得到适当的调光状态观察图像的内窥镜装置.pdf

本发明涉及利用摄像元件来获得图像的内窥镜装置。CCD驱动电路为改变CCD的灵敏度，而对CCD可变地提供脉冲状信号。测光电路对来自CCD的输出信号测光。灵敏度控制电路根据上述测光电路的测光结果，通过控制CCD的电荷放大率控制CCD的灵敏度。测光校正电路根据来自灵敏度控制电路的电荷放大率校正来自测光电路的测光结果。光阑控制电路根据测光校正电路校正的测光信号控制光阑。由此，可以适当的调光状态取得光强度变动大的被摄体像的图像。

1.  一种内窥镜装置，其特征在于包括：
内窥镜，具有摄像元件，该摄像元件通过用被供给的脉冲状信号放大生成的电荷，来改变灵敏度；
光源单元，用于向被摄体照射光；
光阑单元，用于调整向上述被摄体照射的光量；
驱动单元，向上述摄像元件可变地供给上述脉冲状信号，以改变上述摄像元件的灵敏度；
测光单元，根据来自上述摄像元件的输出信号，生成亮度信号；
灵敏度控制单元，根据上述测光单元的亮度信号，向上述驱动单元供给灵敏度控制信号，该灵敏度控制信号用于生成控制上述摄像元件的电荷放大率的上述脉冲状信号；
测光校正单元，根据上述电荷放大率，校正上述测光单元生成的亮度信号；
光阑控制单元，根据由上述测光校正单元校正的测光信号，控制上述光阑单元。

2.  一种内窥镜装置，其特征在于包括：
内窥镜，具有摄像元件，该摄像元件通过用被供给的脉冲状信号放大生成的电荷，来改变灵敏度；
光源单元，用于向被摄体照射光；
光阑单元，用于调整向上述被摄体照射的光量；
驱动单元，向上述摄像元件可变地供给上述脉冲状信号，以改变上述摄像元件的灵敏度，；
测光单元，根据来自上述摄像元件的输出信号生成亮度信号；
灵敏度控制单元，根据上述测光单元的亮度信号，向上述驱动单元供给灵敏度控制信号，该灵敏度控制信号用于生成控制上述摄像元件的电荷放大率的上述脉冲状信号；
光阑控制单元，根据上述测光单元的亮度信号，控制上述光阑单元；
调光切换单元，对应于规定条件，有选择地使上述灵敏度控制单元对上述摄像元件的灵敏度控制或上述光阑控制单元对上述光阑单元的控制中的任一方动作。

3.  根据权利要求1或2所述的内窥镜装置，其特征在于：
上述摄像元件具有电荷放大单元，该电荷放大单元利用被供给的上述脉冲状信号产生碰撞电离，并对通过上述脉冲状信号的振幅或脉冲数控制而生成的电荷进行放大，使灵敏度可变。

4.  根据权利要求3所述的内窥镜装置，其特征在于：
上述电荷放大单元设置在水平输送路径和输出放大器之间或每个像素上。

5.  根据权利要求1或2所述的内窥镜装置，其特征在于：
上述光源单元可切换进行寻常光观察的寻常光和进行特殊光观察的多个特殊光，来进行照明。

6.  根据权利要求5所述的内窥镜装置，其特征在于：
上述信号处理单元具有模式切换单元，切换进行上述寻常光观察的寻常光模式和进行上述特殊光观察的特殊光模式。

7.  根据权利要求6所述的内窥镜装置，其特征在于：上述特殊光模式是荧光观察。

8.  根据权利要求7所述的内窥镜装置，其特征在于：上述多个特殊光是荧光用的激射光和反射光用的照明光。

9.  根据权利要求7所述的内窥镜装置，其特征在于：上述多个特殊光是荧光用的蓝色激射光和反射光用的绿色区域和红色区域的照明光。

10.  根据权利要求6所述的内窥镜装置，其特征在于：上述特殊光模式是窄带观察。

11.  根据权利要求10所述的内窥镜装置，其特征在于：上述多个特殊光是至少1个波长的波长带被限制的窄带照明光。

12.  根据权利要求10所述的内窥镜装置，其特征在于：上述多个特殊光是在蓝色、绿色、红色区域中至少1个波长的波长带被限制的窄带光。

13.  根据权利要求6所述的内窥镜装置，其特征在于：上述特殊光模式是红外观察。

14.  根据权利要求6所述的内窥镜装置，其特征在于：上述多个特殊光是近红外区域的照明光。

15.  根据权利要求6所述的内窥镜装置，其特征在于：上述特殊光模式是药剂荧光观察。

16.  根据权利要求15所述的内窥镜装置，其特征在于：上述多个特殊光是荧光用的激射光和反射光用的照明光。

17.  根据权利要求16项所述的内窥镜装置，其特征在于：上述测光校正单元进行将来自上述测光单元的亮度信号除以来自上述灵敏度控制单元的上述摄像元件的灵敏度放大率的运算。

18.  根据权利要求17所述的内窥镜装置，其特征在于：
上述调光切换单元，当上述摄像元件的灵敏度放大率成为规定值时，固定灵敏度放大控制，并向光阑控制单元输出光阑控制的许可信号；或者，当光阑位置成为规定位置时，将光阑位置固定在规定的开关位置，并输出上述摄像元件的灵敏度放大率控制的许可信号。

19.  根据权利要求18所述的内窥镜装置，其特征在于：上述灵敏度放大率的规定值为1倍。

20.  一种内窥镜装置的信号处理方法，该内窥镜装置包括：内窥镜，具有摄像元件，该摄像元件通过用被供给的脉冲状信号放大生成的电荷，来改变灵敏度；光源单元，用于向被摄体照射光；光阑单元，用于调整向上述被摄体照射的光量，其特征在于，包括：
驱动工序，向上述摄像元件可变地供给上述脉冲状信号，以改变上述摄像元件的灵敏度；
测光工序，根据来自上述摄像元件的输出信号，生成亮度信号；
灵敏度控制工序，根据上述测光单元的亮度信号，向上述驱动单元供给灵敏度控制信号，该灵敏度控制信号用于生成控制上述摄像元件的电荷放大率的上述脉冲状信号；
测光校正工序，根据在上述电荷放大率校正上述测光工序中生成的亮度信号；
光阑控制工序，根据在上述测光校正工序中被校正的测光信号，控制上述光阑单元。

21.  一种内窥镜装置的信号处理方法，该内窥镜装置包括：内窥镜，具有摄像元件，该摄像元件通过用被供给的脉冲状信号放大生成的电荷，来改变灵敏度；光源单元，用于向被摄体照射光；光阑单元，用于调整向上述被摄体照射的光量，其特征在于，包括：
驱动工序，向上述摄像元件可变地供给上述脉冲状信号，以改变上述摄像元件的灵敏度；
测光工序，根据来自上述摄像元件的输出信号，生成亮度信号；
灵敏度控制单元，根据上述测光单元的亮度信号，向上述驱动单元供给灵敏度控制信号，该灵敏度控制信号用于生成控制上述摄像元件的电荷放大率的上述脉冲状信号；
光阑控制工序，根据上述测光工序的亮度信号，控制上述光阑单元；
调光切换工序，对应于规定条件，有选择地使上述灵敏度控制工序中对上述摄像元件的灵敏度控制或上述光阑控制工序中对上述光阑单元的控制中的任一方动作。

