JP6346501B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、生体内に導入され、該生体内の画像を取得する内視鏡装置に関する。

従来、医療分野および工業分野において、各種検査のために内視鏡装置が広く用いられている。このうち、医療用の内視鏡装置は、患者等の被検体の体腔内に、複数の画素を有する撮像素子が先端に設けられた細長形状をなす可撓性の挿入部を挿入することによって、被検体を切開しなくても体腔内の画像を取得できるため、被検体への負担が少なく、普及が進んでいる。

このような内視鏡装置の観察方式として、白色の照明光（白色照明光）を用いた白色光観察（ＷＬＩ：White Light Imaging）方式と、青色および緑色の波長帯域にそれぞれ含まれる二つの狭帯域光からなる照明光（狭帯域照明光）を用いた狭帯域光観察（ＮＢＩ：Narrow Band Imaging）方式とが該技術分野では既に広く知られている。このような内視鏡装置の観察方式に関して、白色照明光観察方式（ＷＬＩモード）と、狭帯域光観察方式（ＮＢＩモード）とを切り替えて観察することが望まれている。

上述した観察方式でカラー画像を生成して表示するため、単板の撮像素子により撮像画像を取得すべく、当該撮像素子の受光面上には、一般的にベイヤ配列と呼ばれるフィルタ配列を単位として複数のフィルタがマトリックス状に並べられたカラーフィルタが設けられている。ベイヤ配列は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の波長帯域の光を各々透過する四つのフィルタを２行２列に配列し、かつ緑色の波長帯域の光を透過するＧフィルタを対角に配置してなる。この場合、各画素はフィルタを透過した波長帯域の光を受光し、撮像素子はその波長帯域の光に応じた色成分の電気信号を生成する。

ＷＬＩモードでは、生体の血管や腺管構造が明瞭に描出される緑色成分の信号、すなわちＧ画素（Ｇフィルタが配置された画素のことをいう。Ｒ画素、Ｂ画素も同様の定義）で取得された信号（Ｇ信号）が、画像の輝度への寄与度が最も高い。一方、ＮＢＩモードでは、生体表層の血管や腺管構造が明瞭に描出される青色成分の信号、すなわちＢ画素で取得された信号（Ｂ信号）が、画像の輝度への寄与度が最も高い。

ベイヤ配列のカラーフィルタが設けられた撮像素子は、基本パターン内にＧ画素が２画素存在するのに対し、Ｂ画素は半分の１画素しか存在しない。そのため、ベイヤ配列の場合、ＮＢＩモードで取得されるカラー画像の解像度が低いという問題があった。

ＮＢＩモードにおける解像度を向上するため、Ｂ画素をＲ画素およびＧ画素よりも密に配置したカラーフィルタが設けられた撮像素子が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００６−２９７０９３号公報

しかしながら、特許文献１が開示するカラーフィルタを用いると、ＮＢＩモードでは解像度の高いカラー画像を取得できるものの、ＷＬＩモードでは、Ｇ画素の密度がＢ画素の密度よりも低く、解像度が低くなるという問題が生じる。このため、どちらの観察モードにおいても解像度の高い画像を得ることができる技術が望まれていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、白色光観察方式および狭帯域光観察方式のどちらの観察方式においても解像度の高い画像を得ることができる内視鏡装置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、本発明にかかる内視鏡装置は、赤色、緑色および青色の波長帯域の光を含む白色照明光、または前記青色および前記緑色の波長帯域にそれぞれ含まれる狭帯域の光からなる狭帯域照明光を出射する光源部と、マトリックス状に配置された複数の画素を有し、各画素が受光した光を光電変換して電気信号を生成する撮像素子と、前記青色の波長帯域の光を透過する青色フィルタと、前記緑色の波長帯域の光を透過する緑色フィルタと、前記赤色の波長帯域の光を透過する赤色フィルタと、を用いて構成されるフィルタユニットであって、前記青色フィルタの数および前記緑色フィルタの数が前記赤色フィルタの数より大きいフィルタユニットを複数並べてなり、前記撮像素子の受光面に配置したカラーフィルタと、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、白色光観察方式および狭帯域光観察方式のどちらの観察方式においても解像度の高い画像を得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にかかる内視鏡装置の概略構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡装置の概略構成を示す模式図である。 図３は、本発明の実施の形態にかかる画素の構成を示す模式図である。 図４は、本発明の実施の形態にかかるカラーフィルタの構成の一例を示す模式図である。 図５は、本発明の実施の形態にかかるカラーフィルタの各フィルタの特性の一例を示す図であって、光の波長と各フィルタの透過率との関係を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡装置の照明部が出射する照明光の波長と光量との関係を示すグラフである。 図７は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡装置の照明部が有する切替フィルタによる照明光の波長と透過率との関係を示すグラフである。 図８は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡装置のプロセッサ部の要部の構成を示すブロック図である。 図９は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡装置の動きベクトル検出処理部が行う撮像タイミングが異なる画像間の動きを模式的に説明する図である。 図１０は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡装置のプロセッサ部が行う信号処理を示すフローチャートである。 図１１は、本発明の実施の形態の変形例１にかかるカラーフィルタの構成を示す模式図である。 図１２は、本発明の実施の形態の変形例２にかかるカラーフィルタの構成を示す模式図である。 図１３は、本発明の実施の形態の変形例３にかかるカラーフィルタの構成を示す模式図である。

