CN102245078A - 摄像装置 - Google Patents

Abstract

一种摄像装置，通过判定电路(32)使用在摄像信号(B1、B2)两个摄像图像之间设定的局部区域对这些摄像信号(B1、B2)求出相关值，其中该摄像信号(B1、B2)是利用对被检体的同一部位照射2次相同波长的窄频带的光时的返回光分别拍摄得到的摄像信号，而且当具有相关值的最大值超过阈值的高相关的情况下，求出成为最大值时的像素偏移量。相加电路(43)使两个摄像信号(B1、B2)中的一方偏移像素偏移量后进行位置对齐相加，位置对齐相加后的图像作为合成图像经过切换电路(45)作为图像信号(B)输出，能够在光量不足的情况下生成画质良好的图像。

Description

摄像装置

技术领域

本发明涉及向对象部位多次照射光，根据其返回光的摄像图像生成合成图像的摄像装置。

背景技术

近些年来，从设置于***部的前端的照明窗向观察或摄像对象部位照射照明光，通过设置于观察窗上的摄像元件进行摄像的内窥镜被广泛应用。

在使用这种内窥镜的内窥镜装置等摄像装置中，在光源部设有光圈等调整照明光的照明光量的光量调整部，以便能够在明亮的状态下对被检体内的摄像对象部位进行摄像。

然而当对体腔内的远处部位进行摄像时或者希望使用窄频带波长的照明光以获得易于观察的图像时，即使将光圈设定为一直打开的开放状态，有时照明光量也会不足。

例如在日本特开2006-314629号公报的第1现有例中，公开了通过多次照射重叠的波长区域的光，利用图像处理生成与使用窄频带照明光的情况下所获得的窄频带图像对应的分光信号。

然而上述第1现有例中并非多次照射相同波长的光，而是通过照射包含相同波长在内的宽频带的波长，使用图像处理，由所获得的宽频带的信号生成与窄频带图像对应的分光信号。

因此，可能会获得与多次照射相同波长的相同光的情况下获得的图像不同的图像。

另一方面，在日本特开平11-234662号公报的第2现有例中，在照射来自光源装置的(白色光的)照明光时，在第1域和第2域中大幅变更摄像元件的摄像时间(即快门时间)，即变更曝光量进行2次摄像。

更具体而言，在第1域中以1/60s的快门时间、在第2域中以1/60s的1/4的快门时间即1/240s进行摄像。

然后对如上变更快门时间拍摄得到的2个图像进行加权相加，通过以长快门时间拍摄的图像和以短快门时间拍摄的图像来抑制光晕，生成动态范围大的图像。

在该现有例子中，使光源装置的光圈处于开放状态，进行2次摄像，获得放大了动态范围的图像。

然而第2现有例中，虽然可以生成放大了动态范围的图像，然而对于较暗的图像部分的(考虑到照明光量的)摄像而言，其画质的提高并不充分。

即，在第2现有例中，为了提高较暗的图像部分的画质，在第1域与第2域都以1/60s进行摄像，单纯将该情况下获得的两个图像相加。但是，在没有分为第1和第2域的1帧期间内，进行1次摄像获得的通常图像是在进一步增大了照明光量的状态下拍摄得到的，因此能获得画质更好的图像。

因此期望在光量不足的情况下也能生成画质良好的图像。

更为期望的是在即使将光源装置或光源部的光量设定为开放状态时光量还是不足的情况下也能生成画质良好的图像。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种在光量不足的情况下也能生成画质良好的图像的摄像装置。

另外，本发明的目的还在于提供一种即使通过光源部将光量设定为开放状态时光量还是不足的情况下也能生成画质良好的图像的摄像装置。

本发明的一个方面涉及的摄像装置的特征在于，具有：光源部，其能够向被检体的同一部位照射至少2个相同波长的光；亮度检测部，其检测基于上述光的照射的返回光图像的亮度；以及合成图像生成部，其根据上述亮度检测部的检测结果，生成将基于上述相同波长的光以及大致相同的曝光量的2个返回光图像合成起来的合成图像。

本发明的另一个方面涉及的摄像装置的特征在于，具有：光源部，其能够向被检体的同一部位照射至少2个相同波长的光；光量调整部，其设置于上述光源部内，调整来自光源的光量；亮度检测部，其检测基于上述光的照射的返回光图像的亮度；以及合成图像生成部，其根据上述光量调整部和上述亮度检测部的检测结果，生成将基于上述相同波长的光以及大致相同的曝光量的2个返回光图像合成起来的合成图像。

附图说明

图1是表示本发明第1实施方式涉及的内窥镜装置的整体构成的图。

图2是表示旋转滤波器周边部的构成的图。

图3A是表示设置于旋转滤波器上的窄频带滤波器的透射特性的图。

图3B是表示从内窥镜的前端部射出的射出光量的图。

图4是表示在控制部的控制之下，生成内窥镜图像的图像生成单元的主要部分的图。

图5是表示图像处理电路的构成的框图。

图6是表示为求出归一化相互相关而设定的局部区域的例子的图。

图7是表示图像处理电路的各部分的动作内容的流程图。

图8是表示第1实施方式中亮度调整的动作内容的流程图。

图9是表示使用光圈打开量等按照观察距离调整相对于图像的目标值的亮度的情形的图。

图10是表示第1实施方式的变形例涉及的内窥镜装置的整体构成的图。

图11是表示第1实施方式的变形例涉及的光源部的旋转滤波器周边部的构成的图。

图12是表示第1实施方式的变形例涉及的图像处理电路的构成的框图。

图13是表示本发明第2实施方式涉及的内窥镜装置的整体构成的图。

图14A是表示通常观察模式与NBI观察模式中光源部的旋转滤波器周边部的设定状态的图。

图14B是表示通常观察模式与NBI观察模式中光源部的旋转滤波器周边部的设定状态的图。

图15是表示第2实施方式涉及的动作内容的流程图。

图16是表示本发明第3实施方式涉及的内窥镜装置的整体构成的图。

图17是表示第3实施方式的光源部的旋转滤波器周边部的构成的图。

图18是表示激励光用滤波器与反射光用滤波器的透射率特性例的图。

图19是表示本发明第3实施方式的变形例涉及的内窥镜装置的整体构成的图。

图20是表示光源部的旋转滤波器周边部的构成的图。

图21是表示荧光用选择滤波器的透射率特性例的图。

图22是表示本发明第4实施方式涉及的内窥镜装置的整体构成的图。

图23是表示图像处理电路的构成的框图。

图24是表示第4实施方式涉及的图像处理电路的动作的流程图。

图25是表示位置对齐相加的处理内容的流程图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施方式。

(第1实施方式)

图1至图9涉及本发明第1实施方式，图1表示作为本发明摄像装置的第1实施方式的进行窄频带光的摄像的内窥镜装置的整体构成，图2表示包含光源部的旋转滤波器部分的概要构成，图3A表示设置于旋转滤波器上的窄频带滤波器的透射特性，图3B表示射出光量，图4表示在控制部的控制下生成内窥镜图像的图像生成单元的主要部分。

图5表示图像处理电路的构成，图6表示为求出归一化相互相关而设定的局部区域的例子，图7表示图像处理电路的各部的动作内容，图8表示第1实施方式中亮度调整的动作内容，图9表示按照观察距离调整相对于目标值的亮度的情形。

如图1所示，构成本实施方式的摄像装置的内窥镜装置1A具有：用于对作为被检体的活体内部进行观察的内窥镜2A；为了对活体内部进行观察而照射窄频带的照明光的光源部3A；作为对在窄频带的照明光的照射下所拍摄的摄像信号进行信号处理的信号处理单元的处理器4A；以及彩色显示通过该处理器4A生成的窄频带图像的监视器5。

内窥镜2A具有挠性的***部7，该***部7具备能***到体腔内的程度的外径，在设置于该***部7的前端的前端部8上设有：使从光源部3A提供的光扩散并照射到被检体的照明透镜9；用于使用来自被检体的返回光成像被检体的光学像的物镜10；以及配置于该成像位置的作为摄像元件的CCD(电荷耦合元件)11。

另外，在设置于***部7的后端的操作部12上设有内窥镜开关13和储存有包含内窥镜2A的至少其机型在内的固有的ID信息的内窥镜ID产生部14。

形成摄像单元的CCD11由从设置于处理器4A上的CCD驱动电路15输出的CCD驱动信号驱动，对被检体进行摄像，将所拍摄的被检体的像转换为图像信号，输出给设置于处理器4A上的前置放大器16。

在内窥镜开关13上设有作为将CCD11拍摄的被检体的像的图像信号作为静态图像记录的指示的释放开关等多个开关。

当手术人员对内窥镜开关13进行操作时，基于该操作的操作信号被输出给设置于处理器4A上的控制部17，控制部17根据该操作信号，对内窥镜装置1A的各部分进行控制。

当内窥镜2A与处理器4A连接时，内窥镜ID产生部14向设置于处理器4A上的机型检测探测电路18输出所连接的内窥镜2A的ID信息。在***部7的内部插通有用于对从光源部3A照射的光进行导光的、由石英光纤等构成的光导光纤19。