得到适当的调光状态观察图像的内窥镜装置
技术领域
本发明涉及利用摄像元件来获得图像的内窥镜装置，该摄像元件通过储存电荷对被摄体进行摄像。
背景技术
现有技术中，内窥镜装置一般包括：具有固体摄像元件的电子内窥镜等的内窥镜、处理器、光源装置和监视器。这种现有的内窥镜装置中，内窥镜的插入部插入体腔中，将来自光源装置的照射光经由光导向装置后照射到被摄体而产生的反射光，用搭载在内窥镜前端的固体摄像元件进行光电变换，并将通过该光电变换得到的输出信号用处理器进行信号处理，在监视器上显示该信号。所述光导向装置内置于内窥镜中。
近年来，正在使用这样的诊断技术，即，向生物体组织的观察对象部位照射激射光，并将通过该激射光从生物体组织产生的自身荧光或注入生物体内的药剂的荧光作为二维图像进行摄像，根据该荧光图像诊断癌等的病变(疾病的种类或浸润范围等)。随着所述诊断技术的使用，开发出了用于进行该荧光观察的荧光观察装置。
在自身荧光中，当向生物体组织照射激射光时，在该激射光作用下在该激射光的长波长侧产生荧光。作为生物体中的荧光物质，有例如NADH(烟酰胺腺膘呤双核苷酸：ニコチンアミドアデニンジユクレオチド)、FMN(flavin mononucleotide，即，黄素单核苷酸)、胶原等。最近，产生这种荧光的生物体内因性物质与疾病的相互关系变得明确，随之可通过观察这些荧光来诊断癌症等。
在药剂的荧光中，作为注入生物体内的荧光物质，可使用HpD(血卟啉)、Photofrin、ALA(δ氨基乙酰丙酸)等。这些药剂对癌症等有特异的集结性，通过向生物体内预先注入这些并观察荧光，可诊断病变部。还有向单克隆抗体(Monoclonal Antibody)附加荧光物质，通过抗原抗体反应向病变部集结荧光物质的方法。
作为荧光观察装置，作为一个实施例，为使荧光图像的画面平均为一定，即为使监视器的亮度的均匀一定，可变地控制搭载在内窥镜前端的CCD型固体摄像元件的灵敏度。
用这种荧光观察装置摄取微弱的荧光时，将设置在光源的光阑全部打开，放大灵敏度可变的电荷放大型固体摄像元件的灵敏度，再通过对该电荷放大型固体摄像元件的灵敏度进行自动增益控制，来取得荧光图像。
如以上说明，根据原来的荧光观察装置，通过将光源光阑全打开，可拍摄微弱的自身荧光，但即便自身荧光非常微弱，例如非常接近作为被摄体的生物体组织的情况下，入射到电荷放大型固体摄像元件的荧光强度增大，光源光阑全部打开的画面中仍可能产生饱和(光晕)。这样，在原来的荧光观察装置中有时难以根据使用状况进行适当的调光动作，此时难以得到适当的观察图像。
发明内容
本发明鉴于上述情况作出，目的是提供一种内窥镜装置，对光强度较大变动的被摄体，能够容易得到适当的调光状态的观察图像。
本发明的内窥镜装置包括：内窥镜，具有摄像元件，该摄像元件通过用被供给的脉冲状信号放大生成的电荷，来改变灵敏度；光源单元，用于向被摄体照射光；光阑单元，用于调整向上述被摄体照射的光量；驱动单元，向上述摄像元件可变地供给上述脉冲状信号，以改变上述摄像元件的灵敏度；测光单元，根据来自上述摄像元件的输出信号，生成亮度信号；灵敏度控制单元，根据上述测光单元的亮度信号，向上述驱动单元供给灵敏度控制信号，该灵敏度控制信号用于生成控制上述摄像元件的电荷放大率的上述脉冲状信号；测光校正单元，根据上述电荷放大率，校正上述测光单元生成的亮度信号；光阑控制单元，根据由上述测光校正单元校正的测光信号，控制上述光阑单元。
效果
根据本发明的内窥镜装置，对光强度变动大的被摄体，能够容易得到适当的调光状态的观察图像。
附图说明
图1到图13涉及本发明的第一实施方式。
图1是表示内窥镜装置的示意结构的框图；
图2是CCD的框图；
图3(a)是CCD的灵敏度控制脉冲ΦCMD的定时图，图3(b)是CCD的水平输送脉冲ΦS1的定时图，图3(c)是CCD的水平输送脉冲ΦS2的定时图；
图4是表示对与CCD灵敏度有关地电荷放大部外加的电压和灵敏度放大率关系的曲线；
图5(a)是寻常光模式时的旋转滤光片动作的定时图，图5(b)是寻常光模式时的垂直输送脉冲ΦP1，ΦP2的定时图，图5(c)是寻常光模式时的水平输送脉冲ΦS1，ΦS2的定时图，图5(d)是寻常光模式时的灵敏度控制脉冲ΦCMD的定时图，图5(e)是寻常光模式时来自CCD的输出信号的定时图，图5(f)是特殊光模式时的旋转滤光片的动作的定时图，图5(g)是特殊光模式时的垂直输送脉冲ΦP1，ΦP2的定时图，图5(h)是特殊光模式时的水平输送脉冲ΦS1，ΦS2的定时图，图5(i)是特殊光模式时的灵敏度控制脉冲ΦCMD的定时图，图5(j)是特殊光模式时来自CCD的输出信号的定时图；
图6是表示图1的测光电路结构的框图；
图7是表示图1的灵敏度控制电路结构的框图；
图8是表示图1的测光校正电路结构的框图；
图9是表示旋转滤光片结构的平面图；
图10是表示CCD灵敏度特性(监视器输出信号)的曲线；
图11是表示CCD灵敏度特性(S/N特性)的曲线；
图12是表示特殊光观察(荧光观察)的光源装置的分光特性的曲线；
图13是表示特殊光观察(荧光观察)中的荧光和反射光的分光特性的曲线。
图14和图15涉及本发明的第二实施方式。
图14是表示内窥镜装置的示意结构的框图；
图15是表示图14的灵敏度控制电路结构的框图。
图16到图21涉及本发明的第三实施方式。
图16是表示内窥镜装置的示意结构的框图；
图17(a)是旋转滤光片的动作的定时图，图17(b)是垂直输送脉冲ΦP1，ΦP2的定时图，图17(c)是特殊光模式时的灵敏度控制脉冲ΦCMD的定时图，图17(d)是水平输送脉冲ΦS1，ΦS2的定时图，图17(e)是来自CCD的输出信号的定时图；
图18是表示窄带光观察中光源装置的分光特性的曲线；
图19是表示窄带光观察的反射光的分光特性的曲线；
图20是表示CCD灵敏度特性(监视器输出信号)的曲线；
图21是表示CCD灵敏度特性(S/N特性)的曲线。
图22和图23涉及本发明的第四实施方式。
图22是表示内窥镜装置的示意结构的框图；
图23是表示图22的灵敏度控制电路结构的框图。
具体实施方式
第一实施例
(结构)
如图1所示，第一实施例的内窥镜装置1包括电子内窥镜(下面简称为内窥镜)2、处理器3和监视器6。
内窥镜2将CCD19内置于内窥镜前端部15。
处理器3上可装卸地连接上述内窥镜2。此外，处理器3中内置有信号处理装置4和光源装置5。另外，可将光源装置与处理器分开设置。
监视器6与处理器3连接，显示用该处理器3进行图像处理的图像信号。
接着，详细说明内窥镜2。
内窥镜2具有插入患者体腔内的细长的插入部11。
在此，当插入部11为消化管用、支气管用、头颈部用(咽喉部用)或膀胱用的情况下，由软性部件构成；在为腹腔、胸腔、子宫用的情况下，由硬性部件构成。
在插入部11的内部，配置光导向装置12、CCD驱动信号线13和CCD输出信号线14。
插入部11的前端部15上，设置光导向装置12的前端侧、照明透镜16、物镜17、激射光截止滤光片18和CCD19。
光导向装置12将来自设置在处理器3上的光源装置5的照明光导向到插入部11的前端部15。
照明透镜16搭载在插入部11的前端部15上，配置在光导向装置12的前端面侧。
由光导向装置12从光源装置5导出来的照明光，经照明透镜16照射在被摄体上。
物镜17对来自被摄体的光进行成像。
激射光截止滤光片18搭载在CCD19的前面，仅透过特定波长带的光。本实施例中，该激射光截止滤光片18具有使从生物体组织产生的自身荧光(大概500nm以上波长)透过，使激射光(大概470nm以下的波长)不透过的分光特性。
来自被摄体的反射光和自身荧光，经物镜17、激射光截止滤光片18后成像在CCD19的受光面上。
CCD19设置在插入部11的前端部15上，是在物镜17的成像位置上配置的图像传感器。图1中按正视状配置，但也可斜视状、侧视状地配置。
此外，CCD19经多个驱动信号线13，与处理器3内的信号处理装置4的CCD驱动电路31连接。CCD19根据在CCD驱动电路31产生的驱动信号进行电子快门控制、信号电荷的储存、灵敏度控制和读取。
物镜17和激射光截止滤光片18在CCD19的受光面上成像的被摄体像，在CCD19的各像素经光电变换后输送后，从输出放大器输出。来自该CCD19的输出信号经多个CCD输出信号线14，供给处理器3内的信号处理单元4的模拟处理电路33。
此外，在内窥镜2的基端侧，搭载了存储装置20。存储装置20包含CPU21和存储器22。
作为存储单元的存储器22，使用例如非易失性的EEPROM等，存储CCD19的灵敏度放大率特性等数据。
CPU21进行对存储器22的数据读取和写入控制，并控制与处理器3的数据发送接收(通信)。
存储器22中，除CCD19的上述灵敏度放大率特性的数据外，还存储与内窥镜相关的下述数据等。
作为此时的存储数据，有例如内窥镜机型(种类)名称、内窥镜序列号、白平衡设定值{寻常光用、特殊光用(多个)}、内窥镜的钳子信道信息、内窥镜的前端部外径数据、内窥镜的插入部外径数据等。
本实施例中，信号处理装置4具有CPU30、CCD驱动电路31、灵敏度控制电路32、模拟处理电路33、模/数转换器(下面叫A/D转换器)34、数字处理电路35、测光电路36、测光校正电路37、选择器40、同时化存储器41、42、43、矩阵电路44、数/模转换器(下面叫D/A转换器)45、46、47、75Ω驱动器48。
光源装置5具有灯50、光阑51、光阑控制电路52、旋转滤光片53、马达54、聚光透镜55、旋转滤光片切换机构56、旋转滤光片控制电路57、模式切换开关58、亮度控制开关59。
当内窥镜2与处理器3连接时，CPU30经CPU21读取存储在存储器22中的各种数据并进行控制。此时，存储器22中存储的各种数据经CPU21输出到CPU30，由CPU30进行各种数据的读取。
CPU30向CCD驱动电路31输出从存储器22取得的CCD19的灵敏度放大率特性数据。
另外，CPU30向数字处理电路35输出内窥镜机型名称、序列号、白平衡(white balance)设定值等。
接着详细说明CCD19。
本实施例中，作为CCD19，使用在例如美国专利No.5337340号“ChargeMultiplying Detector(CMD)suitable for small pixel CCD image sensors”中记载的、利用碰撞电离现象的灵敏度可变的固体摄像元件。
CCD19上，在CCD内的水平输送路径和输出放大器之间，或按每个像素设置电荷放大部，通过从处理器向该电荷放大部施加高电场的脉冲，信号电荷从强电场得到能量，与价电子带的电子碰撞，通过碰撞电离新生成电荷(2次电子)。
例如，利用雪崩效果的情况下，通过施加脉冲，2次电子生成以连锁反应的方式产生；但利用碰撞电离的情况下，通过施加比雪崩效果低的电压的脉冲，仅可生成1组电子—空穴对。
该CCD19中，在输出放大器前级设置电荷放大部的情况下，通过控制所施加的脉冲的电压值(振幅)或脉冲数，可任意放大信号电荷数。
另一方面，电荷放大部对每个像素设置的情况下，通过控制施加的脉冲的电压值(振幅)或脉冲数可任意放大信号电荷数。
并且，本实施例的情况下，作为CCD19，如图2所示，使用在水平输送路径和输出放大器之间搭载电荷放大部的FFT(全帧转移：Full FrameTransfer)型单色CCD。
CCD19具有受光部的图像区60、OB部(光学黑体Optical Black)61、水平输送路径62、虚拟部63、电荷放大部64和输出放大器部65。电荷放大部64由与水平输送路径62的单元数大致相同或约2倍的单元数构成。