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）を説明する。実施の形態では、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装置について説明する。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。

図１は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡装置の概略構成を示す図である。図２は、本実施の形態にかかる内視鏡装置の概略構成を示す模式図である。図１および図２に示す内視鏡装置１は、被検体の体腔内に挿入部２１を挿入することによって観察部位の体内画像を撮像して電気信号を生成する内視鏡２と、内視鏡２の先端から出射する照明光を発生する光源部３と、内視鏡２が取得した電気信号に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡装置１全体の動作を統括的に制御するプロセッサ部４と、プロセッサ部４が画像処理を施した体内画像を表示する表示部５と、を備える。内視鏡装置１は、患者等の被検体の体腔内に、挿入部２１を挿入して体腔内の体内画像を取得する。医師等の使用者は、取得した体内画像の観察を行うことによって、検出対象部位である出血部位や腫瘍部位の有無を検査する。なお、図２では、実線の矢印が画像にかかる電気信号の伝送を示し、破線の矢印が制御にかかる電気信号の伝送を示している。

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、光源部３およびプロセッサ部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、光を受光する画素（フォトダイオード）がマトリックス状に配列され、当該画素が受光した光に対して光電変換を行うことにより画像信号を生成する撮像素子２０２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。

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、光源部３に照明光の切替動作を行わせるための指示信号、処置具や、プロセッサ部４と接続する外部機器の操作指示信号、送水を行うための送水指示信号、および吸引を行うための吸引指示信号などを入力する複数のスイッチ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の先端に設けられる処置具チャンネル（図示せず）を経由して開口部（図示せず）から表出する。なお、スイッチ２２３は、光源部３の照明光（観察方式）を切り替えるための照明光切替スイッチを含んで構成されてもよい。

ユニバーサルコード２３は、ライトガイド２０３と、一または複数の信号線をまとめた集合ケーブルと、を少なくとも内蔵している。集合ケーブルは、内視鏡２および光源部３とプロセッサ部４との間で信号を送受信する信号線であって、設定データを送受信するための信号線、画像信号を送受信するための信号線、撮像素子２０２を駆動するための駆動用のタイミング信号を送受信するための信号線などを含む。

また、内視鏡２は、撮像光学系２０１、撮像素子２０２、ライトガイド２０３、照明用レンズ２０４、Ａ／Ｄ変換部２０５および撮像情報記憶部２０６を備える。

撮像光学系２０１は、先端部２４に設けられ、少なくとも観察部位からの光を集光する。撮像光学系２０１は、一または複数のレンズを用いて構成される。なお、撮像光学系２０１には、画角を変化させる光学ズーム機構および焦点を変化させるフォーカス機構が設けられていてもよい。

撮像素子２０２は、撮像光学系２０１の光軸に対して垂直に設けられ、撮像光学系２０１によって結ばれた光の像を光電変換して電気信号（画像信号）を生成する。撮像素子２０２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等を用いて実現される。

図３は、本実施の形態にかかる撮像素子の画素の構成を示す模式図である。撮像素子２０２は、撮像光学系２０１からの光を受光する複数の画素を有し、該複数の画素がマトリックス状に配列されてなる。そして、撮像素子２０２は、各画素が受光した光に対して光電変換を行うことにより生成された電気信号からなる撮像信号を生成する。この撮像信号には、各画素の画素値（輝度値）や画素の位置情報などが含まれる。図３では、ｉ行ｊ列目に配置されている画素を画素Ｐ_ｉｊと記している。

