JP6137892B2 - 撮像システム - Google Patents

Description

本発明は、撮影用の複数の画素のうち読み出し対象として任意に指定された画素から光電変換後の電気信号を画像情報として出力可能である撮像システムに関する。

従来、医療分野においては、患者等の被検体の臓器を観察する際に内視鏡システムが用いられている。内視鏡システムは、たとえば可撓性を有する細長形状をなし、被検体の体腔内に挿入される撮像装置（電子スコープ）と、撮像装置の先端に設けられた体内画像を撮像する撮像素子と、被検体を照明する照明光を出射する光源装置と、撮像素子が撮像した体内画像に所定の画像処理を行う処理装置（外部プロセッサ）と、処理装置が画像処理を行った体内画像を表示可能な表示装置とを有する。内視鏡システムを用いて体内画像を取得する際には、被検体の体腔内に挿入部を挿入した後、この挿入部の先端から体腔内の生体組織に照明光を照射し、撮像素子が体内画像を撮像する。医師等のユーザは、表示装置が表示する体内画像に基づいて、被検体の臓器の観察を行う。

このような内視鏡システムが有する撮像素子として、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサを適用する場合がある。ＣＭＯＳセンサは、ライン毎にタイミングをずらして露光または読み出しを行うローリングシャッタ方式によって画像データを生成する。

上述した内視鏡システムにおいて、撮像素子における電荷の読み出しを行っているラインがある期間は、光源装置が出射する照明光を消灯して撮影を行う技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２００８−２９６２１号公報

しかしながら、上述した従来技術では、ＣＭＯＳ型の撮像素子で露光してから電荷を読み出すまでの一連の処理をライン毎に異なるタイミングで行っているため、照明の発光タイミングによっては、撮像素子のライン毎に露光時間が異なることで、画像に露光ムラが生じ、画質が低下するという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、撮像素子で露光してから電荷を読み出すまでの一連の処理をライン毎に異なるタイミングで行ったとしても、画質が低下することを防止することができる撮像システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像システムは、被写体に対して、波長帯域が互いに異なる複数の照明光を順次切り替えて出射する照明部と、光を受光して光電変換を行うことにより撮像信号を生成する画素が２次元状に配列された受光部と、前記受光部から水平ライン毎に前記撮像信号を順次読み出す読み出し部と、前記読み出し部が前記受光部の最初の水平ラインの読み出し開始から次の最初の水平ラインの読み出し開始までの第１の期間、前記照明部に第１の照明光を出射させ、前記第１の期間の終了後、次の前記受光部の最初の水平ラインの読み出し開始までの第２の期間、前記第１の照明光と波長帯域が異なる第２の照明光を前記照明部に出射させ、前記第２の期間の終了後、次の前記受光部の最初の水平ラインの読み出し開始までの第３の期間、前記第１の照明光を前記照明部に出射させる一連の処理を前記照明部に実行させる照明制御部と、前記読み出し部が前記受光部から読み出した前記第１の期間における第１の撮像信号と前記第２の期間における第２の撮像信号とを加算した加算信号から前記第３の期間における第３の撮像信号を減算することによって、前記第２の照明光に対応する単色の色信号を生成する画像処理部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像システムは、上記発明において、前記照明制御部は、前記一連の処理を前記照明部に繰り返し実行させ、前記画像処理部は、前記第３の撮像信号から前記第１の照明光に対応する第１の色信号を生成し、該第１の色信号と前記単色の色信号とを加算することによって、表示用の画像信号を順次生成することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像システムは、上記発明において、前記画像処理部は、前記第３の期間の読み出し開始に応じて前記読み出し部によって読み出しが開始されるフレームを基準にして、前２フレーム分の前記加算信号および後２フレーム分の前記加算信号それぞれに対して前記第３の撮像信号を減算することによって、互いに異なる前記単色の色信号を生成し、該単色の色信号と前記第１の色信号とを加算することによって、前記画像信号を生成することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像システムは、上記発明において、当該撮像システムは、前記照明部が出射する照明光に応じて観察方法を切り替える複数の観察モードを設定することが可能であり、前記画像処理部は、前記観察モードに基づいて、前記単色の色信号および前記第１の色信号のいずれかを選択することによって、前記画像信号を生成することを特徴とする。

本発明にかかる撮像システムによれば、照明制御部が受光部から水平ライン毎に撮像信号を順次読み出す読み出し部と、読み出し部が受光部の最初の水平ラインの読み出し開始から次の最初の水平ラインの読み出し開始までの第１の期間、照明部に第１の照明光を出射させ、第１の期間の終了後、次の受光部の最初の水平ラインの読み出し開始までの第２の期間、第１の照明光と波長帯域が異なる照明光を照明部に出射させ、第２の期間の終了後、次の受光部の最初の水平ラインの読み出し開始までの第３の期間、第１の照明光を照明部に出射させる一連の処理を実行させ、画像処理部が読み出し部によって受光部から読み出された第１の期間における第１の撮像信号と第２の期間における第２の撮像信号とを加算した加算信号から第３の期間における第３の撮像信号を減算することによって、波長帯域が異なる第２の照明光に対応する単色の色信号を生成する。この結果、撮像素子で露光してから電荷を読み出すまでの一連の処理をライン毎に異なるタイミングで行ったとしても、画質が低下することを防止することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの概略構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの撮影時における光源装置が出射する照明光の出射タイミング、撮像素子の露光と読み出しタイミングおよび画像処理部による処理を模式的に示す図である。 図４は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡システムの撮影時における光源装置が出射する照明光の出射タイミング、撮像素子の露光と読み出しタイミングおよび画像処理部による処理を模式的に示す図である。 図５は、本発明の実施の形態２の変形例１にかかる内視鏡システムの撮影時における光源装置が出射する照明光の出射タイミング、撮像素子の露光と読み出しタイミングおよび画像処理部による処理を模式的に示す図である。 図６は、本発明の実施の形態２の変形例１にかかる内視鏡システムの画像処理部が実行する動画表示処理の概要を示す模式図である。 図７は、本発明の実施の形態３にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。 図８は、本発明の実施の形態３にかかる内視鏡システムの撮影時における光源装置が出射する照明光の出射タイミング、撮像素子の露光と読み出しタイミングおよび画像処理部による処理を模式的に示す図である。 図９は、本発明の実施の形態４にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。 図１０は、本発明の実施の形態４にかかる内視鏡システムの撮影時における光源装置が出射する照明光の出射タイミング、撮像素子の露光と読み出しタイミングおよび画像処理部による処理を模式的に示す図である。 図１１は、本発明の実施の形態５にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。 図１２は、本発明の実施の形態５にかかる内視鏡システムの撮影時における光源装置が出射する照明光の出射タイミング、撮像素子の露光と読み出しタイミングおよび画像処理部による処理を模式的に示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）として、患者等の被検体の体腔内の画像を撮像して表示する医療用の内視鏡システムを撮像システムとして説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの概略構成を示す図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。

図１および図２に示す内視鏡システム１は、被検体の体腔内に先端部を挿入することによって被検体の体内画像を撮像する内視鏡２（電子スコープ）と、内視鏡２の先端から出射する照明光を発生する光源装置３と、内視鏡２が撮像した体内画像に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡システム１全体の動作を統括的に制御する処理装置４（外部プロセッサ）と、処理装置４が画像処理を施した体内画像を表示する表示装置５と、を備える。

内視鏡２は、可撓性を有する細長形状をなす挿入部２１と、挿入部２１の基端側に接続され、各種の操作信号の入力を受け付ける操作部２２と、操作部２２から挿入部２１が延びる方向と異なる方向に延び、光源装置３および処理装置４に接続する各種ケーブルを内蔵するユニバーサルコード２３と、を備える。

挿入部２１は、光を受光して光電変換を行うことにより信号を生成する画素が２次元状に配列された撮像素子２４４を内蔵した先端部２４と、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部２５と、湾曲部２５の基端側に接続され、可撓性を有する長尺状の可撓管部２６と、を有する。

