JP5968944B2 - 内視鏡システム、プロセッサ装置、光源装置、内視鏡システムの作動方法、プロセッサ装置の作動方法、光源装置の作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検体内の観察対象を撮像する内視鏡システム、内視鏡システムに用いるプロセッサ装置、光源装置、及びこれらの作動方法に関する。

医療分野においては、内視鏡システムを用いて被検体内の観察対象（消化管の粘膜等）を撮像して得られる画像を観察して診断をすることが一般的になっている。内視鏡システムは、観察対象に照射するための照明光を発生する光源装置と、被検体内に挿入される挿入部を有し、挿入部の先端に設けられたイメージセンサで観察対象を撮像する内視鏡と、イメージセンサが出力する画像信号に基づいて観察対象の画像を生成し、モニタに表示させるプロセッサ装置と、を備える。

観察対象を撮像するためのイメージセンサとしては、例えば、青色波長帯域の光を受光する青色画素（以下、Ｂ画素という）と、緑色波長帯域の光を受光するための緑色画素（以下、Ｇ画素という）と、赤色波長帯域の光を受光するための赤色画素（以下、Ｒ画素という）とを有するカラーイメージセンサが用いられる。近年では、Ｂ画素，Ｇ画素，Ｒ画素の三原色の画素に加えて、これらと分光特性が異なる４種類目の画素を有するカラーイメージセンサを用いる内視鏡システムも知られている。例えば、ＢＧＲ各画素に加えて、Ｂ画素よりも狭帯域な青色波長帯域の光を受光するための画素を有し、全４種類の画素を有するカラーイメージセンサを搭載した内視鏡システムや、Ｇ画素よりも狭帯域な緑色波長帯域の光を受光するための画素をさらに有し、全５種類の画素を有するカラーイメージセンサを搭載した内視鏡システムが知られている（特許文献１）。また、ＢＧＲ各画素に加えて、近赤外光を受光するための画素を有するイメージセンサを搭載した内視鏡システムも知られている（特許文献２）。

また、ＢＧＲ各画素に加えて、青色波長帯域，緑色波長帯域，及び赤色波長帯域の各光を全て受光する白色画素（以下、Ｗ画素という）を有するカラーイメージセンサも知られている（特許文献３）。このＷ画素を有するカラーイメージセンサは、人物や風景等を撮像するためのデジタルカメラ等に用いられている。

特開２０１２−１２５４６２号公報 特開２０１３−１６３０２７号公報 特許５１４１７５７号

ところで、内視鏡システムによって観察対象を撮像する場合、イメージセンサが搭載された挿入部の先端と観察対象との距離、すなわちイメージセンサが撮像する観察対象までの距離（以下、撮像距離という）は、内視鏡システムを使用する医師が観察対象をどのように観察しようとしているかによって変化する。

例えば、観察対象の表面（あるいは表面近傍）にある血管の走行パターンや、ピットパターン等の微細構造を観察しようとしている場合、挿入部の先端は観察対象に近づけられ、血管の走行パターンやピットパターン等を大きく観察しようとする。このように挿入部の先端が観察対象に近づけられ、撮像距離が短い場合、内視鏡システムには、観察しようとしている血管の走行パターンやピットパターン等が観察しやすい画像を提示することが求められる。

一方、病変と思しき箇所を探索しようとしているケースでは、遠隔から消化管を全体的に観察しようとするので、挿入部の先端は観察対象から離される。このように挿入部の先端が観察対象から遠ざけられ、撮像距離が長い場合、内視鏡システムには、遠景で病変等を発見しやすいように画像を提示することが求められる。

本発明は、上記のような撮像距離に応じて医師が観察を所望する構造等が観察しやすい画像を取得するができる内視鏡システム、プロセッサ装置、光源装置、内視鏡システムの作動方法、プロセッサ装置の作動方法、光源装置の作動方法を提供することを目的とする。

本発明の内視鏡システムは、光源装置と、イメージセンサと、撮像距離算出部と、光源制御部と、デモザイク処理部と、を備える。光源装置は、観察対象に照射する照明光を発生し、かつ、照明光の分光スペクトルを調節可能である。イメージセンサは、青色波長帯域の光を受光する青色画素と、緑色波長帯域の光を受光する緑色画素と、赤色波長帯域の光を受光する赤色画素と、少なくとも青色波長帯域及び緑色波長帯域の光を受光する特定画素とを有し、観察対象による照明光の反射光によって観察対象を撮像する。撮像距離算出部は、イメージセンサが撮像する観察対象までの距離である撮像距離を算出する。光源制御部は、撮像距離に応じて照明光に含まれる青色波長帯域または緑色波長帯域の成分を増大させる。デモザイク処理部は、撮像距離が予め定められた閾値以下であって撮像距離が短い場合に特定画素を緑色画素として行う第１デモザイク処理と、撮像距離が閾値よりも大きく撮像距離が長い場合に特定画素を青色画素として行う第２デモザイク処理とのいずれかを、イメージセンサが出力する画像信号に施す。

光源制御部は、撮像距離が長いほど照明光に含む緑色波長帯域の成分を増大させることが好ましい。

光源制御部は、撮像距離が短いほど照明光に含む青色波長帯域の成分を増大させることが好ましい。光源制御部は、撮像距離が短いほど照明光に含む青色波長帯域の成分を増大、かつ、緑色波長帯域の成分を減少させることがさらに好ましい。さらに、光源制御部は、撮像距離が短いほど照明光に含む赤色波長帯域の成分を減少させることが好ましい。

撮像距離を閾値と比較し、撮像距離が閾値以下の場合に撮像距離が短いと判定し、撮像距離が閾値よりも大きい場合に撮像距離が長いと判定する判定部を備え、光源制御部は、判定部から入力される判定結果に基づいて照明光に含まれる青色波長帯域または緑色波長帯域の成分を増大させることが好ましい。

イメージセンサが出力する画像信号に基づいて、観察対象を撮像する際の露光量を制御するための露光量指定値を算出する露光量指定値算出部を備え、撮像距離算出部は、露光量指定値に基づいて撮像距離を算出することが好ましい。

イメージセンサが画像信号を出力する際のゲインを制御するゲイン制御部を備え、撮像距離算出部は、ゲインに基づいて撮像距離を算出することが好ましい。

撮像倍率が可変な撮像光学系を備え、撮像距離算出部は、撮像倍率に基づいて撮像距離を算出することが好ましい。

本発明の内視鏡システムの作動方法は、観察対象に照射する照明光を発生し、かつ、照明光のスペクトルを調節可能な光源装置と、青色波長帯域の光を受光する青色画素と、緑色波長帯域の光を受光する緑色画素と、赤色波長帯域の光を受光する赤色画素と、少なくとも青色波長帯域及び緑色波長帯域の光を受光する特定画素とを有し、観察対象による照明光の反射光によって観察対象を撮像するイメージセンサと、を有する内視鏡システムの作動方法であり、撮像距離算出ステップと、光源制御ステップと、デモザイク処理ステップと、を備える。撮像距離算出ステップでは、撮像距離算出部が、イメージセンサが撮像する観察対象までの距離である撮像距離を算出する。光源制御ステップでは、光源制御部が、撮像距離に応じて照明光に含まれる青色波長帯域または緑色波長帯域の成分を増大させる。デモザイク処理ステップでは、デモザイク処理部が、撮像距離が閾値以下であって撮像距離が短い場合に特定画素を緑色画素として行う第１デモザイク処理と、撮像距離が閾値よりも大きく撮像距離が長い場合に特定画素を青色画素として行う第２デモザイク処理とのいずれかを、イメージセンサが出力する画像信号に施す。

