(57)【要約】【課題】正確に設定されたカラーバランスの下で、ノイズが少ないより良好な画像を得る。【解決手段】光源装置５は、被写体７に対して異なる波長帯域を有する照明光を順次照射する。電子内視鏡２は、前記被写体７を、照射された照明光の波長帯域ごとに撮像するＣＣＤ２０を備えている。カラーバランス補正回路３５，３６は、前記ＣＣＤ２０から出力される被写体７に応じた信号を前記波長帯域ごとに増幅する。ＣＰＵ４０、サンプリング回路４１及び露光時間制御回路４３は、前記ＣＣＤ２０の露光時間を前記波長帯域ごとに設定する露光時間設定手段となっている。さらに、ＣＰＵ４０は、前記露光時間設定手段によって設定された露光時間により前記ＣＣＤ２０が撮像した被写体７に応じた信号に基づいて、前記カラーバランス補正回路３５，３６の増幅率を前記波長帯域ごとに設定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に対して異なる波長帯域を有する照明光を順次照射する光源装置と、
前記被写体を、照射された照明光の波長帯域ごとに撮像する撮像装置を備えた内視鏡と、
前記撮像装置から出力される被写体に応じた信号を前記波長帯域ごとに増幅する増幅手段と、
前記撮像装置の露光時間を前記波長帯域ごとに設定する露光時間設定手段と、
前記露光時間設定手段によって設定された露光時間により前記撮像装置が撮像した被写体に応じた信号に基づいて、前記増幅手段の増幅率を前記波長帯域ごとに設定する増幅率設定手段と、
を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項２】
前記増幅手段により増幅された信号に応じた映像をカラー表示する為の表示装置と、
この表示装置に表示される映像の色のバランス調整を指示するカラーバランス設定指示手段と、
を更に備え、
前記露光時間設定手段は、前記カラーバランス設定指示手段の指示に基づいて前記撮像装置が出力した映像信号を基に前記波長帯域ごとの露光時間を設定することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
【請求項３】
前記光源装置は被写体を励起する為の励起光を被写体に対して供給し、
前記撮像装置は被写体からの蛍光を撮像することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子内視鏡装置。
【請求項４】
前記光源装置は離散的な分光分布を有する波長帯域の照明光を被写体に対して供給することを特徴とする請求項１または２に記載の電子内視鏡装置。
【請求項５】
撮像装置を備える内視鏡から出力される被写体に応じた信号を処理する信号処理装置であって、
被写体に対して順次照射され、異なる波長帯域を有する照明光の波長帯域ごとに前記撮像装置が撮像した被写体に応じた信号を、前記波長帯域ごと増幅する増幅手段と、
前記撮像装置の露光時間を前記波長帯域ごとに設定する露光時間設定手段と、
前記露光時間設定部によって設定された露光時間により前記撮像装置が撮像した被写体に応じた信号に基づいて、前記増幅部の増幅率を前記波長帯域ごとに設定する増幅率設定手段と、
を備えたことを特徴とする信号処理装置。
【請求項６】
前記露光時間設定手段は、表示装置に表示される映像の色のバランスを指示するカラーバランス設定指示に基づいて前記撮像装置が出力した映像信号を基に前記波長帯域ごとに露光時間を設定することを特徴とする請求項５に記載の信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電荷を蓄積する事によって被写体像を撮像する撮像素子により画像を得る電子内視鏡装置及びこの電子内視鏡装置に用いられる信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、体腔内にスコープを挿入することにより、食道、胃、小腸、大腸などの消化管や肺等の気管を観察し、必要に応じて処置具チャンネル内に挿通した処置具を用いて各種の治療処理のできる電子内視鏡装置が広く利用されている。
【０００３】
電子内視鏡として、光源装置に回転式の光学フィルタを設け、この光源装置から赤、緑、青等の光を順次被写体に照射し、これにより被写体から得られた光をモノクロの撮像素子で受光し、信号処理装置内で信号処理を行ってカラー画像として表示装置に出力する面順次式の電子内視鏡装置がある。
【０００４】
この面順次式の電子内視鏡においては、光学フィルタの波長特性や撮像素子の分光感度特性には個体差があるため、一般的な電子内視鏡装置では、電子回路を利用したホワイトバランスの調整が行われている。
【０００５】
ホワイトバランスの調整は、白い物体を撮像した状態でホワイトバランスを設定するためのスイッチを押すことにより行われる。ホワイトバランス調整回路は、前記スイッチが押されたときに、Ｇ信号に対するＢ信号とＲ信号の振幅が所定の比率になるように調整することによりカラーバランスを調整している。この調整は、アナログ回路の場合には、各信号の出力をコンパレータで比較して、所定の色に収束するように少しずつ増幅率を調整するのが一般的である。しかし、この場合には、正確なホワイトバランスの調整が終わるまでには多数のフレーム分の画像が必要なため時間がかかる。
【０００６】
一方、デジタル回路でカラーバランスを調整する場合には、１フレーム内の各色の信号をサンプリングしてその強度比からＢ信号やＲ信号の増幅率をＣＰＵ等で直接算出して、デジタル乗算器を用いて各信号を増幅することが多い。この場合には、ホワイトバランスの調整に長い時間はかからない。