先端部２４は、グラスファイバ等を用いて構成されて光源装置３が発光した光の導光路をなすライトガイド２４１と、ライトガイド２４１の先端に設けられた照明レンズ２４２と、集光用の光学系２４３と、光学系２４３の結像位置に設けられ、光学系２４３が集光した光を受光して電気信号に光電変換して所定の信号処理を施す撮像素子２４４と、を有する。

光学系２４３は、一または複数のレンズを用いて構成され、画角を変化させる光学ズーム機能および焦点を変化させるフォーカス機能を有する。

撮像素子２４４は、光学系２４３からの光を光電変換して電気信号（撮像信号）を生成するセンサ部２４４ａと、センサ部２４４ａが出力した電気信号に対してノイズ除去やＡ／Ｄ変換を行うアナログフロントエンド部２４４ｂ（以下、「ＡＦＥ部２４４ｂ」という）と、ＡＦＥ部２４４ｂが出力したデジタル信号（画像信号）をパラレル／シリアル変換して外部に送信するＰ／Ｓ変換部２４４ｃと、センサ部２４４ａの駆動タイミング、ＡＦＥ部２４４ｂおよびＰ／Ｓ変換部２４４ｃにおける各種信号処理のパルスを発生するタイミングジェネレータ２４４ｄと、撮像素子２４４の動作を制御する撮像制御部２４４ｅと、を有する。撮像素子２４４は、ＣＭＯＳセンサである。

センサ部２４４ａは、光量に応じた電荷を蓄積するフォトダイオードおよびフォトダイオードが蓄積した電荷を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の画素が２次元状に配列され、光学系２４３からの光を光電変換して電気信号（撮像信号）を生成する受光部２４４ｆと、受光部２４４ｆの複数の画素のうち読み出し対象として任意に設定された画素が生成した電気信号を画像情報として順次読み出す読み出し部２４４ｇと、を有する。また、読み出し部２４４ｇは、受光部２４４ｆから水平ライン毎に電気信号（撮像信号）を順次読み出してＡＦＥ部２４４ｂへ出力する。

ＡＦＥ部２４４ｂは、電気信号（アナログ）に含まれるノイズ成分を低減するノイズ低減部２４４ｈと、電気信号の増幅率（ゲイン）を調整して一定の出力レベルを維持するＡＧＣ（Automatic Gain Control）部２４４ｉと、ＡＧＣ部２４４ｉを介して出力された画像情報（画像信号）としての電気信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部２４４ｊと、を有する。ノイズ低減部２４４ｈは、たとえば相関二重サンプリング（Correlated Double Sampling）法を用いてノイズの低減を行う。

撮像制御部２４４ｅは、処理装置４から受信した設定データに従って先端部２４の各種動作を制御する。撮像制御部２４４ｅは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や各種プログラムを記録するレジスタ等を用いて構成される。

操作部２２は、湾曲部２５を上下方向および左右方向に湾曲させる湾曲ノブ２２１と、被検体の体腔内に生体鉗子、電気メスおよび検査プローブ等の処置具を挿入する処置具挿入部２２２と、処理装置４、光源装置３に加えて、送気手段、送水手段、画面表示制御等の周辺機器の操作指示信号を入力する操作入力部である複数のスイッチ２２３と、を有する。処置具挿入部２２２から挿入される処置具は、先端部２４の処置具チャンネル（図示せず）を経由して開口部（図示せず）から表出する。

ユニバーサルコード２３は、ライトガイド２４１と、一または複数の信号線をまとめた集合ケーブル２４５と、を少なくとも内蔵している。

つぎに、光源装置３の構成について説明する。光源装置３は、照明部３１と、照明制御部３２と、を備える。

照明部３１は、照明制御部３２の制御のもと、被写体に対して、波長帯域が互いに異なる複数の照明光を順次切り替えて出射する。照明部３１は、光源部３１ａと、光源ドライバ３１ｂと、回転フィルタ３１ｃと、駆動部３１ｄと、駆動ドライバ３１ｅと、を有する。

光源部３１ａは、白色ＬＥＤおよび一または複数のレンズ等を用いて構成され、光源ドライバ３１ｂの制御のもと、白色光を回転フィルタ３１ｃへ出射する。光源部３１ａが発生させた白色光は、回転フィルタ３１ｃおよびライトガイド２４１を経由して先端部２４の先端から被写体に向けて出射される。

光源ドライバ３１ｂは、照明制御部３２の制御のもと、光源部３１ａに対して電流を供給することにより、光源部３１ａに白色光を出射させる。

回転フィルタ３１ｃは、光源部３１ａが出射する白色光の光路上に配置され、回転することにより、光源部３１ａが出射した白色光のうち所定の波長帯域の光のみを透過させる。具体的には、回転フィルタ３１ｃは、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）それぞれの波長帯域を有する光を透過させる赤色フィルタ３１１、緑色フィルタ３１２および青色フィルタ３１３を有する。回転フィルタ３１ｃは、回転することにより、赤、緑および青の波長帯域（例えば、赤：６００ｎｍ〜７００ｎｍ、緑：５００ｎｍ〜６００ｎｍ、青：４００ｎｍ〜５００ｎｍ）の光を順次透過させる。これにより、光源部３１ａが出射する白色光（Ｗ照明）は、狭帯域化した赤色光（Ｒ照明）、緑色光（Ｇ照明）および青色光（Ｂ照明）いずれかの光を内視鏡２に順次出射（面順次方式）することができる。

駆動部３１ｄは、ステッピングモータやＤＣモータ等を用いて構成され、回転フィルタ３１ｃを回転動作させる。

駆動ドライバ３１ｅは、照明制御部３２の制御のもと、駆動部３１ｄに所定の電流を供給する。

照明制御部３２は、読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの最初のラインの読み出し開始から次の最初の水平ラインの読み出し開始までの第１の期間、照明部３１に第１の照明光を出射させ、第１の期間の終了後、次の受光部２４４ｆの最初のラインの読み出し開始までの第２の期間、第１の照明光と波長帯域が異なる第２の照明光を照明部３１に出射させ、第２の期間の終了後、次の受光部２４４ｆの最初のラインの読み出し開始までの第３の期間、第１の照明光を照明部３１に出射させる一連の処理を照明部３１に繰り返し実行させる。具体的には、照明制御部３２は、第１の期間にＧ照明を照明部３１に出射させ、第２の期間にＲ照明を照明部３１に出射させ、第３の期間にＧ照明を照明部３１に出射させる。

次に、処理装置４の構成について説明する。処理装置４は、Ｓ／Ｐ変換部４０１と、画像処理部４０２と、明るさ検出部４０３と、調光部４０４と、読出アドレス設定部４０５と、駆動信号生成部４０６と、入力部４０７と、記録部４０８と、制御部４０９と、基準クロック生成部４１０と、を備える。

Ｓ／Ｐ変換部４０１は、撮像素子２４４から入力された画像情報（電気信号）をシリアル／パラレル変換して画像処理部４０２に出力する。なお、画像情報には、撮像信号および撮像素子２４４を補正する補正パラメータ等が含まれる。

画像処理部４０２は、Ｓ／Ｐ変換部４０１から入力された画像情報をもとに、表示装置５が表示する体内画像を生成する。画像処理部４０２は、画像情報に対して、所定の画像処理を実行して体内画像を生成する。ここで、画像処理としては、同時化処理、オプティカルブラック低減処理、ホワイトバランス調整処理、カラーマトリクス演算処理、ガンマ補正処理、色再現処理、エッジ強調処理、複数の画像データを合成する合成処理およびフォーマット変換処理等である。さらに、画像処理部４０２は、読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆから読み出した第１の期間における第１の撮像信号と第２の期間における第２の撮像信号とを加算した加算信号から第３の期間における第３の撮像信号を減算することによって、波長帯域が異なる第２の照明光（第２の期間の照明光）に対応する単色の色信号を生成する。さらにまた、画像処理部４０２は、第３の撮像信号から第１の照明光に対応する第１の色信号を生成する。また、画像処理部４０２は、Ｓ／Ｐ変換部４０１から入力された画像情報を制御部４０９または明るさ検出部４０３へ出力する。

