、ＣＣＤドライブ回路４３１、Ｓ／Ｈ回路４３３ａ〜４３３ｃは両観察モードにおいて共通に動作状態が維持される。上記観察モードの選択に応じて、選択された観察モードに対応する信号処理系が動作状態となるように制御部４２が制御を行うようにしても良い。或いは、常時、両信号処理系とも動作状態に維持しても良い。
【００８４】
この場合には観察モードの選択の動作は、表示モニタ１０６に表示される画像（観察画像）の選択と同じ結果となる。但し、後述するように照明光量を目標値に光量制御を行う際のパラメータの値（或いは目標値）は、観察モードの選択（切替）に連動して変更する方が良い場合がある。
【００８５】
また、ユーザは、内視鏡１０１の操作部に設けられた内視鏡スイッチ１４１により、選択操作することもできる。この内視鏡スイッチ１４１も係数切替を行う係数設定切替手段や、観察モードの切替（選択）などをユーザが行うインターフェース手段を形成している。  
操作パネル４４１等には、例えば観察しようとする被検体の種類、観察部位、生体組織の組織型（組織の形態的な種類）等に対応した複数の選択スイッチ（或いは切替ボタン）４４１ａが設けてある。そしてユーザが、選択スイッチ４４１ａを操作することにより選択スイッチ４４１ａは、被検体の種類、観察部位、生体組織の組織型等に対応した指示信号を係数制御部４４２に出力する。  
図４に示すようにこの係数制御部４４２には、マトリックス演算部４３６のマトリックス演算特性若しくはマトリックス演算結果を決定する演算係数（単に係数と略記）を格納した演算係数格納手段としてのＬＵＴ４４３が接続されている。そして、係数制御部４４２は、操作パネル４４１の選択スイッチ４４１ａ等による指示信号に応じて、被検体の種類等に対応した係数をＬＵＴ４４３から読み出し、マトリックス演算部４３６に送る。
【００８６】
つまり、ＬＵＴ４４３には、被検体の分光特性（分光反射率特性）の種類、より具体的には被検体として生体の粘膜組織の分光反射率特性の種類に対応して複数の係数４４３ａが格納されている。つまり、この係数４４３ａは、生体の粘膜組織の種類等に対応した生体用係数である。
【００８７】
そしてマトリックス演算部４３６は、ＬＵＴ４４３から読み出されて、送られた係数４４３ａでマトリックス演算を行う。このようにして、被検体の種類、生体組織の組織型等が異なる場合においても、実際に光学的狭帯域バンドパスフィタを用いて撮像（取得）される光学的狭帯域の画像信号若しくは分光画像信号の場合に比較して、精度の低下を抑制して、（信号処理による擬似光学的な）分光画像信号を生成する演算を可能とする。  
上述したように本実施例においては、マトリックス演算部４３６は、係数制御部４４２を介して複数の係数４４３ａを格納したＬＵＴ４４３と接続されている。そして、ユーザは、操作パネル４４１等の操作により、係数制御部４４２を介してマトリックス演算部４３６のマトリックス演算に実際に使用される係数を変更設定（切替設定）することができ、生成される分光画像信号Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3の特性を変更設定することができるようにしている。つまり、係数制御部４４２とＬＵＴ４４３は、分光画像信号生成手段により生成される分光画像信号の特性を変更設定する特性変更設定手段の機能を持つ。
【００８８】
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に入力され、積算部４３８ａ乃至４３８ｃによりそれぞれ積分演算が行われて、分光画像信号ΣＦ1乃至ΣＦ3が生成される。分光画像信号ΣＦ1乃至ΣＦ3は、色調整部４４０に入力され、色調整部４４０は後述する構成で色調整の演算を行う。この色調整部４４０は、分光画像信号ΣＦ1乃至ΣＦ3から色調調整された分光画像信号としての分光チャンネル画像信号Ｒnbi、Ｇnbi、Ｂnbiをそれぞれ生成する。
【００８９】
そして、通常画像生成部４３７からのカラー画像信号（生体信号ともいう）、或いは色調整部４４０によりからの分光チャンネル画像信号Ｒnbi、Ｇnbi、Ｂnbiが、切換部４３９を介して、表示モニタ１０６のＲチャンネル、Ｇチャンネル、Ｂチャンネル（Ｒｃｈ、Ｇｃｈ、Ｂｃｈと略記する場合もある）にそれぞれ出力され、表示モニタ１０６にはＲ，Ｇ，Ｂの表示色で表示される。このため、色調整部４４０は、分光画像信号ΣＦ1乃至ΣＦ3を表示モニタ１０６で擬似カラー表示する際の表示色を変換する表示色変換手段の機能を有する。そして、この表示色変換手段における表示色変換する際に使用される係数を切り替える等の変更設定を行うことにより、表示色を調整する表示色調整若しくは色調整手段の機能を持つ。色調整部４４０に関してさらに補足説明すると以下のようになる。
【００９０】
上記のように分光画像信号ΣＦ1乃至ΣＦ3は、色調整部４４０により表示色変換を含む（表示）色調整の処理が行われて分光チャンネル画像信号Ｒnbi、Ｇnbi、Ｂnbiとなり、表示モニタ１０６のＲチャンネル、Ｇチャンネル、Ｂチャンネルにそれぞれ出力される。分光画像信号ΣＦ1乃至ΣＦ3を（表示）色変換を行うことなく表示モニタのＲチャンネル、Ｇチャンネル、Ｂチャンネルにそれぞれ出力する（表示色を割り付けする）と、固定された色調となり、ユーザが色調を選択或いは変更することができない。
【００９１】
本実施例では、上記のように色変換を含む色調整手段を設けることにより、ユーザが望むような色調で擬似カラー表示することができるようにしている。また、色変換若しくは色調整することにより、より視認し易い状態で擬似カラー表示することもできる。なお、上記の説明から分かるように分光チャンネル画像信号Ｒnbi、Ｇnbi、Ｂnbiは、表示モニタ１０６のＲチャンネル、Ｇチャンネル、Ｂチャンネルにそれぞれ出力されることを明示するために用いられている。このため、これらの信号を分光画像信号と総称する。なお、後述する実施例７のようにモニタ側での擬似カラー表示に主眼を置くと、分光チャンネル画像信号Ｒnbi、Ｇnbi、Ｂnbiをカラーチャンネル画像信号と言うこともできる。なお、色調整部４４０の構成については、後述する。  
この色調整部４４０は、表示色変更設定手段或いはインタフェース手段としての機能を有する操作パネル４４１、内視鏡スイッチ１４１等と接続されている。そして、操作パネル４４１、内視鏡スイッチ１４１等により、ユーザ等が色調整のための表示色変更設定の操作（より具体的には係数の切替設定操作）を行えるようにしている。後述するように操作パネル４４１等からの信号により、色調整部４４０を構成する係数変更回路６４（図２１参照）を介して表示色変換を行う３×３マトリックス回路６１の係数を切り替えることができる。  
なお、切換部４３９は、通常画像と分光画像の切替を行うものであり、また分光画像同士の切替表示も可能である。つまり術者などのユーザは、通常画像信号、分光チャンネル画像信号Ｒnbi、Ｇnbi，Ｂnbiから表示モニタ１０６に出力させる信号を選択操作するにより、切換部４３９は選択操作された信号を選択（切替）して表示モニタ１０６に出力する。
【００９２】
この切換部４３９は、操作パネル４４１、内視鏡スイッチ１４１と接続され、ユーザはこれらを操作して通常画像と分光画像の切り替え若しくは選択を簡単に行うことができる。従って本実施例によれば操作性を向上できる。なお、図４に示すように、キーボード４５１の指示入力は制御部４２に入力される構成にしている。そして、制御部４２は、その指示入力が切換指示の場合には、その切換指示に対応して切換部４３９の切換制御等を行う。  
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。これに関連する構成に関しては、図４６等にて後述する。  
特に、通常画像と分光チャンネル画像（分光画像ともいう）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、その色調が通常の肉眼の観察に近く観察しやすい。分光画像の特徴は、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。
【００９３】
次に、本実施例に係る電子内視鏡装置１００の動作について図４を参照して詳しく説明する。  
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。  
まず、光源部４１の動作を説明する。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。
【００９４】
集光された光束は、ライトガイド１４を通り、先端部１０３に設けられた図示しない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、色フィルタを備えた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。ＣＣＤ２１により色フィルタ別に収集された信号（撮像信号）は、上記の輝度信号処理系と色信号処理系に並列に入力される。
【００９５】
輝度信号系の輪郭補正部４３２には、色フィルタ別に収集された信号が画素ごとに加算され入力され、輪郭補正後、輝度信号処理部４３４に入力される。輝度信号処理部４３４では、輝度信号が生成され、通常画像生成部４３７に入力される。
【００９６】
また一方で、ＣＣＤ２１により色フィルタ別に収集された信号は、各フィルタ毎にＳ／Ｈ回路４３３ａ乃至４３３ｃに入力され、広帯域の複数の色信号としてそれぞれ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にて色信号に対する信号処理が行われた後、通常画像生成部４３７において、前記輝度信号および色信号からカラー画像信号としてのＹ信号、Ｒ−Ｙ信号、Ｂ−Ｙ信号が生成され、切換部４３９を介して、表示モニタ１０６に被検体の通常画像がカラー表示される。  
なお、図４に示すように、通常画像生成部４３７からの出力信号と、色調整部４４０からの出力信号に対して、切換部４３９の出力端を共通化して表示モニタ１０６のＲチャンネル、Ｇチャンネル、Ｂチャンネルに入力する構成にしても良い。前記出力端を共通化する構成の場合には、切換部４３９内に通常画像生成部４３７からの出力信号となるＹ信号、Ｒ−Ｙ信号、Ｂ−Ｙ信号をＲ、Ｇ、Ｂ信号に変換する変換回路４３９ａ（図４参照）を内蔵すれば良い。
【００９７】
この変換回路４３９ａを内蔵しないで、通常画像生成部４３７からの出力信号に対しては表示モニタ１０６のＹ／色差信号入力端に、色調整部４４０からの出力信号に対しては、表示モニタ１０６のＲチャンネル、Ｇチャンネル、Ｂチャンネルにそれぞれ入力する構成にしても良い。  以下の説明では、簡単化のため、通常画像生成部４３７からの出力信号の場合にも、切換部４３９から出力される場合には、共通のＲチャンネル、Ｇチャンネル、Ｂチャンネルを経て表示モニタ１０６に入力される場合で説明する。  
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。  
操作者は、内視鏡装置本体１０５に接続されている内視鏡スイッチ１４１、キーボード４５１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。
【００９８】