【０００７】
また、電子内視鏡装置による診断では、肉眼で見えるのと同様のカラー画像をモニタに表示する通常観察の他に、生体組織の自家蛍光を利用した自家蛍光観察も行われ始めている。
【０００８】
自家蛍光観察では、紫外〜青色の励起光を生体組織に当てた時に生体組織から出てくる自家蛍光のスペクトルが正常粘膜と腫瘍で異なることを利用して診断を行う。この自家蛍光の画像は、生体組織により反射されて戻ってくる反射光画像と共に、それぞれ異なる色を割り当ててモニタに表示させることにより、病変部を明確に認識できるようにしている。この時、照射される光の波長は、狭帯域の光学フィルタを用いることにより（例えば、特許文献１参照）、各波長帯域で分光分布が離散的になるように制限されている。
【０００９】
また、従来の電子内視鏡装置では、白い物体を基準にして色のバランスを調整することが一般的であるが（例えば、特許文献２参照）、電子内視鏡装置としては、自家蛍光観察時に、患者の正常粘膜の色を基準にして色のバランスを調整することにより、どのような患者でも病変部を一定の色調で観察できるものもある。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−９５６３５号公報（第２−７頁、図１−３３）
【００１１】
【特許文献２】
特開２００２−３３６１９６号公報（第３−９頁、図１−１３）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の電子内視鏡装置では、色のバランスを調整するために信号処理装置の増幅器の増幅率を色毎（波長帯域毎）に調整していた。そのため、各色間での増幅率に差が少ない場合には、あまり問題にならなかったが、各色間での増幅率の差が大きい場合には、画像の増幅率の高い色成分でノイズが多くなる事がある。
【００１３】
特に、蛍光観察用の電子内視鏡装置の場合には、患者の粘膜が発する蛍光の明るさの差が患者によって大きく、その差を補正するために、各色間での増幅率の差を大きくする必要があり、ノイズが目立つ画像になってしまう可能性があった。
【００１４】
また、蛍光は非常に微弱であるために、励起光照射時に比べて反射光画像取得時には、照射光量を小さくする必要がある。そのため、フィルタの透過波長帯域を狭帯域にしたり透過率を低くしたりしていたので、光学フィルタ製造時の波長誤差が出やすく、画像の色に与える影響が相対的に大きくなることがあった。
【００１５】
例えば、半値幅１００ｎｍの透過帯域を持つフィルタで１０ｎｍの誤差が出た場合には透過光強度の誤差は１０％程度であるが、半値幅２０ｎｍのフィルタで１０ｎｍの誤差が出た場合には５０％もの透過光強度の誤差になってしまう。その結果、色のバランス調整時に各色間での増幅率の差が大きくなりやすく、ノイズが多い画像になる可能性が高かった。
【００１６】
また、電子シャッタを備えた内視鏡装置の場合には、露光時間を制御することにより色の調整を行うことも可能である。しかし、回転フィルタ板等での遮光を要する内視鏡装置の場合には、電気的に設定した露光時間と撮像素子に入射される露光量は単純な比例関係にはならない。この理由は、回転フィルタを横切る光束が１点に完全に集中しているのではなく、ある程度の面積を持っていることによるものである。
【００１７】
図１１はこのような回転フィルタの露光量（電子シャッタを使用していないときのもの）と時間との関係を示すグラフ、図１２は回転フィルタの露光量と露光時間との関係を示すグラフである。
【００１８】
回転フィルタ中の１枚のフィルタが光束に挿入されているときの露光量と時間との関係は、理想的に図１１に示す破線９１に示す状態であるが、実際には図１１に示す実線９２に示すような状態になる。
【００１９】
また、図１１において、Ａの時点で電子シャッタを利用して電荷の掃き出しを行いＢの時点で露光期間が終わって遮光期間が始まるとすると、露光時間は図１１のＡ〜Ｂの時間となる。この時、露光時間と露光量との関係は図１２に示されるようになる。図１２において、理想的には、破線９３に示すように露光時間と露光量が比例することが好ましいが、実際には実線９４のように複雑な関係になる。さらに、図１１に示す実線９２や図１２に示す実線９４の特性は、内視鏡や光源装置の種類や個体バラツキなどにより異なる。このため、回転フィルタを用いた電子内視鏡装置では、単純に露光時間を調整することにより厳密なカラーバランスを設定することは難しかった。
【００２０】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、正確に設定されたカラーバランスの下で、ノイズが少ないより良好な画像にできる内視鏡装置を提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため請求項１に記載の内視鏡装置は、被写体に対して異なる波長帯域を有する照明光を順次照射する光源装置と、前記被写体を、照射された照明光の波長帯域ごとに撮像する撮像装置を備えた内視鏡と、前記撮像装置から出力される被写体に応じた信号を前記波長帯域ごとに増幅する増幅手段と、前記撮像装置の露光時間を前記波長帯域ごとに設定する露光時間設定手段と、前記露光時間設定手段によって設定された露光時間により前記撮像装置が撮像した被写体に応じた信号に基づいて、前記増幅手段の増幅率を前記波長帯域ごとに設定する増幅率設定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