该光导光纤19的一端构成为具有以自由拆装的方式与光源部3A连接的光源用连接器20，而光导光纤19的另一端配置于设置在***部7的前端部8的照明透镜9的附近。

光源部3A具有：灯驱动电路21；由该灯驱动电路21驱动而发光，发出接近白色光的波长频带的光的例如氙灯22；设置于氙灯22的照射光路上，限制该氙灯22发出的光的光量，从而调整光量的光源光圈(仅称为光圈)23；通过控制该光圈23的光圈打开量来进行光量调整的控制的光量控制电路(或光圈控制电路)24；设置于氙灯22的光路上的旋转滤波器25；以及会聚通过了旋转滤波器25的光的聚光透镜26。

上述光量控制电路24将与光圈23的打开量有关的信息输出给处理器4A的控制部17，并且根据来自控制部17的控制信号，调整光圈23的打开量进行光量调整的控制。

并且，本实施方式中使用光量控制电路24控制形成对来自从光源部3的作为光源的氙灯22的光量进行调整的光量调整部的光圈23，也可以构成为由控制部17直接控制光圈23。

上述旋转滤波器25安装于对该旋转滤波器25进行旋转驱动的旋转用电动机(以下简称为电动机)27的旋转轴上。该电动机27具有安装于旋转轴等上的未图示的编码器，该编码器将与旋转滤波器25的旋转驱动状态对应的检测信号输出给处理器4A的控制部17。控制部17控制电动机26的旋转以使旋转速度恒定。

图2表示旋转滤波器25的周边部的构成。

该旋转滤波器25为圆板形状，在其周向上以相等角度设有3个开口，在3个开口上安装有具备窄频带的透射特性的滤波器。

具体而言，如图3A所示，安装有允许蓝色(B)窄频带的波长通过的B滤波器6B1、6B2和允许绿色(G)窄频带的波长通过的G滤波器6G。如图3A所示，B滤波器6B1、6B2具有例如使以415nm为中心的400-430nm的窄频带的光通过的特性，G滤波器6G具有例如使以540nm为中心的530-550nm的窄频带的光通过的特性。

另外，如图3A所示，B滤波器6B1、6B2、G滤波器6G的透射率的积分值被设定为大致为相同值。

并且，通过了B滤波器6B1和6B2的窄频带的B照明光处于相同的波长频带，然而为了便于说明也称为B1、B2。另外，如后所述，利用分别通过了B滤波器6B1和6B2后的窄频带的B照明光拍摄获得的摄像信号也使用B1、B2来表示。

通过控制部17控制灯驱动电路21的动作和光圈23的光圈打开量。

在本实施方式中，使用图3所示的窄频带的照明光，对被检体进行摄像。因此与通常广泛使用的应用宽频带的照明光的情况相比，照明光量容易变得不足。

另外，当通过光导光纤19传输通过了图3A所示的B滤波器6B1和6B2以及G滤波器6G的光时，根据光导光纤19的光学传输特性，存在短波长B侧的传输损失变得更大的倾向，因此从前端部8的照明窗作为照明光射出时的射出光量的概要例如如图3B所示。

如图3B所示，相对于G的射出光量，使用B滤波器6B1和6B2的情况下的射出光量降低至其的例如一半左右。因此，使用B滤波器6B1和6B2的情况下的照明光量相对于G滤波器6G而言尤其容易变得不足。

因此在本实施方式中，如图2所示，在旋转滤波器25的周向上，使用2个相同透射特性的滤波器6B1、6B2，(每当旋转滤波器25旋转一周)向作为观察对象的被检体的同一部位照射2次，分别通过照射时的返回光进行2次摄像。

通过后述的图像处理电路35内作为合成图像生成部的相加电路43对分别摄像的摄像图像进行生成合成图像、更具体而言是生成对2个摄像图像进行位置对齐相加(或重合相加)后的位置对齐图像(或重合图像)的处理。从而生成提高了S/N的画质良好的合成图像，在监视器5上进行显示。

并且，当如上生成合成图像的情况下，从生成S/N良好的合成图像的观点出发，用于生成合成图像的相同波长的光被设定为相同的光量(或强度)。

处理器4A具有：CCD驱动电路15；前置放大器16；控制部17；机型检测电路18；AGC(自动增益控制)电路31；A/D(模拟/数字)转换电路32；多路转接器33；第1帧存储器34a；第2帧存储器34b；第3帧存储器34c；包含作为合成图像生成部的相加电路43的对摄像图像进行图像处理的图像处理电路35；D/A(数字/模拟)转换电路36；以及调光电路(或亮度检测电路)37。

从CCD11输出的摄像信号在前置放大器16中被放大后，被输入到AGC电路31和作为亮度检测部的调光电路(或亮度检测电路)37。

调光电路37检测通过前置放大器16放大后的摄像信号中的摄像图像的平均亮度。

另外，该调光电路37将该平均亮度与预先设定的预定的亮度目标值进行比较。然后例如将与目标值的差分量的信号作为用于调光的调光信号(亮度检测信号)，通过控制部17和光量控制电路24来调整光圈23的打开量。

另外，作为自动增益调整部的AGC电路31以使得所输入的摄像信号的幅值具备预定幅值的方式，对其内部的放大电路的增益进行自动调整、即调整AGC增益。该AGC电路31的AGC增益动作由控制部17控制。

在本实施方式中，当通过图1所示构成，根据使用相同透射特性的滤波器6B1、6B2获得的2个摄像图像生成合成图像的情况下，形成图4所示的图像生成单元。

处理器4A内的控制部17根据来自调光电路37的调光信号即亮度，控制AGC电路31与(图像处理电路35内的)生成合成图像的相加电路43的动作，并且控制光源部3A的光量控制电路24的光量控制的动作。

后面会使用图8说明该结构的动作。基本而言，控制部17最优先进行光圈23的光量调整，控制为目标的亮度。

通过了上述AGC电路31的摄像信号通过A/D转换电路32从模拟信号转换为数字信号。

然后，被转换为数字信号的摄像信号经过对该摄像信号的记录目的地进行切换的多路转接器33，暂时记录于作为摄像信号记录单元的第1帧存储器34a、第2帧存储器34b和第3帧存储器34c。

记录于第1帧存储器34a、第2帧存储器34b和第3帧存储器34c中的摄像信号在预定的时间周期中被同步之后，输入到图像处理电路35进行预定的图像处理。

并且，第1帧存储器34a、第2帧存储器34b和第3帧存储器34c中分别记录着使用分别通过了G滤波器6G、B滤波器6B1和B2的窄频带的G、B1、B2的照明光所拍摄的摄像信号G、B1、B2。

此时，图像处理电路35成为图5所示的结构。

摄像信号G在控制部17的控制之下通过乘法电路41例如被放大β倍之后，作为图像信号G从该图像处理电路35输出。并且，该系数β与以下的相加量α的系数的关系被设定为β＝(α+1)/k。其中，k是按照与图3B所示的B与G各自的射出光量有关的积分值之比预先设定的值(图3A中例如为2)。并且，为了减轻光源部3A和内窥镜2A中光学***等的个体差异和CCD的分光灵敏度的差异，也可以在对预定的被摄体摄像(且相加量α＝0)时，由控制部17调整值k，使得从图像处理电路35输出的图像信号G’、B’各自的平均亮度大致相等。

另一方面，摄像信号B1、B2被输入到构成图像处理电路35内部的偏移量检测部的判定电路42和作为合成图像生成部的相加电路43，而作为基准的一个摄像信号B1还被输入到作为代替图像生成部的增益电路44。

如下所述，判定电路42求出与使用2个窄频带的照明光、即B1、B2的照明光拍摄得到的返回光图像相当的摄像信号B1、B2的归一化相互相关，从而检测两个摄像信号B1、B2间的偏移量。

另外，判定电路42形成对偏移量进行检测的偏移量检测部，并且形成根据该检测结果判定是否由相加电路43生成作为合成图像的位置对齐图像(换言之是否输出合成图像)的判定部。

相加电路43通过B＝B1+α·B2(0≤α≤1：实数)(1)对摄像信号B1、B2进行生成作为合成图像的位置对齐图像的相加处理。并且，上述摄像信号B2是根据偏移量校正了偏移后的摄像信号。如该式1所示，生成位置对齐图像的相加处理还包含相加量α为1之外的情况。

增益电路44对摄像信号B1按照每个像素进行B＝(1+α)·B1(2)的增益调整。

另外，由切换电路45按照判定电路42的判定结果对相加电路43的输出信号与增益电路44的输出信号进行切换，选择一方的输出信号并作为图像信号B输出。

如上所述，摄像信号G始终被乘以系数β(＝(α+1)/k)。由此通过窄频带的照明光G和窄频带的2个照明光B1、B2进行如图3B所示的降低不同的照射光量的调整，获取图像信号G与经过了基于位置对齐的相加或增益调整后的图像信号B的亮度平衡。

判定电路42对相加电路43检测用于进行位置对齐相加的、位置对齐所需的偏移量，将该偏移量输出给相加电路43。而且，判定电路42对相加电路43进行控制使其偏移偏移量后进行相加、即进行位置对齐相加，并且控制切换电路45的切换。