撮像素子２０２には、撮像光学系２０１と当該撮像素子２０２との間に設けられ、各々が個別に設定される波長帯域の光を透過する複数のフィルタを有するカラーフィルタ２０２ａが設けられている。カラーフィルタ２０２ａは、撮像素子２０２の受光面上に設けられる。

図４は、本実施の形態にかかるカラーフィルタの構成の一例を示す模式図である。本実施の形態にかかるカラーフィルタ２０２ａは、４行４列のマトリックス状に並べられた１６個のフィルタからなるフィルタユニットＵ１を画素Ｐ_ｉｊの配置に応じてマトリックス状に並べて配置したものである。換言すれば、カラーフィルタ２０２ａは、フィルタユニットＵ１のフィルタ配列を基本パターンとして、該基本パターンで繰り返し配置したものである。各画素の受光面には、所定の波長帯域の光を透過する一つのフィルタが各々配置される。このため、フィルタが設けられた画素Ｐ_ｉｊは、該フィルタが透過する波長帯域の光を受光する。例えば、緑色の波長帯域の光を透過するフィルタが設けられた画素Ｐ_ｉｊは、緑色の波長帯域の光を受光する。以下、緑色の波長帯域の光を受光する画素Ｐ_ｉｊをＧ画素という。同様に、青色の波長帯域の光を受光する画素をＢ画素、赤色の波長帯域の光を受光する画素をＲ画素という。

ここでのフィルタユニットＵ１は、青色（Ｂ）の波長帯域Ｈ_Ｂ、緑色（Ｇ）の波長帯域Ｈ_Ｇおよび赤色（Ｒ）の波長帯域Ｈ_Ｒの光を透過する。加えて、フィルタユニットＵ１は、波長帯域Ｈ_Ｂの光を透過する青色フィルタ（Ｂフィルタ）、波長帯域Ｈ_Ｇの光を透過する緑色フィルタ（Ｇフィルタ）、波長帯域Ｈ_Ｒの光を透過する赤色フィルタ（Ｒフィルタ）を各々一つまた複数用いて構成され、かつＢフィルタ、およびＧフィルタの数の各々が、Ｒフィルタの数より大きくなるように選択されてなる。青色、緑色および赤色の波長帯域Ｈ_Ｂ，Ｈ_ＧおよびＨ_Ｒは、例えば、波長帯域Ｈ_Ｂが４００ｎｍ〜５００ｎｍ、波長帯域Ｈ_Ｇが４８０ｎｍ〜６００ｎｍ、波長帯域Ｈ_Ｒが５８０ｎｍ〜７００ｎｍである。

図４に示されるとおり、本実施の形態にかかるフィルタユニットＵ１は、波長帯域Ｈ_Ｂの光をそれぞれ透過する八つのＢフィルタと、波長帯域Ｈ_Ｇの光をそれぞれ透過する六つのＧフィルタと、波長帯域Ｈ_Ｒの光をそれぞれ透過する二つのＲフィルタと、で構成されている。フィルタユニットＵ１では、同色の波長帯域の光を透過するフィルタ（同色フィルタ）が、行方向および列方向で隣接しないように配置されている。以下、画素Ｐ_ｉｊに対応する位置にＢフィルタが設けられる場合、このＢフィルタをＢ_ｉｊと記す。同様に画素Ｐ_ｉｊに対応する位置にＧフィルタが設けられる場合、Ｇ_ｉｊ、Ｒフィルタが設けられる場合、Ｒ_ｉｊと記す。

フィルタユニットＵ１は、ＢフィルタおよびＧフィルタの数が、当該フィルタユニットＵ１を構成する全フィルタ数（１６個）の１／３以上であり、かつＲフィルタの数が、全フィルタ数の１／３未満である。また、カラーフィルタ２０２ａ（フィルタユニットＵ１）において、複数のＢフィルタは、市松状のパターンをなしている。

図５は、本実施の形態にかかるカラーフィルタの各フィルタの特性の一例を示す図であって、光の波長と各フィルタの透過率との関係を示す図である。図５では、各フィルタの透過率の最大値が等しくなるように透過率曲線を規格化している。図５に示す曲線Ｌ_ｂ（実線）はＢフィルタの透過率曲線を示し、曲線Ｌ_ｇ（破線）はＧフィルタの透過率曲線を示し、曲線Ｌ_ｒ（一点鎖線）はＲフィルタの透過率曲線を示す。図５に示すように、Ｂフィルタは、波長帯域Ｈ_Ｂの光を透過する。Ｇフィルタは、波長帯域Ｈ_Ｇの光を透過する。Ｒフィルタは、波長帯域Ｈ_Ｒの光を透過する。