請求項２に記載の内視鏡装置は、請求項１に記載の電子内視鏡装置であって、前記増幅手段により増幅された信号に応じた映像をカラー表示する為の表示装置と、この表示装置に表示される映像の色のバランス調整を指示するカラーバランス設定指示手段と、を更に備え、前記露光時間設定手段は、前記カラーバランス設定指示手段の指示に基づいて前記撮像装置が出力した映像信号を基に前記波長帯域ごとの露光時間を設定することを特徴とする。
【００２３】
請求項３に記載の内視鏡装置は、請求項１または２に記載の電子内視鏡装置であって、前記光源装置は被写体を励起する為の励起光を被写体に対して供給し、前記撮像装置は被写体からの蛍光を撮像することを特徴とする。
【００２４】
請求項４に記載の内視鏡装置は、請求項１または請求項２に記載の電子内視鏡装置であって、前記光源装置は離散的な分光分布を有する波長帯域の照明光を被写体に対して供給することを特徴とする。
【００２５】
請求項５に記載の信号処理装置は、撮像装置を備える内視鏡から出力される被写体に応じた信号を処理する信号処理装置であって、被写体に対して順次照射され、異なる波長帯域を有する照明光の波長帯域ごとに前記撮像装置が撮像した被写体に応じた信号を、前記波長帯域ごと増幅する増幅手段と、前記撮像装置の露光時間を前記波長帯域ごとに設定する露光時間設定手段と、前記露光時間設定部によって設定された露光時間により前記撮像装置が撮像した被写体に応じた信号に基づいて、前記増幅部の増幅率を前記波長帯域ごとに設定する増幅率設定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２６】
請求項６に記載の内視鏡装置は、請求項５に記載の信号処理装置であって、前記露光時間設定手段は、表示装置に表示される映像の色のバランスを指示するカラーバランス設定指示に基づいて前記撮像装置が出力した映像信号を基に前記波長帯域ごとに露光時間を設定することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（実施の形態）
図１乃至図１０は本発明の実施の形態に係り、図１は内視鏡装置の概略構成を示すブロック図、図２は回転フィルタ板の構成を示す平面図、図３は電荷結合素子型固体撮像素子（以下、ＣＣＤと呼ぶ）のブロック図、図４は外周のフィルタの分光特性を示すグラフ、図５は内周のフィルタの分光特性を示すグラフ、図６は励起光カットフィルタの透過特性を示すグラフ、図７はカラーバランス補正回路を示すブロック図、図８はカラーバランス設定スイッチが押されたときの処理を示すフローチャート、図９はＣＣＤ受光量と電荷掃き捨て信号を示すタイミングチャート、図１０は入力画像信号と色調調整係数を示すタイミングチャートである。
【００２８】
（構成）
図１に示すように、本実施の形態の電子内視鏡装置１は、電子内視鏡２と、信号処理装置３と、光源装置５と、モニタ６とを有する。
【００２９】
電子内視鏡２は、体腔内に挿入可能な細長の挿入部１１を備えている。挿入部１１の先端部１６にはＣＣＤ２０が内蔵されている。
【００３０】
信号処理装置３には、前記電子内視鏡２が着脱自在に接続される。信号処理装置３は、ＣＣＤ２０で得られた画像信号の信号処理等を行う。
【００３１】
光源装置５は観察用の光を発するためのものである。本実施の形態では、光源装置５と信号処理装置３を別体に設けている。尚、光源装置５は信号処理装置３に内蔵されるように構成してもよい。
【００３２】
モニタ６は、信号処理装置３に接続され、この信号処理装置３で画像処理された映像信号を表示する。
【００３３】
次に、電子内視鏡２について詳細に説明する。
電子内視鏡２は患者体腔内に挿入される細長の挿入部１１を有している。
ここで挿入部１１は、消化管用、気管支用、頭頸部用（咽頭部用）や膀胱用の場合には軟性部により構成され、腹腔、胸腔や子宮用の場合には硬性部により構成される。
【００３４】
挿入部１１の内部には、ライトガイド１２と、電荷掃き捨て信号線１３と、ＣＣＤ出力信号線１４，１５とが配設されている。
【００３５】
挿入部１１の先端部１６には、ライトガイド１２の先端側、照明用レンズ１７、対物レンズ１８、励起光カットフィルタ１９及びＣＣＤ２０が設けられている。
【００３６】
ライトガイドファイバ１２は、信号処理装置３に設けられた光源装置５からの照明光を通過させて挿入部１１の先端部１６まで導く。
【００３７】
照明用レンズ１７は、挿入部１１の先端部１６に搭載され、ライトガイドファイバ１２の先端面側に配設されている。
【００３８】
ライトガイドファイバ１２により光源装置５から導かれてきた照明光は、照明用レンズ１７を介して被写体７に照射される。
【００３９】
対物レンズ１８は被写体７からの光を結像するためのものである。
励起光カットフィルタ１９は、ＣＣＤ２０の前面に搭載され、４６０ｎｍ以下の波長の光を遮断して励起光を除去する。即ち、この励起光カットフィルタ１９は、生体組織から生じる自家蛍光（おおむね５００ｎｍ以上の波長）は透過させ、励起光は透過しない分光特性を有する。
【００４０】
被写体７からの反射光及び自家蛍光は、対物レンズ１８及び励起光カットフィルタ１９を介してＣＣＤ２０の受光エリア７０（図３参照）上に結像する。
【００４１】
ＣＣＤ２０は、挿入部１１の先端部１６に設けられ、対物レンズ１８の結像位置に配設されたイメージセンサである。
【００４２】
本実施の形態では、ＣＣＤ２０は直視状に配設しているが、ＣＣＤ２０は斜視や側視状に配設することも可能である。