并且，由控制部17向相加电路43输入作为进行相加时的系数的相加量α。该相加量α由控制部17设定在0≤α≤1的范围内。

该判定电路42求出2个摄像信号B1、B2的归一化相互相关。

归一化相互相关是相对于一个摄像信号B1，计算使所对应的另一个摄像信号B2沿着水平、垂直方向在几个像素(例如5个)的范围内以一个像素为单位分别偏移时的相互相关，除以摄像信号B1的各像素中信号强度的平方和的平方根求得的。而且判定电路42判定这些多个归一化相互相关的最大值是否超过阈值。并且，求出此时的归一化相互相关的范围不限于几个像素的情况。

判定电路42为了求出归一化相互相关，例如如图6所示，在摄像信号B1的摄像图像(1帧)中，对于斜线所示的多个(图6中为4个)局部区域，如与之对应地在其右侧示出的那样，对摄像信号B2的摄像图像同样地设定局部区域。然后如上所述，针对多个局部区域的每一个，求出例如使右侧的局部区域沿着水平、垂直方向在几个像素的范围内以一个像素为单位偏移时各自的归一化相互相关。

这样，判定电路42判定计算出的归一化相互相关的最大值超过作为能被看做相关大的判定基准值的阈值的情况和小于等于阈值的情况，按照该判定结果控制切换电路45的切换。

即，判定电路42在归一化相互相关小于等于阈值的情况下，选择增益电路44的输出信号，在归一化相互相关大于阈值的情况下，选择相加电路43的输出信号。

当计算出的归一化相互相关的最大值超过阈值的情况下，判定电路42将给出该最大值的偏移量输出给相加电路43。

然后相加电路43使摄像信号B2偏移该偏移量，按照式1对摄像信号B1和B2进行位置对齐相加的处理，将该处理得到的合成图像输出给切换电路45。

并且，判定电路42也可以控制成根据判定为归一化相互相关小于等于阈值的判定结果，由增益电路44生成代替图像，以代替由相加电路42生成合成图像。

图7表示图像处理电路35的判定电路42、相加电路43、增益电路44、切换电路45的处理内容。当图像处理电路35的动作开始后，如步骤S1所示，判定电路42求出摄像信号B1、B2的两个摄像图像间的归一化相互相关。并且，图7将归一化相互相关简要表示为相关。即，如图6所示，判定电路42在摄像信号B1和B2的局部区域之间计算出归一化相互相关。

在下一步骤S2中，判定电路42判定针对多个局部区域的每一个求出的归一化相互相关中的至少任一个是否超过了阈值。并且，此时的判定电路42也可以不进行针对多个局部区域的每一个求出的归一化相互相关中的至少任一个是否超过了阈值的判定，而代之进行在2个以上的局部区域中归一化相互相关是否超过阈值的判定。或者，还可以进行在局部区域数量的过半数量的区域中归一化相互相关是否超过阈值的判定。通过该判定，当归一化相互相关超过阈值的情况下，步骤S3和S4中相加电路43进行相加处理。

即，相加电路43如步骤S3所示，进行像素偏移处理。通过该像素偏移处理，将摄像信号B2的摄像图像设定为相对于摄像信号B1的摄像图像相关值最大的状态。

而后，在下一步骤S4中，相加电路43对两个摄像信号B1、B2的两个摄像图像进行位置对齐相加，进行生成合成图像的相加处理。

通过步骤S3和步骤S4，将在摄像信号B1、B2的两个摄像图像重合的状态下相加得到的位置对齐图像作为合成图像生成。经过相加处理后的位置对齐图像的摄像信号经过切换电路45的切换处理(步骤S5)后从图像处理电路35作为图像信号B输出。

另一方面，当步骤S2中的判定为归一化相互相关小于等于阈值的情况下，在步骤S6中，作为代替图像生成部的增益电路44将摄像信号B1增益调整为(1+α)倍并作为代替图像输出。该增益调整后的摄像信号B1作为图像信号B经由切换电路45从图像处理电路35输出。

并且，还可以不进行式1或式2的相加或增益调整，而按照上述判定电路42的判定结果，对所输入的摄像信号G、B1、B2使用式3的矩阵运算，求出从图像处理电路35输出的图像信号G’、B’(作为图像信号G、B)。

在相加的情况下可以选择Mat1作为式3的Mat，在进行增益调整的情况下可以选择Mat2作为Mat。

【数式3】

$\left[\begin{array}{c}{G}^{,}\\ B^{,}\end{array}\right]=\mathrm{Mat}\left[\begin{array}{c}B2\\ G\\ B1\end{array}\right]$ $\mathrm{Mat}1-\left[\begin{array}{ccc}0& \mathrm{\β}& 0\\ \mathrm{\α}& 0& 1\end{array}\right]$ $\mathrm{Mat}2=\left[\begin{array}{ccc}0& \mathrm{\β}& 0\\ 0& 0& (1+\mathrm{\α})\end{array}\right]---\left(3\right)$

通过上述图像处理电路35进行了预定的信号处理后的图像信号通过颜色转换电路67进行颜色转换。该颜色转换电路67如后述的式5所示根据所输入的图像信号G、B进行颜色转换，将图像信号R、G、B输出给D/A转换电路36。当图像信号R、G、B通过D/A转换电路36从数字信号被转换为模拟信号之后，被输出给监视器5。颜色转换电路67通过控制部17设定进行颜色转换时的参数。并且也可以不通过颜色转换电路36，而经由D/A转换电路36将图像信号G、B输出给监视器5。

图1的情况下，向监视器5的R、G、B通道输入经过颜色转换后的图像信号R、G、B，利用3种颜色在监视器5上进行彩色显示。

并且，机型检测电路18根据从内窥镜ID产生部14输出的内窥镜2A的ID信息，检测所连接的内窥镜2A的机型信息，向控制部17输出该机型信息。

然后，在检测出的机型属于特定的内窥镜机型的情况下，控制部17不进行上述相加电路43的相加处理。

说明使用如上构成的内窥镜装置1A时的动作。

手术人员在使用内窥镜装置1A时，如图1所示，将内窥镜2A的光源用连接器20连接到光源部3A，还将内窥镜2A的未图示的信号用连接器连接到处理器4A。

然后，当设定为图1所示的连接状态之后，手术人员操作未图示的电源开关，使光源部3A、处理器4A、监视器5分别处于工作状态。于是，控制部17对光源部3A、处理器4A进行用于进行窄频带观察的控制。

然后当手术人员操作内窥镜开关13等开始观察时，控制部17使电动机27进行旋转驱动。

由于旋转滤波器25的G滤波器6G和B滤波器6B1、G2依次插在氙灯22的光路上，因而从氙灯22照射的光中窄频带的G、B1、B2的照明光依次透射过，各照明光经过光导光纤19例如在1/20秒的周期内依次且大致连续地照射到被检体侧。

在向被检体的同一部位照射G、B1、B2的照明光的各定时，CCD11对该部位的光学像进行摄像。即，将拍摄来自该部位的反射光图像(更广义而言是返回光图像)而得到的摄像图像分别转换为摄像信号G、B1、B2，输出给处理器4A。

并且，摄像信号B1、B2是以相同波长且以相同曝光量、即几乎(除去在1帧内存在较短定时偏移的情况之外)相同的条件拍摄获得的摄像信号。

输入到处理器4A的摄像信号G、B1、B2在处理器4A的各部分中进行了放大和A/D转换之后，通过控制部17的多路转接器33的切换控制，依次切换记录目的地，分别记录于第1帧存储器34a、第2帧存储器34b和第3帧存储器34c。

如图1所示，记录于第1帧存储器34a、第2帧存储器34b和第3帧存储器34c中的摄像信号G、B1、B2例如以1/20秒的周期被同步读出，输出到图像处理电路35。

图像处理电路35进行图7所示的处理动作。而且，由该图像处理电路35生成的图像信号G、B通过颜色转换电路67被颜色转换为图像信号R、G、B之后，进行数字/模拟转换并显示于监视器5上。

另外，在本实施方式中，通过控制部进行图8所示的控制动作，使得所拍摄的摄像图像的亮度被设定为易于观察的目标值的亮度。

控制部17按照摄像图像的亮度检测与亮度的目标值的关系，如图8所示控制图4所示的光量控制电路24、AGC电路31、相加电路43。并且，控制部17除了控制相加电路43等，还可以控制图5或图12的增益电路44。另外，还可以控制后述的第4实施方式中图23的加权平均电路74。第4实施方式的情况下，控制部17还可以通过后述式8的α值的调整，对亮度进行调整。

当内窥镜装置1A处于被设定为动作状态的状态时，控制部17通过来自调光电路37的调光信号，如步骤S11所示进行摄像图像是否明亮的判定。

当控制部17通过来自调光电路37的调光信号判定为使用CCD11摄像的摄像图像比目标值明亮的情况下，进入步骤S12的控制处理。在步骤S2中，控制部17判定对AGC电路31的AGC动作进行控制的情况下的AGC增益是否为最小值。