明るさ検出部４０３は、画像処理部４０２から入力されるＲＧＢ画像情報から、各画素に対応する明るさレベルを検出し、検出した明るさレベルを内部に設けられたメモリに記録するとともに制御部４０９へ出力する。また、明るさ検出部４０３は、検出した明るさレベルをもとにゲイン調整値を算出し、ゲイン調整値を画像処理部４０２へ出力する。

調光部４０４は、制御部４０９の制御のもと、明るさ検出部４０３が算出した光照射量をもとに光源装置３が発生する光量や発光タイミング等を設定し、この設定した条件を含む調光信号を光源装置３へ出力する。

読出アドレス設定部４０５は、センサ部２４４ａの受光面における読み出し対象の画素および読み出し順序を設定する機能を有する。すなわち、読出アドレス設定部４０５は、ＡＦＥ部２４４ｂがセンサ部２４４ａから読み出す画素のアドレスを設定する機能を有する。また、読出アドレス設定部４０５は、設定した読み出し対象の画素のアドレス情報を画像処理部４０２へ出力する。

駆動信号生成部４０６は、撮像素子２４４を駆動するための駆動用のタイミング信号を生成し、集合ケーブル２４５に含まれる所定の信号線を介してタイミングジェネレータ２４４ｄへ送信する。このタイミング信号は、読み出し対象の画素のアドレス情報を含む。

入力部４０７は、内視鏡システム１の動作を指示する動作指示信号等の各種信号の入力を受け付ける。

記録部４０８は、フラッシュメモリやＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の半導体メモリを用いて実現される。記録部４０８は、内視鏡システム１を動作させるための各種プログラム、および内視鏡システム１の動作に必要な各種パラメータ等を含むデータを記録する。また、記録部４０８は、処理装置４の識別情報を記録する。ここで、識別情報には、処理装置４の固有情報（ＩＤ）、年式、スペック情報、伝送方式および伝送レート等が含まれる。

制御部４０９は、ＣＰＵ等を用いて構成され、撮像素子２４４および光源装置３を含む各構成部の駆動制御、および各構成部に対する情報の入出力制御などを行う。制御部４０９は、撮像制御のための設定データを、集合ケーブル２４５に含まれる所定の信号線を介して撮像制御部２４４ｅへ送信する。制御部４０９は、撮像素子２４４の各ラインの露光タイミングと読み出しタイミングを含む同期信号を光源装置３に出力する。

基準クロック生成部４１０は、内視鏡システム１の各構成部の動作の基準となる基準クロック信号を生成し、内視鏡システム１の各構成部に対して生成した基準クロック信号を供給する。

次に、表示装置５について説明する。表示装置５は、映像ケーブルを介して処理装置４が生成した体内画像情報に対応する体内画像を受信して表示する。表示装置５は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）を用いて構成される。

以上の構成を有する内視鏡システム１の撮影時における光源装置３が出射する照明光の出射タイミング、撮像素子２４４の露光と読み出しタイミングおよび画像処理部４０２による処理について説明する。

図３は、内視鏡システム１の撮影時における光源装置３が出射する照明光の出射タイミング、撮像素子２４４の露光と読み出しタイミングおよび画像処理部４０２による処理を模式的に示す図である。図３（ａ）は、時間を示す。図３（ｂ）は、光源装置３が出射する照明光の出射タイミングを示す。図３（ｃ）は、撮像素子２４４の露光と読み出しタイミングを示す。図３（ｄ）は、画像処理部４０２による画像生成処理の内容を示す。

図３に示すように、照明制御部３２は、照明部３１を制御し、撮像素子２４４のフレームレートに同期して回転フィルタ３１ｃを回転することによって、面順次方式で異なる波長帯域のＧ照明（緑色光）、Ｒ照明（赤色光）およびＢ照明（青色光）を照明部３１に出射させる。

具体的には、照明制御部３２は、読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆのフレームＦ１の最初の水平ラインから次のフレームＦ２の最初の水平ラインを読み出すまでの第１の期間Ｔ１において照明部３１にＧ照明を出射させる。

続いて、照明制御部３２は、読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆのフレームＦ２の最初の水平ラインから次のフレームＦ３の最初の水平ラインを読み出すまでの第２の期間Ｔ２において照明部３１にＲ照明を出射させる。この際、読み出し部２４４ｇは、Ｇ照明による露光期間とＲ照明による露光期間とが混在したフレームＦ１のＧＲ画像データＤ１を受光部２４４ｆから読み出して画像処理部４０２へ出力する。

その後、照明制御部３２は、読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆのフレームＦ３の最初の水平ラインから次のフレームＦ４の最初の水平ラインを読み出しまでの第３の期間Ｔ３において照明部３１にＧ照明を出射させる。この際、読み出し部２４４ｇは、Ｒ照明による露光期間とＧ照明による露光期間とが混在したフレームＦ２のＲＧ画像データＤ２を受光部２４４ｆから読み出して画像処理部４０２へ出力する。さらに、画像処理部４０２は、ＧＲ画像データＤ１とＲＧ画像データＤ２とを加算したＧＲＲＧ画像データＭ１を生成する。具体的には、画像処理部４０２は、ＧＲ画像データＤ１とＲＧ画像データＤ２とを画素毎に輝度値を加算することによって、ＧＲＲＧ画像データＭ１を生成する。

続いて、照明制御部３２は、読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆのフレームＦ４の最初の水平ラインから次のフレームＦ５の最初の水平ラインを読み出すまでの第４の期間Ｔ４において照明部３１にＧ照明を出射させる。この際、読み出し部２４４ｇは、Ｇ照明のみの露光期間のフレームＦ３のＧ画像データＤ３を受光部２４４ｆから読み出して画像処理部４０２へ出力する。さらに、画像処理部４０２は、ＧＲＲＧ画像データＭ１から画像データＤ３を減算することによって、単色のＲ画像データＳ１を生成する。具体的には、画像処理部４０２は、ＧＲＲＧ画像データＭ１から画像データＤ３を画素毎に輝度値を減算することによって、単色のＲ画像データＳ１を生成する。これにより、画像処理部４０２は、３フレームを一組として単色の画像データを生成することができる。

その後、照明制御部３２は、読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆのフレームＦ５の最初の水平ラインから次のフレームＦ６の最初の水平ラインを読み出すまでの第５の期間Ｔ５において照明部３１にＢ照明を出射させる。この際、読み出し部２４４ｇは、Ｇ照明による露光期間とＢ照明による露光期間とが混在したフレームＦ４のＧＢ画像データＤ４を受光部２４４ｆから読み出して画像処理部４０２へ出力する。

続いて、照明制御部３２は、読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆのフレームＦ６の最初の水平ラインから次のフレームＦ７の水平ラインを読み出すまでの第６の期間Ｔ６において照明部３１にＧ照明を出射させる。この際、読み出し部２４４ｇは、Ｂ照明による露光期間とＧ照明による露光期間とが混在したフレームＦ５のＢＧ画像データＤ５を受光部２４４ｆから読み出して画像処理部４０２へ出力する。さらに、画像処理部４０２は、ＧＢ画像データＤ４とＢＧ画像データＤ５とを画素毎に輝度値を加算してＧＢＢＧ画像データＭ２を生成する。