本発明のプロセッサ装置は、観察対象に照射する照明光を発生し、かつ、照明光のスペクトルを調節可能な光源装置と、青色波長帯域の光を受光する青色画素と、緑色波長帯域の光を受光する緑色画素と、赤色波長帯域の光を受光する赤色画素と、少なくとも青色波長帯域及び緑色波長帯域の光を受光する特定画素とを有し、観察対象による照明光の反射光によって観察対象を撮像するイメージセンサと、デモザイク処理部と、を有する内視鏡システムに用いるプロセッサ装置であり、撮像距離算出部と、光源制御部と、を備える。撮像距離算出部は、イメージセンサが撮像する観察対象までの距離である撮像距離を算出する。光源制御部は、光源装置を制御し、撮像距離に応じて照明光に含まれる青色波長帯域または緑色波長帯域の成分を増大させる。デモザイク処理部は、撮像距離が閾値以下であって撮像距離が短い場合に特定画素を緑色画素として行う第１デモザイク処理と、撮像距離が閾値よりも大きく撮像距離が長い場合に特定画素を青色画素として行う第２デモザイク処理とのいずれかを、イメージセンサが出力する画像信号に施す。

本発明のプロッサ装置の作動方法は、観察対象に照射する照明光を発生し、かつ、照明光のスペクトルを調節可能な光源装置と、青色波長帯域の光を受光する青色画素と、緑色波長帯域の光を受光する緑色画素と、赤色波長帯域の光を受光する赤色画素と、少なくとも青色波長帯域及び緑色波長帯域の光を受光する特定画素とを有し、観察対象による照明光の反射光によって観察対象を撮像するイメージセンサと、を有する内視鏡システムに用いるプロセッサ装置の作動方法であり、撮像距離算出ステップと、光源制御ステップと、デモザイク処理ステップと、を備える。撮像距離算出ステップでは、撮像距離算出部が、イメージセンサが撮像する観察対象までの距離である撮像距離を算出する。光源制御ステップでは、光源制御部が、撮像距離に応じて照明光に含まれる青色波長帯域または緑色波長帯域の成分を増大させる。デモザイク処理ステップでは、デモザイク処理部が、撮像距離が閾値以下であって撮像距離が短い場合に特定画素を緑色画素として行う第１デモザイク処理と、撮像距離が閾値よりも大きく撮像距離が長い場合に特定画素を青色画素として行う第２デモザイク処理とのいずれかを、イメージセンサが出力する画像信号に施す。

本発明の光源装置は、青色波長帯域の光を受光する青色画素と、緑色波長帯域の光を受光する緑色画素と、赤色波長帯域の光を受光する赤色画素と、少なくとも青色波長帯域及び緑色波長帯域の光を受光する特定画素とを有するイメージセンサと、イメージセンサが撮像する観察対象までの距離である撮像距離を算出する撮像距離算出部と、撮像距離が閾値以下であって撮像距離が短い場合に特定画素を緑色画素として行う第１デモザイク処理と、撮像距離が閾値よりも大きく撮像距離が長い場合に特定画素を青色画素として行う第２デモザイク処理とのいずれかを、イメージセンサが出力する画像信号に施すデモザイク処理部と、を有する内視鏡システムに用いる光源装置であり、光源ユニットと、光源制御部と、を備える。光源ユニットは、観察対象に照射する照明光を発生し、かつ、照明光の分光スペクトルを調節可能である。光源制御部は、光源ユニットを制御し、撮像距離に応じて照明光に含まれる青色波長帯域または緑色波長帯域の成分を増大させる。

本発明の光源装置の作動方法は、青色波長帯域の光を受光する青色画素と、緑色波長帯域の光を受光する緑色画素と、赤色波長帯域の光を受光する赤色画素と、少なくとも青色波長帯域及び緑色波長帯域の光を受光する特定画素とを有するイメージセンサと、イメージセンサが撮像する観察対象までの距離である撮像距離を算出する撮像距離算出部と、撮像距離が閾値以下であって撮像距離が短い場合に特定画素を緑色画素として行う第１デモザイク処理と、撮像距離が閾値よりも大きく撮像距離が長い場合に特定画素を青色画素として行う第２デモザイク処理とのいずれかを、イメージセンサが出力する画像信号に施すデモザイク処理部と、を有する内視鏡システムに用いる光源装置の作動方法であり、光源制御ステップを備える。光源制御ステップでは、光源制御部が、観察対象に照射する照明光を発生させる光源ユニットを制御し、撮像距離に応じて、照明光に含まれる青色波長帯域または緑色波長帯域の成分を増大させる。

本発明の内視鏡システム、プロセッサ装置、光源装置、内視鏡システムの作動方法、プロセッサ装置の作動方法、光源装置の作動方法は、青色画素，緑色画素，赤色画素に加えて、少なくとも青色波長帯域及び緑色波長帯域の光を受光する画素を有するカラーイメージセンサで観察対象を撮像し、かつ、撮像距離に応じて照明光に含まれる青色波長帯域または緑色波長帯域の成分を増大させるので、撮像距離に応じて医師が観察を所望する構造等が観察しやすい画像を取得することができる。

内視鏡システムの外観図である。 内視鏡システムのブロック図である。 照明光（基準白色光）の分光スペクトルを示すグラフである。 青色光の成分を増大させた照明光の分光スペクトルを示すグラフである。 緑色光の成分を増大させた照明光の分光スペクトルを示すグラフである。 イメージセンサの画素配列を示す説明図である。 カラーフィルタの分光透過率を示すグラフである。 第１デモザイク処理によるＢ画素位置のＧ画像信号の求め方を示す説明図である。 第１デモザイク処理によるＲ画素位置のＧ画像信号の求め方を示す説明図である。 第１デモザイク処理によるＧ画素位置のＢ画像信号及びＲ画像信号の求め方を示す説明図である。 第１デモザイク処理によるＷ画素位置のＢ画像信号及びＲ画像信号の求め方を示す説明図である。 第１デモザイク処理によるＢ画素位置のＲ画像信号の求め方を示す説明図である。 第１デモザイク処理によるＲ画素位置のＢ画像信号の求め方を示す説明図である。 第２デモザイク処理によるＢ画素位置のＧ画像信号の求め方を示す説明図である。 第２デモザイク処理によるＲ画素位置のＧ画像信号の求め方を示す説明図である。 第２デモザイク処理によるＷ画素位置のＧ画像信号の求め方を示す説明図である。 内視鏡システムの作用を示すフローチャートである。 基準白色光に対して青色光を増大かつ緑色光を減少させた照明光の分光スペクトルを示すグラフである。 基準白色光に対して青色光を増大かつ赤色光を減少させた照明光の分光スペクトルを示すグラフである。 基準白色光に対して青色光を増大、緑色光及び赤色光を減少させた照明光の分光スペクトルを示すグラフである。 Ｒ−ＬＥＤを消灯した場合の照明光の分光スペクトルを示すグラフである。 広帯域光源と回転フィルタを用いて照明光を発生させる内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 カプセル型内視鏡システムの構成を示す説明図である。

図１に示すように、内視鏡システム１０は、内視鏡１２と、光源装置１４と、プロセッサ装置１６と、モニタ１８と、コンソール２０とを有する。内視鏡１２は、光源装置１４と光学的に接続されるとともに、プロセッサ装置１６と電気的に接続される。内視鏡１２は、被検体内に挿入される挿入部２１と、挿入部２１の基端部分に設けられた操作部２２と、挿入部２１の先端側に設けられた湾曲部２３及び先端部２４を有している。操作部２２は、アングルノブ２２ａを操作することにより、湾曲部２３が湾曲動作する。この湾曲動作にともなって、先端部２４を所望の方向に向けることができる。また、操作部２２には、アングルノブ２２ａの他、ズーム操作部２２ｂや静止画を保存するためのフリーズボタン２２ｃ等が設けられている。

光源装置１４は、観察対象に照射するための照明光を発生する装置であり、ユニバーサルコード１７によって、内視鏡１２と光学的に接続される。光源装置１４が発生させた照明光は、ユニバーサルコード１７及び内視鏡１２内に設けられたライトガイド４１（図２参照）によって導光され、先端部２４から観察対象に向けて照射される。また、光源装置１４は、照明光を発生するための光源として、複数の半導体光源を有しており、これらの点灯，消灯、あるいは光量をそれぞれ調節することによって、照明光の波長毎の強度分布（いわゆる分光スペクトル）を調節可能である。光源装置１４は、プロセッサ装置１６とは電気的に接続され、プロセッサ装置１６からの制御信号に基づいて照明光の光量や分光スペクトルを調節する。