具体的には、必要に応じて、制御部４２は光源部４１から照射される光量を変更する。上述のように、ＣＣＤ２１からの出力信号が飽和することは望ましくないため、通常画像の観察時に比して照明光量を小さくする。また、制御部４２は、ＣＣＤ２１からの出力信号が飽和しないように光量を制御するとともに、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。  
また、制御部４２による本体処理装置４３への制御内容を変更する例として、切換部４３９から出力される信号を通常画像生成部４３７の出力から色調整部４４０の出力、つまり分光チャンネル画像信号Ｒnbi、Ｇnbi、Ｂnbiに切換える。
【００９９】
また、Ｓ／Ｈ回路４３３ａ乃至４３３ｃの出力は、マトリックス演算部４３６に入力され、マトリックス演算部４３６において増幅・加算処理が行われることにより、狭帯域の分光画像信号Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3が生成される。これら分光画像信号Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3はそれぞれの帯域に応じて積算部４３８ａ乃至４３８ｃに出力される。
【０１００】
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る。また、積算部４３８ａ乃至４３８ｃによりそれぞれ分光画像信号Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3からＳ／Ｎが向上した、積算された分光画像信号ΣＦ1，ΣＦ2，ΣＦ3を得ることができる。  
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。
【０１０１】
［数１９］
2006341078.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。  
［数２０］
2006341078.tif 000021
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。
【０１０２】
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。  
［数２１］
2006341078.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には擬似Ｆ1乃至擬似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。  
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模式的な例を以下に説明する。
【０１０３】
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の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。  
一方、体腔内組織５１に対する光の深さ方向の深達度は、光の波長に依存する。そして、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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
体腔内組織５１の通常観察時におけるＲＧＢ光は、図１３に示すように、各波長域が広帯域で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。
【０１０６】
そして内視鏡装置本体１０５により、これらＲＧＢの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。  
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特性の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。
【０１０７】
また、ユーザは操作パネル４４１等を操作して、ＬＵＴ４４３に格納されている係数４４３ａを係数制御部４４２を介して読み出し、マトリックス演算部４３６でマトリックス演算の特性を変更設定することにより、上記擬似バンドパスフィルタ特性を変更できる。
【０１０８】
例えば、係数４４３ａの変更設定により、マトリックス演算部４３６により生成される擬似バンドパスフィルタ特性として浅層側のものを精度良く生成し、他の擬似バンドパスフィルタ特性を生成しないような特性に設定することもできる。つまり、係数４４３ａにより生成される擬似バンドパスフィルタ特性のバンド波長（の中央）値を特徴量に対応して設定することができる。
【０１０９】
従って、係数４４３ａは生体組織の表面からの深さに分布する血管構造等の特徴量を強調する如くの分光画像信号を生成する生体特徴量用係数の機能を持つ。
【０１１０】
つまり、本実施例における分光画像信号生成手段及びその特性変更設定部は、以下のように主に２つの大きな利点を持つ。
【０１１１】
ユーザは、生体の分光反射特性に応じて適切な（生体用係数としての）係数４４３ａを使用するように（切替を含む）変更設定することにより、異なる分光反射特性の生体組織に対して、精度の良い分光画像信号を得ることができる。
【０１１２】
また、特定の狭帯域波長（Ｎ）により有効に観察（観測）され易い生体部分を観察することを望む場合には、ユーザはその狭帯域波長（Ｎ）に対応した分光画像信号を強調して（或いは他の狭帯域波長の分光画像信号を抑制して）生成するような係数４４３ａを使用するように変更設定することにより、その生体部分をＳ／Ｎが良い状態で観察できる。
【０１１３】
一方、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る。
【０１１４】
つぎに、このようにして得られた分光画像信号Ｆ1乃至Ｆ3を積算した分光画像信号ΣＦ1乃至ΣＦ3に対して色調整部４４０は、分光画像信号Ｆ1を分光チャンネル画像信号Ｒnbiに、分光画像信号Ｆ2を分光チャンネル画像信号Ｇnbiに、分光画像信号Ｆ3を分光チャンネル画像信号Ｂnbiに、それぞれ割り付ける。そして、分光チャンネル画像信号Ｒnbi、Ｇnbi、Ｂnbiが切換部４３９を介して、表示モニタ１０６のＲ，Ｇ，ＢチャンネルＲｃｈ、Ｇｃｈ、Ｂｃｈにそれぞれ出力される。
【０１１５】
色調整部４４０は、図２１に示すように、表示色変換手段としての３×３のマトリックス回路６１と、３×３のマトリックス回路６１の前後に設けられた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のマトリックス係数を変更する表示色変更設定手段としての係数変更回路６４と、を備えた色変換処理回路４４０ａで構成されている。  
色変換処理回路４４０ａに入力される分光画像信号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。
【０１１６】
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。  
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のマトリックス係数は、係数などを変更する係数変更回路６４により変更することができる。係数変更回路６４内には、３×３マトリックス回路６１によるマトリックス演算を行う際に使用する複数種類のマトリックス係数６４ａが色変換（色調整）用係数として格納されている。
【０１１７】
そして、３×３マトリックス回路６１は、係数変更回路６４を介して選択されたマトリックス係数６４ａを使用してマトリックス演算を行うことにより、使用されたマトリックス係数６４ａに対応した色変換を行う。
【０１１８】
そして、係数変更回路６４によるマトリックス係数変更は、操作パネル４４１や、例えば内視鏡１０１の操作部等に設けられた内視鏡スイッチ１４１中の係数設定用スイッチ（若しくは色調変更設定用スイッチ）１４１ｂ（図４参照）からの制御信号或いは切替信号に基づく。
【０１１９】
また、係数変更回路６４内のマトリックス係数６４ａには、以下に説明するように生体が持つ特徴量として、例えば血管構造を識別し易い色調で表示させることを可能とする血管用マトリクッス係数６４ｂを含む。そして、ユーザは、係数設定用スイッチ１４１ｂの操作により、その血管用マトリクッス係数６４ｂを係数変更回路６４から選択することができる。
【０１２０】
なお、ユーザは、係数設定用スイッチ１４１ｂの操作により、係数変更回路６４に対して、３×３マトリックス回路６１で使用されるマトリックス係数６４ａの変更を行う他に、ＬＵＴ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６３ａ，６３ｂ，６３ｃのテーブルデータの変更を行う制御信号を出力することができる。
【０１２１】
制御信号を受けた係数変更回路６４は、予め色調整部４４０内に格納されている複数種類のマトリックス係数６４ａ等のデータから適切なデータを呼び出し、そのデータで、現在の回路係数を書き換える。
【０１２２】
次に具体的な色変換処理内容について述べる。式（２２）は色変換式の一例を示す。
【０１２３】
［数２２］
2006341078.tif 000023
この式（２２）による処理は、分光チャンネル画像信号Ｒnbi、Ｇnbi、Ｂnbi（表示モニタａ１０６での表示で示すと、Ｒチャンネル、Ｇチャンネル、Ｂチャンネル）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。  
これら分光チャンネル画像信号Ｒnbi、Ｇnbi、Ｂnbi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、表示色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、表示色が赤色系のパターンで表示される。
【０１２４】
また、血管網の内、粘膜表面付近に存在するものは表示色が黄色系のパターンとして表現される。  
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。  
そこで、この粘膜表面付近のパターンをより明瞭な視認性で再現するために、式（２３）に示す変換が有効となる。
【０１２５】
［数２３］
2006341078.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チャンネル画像信号Ｇnbiとする変換例である。この変換を採用すると、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。  したがって、ユーザは、係数変更回路６４を介してマトリックス係数６４ａを調整することで、ユーザは好みの表示効果が得られるように表示色を調整することが可能となる。
【０１２６】
そのような動作は以下のようなる。
【０１２７】
ユーザによる操作パネル４４１や内視鏡１０１の操作部に設けられた内視鏡スイッチ１４１中のモード切替スイッチ１４１ｃ（図４参照）に連動して、色調整部４４０（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６４ａがデフォルト値に設定される。  
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６４ａとして、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。  