CCD19可以是设置有电荷储存部的FT(帧转移：Frame Transfer)型。
在图像区60的各像素生成的信号电荷，通过垂直输送脉冲ΦP1，ΦP2针对每1水平线输送到水平输送路径62，通过水平输送脉冲ΦS1，ΦS2从水平输送路径62输送到虚拟部63和电荷放大部64。并且，通过向由多个单元构成的电荷放大部64的各单元施加灵敏度控制脉冲ΦCMD，电荷一边在各单元上通过，一边1级1级地依次放大，依次输送到输出放大器部65。输出放大器部65将来自电荷放大部64的电荷变换为电压并输出。
此外，灵敏度控制脉冲ΦCMD和水平输送脉冲ΦS1、ΦS2的相位，如图3(a)到图3(c)所示，在ΦS1上升前，ΦCMD上升；在ΦS1下降前，ΦCMD下降。
在电荷放大部64得到的灵敏度放大率，通过使从CCD驱动电路31向电荷放大部64的灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压值(振幅)的大小变化，而变得可变。在电荷放大部64中，在各单元中1级1级地进行放大。在电荷放大部64得到的灵敏度放大率如图4所示，相对于外加电压，当高出某阈值Vth时，开始电荷放大，具有灵敏度按指数函数放大的特性。
此外，灵敏度控制脉冲ΦCMD为0(V)～阈值Vth的情况下，不进行电荷放大，信号电荷仅由电荷放大部64输送。灵敏度放大率相对于开始电荷放大的阈值或外加电压的陡峭度依赖于CCD参数，在设计上是可变的。
图5(a)到5(j)是寻常光模式和特殊光模式(荧光观察)模式时的CCD19的驱动信号和输出信号的定时图，图5(a)表示寻常光模式时的旋转滤光片53的动作，图5(b)表示寻常光模式时的垂直输送脉冲ΦP1，ΦP2，图5(c)表示寻常光模式时的水平输送脉冲ΦS1，ΦS2，图5(d)表示寻常光模式时的灵敏度控制脉冲ΦCMD，图5(e)表示寻常光模式时来自CCD19的输出信号，图5(f)表示特殊光模式时的旋转滤光片53的动作，图5(g)表示特殊光模式时的垂直输送脉冲ΦP1，ΦP2，图5(h)表示特殊光模式时的水平输送脉冲ΦS1，ΦS2，图5(i)表示特殊光模式时的灵敏度控制脉冲ΦCMD，图5(j)表示特殊光模式时来自CCD19的输出信号。
如图5(a)～图5(j)所示，CCD驱动电路31在寻常光模式和特殊光(荧光观察)模式中，向CCD19输出垂直输送脉冲ΦP1，ΦP2、水平输送脉冲ΦS1，ΦS2、未图示的电子快门脉冲ΦOFD，作为驱动信号。
CCD驱动电路31在寻常光模式的情况下，不输出供给CCD19的灵敏度控制脉冲ΦCMD，在特殊光(荧光观察)模式的情况下向CCD19输出灵敏度控制脉冲ΦCMD。另外，寻常光模式时，输出灵敏度控制脉冲ΦCMD，但电压值可在阈值Vth以下。
寻常光模式时，CCD19在图5(a)所示的R、G、B的曝光期间，通过将从被摄体入射到CCD19的受光面的光进行光电变换，而可作为信号电荷进行储存。
在图5(a)所示的遮光期间，CCD驱动电路31输出图5(b)所示的垂直输送脉冲ΦP1，ΦP2、图5(c)所示的水平输送脉冲ΦS1，ΦS2，由此，进行CCD19的读取，从CCD19得到图5(e)所示的输出信号。
这里，CCD驱动电路31如上所述，在寻常光模式时不输出灵敏度控制脉冲ΦCMD。
由此，在寻常光模式时，电荷放大部64中不进行电荷放大，灵敏度放大率为1倍(不放大)。
特殊光模式时，CCD19在图5(f)所示的3波长Ex1、Ex2、Ex3的曝光期间，通过对从被摄体入射到CCD19的受光面的光进行光电变换，而可作为信号电荷进行储存。
在图5(f)所示的遮光期间，即CCD19的读取期间，CCD驱动电路31输出图5(g)所示的垂直输送脉冲ΦP1、ΦP2、图5(h)所示的水平输送脉冲ΦS1、ΦS2、图5(i)所示的灵敏度控制脉冲ΦCMD，由此，进行CCD19的读取，从图5(j)所示的CCD19得到输出信号。
这里，CCD驱动电路31根据由灵敏度控制电路32供给的数据，可改变图5(i)所示的灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压值(振幅)。并且，CCD驱动电路31按与图5(h)所示的水平输送脉冲ΦS1、ΦS2同步的相位关系，向CCD19输出图5(i)所示的灵敏度控制脉冲ΦCMD。
由此，在特殊光模式时，CCD驱动电路31通过改变向电荷放大部64施加的灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压值(振幅)，来控制CCD19，以得到希望的灵敏度放大率。
这样，在曝光期间，电荷在CCD19的图像区60的各像素被储存量；在遮光期间，向CCD19输出驱动信号，电荷在各像素，针对每1水平线，通过垂直输送脉冲ΦP1、ΦP2输送到水平输送路径62，通过水平输送脉冲Φ、S1，ΦS2依次输送到虚拟部63、电荷放大部64和输出放大器部65，在输出放大器部65进行电荷电压转换后，作为电压信号被输出。
CCD19的曝光期间根据特殊光模式的种类而不同，在本实施例中，荧光观察模式的曝光时间(储存时间)是寻常光模式的约3倍。
CCD19对应于由模式切换开关58选择的观察模式(模式切换信号)，来切换驱动和读取定时。
从灵敏度控制电路32向CCD驱动电路31输入与输出到电荷放大部64的灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压值相关的计数值。此外，从存储装置20的存储器22经CPU21和CPU30，输入CCD19的电荷放大部64的灵敏度放大率特性(外加电压和灵敏度放大率的关系)的数据。
计数值和对电荷放大部64的外加电压值的对应关系，在计数值最小的情况下，被设定为图4所示的电压Vth；或者在计数值最大的情况下，被设定为图4所示的电压Vmax；与来自灵敏度控制电路32的计数值对应的灵敏度控制脉冲ΦCMD，在Vth～Vmax的范围内输出到电荷放大部64。灵敏度放大率特性，因每个CCD或驱动信号线的偏差等而变化，因此灵敏度控制电路32具有一校正单元，该校正单元使灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压的最小值Vth和最大值Vmax，与计数值的最小值和最大值一致。
图2所示的电荷放大部64的灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压值和灵敏度放大率的关系，用下式表示。
M(V)＝C·Exp{α(V-Vth)}    ……………(1)
其中，M(V)是ΦCMD的电压值(振幅)为V(v)时的灵敏度放大率，Vth是开始电荷放大的阈值电压，C、α、Vth是设备固有的常数。
例如，对电荷放大部64的外加电压值为V(V)的情况下，计数值±1变化时，与计数值变化1相当的电压值为ΔV(V)时，外加电压V′＝V±ΔV(V)，因此，此时的灵敏度放大率如下。
M(V′)＝C·Exp{α(V′-Vth)}
＝C·Exp{α(V±ΔV-Vth)}    ……………(2)
此外，此时的灵敏度放大率的变化率如下。
M(V′)/M(V)＝C·Exp{α(V±ΔV-Vth)}/C·Exp{α(V-Vth)}
＝Exp(±α·ΔV)            ……………(3)
使用这种关系式，CCD驱动电路31从灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压值计算电荷放大部64的灵敏度放大率，将灵敏度放大率输出到测光校正电路37。
模拟处理电路33上设置有CDS电路，该CDS电路放大来自CCD19的CCD输出信号的预置放大器和为降低CCD噪声而进行相关2次采样的。模拟处理电路33进行CDS处理的信号输出到A/D转换器34中，变换为数字信号。A/D转换器34的输出被输出到数字处理电路35。
数字处理电路35对从A/D转换器34输入的图像信号实施箝位处理、白平衡处理、色变换处理、电子缩放处理、γ变换处理和图像强调处理等的信号处理后，实施3波长的同时化处理，输出到选择器40。
数字处理电路35中，白平衡处理可对应来自模式切换开关58的模式切换信号，在寻常光和多个特殊光的观察模式下设定为不同的值。对应于各观察模式的设定值，存储在存储器22中的设定值经由CPU30输入到数字处理电路35。
选择器40对从数字处理电路35输出的、寻常光模式或特殊光模式的时间序列的图像进行分离，输出到3轴的同时化存储器41、42、43。
同时化存储器41、42、43存储寻常光模式或特殊光模式的图像，通过同时读取3个存储器将而将画面顺序图像同时化，输出到矩阵电路44。
矩阵电路44根据来自模式切换开关58的模式切换信号，在寻常光模式和特殊光模式下进行不同的色变换处理。
特殊光模式的情况下，矩阵电路44按选择的每个特殊光模式，对来自同时化存储器41、42、43的各图像乘以规定的矩阵系数，构成合成图像。矩阵电路44将构成的图像输出到D/A转换器45、46、47中。
寻常光模式的情况下，矩阵电路44对来自同时化存储器41、42、43的各图像不实施色变换处理，而输出到D/A转换器45、46、47。
D/A转换器45、46、47将来自矩阵电路44的各图像变换为模拟的图像信号并输出。
75Ω驱动器48向监视器6或未图示的记录装置等周边设备，输出从D/A转换器45、46、47输入的寻常光模式和特殊光模式时的模拟图像信号。
测光电路36如图6所示，具有子采样电路71和积分电路72以及亮度信号计算电路73。
子采样电路71将与从A/D转换器34输入的、各观察模式的各波长对应的图像信号间除，输出到积分电路72。本实施方式中，通过用子采样电路71进行子采样，可缩小后级的积分电路72的电路规模。
积分电路72对每个半帧积分从子采样电路71输入的寻常光模式或特殊光模式的图像，算出每个半帧的积分值。积分电路72将积分结果输出到亮度信号计算电路73。
亮度信号计算电路73根据积分电路72算出的各波长的每半帧的积分值，算出亮度信号。
亮度信号计算电路73对亮度信号的计算，是根据模式切换开关58的模式切换信号，依每个观察模式而不同。
寻常光模式下，亮度信号计算电路73分别对R、G、B的各半帧的积分值乘以0.3倍、0.59倍、0.11倍后相加，从而算出亮度信号。
特殊光模式下，亮度信号计算电路73对各半帧的积分值乘以规定的系数后相加，算出亮度信号。
由亮度信号计算电路73对每个观察模式算出的亮度信号，被输出到灵敏度控制电路32和测光校正电路37。
如图7所示，灵敏度控制电路32具有：比较电路81、一览表电路(LUT电路)82、上下计数器83和解码电路84。
LUT电路82用亮度控制开关59将操作者所选择的电平变换为目标值，并输出到比较电路81。
若更详细地说明，则LUT电路82具有与寻常光模式和特殊光模式对应的多个LUT(Look Up Table)，根据由模式切换开关58选择的寻常光模式或多个特殊光模式的模式切换信号，切换选择LUT，并用切换选择的LUT，将被控制开关59选择的电平转换为目标值，输出到比较电路81。
比较电路81将从测光电路36输入的寻常光模式和特殊光模式的亮度信号，与从LUT电路82输入的监视器亮度的目标值进行比较，将比较结果输出到上下计数器83。此外，比较电路81具有在亮度信号和目标值的差分大的情况下，为提高灵敏度放大率的响应性而增大计数值的增减的功能。
上下计数器83根据从比较电路81输入的亮度信号和亮度目标值的比较结果，对计数值进行上下计数(C′＝C±1)。并且，上下计数器83将计数值输出到CCD驱动电路31和解码电路84。