プロセッサ装置１６は、ユニバーサルコード１７によって内視鏡１２と電気的に接続され、先端部２４に設けられたイメージセンサ４８（図２参照）から画像信号を取得して、観察対象の画像（以下、観察画像という）を生成し、モニタ１８に出力する。モニタ１８は、観察画像や観察画像に関する情報（以下、観察画像等という）を表示する。コンソール２０は、機能設定等の入力操作を受け付けるＵＩ（ユーザインタフェース）として機能する。なお、プロセッサ装置１６には、観察画像等を記憶する記憶部（図示しない）が接続される。

図２に示すように、光源装置１４は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源ユニット３１と光源制御部３２を備える。ＬＥＤ光源ユニット３１は、照明光を発生するための半導体光源として、Ｂ−ＬＥＤ３３と、Ｇ−ＬＥＤ３４と、Ｒ−ＬＥＤ３５を備える。図３に示すように、Ｂ−ＬＥＤ３３は４４５〜４６０ｎｍを中心波長とする青色波長帯域の光（以下、単に青色光という）を発光し、Ｇ−ＬＥＤ３４は正規分布で表される約５００〜６００ｎｍの緑色波長帯域の光（以下、単に緑色光）を発光する。また、Ｒ−ＬＥＤ３５は、約６００〜６５０ｎｍの赤色波長帯域の光（以下、単に赤色光という）を発光する。この赤色光の中心波長は約６２０〜６３０ｎｍである。光源装置１４が発生する照明光は、これらの各ＬＥＤ３３，３４，３５が発生する光の重ね合わせた分光スペクトルを有する。各ＬＥＤ３３，３４，３５を予め定められた発光量の比率で発光させた場合に、照明光は、図３に示す分光スペクトルの白色光になる。この図３に示す分光スペクトルを有する白色光を、以下では基準白色光という。各ＬＥＤ３３，３４，３５を用いて発生させ得る様々な分光スペクトルを有する照明光のうち、観察対象を自然な色合いで撮像するのに最も適した分光スペクトルを有する白色光が、この基準白色光である。基準白色光の分光スペクトルは、実験等により予め定められる。

光源制御部３２は、ＬＥＤ光源ユニット３１の各ＬＥＤ３３，３４，３５の点灯／消灯及び各発光量を制御する。照明光の光量や分光スペクトルは、この光源制御部３２によるＬＥＤ３３，３４，３５の制御によって調節される。具体的には、光源制御部３２は、露光量指定値算出部６３で算出される露光量指定値に基づいて、各ＬＥＤ３３、３４、３５の発光量の比率を保ったまま、各ＬＥＤ３３，３４，３５の発光量を調節することによって、照明光の光量を観察対象の撮像に適した光量に自動的に調節する。

また、光源制御部３２は、撮像距離算出部６５で算出される撮像距離に基づいて、各ＬＥＤ３３，３４，３５の発光量のバランスを調節することによって照明光の分光スペクトルを調節する。より具体的には、光源制御部３２は、撮像距離を予め定められた閾値と比較した判定結果を判定部６６から受け、この判定結果に基づいて分光スペクトルを調節することにより、撮像距離に応じて分光スペクトルの調節をする。例えば、判定部６６から入力される判定結果が、撮像距離が閾値以下であり、撮像距離が短いことを示すものである場合には、図４に示すように、二点鎖線で示す基準白色光に対して、少なくとも青色光の光量を増大させる。すなわち、光源制御部３２は、撮像距離が短いほど照明光に含む青色光の成分を増大させる。これにより、撮像距離が短い場合には、青色光の成分が多い白色光が照明光として観察対象に照射される。一方、判定部６６から入力される判定結果が、撮像距離が閾値よりも大きく、撮像距離が長いことを示すものである場合には、図５に示すように、二点鎖線で示す基準白色光に対して、少なくとも緑色光の光量を増大させる。すなわち、光源制御部３２は、撮像距離が長いほど照明光に含む緑色光の成分を増大させる。これにより、撮像距離が長い場合には、緑色光の成分が多い白色光が照明光として観察対象に照射される。

ＬＥＤ光源ユニット３１から出射される青色光，緑色光，赤色光は、集光レンズ、光ファイバ、合波器等の光学部材（いずれも図示せず）を介してライトガイド（ＬＧ）４１に入射する。ライトガイド４１は、ユニバーサルコード１７（図１参照）と内視鏡１２に内蔵されており、照明光を出射するライトガイド４１の先端は先端部２４に位置する。

内視鏡１２の先端部２４は、照明光学系２４ａと撮像光学系２４ｂとを有している。照明光学系２４ａには照明レンズ４５等が設けられており、ライトガイド４１から出射される照明光は照明レンズ４５等を介して観察対象に向けて照射する。

撮像光学系２４ｂは、対物レンズ４６、可動レンズ４７、イメージセンサ４８を備える。観察対象からの照明光の反射光は、対物レンズ４６及び可動レンズ４７を介してイメージセンサ４８に入射する。これにより、イメージセンサ４８には観察対象の像が結像される。可動レンズ４７は、イメージセンサ４８に結像する観察対象の像を拡大または縮小するためのレンズであり、ズーム操作部２２ｂを操作することで光軸に沿って移動される。すなわち、撮像光学系２４ｂの撮像倍率は可変である。

イメージセンサ４８は、照明光の反射光で観察対象を撮像し、画像信号を出力する。イメージセンサ４８としては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサを用いることができる。図６に示すように、イメージセンサ４８は、撮像面に正方配列された複数の画素４９を有するカラーイメージセンサであり、各画素４９には、Ｂフィルタ、Ｇフィルタ、Ｒフィルタ、Ｗフィルタのうちのいずれかのカラーフィルタが設けられている。図７に示すように、Ｂフィルタは３８０〜５６０ｎｍの分光透過率を有しており、Ｇフィルタは４５０〜６３０ｎｍの分光透過率を有しており、Ｒフィルタ５８０〜７６０ｎｍの分光透過率を有している。そして、Ｗフィルタは、本実施形態では少なくとも３８０〜７６０ｎｍの分光透過率を有する。したがって、Ｂフィルタが設けられたＢ画素（青色画素）は、観察対象からの照明光の反射光に含まれる各色の波長帯域の光のうち青色光を受光し、Ｂ画像信号を出力する。同様に、Ｇフィルタが設けられたＧ画素（緑色画素）は緑色光を受光してＧ画像信号を出力し、Ｒフィルタが設けられたＲ画素（赤色画素）は赤色光を受光してＲ画像信号を出力する。Ｗフィルタが設けられたＷ画素（特定画素）は、青色光，緑色光，赤色光を受光してＷ画像信号を出力する。

なお、Ｂ画素，Ｇ画素，Ｒ画素，及びＷ画素の配列は、Ｇ画素とＢ画素とが上下に隣接させ、Ｒ画素とＷ画素とが上下に隣接するように、Ｇ画素とＲ画素が交互に配置された行と、Ｂ画素とＷ画素が交互に配置された行とを交互に並べた配列となっている（図６参照）。すなわち、イメージセンサ４８の画素配列は、Ｗ画素をＧ画素に置き換えればいわゆるベイヤー配列になる配列である。

イメージセンサ４８から出力される各色の画像信号は、ＣＤＳ（correlated double sampling）／ＡＧＣ（automatic gain control）回路５１に送信される（図２参照）。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５１は、イメージセンサ４８から出力されるアナログの画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ）や自動利得制御（ＡＧＣ）を行う。すなわち、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５１は、イメージセンサ４８が画像信号を出力する際のゲインを制御するゲイン制御部として機能する。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５１を経た画像信号は、Ａ／Ｄ変換器５２によってデジタル画像信号に変換される。こうしてデジタル化された画像信号はプロセッサ装置１６に入力される。撮像制御部５３は、プロセッサ装置１６から入力される制御信号に基づいてイメージセンサ４８の撮像制御を行う。