【００４３】
また、ＣＣＤ２０は、電荷掃き捨て信号線１３を介して信号処理装置３内の露光時間制御回路４３に接続されている。ＣＣＤ２０は、露光時間制御回路４３で生成された電荷掃き捨て信号に基づいて電子シャッタ制御を行っている。
【００４４】
さらに、ＣＣＤ２０は、図示しないＣＣＤ駆動回路からの駆動信号により信号電荷の蓄積、感度制御及び読み出しを行う。
【００４５】
対物レンズ１８及び励起光カットフィルタ１９によりＣＣＤ２０の受光エリア７０（図３参照）に結像された被写体像は、ＣＣＤ２０の各画素で光電変換後転送されて出力される。このＣＣＤ２０からの出力信号はＣＣＤ出力信号線１４，１５を介してそれぞれ信号処理装置３内のプリプロセス回路３１，３２に供給される。
【００４６】
また、電子内視鏡２は基端側の操作部にフィルタ切替スイッチ２１を搭載している。フィルタ切替スイッチ２１はフィルタの切り替えを指示するためのものである。
【００４７】
フィルタ切替スイッチ２１の操作信号は、信号処理装置３内のＣＰＵ４０に供給される。
【００４８】
信号処理装置３は、プリプロセス回路３１，３２と、アナログ／デジタル変換回路（以下、Ａ／Ｄ変換回路と呼ぶ）３３，３４と、カラーバランス補正回路３５，３６と、マルチプレクサ３７と、同時化メモリ３８Ｒ，３８Ｇ，３８Ｂと、デジタル／アナログ変換回路（以下、Ｄ／Ａ変換回路と呼ぶ）３９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂと、ＣＰＵ４０と、サンプリング回路４１と、カラーバランス設定スイッチ４２と、露光時間制御回路４３とを有する。
【００４９】
ここで、ＣＣＤ出力信号線１４、プリプロセス回路３１、Ａ／Ｄ変換回路３３及びカラーバランス補正回路３５は、図３に示す受光エリア７０の奇数ライン７１からの信号を処理するＡチャンネルの信号処理系統となっている。
【００５０】
図１に示すＣＣＤ出力信号線１５、プリプロセス回路３２、Ａ／Ｄ変換回路３４及びカラーバランス補正回路３６は、図３に示す受光エリア７０の偶数ライン７２からの信号を処理するＢチャンネルの信号処理系統となっている。
【００５１】
そして、図１に示すように、信号処理装置３は、プリプロセス回路３１，３２、Ａ／Ｄ変換回路３３，３４、カラーバランス補正回路３５，３６、マルチプレクサ３７、同時化メモリ３８Ｒ，３８Ｇ，３８Ｂ、Ｄ／Ａ変換回路３９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂの順に映像信号が流れるように構成されている。
【００５２】
サンプリング回路４１には、Ａ／Ｄ変換回路３３，３４によるＡ／Ｄ変換後の信号が入力される。
【００５３】
光源装置５は、キセノンランプ（以下、ランプと呼ぶ）５１と、赤外カットフィルタ５２と、回転フィルタ板５３と、モータ５４，５５と、集光レンズ５６とを有している。
【００５４】
ランプ５１は、照明光を放射する。赤外カットフィルタ５２は、ランプ５１の照明光路上に設けられ、透過波長を制限する。モータ５４は、回転フィルタ板５３を回転駆動する。モータ５５は、回転フィルタ板５３を光軸に対して垂直方向に移動するためのものである。
【００５５】
図２に示すように、回転フィルタ板５３は、外周部分と内周部分にそれぞれフィルタセット５８、５９を配置した２重構造となっている。
【００５６】
回転フィルタ板５３の外周には、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の波長の光を透過するＲフィルタ６１Ｒ、Ｇフィルタ６１Ｇ、Ｂフィルタ６１Ｂが配置されている。
【００５７】
即ち、Ｒフィルタ６１Ｒ、Ｇフィルタ６１Ｇ及びＢフィルタ６１Ｂは、外周のフィルタセット５８を構成している。
【００５８】
回転フィルタ板５３の内周には、５４０〜５６０ｎｍの狭帯域光を透過するＧ’フィルタ６２、３９０〜４５０ｎｍの励起光を透過する励起フィルタ６３、６００〜６２０ｎｍの狭帯域光を透過するＲ’フィルタ６４が配置されている。
【００５９】
即ち、Ｇ’フィルタ６２、励起フィルタ６３、Ｒ’フィルタ６４は内周のフィルタセット５９を構成している。
【００６０】
また、回転フィルタ板５３の各フィルタが配置されている以外の部分は、光を遮光する部材６５により形成されている。
【００６１】
次に、図４及び図５を用いて、回転フィルタ板５３の外周、内周の各フィルタの分光特性を説明する。
【００６２】
図４に示すように、外周のＲフィルタ６１Ｒ、Ｇフィルタ６１Ｇ、Ｂフィルタ６１Ｂは、各透過スペクトル間にギャップのない分光分布となっている。
【００６３】
図５に示すように、内周のＧ’フィルタ６２、励起フィルタ６３、Ｒ’フィルタ６４は、各透過スペクトル間にギャップがある離散的な分光分布となっている。
【００６４】
図３に示すように、ＣＣＤ２０は、受光エリア７０、水平転送チャンネル７３，７４、ＣＭＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｙｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ）付転送チャンネル７５，７６、電荷検出部７７，７８を有する。
【００６５】
また、ＣＭＤ付転送チャンネル７５，７６は水平転送チャンネル７３，７４のセル数とほぼ同じセル数の複数のセルから構成されている。
【００６６】