その後、照明制御部３２は、読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆのフレームＦ７の最初の水平ラインから次のフレームＦ８の水平ラインを読み出すまでの第７の期間Ｔ７において照明部３１にＧ照明を出射させる。この際、読み出し部２４４ｇは、Ｇ照明のみの露光期間のフレームＦ６のＧ画像データＤ６を受光部２４４ｆから読み出して画像処理部４０２へ出力する。さらに、画像処理部４０２は、ＧＢＢＧ画像データＭ２からＧ画像データＤ６を画素毎に輝度値を減算することによって、単色のＢ画像データＳ３を生成する。さらにまた、画像処理部４０２は、Ｒ画像データＳ１、Ｇ画像データＳ２およびＢ画像データＳ３を画素毎に輝度値を加算（合成）して白色のＷ画像データＷ１を生成し、Ｗ画像データＷ１を表示装置５へ出力する。これにより、画像処理部４０２は、６フレーム単位でＲＧＢの各色の画像データを生成することができる。この結果、表示装置５は、カラーの体内画像を表示することができる。

このように、照明制御部３２は、照明部３１にＲ照明またはＢ照明を１フレーム期間毎に出射させるとともに、Ｒ照明またはＢ照明の前後にＧ照明を１フレーム期間出射させる一連の処理を照明部３１に繰り返し実行させる。また、画像処理部４０２は、Ｒ照明による露光期間またはＢ照明による露光期間の前後の画像データを加算して次のフレームのＧ照明のみによる露光時間のＧ画像データで減算することによって、Ｒ照明のＲ画像データまたはＢ照明のＢ画像データを生成する。これにより、各色の画像を順次生成することができる。

以上説明した本発明の実施の形態１によれば、照明制御部３２が第１の期間、照明部３１に第１の照明光を出射させ、第１の期間の終了後、第２の期間、第１の照明光と波長帯域が異なる第２の照明光を照明部３１に出射させ、第２の期間の終了後、第３の期間、第１の照明光を照明部３１に出射させる一連の処理を照明部３１に実行させ、画像処理部４０２が第１の期間における第１の撮像信号と第２の期間における第２の撮像信号とを加算した加算信号から第３の期間における第３の撮像信号を減算することによって、異なる波長帯域に対応する第２の照明光（赤色または青色）に対応する単色の色信号を生成する。この結果、撮像素子２４４で露光してから電荷を読み出すまでの一連の処理をライン毎に異なるタイミングで行ったとしても、画質が低下することを防止することができる。

また、本発明の実施の形態１によれば、６フレームで１画像を生成することができるので、Ｒ照明またはＢ照明の照明効率を１００％で行うことができるとともに、Ｇ照明の照明効率を５０％まで向上させることができる。

なお、本発明の実施の形態１では、第１の期間および第３の期間においてＧ照明で露光していたが、たとえばＲ照明であってもよい。この場合、第２の期間においてＧ照明またはＢ照明で露光すればよい。さらに、第１の期間および第３の期間においてＢ照明で露光してもよい。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２にかかる内視鏡システムは、５フレーム単位で１枚のカラー画像を生成する。また、本実施の形態２にかかる内視鏡システムは、上述した実施の形態１にかかる内視鏡システムと同一の構成を有する。このため、以下においては、内視鏡システムの撮影時における光源装置が出射する照明光の出射タイミング、撮像素子の露光と読み出しタイミングおよび画像処理部による処理について説明する。なお、上述した実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付して説明する。

図４は、本実施の形態２にかかる内視鏡システム１の撮影時における光源装置３が出射する照明光の出射タイミング、撮像素子２４４の露光と読み出しタイミングおよび画像処理部４０２による処理を模式的に示す図である。図４（ａ）は、時間を示す。図４（ｂ）は、光源装置３が出射する照明光の出射タイミングを示す。図４（ｃ）は、撮像素子２４４の露光と読み出しタイミングを示す。図４（ｄ）は、画像処理部４０２による画像生成処理の内容を示す。図４（ｅ）は、表示装置５が表示する画像の内容を示す。

図４に示すように、照明制御部３２は、第２の照明光を１フレーム期間出射させるとともに、第２の照明光の前後を挟み込むように第１の照明光を１フレーム期間出射させる処理を照明部３１に繰り返し実行させる。

具体的には、照明制御部３２は、Ｒ照明を１フレーム期間出射させるとともに、Ｒ照明の前後を挟み込むようにＧ照明を１フレーム期間出射させる第１の照明パターンと、Ｂ照明を１フレーム期間出射させるとともに、Ｂ照明の前後を挟み込むようにＧ照明を１フレーム期間出射させる第２の照明パターンとを交互に入れ替えながら繰り返す一連の処理を照明部３１に実行させる。より具体的には、図４に示すように、照明制御部３２は、照明部３１にＧ照明を１フレーム期間出射させた後、Ｒ照明を１フレーム期間出射させ、その後、Ｇ照明を１フレーム期間出射させる（第１の照明パターン）。続いて、照明制御部３２は、再度、照明部３１にＧ照明を１フレーム期間出射させた後、Ｂ照明を１フレーム期間出射させ、その後、Ｇ照明を１フレーム期間出射させる（第２の照明パターン）。

また、図４に示す状況下では、５フレームに１回、単色のフレーム（Ｇ照明）ができる。このため、画像処理部４０２は、単色のフレームを中央とする５フレームを一組とし、第１の組の最後の２フレーム（最新の２フレーム）を次の第２の組の最初の２フレームとして重複させて順次入れ替えることで、ＲＧＢの各画像データをそれぞれ生成することによって、３フレームに１枚の割合で白色の画像データを生成する。図４に示すように、たとえば、画像処理部４０２は、フレームＦ１のＧＲ画像データＤ１１と、フレームＦ２のＲＧ画像データＤ１２と、フレームＦ３のＧ画像データＤ１３と、フレームＦ４のＧＢ画像データＤ１４と、フレームＦ５のＢＧ画像データＤ１５とを一組（第１の組）とし、フレームＦ４のＧＢ画像データＤ１４と、フレームＦ５のＢＧ画像データＤ１５と、フレームＦ６のＧ画像データＤ１６と、フレームＦ７のＧＲ画像データＤ１７と、フレームＦ８のＲＧ画像データＤ１８とを別の一組（第２の組）とする。

画像処理部４０２は、第１の組を用いて白色の画像データを生成する場合、ＧＲ画像データＤ１１とＲＧ画像データＤ１２とを画素毎に輝度値を加算してＧＲＲＧ画像データＭ１１を生成し、ＧＲＲＧ画像データＭ１１とＧ画像データＤ１３とを画素毎に輝度値を減算することによって、単色のＲ２画像データＳ１４を生成する。さらに、画像処理部４０２は、ＧＢ画像データＤ１４とＢＧ画像データＤ１５とを画素毎に輝度値を加算してＧＢＢＧ画像データＭ１２を生成し、ＧＢＢＧ画像データＭ１２とＧ画像データＤ１３とを画素毎に輝度値を減算することによって、単色のＢ２画像データＳ１６を生成する。そして、画像処理部４０２は、Ｒ２画像データＳ１４、Ｇ２画像データＳ１５およびＢ２画像データＳ１６を画素毎に輝度値を加算して白色のＷ画像データＷ１２を生成し、このＷ画像データＷ１２を表示装置５に出力する。これにより、表示装置５は、カラーの体内画像を表示することができる。

また、画像処理部４０２は、第２の組を用いて白色の画像データを生成する場合、ＧＢＢＧ画像データＭ１２とＧ画像データＤ１６とを画素毎に輝度値を減算することによって単色のＢ３画像データＳ１７を生成する。さらに、画像処理部４０２は、ＧＲ画像データＤ１７とＲＧ画像データＤ１８とを画素毎に輝度値を加算してＧＲＲＧ画像データＭ１３を生成し、ＧＲＲＧ画像データＭ１３とＧ画像データＤ１６とを画素毎に輝度値を減算することによって、単色のＲ３画像データＳ１９を生成する。そして、画像処理部４０２は、Ｂ３画像データＳ１７、Ｇ３画像データＳ１８およびＲ３画像データＳ１９を画素毎に輝度値を加算して白色のＷ画像Ｗ１３を生成し、このＷ画像データＷ１３を表示装置５に出力する。