プロセッサ装置１６は、画像信号取得処理部６１と、画像処理部６２と、露光量指定値算出部６３と、撮像距離算出部６５と、判定部６６と、を備える。

画像信号取得処理部６１は、イメージセンサ４８から各色の画像信号を取得する。画像信号取得処理部６１は、補正処理部７１、デモザイク処理部７６、ＹＣ変換処理部７７、ノイズ除去部７８、信号変換部７９を備える。これら各部のうち、補正処理部７１、デモザイク処理部７６、ＹＣ変換処理部７７は、いわゆるＤＳＰ（Digital Signal Processor）によって実現される。

補正処理部７１は、欠陥補正処理部、オフセット処理部、ゲイン補正処理部、リニアマトリクス処理部、ガンマ変換処理部を備える。欠陥補正処理部は、受信した各色の画像信号に対して、イメージセンサ４８の欠陥画素に対応する画素の信号値を補正する欠陥補正処理を施す。オフセット処理部は、欠陥補正処理が施された画像信号から暗電流成分を除き、正確な零レベルを設定する。ゲイン補正処理部は、オフセット処理後の各色の画像信号に特定のゲインを乗じることにより各画像信号の信号レベルを整える。リニアマトリクス処理部は、ゲイン補正処理後の各色の画像信号に、色再現性を高めるためのリニアマトリクス処理を施す。ガンマ変換処理部は、リニアマトリクス処理後の画像信号に対して、明るさや彩度を整えるガンマ変換処理を施す。

デモザイク処理部７６は、ガンマ変換処理後の画像信号に対して、デモザイク処理（東方家処理，同時化処理とも言う）を施すことにより、各画素の不足した色の信号を補間により生成する。このデモザイク処理によって、全画素がＲＧＢの信号を有するようになる。また、デモザイク処理は、撮像距離算出部６５が算出する撮像距離に応じて異なる。例えば、撮像距離が長く、基準白色光に対して緑色光の成分が多い白色光が照明光のもとで得られた画像信号に対しては、第１デモザイク処理を施す。一方、撮像距離が短く、基準白色光に対して青色光が増大された照明光のもとで得られた画像信号に対しては、第２デモザイク処理を施す。

第１デモザイク処理は、Ｗ画素をＧ画素とみなして行うデモザイク処理である。図８に示すように、第１デモザイク処理では、Ｂ画素の上下に隣接するＧ画素位置のＧ画像信号（Ｇ画素の信号値）ｇ１，ｇ２と、Ｂ画素の左右に隣接するＷ画素位置のＷ画像信号（Ｗ画素の信号値）ｗ１，ｗ２との平均値を、イメージセンサ４８のＢ画素位置のＧ画像信号とする。すなわち、第１デモザイク処理では、Ｂ画素位置のＧ画像信号は「（ｇ１＋ｇ２＋ｗ１＋ｗ２）／４」になる。同様に、図９に示すように、第１デモザイク処理では、Ｒ画素の左右に隣接するＧ画素位置のＧ画像信号（Ｇ画素の信号値）ｇ３，ｇ４と、Ｒ画素の上下に隣接するＷ画素位置のＷ画像信号（Ｗ画素の信号値）ｗ３，ｗ４との平均値を、イメージセンサ４８のＲ画素位置のＧ画像信号とする。すなわち、第１デモザイク処理では、Ｒ画素位置のＧ画像信号は「（ｇ３＋ｇ４＋ｗ３＋ｗ４）／４」になる。

また、図１０に示すように、第１デモザイク処理では、Ｇ画素位置のＧ画像信号（Ｇ画素の信号値）ｇ０と、Ｇ画素の上下に隣接するＢ画素位置のＢ画像信号（Ｂ画素の信号値）ｂ１，ｂ２と、及び上記のように算出したＢ画素位置のＧ画像信号ｇ５，ｇ６と、を用いて、Ｇ画素位置のＢ画像信号を算出する。具体的には、「ｇ０＋（ｂ１−ｇ５＋ｂ２−ｇ６）／２」をＧ画素位置のＢ画像信号とする。同様に、Ｇ画素位置Ｇ画像信号ｇ０と、Ｇ画素の左右に隣接するＲ画素位置のＲ画像信号（Ｒ画素の信号値）ｒ１，ｒ２と、前述のように算出したＲ画素位置のＧ画像信号ｇ７，ｇ８と、を用いて、Ｇ画素位置のＲ画像信号を算出する。すなわち、「ｇ０＋（ｒ１−ｇ７＋ｒ２−ｇ８）／２」の値を、Ｇ画素位置のＲ画像信号とする。

そして、図１１に示すように、第１デモザイク処理では、Ｗ画素はＧ画素とみなすので、Ｗ画素の信号値ｗ０をＷ画素位置のＧ画像信号とする。Ｗ画素位置のＢ画像信号及びＲ画像信号の求め方は、Ｇ画素位置のＢ画像信号及びＲ画像信号の各信号値の求め方（図１０参照）と同様である。すなわち、Ｗ画素位置のＧ画像信号ｗ０と、Ｗ画素の左右に隣接するＢ画素位置のＢ画像信号（Ｂ画素の信号値）ｂ３，ｂ４と、前述のように算出したＢ画素位置のＧ画像信号ｇ７，ｇ８と、を用いて算出する「ｗ０＋（ｂ３−ｇ７＋ｂ４−ｇ８）／２」の値を、Ｗ画素位置のＢ画像信号とする。また、Ｗ画素位置のＧ画像信号ｗ０と、Ｗ画素の上下に隣接するＲ画素位置のＲ画像信号（Ｒ画素の信号値）ｒ３，ｒ４と、前述のように算出したＲ画素位置のＧ画像信号ｇ９，ｇ１０と、を用いて算出する「ｗ０＋（ｒ３−ｇ９＋ｒ４−ｇ１０）／２」の値を、Ｗ画素位置のＲ画像信号とする。

Ｂ画素位置のＲ画像信号は、上記のように算出したＧ画素位置のＲ画像信号と、Ｗ画素位置のＲ画像信号を用いて算出される。具体的には、図１２示すように、第１でモザイク処理では、Ｂ画素の上下に隣接するＧ画素位置のＲ画像信号ｒ５，ｒ６と、Ｂ画素の左右に隣接するＷ画素位置のＲ画像信号ｒ７，ｒ８との平均値「（ｒ５＋ｒ６＋ｒ７＋ｒ８）／４」を、Ｂ画素位置のＲ画像信号とする。同様に、Ｒ画素位置のＢ画像信号は、上記位のように算出したＧ画素位置のＢ画像信号と、Ｗ画素位置のＲ画像信号とを用いて算出される。具体的には、図１３に示すように、第１デモザイク処理では、Ｒ画素の左右に隣接するＧ画素位置のＢ画像信号ｂ５，ｂ６と、Ｒ画素の上下に隣接するＷ画素位置のＢ画像信号ｂ７，ｂ８との平均値「（ｂ５＋ｂ６＋ｂ７＋ｂ８）／４」をＲ画素位置のＢ画像信号とする。

一方、第２デモザイク処理は、Ｗ画素をＢ画素とみなして行うデモザイク処理である。図１４に示すように、第２デモザイク処理では、Ｂ画素位置のＧ画像信号を、Ｂ画素の上下に隣接するＧ画素位置のＧ画像信号（Ｇ画素の信号値）に基づいて算出する。具体的には、Ｂ画像の上下に隣接するＧ画素位置のＧ画像信号ｇ１１，ｇ１２の平均値「（ｇ１１＋ｇ１２）／２」をＢ画素位置のＧ画像信号とする。同様に、Ｒ画素位置のＧ画像信号を、Ｒ画素の左右に隣接するＧ画素位置のＧ画像信号（Ｇ画素の信号値）に基づいて算出する。具体的には、図１５に示すように、Ｒ画素の左右に隣接するＧ画素位置のＧ画像信号ｇ１３，ｇ１４の平均値「（ｇ１３＋ｇ１４）／２」を、Ｒ画素位置のＧ画像信号とする。