図１および図２の説明に戻り、ライトガイド２０３は、グラスファイバ等を用いて構成され、光源部３が出射した光の導光路をなす。

照明用レンズ２０４は、ライトガイド２０３の先端に設けられ、ライトガイド２０３により導光された光を拡散して先端部２４の外部に出射する。

Ａ／Ｄ変換部２０５は、撮像素子２０２が生成した撮像信号をＡ／Ｄ変換し、該変換した撮像信号をプロセッサ部４に出力する。

撮像情報記憶部２０６は、内視鏡２を動作させるための各種プログラム、内視鏡２の動作に必要な各種パラメータおよび当該内視鏡２の識別情報等を含むデータを記憶する。また、撮像情報記憶部２０６は、識別情報を記憶する識別情報記憶部２６１を有する。識別情報には、内視鏡２の固有情報（ＩＤ）、年式、スペック情報、伝送方式およびカラーフィルタ２０２ａにかかるフィルタの配列情報等が含まれる。撮像情報記憶部２０６は、フラッシュメモリ等を用いて実現される。

つぎに、光源部３の構成について説明する。光源部３は、照明部３１および照明制御部３２を備える。

照明部３１は、照明制御部３２の制御のもと、波長帯域が互いに異なる複数の照明光を切り替えて出射する。照明部３１は、光源３１ａ、光源ドライバ３１ｂ、切替フィルタ３１ｃ、駆動部３１ｄ、駆動ドライバ３１ｅおよび集光レンズ３１ｆを有する。

光源３１ａは、照明制御部３２の制御のもと、赤色、緑色および青色の波長帯域Ｈ_Ｒ，Ｈ_ＧおよびＨ_Ｂの光を含む白色照明光を出射する。光源３１ａが発生した白色照明光は、切替フィルタ３１ｃや、集光レンズ３１ｆおよびライトガイド２０３を経由して先端部２４から外部に出射される。光源３１ａは、白色ＬＥＤや、キセノンランプなどの白色光を発する光源を用いて実現される。

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

切替フィルタ３１ｃは、光源３１ａが出射した白色照明光のうち青色の狭帯域光および緑色の狭帯域光のみを透過する。切替フィルタ３１ｃは、照明制御部３２の制御のもと、光源３１ａが出射する白色照明光の光路上に挿脱自在に配置されている。切替フィルタ３１ｃは、白色照明光の光路上に配置されることにより、二つの狭帯域光のみを透過する。具体的には、切替フィルタ３１ｃは、波長帯域Ｈ_Ｂに含まれる狭帯域Ｔ_Ｂ（例えば、４００ｎｍ〜４４５ｎｍ）の光と、波長帯域Ｈ_Ｇに含まれる狭帯域Ｔ_Ｇ（例えば、５３０ｎｍ〜５５０ｎｍ）の光と、からなる狭帯域照明光を透過する。この狭帯域Ｔ_Ｂ，Ｔ_Ｇは、血液中のヘモグロビンに吸収されやすい青色光および緑色光の波長帯域である。なお、狭帯域Ｔ_Ｂは、少なくとも４０５ｎｍ〜４２５ｎｍが含まれていればよい。この帯域に制限されて射出される光を狭帯域照明光といい、当該狭帯域照明光による画像の観察をもって狭帯域光観察（ＮＢＩ）方式という。

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、切替フィルタ３１ｃを光源３１ａの光路から挿脱動作させる。

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。

集光レンズ３１ｆは、光源３１ａが出射した白色照明光、または切替フィルタ３１ｃを透過した狭帯域照明光を集光して、光源部３の外部（ライトガイド２０３）に出射する。

照明制御部３２は、光源ドライバ３１ｂを制御して光源３１ａをオンオフ動作させ、および駆動ドライバ３１ｅを制御して切替フィルタ３１ｃを光源３１ａの光路に対して挿脱動作させることによって、照明部３１により出射される照明光の種類（帯域）を制御する。

具体的には、照明制御部３２は、切替フィルタ３１ｃを光源３１ａの光路に対して挿脱動作させることによって、照明部３１から出射される照明光を、白色照明光および狭帯域照明光のいずれかに切り替える制御を行う。換言すれば、照明制御部３２は、波長帯域Ｈ_Ｂ，Ｈ_ＧおよびＨ_Ｒの光を含む白色照明光を用いた白色照明光観察（ＷＬＩ）方式と、狭帯域Ｔ_Ｂ，Ｔ_Ｇの光からなる狭帯域照明光を用いた狭帯域光観察（ＮＢＩ）方式とのいずれかの観察方式に切り替える制御を行う。