当AGC增益并非最小值的情况下，如步骤S13所示，控制部17以使AGC增益减少预定量的方式降低AGC增益的控制信号电平，然后返回步骤S11的处理。

而当判定为即使在AGC增益为最小值的状态下摄像图像也明亮的情况下，进入步骤S14。在步骤S14中，控制部17判定在相加电路43进行相加时的相加量α是否为最小值。

在相加量α并非最小值的情况下，控制部17在步骤S15中使相加量α的值减小预定量，然后返回步骤S11的处理。

另一方面，当在相加量α为最小值的情况下摄像图像也明亮、且AGC增益也为最小值的情况下，控制部17在步骤S16中判定光圈23是否全关闭。

光圈23并非全关闭的情况下，控制部17在步骤S17中将光圈23控制为关闭预定量，返回步骤S11的处理。而在光圈23全关闭的情况下也返回步骤S11的处理。

而当步骤S11的判定处理中判定为不明亮、即摄像图像的亮度小于目标值的情况下进入步骤S18的处理。控制部17在该步骤S18中判定光圈23是否全打开。

在光圈23并非全打开的情况下，控制部17在步骤S19中将光圈23控制为开放(全打开)，然后返回步骤S11的处理。

另一方面，当光圈23为全打开的情况下，控制部17在步骤S20中，判定相加量α是否为最大值。当相加量α并非最大值的情况下，控制部17在步骤S21中进行将相加量α增大预定量的控制，然后返回步骤S11的处理。

当步骤S20中相加量α为最大值、即光圈23全打开并使相加量α为最大值也没有达到目标值的亮度的情况下，控制部17在步骤S22中，判定AGC增益是否为最大值。

当AGC增益并非最大值的情况下，控制部17在步骤S23中进行将AGC增益增大预定量的控制，然后返回步骤S11的处理。另外，当AGC增益为最大值时也返回步骤S11的处理。

通过图8所示的控制动作，当摄像图像的亮度暗、即未达到目标值的情况下，控制部17按照光圈23的光量为最优先、相加电路43的相加量α次之、AGC电路31的AGC增益的优先级最低的顺序进行亮度调整的控制。

而当摄像图像的亮度大于等于目标值的情况下，控制部17以与上述暗的情况相反的顺序进行用于亮度调整的控制。即，以从优先级低的内容起进行调整而保留优先级高的内容的方式进行控制。

通过上述亮度调整的控制，按照从内窥镜2A的***部7的前端到观察对象(摄像对象)的部位为止的观察距离，进行图9所示的亮度调整。

如图9所示，在观察距离小的近距离侧，随着观察距离的增大，光圈23的打开量也增大。若观察距离进一步增大，则打开量将在某观察距离D1时成为全打开(开放)。当观察距离大于该观察距离D1时，保持光圈23全打开的状态，相加电路43的相加量α从0开始增大。

当观察距离比该相加量α达到最大值的观察距离D2还大时，AGC电路31的AGC增益从最小值开始增大。

根据如上进行亮度调整的本实施方式，在1帧期间内对作为观察对象的同一部位照射2次同一窄频带的照明光，考虑到以同一曝光量分别拍摄的图像间的像素偏移量，而进行相加来生成合成图像，因此能生成S/N良好的图像。

对此，例如在日本特开平11-234662号的现有例中，将相对于一方使另一方的曝光量降低后拍摄的图像进行合成，因此S/N会降低。另外，在本实施方式中，不是仅将2个图像相加，而是还检测2个图像间的偏移量，使用该偏移量进行位置对齐相加来生成合成图像，因此能防止由于单纯将2个图像相加时的偏移量引起的画质的恶化，能生成S/N良好的图像。

并且在上述说明中，为了进行亮度调整，当进行光源部3A的光圈23的光量调整的情况下，控制部17在利用基于G滤波器6G的窄频带的照明光来获得摄像信号G时，还可以对CCD驱动电路15进行电子快门的控制。如图3B所示，这是为了降低由于G的射出光量大于其他的B的射出光量而导致的影响。

即，还可以与进行窄频带的G的照明的期间同步地(相比其他的B1、B2的情况)缩短获得摄像信号G时的曝光时间，以该缩短后的曝光时间来获得摄像信号G。

如上，在利用窄频带的照明光进行(相当于宽频带的照明光下的白平衡)图像的彩色平衡的情况下，能够减少由于进行彩色平衡而使得摄像信号G容易饱和的情况(由于在不平衡的射出光量下进行彩色平衡而使得动态范围变窄的情况)、由于CCD的电荷饱和而导致不自然地着色的情况。

下面说明本实施方式的变形例。在第1实施方式中，说明了在1帧期间内，向同一部位照射2次窄频带的照明光，针对分别拍摄的图像考虑两个图像间的像素偏移量来进行位置对齐相加，从而生成作为合成图像的位置对齐图像，由此能够生出S/N良好的图像。

本实施方式中，即使在1帧期间内，对同一部位照射3次以上窄频带的照明光，也能生成S/N良好的图像。以下所说明的变形例就相当于这种情况。

图10表示变形例的内窥镜装置1B。该内窥镜装置1B采用的是应用了窄频带的B3滤波器6B3的光源部3B，取代了在图1的内窥镜装置1A中安装于光源部3A的旋转滤波器25上的G滤波器6G。

图11表示本变形例的光源部3B的旋转滤波器25的周边部。在旋转滤波器25中，沿周向安装有具备相同透射特性的窄频带的B滤波器6B1、6B2、6B3。

另外，伴随采用光源部3B，还采用了处理器4B，该处理器4B应用了对图1的处理器4A中的图像处理电路35的一部分进行了变形的图像处理电路35B。在该构成中，如图10所示，在第1帧存储器34a中，取代摄像信号G而储存利用B滤波器6B3的照明光拍摄得到的摄像信号B3。另外，如图12所示，图像处理电路35B被输入3个摄像信号B3、B1、B2。

图12所示的图像处理电路35B构成为图5所示的图像处理电路35中不具备乘法电路41，而且构成为将3个摄像信号B3、B1、B2输入到判定电路42、相加电路43。

在该图像处理电路35B中，判定电路42与第1实施方式相同地计算摄像信号B1与B2的归一化相互相关，以摄像信号B1为基准计算摄像信号B2的偏移量。另外，此时的判定电路42通过摄像信号B1和B3进行与上述使用摄像信号B1、B2时相同的处理。然后以摄像信号B1为基准计算摄像信号B3的偏移量。

另外，相加电路43根据判定电路42计算的偏移量，对摄像信号B2、B3的图像进行像素偏移，然后将其与摄像信号B1的图像相加。即，在该变形例的情况下也进行生成位置对齐图像的图像处理。

然后图像处理电路35B将经由切换电路45通过相加电路43或增益电路44进行了增益调整的摄像信号B1作为图像信号B输出。相加的情况下，通过式4的矩阵运算求出从图像处理电路35输出的图像信号B’(作为图像信号B)。

【数式4】

$\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ B^{,}\end{array}\right]=\mathrm{Mat}3\left[\begin{array}{c}{B}_2\\ B_3\\ B_1\end{array}\right]$ $\mathrm{Mat}3=\left[\begin{array}{ccc}0& 0& 0\\ 0& 0& 0\\ \mathrm{\α}& \mathrm{\α}& 1\end{array}\right]---\left(4\right)$

0≤α≤1

其中，上述用于转换的系数α是从0到1的值。这种情况下，图像信号B例如被输入到监视器5的B通道。并且，还可以将图像信号B输入R、G、B的各通道，进行黑白显示。

根据本变形例，在1帧期间内照射3次窄频带的照射光，计算分别获得的摄像图像的偏移量并重叠起来相加，因此能与第1实施方式相同地生成S/N良好的图像。

当观察(拍摄)活体粘膜表面附近作为观察对象部位的情况下，若使用上述窄频带的B波长的光，则能对表层附近的状态降低来自相比表层位于深部侧的光的反射的影响，能生成易于详细观察的图像。

并且，在本变形例中，采用B3的窄频带光代替第1实施方式的G窄频带光，然而也可以构成为将第1实施方式的旋转滤波器25的开口从3个增至4个，在增加的开口上设置B滤波器B3。还可以生成窄频带的图像信号G和B。

(第2实施方式)

接着参照图13说明本发明的第2实施方式。图13表示本发明第2实施方式的内窥镜装置1C的构成。第1实施方式的内窥镜装置1A是使用窄频带的照明光进行内窥镜观察的窄频带观察用内窥镜装置。

相对于此，本实施方式的内窥镜装置1C是能选择使用通常观察、即进行宽频带的照明光下的内窥镜观察的通常观察模式和在第1实施方式说明的窄频带观察模式(以下称之为NBI观察模式)的内窥镜装置。

因此，本实施方式的内窥镜装置1C构成为包括：内窥镜2C；产生作为宽频带的可见区域的照明光的R、G、B的照明光和如第1实施方式那样窄频带的G、B1、B2的照明光(也称作NBI-G、NBI-B1、NBI-B2)的光源部3C；处理器4C；以及监视器5。

内窥镜2C在图1的内窥镜2A中，在内窥镜开关13中设有切换观察模式的观察模式切换开关13a。而且通过由手术人员操作该观察模式切换开关13a，控制部17进行切换从光源部3C射出的照明光的控制，并且切换处理器4C内的图像处理电路35的动作。

本实施方式的光源部3C在图1的光源部3A中，以能自由从光路插卸的方式将选择滤波器51配置于氙灯22与光圈23之间，在光圈23与聚光透镜26之间配置有2个旋转滤波器25A、25B。旋转滤波器25A、25B分别通过电动机27A、27B被旋转驱动，两个电动机27A、27B通过控制部17的控制而同步旋转。