そして、ユーザは、操作パネル４４１や、例えば内視鏡１０１の操作部に設けられ内視鏡スイッチ１４１に設けられた係数設定用スイッチ１４１ｂを操作し、係数変更回路６４から血管用マトリクス係数６４ｂを選択する。そして、３×３マトリックス回路６１のマトリックス係数として上記設定値ωＧ＝０．２、ωＢ＝０．８からωＧ＝０．４、ωＢ＝０．６などというように変更設定されるようにする。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。
【０１２８】
なお、本実施例における色変換処理回路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例で示してあるが、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。  
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作用効果を得ることができる。
【０１２９】
この場合、係数変更回路６４は、操作パネル４４１や内視鏡１０１の操作部の内視鏡スイッチ１４１等に設けられた係数設定用スイッチ１４１ｂからの制御信号に基づいてＬＵＴ７１内に格納されているテーブルデータ７１ａの内容を変更する動作を行なう（図２３においては、１つのＬＵＴ７１内でテーブルデータ７１ａが示してあるが、他のＬＵＴ７１にも同様にテーブルデータ７１ａが格納されている）。そして、図２３の色変換処理回路４４０ａは、変更設定されたテーブルデータ７１ａに対応した色変換処理を行う。
【０１３０】
テーブルデータ７１ａ内には、例えば生体の特徴量としての血管構造及び生体粘膜構造等を視認し易い色調で表示させる血管用及び生体粘膜用データが格納されている。  
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に示すような離散的な分光特性でかつ狭帯域なものとしても良い。このようなフィルタ特性に変更するにはユーザは、操作パネル４４１等に設けられた選択スイッチ４４１ａ等を操作して、マトリックス演算部４３６での演算係数を変更すれば良い。
【０１３１】
なお、図２４（以下の図２５、図２６でも同様）ではマトリックス演算部４３６により生成される分光画像信号Ｆ1乃至Ｆ3として、図７で示した擬似バンドパスフィルタのように分光特性で示している。
【０１３２】
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、通常観察では得られない画像情報を得るのに好適である。つまり、図２４に示すように、近赤外域のＦ１により生体の深層側の光学的画像情報を得ることができ、かつ近紫外域のＦ３により生体表面の凹凸構造の画像情報を得ることができる。
【０１３３】
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。  
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。
【０１３４】
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信号Ｒnbi←分光画像信号Ｆ2、分光チャンネル画像信号Ｇnbi←分光画像信号Ｆ3、分光チャンネル画像信号Ｂnbi←分光画像信号Ｆ3と色変換して、表示モニタ１０６のＲＧＢ３チャンネルＲｃｈ，Ｇｃｈ，Ｂｃｈへ出力する。  
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）により表示モニタ１０６のＲＧＢの３チャンネルへ出力され、表示モニタ１０６においてＲＧＢでカラー表示される分光画像信号（Ｒnbi、Ｇnbi、Ｂnbi）を生成する。    
［数２４］
2006341078.tif 000025
例えば、ｈ11＝１、ｈ12＝０、ｈ21＝０、ｈ22＝１．２、ｈ31＝０、ｈ32＝０．８とする。
【０１３５】
この場合における色調整部４４０における係数切替の動作等の説明は、実施例２で後述する。
【０１３６】
上述したように本実施例における生体表面を、観察する生体の種類、特徴等に応じて分光画像信号を生成するマトリックス演算部４３６の係数設定（係数切替）を術者等のユーザが手動で行い、観察する場合の動作のフローチャートは図２７のようになる。  
電源が投入されると、制御部４２等は動作状態になり、初期設定としてステップＳ１に示すように通常観察モードの動作状態となるように各部を制御する。  
そして、ステップＳ２に示すように観察モードの切換指示待ちの状態になる。術者により、操作パネル４４１等から観察モードの切替指示を行うと、制御部４２はステップＳ３に示すように分光画像観察モードの動作状態に切り替える制御を行う。
【０１３７】
また、分光画像観察モードの動作状態に切り替える制御を行った際に、ステップＳ４に示すように制御部４２は、例えば表示モニタ１０６に切替時の分光画像観察モードとして設定されている係数の情報を表示するように制御する。このステップＳ４における切替時の係数の情報表示の内容としては、例えば切替時に設定されている分光画像観察モード時のマトリックス演算部４３６で設定されている係数の情報を表示する。  
その後、次のステップＳ５において制御部４２は、ユーザに対して係数切替（選択）を行うか否かの確認を行う。  
そして、ユーザ（術者）は、実際に観察する被検体の特徴、種類、より具体的には生体粘膜の特徴、種類等に応じて切替を行うか否かの判断を行う。切替を行う場合にはステップＳ６に示すように被検体の種類、より具体的には生体粘膜の組織型等に応じて手動で係数を切り替える操作を行った後、切り替えを行わない場合と共に、ステップＳ７に進む。
【０１３８】
このように実際に観察する生体粘膜が、食道粘膜、胃粘膜、大腸粘膜等の観察する部位の名称等、種類により切り替えるようにしても良いし、それらの組織型（つまり、観察する生体粘膜を構成する上皮の名称、種類）など観察対象とする部分の分光反射率の特性、種類等に応じて切り替えるようにしても良い。  
例えば、食道粘膜はその上皮組織が重層扁平上皮であり、胃や大腸粘膜は単層円柱上皮で覆われており、従って、それらでは基本分光特性が異なる。このため、食道粘膜の分光反射率データの集合から推定された基本分光特性を用いて計算した分光画像推定用のマトリックスを大腸検査で使用すると、所望の結果を得がたくなる。  
精度の良い分光画像を得るためには、生体粘膜の種類や組織型に応じた基本分光特性を使ってこのマトリックス演算を行う必要があり、実際の観察でも適切なマトリックス演算を使用することが望ましい。
【０１３９】
そこで、本実施例では、インターフェース手段を構成する係数設定切替手段としての、例えば操作パネル４４１等に設けたマトリックス演算部４３６の係数切替若しくは係数選択を行う選択スイッチ４４１ｂ（図４参照）を術者は操作する。
【０１４０】
その操作により、観察対象の分光特性に対応した係数４４３ａがＬＵＴ４４３から読み出され、その係数４４３ａで適切なマトリックス演算が行われるように切り替えられる。
【０１４１】
このステップＳ７において制御部４２は、観察モードの切替指示待ちの状態になる。そして、術者が切替指示の操作を行うと、制御部４２はステップＳ１に戻り、通常画像観察モードに切り替える。そして、上述した処理を繰り返す。なお、上記ステップＳ５において、係数を切り替える場合に、被検体の種類に応じた切替（選択）項目、生体特徴に応じた切替（選択）等の項目を表示し、ユーザがその項目からさらに生体粘膜の種類や血管等をより適切に観察し易い分光特性に対応する係数の切替設定を行い易いようにしても良い。  
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）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電気的な信号処理で生成する。これにより本実施例は、分光画像用の光学的狭帯域バンドパスフィルタを用いずに、血管走行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、係数設定切替手段による係数設定、係数切替等により適切に得ることができると共に、色調整部４４０の色変換の係数を分光画像に応じて適切に設定することができる。
【０１４２】
また、本実施例は、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、生体組織の表面近くで所望の深部の組織情報、より具体的には血管走行パターン等を効果的に分離して視認することできる。  
また、特に、色調整部４４０において、３バンドの分光画像の場合、例えば４１５ｎｍに相当する画像を表示モニタ１０６のカラーチャンネル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、それぞれ割り付けた場合、本実施例によれば次の画像上の効果が得られる。
【０１４３】
（ａ）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。  
（ｂ）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。  
なお、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観察下では黄色調で観測される残渣及び胆汁が赤色調で再現される。  
なお、後述する実施例２における色調整部４４０において、２バンドの分光画像の場合にもほぼ同様の効果が得られることになる。
【０１４４】
本実施例の第１変形例の電子内視鏡装置１００を図２８に示す。  
実施例１の電子内視鏡装置１００においては、マトリックス演算部４３６による係数の切換設定を操作パネル４４１等から操作できるようにしていたが、本変形例では制御部４２に接続されたインターフェース手段としての集中コントローラ４６１から操作できるようにしている。  
また、本変形例では、本体１０５に、ユーザの音声による係数の切替指示を電気信号として受け付けるマイク４６２を接続すると共に、本体１０５内に音声認識回路４６３を設けている。そして、マイク４６２から入力されたユーザからの音声信号を音声認識回路４６３により音声認識を行い、この音声認識結果を制御部４２に入力する。  
そして制御部４２は、ユーザによる集中コントローラ４６１、マイク４６２による音声による係数切替等の指示信号に応じて、ＬＵＴ４４３に格納された係数４４３ａに応じてマトリックス演算部４３６によるマトリックス演算を適切に行う。なお、本変形例（及び次の変形例）では、制御部４２は、図４の係数制御部４４２の機能を兼ねる構成で示している。勿論、制御部４２から係数制御部４４２を介して係数切替を行うようにしても良い。
【０１４５】
また、集中コントローラ４６１等を観察モードの切替操作や、電源投入時に立ち上げる観察モードの選択操作などを行うインターフェースに用いるようにしても良い。この他、図示しないフットスイッチなどのインターフェースを設けるようにしても良い。  
また、生体観測装置の具体例としての電子内視鏡装置１００は、図２９に示す第２変形例のような構成でも良い。図２９に示す第２変形例の電子内視鏡装置１００では、内視鏡１０１内の例えばコネクタ１１内にＩＤメモリ１６１と、本体１０５における例えば光源部４１内にＩＤメモリ１６２とが設けられている。
【０１４６】