受光エリア７０の各画素で生成された信号電荷は、垂直転送パルスにより奇数ライン７１と偶数ライン７２で別々にＡ，Ｂの２つのチャンネルで読み出される形式になっている。
【００６７】
奇数ライン７１及び偶数ライン７２から読み出された信号電荷は、それぞれ水平ライン毎に水平転送チャンネル７３，７４に転送され、水平転送パルスによってそれぞれ水平転送チャンネル７３，７４からそれぞれＣＭＤ付転送チャンネル７５，７６に転送される。そして、ＣＭＤ付転送チャンネル７５，７６では、水平転送パルスにより信号電荷が各セルを転送される間に、感度制御パルスが印加されて信号電荷の増幅が行なわれる。従って、信号電荷がＣＭＤ付転送チャンネルのセルを転送される度に増幅率が等比級数的に増す事になる。増幅された信号電荷は、順次電荷検出部７７，７８に転送される。電荷検出部７７，７８はそれぞれＣＭＤ付転送チャンネル７５，７６からの電荷を電圧に電荷電圧変換してそれぞれＣＣＤ出力信号線１４，１５に出力する。
【００６８】
このような構成により、ＣＣＤ２０は、ＣＭＤが水平レジスタに配置されており、外部からの感度制御パルスにより可変増幅が可能になっている。
【００６９】
図１に示す励起光カットフィルタ１９は、図６に示すように、４６０ｎｍ以下の波長の光を遮断するカットオフ型の透過特性を持つ。
【００７０】
図１に示すカラーバランス補正回路３５は、図７に示すように、色調調整係数記憶メモリ８１と、デジタル乗算器８２とを有している。
【００７１】
色調調整係数記憶メモリ８１は、ＣＰＵ４０からのメモリ書き換え信号に基づいて色調調整係数の書き換えを行い、色調調整係数のデータをデジタル乗算器８２の一方の入力端子に導く。
【００７２】
デジタル乗算器８２の他方の入力端子にはＡ／Ｄ変換回路３３からの入力画像信号が導かれている。
【００７３】
デジタル乗算器８２は、Ａ／Ｄ変換回路３３からの入力画像信号に対して色調調整係数記憶メモリ８１の色調調整係数を乗算してマルチプレクサ３７の一方の入力端子に出力する。
【００７４】
また、図１に示すカラーバランス補正回路３６は、入出力がＡ／Ｄ変換回路３４とマルチプレクサ３７の他方の入力端子に変更されているだけで、それ以外の構成は図７に示すカラーバランス補正回路３５と同様になっている。
【００７５】
（作用）
本実施の形態の作用を以下に説明する。
図１において、光源装置５のランプ５１からは、被写体７を照明するための光が放射される。ランプ５１から放射された光は、赤外カットフィルタ５２、回転フィルタ板５３及び集光レンズ５６を通過して電子内視鏡２のライトガイドファイバ１２に入射する。
【００７６】
この場合、赤外カットフィルタ５２は、赤外光をカットし、回転フィルタ板５３上の各フィルタに不要な熱や光が照射されるのを防止する。
【００７７】
回転フィルタ板５３は、通常観察時には外周のフィルタセット５８が光路上に配置され、モータ５４により所定の速度で回転駆動されることにより、Ｒフィルタ６１Ｒ、Ｇフィルタ６１Ｇ、Ｂフィルタ６１Ｂが光路上に順次配置され、それぞれ赤、緑、青の光を透過させる。これにより、通常観察時に光源装置５からは順次赤、緑、青の光が順次出射される。
【００７８】
また、蛍光観察時には、モータ５５は、図示しないフィルタ位置制御回路からの信号に応じて、回転フィルタ板５３を光軸に対して垂直方向に移動させる。これにより、回転フィルタ板５３の内周のフィルタセット５９が光軸上に挿入される。
【００７９】
内周のフィルタセット５９挿入時には、Ｇ’フィルタ６２、励起フィルタ６３、Ｒ’フィルタ６４が光路上に配置された状態で、回転フィルタ板５３がモータ５４により所定の速度で回転駆動される。これにより、光源装置５は、５４０〜５６０ｎｍ、３９０〜４５０ｎｍ、６００〜６２０ｎｍの波長の光を順次出射する。
【００８０】
ここで、３９０〜４５０ｎｍの光は生体組織からの自家蛍光を励起するための励起光である。
【００８１】
電子内視鏡２のライトガイドファイバ１２に入射された光は、挿入部１１の先端部１６の照明用レンズ１７を介して消化管等の被写体７に照射される。
【００８２】
被写体７で散乱、反射、放射された光は、先端部１６の対物レンズ１８を介してＣＣＤ２０の受光エリア７０（図３参照）上で結像して撮像される。
【００８３】
ここで、励起光カットフィルタ１９は、ＣＣＤ２０の前面で３９０〜４５０ｎｍの励起光を遮断して蛍光を抽出する。
【００８４】
ＣＣＤ２０は、回転フィルタ板５３の回転に同期して図示しないＣＣＤ駆動回路により駆動され、Ｒフィルタ６１Ｒ、Ｇフィルタ６１Ｇ、Ｂフィルタ６１Ｂ等の回転フィルタ板５３のそれぞれのフィルタを透過した照射光に対応する画像信号を順次信号処理装置３に出力する。順次信号処理装置３に出力される画像信号は、奇数ライン７１の対応するＡチャンネルと、偶数ライン７２に対応するＢチャンネルの２系統となる。
【００８５】
また、ＣＣＤ２０では、必要に応じて図示しない感度制御パルス発生回路からの感度制御パルスがＣＭＤ付転送チャンネル７５，７６に入力されることにより、インパクト・イオン化による二次電子を発生して信号電荷を増幅する。ここでの増幅率は、感度制御パルスの振幅により制御される。
【００８６】
信号処理装置３に入力されたＡチャンネル及びＢチャンネルの画像信号は、まず、それぞれプリプロセス回路３１，３２に入力される。プリプロセス回路３１，３２ではＣＤＳ（相関２重サンプリング）等の処理により適切なＡチャンネル及びＢチャンネルの画像信号が取り出される。
【００８７】
プリプロセス回路３１，３２から出力されたＡチャンネル及びＢチャンネルの画像信号はそれぞれＡ／Ｄ変換回路３３，３４によりアナログ信号からデジタル信号に変換される。