このように、内視鏡システム１が動画撮影を行う場合、画像処理部４０２は、第３の期間の読み出し開始に応じて読み出し部２４４ｇによって読み出しが開始される単色の画像データＧのフレームを基準にして、前２フレーム分の加算した画像データ（加算信号）および後フレーム分の２フレーム分の画像データ（加算信号）と画像データＧとを用いてＲＧＢそれぞれの各画像データを生成し、ＲＧＢの各画像データを加算（合成）することによって白色の画像データを生成する。これにより、２連続照明色（たとえばＧ照明）以外の露光時間が１フレーム期間になるため、被写体のブレが少ない画像データを生成することができる。また、Ｒ照明およびＢ照明は、実質的に同時露光またはグローバルシャッタと同等の露光を行うことができる。

以上説明した本発明の実施の形態２によれば、画像処理部４０２が第３の期間の読み出し開始に応じて読み出し部２４４ｇによって読み出しが開始されるフレームを基準にして、前２フレーム分の加算信号と後２フレーム分の加算信号からそれぞれ第３の画像信号を減算することによって、互いに異なる前記単色の色信号を生成し、この単色の色信号と第１の色信号とを合成することによって表示用の画像信号を生成する。これにより、２連続照明色以外の露光時間が１フレーム期間になるため、被写体のブレが少ない画像データを生成することができる。

（実施の形態２の変形例１）
次に、本発明の実施の形態２の変形例１について説明する。本実施の形態２の変形例１は、静止画撮影時において５フレームを一組として白色の画像データを生成する。また、本実施の形態２の変形例１にかかる内視鏡システムは、上述した実施の形態１の内視鏡システムと同様の構成を有する。このため、以下においては、本実施の形態２の変形例１にかかる内視鏡システムの静止画撮影時における光源装置が出射する照明光の出射タイミング、撮像素子の露光と読み出しタイミングおよび画像処理部による処理について説明する。なお、上述した実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付して説明する。

図５は、本実施の形態２の変形例１にかかる内視鏡システム１の静止画撮影時における光源装置３が出射する照明光の出射タイミング、撮像素子２４４の露光と読み出しタイミングおよび画像処理部４０２による処理を模式的に示す図である。図５（ａ）は、時間を示す。図５（ｂ）は、光源装置３が出射する照明光の出射タイミングを示す。図５（ｃ）は、撮像素子２４４の露光と読み出しタイミングを示す。図５（ｄ）は、画像処理部４０２による画像生成処理の内容を示す。

図５に示すように、照明制御部３２は、制御部４０９を介して入力部４０７から静止画撮影を指示する指示信号が入力された場合、第２の照明光を１フレーム期間出射させるとともに、第２の照明光の前後を挟み込むように第１の照明光を１フレーム期間出射させる処理を照明部３１に繰り返し実行させる。

具体的には、照明制御部３２は、Ｒ照明を１フレーム期間出射させるとともに、Ｒ照明の前後を挟み込むようにＧ照明を１フレーム期間出射させる第１の照明パターンと、Ｂ照明を１フレーム期間出射させるとともに、Ｂ照明の前後を挟み込むようにＧ照明を１フレーム期間出射させる第２の照明パターンとを交互に入れ替えながら繰り返す一連の処理を照明部３１に実行させる（期間Ｔ１〜期間Ｔ１５）。より具体的には、照明制御部３２は、照明部３１にＧ照明を１フレーム期間出射させた後（期間Ｔ１）、Ｒ照明を１フレーム期間出射させ（期間Ｔ２）、その後、Ｇ照明を１フレーム期間出射させる（期間Ｔ３）（第１の照明パターン）。続いて、照明制御部３２は、再度、照明部３１にＧ照明を１フレーム期間出射させた後（期間Ｔ４）、Ｂ照明を１フレーム期間出射させ（期間Ｔ５）、その後、Ｇ照明を１フレーム期間出射させる（期間Ｔ６）（第２の照明パターン）。続いて、照明制御部３２は、Ｒ照明を１フレーム期間出射させた後（期間Ｔ７）、Ｇ照明を１フレーム期間出射させる（期間Ｔ８）（第３の照明パターン）。即ち、照明制御部３２は、第３の照明パターンの最後のＧ照明を次の第１の照明パターンの最初のＧ照明として重複させることで、第１の照明パターンと第２の照明パターンとを交互に切り替える一連の処理を照明部３１に繰り返し実行させる。

また、図５に示す状況下で、画像処理部４０２は、５フレームを一組として白色の画像データを生成する。具体的には、画像処理部４０２は、第３の期間の読み出し開始に応じて読み出し部２４４ｇによって読み出しが開始されるフレームを基準にして、前２フレーム分の加算信号および後２フレーム分の加算信号それぞれに対して第３の撮像信号を減算することによって、互いに異なる単色の色信号を生成し、この単色の色信号と第１の色信号とを加算することによって、表示用の画像信号を生成する。

図５に示すように、たとえば、画像処理部４０２は、フレームＦ１のＧＲ画像データＤ３１と、フレームＦ２のＲＧ画像データＤ３２と、フレームＦ３のＧ画像データＤ３３と、フレームＦ４のＧＢ画像データＤ３４と、フレームＦ５のＢＧ画像データＤ３５とを一組として、ＧＲ画像データＤ３１とＲＧ画像データＤ３２とを画素毎に輝度値を加算してＧＲＲＧ画像データＭ２１を生成し、ＧＲＲＧ画像データＭ２１とＧ画像データＤ３３とを画素毎に輝度値を減算することによって、単色のＲ画像データＳ３１を生成する。さらに、画像処理部４０２は、ＧＢ画像データＤ３４とＢＧ画像データＤ３５とを画素毎に輝度値を加算してＧＢＢＧ画像データＭ２２を生成し、ＧＢＢＧ画像データＭ２２とＧ画像データＤ３３とを画素毎に輝度値を減算することによって、単色のＢ画像データＳ３３を生成する。そして、画像処理部４０２は、Ｒ画像データＳ３１、Ｇ画像データＳ３２およびＢ画像データＳ３３を表示装置５に順次出力する。

続いて、画像処理部４０２は、表示装置５に被検体の体内画像を表示させる場合、順次生成したＲＧＢの各画像データそれぞれを加算してＷ画像データＷ２１を生成し、Ｗ画像データＷ２１表示装置５に出力する。

図６は、画像処理部４０２が実行する動画表示処理の概要を示す模式図である。図６に示すように、画像処理部４０２は、順次生成したＲＧＢの各画像データを一組とし、この一組の各画像データを画素毎に輝度値を加算することによって、１つの白色の画像データを生成して表示装置５へ出力する。

具体的には、画像処理部４０２は、最新のＲＧＢの各画像データを時系列に沿って重複させながら画素毎に輝度値を加算することによって、白色の画像データを生成する。たとえば、画像処理部４０２は、Ｒ画像データＳ３１と、Ｇ画像データＳ３２と、Ｂ画像データＳ３３とを画素毎に輝度値を加算して白色のＷ画像データＷ２１を生成して表示装置５に出力した後、Ｇ画像データＳ３２と、Ｂ画像データＳ３３と、Ｒ画像データＳ３４とを画素毎に輝度値を加算して白色のＷ画像データＷ２２を生成して表示装置５に出力する。

このように、画像処理部４０２は、単色の画像データＧを基準にした際に前後に隣接する２フレーム分の画像データと画像データＧとを用いてＲＧＢそれぞれの画像データを生成し、各ＲＧＢ画像データを加算することによって１つの白色の画像データを生成する。さらに、画像処理部４０２は、ＲＧＢの各画像データにおいて、最新の画像データを次の組に重複させながら白色の画像データを生成して表示装置５に出力する。

以上説明した本発明の実施の形態２の変形例１によれば、２連続照明色（たとえばＧ照明）以外の露光時間が１フレーム期間になるため、被写体のブレが少ない画像データを生成することができる。