图14A和图14B表示本实施方式的旋转滤波器周边部的构成，图14A表示通常观察模式的状态，图14B表示NBI观察模式的状态。

如图14A所示，在通常观察模式下，选择滤波器51从光路卸下，而如图14B所示，NBI观察模式下选择滤波器51配置于光路上。

另外，该选择滤波器51从光路的插卸是由控制部17通过未图示的滤波器拆装装置来进行的。并且，该选择滤波器51具有NBI-G和NBI-B的透射特性。具体而言，其具有组合具备图3A所示的滤波器6G和6B1(或6B2)的透射特性的窄频带透射特性。

另外，在2个旋转滤波器25A、25B的周向上分别以相等的角度设有3个开口，分别设有使宽频带的Mg(深红色)、G、B的波长频带透射的滤波器6Mg、6G、6B以及使宽频带的Ye(黄色)的波长频带透射的1个滤波器6Ye。

并且，旋转滤波器25B上仅设有1个Ye滤波器6Ye，在剩余的2个开口中没有滤波器(或为具备透明的透射特性的透明滤波器)。而且2个旋转滤波器25A、25B同步旋转。

另外，2个旋转滤波器25A、25B中的例如旋转滤波器25B的旋转相位在通常观察模式状态与NBI观察模式下偏移120°。

具体而言，在通常观察模式的状态下，当在光路上依次配置旋转滤波器25A的滤波器6Mg、6G、6B时，在光路上的依次配置为旋转滤波器25B的滤波器6Ye、无滤波器、无滤波器。而且此时产生宽频带的R、G、B的面顺次的照明光并提供给光导光纤19。

另一方面，在NBI观察模式中，如图14B所示，成为在光路上始终配置有选择滤波器51的状态。而当在光路上依次配置旋转滤波器25A的滤波器6Mg、6G、6B时，与之同步地在光路上的依次配置为旋转滤波器25B的无滤波器、滤波器6Ye、无滤波器。因此，在该NBI观察模式中，成为分别透射过选择滤波器51与滤波器6Mg、选择滤波器51与滤波器6G和6Ye、选择滤波器51与滤波器6B的照明光。即，依次产生窄频带的B2、G、B1的照明光。

另外，处理器4C在图1的处理器4A中，在图像处理电路35的输出端设有通过控制部17进行切换的切换开关52。在通常观察模式下，通过控制部17使图像处理电路35旁通，对切换开关52进行切换以向其后级侧输出。

并且，还可以在图像处理电路35内追加进行轮廓强调等的电路以取代使图像处理电路35旁通，在切换到了通常观察模式的情况下，进行轮廓强调等。

相对于此，在NBI观察模式时，与第1实施方式相同地，将储存于第1帧存储器34a、第2帧存储器34b和第3帧存储器34c中的摄像信号G、B1、B2输入到图像处理电路35。

其他构成都与第1实施方式相同。

下面参照图15说明本实施方式的动作。

第1实施方式中仅使用了NBI观察模式，然而在本实施方式中可以选择使用通常观察模式和NBI观察模式。

当通过接通电源而将内窥镜装置1C设置为工作状态的情况下，如步骤S31所示，控制部17控制为与初始设定对应的设定状态。

如步骤S32所示，控制部17进行初始设定是否设定为通常观察模式的判定。然后，在设定为通常观察模式的情况下，如步骤S33所示，控制部17进行将光源部3C和处理器4C设定为通常观察模式的设定状态的控制。

相对于此，当设定为NBI观察模式的情况下，如步骤S34所示，控制部17进行将光源部3C和处理器4C设定为NBI观察模式的设定状态的控制。

设定为通常观察模式的情况下，内窥镜装置1C如图13所示以通常观察模式的设定状态动作。

而且如步骤S35所示，手术人员能够在通常观察模式下进行内窥镜检查。

在该通常观察模式的设定状态下，光源部3C将宽频带的R、G、B的面顺次的照明光提供给内窥镜2C的光导光纤19，从前端部8的照明窗向被检体的部位照射宽频带的R、G、B的面顺次的照明光。在被检体的部位反射的反射光、换言之来自被检体的部位的返回光通过物镜10在CCD11的摄像面成像。

CCD11将使用宽频带的R、G、B的面顺次的照明光拍摄得到的R、G、B的摄像信号依次输出给处理器4C。摄像信号R、G、B被前置放大器16放大，再由AGC电路31进行AGC控制而成为预定幅值，然后通过A/D转换电路32被转换为数字摄像信号R、G、B。

数字摄像信号R、G、B经由多路转接器33而依次储存于第1帧存储器34a、第2帧存储器34b和第3帧存储器34c中并同时被读出。然后作为通过D/A转换电路36进行了同时化后的模拟图像信号输入到监视器5的R、G、B的通道，在监视器5上显示为彩色内窥镜图像。

当手术人员在内窥镜检查的中途希望详细观察粘膜表层附近的情况下，手术人员操作观察模式切换开关13a。如步骤S36所示，控制部17例如以一定周期监视观察模式切换开关13a的操作。

而当没有操作观察模式切换开关13a时，能够继续在保持观察模式的状态下进行内窥镜检查。

而当操作了观察模式切换开关13a的情况下，如步骤S37所示，控制部17判定是否指示由通常观察模式切换为NBI观察模式。符合该切换指示的情况下，转移到步骤S34的处理。

在步骤S34中，控制部17将光源部3C设定为图14B所示的射出窄频带的G、B1、B2的照明光的状态。另外，处理器4C成为与图1所示情况相同的设定状态。而且如步骤S35所示，能进行内窥镜检查。此时的动作是与第1实施方式相同的动作。而且具有相同的效果。

在该状态下，如步骤S36所示，控制部17例如以一定周期监视观察模式切换开关13a的操作。而当进行了该切换操作时，进行步骤S37的切换指示的判定，进行步骤S33的向通常观察模式的切换设定的控制。

根据如上动作的本实施方式，能够在通常的可见区域下的通常观察模式下进行内窥镜检查，并且能与第1实施方式同样地生成窄频带的照明光下的窄频带观察且S/N良好的图像。还能对手术人员提供易于诊断的S/N良好的图像。

(第3实施方式)

接着参照图16说明本发明的第3实施方式。图16表示本发明第3实施方式的内窥镜装置1D的构成。第1实施方式的内窥镜装置1A是使用窄频带照明光进行内窥镜观察的窄频带观察用内窥镜装置。

相对于此，本实施方式的内窥镜装置1D是进行荧光观察的荧光观察用内窥镜装置。

该内窥镜装置1D具有荧光观察用的内窥镜2D、产生用于荧光观察的激励光和用于获得反射光图像的照明光的光源部3D、进行用于荧光观察的信号处理的处理器4D、监视器5。

内窥镜2D在第1实施方式的内窥镜A中在CCD11的前方配置了激励光截止滤波器61。

还可以例如采用CCD元件本身具备信号倍增功能的灵敏度高的CCD作为CCD11。

本实施方式的光源部3D例如在第1实施方式的光源部3A中，在旋转滤波器25中安装有：为了获得反射光图像而使预定的波长频带通过的滤波器6Re；以及为了获得荧光图像而具备产生相同的波长频带的激励光的透射特性(参见图18)的2个激励光用滤波器6E1、6E2(参见图17)，用它们取代窄频带的G、B滤波器6G、6B1、6B2。

图17表示光源部3D中的旋转滤波器25的周边部构成。并且，关于激励光用滤波器6E1、6E2，举例表示的是在图18所示的透射率的特性例中使B的波长频带通过的例子，然而不限于该波长频带，只要采用能使可高效地产生作为观察对象的荧光波长的波长频带通过的滤波器即可。

另外，用于获得反射光图像的滤波器6Re例如也可以是使宽频带的R、G、B中的任一波长频带通过的滤波器。另外，不限于宽频带，也可以是具有窄频带的透射特性的滤波器。另外还可以是使远红外的波长频带通过的滤波器。

通过由于激励光的照射而从被检体的(观察对象)部位发出的荧光而射入CCD11侧的返回光与通常的反射光强度相比非常弱，因此在本实施方式中，例如图18所示，将使激励光通过的滤波器6E1、6E2的透射特性设定为与滤波器6Re的透射特性相比足够大。

并且在图18中，滤波器6E1、6E2例如被设定为使B的波长频带的光通过的特性。

另外，图18所示的滤波器6Re例如为使G的波长频带通过的透射特性。因此，利用该滤波器6Re拍摄获得的摄像信号(为简化而记作Re)被储存于第1帧存储器34a中，然后被读取出来经过图像处理电路35后成为图像信号Re。该图像信号Re与下面说明的荧光图像信号F一起被输入到颜色转换电路67。两个图像信号Re、F通过该颜色转换电路67被颜色转换为图像信号F、Re、F之后，经过D/A转换电路36，然后如图16所示，图像信号F、Re、F分别被输出到监视器5的R、G、B通道。

另一方面，在进行使用激励光用滤波器6E1、6E2的激励光照射时从CCD11输出的荧光摄像信号F1、F2例如储存于第2帧存储器34b、第3帧存储器34c中，然后被读出而输入到图像处理电路35。