図６は、本実施の形態にかかる内視鏡装置の照明部が出射する照明光の波長と光量との関係を示すグラフである。図７は、本実施の形態にかかる内視鏡装置の照明部が有する切替フィルタによる照明光の波長と透過率との関係を示すグラフである。照明制御部３２の制御により切替フィルタ３１ｃを光源３１ａの光路から外すと、照明部３１は、波長帯域Ｈ_Ｂ，Ｈ_ＧおよびＨ_Ｒの光を含む白色照明光を出射する（図６参照）。これに対し、照明制御部３２の制御により切替フィルタ３１ｃを光源３１ａの光路に挿入すると、照明部３１は、狭帯域Ｔ_Ｂ，Ｔ_Ｇの光からなる狭帯域照明光を出射する（図７参照）。

次に、プロセッサ部４の構成について説明する。プロセッサ部４は、画像処理部４１、入力部４２、記憶部４３および制御部４４を備える。

画像処理部４１は、内視鏡２（Ａ／Ｄ変換部２０５）からの撮像信号をもとに所定の画像処理を実行して、表示部５が表示するための表示画像信号を生成する。画像処理部４１は、輝度成分画素選択部４１１、動きベクトル検出処理部４１２（動き検出処理部）、ノイズ低減処理部４１３、フレームメモリ４１４、デモザイキング処理部４１５および表示画像生成処理部４１６を有する。

輝度成分画素選択部４１１は、照明制御部３２による照明光の切替動作、すなわち照明部３１が出射する照明光が、白色照明光および狭帯域照明光のうちのどちらであるかを判断する。輝度成分画素選択部４１１は、判断した照明光に応じて、動きベクトル検出処理部４１２やデモザイキング処理部４１５で用いる輝度成分画素（輝度成分の光を受光する画素）の選択を行う。

動きベクトル検出処理部４１２は、内視鏡２（Ａ／Ｄ変換部２０５）からの撮像信号に応じた同時化前画像と、当該同時化前画像の直前に取得され、ノイズ低減処理部４１３によりノイズ低減処理が施された同時化前画像（以下、巡回画像）と、を用いて、画像の動きを動きベクトルとして検出する。本実施の形態では、動きベクトル検出処理部４１２は、輝度成分選択部４１１で選択された輝度成分画素の色成分（輝度成分）の同時化前画像および巡回画像を用いて、画像の動きを動きベクトルとして検出する。換言すれば、動きベクトル検出処理部４１２は、撮像タイミングが異なる（時系列に撮像された）同時化前画像と巡回画像との間の画像の動きを動きベクトルとして検出する。

ノイズ低減処理部４１３は、同時化前画像および巡回画像を用いた画像間の加重平均処理により、同時化前画像（撮像信号）のノイズ成分を低減する。巡回画像は、フレームメモリ４１４に記憶されている同時化前画像を出力することにより取得される。また、ノイズ低減処理部４１３は、ノイズ低減処理を施した同時化前画像をフレームメモリ４１４に出力する。

フレームメモリ４１４は、一つの画像（同時化前画像）を構成する１フレーム分の画像情報を記憶する。具体的には、フレームメモリ４１４は、ノイズ低減処理部４１３によりノイズ低減処理が施された同時化前画像の情報を記憶する。フレームメモリ４１４では、ノイズ低減処理部４１３により新たに同時化前画像が生成されると、該新たに生成された同時化前画像の情報に更新される。フレームメモリ４１４は、ＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）等の半導体メモリを用いるものであってもよいし、記憶部４３の記憶領域の一部を用いるものであってもよい。

デモザイキング処理部４１５は、ノイズ低減処理部４１３によりノイズ低減処理が施された撮像信号をもとに、複数の画素の色情報（画素値）の相関から補間方向を判別し、判別した補間方向に並んだ画素の色情報に基づいて補間を行うことによって、カラー画像信号を生成する。デモザイキング処理部４１５は、輝度成分画素選択部４１１によって選択された輝度成分画素に基づいて、該輝度成分の補間処理を行った後、輝度成分以外の色成分の補間処理を行ってカラー画像信号を生成する。

表示画像生成処理部４１６は、デモザイキング処理部４１５により生成された電気信号に対して、階調変換、拡大処理、または生体の血管及び腺管構造に対する強調処理などを施す。表示画像生成処理部４１６は、所定の処理を施した後、表示用の表示画像信号として表示部５に出力する。