また、本発明の実施の形態２の変形例１によれば、Ｒ照明およびＢ照明は、実質的に同時露光またはグローバルシャッタと同等の露光を行うことができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３にかかる内視鏡システムは、赤色光、緑色光、青色光および赤外光をそれぞれ照射する。このため、以下においては、本実施の形態３にかかる内視鏡システムの構成を説明後、内視鏡システムの撮影時における光源装置が出射する照明光の出射タイミング、撮像素子の露光と読み出しタイミングおよび画像処理部による処理について説明する。なお、上述した実施の形態１にかかる内視鏡システム１と同一の構成には同一の符号を付して説明する。

図７は、本実施の形態３にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。

図７に示す内視鏡システム１０は、内視鏡２と、処理装置４と、内視鏡２の先端から出射する照明光を発生する光源装置６と、を備える。

光源装置６は、所定の波長帯域の光を順次出射する照明部６１と、制御部４０９の制御のもと、照明部６１の駆動を制御する照明制御部６２と、を備える。

照明部６１は、光源部３１ａと、光源ドライバ３１ｂと、駆動部３１ｄと、駆動ドライバ３１ｅと、回転フィルタ６１ａと、を有する。

回転フィルタ６１ａは、光源部３１ａが出射する白色光の光路上に配置され、回転することにより、光源部３１ａが出射する白色光のうち所定の波長帯域の光のみ透過させる。具体的には、回転フィルタ６１ａは、赤色光、緑色光、青色光および赤外光それぞれの波長帯域を有する光を透過させる赤色フィルタ３１１、緑色フィルタ３１２、青色フィルタ３１３および赤外フィルタ６１１を有する。回転フィルタ６１ａは、回転することにより、赤、緑、青および赤外の波長帯域（たとえば、赤外：７９０ｎｍ〜８２０ｎｍ）の光を順次透過させる。これにより、光源部３１ａが出射する白色光は、狭帯域化した赤色光、緑色光、青色光および赤外光（Ｉｒ照明）のいずれかの光を内視鏡２に順次出射することができる。

照明制御部６２は、読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの最初のラインの読み出し開始から次の最初の水平ラインの読み出し開始までの第１の期間、照明部６１に第１の照明光を出射させ、第１の期間の終了後、次の受光部２４４ｆの最初のラインの読み出し開始までの第２の期間、第１の照明光と波長帯域が異なる照明光を照明部６１に出射させ、第２の期間の終了後、つぎの受光部２４４ｆの最初のラインの読み出し開始までの第３の期間、第１の照明光を照明部６１に出射させる一連の処理を照明部６１に実行させる。たとえば、照明制御部６２は、第１の期間にＧ照明を照明部６１に出射させ、第２の期間にＲ照明を照明部６１に出射させ、第３の期間にＧ照明を照明部６１に出射させる。

以上の構成を有する内視鏡システム１０の撮影時における光源装置６が出射する照明光の出射タイミング、撮像素子２４４の露光と読み出しタイミングおよび画像処理部４０２による処理について説明する。

図８は、内視鏡システム１０の撮影時における光源装置６が出射する照明光の出射タイミング、撮像素子２４４の露光と読み出しタイミングおよび画像処理部４０２の画像生成処理を模式的に示す図である。図８（ａ）は、時間を示す。図８（ｂ）は、光源装置６が出射する各波長帯域の照明光の出射タイミングを示す。図８（ｃ）は、撮像素子２４４の露光と読み出しタイミングを示す。図８（ｄ）は、画像処理部４０２による画像生成処理の内容を示す。

図８に示すように、照明制御部６２は、照明部６１を制御し、撮像素子２４４のフレームレートに同期して回転フィルタ６１ｃを回転することによって、面順次方式で異なる波長帯域のＧ照明、Ｒ照明、Ｂ照明およびＩｒ照明（赤外光）を照明部６１に出射させる。この場合、照明制御部６２は、照明部６１にＲ照明、Ｂ照明およびＩｒ照明を２フレームおきに順次出射させるとともに、この出射の１フレーム期間の前後のフレーム期間に対してＧ照明を出射させる処理を照明部６１に繰り返し実行させる。

具体的には、照明制御部６２は、読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆのフレームＦ１の最初の水平ラインから次のフレームＦ２の最初の水平ラインの読み出し開始までの第１の期間Ｔ１において照明部６１にＧ照明を出射させる。

続いて、照明制御部６２は、第１の期間Ｔ１終了後、読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆのフレームＦ２の最初の水平ラインの読み出し開始から次のフレームＦ３の最初の水平ラインの読み出し開始までの第２の期間Ｔ２において照明部６１にＲ照明を出射させる。この際、読み出し部２４４ｇは、Ｇ照明による露光期間とＲ照明による露光期間とが混在したフレームＦ１のＧＲ画像データＤ５１を受光部２４４ｆから読み出して画像処理部４０２へ出力する。

その後、照明制御部６２は、第２の期間Ｔ２終了後、読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの次のフレームＦ３の最初の水平ラインを読み出し開始から次のフレームＦ４の最初の水平ラインの読み出し開始までの第３の期間Ｔ３においてＧ照明を出射させる。この際、読み出し部２４４ｇは、Ｒ照明による露光期間とＧ照明による露光期間とが混在したフレームＦ２のＲＧ画像データＤ５２を受光部２４４ｆから読み出して画像処理部４０２へ出力する。また、画像処理部４０２は、ＧＲ画像データＤ５１とＲＧ画像データＤ５２と画素毎に輝度値を加算してＧＲＲＧ画像データＭ３１を生成する。

続いて、第３の期間Ｔ３終了後、読み出し部２４４ｇはＧ照明のみの露光期間のフレームＦ３のＧ画像データＤ５３を受光部２４４ｆから読み出して画像処理部４０２へ出力する。また、画像処理部４０２は、ＧＲＲＧ画像データＭ３１とＧ画像データＤ５３とを画素毎に輝度値を減算することにより、Ｒ画像データＳ４１を生成する。

このように、照明制御部６２は、照明部６１にＲ照明、Ｂ照明およびＩｒ照明のいずれかを順次１フレーム期間出射させるとともに、この１フレーム期間の前後のフレーム期間においてＧ照明を出射させる処理を照明部６１に繰り返し実行させる（期間Ｔ１〜Ｔ９）。さらに、画像処理部４０２は、連続する３フレームの画像データを用いて１色の画像データを生成し、Ｒ照明、Ｇ照明、Ｂ照明およびＩｒ照明それぞれの画像データを生成して加算することによってＩｒ画像が重畳された白色のＷ画像データＷ３１を生成する（期間Ｔ１〜期間Ｔ９）。

以上説明した本発明の実施の形態３によれば、照明部６１が４種類の照明光を出射する場合であっても、各画像データの時間のずれを少なくすることができるので、被写体のブレを抑えた画像データを生成することができる。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態４にかかる内視鏡システムは、赤色光、緑色光、青色光および黄色光をそれぞれ照明する。このため、以下においては、本実施の形態４にかかる内視鏡システムの構成を説明後、内視鏡システムの撮影時における光源装置が出射する照明光の出射タイミング、撮像素子の露光と読み出しタイミングおよび画像処理部による処理について説明する。なお、上述した実施の形態１にかかる内視鏡システム１と同一の構成には同一の符号を付して説明する。

図９は、本実施の形態４にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。

図９に示す内視鏡システム１００は、内視鏡２と、処理装置４と、内視鏡２の先端から照射する照明光を発生する光源装置７と、を備える。

光源装置７は、所定の波長帯域の光を順次出射する照明部７１と、制御部４０９の制御のもと、照明部７１の駆動を制御する照明制御部７２と、を備える。

照明部７１は、光源部３１ａと、光源ドライバ３１ｂと、駆動部３１ｄと、駆動ドライバ３１ｅと、回転フィルタ７１ａと、を有する。

回転フィルタ７１ａは、光源部３１ａが出射する白色光の光路上に配置され、回転することにより、光源部３１ａが出射する白色光のうち所定の波長帯域の光のみ透過させる。具体的には、回転フィルタ７１ａは、赤色光、緑色光、青色光および黄色光それぞれの波長帯域を有する光を透過させる赤色フィルタ３１１、緑色フィルタ３１２、青色フィルタ３１３および黄色フィルタ７１１を有する。回転フィルタ７１ａは、回転することにより、赤、緑、青および黄の波長帯域（たとえば、黄：５７０ｎｍ〜５９０ｎｍ）の光を順次透過させる。これにより、光源部３１ａが出射する白色光は、狭帯域化した赤色光、緑色光、青色光および黄色光（Ｙ照明）のいずれかの光を内視鏡２に順次出射することができる。