【００８８】
Ａ／Ｄ変換回路３３，３４から出力されたＡチャンネル及びＢチャンネルの画像のデジタル信号は、それぞれカラーバランス補正回路３５，３６に入力される。
【００８９】
カラーバランス補正回路３５，３６の色調調整係数記憶メモリ８１にはＣＰＵ４０により色調調整係を書き込まれており、カラーバランス補正回路３５，３６は、入力信号を図示しない色判別信号に基づき各照射波長毎に所定の倍率で増幅する。
【００９０】
マルチプレクサ３７は、カラーバランス補正回路３５，３６からのＡチャンネル及びＢチャンネルの画像のデジタル信号を一系統の画像のデジタル信号に合成するとともに、面順次画像のデジタル信号をＲ（または狭帯域の緑の反射光），Ｇ（または蛍光），Ｂ（または狭帯域の赤の反射光）の各色で分岐し、それぞれ同時化メモリ３８Ｒ，３８Ｇ，３８Ｂに出力する。
【００９１】
同時化メモリ３８Ｒ，３８Ｇ，３８Ｂでは、順次記憶した画像を同時に読み出すことにより、面順次画像の同時化を行う。同時化されたＲ，Ｇ，Ｂそれそぞれの波長帯域におけるデジタル信号は、図示しないガンマ補正回路においてモニタのガンマ特性を補正する変換が行われ、それぞれＤ／Ａ変換回路３９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂによりアナログ信号に変換され、モニタ６に表示される。
【００９２】
通常光観察時には、モニタ６のＲＧＢの画素にそれぞれ赤の反射光、緑の反射光、青の反射光成分が表示される。
【００９３】
また、蛍光観察時には、モニタ６のＲＧＢの画素にそれぞれ狭帯域の緑の反射光、蛍光、狭帯域の赤の反射光が表示される。
【００９４】
一方、露光時間制御回路４３では、電荷掃き捨て信号をＣＣＤ２０に送ることにより、ＣＣＤ２０での露光量を制御する。露光時間制御回路４３による電荷掃き捨てタイミングは照明光の照射波長毎に調整される。
【００９５】
また、フィルタ切替スイッチ２１が操作者により押されると、このことをＣＰＵ４０が認識し、ＣＰＵ４０によりモータ５５が駆動されて回転フィルタ板５３の外周のフィルタセット５８と内周のフィルタセット５９が切り替えられ、通常観察と蛍光観察が切り替えられる。
【００９６】
この切り替えと同時に、ＣＰＵ４０は、信号処理装置３内の各種の設定が通常観察用と蛍光観察用との間で切り替えられる。
【００９７】
電子内視鏡装置１の操作者が通常観察時のカラーバランスを調整するときには、白色基準物体を撮像した状態で、カラーバランス設定スイッチ４２を押すことにより、カラーバランスの設定が開始する。
【００９８】
次に、図８を参照してカラーバランス設定スイッチ４２が押されたときの処理を説明する。
【００９９】
図８に示すように、通常光観察モードでカラーバランス設定スイッチが押されると、まず、ステップＳ１において、ＣＰＵ４０は、露光時間制御回路４３に仮の露光時間として、最大の露光時間をＲＧＢ全ての波長帯域の画像信号に対して与える。即ち、露光時間制御回路４３は、ＣＣＤ２０の電子シャッタの機能を停止することになる。これにより、ＣＣＤ２０のＲＧＢ各色の受光量は図９（ａ）に示す状態となる。
【０１００】
次に、ＣＰＵ４０は、ステップＳ２において、サンプリング回路４１でサンプリングされた画像の明るさをＲＧＢそれぞれに対して取得する。
【０１０１】
次に、ＣＰＵ４０は、ステップＳ３において、Ａチャンネルのサンプリングデータを元に、適当な露光時間を算出する。ここでは、大体のカラーバランスを設定することが目的なので、ＲＧＢそれぞれの画像のサンプリング値をＶｒ、Ｖｇ、Ｖｂとすると、１／Ｖｒ：１／Ｖｇ：１／Ｖｂの比となるようなＲＧＢの露光時間を算出する。この時、明るさを確保するために、ＲＧＢ中の露光時間が最大のもののときには、ＣＣＤ２０の電子シャッタを使わないようにするとよい。
【０１０２】
次に、ＣＰＵ４０は、ステップＳ４において、ステップＳ３で算出された露光時間を露光時間制御回路４３に出力する。これにより、露光時間制御回路４３は、前記算出された露光時間になるように図９（ｂ）に示す電荷掃き捨て信号をＣＣＤ２０に送る。このように露光時間を設定しても、図１１及び図１２を用いて説明した理由によりカラーバランスは完全に所望の比率になる可能性は低い。
【０１０３】
次に、ＣＰＵ４０は、ステップＳ５において、正確なカラーバランス調整とＡＢチャンネル間調整を行うために、再度サンプリング回路４１でサンプリングされたＲＧＢの各値を取得する。
【０１０４】
次に、ＣＰＵ４０は、ステップＳ６において、カラーバランス補正回路３５，３６に設定する色調調整係数を算出する。ここでは、ＲＧＢそれぞれの画像のサンプリング値をＶｒ’、Ｖｇ’、Ｖｂ’とすると、ＲＧＢの増幅率比が１／Ｖｒ’：１／Ｖｇ’：１／Ｖｂ’になるように色調調整係数を算出する。
【０１０５】
次に、ＣＰＵ４０は、ステップＳ７において、ステップＳ６で算出された色調調整係数を図７に示す色調調整係数記憶メモリ８１に観察モード毎、ＲＧＢ毎に別々の領域に記憶する。これにより、カラーバランス設定が終了する。
【０１０６】
このような処理により、カラーバランス補正回路３５は、露光時間制御で概ね補正されたカラーバランスに対して、さらに厳密な補正が行われる。
【０１０７】