画像処理部４１は、上述したデモザイキング処理のほか、ＯＢクランプ処理や、ゲイン調整処理などを行う。ＯＢクランプ処理では、内視鏡２（Ａ／Ｄ変換部２０５）から入力された電気信号に対し、黒レベルのオフセット量を補正する処理を施す。ゲイン調整処理では、デモザイキング処理を施した画像信号に対し、明るさレベルの調整処理を施す。

入力部４２は、プロセッサ部４に対するユーザからの入力等を行うためのインターフェースであり、電源のオン／オフを行うための電源スイッチ、撮影モードやその他各種のモードを切り替えるためのモード切替ボタン、光源部３の照明光（観察方式）を切り替えるための照明光切替ボタンなどを含んで構成されている。

記憶部４３は、内視鏡装置１を動作させるための各種プログラム、および内視鏡装置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。記憶部４３は、内視鏡２にかかる情報、例えば内視鏡２の固有情報（ＩＤ）とカラーフィルタ２０２ａのフィルタ配置にかかる情報との関係テーブルなどを記憶してもよい。記憶部４３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。

制御部４４は、ＣＰＵ等を用いて構成され、内視鏡２および光源部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４４は、記憶部４３に記録されている撮像制御のための設定データ（例えば、読み出し対象の画素など）や、撮像タイミングにかかるタイミング信号等を、所定の信号線を介して内視鏡２へ送信する。制御部４４は、撮像情報記憶部２０６を介して取得したカラーフィルタ情報（識別情報）を画像処理部４１に出力するとともに、カラーフィルタ情報に基づいて切替フィルタ３１ｃの配置にかかる情報を光源部３に出力する。

次に、表示部５について説明する。表示部５は、映像ケーブルを介してプロセッサ部４が生成した表示画像信号を受信して該表示画像信号に対応する体内画像を表示する。表示部５は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）を用いて構成される。

続いて、内視鏡装置１のプロセッサ部４の各部が行う信号処理について図８を参照して説明する。図８は、本実施の形態にかかる内視鏡装置のプロセッサ部の要部の構成を示すブロック図である。

輝度成分画素選択部４１１は、入力された撮像信号が、白色照明光観察方式および狭帯域光観察方式のうちどちらの観察方式により生成されたものかを判断する。具体的には、輝度成分画素選択部４１１は、例えば制御部４４からの制御信号（例えば、照明光にかかる情報や、観察方式を示す情報）に基づいて、どちらの観察方式により生成されたものかを判断する。

輝度成分画素選択部４１１は、入力された撮像信号が、白色照明光観察方式により生成されたものであると判断すると、輝度成分画素としてＧ画素を選択して設定し、該設定した設定情報を動きベクトル検出処理部４１２およびデモザイキング処理部４１５に出力する。具体的には、輝度成分画素選択部４１１は、識別情報（カラーフィルタ２０２ａの情報）に基づいて輝度成分画素として設定するＧ画素の位置情報、例えばＧ画素の行および列に関する情報を出力する。

これに対し、輝度成分画素選択部４１１は、入力された撮像信号が、狭帯域光観察方式により生成されたものであると判断すると、輝度成分画素としてＢ画素を選択して設定し、該設定した設定情報を動きベクトル検出処理部４１２およびデモザイキング処理部４１２に出力する。

次に、動きベクトル検出処理部４１２およびノイズ低減処理部４１３が行う処理について説明する。図９は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡装置の動きベクトル検出処理部が行う撮像タイミングが異なる画像間の動きを模式的に説明する図である。図９に示すように、動きベクトル検出処理部４１２は、巡回画像に基づく第１動き検出用画像Ｆ１、および処理対象の同時化前画像に基づく第２動き検出用画像Ｆ２を用いて、公知のブロックマッチング法を用いて、第１動き検出用画像Ｆ１と第２動き検出用画像Ｆ２との間の画像の動きを動きベクトルとして検出する。なお、第１動き検出用画像Ｆ１および第２動き検出用画像Ｆ２は、時系列に連続した二つのフレームの撮像信号に基づく画像である。

動きベクトル検出処理部４１２は、動き検出用画像生成部４１２ａおよびブロックマッチング処理部４１２ｂを有する。動き検出用画像生成部４１２ａは、輝度成分画素選択部４１１で選択された輝度成分画素に応じた輝度成分の補間処理を施し、各画素に応じて輝度成分の画素値、または補間された画素値（以下、補間値という）が付与された動き検出用画像（第１動き検出用画像Ｆ１および第２動き検出用画像Ｆ２）を生成する。補間処理は同時化前画像、および巡回画像のそれぞれに施す。補間処理の方法は、後述する輝度成分生成部４１５ａと同様の処理を用いればよい。