上下计数器83在从解码电路84输入停止信号的情况下，停止计数器输出。此外，上下计数器83在来自模式切换开关58的模式切换信号为寻常光模式时，停止计数器输出。即，灵敏度控制电路32仅在特殊光模式下动作。
解码电路84，根据由上下计数器83输入的计数值判别为上溢或下溢，并在产生上溢、下溢的情况下，向上下计数器83输出停止信号。
此时，存储在存储装置20的存储器22中的CCD19的灵敏度放大率特性数据，如图4所示，将开始电荷放大的阈值Vth～灵敏度放大率成为最大值的Vmax的区域，分割为与上下计数器83的计数总数相当的数量，可按组存储电压值(振幅)和灵敏度放大率。外加电压和灵敏度放大率M(V)的关系，根据M(V)＝C·Exp{α(V-Vth)}，可将存储数据设为与C、α、Vth和Vmax等灵敏度放大率相关的参数。
测光校正电路37如图8所示，根据从测光电路36输入的寻常光模式和特殊光模式的亮度信号和从CCD驱动电路31输入的电荷放大部64的灵敏度放大率，进行将亮度信号除以灵敏度放大率的运算。并且，测光校正电路37将其运算结果输出到光阑控制电路52。
测光校正电路37的目的是，因为输入的亮度信号根据由电荷放大部64进行灵敏度放大的CCD输出值算出，因而通过将亮度信号除以灵敏度放大率，取得与灵敏度放大率1倍(未放大)相当的校正的亮度信号。
模式切换开关58是从寻常光观察或多个特殊光观察(荧光观察、窄带光观察、红外光观察等)中，由操作者可任意选择某一观察模式的开关。
模式切换开关58的设置场所，可设置在处理器3、键盘、脚踏开关(footswitch)、内窥镜2或其中任一个上。
用模式切换开关58选择的模式切换信号(观察模式)输出到旋转滤光片切换机构56、旋转滤光片控制电路57、测光电路36、CCD驱动电路31、数字处理电路35、矩阵电路44、灵敏度控制电路32。
亮度控制开关59是可由操作者从多个阶段中任意选择监视器画面的亮度目标值的开关。
亮度控制开关59的设置场所是处理器3的前面板。
根据亮度控制开关59的操作的信号输出到灵敏度控制电路32和光阑控制电路52。
下面详细说明光源装置5。
光源装置5的灯50由氙灯、卤素灯、LED、LD(半导体激光器)等构成，产生照明光。
聚光镜55将从灯50经光阑51和旋转滤光片53导出的照明光的光束会聚到光导向装置12的后端面上。
光阑51和旋转滤光片53插入于灯50和聚光镜55之间。旋转滤光片53可旋转地连接马达54的旋转轴，通过旋转滤光片控制电路57以规定速度进行旋转控制。
旋转滤光片控制电路57可根据来自模式切换开关58的模式切换信号，将旋转滤光片53(马达54)的旋转速度控制为规定的旋转速度。旋转滤光片控制电路57根据观察模式，使得旋转滤光片53的旋转速不同。旋转滤光片控制电路57在特殊光观察模式的情况下，将旋转速度设定为相对于寻常光模式的1/2的旋转速度。
光阑控制电路52从测光校正电路37输入亮度信号，将亮度信号和操作者通过亮度控制开关59选择的亮度目标值进行比较。光阑控制电路52根据比较结果，通过插入于灯50和旋转滤光片53的照明光路上的光阑51的开关动作控制，控制到光导向装置12的后端面的照明光量。
旋转滤光片53如图9所示，其结构为在内周部分和外周部分设置2组的滤光片组66，67的2重结构。
旋转滤光片切换机构56是有选择地使旋转滤光片53的内周侧的第一滤光片组66和外周侧的第二滤光片组67中一个，在连结灯50和光导向装置12的后端面的照明光轴上移动，移动旋转滤光片53整体的机构。旋转滤光片切换机构56通过特殊光观察的种类，有时不移动旋转滤光片53。
寻常光模式时，旋转滤光片切换机构56将内周侧的滤光片组66配置在照明光轴上。
特殊光模式时，旋转滤光片切换机构56将外周侧的滤光片组67配置在照明光轴上。
如图9所示，旋转滤光片53的内周部分的第一滤光片组66是寻常光模式用的R、G、B的3块滤光片，分别具有滤光片66R、66G、66B，该滤光片66R、66G、66B具有透过红(R)、绿(G)、蓝(B)波长带的分光特性。
外周部分的第二滤光片组67上，设置有具有特殊光模式(荧光观察)用的分光特性的Ex1、Ex2、Ex3的3块滤光片91、92、93。
例如，在本实施方式中，Ex1的滤光片91是透过390～470nm区域的激射光用滤光片。
Ex2的滤光片92是中心波长550nm附近、半幅值30nm左右的窄带且具有数％左右透过率的分光特性的反射光用滤光片。
Ex3的滤光片93是中心波长600nm附近、半幅值30nm左右的窄带且具有数％左右透过率的分光特性的反射光用滤光片。
特殊光模式中，从内窥镜2的照明透镜16照射的照明光，具有例如图12所示的分光特性。
滤光片66R、66G、66B对应CCD19的曝光期间，设置在各滤光片66R、66G、66B之间68的遮光部对应CCD19的遮光期间(读取期间)。这在第二滤光片组67中也同样。
第二滤光片组67的每一个的大小在本实施方式中设定为第一滤光片组66的约1.5倍。此外，旋转滤光片53的旋转速度在荧光观察模式中，设定为寻常光模式下的1/2。特殊光模式的曝光时间(储存时间)被设定为寻常光模式的3倍。自身荧光是非常微弱的光，因此可加长曝光时间。
此外，图9中，寻常光用的滤光片66R、66G、66B设置在内周上，特殊光用的滤光片91、92、93设置在外周上，但也可相反地配置。
第二滤光片组67的滤光片数值孔径与寻常光相同，可针对每个波长改变数值孔径。
(作用)
下面说明该第一实施方式的内窥镜装置1的使用方法。
每当开始内窥镜检查时，操作者将与观察部位或观察种类对应的种类的内窥镜2从多种内窥镜连接于处理器3上。
由此，处理器3的CPU30经内窥镜2的CPU21读取存储器22中存储的与内窥镜2有关的各种数据。存储在存储器22中的CCD19的灵敏度放大率特性(电压值和灵敏度放大率的关系)数据，经CPU30输出到CCD驱动电路31。
接着，说明寻常光模式和特殊光模式(荧光观察)下的作用。
操作者将内窥镜2的插入部10插入患者体腔内(支气管、食道、胃、大肠、头颈部、腹腔、胸腔、膀胱、子宫等)，进行寻常光观察。
进行寻常光观察(寻常光模式)时，旋转滤光片切换机构56在照明光路上配置第一滤光片组66、CCD19的灵敏度放大率设定为1倍(不放大)。在该状态下，通过从灯50照射的照明光透过第一滤光片组66，R(红)、绿(G)、蓝(B)的面顺序的照明光，经内窥镜2的光导向装置12，从照明透镜16按时间序列照射到生物体组织上。
在测光电路36算出在监视器画面上显示的亮度信号，输出到灵敏度控制电路32和测光校正电路37。此外，在寻常光模式下，从灵敏度控制电路32到CCD驱动电路31的计数器输出停止。因此，不从CCD驱动电路31向CCD19输出灵敏度控制脉冲ΦCMD，CCD19的灵敏度放大率成为1倍。
因此，从CCD驱动电路31向测光校正电路37输出灵敏度放大率1倍(未放大)的数据。测光校正电路37中，将来自测光电路36的亮度信号用来自CCD驱动电路31的灵敏度放大率相除，由于灵敏度放大率为1倍，向光阑控制电路52输出与来自测光电路36的输出值相同的值。
光阑控制电路52将亮度信号与操作者通过亮度控制开关59选择的亮度目标值相比，根据比较结果(大小关系)进行光阑51的开关控制。亮度信号比目标值明亮时，向关闭光阑51的方向(对光导向装置12的后端面的照射强度减小)动作，另一方面，在监视器画面比目标值暗的情况下，向打开光阑51的方向(对光导向装置12的后端面的照射强度增大)动作，通过使对生物体组织照射的光的照射强度变化，借助光阑51的控制来进行自动调光动作(光源装置的光阑开关控制进行的自动增益控制)，可使监视器6的亮度维持操作者的设定值。
来自生物体组织的R、G、B的反射光依次入射到CCD19的受光面(图像区60)上，对应于R、G、B的反射光的CCD19的输出信号输入到信号处理装置4，用模拟处理电路33、数字处理电路35实施各种信号处理，经选择器40、同时化存储器41、42、43、矩阵电路44、75Ω驱动器48，输出到监视器6或记录装置等周边设备中。由此，在监视器6或周边设备中进行寻常光图像的显示或记录。
另外，数字处理电路35中，R、G、B的白平衡系数为存储在存储器22中的寻常光模式的设定值。矩阵电路44中，R、G、B图像不实施色变换处理而输出。
监视器6上显示的寻常光图像的输出信号及其S/N特性，得到在图10和图11中虚线的特性。
进行荧光观察(特殊光观察)时，操作者从模式切换开关58的多个观察模式中选择荧光观察。随着该选择指示，旋转滤光片切换机构56在照明光路上配置旋转滤光片53的第二滤光片组67。
从光源装置5的灯50照射的照明光，其透过旋转滤光片53的第二滤光片组67而产生的、作为滤光片Ex1的激射光的蓝色光，滤光片Ex2的绿色照明光，滤光片Ex3的红照明光，分别经聚光镜55入射到光导向装置12的后端面上，并作为具有例如图12所示的分光特性(频谱、强度)的照明光，从设置在内窥镜2的前端部15的照明透镜16，按时间序列照射到生物体组织上。
物镜17中入射对生物体组织的激射光照射引起的激射光自身的反射光(返回光)和在激射光的作用下从生物体组织发出的大概在520nm附近具有峰值的微弱的自身荧光，但激射光自身的反射光被激射光截止滤光片18截止，仅自身荧光入射到CCD19的受光面上。此外，绿和红的照明光的反射光入射到物镜17，透过激射光截止滤光片18而入射到CCD19的受光面上。由此，CCD19的受光面上入射如图13所示的自身荧光和反射光的分光特性的光。
来自生物体组织的荧光、绿和红的反射光依次入射到CCD19中，与各波长对应的CCD输出信号输入到信号处理装置4，由模拟处理电路33、数字处理电路35实施规定的信号处理，经选择器40、同时化存储器41、42、43、矩阵电路44、75Ω驱动器48，将荧光图像记录在监视器6或记录装置中。在数字处理电路35中，进行荧光、绿和红反射光摄像时，白平衡系数从存储器22中存储的多个中设定为用于荧光观察的系数。此外，在矩阵电路44中，例如各波长的输出实施规定的色变换，使得荧光输出到G信道、红反射光输出到B信道、绿反射光输出到R信道。
在荧光观察中，进行生物体组织的观察时，随着生物体组织的状态或生物体组织和内窥镜2的前端的距离变动等，入射到CCD19的入射光强度变动，监视器6的亮度信号有时与操作者通过亮度控制开关59选择的目标值(基准值)不一致。此时，进行如下调光。
测光电路36中，算出由荧光的波长和反射光的2波长构成的荧光图像的亮度信号，向灵敏度控制电路32和测光校正电路37输出亮度信号。灵敏度控制电路32用比较电路81比较操作者通过亮度控制开关59选择的亮度的目标值和上述亮度信号，并将对应于该比较结果的计数值，从上下计数器83输出到CCD驱动电路31。
CCD驱动电路31将灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压值，作为与计数值对应的电压输出到电荷放大部64。CCD19的灵敏度放大率对应于灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压值而增减，CCD驱动电路31进行控制，增减灵敏度放大率，从而校正到CCD19的入射光强度变动的部分，来改变监视器6的图像的亮度，以使亮度信号与亮度目标值一致。