照明制御部７２は、読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの最初のラインの読み出し開始から次の最初の水平ラインの読み出し開始までの第１の期間、照明部７１に第１の照明光を出射させ、第１の期間の終了後、次の受光部２４４ｆの最初のラインの読み出し開始までの第２の期間、第１の照明光と波長帯域が異なる照明光を照明部７１に出射させ、第２の期間の終了後、次の受光部２４４ｆの最初のラインの読み出し開始までの第３の期間、第１の照明光を照明部７１に出射させる一連の処理を照明部７１に繰り返し実行させる。たとえば、照明制御部７２は、第１の期間にＧ照明を照明部７１に出射させ、第２の期間にＲ照明を照明部７１に出射させ、第３の期間にＧ照明を照明部７１に出射させる。

以上の構成を有する内視鏡システム１００の撮影時における光源装置７が出射する照明光の出射タイミング、撮像素子２４４の露光と読み出しタイミングおよび画像処理部４０２による処理について説明する。

図１０は、内視鏡システム１００の撮影時における光源装置７が出射する照明光の出射タイミング、撮像素子２４４の露光と読み出しタイミングおよび画像処理部４０２の画像生成タイミングの関係を示す模式図
である。図１０（ａ）は、時間を示す。図１０（ｂ）は、光源装置７が出射する各波長帯域の照明光の出射タイミングを示す。図１０（ｃ）は、撮像素子２４４の露光と読み出しタイミングを示す。図１０（ｄ）は、画像処理部４０２による画像生成処理の内容を示す。

図１０に示すように、照明制御部７２は、照明部７１を制御し、撮像素子２４４のフレームレートに同期して回転フィルタを回転することによって、異なる波長帯域のＧ照明、Ｒ照明、Ｂ照明およびＹ照明（黄色光）を照明部７１に出射させる。この場合、照明制御部７２は、Ｒ照明、Ｂ照明およびＹ照明を１フレームおきに順次出射させるとともに、この１フレーム期間の前後のフレーム期間においてＧ照明を出射させる処理を照明部７１に繰り返し実行させる。具体的には、照明制御部７２は、フレームレートに同期してＧ照明、Ｒ照明、Ｇ照明、Ｂ照明、Ｇ照明、Ｙ照明およびＧ照明の順に照明部７１に出射させる処理を繰り返し実行させる。

また、画像処理部４０２は、連続する３フレームの画像データを用いて１色の画像データを生成し、Ｒ照明、Ｇ照明、Ｂ照明およびＹ照明それぞれの画像データを生成して加算することによって白色のＷ画像データＷ４１を生成する（期間Ｔ１〜期間Ｔ７）。

以上説明した本発明の実施の形態４によれば、少ないフレーム数で４色の画像データそれぞれを生成することができ、精細な体内画像を表示することができる。

（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５について説明する。本実施の形態５にかかる内視鏡システムは、光源装置が同時式で互いに異なる波長帯域の照明光を出射する。このため、以下において、本実施の形態５にかかる内視鏡システムの構成を説明後、内視鏡システムの撮影時における光源装置が出射する照明光の出射タイミング、撮像素子の露光と読み出しタイミングおよび画像処理の画像生成タイミングの関係について説明する。なお、上述した実施の形態１にかかる内視鏡システム１と同一の構成には同一の符号を付して説明する。

図１１は、本実施の形態５にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。

図１１に示す内視鏡システム１１０は、処理装置４と、表示装置５と、被検体の体腔内に先端部を挿入することによって被検体の体内画像を撮像する内視鏡８と、内視鏡８の先端から出射する照明光を発生する光源装置９と、を備える。

まず、内視鏡８について説明する。内視鏡８は、光を受光して光電変換を行うことにより信号を生成する画素が２次元状に配列された撮像素子８２を内蔵した先端部８１を有する。

先端部８１は、ライトガイド２４１と、照明レンズ２４２と、光学系２４３と、光学系２４３の結像位置に設けられ、光学系２４３が集光した光を受光して電気信号に光電変換して所定の信号処理を施す撮像素子８２と、を有する。

撮像素子８２は、光学系２４３から光を光電変換して電気信号を出力するセンサ部８２１と、ＡＦＥ部２４４ｂと、Ｐ／Ｓ変換部２４４ｃと、タイミングジェネレータ２４４ｄと、撮像制御部２４４ｅと、を有する。撮像素子８２は、ＣＭＯＳセンサである。

センサ部８２１は、光量に応じた電荷を蓄積するフォトダイオードおよびフォトダイオードが蓄積した電荷を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の画素が２次元状に配列された受光部８２１ａと、読み出し部２４４ｇと、を有する。また、受光部８２１ａの受光面には、各画素にカラーフィルタが設けられている。

次に、光源装置９について説明する。光源装置９は、白色光を出射する照明部９１と、第１特殊光を出射する第１特殊照明部９２と、第２特殊光を出射する第２特殊照明部９３と、照明部９１、第１特殊照明部９２および第２特殊照明部９３の駆動を制御する照明制御部９４と、を備える。

照明部９１は、光源部９１ａと、光源ドライバ９１ｂと、を有する。光源部９１ａは、白色ＬＥＤおよび一または複数のレンズ等を用いて構成され、光源ドライバ９１ｂの制御のもと、白色光を内視鏡８へ向けて出射する。光源ドライバ９１ｂは、照明制御部９４の制御のもと、光源部９１ａに対して電流を供給することにより、光源部９１ａに白色光を出射させる。

第１特殊照明部９２は、光源部９２ａと、光源ドライバ９２ｂと、を有する。光源部９２ａは、白色ＬＥＤ、複数のレンズおよび所定の波長帯域を透過させるフィルタ等を用いて構成され、光源ドライバ９２ｂの制御のもと、第１特殊光を内視鏡８へ向けて出射する。光源部９２ａが出射する第１特殊光としては、たとえば血液中のヘモグロビンに吸収されやすくなるように狭帯域化された青色光（たとえば青色光：４００ｎｍ〜５００ｎｍ）および緑色光（たとえば緑色光：５００ｎｍ〜６００ｎｍ）の２種類の帯域のＮＢＩ（Narrow Band Imaging）照明光等を挙げることができる。光源ドライバ９２ｂは、照明制御部９４の制御のもと、光源部９２ａに対して電流を供給することにより、光源部９２ａに特殊光を出射させる。

第２照明部９３は、光源部９３ａと、光源ドライバ９３ｂと、を有する。光源部９３ａは、白色ＬＥＤ、複数のレンズおよび所定の波長帯域のみを透過させるフィルタ等を用いて構成され、光源ドライバ９３ｂの制御のもと、第２特殊光（Ｐ照明を内視鏡８へ向けて出射する。光源部９３ａが出射する第２特殊光としては、生体組織等の蛍光物質からの自家蛍光を観察するための励起光（たとえば３９０ｎｍ〜７００ｎｍ）および血液中のヘモグロビンに吸収される波長の光（たとえば５４０ｎｍ〜５６０ｎｍ）の２種類の帯域のＡＦＩ（Automatic Fluorescence Imaging）照明光を挙げることができる。光源ドライバ９３ｂは、照明制御部９４の制御のもと、光源部９３ａに対して電流を供給することにより、光源部９１ａに赤外光を出射させる。