そして、第２デモザイク処理では、Ｂ画素とみなすＷ画素のＧ画像信号を、上記のように算出したＢ画素位置のＧ画像信号とＲ画素位置のＧ画像信号を用いて算出する。具体的には、図１６に示すように、Ｗ画素の左右に隣接するＢ画素位置のＧ画像信号ｇ１５，ｇ１６と、Ｗ画素の上下に隣接するＲ画素位置のＧ画像信号ｇ１７，ｇ１８との平均値「（ｇ１５＋ｇ１６＋ｇ１７＋ｇ１８）／４」をＷ画素位置のＧ画像信号とする。

第２デモザイク処理によるＧ画素位置のＢ画像信号及びＲ画像信号の算出方法は、第１デモザイク処理と同じである（図１０参照）。第２デモザイク処理では、Ｗ画素をＢ画素とみなすので、Ｗ画素の信号値をＷ画素位置のＢ画像信号とする。Ｗ画素位置のＲ画像信号は、上記のように算出したＷ画素位置のＧ画像信号と、Ｗ画素の上下に隣接するＲ画素のＧ画像信号及びＲ画像信号とを用いて、第１デモザイク処理におけるＢ画素位置のＲ画像信号と同様にして算出する（図１１参照）。また、第２デモザイク処理によるＢ画素位置のＲ画像信号の算出方法、及びＲ画素位置のＢ画像信号の算出方法は、第１デモザイク処理と同様である（図１２，図１３参照）。

上記のように、第１，第２デモザイク処理はそれぞれ処理方法が異なるが、どちらのデモザイク処理を画像信号に施す場合でも、結果として全画素がＲＧＢの信号を有するようになる。

ＹＣ変換処理部７７は、デモザイク処理が施された画像信号にＹＣ変換処理を施し、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｂ，Ｃｒを生成する。ＹＣ変換処理部７７が生成した輝度信号Ｙと色差信号Ｃｂ，Ｃｒは、ノイズ除去部７８に入力される。

ノイズ除去部７８は、入力された信号に例えば移動平均法やメディアンフィルタ法等によるノイズ除去処理を施す。ノイズが除去された各信号は、信号変換部７９に入力され、ＲＧＢの画像信号に再変換された後、画像処理部６２及び露光量指定値算出部６３に入力される。

画像処理部６２は、色変換部８１と、色彩強調部８２と、構造強調部８３と、表示用画像信号生成部８４とを有する。色変換部８１は、入力された１フレーム分のＢＧＲ各色の画像信号を、それぞれＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素に割り当てたＲＧＢ画像データを生成する。そして、ＲＧＢ画像データに対して、さらに３×３のマトリックス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ処理等の色変換処理を施す。

色彩強調部８２は、色変換処理済みのＲＧＢ画像データに対して、各種色彩強調処理を施す。構造強調部８３は、色彩強調処理済みのＲＧＢ画像データに対して、空間周波数強調等の構造強調処理を施す。構造強調部８３で構造強調処理が施されたＲＧＢ画像データは、観察画像として表示用画像信号生成部８４に入力される。表示用画像信号生成部８４は、観察画像を表示用形式の信号（表示用画像信号。例えば、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｂ，Ｃｒ）に変換し、モニタ１８に入力する。これにより、モニタ１８には観察画像が表示される。

露光量指定値算出部６３は、信号変換部７９から入力される画像信号に基づいて露光量指定値を算出する。露光量指定値は、観察対象を撮像する露光量を指定するための制御パラメータである。本実施形態では、照明光の光量によって露光量を制御するので、露光量指定値は、照明光の光量を指定する制御パラメータである。露光量指定値算出部６３は、露光量指定値の算出のために、入力された画像信号を用いて例えば各画素の輝度の平均値（以下、平均輝度という）を算出する。そして、平均輝度が、設定等により定められた輝度（以下、設定輝度という）よりも大きい場合、平均輝度が設定輝度に近い値になるように露光量を下げる露光量指定値を算出する。逆に、平均輝度が設定輝度よりも小さい場合は、露光量を上げ、平均輝度を設定輝度に近づける露光量指定値を算出する。平均輝度が設定輝度とほぼ等しい場合は、その平均輝度を維持する露光量を指定する露光量指定値を算出する。こうして算出された露光量指定値は、光源制御部３２に入力され、照明光の光量の決定に利用される。また、露光量指定値は、撮像距離算出部６５に入力され、撮像距離の算出に用いられる。

撮像距離算出部６５は、露光量指定値算出部６３から入力される露光量指定値に基づいて、撮像距離を算出する。露光量指定値は、上記のように照明光の光量を指定するための制御パラメータであるが、撮像距離とも相関がある。例えば、撮像距離が短くなると、観察対象からの照明光の反射光量が大きくなるので、露光量指定値は小さくなり、逆に撮像距離が長くなると、観察対象からの照明光の反射光量が小さくなるので、露光量指定値は大きくなる。撮像距離算出部６５は、この露光量指定値と撮像距離とを対応付けるテーブル（図示しない）を有しており、このテーブルを参照することによって、露光量指定値から撮像距離を算出する。露光量指定値と撮像距離とを対応付けるテーブルは、実験等により予め求められる。撮像距離算出部６５が算出した撮像距離は、判定部６６に入力され、撮像距離の長短の判定に用いられる。

判定部６６は、撮像距離算出部６５が算出した撮像距離を、予め定められた閾値と比較する。そして、撮像距離が閾値以下の場合、撮像距離が短いと判定し、その結果を光源制御部３２に入力する。一方、撮像距離が閾値よりも大きい場合、判定部６６は撮像距離が長いと判定し、その結果を光源制御部３２に入力する。光源制御部３２では、判定部６６が入力する判定結果に応じて、すなわち撮像距離の長短に応じて、照明光の分光スペクトルを決定する。なお、判定部６６は光源装置１４に設けてもよく、判定部６６が行う撮像距離の判定を光源制御部３２に行わせても良い。

次に、本実施形態の内視鏡システム１０の作用を図１７に示すフローチャートに沿って説明する。内視鏡システム１０を用いて観察を開始すると、光源装置１４は照明光として例えば基準白色光を発生させ、イメージセンサ４８は基準白色光のもとで観察対象を撮像して、画像信号を出力する。イメージセンサ４８が画像信号を出力すると、露光量指定値算出部６３が露光量指定値を算出し（Ｓ１０：露光量指定値算出ステップ）、さらに露光量指定値に基づいて撮像距離算出部６５が撮像距離を算出する（Ｓ１１：撮像距離算出ステップ）。

露光量指定値及び撮像距離が算出されると、光源制御部３２は、これらに基づいて照明光の光量及び分光スペクトルを制御する。具体的には、撮像距離が閾値よりも大きい場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）には、光源制御部３２は、基準白色光を照明光とする場合のＢ−ＬＥＤ３３，Ｇ−ＬＥＤ３４，Ｒ−ＬＥＤ３５の発光量のバランス（発光量比）に対して、Ｇ−ＬＥＤ３４の発光量を増大させた上で、照明光の光量を露光量指定値に基づいた光量に制御する（Ｓ１３：光源制御ステップ）。これにより、基準白色光よりも緑色光成分が多い分光スペクトルを有する白色光が照明光として観察対象に照射される。

このように、緑色光成分が多い照明光のもとで観察対象を撮像すると、イメージセンサ４８のＷ画素は、基準白色光のもとで観察対象を撮像する場合よりも緑色光の受光量が多くなるので、いわゆる白色画素というよりも、Ｇ画素の信号値に近くなる。照明光に含まれる青色光の成分や赤色光の成分に対して、圧倒的に緑色光の成分が多い場合は、Ｗ画素の信号値はＧ画素の信号値とほぼ同じである。したがって、デモザイク処理部７６は、Ｗ画素をＧ画素とみなす第１デモザイク処理により、各画素の不足した色の信号を生成する（Ｓ１４）。その後、第１デモザイク処理が施された画像信号に基づいた表示用画像信号が生成され（Ｓ１５）、観察画像がモニタ１８に表示される（Ｓ１６）。