この後、電子内視鏡装置１で通常光の撮像を行う場合、カラーバランス補正回路３５は、色調調整係数記憶メモリ８１において観察モード毎、ＲＧＢ毎に別々の領域に記憶された図１０（ｂ）に示す色調調整係数と、観察モードと回転フィルタ５３の回転に応じて撮像されたＡ／Ｄ変換回路３３からの図１０（ａ）に示す入力画像信号とをデジタル乗算器８２で積算する。これにより、カラーバランス補正回路３５からは、厳密なカラーバランス補正が行われたＲＧＢそれぞれの画像信号が前述の増幅率比で増幅されて出力される。
【０１０８】
また、Ｂチャンネルのカラーバランス補正回路３６についてはカラーバランスの調整に加えてＡチャンネルとのチャンネル間バラツキもキャンセルするように色調補正係数が算出される。これ以外のＢチャンネルのカラーバランス補正回路３６の動作は、Ａチャンネルのカラーバランス補正回路３５の動作と同様である。
【０１０９】
電子内視鏡装置１の操作者が蛍光観察時のカラーバランスを調整するときには、挿入部１１を体内に入れて患者の正常粘膜を蛍光観察モードで撮像した状態でカラーバランススイッチ２２を押すことにより、カラーバランスの設定が開始する。その後の動作については、通常観察時と同様である。
【０１１０】
電子内視鏡２は、前記被写体７を、照射された照明光の波長帯域ごとに撮像する撮像装置（ＣＣＤ２０）を備えている。
【０１１１】
カラーバランス補正回路３５，３６は、前記ＣＣＤ２０から出力される被写体７に応じた信号を前記波長帯域ごとに増幅する増幅手段となっている。
【０１１２】
露光時間制御回路４３は、前記ＣＣＤ２０の露光時間を前記波長帯域ごとに設定する露光時間設定手段となっている。
【０１１３】
さらに、ＣＰＵ４０は、前記露光時間設定手段によって設定された露光時間により前記ＣＣＤ２０が撮像した被写体７に応じた信号に基づいて、前記カラーバランス補正回路３５，３６の増幅率を前記波長帯域ごとに設定する増幅率設定手段となっている。
【０１１４】
モニタ６は、前記カラーバランス補正回路３５，３６により増幅された信号に応じた映像をカラー表示する為の表示装置となっている。
【０１１５】
カラーバランス設定スイッチ４２は、このモニタ６に表示される映像の色のバランス調整を指示するカラーバランス設定指示手段となっている。
【０１１６】
前記露光時間設定手段は、前記カラーバランス設定スイッチ４２の指示に基づいて前記ＣＣＤ２０が出力した映像信号を基に前記波長帯域ごとの露光時間を設定する。
【０１１７】
（効果）
このような実施の形態によれば、カラーバランスの補正を露光時間制御でおこなっているので、特定の色だけ高い増幅率で増幅する必要が無くなり、どの色成分に対してもノイズの影響を小さくすることができる。また、カラーバランスの補正に増幅率制御も併用しているので、露光時間制御後のわずかなカラーバランスの誤差も補正する事ができ、カラーバランスの設定がより正確に行われる。これにより、正確に設定されたカラーバランスの下で、ノイズが少ないより良好な画像にできる。
【０１１８】
また、本実施の形態によれば、カラーバランス設定指示手段としてのカラーバランス設定スイッチ４２の指示に基づいて露光時間を設定するので、光学フィルタの製造時のぱらつきにかかわらず、全ての色に対して増幅率がほぼ等しくなり、どの色成分に対してもノイズの影響を非常に小さくする事が出来るようになる。
【０１１９】
また、本実施の形態は、光学フィルタのぱらつき起因のノイズが出やすい蛍光用の電子内視鏡装置１に応用した事により、ノイズの影響を抑えるという点において特に顕著な効果を有する。
【０１２０】
さらに、本実施の形態は、光学フィルタのぱらつき起因のノイズが出やすい図５に示す離散的な分光分布を持つ照明光を照射する電子内視鏡装置１に応用した事により、ノイズの影響を抑えるという点において特に顕著な効果を有する。
【０１２１】
尚、本実施の形態では、可視領域の蛍光を観察可能な電子内視鏡装置１に応用したが、特開２００２−９５６３５号で開示されているような狭帯域の離散的な３波長を用いた反射光観察や、赤外光観察、赤外帯域の蛍光観察等に応用することも可能である。
【０１２２】
また、本実施の形態では、カラーバランスを調整するための増幅を信号処理装置３内部で行っているが、ＣＣＤ２０内部のＣＭＤ付転送チャンネル７５，７６で増幅するようにしてもよい。
【０１２３】
また、調整される色の比率は１：１：１に限らず、例えば蛍光観察時に正常粘膜部が少し緑っぽく表示されるようにする等しても、病変部の認識に有効である。
【０１２４】
また、露光時間の算出は、単純に露光時間と露光量との線形性を仮定して算出する方法に限らず、他の関数へ近似させる等して精度を増すことも、ノイズの抑制に有効である。
【０１２５】
また、カラーバランス設定スイッチは信号処理装置本体にあるものに限らず、電子内視鏡２の操作部に設けても良いし、足で踏む形式のフットスイッチであってもよい。
【０１２６】
［付記］
以上詳述したような本発明の上記実施の形態によれば、以下の如き構成を得ることができる。
【０１２７】
（付記項１）  被写体に照射するために異なる波長帯域の光を順次供給する照明光供給手段と、
前記波長帯域毎に順次被写体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段により増幅された信号をカラー表示するための表示装置と、
前記撮像手段の露光時間を前記波長帯域毎に設定する露光時間設定手段と、
前記露光時間の設定後に前記撮像手段より出力された信号を元に前記増幅手段での前記波長帯域毎の増幅率を設定する増幅率設定手段とを有することを特徴とする電子内視鏡装置。
【０１２８】
（付記項２）  前記表示装置に表示される色のバランス設定を指示するカラーバランス設定指示手段を有し、