照明制御部９４は、読み出し部２４４ｇが受光部８２１ａの最初のラインの読み出し開始から次の最初の水平ラインの読み出し開始までの第１の期間、照明部９１に第１の照明光を出射させ、第１の期間の終了後、次の受光部８２１ａの最初のラインの読み出し開始までの第２の期間、第１の照明光と波長帯域が異なる照明光を照明部９１に出射させ、第２の期間の終了後、次の受光部８２１ａの最初のラインの読み出し開始までの第３の期間、第１の照明光を照明部９１に出射させる一連の処理を照明部９１に繰り返し実行させる。たとえば、照明制御部９４は、第１の期間にＷ照明を照明部９１に出射させ、第２の期間にＳ照明を照明部９１に出射させ、第３の期間にＷ照明を照明部９１に出射させる。

以上の構成を有する内視鏡システム１１０の撮影時における光源装置９が出射する照明光の出射タイミング、撮像素子８２の露光と読み出しタイミングおよび画像処理部４０２による処理について説明する。

図１２は、内視鏡システム１１０の撮影時における光源装置９が出射する照明光の出射タイミング、撮像素子８２の露光と読み出しタイミングおよび画像処理部４０２の画像生成タイミングの関係を示す模式図である。図１２（ａ）は、時間を示す。図１２（ｂ）は、光源装置９が出射する照明光の種類と出射タイミングとを示す。図１２（ｃ）は、撮像素子８２の露光と読み出しタイミングを示す。図１２（ｄ）は、画像処理部４０２による画像生成の内容を示す。図１２（ｅ）は、表示装置５がモードに応じて表示する画像の種類を示す。

図１２に示すように、照明制御部９４は、撮像素子８２のフレームレートに同期して異なる波長帯域のＷ照明、Ｓ照明（第１特殊光）およびＰ照明（第２特殊光）を照明部９１、第１特殊照明部９２および第２特殊照明部９３を順次切り替えながら同時方式で出射させる。この場合、照明制御部９４は、Ｓ照明の前後をＷ照明で挟み込む第１の照明パターンとＰ照明の前後をＷ照明で挟み込む第２の照明パターンとを切り替えながら繰り返す一連の処理を実行させる。

具体的には、照明制御部９４は、照明部９１にＷ照明を１フレーム期間出射させた後、第１特殊照明部９２にＳ照明を１フレーム期間出射させ、その後、照明部９１にＷ照明を１フレーム期間させる。続いて、照明制御部９４は、再度、照明部９１にＷ照明を１フレーム期間出射させた後、第２特殊照明部９３にＰ照明を１フレーム期間出射させ、その後、照明部９１にＷ照明を１フレーム期間出射させる。

また、図１２に示すように、たとえば、画像処理部４０２は、Ｗ照明による露光期間とＳ照明による露光期間とが混在するフレームＦ２のＷＳ画像データＷ９２と、Ｓ照明による露光期間とＷ照明による露光期間とが混在するフレームＦ３のＳＷ画像データＷ９３とを画素毎に輝度値を加算してＷ画像にＳ画像が重畳されたＳ重畳画像データＳ６２を生成し、Ｓ重畳画像データＳ６２を表示装置５に出力する。これにより、表示装置５は、白色画像にＳ照明による画像を重畳した体内画像を表示することができる。

また、画像処理部４０２は、制御部４０９を介して入力部４０７から内視鏡システム１１０の観察モードの切り替えを指示する指示信号が入力された場合、Ｓ重畳画像データＳ６２からＷ画像データＳ６３を減算することにより、Ｓ画像データＰ１を生成し、Ｓ画像データＰ１を表示装置５に出力する。これにより、表示装置５は、Ｓ照明による単独の画像を表示することができる。

以上説明した本発明の実施の形態５によれば、画像処理部４０２が観察モードに応じて、表示装置５に出力する画像データを切り替えることにより、白色の画像と特殊画像との切り替えを容易に切り替えることができる。

また、本発明の実施の形態５によれば、特殊光観察を同時に重畳して行う場合であっても、光の照明効率を損失することなく撮像することができる。

また、本発明の実施の形態５によれば、表示装置５が表示する表示フレームを入力部４０７によって簡易に切り替えることができるので、特殊光のみの画像の選択も容易に行うことができる。

また、本発明の実施の形態５によれば、静止画等を必要な場合であっても、光源装置９による照明パターンを変えずに、画像処理部４０２の画像処理のみで各照明の画像を取得することができる。

なお、本発明の実施の形態５では、照明制御部９４が第２特殊照明部９３にＰ照明を２フレーム期間または３フレーム期間出射させ後、照明部９１にＷ照明を１フレーム期間出射させてもよい。これにより、特殊照明光による露光期間を長くすることで、白色光をレファレンス照明として行うことができる。

なお、本発明の実施の形態５では、ＮＢＩ照明光およびＡＦＩ照明光のみであったが、数や種類は限定されることなく、さらに赤外光等を含めて行う場合であっても適用することができる。

（その他の実施の形態）
本発明では、撮像素子に対して同時露光期間がある場合であっても適用することができる。

また、本発明では、撮像素子の構成、読み出し方式が異なっても適用することができる。

１，１０，１００，１１０ 内視鏡システム
２，８ 内視鏡
３，７，９ 光源装置
４ 処理装置
３１，５１，６１,９１ 照明部
３１ａ 光源部
３１ｂ 光源ドライバ
３１ｃ，６１ａ 回転フィルタ
３１ｄ 駆動部
３１ｅ 駆動ドライバ
３２，５２，６２ 照明制御部
７２，２４４ 撮像素子
２４４ｆ 受光部
２４４ｇ 読み出し部

Claims (4)

1. 被写体に対して、波長帯域が互いに異なる複数の照明光を順次切り替えて出射する照明部と、
   光を受光して光電変換を行うことにより撮像信号を生成する画素が２次元状に配列された受光部と、
   前記受光部から水平ライン毎に前記撮像信号を順次読み出す読み出し部と、
   前記読み出し部が前記受光部の最初の水平ラインの読み出し開始から次の最初の水平ラインの読み出し開始までの第１の期間、前記照明部に第１の照明光を出射させ、前記第１の期間の終了後、次の前記受光部の最初の水平ラインの読み出し開始までの第２の期間、前記第１の照明光と波長帯域が異なる第２の照明光を前記照明部に出射させ、前記第２の期間の終了後、次の前記受光部の最初の水平ラインの読み出し開始までの第３の期間、前記第１の照明光を前記照明部に出射させ、前記第３の期間の終了後、次の前記受光部の最初の水平ラインの読み出し開始までの第４の期間、前記第１の照明光を前記照明部に出射させる一連の処理を前記照明部に実行させる照明制御部と、
   前記読み出し部が前記受光部から読み出した前記第１の期間における第１の撮像信号と前記第２の期間における第２の撮像信号とを加算した加算信号から前記第３の期間における第３の撮像信号を減算することによって、前記第２の照明光に対応する単色の色信号を生成する画像処理部と、
   を備えたことを特徴とする撮像システム。
2. 前記照明制御部は、前記一連の処理を前記照明部に繰り返し実行させ、
   前記画像処理部は、前記第３の撮像信号から前記第１の照明光に対応する第１の色信号を生成し、該第１の色信号と前記単色の色信号とを加算することによって、表示用の画像信号を順次生成することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
3. 前記画像処理部は、前記第３の期間の読み出し開始に応じて前記読み出し部によって読み出しが開始されるフレームを基準にして、前２フレーム分の前記加算信号および後２フレーム分の前記加算信号それぞれに対して前記第３の撮像信号を減算することによって、互いに異なる前記単色の色信号を生成し、該単色の色信号と前記第１の色信号とを加算することによって、前記画像信号を生成することを特徴とする請求項２に記載の撮像システム。
4. 当該撮像システムは、前記照明部が出射する照明光に応じて観察方法を切り替える複数の観察モードを設定することが可能であり、
   前記画像処理部は、前記観察モードに基づいて、前記単色の色信号および前記第１の照明光に対応する第１の色信号のいずれかを選択することによって、表示用の画像信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。

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