CCD驱动电路31从灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压值算出电荷放大部64的灵敏度放大率，将该算出的灵敏度放大率输出到测光校正电路37。测光校正电路37根据来自测光电路36的亮度信号和来自CCD驱动电路31的灵敏度放大率，进行[(亮度信号)/(灵敏度放大率)]的运算，将把灵敏度放大率校正为1倍的亮度信号输出到光阑控制电路52。光阑控制电路52比较亮度信号和操作者通过亮度控制开关59选择的亮度目标值，对应该比较结果进行光阑51的开关控制。
此时，作为内窥镜装置2，亮度信号比目标值明亮时，向关闭光阑51的方向动作，在亮度信号比目标值暗时，向打开光阑51的方向动作，通过使照射到生物体组织的照射光的照射强度改变，通过光阑51的控制进行自动调光控制，使得监视器6的亮度与目标值一致。
自身荧光微弱、在远处～近处荧光观察生物体组织的情况下，为得到充分的监视器亮度，灵敏度放大率成为数十倍。因此，校正的亮度信号非常小，从而光阑51在打开方向上被控制，保持在全开位置上。灵敏度控制电路32进行如下控制：比较监视器亮度的目标值和亮度信号，并由CCD驱动电路31根据比较结果使灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压值(振幅)增减，由此，增减灵敏度放大率，改变亮度信号，使得亮度信号与亮度目标值一致。此时，仅通过CCD19的电荷放大部64的灵敏度放大率进行自动调光动作(根据电荷放大部64的灵敏度放大率的优先控制进行调光动作)。
当在近处对生物体组织进行荧光观察，并使入射到CCD19的入射光强度变大、成为寻常光电平时，不需要对CCD19的灵敏度放大。因此，从CCD驱动电路31向测光校正电路37输出的灵敏度放大率成为1倍，测光校正电路37中，进行亮度信号和灵敏度放大率的相除，从灵敏度放大率1倍向光阑控制电路52输出与来自测光电路36的输出值相同的值。光阑控制电路52比较亮度信号和操作者通过亮度控制开关59选择的亮度目标值，根据该比较结果进行光阑51的开关控制。亮度信号比目标值亮时，光阑控制电路52向关闭光阑51的方向动作，在监视器画面比目标值暗时，光阑控制电路52在打开光阑51的方向上动作。此时，仅通过光阑51进行自动调光控制(光阑开关动作的优先控制进行的调光动作)。
在近处对生物体组织进行荧光观察，并使入射到CCD19的入射光强度比寻常光强度大时，产生灵敏度放大率1～2倍的状况，被校正的亮度信号增大。光阑控制电路52使得操作者通过亮度控制开关59选择的亮度目标值和被校正的亮度信号成为相等电平。在向入射到CCD19的入射光强度增大的方向上产生变动时，灵敏度放大率慢慢减小，且光阑51也联动而慢慢地在关闭的方向上动作。此外，在向入射到CCD19的入射光强度减小的方向上变动时，进行这样的控制，即，光阑51也慢慢地在打开的方向上动作，随之灵敏度放大率也慢慢增大。此时，进行电荷放大部64的灵敏度放大率和光阑51的关闭联动而同时动作的自动调光动作(根据灵敏度放大率进行的调光动作和光阑开关动作的联动控制而进行的调光动作)。
由此，监视器6上得到图10和图11中实线所示的输出信号和其S/N特性。自身荧光区域(图10和图11的CCD入射光强度为0.01[a.u.]附近)中，通过对寻常光模式延长曝光时间和提高CCD19的灵敏度放大率，得到灵敏度放大率1倍、3倍、30倍等的输出信号和S/N特性。在自身荧光区域中，寻常光观察时的特性(虚线)中，监视器画面暗，S/N特性非常恶化。但是，通过将灵敏度放大率从数倍增大到数十倍，得到监视器画面明亮且高S/N特性(高画质)的荧光图像(荧光和反射光的合成图像)。另外，灵敏度放大率可通过外加电压值(振幅)任意放大。
所谓荧光观察是利用了当向生物粘膜照射例如蓝色区域的激射光时，得到在520nm附近具有峰值的自身荧光，相对正常部位而言，该自身荧光强度在病变部位小的特性。此外，在荧光观察中，通过使用敏锐捕捉血液的影响，即血红蛋白吸收带的绿反射光以及用作参照光(没有血液影响的波长带)的红反射光，对观察对象部位摄像得到的合成图像除炎症(血液)的影响外，可敏锐观察到有无病变。例如，通过荧光观察，血管和炎症表现为与正常组织不同的颜色，并且腺肿胀或癌症的部位表现为与正常组织及血管或炎症不同的颜色。由此，荧光观察与通常观察相比，肿瘤性病变的测算检测容易。
(效果)
根据该第一实施方式，特殊光模式(荧光观察)时，通过适当地使灵敏度可变CCD的灵敏度放大率和光源的光阑联动地进行调光动作，提高调光动作的响应性，作为荧光与反射光的合成图像的荧光图像，即便入射到CCD19的入射强度变动大，也防止图像饱和，得到亮度更加适当且高画质的图像。
第二实施方式
在使用图14和图15的第二实施方式的说明中，对于和图1到图13所示的第一实施例相同的构成要素，标注相同的标记，省略说明。
(结构)
在图1到图13所示的第一实施方式中，在进行特殊光模式下的调光动作时，使灵敏度可变CCD的灵敏度放大率与光源的光阑联动，但图14和图15所示的第二实施方式的内窥镜装置101中，设置调光切换电路137，通过CCD19的灵敏度放大率可变或光阑开关动作之一，来进行调光动作。
如图14所示，第二实施方式的内窥镜装置101具有内窥镜2、处理器103和监视器6。
处理器103上可装卸地连接内窥镜2。此外，处理器103中内置信号处理装置104和光源装置105。另外，可将光源装置105与处理器103分开设置。
监视器6与处理器103连接，显示由该处理器103经图像处理的图像信号。
在本实施方式中，信号处理装置104具有CPU30、CCD驱动电路131、灵敏度控制电路132、模拟处理电路33、A/D转换器34、数字处理电路35、测光电路136、调光切换电路137、选择器40、同时化存储器41、42、43、矩阵电路44、D/A转换器45、46、47以及75Ω驱动器48。
光源装置105具有灯50、光阑51、光阑控制电路152、旋转滤光片53、马达54、聚光透镜55、旋转滤光片切换机构56、旋转滤光片控制电路57、模式切换开关58、亮度控制开关59。
在第二实施方式中，寻常光模式和特殊光模式(荧光观察)中的旋转滤光片53的动作(曝光、遮光)、CCD驱动电路131向CCD19供给的驱动信号的定时、来自CCD19的输出信号的定时与图5所示的第一实施方式相同。
从后述的灵敏度控制电路132向CCD驱动电路131输入计数值Cmin～Cmax。
该计数值Cmin～Cmax与从灵敏度控制电路132向CCD19的电荷放大部64(参考图2)输出的灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压值有关。
CCD驱动电路131中，从存储装置20的存储器22经CPU21和CPU30输入CCD19的电荷放大部64(参考图2)的灵敏度放大率特性(外加电压和灵敏度放大率的关系)数据。
计数值Cmin～Cmax和对电荷放大部64(参考图2)的外加电压值Vth～Vmax(参考图4)的对应被设定为：在计数值最小Cmin的情况下为电压Vth，并在计数值最大Cmax的情况下为电压Vmax。
并且，CCD驱动电路131在Vth～Vmax的范围内向CCD19的电荷放大部64，输出与计数值Cmin～Cmax对应的灵敏度控制脉冲ΦCMD。
另外，CCD19的灵敏度放大率特性因每个CCD和驱动信号线的偏差等而变化，因此，CCD驱动电路131中进行校正，使得灵敏度控制脉冲ΦCMD电压的最小值Vth和最大值Vmax与计数值的最小Cmin和最大Cmax一致。
供给电荷放大部64(参考图2)的灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压值和CCD19的灵敏度放大率的关系和第一实施方式相同。
测光电路136中，与第一实施方式不同的是将针对每一种观察模式算出的亮度信号，除灵敏度控制电路132外，还输出到光阑控制电路152。
灵敏度控制电路132如图15所示，具有比较电路81、LUT电路82、上下计数器183和解码电路184。
上下计数器183根据从比较电路81输入的亮度信号和亮度目标值的比较结果，对计数值Cmin～Cmax进行上下计数(C′＝C±1)。上下计数器183将上述计数值输出到CCD驱动电路131、调光切换电路137和解码电路184。上下计数器183在从解码电路184输入停止信号时，用最大值Cmax停止计数器输出。此外，上下计数器183在来自模式切换开关58的模式切换信号为寻常光模式时，将计数器输出设置为最小值Cmin，停止计数器动作。即，灵敏度控制电路132仅在特殊光模式下动作。
解码电路184判断从上下计数器183输入的计数值是否上溢，在上溢的情况下，向上下计数器183输出停止信号。
这里，所谓上溢是指从CCD驱动电路131向电荷放大部64(参考图2)施加的灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压值(振幅)，成为与最大电压Vmax对应的计数值Cmax的情况。
调光切换电路137切换选择调光许可信号和调光停止信号中之一，输入到上下计数器183。上下计数器183通过调光许可信号输入开始计数动作，此外，通过调光停止信号输入，仍以计数值Cmin停止计数动作。
光源装置105中，与第一实施方式不同的构成要素仅是光阑控制电路152。
光阑控制电路152从测光电路136输入亮度信号，比较该亮度信号和操作者通过亮度控制开关59选择的亮度目标值。接着，光阑控制电路152根据上述比较结果，通过控制插入于灯50和旋转滤光片53的光路上的光阑51的开关控制，控制照射到光导向装置12的后端面的照明光量。
从调光切换电路137向光阑控制电路152输入调光许可信号或调光停止信号。
光阑控制电路152通过调光许可信号输入，开始光阑51的开关控制，并且，通过调光停止信号输入，将光阑51的开关位置固定(保持)在规定位置上。这里所谓规定位置是表示入射到光导向装置12的后端面的入射光强度为最大的光阑51的开关位置，是全开或接近其的开关位置。
由此，内窥镜装置101的调光方式有CCD19的灵敏度放大率可变和光源装置105的光阑51的开关动作的2种，调光切换电路137决定并切换上述2种中的一重调光方式。
从灵敏度控制电路132向调光切换电路137输入表示灵敏度放大率的计数值Cmin～Cmax。调光切换电路137在输入与灵敏度放大率1倍对应的计数值Cmin时，向灵敏度控制电路132输出调光停止信号。此外，调光切换电路137与调光停止信号向灵敏度控制电路132的输出同步地、向光阑控制电路152输出调光许可信号。
从光阑控制电路152向调光切换电路137输入光阑51的开关位置信息。调光切换电路137在光阑51位于规定位置时，向光阑控制电路152输出调光停止信号。此外，调光切换电路137与调光停止信号对光阑控制电路152的输出同步地、向灵敏度控制电路132输出调光许可信号。
调光切换电路137不向光阑控制电路152和灵敏度控制电路132二者输出调光许可信号或调光停止信号，而向一方输出调光许可信号时，向另一方输出调光停止信号。
(作用)
下面说明第二实施方式的荧光观察时的调光。
在荧光观察中，进行生物体组织的观察时，随着生物体组织的状态、生物体组织和内窥镜2的前端的距离的变动等，入射到CCD19的入射光强度变动，监视器6的亮度画面平均值有时与操作者通过亮度控制开关59选择的目标值(基准值)不一致。
此时，测光电路136算出由荧光的波长和反射光的2波长构成的荧光图像的亮度信号，向灵敏度控制电路132和光阑控制电路152输出亮度信号。
在远处～近处距离处对生物体组织进行荧光观察，并使入射到CCD19的入射强度与寻常光观察时相比非常小的情况下，进行如下调光动作。