ブロックマッチング処理部４１２ｂは、ブロックマッチング法を用いて、動き検出用画像生成部４１２ａが生成した動き検出用画像から画素毎に動きベクトルを検出する。具体的には、ブロックマッチング処理部４１２ｂは、例えば、第２動き検出用画像Ｆ２の画素Ｍ１が第１動き検出用画像Ｆ１のどの位置に移動したかを検出する。動きベクトル検出処理部４１２は、画素Ｍ１を中心としたブロックＢ１（小領域）をテンプレートとして、第１動き検出用画像Ｆ１において第２動き検出用画像Ｆ２の画素Ｍ１の位置と同じ位置の画素ｆ_１を中心に、第１動き検出用画像Ｆ１をブロックＢ１のテンプレートで走査し、テンプレート間の差分絶対値和が最も小さい位置の中心画素を画素Ｍ１’とする。動きベクトル検出処理部４１２は、第１動き検出用画像Ｆ１において画素Ｍ１（画素ｆ_１）から画素Ｍ１’への動き量Ｙ１を動きベクトルとして検出し、この処理を画像処理対象の全ての画素に対して行う。以下、画素Ｍ１の座標を（ｘ，ｙ）とし、座標（ｘ，ｙ）における動きベクトルのｘ成分をＶｘ（ｘ，ｙ）、ｙ成分をＶｙ（ｘ，ｙ）と記載する。また、第１動き検出用画像Ｆ１における画素Ｍ１’の座標を（ｘ’，ｙ’）とすると、ｘ’およびｙ’は、下式（１）、（２）でそれぞれ定義される。ブロックマッチング処理部４１２ｂは、検出した動きベクトル（画素Ｍ１，Ｍ１’の位置を含む）情報をノイズ低減処理部４１３に出力する。

ノイズ低減処理部４１３は、同時化前画像と巡回画像との画像間の加重平均処理により、同時化前画像のノイズを低減する。以下、注目画素、例えば、画素Ｍ１（座標（ｘ，ｙ））におけるノイズ低減処理後の信号をＩｎｒ（ｘ，ｙ）と記載する。ノイズ低減処理部４１３は、動きベクトル情報を参照し、注目画素に対応する参照画素が同色画素であるか否かを判断し、同色の場合と異色の場合とで異なる処理を実行する。ノイズ低減処理部４１３は、例えば、フレームメモリ４１４に記憶されている巡回画像の情報を参照して、画素Ｍ１に対応する参照画素である画素Ｍ１’（座標（ｘ’，ｙ’））の情報（信号値や透過光の色情報）を取得し、画素Ｍ１’が画素Ｍ１と同色画素であるか否かを判断する。

１）．注目画素と参照画素とが同色の場合
注目画素と参照画素とが同色（同一の色成分の光を受光する画素）の場合、ノイズ低減処理部４１３は、下式（３）を用いて同時化前画像および巡回画素の各１画素を用いた加重平均処理を行うことにより信号Ｉｎｒ（ｘ，ｙ）を生成する。

但し、Ｉ（ｘ，ｙ） ：同時化前画像の注目画素の信号値
Ｉ’（ｘ’，ｙ’）：巡回画像の参照画素の信号値
なお、信号値は、画素値または補間値を含む。係数ｃｏｅｆは、０＜ｃｏｅｆ＜１を満たす任意の実数である。係数ｃｏｅｆは、所定値が予め設定されているものであってもよいし、ユーザにより入力部４２を介して任意の値が設定されるものであってもよい。

２）．注目画素と参照画素とが異色の場合
注目画素と参照画素とが異色（異なる色成分の光を受光する画素）の場合、ノイズ低減処理部４１３は、巡回画像の参照画素における信号値を周辺同色画素から補間する。ノイズ低減処理部４１３は、例えば下式（４）を用いてノイズ低減処理後の信号Ｉｎｒ（ｘ，ｙ）を生成する。

但し、Ｉ（ｘ，ｙ）とＩ（ｘ’＋ｉ，ｙ’＋ｊ）とが同色画素の信号値である場合、ｗ（ｘ’＋ｉ，ｙ’＋ｊ）＝０であり、Ｉ（ｘ，ｙ）とＩ（ｘ’＋ｉ，ｙ’＋ｊ）とが異色画素の信号値である場合、ｗ（ｘ’＋ｉ，ｙ’＋ｊ）＝１となる。