そして、ＩＤメモリ１６１及びＩＤメモリ１６２にそれぞれ格納されたＩＤ情報は、例えば電源投入時に制御部４２に入力される。制御部４２は、実際に組み合わせて構成される電子内視鏡装置１００における内視鏡１０１等の構成要素に応じてマトリックス演算部４３６による係数の切替設定を電子内視鏡装置１００側の構成要素に応じて自動的に適切な設定となるように制御する。
【０１４７】
この場合の動作は図３０のフローチャートのようになる。図３０に示す動作は、基本的には、図２７に示した動作において、ステップＳ３とＳ４との間にステップＳ８に示す処理を行うようにしたものである。  
ステップＳ３において、分光画像観察モードに切り替えた後の次のステップＳ８において制御部４２は、内視鏡１０１のＩＤメモリ１６１、光源部４１のＩＤメモリ１６２の情報を読み取る。そして制御部４２は、各情報から内視鏡１０１に採用されているＣＣＤ２１のカラー撮像特性や、光源部４１のランプ１５の種類、発光波長特性（分光特性）等に対応して、マトリックス演算部４３６での演算に適正となる係数をＬＵＴ４４３から読み出す。そして、制御部４２は、その係数をマトリックス演算部４３６に送り、係数の自動切替設定を行う。
【０１４８】
なお、図２９に示すＬＵＴ４４３には、（図４で示した係数４４３ａの他に）ＣＣＤ２１のカラー撮像特性や、光源部４１のランプ１５の種類、発光波長特性（分光特性）等に対応した複数の係数４４３ｂが格納されている。  
その後、図２７の次のステップＳ４に相当するステップＳ４′の処理に進む。このステップＳ４′においては、制御部４２は切替時に（デフォルト或いは以前の選択で）設定されている観察対象物に応じて設定されている係数の情報表示を行うように制御する。このステップＳ４′以降の処理は図２７の場合と同様である。
【０１４９】
本変形例によれば、実際に接続して使用される内視鏡１０１に搭載されているＣＣＤ２１の色フィルタの分光特性が、内視鏡１０１の種類や固体差で異なるような場合や、光源部４１内の光源としてのランプ１５の種類（例えば、発光の分光特性が異なるハロゲンランプやキセノンランプ等の種類）、個体差により分光特性が異なる場合においても、それらの差異の影響を軽減してより信頼性の高い分光画像が得られる。
【０１５０】
なお、ＩＤメモリ１６１等を有しないような場合には、手動で適切な係数に切替設定しても良い。また、係数の切替設定を自動で行うモードと手動で行うモードを用意し、ＩＤメモリ１６１等の有無に関わらずにユーザが選択して行えるようにしても良い。
【０１５１】
また、本変形例では、マトリックス演算部４３６によるマトリックス演算を行う際の係数を自動で行うモードを説明したが、色調整部４４０における色調整若しくは色変換を行う際の係数を同様に自動で設定することもできる。このようにすると、電子内視鏡装置１００を構成する内視鏡１０１等の組み合わせが同じの場合には、同じ色調状態に自動設定することができる。また、マトリックス演算部４３６及び色調整部４４０において、ＩＤメモリ１６１、１６２のＩＤ情報等により、各係数を自動で設定するようにしても良い。
【０１５２】
なお、内視鏡装置本体１０５が光源部４１を内蔵している場合には、制御部４２は、内視鏡１０１側のＩＤ情報のみで係数の自動設定を行うようにしても良い。勿論、内視鏡装置本体１０５が光源部４１を内蔵している場合においても、光源部４１内のランプ１５の分光特性も考慮してマトリックス演算部４３６におけるマトリックス演算を行う際の係数の自動設定を行うようにしても良い。
【０１５３】
なお、図２７或いは図３０の処理において、図３１に示すように観察モードが設定或いは切替設定された場合、さらにその観察モードを明示的に表示するようにしても良い。
【０１５４】
図３１の例では、最初のステップＳ１′において制御部４２は、ステップＳ１のように通常画像観察モードの設定をする。さらに制御部４２は、その観察モードを明示的に表示する制御を行う。
【０１５５】
例えば制御部４２は、図３２（Ａ）に示すように表示モニタ１０６に表示される通常画像の表示エリアの例えば下に、通常画像観察モードであること或いは通常画像が表示されていることを明示的に示すＮＩが表示されるように制御する。制御部４２は、ＮＩによる文字情報での表示を行わせる代わりにＮｏｒｍａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇや通常画像等を表示させるように制御しても良い。  
また、ステップＳ３に相当するステップＳ３′においても同様に分光画像観察モードに切替を行った場合には、制御部４２はさらにその観察モードを明示的に表示する。  
例えば制御部４２は、図３２（Ｂ）に示すように分光画像の表示エリアの例えば下に、分光画像を明示的に示すＮＢＩが表示されるように制御する。制御部４２はＮＢＩの表示を行わせる代わりにＮａｒｒｏｗ  Ｂａｎｄ  Ｉｍａｇｉｎｇや分光画像等と表示させるように制御しても良い。
【０１５６】
このようにすることにより、ユーザは、実際に設定されている観察モードを、より確実に確認することができる。  
また、図３２（Ｃ）に示すように通常画像の場合には、ＮＩ等の表示が行われないようにし、分光画像の場合のみＮＢＩが表示されるような制御が行われるようにしても良い。  
また、図３２（Ａ）〜図３２（Ｃ）では、表示モニタ５に観察モードを明示的に示した例を示しているが、操作パネル４４１に観察モードを明示的に表示し、これによりユーザが観察モードの状態を確認できるようにするインターフェース手段を形成しても良い。  
例えば図３２（Ｄ）に示すように操作パネル４４１に観察モード（ここでは分光画像観察モード）を明示的に表示するためのＬＥＤ９１が設けられている。制御部４２は、このＬＥＤ９１を通常画像観察モード時には消灯、分光画像観察モード時には点灯させるように制御する。
【０１５７】
なお、ＬＥＤ９１の付近に、このＬＥＤ９１の点灯の有無が分光画像観察モードであるか否かを示すためのＮＢＩの文字等を表示するとより良い。
【０１５８】
また、図３２（Ｅ）に示す例では操作パネル４４１に、ＮＢＩの文字自体が点灯、或いは文字以外の周囲が点灯するようなＬＥＤ９２が設けられる。そして、制御部９２により、ＬＥＤ９２を、例えば上記のように通常画像観察モード時には消灯、分光画像観察モード時には点灯させる制御を行うようにしても良い。  
さらに図３２（Ｆ）に示す例では操作パネル４４１にＮＢＩの文字自体が点灯、或いは文字以外の周囲が点灯するようにＬＥＤ９３が設けられている。そして、制御部４２はＬＥＤ９３を、例えば通常画像観察モード時には消灯状態を示すように例えば緑色で点灯させ、分光画像観察モード時には白色点灯させる等、観察モードに応じて色分け点灯（表示）させるように制御しても良い。なお、ここではインタフェース手段としての操作パネル４４１上に観察モードの情報或いは観察画像の情報を表示する例で説明したが、キーボードその他のインターフェース手段に観察モードなどの情報を表示するようにしても良い。
【０１５９】
図２９のような構成にした場合、図３３に示すように内視鏡１０１のＩＤメモリ１６１等に書き込まれた情報を利用して、各観察モードに適した係数設定を、観察モードの切替に連動して行うようにしても良い。
【０１６０】
電源が投入されると、制御部４２は最初のステップＳ１１において、内視鏡１０１のＩＤメモリ１６１、光源部４１のＩＤメモリ１６２の情報を読み取る。  
また、次のステップＳ１２において制御部４２は、電源投入時における観察モードの設定が行われているか否かの判定を行う。この観察モードの設定の情報は、例えば制御部４２内の図示しない不揮発性メモリに格納される。なお、ユーザは、キーボード４５１から、電源投入時に立ち上げる観察モードの設定を行うと、制御部４２は、その設定情報を不揮発性メモリに格納する。  
そして、制御部４２は、その設定情報を読み取り、予め設定されている観察モードで立ち上げる。また、設定がされていない場合には、例えば通常画像観察モードで立ち上げる。
【０１６１】
このため、ステップＳ１２において制御部４２は、電源投入時の観察モードが設定されていると判定した場合には、次のステップＳ１３において設定されている観察モードが、通常画像観察モードか否かの判定を行う。
【０１６２】
そして、通常画像観察モードに設定されている場合及びステップＳ１２において電源投入時の観察モードの設定が行われていない場合には、ステップＳ１４ａに進み、制御部４２は、電子内視鏡装置１００を通常画像観察モードに設定して立ち上げる。  
また、通常画像観察モードに設定した場合、制御部４２は、この観察モードに対応したパラメータ（係数）の設定を行う。つまり、ステップＳ１５ａに示すように、この観察モードに対応したパラメータに連動して設定を行う。  
例えば制御部４２は、観察モードに応じて光源部４１の光量制御を行うが、その場合、光量制御しようとするその目標値（基準値）が、観察モードに適したものとなるように目標値或いは目標値を可変設定するパラメータを変更する。
【０１６３】
なお、光量制御を行う場合、明るさの平均値或いはピーク値のいずれでも光量制御ができるような場合、ユーザが光量制御を行う種類を選択できるようにしても良い。また、制御部４２は、その内部の不揮発性メモリ等に通常画像観察と分光画像観察とで、例えば、輪郭強調の種類、階調変換の種類、色ペインティングの種類など、各種パラメータの設定値などの情報を個別に記憶しており、制御部４２はモード切替時に観察モードに必要なパラメータ以外の他のパラメータの設定の条件も自動的に切り替える。
【０１６４】
制御部４２がこのような制御をすることにより、適切な明るさ、診断に適した色調、適正な輪郭状態等で通常画像を表示できる。  
このパラメータの設定の後、ステップＳ１６ａにおいて制御部４２は、観察モードの切替指示待ちの状態になる。そして、観察モードの切替指示が行われると、ステップＳ１４ｂに移る。  
また、ステップＳ１３において、電源投入時の観察モードの設定が通常画像観察モードでない場合にはステップＳ１４ｂに移り、制御部４２は分光画像観察モードに設定する。さらに次のステップＳ１５ｂに示すように制御部４２は、この観察モードに対応したパラメータに連動して設定をする。
【０１６５】
この場合には、制御部４２は光量制御を分光画像観察モードに適した目標値となるように制御すると共に、図３０のステップＳ８のようにマトリックス演算部４３６によるマトリックス演算の係数をＣＣＤ２１の色フィルタ等の分光特性に応じて切替設定を行う。
【０１６６】
この場合、分光画像観察モードでの目標値は、通常画像観察モードの場合における目標値より低い値に設定されている。  
そして、制御部４２は、分光画像信号を適切に算出できるように飽和しないＲ，Ｇ，Ｂ信号をマトリックス演算部４３６に入力されるように上記目標値などのパラメータを用いて光量制御を行うと共に、色フィルタ等の分光特性に対応して、マトリックス演算部４３６が適切に分光画像信号を算出できるように係数切替を行う。つまり、制御部４２は適切な信号処理が行えるようにする。また、制御部４２は上記輪郭強調等の他のパラメータも分光画像観察に適した値に設定するようにしても良い。  
このパラメータの設定の後、ステップＳ１６ｂにおいて制御部４２は、観察モードの切替指示待ちの状態になる。そして、観察モードの切替指示が行われると、ステップＳ１４ａに移る。
【０１６７】
本変形例によれば、電源投入時に立ち上がる観察モードをユーザの設定に応じた観察モードで立ち上げることができる。また、観察モードの切替に連動して、切り替えられた観察モードに適した状態で画像表示や信号処理を行うように各種パラメータの設定がユーザによる設定作業を極力必要としないで円滑にできる。従って、本変形例によれば、操作性が向上する。  