并且，图像处理电路35进行与第1实施方式中将摄像信号G、B1、B2读取替换为摄像信号Re、F1、F2相同的处理，输出图像信号Re、F。

本实施方式与第1实施方式相同，由于从作为观察对象的部位作为荧光射入到CCD11的荧光图像的强度非常弱，因而针对通过向同一部位照射2次相同的激励光而分别获得的荧光摄像图像F1、F2，考虑到像素的偏移量来进行位置对齐相加，生成作为合成图像的荧光图像。因此，(虽然不同于第1实施方式中使用窄频带的照明光拍摄的摄像图像，然而)能生成S/N良好的荧光图像，作为内窥镜图像显示。

下面参照图19说明本实施方式的变形例。图19表示变形例的内窥镜装置1E。如下所述，该内窥镜装置1E能在3个观察模式下分别进行内窥镜检查。

该内窥镜装置1E具有：通常观察、荧光观察和NBI观察用的内窥镜2E；产生这些通常观察、荧光观察和NBI观察用的照明光的光源部3E；以及处理器4E和监视器5。

内窥镜2E在图16的内窥镜2D的结构中，还在内窥镜开关13中设有对观察模式进行切换的观察模式切换开关13a。

控制部17按照观察模式切换开关13a的操作控制光源部3E和处理器4E。

光源部3E是在图16的光源部3D的结构中，从1个旋转滤波器25变成以与图13或图14A、图14B的光源部3C的情况同样地被被同步地旋转驱动的2个旋转滤波器25A、25B，还设有具备与图13的选择滤波器51不同的光学特性的选择滤波器63。

该选择滤波器63通过控制部17的控制，经由通过电动机64的预定角度的旋转而选择设定配置于光路上的滤波器。

图20表示光源部3E的旋转滤波器周边部。如上所述，旋转滤波器25A在设置于圆板的周向上的3个开口中安装有使宽频带的Mg、G、B的波长频带通过的滤波器6Mg、6G、6B。

另外，旋转滤波器25B仅在设置于圆板的周向上的3个开口中的1个开口中安装有使宽频带的Ye波长频带通过的滤波器6Ye。

另外，选择滤波器63在设置于圆板的周向上的3个开口中分别设有荧光用选择滤波器64F、NBI用选择滤波器64N、通常用选择滤波器64W。在图20的状态下，表示出光路上配置有荧光用选择滤波器64F的状态。

荧光用选择滤波器64F具备将图18所示的滤波器6Re与6E1(或6E2)这2种透射特性组合起来的透射特性。图21表示该荧光用选择滤波器64F的透射特性的例子。

如图21所示，作为荧光用选择滤波器64F的透射特性，与图18所示情况同样地，对于用作激励光的波长频带(6E1、6E2)的透射率被设定为大于对于用于反射光图像的波长频带(6Re)的透射率。

并且，荧光用选择滤波器64F的用作激励光的波长频带被设定为不使NBI用选择滤波器64N所具备的窄频带的B波长频带(图3A的滤波器6B1、6B2所示的波长频带)通过的特性。

另外，配置于CCD11的前方的激励光截止滤波器61仅截止图21中上述激励光分量的波长频带(即6E1、6E2所示的波长频带)，此时具有使NBI用选择滤波器64N所具备的窄频带的B波长频带通过的特性。

通常用选择滤波器64W具有宽频带的R、G、B的波长频带，换言之相对于可见区域透明的透射特性。

另外，NBI用选择滤波器64N具备将图3A所示的两个滤波器6G和6B1(或6B2)的透射特性组合起来的透射特性。

另外，处理器4E与图13所示的处理器4C相比，除了在图像处理电路35与切换开关52之间设有颜色转换电路67之外，其他结构都相同。其中，在图13的处理器4C是在通常观察模式与NBI观察模式下使用的，而在本变形例中还用于荧光观察模式。

在该处理器4E中，在通常观察模式下，与处理器4C的情况同样，控制部17选择切换开关52以使图像处理电路35旁通。

相对于此，在NBI观察模式和荧光观察模式中，选择为将摄像信号分别输入图像处理电路35。例如使用荧光观察模式的情况下，如图19所示，摄像信号Re、F1、F2被输入到图像处理电路35。

然后按照图16所说明那样进行图像处理，从图像处理电路35输出的图像信号Re、F通过颜色转换电路67被转换为图像信号F、Re、F之后，经过切换开关52、D/A转换电路36被输出到监视器5的R、G、B通道。

另外，在NBI观察模式中，与第1实施方式同样进行处理。

因此，本变形例具有第3实施方式的效果，还具有第1实施方式的效果以及能进行通常观察的效果。

(第4实施方式)

接着参照图22说明本发明第4实施方式。图22表示本发明第4实施方式的内窥镜装置1F。本实施方式的内窥镜装置1F例如是在第1实施方式的内窥镜装置1A中，使用处理器4F，该处理器4F采用的是进行与图像处理电路35不同的图像处理的图像处理电路35F。

并且，在图像处理电路35F的输入侧设有白平衡调整电路(简记为WB调整电路)66。在图中简记为WB。

该WB调整电路66通过控制部17的控制，对摄像信号B1、B2乘以WB调整系数W1、W2来进行调整，作为经过了WB调整后的摄像信号B1、B2输出到后级侧。此时的WB调整系数W1、W2为W1＝G检波/(k×B1检波)、W2＝G检波/(k×B2检波)。

其中，k是预定的值(例如为2)，与第1实施方式中说明的值k相同。另外，例如G检波表示的是对摄像信号G进行检波后的检波信号的累计值。并且，摄像信号G作为WB调整时的基准，不进行系数调整(其系数＝1)。

图像处理电路35F对所输入的摄像信号G、B1、B2进行在以相同的波长频带拍摄得到的摄像信号B1、B2之间的位置对齐的图像处理。

另外，从图像处理电路35F输出的图像信号G、B通过颜色转换电路67进行了颜色转换之后，经过D/A转换电路36被输出给监视器5。该颜色转换电路67如下式5所示对所输入的图像信号G、B进行颜色转换。并且以下使用R、G、B简略标记转换后的图像信号。

【数式5】

$\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]=\mathrm{Mat}4\left[\begin{array}{c}G\\ B\end{array}\right]$ $\mathrm{Mat}4=\left[\begin{array}{cc}m& 0\\ 0& n1\\ 0& n2\end{array}\right]---\left(5\right)$

M、n1、n2：预定值

并且，除了颜色转换电路67之外，还可以设置进行放大和插值的电路和进行轮廓强调的电路等。另外，对其他实施方式也可以同样设置颜色转换电路67等。

图23表示图像处理电路35F的构成。该图像处理电路35F具有：根据所输入的摄像信号B1、B2的摄像图像(以下更简化地称为摄像图像B1、B2)设定基准的摄像图像的基准摄像图像设定电路(简称为基准图像设定电路)71；根据所设定的摄像图像检测运动矢量的运动矢量检测电路72；进行摄像图像间的位置对齐并相加的作为合成图像生成部的位置对齐相加电路73；作为代替图像生成部的进行加权平均的加权平均电路74；以及切换位置对齐相加电路73和加权平均电路74的输出信号并输出的切换电路75。

并且，摄像信号G的摄像图像在图像处理电路35F中与第1实施方式同样地作为β倍后的图像信号G进行输出。

在第1实施方式中，形成偏移量检测部的判定电路42计算在2个摄像图像间预先设定的两个局部区域内的两个摄像图像的相互相关，而且根据其归一化相互相关为最大的值与阈值的比较，来检测偏移量。

相对于此，本实施方式的作为运动矢量检测部的运动矢量检测电路72将相互相关为最大的偏移量作为块之间的运动矢量检测出来。而且特征在于，当在预定数量以上的块之间运动矢量一致时，将该运动矢量作为摄像图像间的运动矢量来进行位置对齐。

基准图像设定电路71通过控制部17将两个摄像图像B1、B2中摄像定时与摄像图像G更接近的摄像图像设定为作为位置对齐基准的摄像图像。

以下关于摄像图像G，设将摄像图像B1、B2中摄像定时更接近的一个摄像图像Bb作为基准图像，将另一个摄像图像Ba作为被位置对齐图像(即作为被位置对齐一方的位置对齐图像)。

由控制部17向运动矢量检测电路72输入在摄像图像的生成中所使用的CCD11的类别、各种参数等信息。运动矢量检测电路72变更与所输入的这些信息对应的运动矢量检测中使用的处理参数来进行处理。

该运动矢量检测电路72将检测出的运动矢量作为进行位置对齐相加时的位置对齐量(偏移量)输出给位置对齐相加电路73。

另外，当运动矢量检测电路72无法检测出运动矢量的情况下，选择通过作为代替图像生成部的加权平均电路74进行了加权平均的摄像图像，对切换电路75的切换(选择)进行控制，以将对该摄像图像进行了图像处理后的处理图像B从图像处理电路35F输出。

并且还可以构成为由运动矢量检测电路72向控制部17输出其检测结果，由控制部17控制切换电路75进行切换。另外，在本实施方式中，运动矢量检测电路72是在控制部17的控制下动作的，还可以构成为除了控制部17之外，在图像处理电路35F内设置进行运动矢量检测电路72的控制的控制电路。

另外，在图23所示的构成中，构成为并行向位置对齐相加电路73和加权平均电路74输入两个图像Ba、Bb，然而不限于此。例如可以按照运动矢量检测电路72的运动矢量检测结果，选择性地使位置对齐相加电路73或加权平均电路74中的一方进行生成，将通过该选择性的处理生成的处理图像B从该图像处理电路35F输出。其它构成是与第1实施方式相同的构成。