上記のように、撮像距離が長い場合に、照明光の緑色光成分を増大させ、Ｗ画素をＧ画素とみなす第１デモザイク処理を施して観察画像を生成及び表示すると、イメージセンサ４８のＷ画素がはじめからＧ画素であった場合と同様な作用が得られる。すなわち、Ｇ画素がＢ画素やＲ画素の２倍あるイメージセンサで観察対象を撮像するのと同様であり、人間の目が最も敏感な緑色の解像度が向上する。また、観察画像の明るさ（表示時の輝度）に最も寄与するＧ画素が実質的に倍増することにより、ノイズが少ない状態で明るい観察画像が生成及び表示される。したがって、内視鏡システム１０は、医師が病変等を探索するために、先端部２４を観察対象から離しても、病変等を発見しやすい観察画像を提示することができる。

一方、撮像距離が閾値以下の場合（Ｓ１２：ＮＯ）、光源制御部３２は、基準白色光を照明光とする場合のＢ−ＬＥＤ３３，Ｇ−ＬＥＤ３４，Ｒ−ＬＥＤ３５の発光量のバランス（発光量比）に対して、Ｂ−ＬＥＤ３３の発光量を増大させた上で、照明光の光量を露光量指定値に基づいた光量に制御する（Ｓ１７：光源制御ステップ）。これにより、基準白色光よりも青色光成分が多い分光スペクトルを有する白色光が照明光として観察対象に照射される。

このように、青色光成分が多い照明光のもとで観察対象を撮像すると、イメージセンサ４８のＷ画素は、基準白色光のもとで観察対象を撮像する場合よりも青色光の受光量が多くなるので、Ｂ画素の信号値に近くなる。したがって、デモザイク処理部７６は、Ｗ画素をＢ画素とみなす第２デモザイク処理により、各画素の不足した色の信号を生成する（Ｓ１８）。その後、第２デモザイク処理が施された画像信号に基づいた表示用画像信号が生成され（Ｓ１５）、観察画像がモニタ１８に表示される（Ｓ１６）。

上記のように、撮像距離が短い場合に、照明光の青色光成分を増大させ、Ｗ画素をＢ画素とみなす第２デモザイク処理を施して観察画像を生成及び表示すると、イメージセンサ４８のＷ画素がはじめからＢ画素であった場合と同様な作用が得られる。すなわち、Ｂ画素がＧ画素やＲ画素の２倍あるイメージセンサで観察対象を撮像するのと同様であり、青色の見かけ上の解像度が向上する。青色波長帯域は、ヘモグロビンによる吸光が特に多い波長帯域であり、ヘモグロビンの有無や濃度がコントラストとして明瞭に表れるので、青色の解像度が向上した観察画像では、観察対象の血管の走行パターンやピットパターン等の構造が観察しやすい。したがって、内視鏡システム１０は、医師が血管の走行パターン等を詳細に観察しようとして先端部２４を観察対象に近づけ、撮像距離が短くなると、医師が観察を所望する構造が明瞭に表れた観察画像を自動的に提示することができる。

なお、上記のように、撮像距離に応じて照明光の緑色光または青色光を増大させて撮像する観察プロセスは、内視鏡システム１０による観察を終了するまで繰り返し行われる（Ｓ１９）。

上記実施形態では、撮像距離が短い場合に、基準白色光に対して青色光が多い照明光を観察対象に照射するが、図１８に示すように、青色光を増大させ、かつ、緑色光を減少させた照明光を用いることが特に好ましい。こうすると、Ｗ画素の信号値がさらにＢ画素の信号値に近づくので、血管の走行パターン等の解像度がさらに向上するからである。

また、図１９に示すように、撮像距離が短く、照明光の青色光を増大させる場合、さらに赤色光を基準白色光よりも減少させることが好ましい。これは、赤色光の反射光には血管の走行パターン等の情報はほぼ含まれていないからである。このように青色光を増大させ、かつ、赤色光を減少させた照明光を用いると、Ｗ画素の信号値がさらにＢ画素の信号値に近づくので、血管の走行パターン等の解像度がさらに向上する。

もちろん、図２０に示すように、撮像距離が短い場合、照明光の青色光を増大させる場合、さらに緑色光を基準白色光よりも低減し、かつ、赤色光を基準白色光よりも低減した照明光を用いることがさらに好ましい。また、図２１に示すように、Ｒ−ＬＥＤ３５を消灯することにより、撮像距離が短い場合には、赤色光を含まない照明光を用いても良い。図２１では、基準白色光に対して、青色光を増大させ、緑色光を低減させた上で、さらに赤色光を含まない照明光の分光スペクトルを示しているが、緑色光を基準白色光と同程度に含む場合でも、Ｒ−ＬＥＤ３５を消灯すれば血管の走行パターン等の解像度は向上する。

なお、上記実施形態では、撮像距離算出部６５は露光量指定値に基づいて撮像距離を算出しているが、撮像距離算出部６５はイメージセンサ４８から画像信号を取得する際のゲインに基づいて撮像距離を算出してもよい。この場合、撮像距離算出部６５は、例えば、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５１から自動利得制御のゲインを取得する。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５１で行う自動利得制御では、イメージセンサ４８が出力する画像信号の信号値が小さい場合にゲインが大きく、画像信号の信号値が大きい場合にはゲインが小さくなる。このため、撮像距離が短くなり、イメージセンサ４８に入射する照明光の反射光が多くなると、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５１のゲインは小さくなり、撮像距離が長くなって、イメージセンサ４８に入射する照明光の反射光が少なくなるとＣＤＳ／ＡＧＣ回路５１のゲインは大きくなる。

このため、撮像距離算出部６５は、例えばＣＤＳ／ＡＧＣ回路５１のゲインと撮像距離とを対応付けるテーブルを備えておくことにより、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５１のゲインから撮像距離を算出することができる。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５１のゲインと撮像距離とを対応付けるテーブルの内容は、実験等に基づいて、予め定めておけばよい。このように、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５１のゲインに基づいて撮像距離を算出すると、照明光の光量がＬＥＤ光源ユニット３１で実現し得る最大光量になってしまっている場合でも、撮像距離を正確に求めることができる。もちろん、露光量指定値とＣＤＳ／ＡＧＣ回路５１のゲインを両方取得し、これらに基づいてより正確な撮像距離を算出するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、撮像距離算出部６５は露光量指定値に基づいて撮像距離を算出しているが、撮像光学系２４ｂによる撮像倍率に基づいて撮像距離を算出してもよい。この場合、撮像距離算出部６５は、例えば撮像光学系２４ｂから可動レンズ４７の位置を示す制御信号を取得し、可動レンズ４７の位置、すなわちイメージセンサ４８に結像される観察対象の像の撮像倍率に基づいて撮像距離を算出する。このように、撮像光学系２４ｂの撮像倍率に基づいて撮像距離を算出すると、先端部２４と観察対象との距離を変えずに、ズーム操作をした場合でも、実質的な撮像距離を正確に算出することができる。なお、この変形例では撮像光学系２４ｂから可動レンズ４７の位置を示す制御信号を取得しているが、ズーム操作部２２ｂから可動レンズ４７の位置制御をするための制御信号を取得して撮像距離を算出してもよい。また、露光量指定値と撮像倍率とに基づいて撮像距離を算出しても良く、さらに露光量指定値と撮像倍率とＣＤＳ／ＡＧＣ回路５１のゲインとに基づいて撮像距離を算出してもよい。

なお、上記実施形態では、光源装置１４は、ＢＧＲ各色のＬＥＤ３３，３４，３５によって照明光を発生させているが、ＬＥＤ以外の光源で照明光を発生させても良い。例えば、図２２に示す内視鏡システム２００のように、ＬＥＤ光源ユニット３１及び光源制御部３２の代わりに、白色光を発生する広帯域光源２０１（例えばハロゲンランプ，白色ＬＥＤ等）と、広帯域光源２０１が発する白色光の波長帯域を制限して照明光にする回転フィルタ２０２とを光源装置１４に備えていても良い。内視鏡システム２００では、広帯域光源２０１と回転フィルタ２０２とが光源ユニットを構成する。