なお、図３３の動作説明においては、ユーザが電源投入前に設定した情報を利用して、電源投入時に立ち上げる観察モードの設定を行う例で説明したが、以下に説明するように例えば電源投入時に、特定のキー入力を行うことにより、電源投入時に立ち上げる観察モードを設定するようにしても良い。  
この場合の動作の一部を図３４のフローチャートにより示す。例えば、電源を投入した場合には、制御部４２は図３３のステップＳ１１と同様の処理を行う。その後、ステップＳ１８に示すように制御部４２は、電源投入時に立ち上げる観察モードを選択するように予め設定されている所定のキー入力の操作があるか否かの判定を所定時間行う。
【０１６８】
そして、ユーザは、電源投入時に立ち上げる観察モードを選択したい場合には、キーボード４５１等における、予め設定されている所定のキーを操作し、キー入力する。  
そして、所定のキー入力がされたと判定した場合には、ステップＳ１９に示すように制御部４２は、電源投入時に立ち上げる観察モードを選択する選択用画面の表示を行うように制御をする。  
制御部４２は例えば、通常画像観察モード或いは分光画像モードのいずれで立ち上げるかの選択用画面を表示させ、ユーザにその選択を求める。  
その後、図３３のステップＳ１３とほぼ同様に、制御部４２は、選択された観察モードが通常画像モードか否かの判定を行う。一方、ステップＳ１８の判定処理で、所定のキー操作が行われていないと判定した場合には図３３のステップＳ１４ａに移る。その後の処理は、図３３と同じとなる。
【０１６９】
本変形例によれば、立ち上げ時に、ユーザは観察モードの選択設定を行うことができる。上記キー操作することにより、観察モードを選択できる状態にしているが、その変形例として、予め操作するキーにより、電源投入時に立ち上げる観察モードを決定できるようにしても良い。  
上述した（変形例を含む）実施例１では、分光画像推定用のマトリックス演算部４３６におけるマトリックス演算を適切に切り替える構成を説明したが、以下の実施例２のように色調整手段の演算係数を適切に切り替えるようにしても良い。
【実施例２】
【０１７０】
次に図３５を参照して本発明の実施例２を説明する。図３５は、実施例２の電子内視鏡装置における色調整部の周辺部の構成を示す。本実施例は、実施例１の図４の構成において、例えば２つの分光画像信号ΣＦ２，ΣＦ３を用いて、色調整部４４０の色調整を適切に行う具体例である。このため、本実施例では、図４における積算部４３８ａが設けてないで、２つの分光画像信号ΣＦ２，ΣＦ３から、表示モニタ５でカラー表示する分光チャンネル画像信号を生成する。  
本実施例では色調整手段の演算係数を適切に切り替える方法の具体例として、積算部４３８ｂ、４３８ｃから出力される２つの分光画像信号ΣＦ２，ΣＦ３を用いて、以下のように分光画像のカラー表示を適切に行う。
【０１７１】
例えば、中心波長がおよそ４１５ｎｍとおよそ５４０ｎｍの分光画像（分光チャンネル画像）を使って消化管粘膜を被検体として表示モニタ５に分光画像を擬似のカラー画像として表示する。  
分光画像の（表示モニタ１０６の）カラーチャンネルへの割付方法としては、表示モニタ５上の視認性を考えて、表示モニタ１０６のＲチャンネルに５４０ｎｍの分光チャンネル画像を、ＧとＢチャンネルには４１５ｎｍの分光チャンネル画像をその出力調整を行った後、表示することが好ましい例と考えられる。  
この場合、Ｒチャンネルの出力（信号ゲイン）を固定して、ＧとＢチャンネルの出力（信号ゲイン）を調整することで、食道粘膜や大腸粘膜といった分光反射率特性が異なる被検体の生体粘膜の上皮組織等の種類に応じて分光カラー画像の色を調整することができる。この場合の色調整部４４０の構成を図３５において、３つのゲイン可変アンプＡｒ，Ａｇ，Ａｂを採用した例で示している。
【０１７２】
例えば、表示モニタ５のＲ、Ｇ、Ｂチャンネルへの出力信号をＲ，Ｇ，Ｂ、４１５ｎｍ分光画像をｂ、５４０ｎｍ分光画像をｇとすると、
Ｒ＝ｋ１*ｇ、Ｇ＝ｋ２*ｂ、Ｂ＝ｋ３*ｂとなるように設定する。ここで、ｋ１，ｋ２，ｋ３は重み係数である。  
例えば、大腸粘膜を観察する場合、ｋ１＞ｋ２＞ｋ３と設定し、食道粘膜を観察する場合、ｋ１＞ｋ２’＞ｋ３’、かつｋ２＞ｋ２’となるように設定する。  
図３５の例では、観察しようとする生体粘膜の種類に応じて、予めゲイン可変アンプＡｒ，Ａｇ，Ａｂのゲインを規定する係数に相当するゲイン制御データがＬＵＴ１９１内に格納されている。そして、このＬＵＴ１９１から出力されるゲイン制御データがゲイン制御端に印加されることにより、そのゲイン制御データが印加されたゲイン可変アンプＡｒ，Ａｇ，Ａｂのゲインが制御される。
【０１７３】
この図３５ではＬＵＴ１９１内に例えば大腸用ゲイン制御データ１９１ａや食道用ゲイン制御データ１９１ｂ等が格納されており、ユーザは、操作パネル４４１の選択スイッチ４４１ａなどの操作により、大腸用ゲイン制御データ１９１ａや食道用ゲイン制御データ１９１ｂを選択する選択信号（制御信号）をＬＵＴ１９１に印加することができる。そして、その選択信号により、ＬＵＴ１９１は対応するゲイン制御データをゲイン可変アンプＡｒ，Ａｇ，Ａｂに印加することができるようになっている。  
このような構成の本実施例によれば、食道粘膜を観察したい場合には食道用ゲイン制御データ１９１ｂを選択することにより、重層扁平上皮が白く再現され、上皮内の毛細血管の視認性が良い。  
また、大腸粘膜を観察したい場合には、ユーザは大腸用ゲイン制御データ１９１ａを選択することにより、ポリープや粘膜表面の微細模様の視認性が良い状態で表示することができる。従って本実施例によれば、観察対象とする粘膜表面に微細構造などの生体の特徴量を視認性が良い状態で表示することができる。
【０１７４】
一方、粘膜深部の血管をさらに高いコントラストで再現したい場合、その血管を反映するｇ分光画像をｂ分光画像に一定比率等で加えて、Ｇチャンネルにて再現するなどのバリエーションも可能である。この場合の構成例の一部を図３６に示す。  
図３６は、図３５の構成において、ｇ分光画像は、さらに乗算器１９２を介してゲイン可変アンプＡｇにも入力される構成にしてある。また、この乗算器１９２にはＬＵＴ１９１から乗算係数が入力される。  
この場合、例えばＬＵＴ１９１内に上述した大腸用ゲイン制御データ１９１ａの場合には、この乗算係数は０（この場合には図３５の場合と同じ作用となる）であり、さらに深部側の血管をさらに高いコントラストで再現するための大腸用ゲイン制御データ（図中では大腸（２）と略記）１９１ａ’を選択した場合には、この乗算係数が例えばｍ（０＜ｍ＜１）となるように設定されている。
【０１７５】
そして、ユーザが選択信号を介して大腸用ゲイン制御データ１９１ａを選択した場合には大腸の毛細血管や微細模様を視認し易い状態、つまり微細模様強調モードで観察でき、大腸用ゲイン制御データ１９１ａ’を選択した場合には、粘膜深部側の血管を高いコントラストで視認し易い状態、つまり深層血管強調モードとして観察することができる。  
このように、色調整の切替を行う色調整手段のモードを複数用意して、所定のユーザインターフェースで切り替えて使うことで、分光画像を視認し易い状態で、（つまり適切な擬似）カラー表示が可能となる。  
なお、本実施例では、２つの分光画像信号ΣＦ２，ΣＦ３を用いて、色調整部４４０の色調整を適切に行う具体例を説明したが、３つの分光画像信号ΣＦ１，ΣＦ２，ΣＦ３を用いて、色調整部４４０の色調整を行うようにしても良い。
【実施例３】
【０１７６】
次に図３７から図４０を参照して本発明の実施例３を説明する。  
本実施例は、分光画像を観察する分光画像観察モードにおいて、予め設定された条件になった場合には、強制的に通常画像観察モードに切り替える制御を行うようにするものである。より具体的には、分光画像の明るさが、予め暗い画像を判別するために設定された閾値以下に達した場合には、制御部４２は切換部４３９を切り替えて、通常画像観察モードに切り換える制御を行う。  
図３７に示す実施例３の電子内視鏡装置１００は、図４の内視鏡装置１００において、例えばマトリックス演算部４３６から出力される分光画像信号Ｆ１、Ｆ２，Ｆ３は、明るさ判定部１７１に入力され、予め設定された明るさレベルの閾値Ｖｔｈと比較した比較結果（判定結果）の信号が制御部４２に出力される構成にしている。
【０１７７】
例えば、明るさ判定部１７１は、例えば１フレーム分の３つの分光画像信号の絶対値の総和の信号が、暗い画像状態を判定するために設定された閾値Ｖｔｈ以下になったか否かの条件判定（比較判定）を行う。そして、明るさ判定部１７１は、その比較結果の信号を制御部４２に出力する。この条件に該当する場合には、制御部４２は切換部４３９の切換を制御し、観察モードを強制的に通常画像観察モードに切り替える制御を行う。  
また、実施例１では、マトリックス演算部４３６は、図８のように抵抗群３１−１ａ等を用いてハードウェアで構成されていたが、本実施例では例えば図３８に示すようにこのマトリックス演算数値データ処理（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。  
図３８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１５１を有する。  
係数レジスタ１５１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に入力される。
【０１７８】
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に入力される。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に入力される。  
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１５１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。  
なお、図３８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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
また、係数レジスタ１５１は、図４の係数制御部４４２と接続され、観察部位の選択が行われると、係数制御部４４２からその観察部位に対応したマトリクス係数がＬＵＴ４４３から読み出され、係数レジスタ１５１内に格納される。そして、そのマトリックス係数を用いて、係数レジスタ１５１により、観察部位に適したマトリックス演算処理が行われ、分光画像信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３が生成される。  
このマトリックス演算部４３６の場合においても、実施例１と同様、血管パターンが鮮明に表示でき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をハードウェアの変更を必要としないで行うことができる。
【０１８２】
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。その他の構成は実施例１或いはその変形例と同様の構成である。
【０１８３】
次に本実施例による明るさ判定部１７１による判定結果により、観察モードを切り替える動作を図３９を参照して説明する。  