接着，参照图24的流程图说明本实施方式中的图像处理电路35F中主要是运动矢量检测电路72的动作。

开始了该图像处理电路35F的动作后，在最开始的步骤S41中，运动矢量检测电路72基于控制部17的控制，以与CCD11的像素数的类别对应的缩小率，根据被位置对齐图像Ba、基准图像Bb生成缩小图像Ba’、Bb’。

例如当CCD11的像素数较大的情况下，以1/3的缩小率，在中等像素数的情况下以1/2的缩小率，在像素数更少的情况下以1的缩小率将被位置对齐图像Ba、基准图像Bb缩小。

具体而言是按照缩小率进行对(被位置对齐图像Ba和基准图像Bb的)原图像进行间隔剔除的处理。

通过该步骤S41的处理，生成按照缩小率缩小后的被位置对齐缩小图像Ba’、基准缩小图像Bb’。

在接下来的步骤S42中，运动矢量检测电路72基于控制部17的控制，进行将缩小图像Ba’、Bb’分割为多个块的块分割处理。

这种情况下，作为进行块分割时的控制信息，从控制部17输入开始坐标、块尺寸、(最大)位置对齐移动量(dh_max、dv_max)、水平、垂直的块数(H、V)。

并且，在本实施方式中，块数(H、V)例如固定为(3、3)。当然不限于此。另外，位置对齐移动量(dh_max、dv_max)相当于检测运动矢量的范围(区域)，在后述的步骤S48的处理中使用。

然后，运动矢量检测电路72生成将缩小图像Ba’、Bb’沿着水平、垂直方向分别分割为3部分得到的多个(9个)块的块图像。

如下一步骤S43所示，运动矢量检测电路72进行块内的亮度计算、即块图像的亮度计算的处理。

即，在步骤S43中，针对缩小图像Ba’、Bb’中的各块计算亮度平均值或各像素的亮度的累计值。

另外，运动矢量检测电路72在步骤S44中对块图像进行边缘提取处理。

因此，运动矢量检测电路72使用水平(H)方向用的(3×3)、垂直(V)方向用的(3×3)的微分滤波器作为进行边缘提取的提取运算符。

运动矢量检测电路72将在各像素(各位置)通过提取运算符按照H、V方向提取出的提取数据的绝对值相加。

在下一步骤S45中，运动矢量检测电路72进行边缘强度计算处理。此时，进行计算块内的边缘强度的平均值或累计值的处理。

在下一步骤S46中，运动矢量检测电路72根据通过步骤S43的块内亮度计算处理计算出的每个块的亮度信息和通过步骤S45的块内边缘强度计算处理计算出的每个块的边缘强度信息，进行(运动矢量检测用)块选定的处理。

该块选定的处理中，选定亮度或边缘显著的块，减少块数，从而减少后述的运动矢量(尤其是相互相关导出)的运算量。

具体而言，运动矢量检测电路72按照亮度从暗到亮的顺序，将预定数量的较暗的块从运动矢量处理对象块中去除。另外，运动矢量检测电路72还按照边缘强度从小到大的顺序，将预定数量的块从运动矢量处理对象块中去除。

如上所述，运动矢量检测电路72使用亮度信息和边缘强度信息，将从所有块数(此时为9个块)中例如从处理对象中去除了其2/3的块作为去除块，将剩余的块作为处理对象的选定块。

然后，运动矢量检测电路72对选定块附加ID(识别信息)，进入接下来的处理。在下一步骤S47中，运动矢量检测电路72对通过边缘强度计算处理而计算出边缘强度的缩小图像Ba’、Bb’中被赋予了ID的选定块的边缘进行2值化，进行用于生成2值化边缘图像的(选定块内)边缘2值化处理。

用于2值化的阈值可通过(预定阈值)×(选定块的亮度平均)/(预定的亮度平均)的计算对每个选定块进行调整。并且，上述亮度平均也可作为各像素的亮度的累计值。

在下一步骤S48中，运动矢量检测电路72对上述2值化边缘图像进行相互相关导出的处理。

具体而言，运动矢量检测电路72按照在两个缩小图像Ba’、Bb’中计算出对应的2值化边缘图像的每个块，在位置对齐移动量(dh_max、dv_max)以内移动一个2值化边缘图像，在各位置计算出与另一个2值化边缘图像的相互相关cv。

这种情况下，相互相关cv可表示为

cv(dh、dv)＝ΣBb′(h、v)*Ba′(h+dh、v+dv)(6)

其中，∑表示的是将(处理对象的)块内的水平和垂直位置(h、v)的缩小图像Bb’的像素Bb’(h、v)的值与从其水平和垂直位置(h、v)向水平和垂直位置移动了位置对齐移动量(dh、dv)后的水平和垂直位置(h+dh、v+dv)的缩小图像Ba’的像素Ba’(h+dh、v+dv)的值相乘得到的值在该块内所有位置h、v中相加的总和。此时，dh≤dh_max、dv≤dv_max。

另外，运动矢量检测电路72在位置对齐移动量(dh_max、dv_max)以内导出相互相关cv最大的最大值。然后，运动矢量检测电路72将相互相关cv为最大值的移动量设定为运动矢量。而且运动矢量检测电路72对每个选定块导出运动矢量。

在下一步骤S49中，运动矢量检测电路72进行根据在步骤S48中针对各选定块导出的各运动矢量，判定是否为适合于摄像图像全体的位置对齐的运动矢量的运动矢量判定处理。

具体而言，运动矢量检测电路72对在步骤S48中针对各选定块导出的各运动矢量，确认这些各运动矢量在不同块之间是否一致或一致的程度。

这种情况下，当运动矢量在半数以上的块间一致时，运动矢量检测电路72判定为检测出(被认为适合的)运动矢量，将在半数以上的块间一致的矢量作为运动矢量。并且输出该运动矢量。

以dh、dv简要表示该运动矢量的水平分量、垂直分量(更严密而言通过特定的dh、特定的dv来表示)，标记为运动矢量(dh、dv)。

相对于此，当运动矢量仅在不足半数的块间一致时，运动矢量检测电路72判定为无法检测出运动矢量。

而且如步骤S50所示，运动矢量检测电路72使用可否检测运动矢量的信息，控制位置对齐相加电路73的位置对齐相加或加权平均电路74的加权平均的处理。

接着说明通过运动矢量检测电路72检测到运动矢量时位置对齐相加电路73的处理。图25表示检测到运动矢量时位置对齐相加电路73的处理内容。

在最开始的步骤S51中，例如由位置对齐相加电路73进行运动矢量的校正处理。并且，也可以由运动矢量检测电路72进行该运动矢量校正的处理，将校正后的运动矢量输出给位置对齐相加电路73。

具体而言，通过图24的步骤S49计算出的运动矢量(dh、dv)是相对于缩小图像Ba’、Bb’(之一)的运动矢量，因此校正为与未被缩小的原图像对应的运动矢量、即校正后的运动矢量。

具体而言，若设上述缩小率为s，则使运动矢量(dh、dv)的水平分量dh和垂直分量dv分别除以缩小率s，计算校正后的运动矢量(dh’、dv’)。

在下一步骤S52中，位置对齐相加电路73进行生成位置对齐图像Ba”的处理。

具体而言，位置对齐相加电路73使所输入的被位置对齐图像Ba的各像素移动在上一步骤S51中计算出的校正后的运动矢量(dh’、dv’)，生成位置对齐图像Ba”。

在下一步骤S53中，位置对齐相加电路73在基准图像Bb与位置对齐图像Ba”之间，对对应的像素存在的区域(也称作相加区域)进行图像相加的处理。

具体而言，位置对齐相加电路73使基准图像Bb与在步骤S52中生成的位置对齐图像Ba”相加，生成相加后的处理图像B的各位置(h、v)的像素B(h、v)。此时，像素B(h、v)可通过下式生成。

B(h、v)＝α×Ba”(h、v)+Bb(h、v)            (7)

其中，α与第1实施方式相同。

在下一步骤S54中，位置对齐相加电路73判定在上述两个图像Bb与Ba”之间，是否存在对应的像素不存在的区域(也称作非相加区域)。而当存在非相加区域的情况下，在下一步骤S55中，位置对齐相加电路73进行非相加区域中的处理。

具体而言，在非相加区域中，当准备进行式7的处理时，由于不存在与基准图像Bb的各像素Bb(h、v)对应的像素Ba”(h、v)，因此使各像素Bb(h、v)的增益放大(使增益为α倍)或使特定像素Bb(h、v)为α倍后相加。

此外，还可以将两个像素相加，即进行α×Ba(h、v)+Bb(h、v)。作为非换算区域的像素B(h、v)。

另外，如步骤S56所示，在相加区域与非相加区域的边界区域，通过低通滤波器等进行平滑化处理。

而且，在下一步骤S57中，位置对齐相加电路73通过在步骤S53的相加区域中的图像相加、步骤S55的非相加区域中的处理以及S56的边界区域的处理，生成该图像处理电路35F的处理图像B，并从该图像处理电路35F输出。