前記露光時間設定手段は前記カラーバランス設定指示手段の指示に応じて前記撮像手段より出力された信号を元に前記波長帯域ごとの露光時間を設定することを特徴とする付記項１に記載の電子内視鏡装置。
【０１２９】
（付記項３）  前記光源手段は被写体を励起する波長の光を放射し、
前記撮像手段は被写体からの蛍光を撮像することを特徴とする付記項１または２に記載の電子内視鏡装置。
【０１３０】
（付記項４）  前記異なる波長帯域は離散的な分光分布を持つことを特徴とする付記項１または２に記載の電子内視鏡装置。
【０１３１】
（付記項５）  前記露光時間設定手段は電子シャッタによる露光時間を設定することを特徴とする付記項１乃至４のいずれか１つに記載の電子内視鏡装置。
【０１３２】
（付記項６）  前記波長帯域毎に設定される露光時間のうち少なくとも１つば電子シャッタを停止させて得られる露光時間であることを特徴とした付記項５に記載の電子内視鏡装置。
【０１３３】
（付記項７）  被写体に対して異なる波長帯域を有する照明光を順次照射し、この照射された照明光の波長帯域ごとに被写体を撮像する電子内視鍛装置のカラーバランス調整方法であって、
所定の露光時間に基づき被写体を各波長帯域ごとに撮像するステップと、
各波長帯域毎における被写体像に応じた画像信号の明るさに基づき、各波長帯域毎の露光時間を設定するステップと、
設定された各波長帯域ごとの露光時間に基づき被写体を撮像するステップと、
設定された露光時間に基づいて撮像された被写体に応じた画像信号の各波長帯域毎の明るさに基づいて各波長帯域毎の画像信号の増幅率を算出するステップと、
算出された増幅率に基づき、前記各波長帯域毎の画像信号を増幅するステップと、
を備えた事を特徴とする電子内視鏡装置のカラーバランス調整方法。
【０１３４】
【発明の効果】以上述べた様に本発明によれば、正確に設定されたカラーバランスの下で、ノイズが少ないより良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子内視鏡装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施の形態に係る回転フィルタ板の構成を示す平面図。
【図３】本発明の実施の形態に係るＣＣＤのブロック図。
【図４】本発明の実施の形態に係る外周のフィルタの分光特性を示すグラフ。
【図５】本発明の実施の形態に係る内周のフィルタの分光特性を示すグラフ。
【図６】本発明の実施の形態に係る励起光カットフィルタの透過特性を示すグラフ。
【図７】本発明の実施の形態に係るカラーバランス補正回路を示すブロック図。
【図８】本発明の実施の形態に係るカラーバランス設定スイッチが押されたときの処理を示すフローチャート。
【図９】本発明の実施の形態に係るＣＣＤ受光量と電荷掃き捨て信号を示すタイミングチャート。
【図１０】本発明の実施の形態に係る入力画像信号と色調調整係数を示すタイミングチャート。
【図１１】従来の回転フィルタの露光量と時間との関係を示すグラフ。
【図１２】従来の回転フィルタの露光量と露光時間との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１            …電子内視鏡装置
２            …電子内視鏡
３            …信号処理装置
５            …光源装置
６            …モニタ
１１          …挿入部
２０          …ＣＣＤ
２１          …フィルタ切替スイッチ
３１，３２          …プリプロセス回路
３３，３４          …Ａ／Ｄ変換回路
３５，３６          …カラーバランス補正回路
３７          …マルチプレクサ
３８Ｒ，３８Ｇ，３８Ｂ          …同時化メモリ
３９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂ          …Ｄ／Ａ変換回路
４０          …ＣＰＵ
４１          …サンプリング回路
４２          …カラーバランス設定スイッチ
４３          …露光時間制御回路
５１          …キセノンランプ
５３          …回転フィルタ板
５４，５５          …モータ
６１Ｒ          …Ｒフィルタ
６１Ｇ          …Ｇフィルタ
６１Ｂ          …Ｂフィルタ
６２          …Ｇ’フィルタ
６３          …励起フィルタ
６４          …Ｒ’フィルタ
【図１】
2005006768.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005006768.tif 000005
【図４】
2005006768.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2005006768.tif 000009
【図８】
2005006768.tif 000010
【図９】
2005006768.tif 000011
【図１０】
2005006768.tif 000012
【図１１】
2005006768.tif 000013
【図１２】
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