回転フィルタ２０２は、例えば青色光を透過するＢフィルタ２０３と、緑色光を透過するＧフィルタ２０４と、赤色光を透過するＲフィルタ２０５を有する。そして、回転フィルタ２０２は、これらの各色のフィルタ２０３，２０４，２０５のいずれかが、広帯域光源２０１が発する白色光の光路上に位置するように回転自在に設けられる。回転フィルタ２０２は、イメージセンサ４８の撮像のタイミングと同期して回転される。このため、青色光，緑色光，赤色光のうちのいずれかが観察対象に照射される。

光源制御部２１０は、露光量指定値に基づいて広帯域光源２０１が発する白色光の光量を回転フィルタ２０２の回転タイミングに同期して制御することで、青色光，緑色光，赤色光の各光量を制御する。また、光源制御部２１０は、撮像距離に基づいて青色光，緑色光，赤色光の光量比を調節する。この光量比の制御は、上記実施形態の照明光の分光スペクトルの制御と実質的に同じである。すなわち、本発明でいう照明光の分光スペクトルの制御には、青色光，緑色光，赤色光を観察対象に順次照射する場合の光量比の制御も含まれる。

内視鏡システム２００では、青色光が照射されるタイミングで観察対象を撮像すると、イメージセンサ４８のＷ画素はＢ画素で撮像する場合と同じ信号値を出力し、緑色光が照射されるタイミングで観察対象を撮像すると、Ｗ画素はＧ画素で撮像する場合と同じ信号値を出力する。同様に、赤色光が照射されるタイミングで観察対象を撮像すると、Ｗ画素はＲ画素で撮像する場合と同じ信号値を出力する。すなわち、内視鏡システム２００では、Ｗ画素については、ＢＧＲ各色の画像信号がはじめから得られ、Ｂ画素，Ｇ画素，Ｒ画素については上記実施形態と同様のデモザイク処理により欠落した画像信号が得ることができる。

上記実施形態及び変形例では、照明光を発生させるためにＬＥＤ３３，３４，３５を用いているが、ＬＥＤの代わりに、ＬＤ（レーザーダイオード）とＬＤが発するレーザ光によって蛍光を発する蛍光体とを用いることによって照明光を生成してもよい。この場合、ＬＤ、または、ＬＤと蛍光体が、光源ユニットを構成する。

また、上記実施形態及び変形例では、光源制御部３２，２１０が光源装置１４に設けられているが、光源制御部３２，２１０はプロセッサ装置１６に設けられていても良い。

上記実施形態では、光源制御部３２が撮像距離を閾値と比較することにより、照明光の青色光と緑色光のどちらかを増大させるが、光源制御部３２は第１閾値と第２閾値（第２閾値は第１閾値よりも大きい値）を予め定めておき、撮像距離が第１閾値以下の場合に照明光の青色光を増大させ、撮像距離が第２閾値以上の場合に照明光の緑色光を増大させ、撮像距離が第１閾値よりも大きく第２閾値よりも小さい場合には、例えば照明光を基準白色光にしてもよい。

上記実施形態では、イメージセンサ４８がＢ画素，Ｇ画素，Ｒ画素に加えて、青色光と緑色光と赤色光を受光するＷ画素を備えているが、Ｂ画素，Ｇ画素，Ｒ画素と、青色光と緑色光を受光する第４の画素を有するイメージセンサを用いてもよい。すなわち、本発明では、Ｗ画素はＢ画素またはＧ画素として扱うので、Ｗ画素は少なくとも青色光と緑色光を受光可能であればよい。このため、Ｗ画素の代わりに、青色光と緑色光を受光する画素をＷ画素の代わりに用いることができる。

上記実施形態では、露光量指定値算出部６３は、信号変換部７９から入力される画像信号の平均輝度に基づいて露光量指定値を算出しているが、露光量指定値算出部６３は、信号変換部７９から入力される画像信号のうち、Ｗ画素の信号値に基づいて露光量指定値を算出してもよい。Ｗ画素の代わりに、青色光と緑色光を受光する画素を有するイメージセンサを用いる場合も同様である。

上記実施形態では、ＬＥＤ光源ユニット３１にＢＧＲの三個のＬＥＤ３３，３４，３５を備えているが、ＬＥＤ光源ユニット３１に備えるＬＥＤの個数等は任意である。ＬＥＤ光源ユニット３１には、ＢＧＲ各色のＬＥＤ３３，３４，３５に加え、例えば、波長が４１０〜４１５ｎｍの青紫色の狭帯域光を発するＬＥＤ（以下、Ｖ−ＬＥＤという）を備えていても良い。Ｖ−ＬＥＤの波長帯域は、ヘモグロビンによる吸光が特に多いので、Ｖ−ＬＥＤを用いることにより、血管の走行パターンやピットパターン等の構造をさらに明瞭に観察できるようになる。このように、Ｖ−ＬＥＤを備える場合に、照明光の青色光成分を増大させるときには、Ｂ−ＬＥＤ３３の光量だけを増大させてもよいし、Ｂ−ＬＥＤ３３の光量は変化させずにＶ−ＬＥＤの光量を増大させてもよい。また、Ｂ−ＬＥＤ３３とＶ−ＬＥＤの両方の発光量を増大させることにより、全体として照明光の青色光成分を増やしてもよい。

この他、観察対象の酸素飽和度を算出する内視鏡システムにも本発明は有用である。この場合、ＬＥＤ光源ユニット３１には、酸素飽和度を算出するための信号光として用いるＬＥＤ（例えば４７３ｎｍ近傍の青色狭帯域光を発するＬＥＤ）を追加してもよいし、Ｂ−ＬＥＤ３３が発する青色光の波長帯域を一部制限する光学フィルタをＢ−ＬＥＤ３３と組み合わせて用いることで、酸素飽和度を算出するための信号光を生成してもよい。

また、本発明は、被検体に飲み込まれて使用されるカプセル型内視鏡システムにも適用することができる。図２３に示すように、カプセル型内視鏡システム３００は、カプセルハウジング３０１の中に、撮像光学系３０２と、ＬＥＤ光源ユニット３０３と、イメージセンサ３０４と、画像プロセッサ３０５と、制御モジュール３０６と、撮像した画像を外部装置に送信するための送信アンテナ３０７と、これら各部に給電するバッテリ３０８と、を備える。撮像光学系３０２，ＬＥＤ光源ユニット３０３，イメージセンサ３０４は、内視鏡システム１０の撮像光学系２４ｂ，ＬＥＤ光源ユニット３１，イメージセンサ４８と同様に構成される。画像プロセッサ３０５は、内視鏡システム１０のＣＤＳ／ＡＧＣ回路５１、Ａ／Ｄ変換器５２、画像信号取得処理部６１、画像処理部６２の機能を有する。制御モジュール３０６は、内視鏡システム１０の撮像制御部５３、露光量指定値算出部６３、撮像距離算出部６５、及び光源制御部３２の機能を有する。

１０，２００ 内視鏡システム
１２ 内視鏡
１４ 光源装置
１６ プロセッサ装置
１８ モニタ
３１ ＬＥＤ光源ユニット
３２，２１０ 光源制御部
２４ａ 照明光学系
２４ｂ 撮像光学系
４５ 照明レンズ
６１ 画像信号取得処理部
６２ 画像処理部
６３ 露光量指定値算出部
６５ 撮像距離算出部
６６ 判定部
７６ デモザイク処理部
３００ カプセル型内視鏡システム

Claims (14)