另一方面，在步骤S54中，如果不存在非相加区域，则将步骤S53中生成的图像作为步骤S57中的处理图像。

并且，当通过图24的步骤S49的运动矢量判定处理判定为无法检测出运动矢量的情况下，由加权平均电路74进行两个图像Ba、Bb的加权平均，通过该加权平均生成处理图像，并从图像处理电路35F输出。

此时，可以例如使用系数δ(0≤δ≤1、作为1个例子δ＝0.5)，如下采用加权平均。

B(h、v)＝α×{(1-δ)×Ba(h、v)+δ×Bb(h、v)}+Bb(h、v)        (8)

当无法检测出适合的运动矢量的情况下，不使用运动矢量，如上通过加权平均，生成显示为内窥镜图像的处理图像，因此能确保一定的画质生成处理图像。换言之，在无法检测出适合的运动矢量的情况下，若使用该运动矢量进行位置对齐，则难以通过该运动矢量确保一定的画质。

如上，在本实施方式中，图像处理电路35F根据使用以相同波长频带的光对同一部位照射2次时的来自同一部位的各返回光拍摄的2个摄像信号，检测与两个摄像信号的两个摄像图像之间的对应的各像素间的偏移量对应的运动矢量。

而当检测到了适合的运动矢量的情况下，使一个摄像图像偏移并进行相加，因此能生成S/N比仅存在一个摄像图像时良好的图像。

而当无法检测到适合的运动矢量的情况下，不使用运动矢量，进行加权平均来生成图像，因此能生成保持一定画质的图像。

并且，例如在第4实施方式中，通过图像处理电路35F例如对通过了AGC电路31后的摄像信号进行检测运动矢量的图像处理，然而也可以通过图像处理电路35F对通过AGC电路31之前的摄像信号进行检测运动矢量的图像处理，之后再通过AGC电路31以进行AGC增益控制。这在第4实施方式之外的实施方式等中也同样适用。

另外，当构成为在图像处理电路35F的前级侧设置了AGC电路31的情况下，也可以例如通过控制部17控制成将AGC电路31的AGC增益固定，通过图像处理电路35F进行检测运动矢量的图像处理。

另外，还可以将本实施方式所说明的图像处理电路35F应用于其他实施方式或变形例等。

并且，将上述实施方式等部分组合等而构成的实施方式等也属于本发明。

本申请是以2009年5月14日在日本提交申请的特愿2009-117797号作为优先权主张的基础进行申请的，上述所公开的内容在本申请说明书、权利要求书、附图中引用。

Claims (18)

1.一种摄像装置，其特征在于，具有：

光源部，其能够向被检体的同一部位照射至少2个相同波长的光；

亮度检测部，其检测基于上述光的照射的返回光图像的亮度；以及

合成图像生成部，其根据上述亮度检测部的检测结果，生成将基于上述相同波长的光以及大致相同的曝光量的2个返回光图像合成起来的合成图像。

2.一种摄像装置，其特征在于，具有：

光源部，其能够向被检体的同一部位照射至少2个相同波长的光；

光量调整部，其设置于上述光源部内，调整来自光源的光量；

亮度检测部，其检测基于上述光的照射的返回光图像的亮度；以及

合成图像生成部，其根据上述光量调整部和上述亮度检测部的检测结果，生成将基于上述相同波长的光以及大致相同的曝光量的2个返回光图像合成起来的合成图像。

3.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述摄像装置还具有：

偏移量检测部，其检测基于上述相同波长的光的至少2个返回光图像之间的像素的偏移量；以及

判定部，其根据上述偏移量检测部的检测结果，判定是否生成上述合成图像。

4.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，所述摄像装置还具有：

偏移量检测部，其检测基于上述相同波长的光的至少2个返回光图像之间的像素的偏移量；以及

判定部，其根据上述偏移量检测部的检测结果，判定是否生成上述合成图像。

5.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，所述摄像装置还具有：

自动增益调整部，其对与上述返回光图像对应的摄像信号进行自动增益调整以使其成为预定的幅值；以及

控制部，其根据上述亮度检测部的检测结果，使上述光量调整部进行的光量的调整优先于上述自动增益调整部进行的自动增益调整，控制上述光量调整部和自动增益调整部，以成为目标亮度。

6.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，上述偏移量检测部使上述2个返回光图像中的一方的像素偏移，检测其与另一方的像素的相关值为最大的最大值时的上述像素的偏移量，

上述判定部根据上述最大值是否超过预定阈值来进行是否生成上述合成图像的判定，

当判定为上述最大值超过了预定阈值的情况下，上述合成图像生成部使像素偏移上述最大值时的上述像素的偏移量后相加，生成上述合成图像。

7.根据权利要求6所述的摄像装置，其特征在于，使用根据各像素的信号强度校正后的归一化相关值作为上述相关值。

8.根据权利要求6所述的摄像装置，其特征在于，所述摄像装置还具有代替图像生成部，该代替图像生成部生成将上述2个返回光图像中的一方乘以超过1的增益值得到的图像作为代替图像，当通过上述判定部判定为上述最大值小于等于预定阈值的情况下，上述代替图像生成部生成上述代替图像。

9.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述摄像装置还具有：

运动矢量检测部，其将基于上述相同波长的光的2个返回光图像分别分割为多个块，在分割后的多个块各自的对应的返回光图像之间检测运动矢量；以及

判定部，其根据上述运动矢量检测部的检测结果，判定是否生成上述合成图像。

10.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，所述摄像装置还具有：

运动矢量检测部，其将基于上述相同波长的光的2个返回光图像分别分割为多个块，在分割后的多个块中各自的对应的返回光图像之间检测运动矢量；以及

判定部，其根据上述运动矢量检测部的检测结果，判定是否生成上述合成图像。

11.根据权利要求9所述的摄像装置，其特征在于，上述判定部通过判定由上述运动矢量检测部检测出的运动矢量是否在预定数以上的块之间大致一致来进行是否生成上述合成图像的判定，当判定为上述运动矢量在预定数以上的块之间大致一致的情况下，上述合成图像生成部使用在上述预定数以上的块之间一致的运动矢量进行位置对齐相加，从而生成上述合成图像。

12.根据权利要求11所述的摄像装置，其特征在于，所述摄像装置还具有代替图像生成部，该代替图像生成部生成将上述2个返回光图像加权平均后的加权平均图像作为代替图像，当上述判定部判定为上述运动矢量没有在预定数以上的块之间大致一致的情况下，上述代替图像生成部生成上述代替图像。

13.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，所述摄像装置还具有自动增益调整部，该自动增益调整部对与上述返回光图像对应的摄像信号进行自动增益调整以使其成为预定的幅值，

当上述亮度检测部的亮度检测结果比目标亮度暗的情况下，按照上述光量调整部进行的光量的调整、上述合成图像生成部中的上述2个返回光图像的相加量的调整、上述自动增益调整部进行的自动增益的调整这样的优先顺序来控制上述光量调整部、上述合成图像生成部、上述自动增益调整部，以便成为上述目标亮度。

14.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，所述摄像装置还具有自动增益调整部，该自动增益调整部对与上述返回光图像对应的摄像信号进行自动增益调整以使其成为预定的幅值，

当上述亮度检测部的亮度检测结果比目标亮度亮的情况下，按照上述自动增益调整部进行的自动增益的调整、上述合成图像生成部中的上述2个返回光图像的相加量的调整、上述光量调整部进行的光量的调整这样的优先顺序来控制上述自动增益调整部、上述合成图像生成部、上述光量调整部，以便成为上述目标亮度。

15.根据权利要求13所述的摄像装置，其特征在于，所述摄像装置还具有：

偏移量检测部，其检测基于上述相同波长的光的至少2个返回光图像间的像素的偏移量；

判定部，其根据上述偏移量检测部的检测结果，判定是否生成上述合成图像；以及

代替图像生成部，其生成将上述2个返回光图像中的一方乘以第1值得到的图像或对上述2个返回光图像进行加权平均并乘以第2值得到的加权平均图像作为代替图像，

在通过上述亮度检测部的亮度检测结果而控制为上述目标亮度的情况下，在根据上述判定部的判定结果而通过上述代替图像生成部生成了代替图像时，利用上述第1值或上述第2值来调整上述代替图像的亮度。

16.根据权利要求14所述的摄像装置，其特征在于，所述摄像装置还具有：

偏移量检测部，其检测基于上述相同波长的光的至少2个返回光图像间的像素的偏移量；

判定部，其根据上述偏移量检测部的检测结果，判定是否生成上述合成图像；以及

代替图像生成部，其生成将上述2个返回光图像中的一方乘以第1值得到的图像或对上述2个返回光图像进行加权平均并乘以第2值得到的加权平均图像作为代替图像，

在通过上述亮度检测部的亮度检测结果而控制为上述目标亮度的情况下，在根据上述判定部的判定结果而通过上述代替图像生成部生成了代替图像时，利用上述第1值或上述第2值来调整上述代替图像的亮度。

17.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，上述光源部能够照射与上述至少2个相同波长的光不同波长的光，

所述摄像装置具有输出部，该输出部对基于上述不同波长的光的照射的返回光图像乘以基于上述亮度检测部的检测结果的增益值后输出。

18.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，上述光源部能够照射与上述至少2个相同波长的光不同波长的光，

所述摄像装置具有输出部，该输出部对基于上述不同波长的光的照射的返回光图像乘以基于上述光量调整部和上述亮度检测部的检测结果的增益值后输出。

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