此时，调光切换电路137向灵敏度控制电路132输出调光许可信号，并且，向光阑控制电路152输出调光停止信号。
灵敏度控制电路132用比较电路81比较操作者通过亮度控制开关59选择的目标值和亮度信号，并根据比较结果，从上下计数器183向CCD驱动电路131和调光切换电路137输出被上下计数的计数值Cmin～Cmax。
CCD驱动电路131输出与上述上下计数的计数值Cmin～Cmax对应的电压Vth～Vmax，作为向电荷放大部64(参考图2)施加的灵敏度控制脉冲ΦCMD。根据灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压增减，增减CCD19的灵敏度放大率，灵敏度控制电路132改变亮度信号，以校正入射到CCD19的入射光强度变动的部分，进行自动增益控制，使得亮度信号与亮度目标值一致
另外，由于从调光切换电路137向光阑控制电路152输入调光停止信号，光阑控制电路152强制停止光阑51的开关动作，光阑51固定(保持)在规定位置上。由此，向光导向装置12的后端面入射的照射强度成为最大值。
对生物体组织进行近距离荧光观察，且入射到CCD19的入射光强度成为与寻常光观察时相同的电平时，进行如下的调光动作。
此时，调光切换电路137向光阑控制电路152输出调光许可信号，并向灵敏度控制电路132输出调光停止信号。
光阑控制电路152比较亮度信号和操作者通过亮度控制开关59选择的亮度目标值，根据比较结果，进行光阑51的开关动作的控制。
光阑控制电路152在亮度信号比目标值亮的情况下，向关闭光阑51方向动作，在监视器画面比目标值暗的情况下，向使光阑51打开的方向动作。由此，光阑控制电路152进行控制，改变照射到生物体组织的照射光的照射强度，使得监视器画面的亮度维持在操作者的目标值。
另一方面，由于从调光切换电路137向灵敏度控制电路132输入调光停止信号，上下计数器183被强制停止；驱动电路131和调光切换电路137中输出计数值Cmin，CCD19的灵敏度放大率固定为1倍。
在近距离附近对生物体组织进行荧光观察，并在入射到CCD19的入射强度与寻常光观察时相比小的情况下，进行如下调光动作。
此时，调光切换电路137根据状况，交替地向光阑控制电路152和灵敏度控制电路132输出调光许可信号(调光停止信号)。
在灵敏度放大率为1～2倍的状态下，向入射到CCD19的入射光强度减小的方向变动时，来自CCD驱动电路131的灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压值慢慢减少，并与此相应地，CCD19的灵敏度放大率也减少，灵敏度放大率成为1倍。
从上下计数器183向调光切换电路137输出的计数值成为与灵敏度放大率的1倍对应的Cmin，因此，调光切换电路137向灵敏度控制电路132输出调光停止信号，并停止上下计数器183的动作。
由此，输出到CCD驱动电路131的计数器输出固定在Cmin，CCD19的灵敏度放大率固定为1倍。
另一方面，调光切换电路137向光阑控制电路152输出调光许可信号，许可光阑51的开关动作。并且，光阑控制电路152比较亮度信号和操作者通过亮度控制开关59选择的亮度目标值，根据比较结果，进行光阑51的开关动作的控制。
在光阑51动作的状态下，在向入射到CCD19的入射光强度增大的方向变动的情况下，光阑51在打开的方向上动作，并到达规定位置。然后，从光阑控制电路152向调光切换电路137输出的光阑位置信息成为规定位置，调光切换电路137向光阑控制电路152输出调光停止信号，将光阑51的开关位置固定在规定位置上。
另一方面，调光切换电路137向灵敏度控制电路132输出调光许可信号，许可上下计数器183的计数动作。并且，灵敏度控制电路132比较亮度信号和操作者通过亮度控制开关59选择的亮度目标值，根据比较结果，通过计数值的上下计数，进行这样的控制，即，将CCD驱动电路131输出的灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压值增减，从而增减CCD19的灵敏度放大率。
(效果)
根据该第二实施方式，特殊光模式(荧光观察)时，通过适当地切分灵敏度可变CCD的灵敏度放大率和光源的光阑来进行调光动作，作为荧光与反射光的合成图像的荧光图像，即便入射到CCD的入射强度变动大，也通过防止图像饱和，而得到具有更加适当的亮度且高画质的图像。
第三实施方式
在使用图16到图21的本发明的第三实施方式的说明中，对于与图1到图13所示的第一实施方式相同的构成要素，标注相同的标记，省略说明。
(结构)
如图16所示，第三实施方式的内窥镜装置201是作为特殊光模式对应于窄带光观察的装置，具有：内窥镜202、处理器203和监视器206。
处理器203上可装卸地连接上述内窥镜202。处理器203中内置信号处理装置204和光源装置205。另外，可将光源装置205与处理器203分开设置。
内窥镜202具有插入患者体腔内的细长的插入部211。
在插入部211内部配置光导向装置12、CCD驱动信号线13和CCD输出信号线14。
在插入部211的前端部215上设置光导向装置12的前端侧、照明透镜16、物镜17和CCD19。其中，在第三实施例中的前端部215上，不设置激射光截止滤光片。
光导向装置12将来自设置在处理器203上的光源装置205的照明光导向到插入部211的前端部215。
来自被摄体的光经物镜17在CCD19的受光面上成像。
此外，CCD19经驱动信号线13与处理器203内的信号处理装置204的CCD驱动电路231连接。CCD19通过在CCD驱动电路231产生的驱动信号，进行电子快门控制和信号电荷的储存。
透过物镜17在CCD19的受光面上成像的被摄体像，由CCD19的各像素光电变换后输送，并从输出放大器输出。
来自CCD19的输出信号经CCD输出信号线14输出到处理器203内的信号处理单元204的模拟处理电路33。
内窥镜202搭载有存储装置220。存储装置220由CPU221和非易失性存储器222构成。
CPU221进行对存储器222的数据读取和写入控制，以及控制与处理器203的数据的发送接收(通信)。
作为存储单元的存储器222中，存储寻常光模式时的R、G、B的3波长的储存时间(电子快门速度)、特殊光模式(窄带光观察)时的3波长的储存时间(电子快门速度)。
在本实施方式中，信号处理装置204具有CPU30、CCD驱动电路231、灵敏度控制电路32、模拟处理电路33、A/D转换器34、数字处理电路35、测光电路36、测光校正电路37、选择器40、同时化存储器41、42、43、矩阵电路44、D/A转换器45、46、47以及75Ω驱动器48。
此外，光源装置205具有灯50、光阑51、光阑控制电路52、旋转滤光片253、马达54、聚光透镜55、旋转滤光片切换机构256、旋转滤光片控制电路257、模式切换开关58、亮度控制开关59、滤光片切换机构281和选择滤光片282。
图17(a)到图17(e)是3波长中的1波长部分的CCD19的驱动信号和输出信号的定时图，图17(a)是旋转滤光片253的动作，图17(b)是垂直输送脉冲ΦP1，ΦP2，图17(c)表示特殊光模式时的灵敏度控制脉冲ΦCMD，图17(d)表示水平输送脉冲ΦS1，ΦS2，图17(e)表示来自CCD19的输出信号。
图17(a)到图17(e)中，CCD19在图17(a)所示的曝光期间内，将从被摄体入射到CCD19的受光面上的光通过光电变换，可作为信号电荷进行储存。
在图17(a)所示的遮光期间内，CCD驱动电路131向CCD19输出图17(b)所示的垂直输送脉冲ΦP1，ΦP2，图17(d)所示的水平输送脉冲ΦS1、ΦS2，以及图17(c)所示的灵敏度控制脉冲ΦCMD(特殊光模式时)。
CCD19针对每1水平线通过图17(b)所示的垂直输送脉冲ΦP1，ΦP2，将在曝光期间内储存的信号电荷输送到水平输送路径，通过图17(d)所示的水平输送脉冲ΦS1，ΦS2，将其依次输送到CCD19的输出放大器中，由输出放大器部进行电荷电压变换后，作为图17(e)所示的输出信号输出。
这里，在本实施方式中，在寻常光模式和特殊光模式(窄带光观察)中，形成旋转滤光片253的透过部和遮光部，以使得曝光时间(储存时间)相同。
此外，CCD19的除灵敏度控制脉冲ΦCMD外的驱动信号和CCD19的输出定时，在寻常光模式和特殊光模式(窄带光观察)下相同。
旋转滤光片253插入于灯50和聚光镜55之间的照明光路上，并与马达54的旋转轴连接，通过旋转滤光片控制电路257以规定速度进行旋转。
旋转滤光片控制电路257可任意控制旋转滤光片253(马达54)的旋转速度。在本实施方式中，旋转滤光片控制电路257在特殊光模式(窄带光观察)下的旋转速度与寻常光模式下相同。
旋转滤光片切换机构256是有选择地使旋转滤光片253的内周侧的第一滤光片组和外周侧的第二滤光片组中一个，在连结灯50和光导向装置12的后端面的照明光轴上移动，从而移动旋转滤光片253整体的机构。旋转滤光片切换机构256通过特殊光观察种类，有时不移动旋转滤光片253。旋转滤光片切换机构256在窄带光观察中不移动旋转滤光片253，与寻常光一样。
选择滤光片282是相对于旋转滤光片253的R、G、B的宽带波长，具有限制至少1个波长的频带的透过特性的滤光片。
在本实施方式中，选择滤光片282具有下面的3峰性的透过特性。
选择滤光片282的B′的透过特性是中心波长415nm、半值宽30nm。选择滤光片282的G′的透过特性是中心波长540nm、半值宽30nm。选择滤光片282的R′的透过特性是中心波长620nm、半值宽30nm。
当选择滤光片282插入于连结灯50和光导向装置12的后端面的照明光轴上时，从灯50照射的照明光透过选择滤光片282和旋转滤光片253，如图18的实线所示的窄带分光特性的照明光入射到光导向装置12的后端面上。此外，图18的虚线表示旋转滤光片253对R、G、B的宽带的分光特性。
滤光片切换机构281是移动选择滤光片282整体的机构，在连结灯50和光导向装置12的后端面的照明光轴上，移动(装卸)选择滤光片282。
滤光片切换机构281对应来自模式切换开关58的模式切换信号(窄带光)而动作。
滤光片切换机构281在寻常光模式时，从照明光路上取下选择滤光片282，并在特殊光模式(窄带光观察)时，在照明光路上配置选择滤光片282。
(作用)
下面说明该第三实施方式的内窥镜装置201的使用方法。
每当开始内窥镜检查时，操作者将与观察部位或观察种类对应的种类的内窥镜202，从多种内窥镜连接于处理器203上。处理器203的CPU30经内窥镜202的存储装置220的CPU221，读取存储器222中存储的与内窥镜202有关的各种数据。存储在存储器222中的CCD19的灵敏度放大率特性(电压值和灵敏度放大率的关系)的数据，经CPU30输出到CCD驱动电路231中。
接着，说明作为特殊光模式的窄带观察的作用。
进行窄带光观察时，操作者从模式切换开关58的多个观察模式中选择窄带光观察。与此同步，滤光片切换机构281动作，选择滤光片282配置在灯50和光导向装置12的照明光路上。并且，旋转滤光片切换机构256不动作，旋转滤光片253与寻常光观察时同样，将第一滤光片组配置在照明光路上。
从光源装置205的灯50照射的照明光透过选择滤光片282和旋转滤光片253的第一滤光片组，如图18所示的R′、G′、B′的波长区域的窄带光的照明光，经聚光镜55入射到光导向装置12的后端面上，并从在内窥镜202的前端部215上设置的照明透镜16按时间序列照射到生物体组织上。