電源が投入されると、制御部４２等は動作状態になり、初期設定としてステップＳ２１に示すように通常画像観察モードの動作状態となるように制御する。  
そして、ステップＳ２２に示すように観察モードの切換指示待ちの状態になる。術者等のユーザは、操作パネル４４１等から観察モードの切替指示を行うと、制御部４２はステップＳ２３に示すように分光画像観察モードの動作状態に切り替える制御を行う。
【０１８４】
すると、マトリックス演算部４３６によりマトリックス演算された分光画像信号Ｆ１，Ｆ２、Ｆ３が生成される。これらの分光画像信号Ｆ１，Ｆ２、Ｆ３は積算部４３８ａ〜４３８ｃにより積算され、色調整部４４０を経て色調が調整された分光チャンネル画像信号Ｒnbi、Ｇnbi、Ｂnbiとなり、切換部４３９を通り表示モニタ１０６のＲチャンネル、Ｇチャンネル、Ｂチャンネルに印加され、表示モニタ１０６の表示面に分光画像がカラー表示される。  
この分光画像観察モードになると、マトリックス演算部４３６の出力信号は、明るさを判定する明るさ判定部１７１に入力され、ステップＳ２４に示すように明るさ判定部１７１は、この分光画像が設定された閾値Ｖｔｈ以下になったかを判定する動作を行う。
【０１８５】
そして、この条件を満たさない場合には、次のステップＳ２５において制御部４２は、観察モードの切換指示ありかの判定を行う。そして、この観察モードの切換指示が無い場合には、ステップＳ２４に戻り、明るさの判定処理が行われる。  
一方、ステップＳ２５において、観察モードの切換指示があった場合には、ステップＳ６に示すように制御部４２は、通常観察モードの動作状態に切り換える制御を行う。  
また、本実施例において、ステップＳ２４の判定処理において、明るさ判定部１７１により検出された明るさが閾値Ｖｔｈ以下に達したと判定した場合には、ステップＳ２６に進む。そしてこのステップＳ２６において制御部４２は、観察モードの切換指示が行われていない場合でも、通常観察モードの動作状態に切り換える制御を行う。
【０１８６】
この通常観察モードに切り換える制御を行った後、ステップＳ２２の処理に戻り、上述した処理を続行する。  
上記のように分光画像観察モードにおいて、各画像の１フレーム分の明るさが閾値Ｖｔｈ以下になった場合には、分光画像により血管構造等を識別することが困難になるため、装置側で強制的に通常観察画像に切り替えることによって、観察し易い画像にすることができ、術者が切り替える操作を不要にできる。従って本実施例によれば、操作性が向上する。
【０１８７】
なお、本実施例の変形例として、明るさ判定部１７１の明るさが閾値Ｖｔｈよりは大きく、通常画像観察モードに切り替える程には暗くない場合において、その場合の画面（シーン）の明るさに応じて例えば色調整部４４０の色調の係数を切り替えるようにした係数設定切替手段を形成しても良い。  
この場合の動作の一部を図４０に示す。ここでは、簡単な例として、閾値Ｖｔｈ以上の２つの明るさレベルの場合で説明するが、３つ以上の明るさレベルの場合にも同様に適用することができる。２つの明るさを分ける閾値をＶｔｈ２とする。  
図３９のステップＳ２４において、明るさが閾値Ｖｔｈ以上である場合には、ステップＳ２７に示すように明るさ判定部１７１はさらにその明るさが第２の閾値Ｖｔｈ２以下であるか否かの判定を行う。
【０１８８】
そして、この閾値Ｖｔｈ２より大きい場合には図３９の場合と同様にステップＳ２５に進む（ここでは、簡単化のため、閾値Ｖｔｈ２より大きい場合に適した色調に設定されているとする）。  
一方、現在の明るさが閾値Ｖｔｈ２より小さい場合には、制御部４２は、ステップＳ２８に示すように明るさに適した係数切替を行うか否かの表示を行い、ユーザに切替を行うか否かの判定を待つ。そして、切替が選択された場合には、ステップＳ２９に示すように制御部４２は、その明るさに適した色調の係数にする係数切替を行った後、ステップＳ２５に進む。また、切替が選択されない場合にもステップＳ２５に進む。その他の処理は図３９の場合と同様である。
【０１８９】
本変形例によれば、シーンの明るさに応じて適切な色調で表示することができる。例えば暗くなった場合には明るい場合の色調の場合よりも、例えば彩度を挙げるように係数切替を行う。このようにすることにより、明るさが低下した場合でも、明るい場合における色調から生体の特徴量を視認し易くする機能を維持することができる。  
なお、予めシーンの明るさの値に応じてその色調の係数を切り替えて表示する色調モードの選択を行い、この色調モードがユーザにより選択された場合には、自動的にシーンの明るさの値に応じてその色調の係数を切り替えて表示できるような構成にしても良い。
【０１９０】
なお、本実施例においては分光画像からその明るさを判定する構成にしていたが、通常画像の明るさから分光画像の明るさを推定し、ある閾値以下となった場合に通常観察モードに切り替えるようにすることもできる。
【０１９１】
本実施例においては、分光画像の明るさが暗い画像状態に対応する所定値以下になった場合には通常観察モードに切り替えるようにしていたが、以下の実施例４のようにしても良い。
【実施例４】
【０１９２】
次に図４１から図４３を参照して本発明の実施例４を説明する。図４１は、本発明の実施例４に係る電子内視鏡装置１００の構成を示す。本実施例の電子内視鏡装置１００は、図３７の構成において、明るさ判定部１７１の代わりに色調を判定する色調判定部１７２を備えている。  
また、本実施例では、実施例１等に用いている同時式の光源部４１でなく、面順次方式の光源部４１Ｂを備えている。  
この光源部４１Ｂは、ランプ１５の前面に絞り２５が設けられ、絞り２５のさらに前面には、ＲＧＢフィルタ２３が設けられている。また、絞り２５は、絞り制御部２４に接続されている。そして、光源部４１Ｂは、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絞り２５により制限し、光量を変化させる。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される。
【０１９３】
本実施例における光源部４１Ｂ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フィルタ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、つまりＲ・Ｇ・Ｂの面順次照明光として、光源部４１Ｂから出射される。また、Ｒ・Ｇ・Ｂの面順次の照明光は、ライトガイド１４を経て被検体内に照射され、その反射光が、ＣＣＤ２１で受光される。  
この場合のＣＣＤ２１は、カラーフィルタが設けられていないモノクロのＣＣＤ２１であり、このＣＣＤ２１で得られた信号（撮像信号）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。
【０１９４】
つまり、光源部４１からＲのフィルタを介したＲ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、カラーフィルタを設けたＣＣＤ２１を採用した場合には、図３７のように同時式の光源部４１を採用することができる。  
また、上記色調判定部１７２は、図４２に示すように検出しようとする色調に対応した色調範囲を設定する（第１の）色相／彩度設定部１７３と、この色相／彩度設定部１７３により設定された色調範囲の条件に該当するか否かの判定を行う色相／彩度判定部１７４とを有する。  
この場合、色相／彩度設定部１７３による色調範囲は、キーボード４５１その他から制御部４２を介して入力され、ユーザ等が設定することができる。また、色相／彩度判定部１７４には、マトリックス演算部４３６からの分光画像信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３が入力される。そして、色相／彩度判定部１７４は、これらの信号が色相／彩度設定部１７３により設定された色調範囲内に含まれるか否かの判定を行い、その判定結果を制御部４２に出力する。
【０１９５】
制御部４２は、判定結果に応じて切換部４３９の切換などの制御を行う。
【０１９６】
例えば、色調判定部１７２に入力される現在の分光画像信号の色調が、この色調判定部１７２内の色相／彩度判定部１７４により判定された色調範囲内になることが１フレーム分で所定面積以上検出されると、色相／彩度判定部１７４は、この色調範囲内になったとの判定信号を制御部４２に出力する。  
すると、制御部４２は、通常画像観察モードに強制的に切り替え、かつ切換部４３９を切り換えて、通常画像に相当するカラー画像信号が表示モニタ５に出力されるように制御する。  
また、本実施例においては、この色調判定部１７２に、第２の色相／彩度設定部１７５が設けてある。この第２の色相／彩度設定部１７５は、キーボード４５１等から制御部４２を介して検出しようとする色調が登録されている。
【０１９７】
また、実際に取り込んだ分光画像信号データから検出しようとする色調に対応した色調範囲を登録設定することもできるようにしている。  
つまり、検出しようとする典型的な分光画像信号データが存在する場合には、キーボード４５１等の取り込み指示により、制御部４２を介してその画像データを第２の色相／彩度設定部１７５に取り込む。この場合、必要に応じてそのデータを加工してそれに近い色調を検出するための色調範囲の設定を行うこともできる。そして、ユーザは、（第１の）色相／彩度設定部１７３或いは第２の色相／彩度設定部１７５における優先したい色調範囲で色調判定を行わせることができる。  
このようにして第２の色相／彩度設定部１７５には、種々の色調を登録することができるようにしている。
【０１９８】
本変形例の場合における動作を次に説明する。本変形例では、図３９におけるステップＳ２４における検出された明るさが閾値Ｖｔｈ以下になったか否かの判定を行う代わりに色調判定部１７２により検出される色調が所定の色調範囲になったことが１画面中で一定面積以上検出されたか否かの判定を行う。  
そして、所定の色調範囲になったことが一定値以上検出された場合には、制御部４２は、分光画像観察モードから強制的に通常観察モードに切り替える制御を行う。その他は、図３９で説明した場合と同様の動作である。  
本実施例によれば、分光画像観察モードよりも通常画像観察モードの方が望ましいような所定の色調になった場合には、強制的に通常画像観察モードに設定することができる。  例えば分光信号カラー画像は、大腸内視鏡検査の場合、食べかすや大便など、所謂残渣が残っていると、この残渣が出血色のように赤く表示される。これは、残渣が青い光を強く吸収し、緑の光を強く反射することに起因する。通常、大腸内視鏡検査の前に、前処置として大便などは洗浄される。
【０１９９】
しかし、大腸の状態によっては完全に洗浄されない、あるいはかなりの量の残渣が残っていることも有る。  
このような場合、分光カラー画像のままであると、検査に適した状態の視野の確保が困難となる場合があり、そのような場合には強制的に見慣れている通常画像が表示される通常画像観察モードに戻すことが望ましい。  
本実施例では、そのような場合、信号処理制御手段内に上記のような色調検出手段、より具体的には、例えば色相と彩度を検出する手段とが設けてある。そして、残渣が画面上の一定以上の面積を占めると判断した場合には、観察モード切替手段を通常観察モードへ復帰させる（或いは切り替える）制御を行う。
【０２００】