1. 観察対象に照射する照明光を発生し、かつ、前記照明光の分光スペクトルを調節可能な光源装置と、
   青色波長帯域の光を受光する青色画素と、緑色波長帯域の光を受光する緑色画素と、赤色波長帯域の光を受光する赤色画素と、少なくとも前記青色波長帯域及び前記緑色波長帯域の光を受光する特定画素とを有し、前記観察対象による前記照明光の反射光によって前記観察対象を撮像するイメージセンサと、
   前記イメージセンサが撮像する前記観察対象までの距離である撮像距離を算出する撮像距離算出部と、
   前記撮像距離に応じて前記照明光に含まれる前記青色波長帯域または前記緑色波長帯域の成分を増大させる光源制御部と、
   前記撮像距離が予め定められた閾値以下であって前記撮像距離が短い場合に前記特定画素を前記緑色画素として行う第１デモザイク処理と、前記撮像距離が前記閾値よりも大きく前記撮像距離が長い場合に前記特定画素を前記青色画素として行う第２デモザイク処理とのいずれかを、前記イメージセンサが出力する画像信号に施すデモザイク処理部と、
   を備える内視鏡システム。
2. 前記光源制御部は、前記撮像距離が長いほど前記照明光に含む前記緑色波長帯域の成分を増大させる請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記光源制御部は、前記撮像距離が短いほど前記照明光に含む前記青色波長帯域の成分を増大させる請求項１または２に記載の内視鏡システム。
4. 前記光源制御部は、前記撮像距離が短いほど前記照明光に含む前記緑色波長帯域の成分を減少させる請求項３に記載の内視鏡システム。
5. 前記光源制御部は、前記撮像距離が短いほど前記照明光に含む前記赤色波長帯域の成分を減少させる請求項３または４に記載の内視鏡システム。
6. 前記撮像距離を前記閾値と比較し、前記撮像距離が前記閾値以下の場合に前記撮像距離が短いと判定し、前記撮像距離が前記前記閾値よりも大きい場合に前記撮像距離が長いと判定する判定部を備え、
   前記光源制御部は、前記判定部から入力される判定結果に基づいて前記照明光に含まれる前記青色波長帯域または前記緑色波長帯域の成分を増大させる請求項１〜５のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
7. 前記イメージセンサが出力する画像信号に基づいて、前記観察対象を撮像する際の露光量を制御するための露光量指定値を算出する露光量指定値算出部を備え、
   前記撮像距離算出部は、前記露光量指定値に基づいて前記撮像距離を算出する請求項１〜６のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
8. 前記イメージセンサが画像信号を出力する際のゲインを制御するゲイン制御部を備え、
   前記撮像距離算出部は、前記ゲインに基づいて前記撮像距離を算出する請求項１〜７のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
9. 撮像倍率が可変な撮像光学系を備え、
   前記撮像距離算出部は、前記撮像倍率に基づいて前記撮像距離を算出する請求項１〜８のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
10. 観察対象に照射する照明光を発生し、かつ、前記照明光のスペクトルを調節可能な光源装置と、青色波長帯域の光を受光する青色画素と、緑色波長帯域の光を受光する緑色画素と、赤色波長帯域の光を受光する赤色画素と、少なくとも前記青色波長帯域及び前記緑色波長帯域の光を受光する特定画素とを有し、前記観察対象による前記照明光の反射光によって前記観察対象を撮像するイメージセンサと、を有する内視鏡システムの作動方法において、
    撮像距離算出部が、前記イメージセンサが撮像する前記観察対象までの距離である撮像距離を算出する撮像距離算出ステップと、
    光源制御部が、前記撮像距離に応じて前記照明光に含まれる前記青色波長帯域または前記緑色波長帯域の成分を増大させる光源制御ステップと、
    デモザイク処理部が、前記撮像距離が閾値以下であって前記撮像距離が短い場合に前記特定画素を前記緑色画素として行う第１デモザイク処理と、前記撮像距離が前記閾値よりも大きく前記撮像距離が長い場合に前記特定画素を前記青色画素として行う第２デモザイク処理とのいずれかを、前記イメージセンサが出力する画像信号に施すデモザイク処理ステップと、
    を備える内視鏡システムの作動方法。
11. 観察対象に照射する照明光を発生し、かつ、前記照明光のスペクトルを調節可能な光源装置と、青色波長帯域の光を受光する青色画素と、緑色波長帯域の光を受光する緑色画素と、赤色波長帯域の光を受光する赤色画素と、少なくとも前記青色波長帯域及び前記緑色波長帯域の光を受光する特定画素とを有し、前記観察対象による前記照明光の反射光によって前記観察対象を撮像するイメージセンサと、を有する内視鏡システムに用いるプロセッサ装置において、
    前記イメージセンサが撮像する前記観察対象までの距離である撮像距離を算出する撮像距離算出部と、
    前記光源装置を制御し、前記撮像距離に応じて前記照明光に含まれる前記青色波長帯域または前記緑色波長帯域の成分を増大させる光源制御部と、
    前記撮像距離が閾値以下であって前記撮像距離が短い場合に前記特定画素を前記緑色画素として行う第１デモザイク処理と、前記撮像距離が前記閾値よりも大きく前記撮像距離が長い場合に前記特定画素を前記青色画素として行う第２デモザイク処理とのいずれかを、前記イメージセンサが出力する画像信号に施すデモザイク処理部と、
    を備えるプロセッサ装置。
12. 観察対象に照射する照明光を発生し、かつ、前記照明光のスペクトルを調節可能な光源装置と、青色波長帯域の光を受光する青色画素と、緑色波長帯域の光を受光する緑色画素と、赤色波長帯域の光を受光する赤色画素と、少なくとも前記青色波長帯域及び前記緑色波長帯域の光を受光する特定画素とを有し、前記観察対象による前記照明光の反射光によって前記観察対象を撮像するイメージセンサと、を有する内視鏡システムに用いるプロセッサ装置の作動方法において、
    撮像距離算出部が、前記イメージセンサが撮像する前記観察対象までの距離である撮像距離を算出する撮像距離算出ステップと、
    光源制御部が、前記撮像距離に応じて前記照明光に含まれる前記青色波長帯域または前記緑色波長帯域の成分を増大させる光源制御ステップと、
    デモザイク処理部が、前記撮像距離が閾値以下であって前記撮像距離が短い場合に前記特定画素を前記緑色画素として行う第１デモザイク処理と、前記撮像距離が前記閾値よりも大きく前記撮像距離が長い場合に前記特定画素を前記青色画素として行う第２デモザイク処理とのいずれかを、前記イメージセンサが出力する画像信号に施すデモザイク処理ステップと、
    を備えるプロセッサ装置の作動方法。
13. 青色波長帯域の光を受光する青色画素と、緑色波長帯域の光を受光する緑色画素と、赤色波長帯域の光を受光する赤色画素と、少なくとも前記青色波長帯域及び前記緑色波長帯域の光を受光する特定画素とを有するイメージセンサと、前記イメージセンサが撮像する観察対象までの距離である撮像距離を算出する撮像距離算出部と、前記撮像距離が閾値以下であって前記撮像距離が短い場合に前記特定画素を前記緑色画素として行う第１デモザイク処理と、前記撮像距離が前記閾値よりも大きく前記撮像距離が長い場合に前記特定画素を前記青色画素として行う第２デモザイク処理とのいずれかを、前記イメージセンサが出力する画像信号に施すデモザイク処理部と、を有する内視鏡システムに用いる光源装置において、
    観察対象に照射する照明光を発生し、かつ、前記照明光の分光スペクトルを調節可能な光源ユニットと、
    前記光源ユニットを制御し、前記撮像距離に応じて前記照明光に含まれる前記青色波長帯域または前記緑色波長帯域の成分を増大させる光源制御部と、
    を備える光源装置。
14. 青色波長帯域の光を受光する青色画素と、緑色波長帯域の光を受光する緑色画素と、赤色波長帯域の光を受光する赤色画素と、少なくとも前記青色波長帯域及び前記緑色波長帯域の光を受光する特定画素とを有するイメージセンサと、前記イメージセンサが撮像する観察対象までの距離である撮像距離を算出する撮像距離算出部と、前記撮像距離が閾値以下であって前記撮像距離が短い場合に前記特定画素を前記緑色画素として行う第１デモザイク処理と、前記撮像距離が前記閾値よりも大きく前記撮像距離が長い場合に前記特定画素を前記青色画素として行う第２デモザイク処理とのいずれかを、前記イメージセンサが出力する画像信号に施すデモザイク処理部と、を有する内視鏡システムに用いる光源装置の作動方法において、
    光源制御部が、観察対象に照射する照明光を発生させる光源ユニットを制御し、前記撮像距離に応じて、前記照明光に含まれる前記青色波長帯域または前記緑色波長帯域の成分を増大させる光源制御ステップを備える光源装置の作動方法。

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