CCD19的受光面上入射经物镜17照射到生物体组织上的窄带光的反射光(返回光)。此时，CCD19的受光面上，入射具有图19所示的分光特性的光。
来自图19所示的生物体组织的蓝(B2)、绿(G)、红(R)的窄带反射光依次入射到CCD19上，对应各波长的CCD19的输出信号输入信号处理装置204中，由模拟处理电路33、数字处理电路35实施规定的信号处理，经选择器40、同时化存储器41、42、43、矩阵电路44、75Ω驱动器48，输出到监视器6或周边设备中，显示和记录窄带反射光图像。
另外，数字处理电路35中，蓝、绿和红的窄带反射光摄像时的白平衡系数，则从存储在存储器222中的多个中设定为用于窄带光观察的系数。此外，在矩阵电路44中，在各波长的图像之间实施规定的色变换。
在这样的窄带光观察中，进行生物体组织的观察时，随着生物体组织的状态、生物体组织和内窥镜202的前端部215的距离的变动等，入射到CCD19的入射光强度变动，监视器6的亮度信号与操作者通过亮度控制开关59选择的目标值有时不一致。此时，进行如下的调光。
测光电路36算出由3波长的窄带反射光构成的窄带光图像的亮度信号，向灵敏度控制电路32和测光校正电路37输出亮度信号。灵敏度控制电路32用比较电路(参考图7的比较电路81)比较操作者通过亮度控制开关59选择的亮度目标值和亮度信号，根据该比较结果，将上下计数器(参考图7的上下计数器83)上下计数的计数值，向CCD驱动电路231输出。CCD驱动电路231将输出到CCD19的电荷放大部64(参考图2)的灵敏度控制脉冲ΦCMD，变为与上述上下计数的计数值对应的电压值。由此，对CCD19的灵敏度放大率进行控制，以便对应灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压值增减，在内窥镜装置201整体中，增减CCD19的灵敏度放大率来校正入射到CCD19的入射光强度变化的部分，从而改变监视器6的亮度，使得亮度信号与亮度目标值一致。
CCD驱动电路231将电荷放大部64(参考图2)的灵敏度放大率输出到测光校正电路37。在测光校正电路37中，根据来自测光电路36的亮度信号和来自CCD驱动电路231的灵敏度放大率，进行[(亮度信号)/(灵敏度放大率)]的运算，将灵敏度放大率为1倍的状态的亮度信号输出到光阑控制电路52中。
光阑控制电路52比较上述亮度信号和操作者通过亮度控制开关59选择的亮度目标值，根据该比较结果，进行光阑51的开关控制。
光阑控制电路52在亮度信号比目标值明亮的情况下，向关闭光阑51方向动作，在亮度信号比目标值暗的情况下，向使光阑51打开的方向动作，通过改变照射到生物体组织的照射光的照射强度，通过光阑51的控制进行自动调光控制，使得监视器6的亮度与目标值一致。
这里，窄带光的反射光相对寻常光弱，因此在远处窄带光观察生物体组织时，为得到充分的监视器的亮度，灵敏度放大率为数十倍左右。因此，由于测光校正电路37校正的亮度信号非常小，光阑51被向打开的方向控制，保持在全开位置。在灵敏度控制电路32中，比较监视器6的亮度目标值和上述亮度信号，通过根据比较结果对CCD驱动电路231进行增减灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压值(振幅)的控制，可增减CCD19的灵敏度放大率，改变亮度信号，进行使得亮度信号与亮度目标值一致的控制。此时，仅通过CCD19的电荷放大部64(参考图2)的灵敏度放大率，进行自动调光动作(通过优先控制电荷放大部64的灵敏度放大率进行的调光控制)。
在近处窄带光观察生物体组织并使入射到CCD19的入射光强度增大，成为与寻常光电平相同时，不需要进行CCD19的灵敏度放大。这样，从CCD驱动电路231向测光校正电路37输出的灵敏度放大率为1倍，测光校正电路37中，使用灵敏度放大率1倍，进行亮度信号和灵敏度放大率的相除，从而向光阑控制电路52输出与来自测光电路36的输出值相同的值。
光阑控制电路52比较亮度信号和操作者通过亮度控制开关59选择的亮度目标值，根据该比较结果，进行光阑51的开关控制。进行这样的控制，即，在亮度信号比目标值明亮时，向关闭光阑51的方向动作；在亮度信号比目标值暗时，向打开光阑51的方向动作。此时，仅通过光阑51进行自动调光动作(通过优先控制光源装置的光阑开关动作进行的调光动作)。
在近处窄带光观察生物体组织，并使入射到CCD19的入射光强度比寻常光小时，产生灵敏度放大率为1～2倍的状况，在测光校正电路37校正的亮度信号变大。光阑控制电路52使得操作者通过亮度控制开关59选择的亮度目标值和被校正的亮度信号成为相同的电平。
由此，在向入射到CCD19的入射光强度增大的方向变动时，慢慢减小CCD19的灵敏度放大率，并且，光阑51也联动地慢慢向关闭的方向动作。
在向入射到CCD19的入射光强度减小的方向变动时，变成这样的控制，即，光阑51慢慢向打开的方向动作，并且，CCD19的灵敏度放大率也联动慢慢变大。此时，进行使电荷放大部64(参考图2)的灵敏度放大率与光阑51的开关联动地同时动作的自动调光动作(通过CCD的灵敏度放大率和光源装置的光阑开关动作的联动控制进行的调光动作)。
监视器6上得到图20和图21的实线所示的输出信号和其S/N特性。窄带光区域(图20和图21的CCD入射光强度为0.01～0.1[a.u.]附近)中，通过对寻常光模式提高CCD19的灵敏度放大率，得到灵敏度放大率1倍、3倍、30倍等的输出信号和S/N特性。在窄带光区域中，灵敏度放大率1倍时，监视器画面暗，S/N特性非常恶化。但是，通过将灵敏度放大率增大到数倍、数十倍，可得到监视器画面明亮，并且高S/N特性(高画质)的窄带光图像。另外，灵敏度放大率可通过外加电压值(振幅)的控制增大到任意值。
窄带光观察具有如下特征：通过向生物体组织特别照射蓝色区域(短波长侧)的波长带受到限制的窄带光，与寻常光观察相比，例如是消化管时，可敏锐地捕捉粘膜表层(浅层)的微细结构和毛细血管像。
这是由于光向粘膜深度方向的到达深度依赖于波长，越短波长，由于散射的影响到达深度越小(浅)，由于粘膜(生物体)在415nm附近有血红蛋白大的吸收带，因此，尤其是照射400～450nm附近的窄带光时，可优异地检测出粘膜表层的微细结构和毛细血管。因此，在寻常光观察中，非常难以观察的粘膜表层的结构和毛细血管的行进图案，通过使用窄带光观察可非常明了地描绘出。粘膜表层的微细结构和毛细血管的行进图案通过例如扩大观察等进行详细观察，等可容易作出肿瘤/非肿瘤、良性肿瘤/恶性肿瘤等的质的诊断。
(效果)
根据该第三实施例，特殊光模式(窄带光观察)时，通过使灵敏度可变CCD19的灵敏度放大率和光源装置205的光阑51适当地联动，来进行调光控制，作为窄带光图像，即便入射到CCD19的入射强度的变动大，也可防止图像饱和，得到亮度更加适当并且高画质的图像。
第四实施方式
在使用图22和图23的第四实施例的说明中，对于和图16到图21所示的第三实施例相同的构成要素，标注相同的标记，省略说明。
(结构)
在图16到图21所示的第三实施方式中，在特殊光模式下进行调光动作时，使灵敏度可变CCD的灵敏度放大率与光源的光阑联动，但第四实施方式的内窥镜装置301中，设置调光切换电路337，通过CCD19的灵敏度放大率可变或光阑51的开关动作之一，进行调光动作。
如图22所示，第四实施方式的内窥镜装置301具有：内窥镜202、处理器303和监视器6。
处理器303上可装卸地连接有上述内窥镜202。此外，处理器303中内置有信号处理装置304和光源装置305。另外，可将光源装置305与处理器303分开设置。
监视器6与处理器303连接，显示用该处理器303经图像处理的图像信号。
在本实施方式中，信号处理装置304具有CPU30、CCD驱动电路331、灵敏度控制电路332、模拟处理电路33、A/D转换器34、数字处理电路35、测光电路336、调光切换电路337、选择器40、同时化存储器41、42、43、矩阵电路44、D/A转换器45、46、47以及75Ω驱动器48。
光源装置305具有：灯50、光阑51、光阑控制电路352、旋转滤光片253、马达54、聚光透镜55、旋转滤光片切换机构256、旋转滤光片控制电路257、模式切换开关58、亮度控制开关59、滤光片切换机构281和选择滤光片282。
寻常光模式和特殊光(窄带光观察)模式的旋转滤光片253的动作(曝光、遮光)、CCD驱动电路331向CCD19供给的驱动信号的定时、来自CCD19的输出信号的定时，与图17(a)到图21所示的第三实施例相同。
从灵敏度控制电路332向CCD驱动电路331输入计数值Cmin～Cmax。
计数值Cmin～Cmax与从灵敏度控制电路332向CCD19的电荷放大部64(参考图2)输出的灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压值有关。
此外，从存储器222经CPU221和CPU30，向CCD驱动电路331输入CCD19的电荷放大部64(参考图2)的灵敏度放大率特性(外加电压和灵敏度放大率的关系)的数据。
计数值Cmin～Cmax和对电荷放大部64(参考图2)的外加电压值Vth～Vmax(参考图4)的对应与第二实施例同样，设定为：在计数值最小Cmin的情况下，为电压Vth；在计数值最大Cmax的情况下，为电压Vmax。
并且，CCD驱动电路331在Vth～Vmax的范围内向CCD19的电荷放大部64(参考图2)，输出与计数值Cmin～Cmax对应的灵敏度控制脉冲ΦCMD。
另外，CCD驱动电路331进行校正，使得灵敏度控制脉冲ΦCMD电压的最小值Vth和最大值Vmax，与计数值的最小Cmin和最大Cmax一致。
在第四实施方式中，电荷放大部64(参考图2)的灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压值和灵敏度放大率的关系，与第三实施方式相同。
在第四实施方式的测光电路336中，与第三实施方式不同的是将针对每一观察模式算出的亮度信号追加到灵敏度控制电路332，并且输出到光阑控制电路352。
灵敏度控制电路332如图23所示，具有比较电路381、LUT电路382、上下计数器383和解码电路384。
上下计数器383根据从比较电路381输入的亮度信号和亮度的目标值的比较结果，对计数值Cmin～Cmax进行上下计数(C′＝C±1)。
上下计数器383将计数值输出到CCD驱动电路331、调光切换电路337和解码电路384。并且，在从解码电路384输入停止信号时，当上下计数器383以最大值Cmax停止计数器输出。此外，在来自模式切换开关58的模式切换信号为寻常光模式时，上下计数器383将计数器输出设置为最小值Cmin，并停止计数器动作。即，灵敏度控制电路332仅在特殊光模式下动作。
解码电路384根据从上下计数器383输入的计数值Cmin～Cmax判别是否上溢(在第二实施方式中的说明)，在为上溢的情况下，向上下计数器383输出停止信号。
调光切换电路337切换选择调光许可信号和调光停止信号中之一，输入到上下计数器383。上下计数器383通过调光许可信号输入开始计数动作，并且，通过调光停止信号的输入，仍以计数值Cmin停止计数动作。
在第四实施方式的光源装置305中，与第三实施方式不同的光源装置205不同点是光阑控制电路352。