なお、本実施例の変形例として、上記第２の色相／彩度設定部１７５に複数の色調、或いは検出したいものを設定し、分光画像観察モード中において、それらの内の１つが検出された場合には、制御部４２は通常観察モードへ復帰させる制御を行うようにしても良い。  上記のような残渣の他に、胆汁が多量あり、生体組織の粘膜を分光画像として適切に観察できないような場合とか、色差散布により、その色素の色調が分光画像に大きな影響を及ぼす場合のように分光画像観察モードに適さないような場合には通常画像観察モードに強制的に復帰させることが望ましい。  
この場合の動作の一部を図４３に示す。図４３は、図３９のステップＳ２４の判定処理部分を変更した処理となっている。
【０２０１】
なお、この動作を開始させる前に、ユーザは、キーボード４５１等からの指示操作により、第２の色相／彩度設定部１７５に、検出したい色調として、例えば残渣、胆汁、典型例な色素散布による着色された色素の色調データを登録しておく。  
そして、ユーザは、例えばこれら残渣、胆汁、色素による色調のいずれかを所定量以上、検出した場合には、通常観察モードへ復帰させる設定モードを選択しているものとする。      図３９のステップＳ２３と同様に分光画像観察モードに切り替えられた後、色調判定部１７２は、所定の色調になったかを監視する状態になる。つまり、ステップＳ２４ａに示すように現在の分光画像の色調が残渣の色調か否かを判定し、残渣の色調に一定面積以上なっていると判定すると、ステップＳ２６に示すように制御部４２は通常画像観察モードに強制的に切り替える。  
また、現在の分光画像の色調が残渣の色調でない場合には、ステップＳ２４ｂに進み、胆汁の色調か否かを判定し、胆汁の色調に一定面積以上なっていると判定すると、ステップＳ２６に示すように制御部４２は通常画像観察モードに強制的に切り替える。
【０２０２】
また、現在の分光画像の色調が胆汁の色調でない場合には、ステップＳ２４ｃに進み、色素で着色された色調か否かを判定し、色素で着色された色調に一定面積以上なっていると判定すると、ステップＳ２６に示すように制御部４２は通常画像観察モードに強制的に切り替える。
【０２０３】
また、現在の分光画像の色調が色素で着色された色調でない場合には、ステップＳ２５に進み、制御部４２は観察モードの切替指示を待つ状態となる。  
本変形例によれば、分光画像観察モードのままで観察を行うのに適しない色調になった場合に強制的に通常画像観察モードに切り替えることができ、ユーザが切り替える手間を省くことができる。従って、本変形例によれば操作性が向上する。  
また、上述した実施例では、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・調節していた。これに対し、ＣＣＤの電子シャッターを調整（利用）する方法もある。
【０２０４】
ＣＣＤ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。この電荷を蓄積する電荷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による電荷蓄積時間を調節することで、電荷の蓄積量、即ち信号量を調整することができる。つまり、図４４に示すように、電荷蓄積時間を順次変化させた状態でのＲＧＢカラー画像を得ることで、照明光量の制御の場合と同様の分光画像を得ることができる。
【０２０５】
なお、図４４においては、面順次照明の場合で示している。この場合、上側がＲ，Ｇ，Ｂの照明状態を示し、下段が電子シャッターによる電荷蓄積時間を示す。  
即ち、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、電子シャッターによる電荷蓄積時間を変化させることにより、ＲＧＢカラー信号の飽和を避けることが可能である。
【０２０６】
なお、電子シャッターは同時式の場合に適用することもできる。
【０２０７】
また、本変形例の変形例として以下のようにしても良い。  
この変形例は、実施例４と同様、面順次方式を利用したものであり、また、この利点を生かしたものである。電子シャッター制御による電荷蓄積時間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。すなわち、本変形例では、ＣＣＤ２１の電荷蓄積時間を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。  
本変形例の動作としては、図４５に示すように、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。
【０２０８】
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４３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３と同様の分光画像を得ることができる。
【０２０９】
本変形例によると、実施例４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４と同様、カラー画像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画像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４３６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。
【実施例５】
【０２１０】
次に図４６から図４８を参照して本発明の実施例５を説明する。図４６は本発明の実施例５の電子内視鏡装置１００を示す。本実施例の電子内視鏡装置１００は、例えば図４の電子内視鏡装置１００において、本体処理装置４３の構成を一部変更して、例えば表示モニタ１０６に通常観察画像と分光画像とを同時に表示することもできる構成にしている。以下に説明するように切り替えて一方の画像を表示することは勿論、両方を例えばサイズを変更して表示する表示状態制御手段若しくは表示制御手段を設けている。  
図４６に示すように例えば色信号処理部４３５から出力される色信号Ｒ′、Ｇ′、Ｂ′は重畳部１８１に入力され、色信号Ｒ′、Ｇ′、Ｂ′は、重畳部１８１により積算部４３８ａ〜４３８ｃの出力信号ΣＦ１〜ΣＦ３と重畳される。重畳された信号はＲ″、Ｇ″、Ｂ″で示されている。信号Ｒ″、Ｇ″、Ｂ″は、ホワイトバランス回路１８２に入力され、ホワイトバランス回路１８２からホワイトバランス調整された信号Ｒｗｂ，Ｇｗｂ，Ｂｗｂとして出力される。
【０２１１】
なお、図４６において、実線では積算部４３８ａ〜４３８ｃの出力信号ΣＦ１〜ΣＦ３が重畳部１８１に入力されるようにしているが、２点鎖線で示すように色調整部４４０を通して色調整した信号にした後、重畳部１８１に入力するようにしても良い。  
これらの信号Ｒｗｂ，Ｇｗｂ，Ｂｗｂは、γ補正回路１８３に入力され、γ補正された信号Ｒγ，Ｇγ，Ｂγとなり、第１色変換回路１８４に入力され、輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙに変換される。
【０２１２】
そして、輝度信号Ｙは、強調回路１８５により輪郭強調された輝度信号Ｙｅｈとなり、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙと共に、第２色変換回路１８６に入力され、この第２色変換回路１８６により、色変換されて、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂが生成される。
【０２１３】
そして、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、表示モニタ１０６のＲ，Ｇ，Ｂの各チャンネルに入力され、表示モニタ１０６には、対応する画像が表示される。
【０２１４】
本実施例におけるたとえば重畳部１８１には、一方の信号のみを選択して出力する選択回路と、拡大／縮小を行う拡大／縮小回路１８１ａが内蔵されている。そして、制御部４２は、ユーザによるキーボード４５１その他からの表示制御信号に応じて一方の信号のみを重畳部１８１から出力させる。そして、表示モニタ１０６には、選択された一方の画像が表示される。
【０２１５】
また、この表示制御信号に応じて重畳部１８１は、色信号処理部４３５から出力される色信号Ｒ′、Ｇ′、Ｂ′或いは積算部４３８ａ〜４３８ｃの出力信号ΣＦ１〜ΣＦ３の画像サイズを拡大／縮小する調整を行い、両画像を重畳して出力する。このように本実施例においては表示モニタ１０６に表示される画像等を制御する表示状態制御手段若しくは表示制御手段が形成されている。  
例えば図４６の表示モニタ１０６においては、色信号処理部４３５から出力される色信号Ｒ′、Ｇ′、Ｂ′側からの通常画像はそのままのサイズで、これに対して積算部４３８ａ〜４３８ｃの出力信号ΣＦ１〜ΣＦ３側からの分光画像は小さいサイズに調整された状態で、両画像が同時に表示される例が示されている。
【０２１６】
また、本実施例では、図４７、図４８で示すように表示モニタ１０６に実際に表示されている画像が通常画像であるか分光画像であるかを確認できるよう、画像の付近に確認用の情報を明示的に表示するようにしている。つまり、各観察モードに対応した画像を表示する場合、その観察モードに対応した画像付近にその観察モード或いは画像の種類を表示する観察モードの表示手段を設けている。なお、本実施例におけるマトリックス演算部（図４６においてはＭＸ演算部と略記）４３６′は、図４における係数制御部４４２及びＬＵＴ４４３の機能を内蔵している。  
その他の構成は、例えば図４と同様の構成である。図３２では、観察モードの切替により１つの観察モードが択一的に選択された場合で説明したが、本実施例では２つの観察モードを同時に選択して、２つの観察モードにより得られる画像を同時に表示する場合にも対応している。  
図４７は、ユーザによる観察モード或いは表示方法の選択制御により、表示モニタ１０６に表示される画像表示例を示す。
【０２１７】
図４７（Ａ）及び図４７（Ｂ）は、表示モニタ１０６に通常画像のみ、或いは分光画像のみをそれぞれ表示させた場合を示す。この場合は、例えば図３２（Ａ）及び図３２（Ｂ）と同じような表示形態を採用している。  
また、図４７（Ｃ）は、通常画像を大きなサイズで表示し、分光画像を小さなサイズにして両画像を重畳して表示した場合を示す。つまり、通常画像を親画面で、分光画像を子画面で表示したピクチャインピクチャで表示した例を示す。  
図４７（Ｄ）は、図４７（Ｃ）における通常画像と分光画像のサイズを入れ替えて表示した場合を示す。  
このように本実施例によれば、通常画像と分光画像とを同時に表示することもできるようにしているので、よりユーザによる選択肢が広がり、操作性が向上する。
【０２１８】
また、本実施例では一方の画像のみを表示する場合にも表示モニタ１０６の解像度等に応じて拡大等して表示できるようにしているので、表示モニタ１０６の表示面の解像度等が異なるような場合にも適切な大きさで表示させることができる。また、各画像の例えば下には、その画像の観察モード或いは画像の種類を表示して、ユーザが容易に確認できるようにしている。ここでは、通常画像の場合をＮＩ、分光画像の場合をＮＢＩで明示的に示している。  
なお、図４７では、通常の表示モニタ１０６の場合で説明したが、例えば横長の表示面を有する表示モニタに表示するようにしても良い。  
図４８（Ａ）は横長の表示面を有する表示モニタ１０６にて、通常画像と分光画像とを同時に表示した様子を示す。この場合にも、表示サイズを調整することにより、図４８（Ａ）に示すように比較的大きなサイズで表示することが可能となる。
【０２１９】
また、図４８（Ｂ）に示すように２つの表示モニタ１０６Ａ、１０６Ｂを用意して、それぞれに通常画像と分光画像を表示してもよい。また、その表示を入れ替えるようにしても良い。  
また、表示する分光画像は一つの波長のみのものを選択して表示してもよいし、実施例２等のように、２、ないし３つの分光画像を使っての擬似カラー表示でも良い。  
また、本実施例における観察モードの表示例としては２つの観察モードの画像を両方表示した場合にも確認し易いように表示する例を説明したが、一方のみの観察モードの画像を表示する場合には、図３２（Ｄ）〜図３２（Ｆ）のようにしても良い。  
なお、通常画像と分光画像とを同時に表示する場合の構成としては、図４６のものに限定されるものでなく、例えば図４の構成において、一方の画像の選択を行う切換部４３９の代わりに一方の画像の選択と両画像の合成（重畳）を行う図４６の重畳部１８１を採用することにより、ほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【実施例６】
【０２２０】
図４９及び図５０は本発明の実施例６に係り、図４９は色フィルタの配列を示す図、図５０は図４９の色フィルタの分光感度特性を示す図である。  
実施例６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。  
本実施例は、主として実施例１とＣＣＤ２１に設けられた色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の原色型色フィルタが用いられたのに対し、本実施例では、補色型の色フィルタを用いる。  
この補色型色フィルタの配列は図４９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、原色型色フィルタの各要素と補色型色フィルタの各要素の関係は、Ｍｇ＝Ｒ＋Ｂ、Ｃｙ＝Ｇ＋Ｂ、Ｙｅ＝Ｒ＋Ｇとなる。
【０２２１】
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、原色型色フィルタについての（１）式〜（８）式及び（１９）式〜（２１）式について、補色型色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。
【０２２２】
［数２７］
2006341078.tif 000026
［数２８］
2006341078.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］
2006341078.tif 000028
［数３１］
2006341078.tif 000029
［数３２］
2006341078.tif 000030
［数３３］
2006341078.tif 000031
また、図５０は、補色型色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。
【０２２３】
なお、補色型色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。  
また、補色型色フィルタを使った場合でも式（９）〜（１８）で示したマトリックス推定方法が適用できる。この場合、補色型色フィルタの数が４つである場合には、式（１４）で仮定した生体分光反射率が３つの基本的な分光特性で近似できる、という部分が４つ、ないしは４つ以下となる。従って、これに合わせて、推定マトリックスを演算するための次元は３から４に変更される。  
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、補色型色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。
【０２２４】
なお、本発明は、上述した実施例を種々組みあせて用いても良く、またその趣旨を逸脱脱しない範囲での変形も可能である。  
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）を設けるようにしても良い。  
これにより、図４に示す内視鏡装置本体１０５に設けられたキーボード４５１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ようにしても良い。この場合、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。
【０２２５】
なお、上述の各実施例等においては、分光画像信号を生成する場合、ＣＣＤ２１により撮像された撮像信号から生成されるカラー画像信号として、色信号とも呼ばれるＲＧＢ信号の場合で主に説明したが、輝度信号と色差信号とからなるカラー画像信号から分光画像信号を生成するようにしても良い。
【０２２６】
なお、上述した各実施例等においては、光源部３１からの照明光を内視鏡１０１のライトガイド１４により導光し、ライトガイド１４の先端面から被検体としての例えば生体組織等に（導光した）照明光を照射することにより、被検体を照明する例で説明した。
【０２２７】
本発明はこれに限定されるものでなく、例えば内視鏡１０１の先端部１０３に発光ダイオード（ＬＥＤと略記）を配置し、このＬＥＤから照射した照明光で被検体を照明するようにしても良い。つまり、この場合には、光源部或いは照明部が内視鏡１０１に設けられた例となる。    
【産業上の利用可能性】
【０２２８】
カラー画像信号（生体信号）から電気的な信号処理により分光画像信号（分光信号）を生成し、さらに色調の調整手段や係数切替手段を設けているので、観察しようとする生体組織が異なるような場合にも信頼性が高い状態を確保でき、操作性が良い状態での画像表示ができる。
【図面の簡単な説明】
【０２２９】
【図１】図１は、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】図２は、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】図３は、本発明の実施例１に係る電子内視鏡装置の外観を示す外観図。
【図４】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】図５は、図４のチョッパーの外観を示す外観図。
【図６】図６は、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７は、図６の色フィルタの分光感度特性を示す図。
【図８】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】図９は、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】図１０は、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】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】図１３は、白色光の各バンドの分光特性を示す図。
【図１４】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】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】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】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】図１８は、図１７の各分光画像を示す第１の図。
【図１９】図１９は、図１７の各分光画像を示す第２の図。
【図２０】図２０は、図１７の各分光画像を示す第３の図。
【図２１】図２１は、図２１は図４の色調整部の構成を示すブロック図。
【図２２】図２２は、図２１の色調整部の作用を説明する図。
【図２３】図２３は、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】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】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。
【図２７】図２７は、分光画像観察モードに切り替えた場合、手動で係数切替を行う動作を示すフローチャート。
【図２８】図２８は、係数切替を集中コントローラや音声入力で行えるようにした変形例の電子内視鏡装置の構成を示すブロック図。
【図２９】図２９は、内視鏡等にＩＤメモリを設けた場合の電子内視鏡装置の構成を示すブロック図。
【図３０】図３０は、図２９の構成の場合における装置側の組み合わせにより係数切替を行う動作のフローチャート。
【図３１】図３１は、図３０における動作において、さらに観察モードの表示を行うようにした場合の動作の一部を示すフローチャート。
【図３２】図３２は、通常画像と分光画像を表示した場合観察モードも明示的に表示した例を示す図。
【図３３】図３３は、図２９の構成の場合に観察モードの切替に連動してパラメータも変更設定する動作のフローチャート。
【図３４】図３４は、図３３の変形例の一部の動作のフローチャート。
【図３５】図３５は、本発明の実施例２に係る電子内視鏡装置における色調整部周辺部の構成を示すブロック図。
【図３６】図３６は、実施例２の変形例における色調整部周辺部の構成を示すブロック図。
【図３７】図３７は、本発明の実施例３に係る電子内視鏡装置の構成を示すブロック図。
【図３８】図３８は、マトリックス演算部の構成を示すブロック図。
【図３９】図３９は、実施例３における動作説明用のフローチャート。
【図４０】図４０は、実施例３の変形例における動作の一部を示すフローチャート。
【図４１】図４１は、本発明の実施例４に係る電子内視鏡装置の構成を示すブロック図。
【図４２】図４２は、図４１における色調判定部の構成例を示すブロック図。
【図４３】図４３は、実施例４の変形例における動作の一部を示すフローチャート。
【図４４】図４４は、ＣＣＤの電子シャッターによる電荷蓄積時間を示す説明図。
【図４５】図４５は、ＣＣＤの電子シャッターによる電荷蓄積時間をより具体的に示す説明図。
【図４６】図４６は、本発明の実施例５に係る電子内視鏡装置の構成を示すブロック図。
【図４７】図４７は、実施例５における表示モニタでの通常画像や分光画像の表示例を示す図。
【図４８】図４８は、変形例における表示モニタでの通常画像や分光画像の表示例を示す図。
【図４９】図４９は、本発明の実施例６に係る色フィルタの配列を示す図。
【図５０】図５０は、図４９の色フィルタの分光感度特性を示す図。
【符号の説明】
【０２３０】
４１…光源部
４２…制御部
４３…本体処理装置
１００…電子内視鏡装置
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
１４１…スコープスイッチ
４３６…マトリックス演算部
４４０…色調整部
４４０ａ…色変換処理回路
４４１…操作パネル
４４２…係数制御部
４４３…ＬＵＴ
４５１…キーボード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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