光阑控制电路352从测光电路336输入亮度信号，比较亮度信号和操作者通过亮度控制开关59选择的亮度目标值。光阑控制电路352根据比较结果，进行插入在灯50和旋转滤光片253的光路上的光阑51的开关动作控制，控制照射到光导向装置12的后端面的照明光量。
此外，从调光切换电路337向光阑控制电路352输入调光许可信号或调光停止信号。光阑控制电路352通过调光许可信号输入，开始光阑51的开关动作控制；还通过调光停止信号的输入，将光阑51固定(保持)在规定位置(第二实施方式中的说明)上。
处理器303的调光方式有CCD19的灵敏度放大率可变和光源装置305的光阑51开关动作的2种，但调光切换电路337是决定并切换上述2种中的一种调光方式的电路。
从灵敏度控制电路332向调光切换电路337输入表示灵敏度放大率的计数值Cmin～Cmax。调光切换电路337在输入与灵敏度放大率1倍对应的计数值Cmin时，向灵敏度控制电路332输出调光停止信号。此外，调光切换电路337与调光停止信号对灵敏度控制电路332的输出同步地、向光阑控制电路352输出调光许可信号。
从光阑控制电路352向调光切换电路337输入光阑51的开关位置信息。调光切换电路337在光阑51位于规定位置时，向光阑控制电路352输出调光停止信号。此外，调光切换电路337与调光停止信号向光阑控制电路352的输出同步地、向灵敏度控制电路332输出调光许可信号。
调光切换电路337不向灵敏度控制电路332和光阑控制电路352二者输出调光许可信号或调光停止信号，而向一方输出调光许可信号时，向另一方输出调光停止信号。
(作用)
下面说明第四实施方式的内窥镜装置301的使用方法。
下面，说明窄带光观察时的调光。
在进行窄带光观察时，操作者从模式切换开关58的多个观察模式中选择窄带光观察。与此同步，滤光片切换机构281动作，选择滤光片282配置在灯50和光导向装置12的照明光路上。此外，旋转滤光片切换机构256不动作，旋转滤光片253与寻常光观察时同样，将第一滤光片组配置在照明光路上。
在窄带光观察中，进行生物体组织的观察的情况下，随着生物体组织的状态或生物体组织和内窥镜202前端的距离的变动等，入射到CCD19的入射光强度变动，且监视器6的画面平均值与操作者通过亮度控制开关59选择的目标值，有时不一致。
测光电路336算出由3波长的窄带反射光构成的窄带光图像的亮度信号，向灵敏度控制电路332和光阑控制电路352输出亮度信号。
在远距离处对生物体组织进行窄带光观察，并且入射到CCD19的入射光强度与寻常光观察时相比非常小的情况下，进行如下的调光动作。
调光切换电路337向灵敏度控制电路332输出调光许可信号，向光阑控制电路352输出调光停止信号。灵敏度控制电路332用比较器381比较操作者通过亮度控制开关59选择的亮度目标值与亮度信号，根据该比较结果，将上下计数的计数值Cmin～Cmax从上下计数器383输出到CCD驱动电路331和调光切换电路337中。
CCD驱动电路331将向电荷放大部64(参考图2)施加的灵敏度控制脉冲ΦCMD，以与上下计数的计数值Cmin～Cmax对应的电压Vth～Vma进行输出。
CCD19的灵敏度放大率对应于灵敏度控制脉冲ΦCMD电压的增减而增减，灵敏度控制电路332改变亮度信号，以校正入射到CCD19的入射光强度变动的部分，进行自动增益控制，使得亮度信号与亮度目标值一致。
由于从调光切换电路337向光阑控制电路352输入调光停止信号，因此，光阑控制电路352强制停止光阑51的开关动作，光阑51被固定在规定位置上。由此，向光导向装置12的后端面的照射强度成为最大值。
在近距离处窄带光观察生物体组织、且入射到CCD19的入射光强度为与寻常光观察相同的电平时，进行如下的调光动作。
此时，调光切换电路337向光阑控制电路352输出调光许可信号，向灵敏度控制电路332输出调光停止信号。
光阑控制电路352比较亮度信号和操作者通过亮度控制开关59选择的亮度目标值，根据比较结果，进行光阑51的开关动作的控制。
光阑控制电路352在亮度信号比目标值亮的情况下，向关闭光阑51方向动作，在监视器画面比目标值暗的情况下，向使光阑51打开的方向动作。由此，光阑控制电路352进行控制，改变照射到生物体组织上的照射光的照射强度，使得监视器6的画面的亮度维持在操作者的目标值。
另一方面，由于从调光切换电路337向灵敏度控制电路332输出调光停止信号，强制停止上下计数器383，向CCD驱动电路331和调光切换电路337输出计数值Cmin，CCD19的灵敏度放大率被固定为1倍。
在近距离处附近对生物体组织进行窄带光观察、且入射到CCD19的入射强度与寻常光观察时相比小的情况下，进行如下调光动作。
调光切换电路337根据状况交替地向光阑控制电路352和灵敏度控制电路332输出调光许可信号(调光停止信号)。
在灵敏度放大率1～2倍的状态下，向入射到CCD19的入射光强度减小的方向变动时，来自CCD驱动电路331的灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压值慢慢减少，与此相应地，CCD19的灵敏度放大率也减小，灵敏度放大率成为1倍。从上下计数器383向调光切换电路337输出的计数值成为与灵敏度放大率1倍对应的Cmin，因此，调光切换电路337向灵敏度控制电路332输出调光停止信号，停止上下计数器383的动作。由此，向CCD驱动电路331的计数器输出固定为Cmin，CCD19的灵敏度放大率固定为1倍。另一方面，调光切换电路337向光阑控制电路352输出调光许可信号，许可光阑51的开关动作，光阑控制电路352比较亮度信号和操作者通过亮度控制开关59选择的亮度的目标值，根据该比较结果，进行光阑51的开关动作的控制。
在光阑51动作的状态下，在向入射到CCD19的入射光强度增大的方向变动的情况下，光阑51向打开的方向动作，到达规定位置。然后，从光阑控制电路352向调光切换电路337输出的光阑位置信息成为规定位置，调光切换电路337向光阑控制电路352输出调光停止信号，并将光阑51的开关位置固定在规定位置上。另一方面，调光切换电路337向灵敏度控制电路332输出调光许可信号，许可上下计数器383的计数动作，灵敏度控制电路332比较亮度信号和操作者通过亮度控制开关59选择的亮度的目标值，根据比较结果，利用计数值的上下计数使CCD驱动电路331所输出的灵敏度控制脉冲ΦCMD的电压值进行增减，从而进行增减CCD19的灵敏度放大率的控制。
(效果)
根据该第四实施方式，特殊光模式(窄带光观察)时，通过适当地切分灵敏度可变CCD19的灵敏度放大率和光源的光阑来进行调光动作，作为窄带光图像，即便入射到CCD19的入射强度的变动大，也可防止图像饱和，得到亮度更适当并且高画质的图像。
变形例：
(1)第一和第四实施方式中，对每个像素搭载电荷放大部。此时，电荷放大可通过从处理器向CCD的电荷放大部施加灵敏度控制脉冲进行，灵敏度放大率通过灵敏度控制脉冲的电压值或脉冲数的控制而可改变。
(2)第一和第四实施方式中，使计数值成为最小的值对应于灵敏度放大率成为1倍(不放大)的灵敏度控制脉冲的电压值(振幅)，但可使计数值成为最小的值对应于灵敏度放大率为1倍以外的规定灵敏度放大率的电压值(振幅)。
(3)第一到第四实施方式中，表示出相对计数值的±1的变化，对电荷放大部的外加电压值线性地变为±ΔV(V)的例子，但计数值和外加电压的变化大小可以是非线性的。例如，可以按在计数值小的区域(灵敏度放大率小的区域)中，使外加电压变化大，另一方面，计数值大(灵敏度放大率小的区域)的区域中，使外加电压的变化小等进行各种应用。
(4)第一到第四实施方式中，示出了在内窥镜前端搭载1个作为固体摄像元件的CCD的例子，但可在内窥镜前端搭载2个CCD，将第一CCD用于寻常光模式，将第二CCD用于特殊光模式。
此时，在内窥镜内部或连接内窥镜和处理器的线缆内部，设置由中继器等构成的CCD驱动信号和读取信号的CCD切换单元，根据来自模式切换开关的模式切换信号，可进行对应各观察模式的CCD的驱动和读取。
此时，例如，2个CCD共用的多个信号使用机械式、电方式的多个中继器来切换，2个CCD不共用的信号可连接在CCD和处理器之间。
这样，连接处理器和内窥镜的线缆根数可减少。处理器内可设置与2个CCD对应的CCD驱动和读取电路。为2个CCD类型的效果是进行寻常光观察时，在CCD前面不用设置激射光截止滤光片，得到更好的色再现性。
(5)第一到第四实施方式中，将CCD搭载在内窥镜前端部，但在内窥镜内设置传送图像的图像光纤的纤维内窥镜的外部(插入部以外的场所)搭载CCD、并作成一体型的混合型结构或自由装卸型的结构也是可以的。其效果是由于不用在内窥镜前端设置CCD，因此，可使插入部外径为细径。
(6)第一到第四实施方式中，与寻常光观察相比，为拍摄弱的入射光而使用灵敏度可变的CCD，但为了以更高的S/N特性进行摄像，可组合储存时间的延迟或在CCD内加上周边像素的像素合成(pixel binning)读取等，或在处理器内进行相加多个半帧图像等的运算处理。
(7)第一到第四实施方式中，将灵敏度放大率特性数据存储在内窥镜上搭载的存储装置中，但灵敏度放大率特性数据可存储在处理器中。
(8)第一和第二实施方式中，将荧光观察的3波长设为荧光、绿反射光、红反射光，但可适用各种激射光和反射光的波长数、波长带、透过率等的选择或组合，仅用荧光取得图像也可以。
(9)第一和第二实施方式中，作为荧光观察的特殊波长，示出了自身荧光和反射光的例子，但不限于自身荧光，可以是药剂荧光和反射光的组合。此时，可适用各种激射光和反射光的波长数、波长带等的选择或组合，仅用药剂荧光取得图像也可以。
(10)第三和第四实施方式中，将窄带光的3波长设为蓝、绿、红的各个窄带光，但可适用各种限制波长带而作为窄带光的波长数、中心波长等的选择或组合。
(11)第三和第四实施方式中，将生成窄带光的滤光片设置在选择滤光片上，但可设置在旋转滤光片的第二滤光片上。此时，不需要和寻常光用R、G、B滤光片组合，因此，作为窄带的波长数、中心波长等的选择或组合的自由度加宽。例如，考虑在蓝色区域设置3波长，将至少1个波长设为窄带光或在紫外光～可见光的频带中将至少1个波长设为窄带。
(12)第一到第四实施方式中，作为特殊光模式的例子，示出了荧光观察和窄带光观察的例子，但可向生物体组织静脉注入在800nm附近具有强吸收带的ICG(インドシアシングリ一ン)，向生物体组织照射800nm附近的波长带(主要观察ICD吸收的程度)和900nm附近的波长带(参照光的作用)的多个波长，观察其反射光的红外观察也改变滤光片的波长特性。可适用各种红外观察时照明的波长数、波长带等的选择、组合。
(13)第一到第四实施方式中，寻常光观察时停止固体摄像元件的灵敏度放大率控制，但寻常光观察时，也可以与特殊光观察时同样，进行固体摄像元件的灵敏度放大率控制。
(14)第一到第四实施方式中，适当组合CCD的灵敏度放大率控制和光源的光阑控制来进行调光动作，但还可组合电子快门。
(15)第一到第四实施方式中，也可以是用模拟处理电路33的预置放大器的增益值根据观察模式切换的结构。在该结构的情况下，相对寻常光模式而言，可将特殊光模式的上述预置放大器的增益值设定得较大。通过与模式切换开关58的操作同步切换上述预置放大器的增益，相对寻常光而言，特殊光的CCD输出信号通过上述预置放大器大幅度放大。
在本发明中，在较宽的范围内的不同的实施方式，不背离本发明精神和范围的情况下，显然可根据本发明构成。本发明除由后附的权利要求限定外，不受这里的特定实施方式制约。