式（４）において、ｗ（）は同色画素を抽出するための関数であり、周辺画素（ｘ’＋ｉ，ｙ’＋ｊ）が注目画素（ｘ，ｙ）と同色の場合に１、異なる色の場合は０となる。また、Ｋは参照する周辺領域の大きさを設定するパラメータである。パラメータＫは、Ｇ画素またはＢ画素である場合は１（Ｋ＝１）、Ｒ画素である場合は２（Ｋ＝２）とする。

続いて、デモザイキング処理部４１５による補間処理について説明する。デモザイキング処理部４１５は、ノイズ低減処理部４１３によりノイズ低減処理が施された信号（信号Ｉｎｒ（ｘ，ｙ））をもとに補間処理を行うことによって、カラー画像信号を生成する。デモザイキング処理部４１５は、輝度成分生成部４１５ａ、色成分生成部４１５ｂおよびカラー画像生成部４１５ｃを有する。デモザイキング処理部４１５は、輝度成分画素選択部４１１が選択した輝度成分画素に基づいて、複数の画素の色情報（画素値）の相関から補間方向を判別し、判別した補間方向に並んだ画素の色情報に基づいて補間を行うことによって、カラー画像信号を生成する。

輝度成分生成部４１５ａは、輝度成分画素選択部４１１により選択された輝度成分画素が生成した画素値を用いて補間方向を判別し、該判別した補間方向に基づき輝度成分画素以外の画素における輝度成分を補間して、各画素が輝度成分の画素値または補間値を有する一枚の画像を構成する画像信号を生成する。

具体的には、輝度成分生成部４１５ａは、既知の輝度成分（画素値）からエッジ方向を補間方向として判別し、補間対象とする非輝度成分画素に対して該補間方向に沿った補間処理を施す。輝度成分生成部４１５ａは、例えば輝度成分画素としてＢ画素が選択されている場合、座標（ｘ，ｙ）における非輝度成分画素のＢ成分の信号値Ｂ（ｘ，ｙ）は、判別されたエッジ方向に基づいて下式（５）〜（７）により算出する。

輝度成分生成部４１５ａは、水平方向の輝度の変化が、垂直方向の輝度の変化より大きい場合、垂直方向をエッジ方向と判別し、下式（５）により信号値Ｂ（ｘ，ｙ）を算出する。

なお、エッジ方向の判別では、図３に示す画素の配置の上下方向を垂直方向とし、左右方向を水平方向とする。また、垂直方向では下方向を正とし、左右方向では右方向を正とする。

輝度成分生成部４１５ａは、垂直方向の輝度の変化が、水平方向の輝度の変化より大きい場合、水平方向をエッジ方向と判別し、下式（６）により信号値Ｂ（ｘ，ｙ）を算出する。

輝度成分生成部４１５ａは、垂直方向の輝度の変化と、水平方向の輝度の変化との差が小さい（両方向の輝度の変化が平坦な）場合は、エッジ方向を垂直方向でも水平方向でもないものと判別し、下式（７）により信号値Ｂ（ｘ，ｙ）を算出する。この場合、輝度成分生成部４１５ａは、垂直方向および水平方向に位置する画素の信号値を用いて信号値Ｂ（ｘ，ｙ）の算出を行う。

輝度成分生成部４１５ａは、上記式（５）〜（７）により非輝度成分画素のＢ成分の信号値Ｂ（ｘ，ｙ）を補間することにより、少なくとも画像を構成する画素について、輝度成分の信号の信号値（画素値または補間値）を有する画像信号を生成する。

一方、輝度成分生成部４１５ａは、輝度成分画素としてＧ画素が選択されている場合、初めにＲ画素におけるＧ信号の信号値Ｇ（ｘ，ｙ）を、判別されたエッジ方向に基づいて下式（８）〜（１０）により補間する。その後、輝度成分生成部４１５ａは、信号値Ｂ（ｘ，ｙ）と同様の方法（式（５）〜（７））で信号値Ｇ（ｘ，ｙ）を補間する。

輝度成分生成部４１５ａは、斜め上方向の輝度の変化が、斜め下方向の輝度の変化より大きい場合、斜め下方向をエッジ方向と判別し、下式（８）により信号値Ｂ（ｘ，ｙ）を算出する。

輝度成分生成部４１５ａは、斜め下方向の輝度の変化が、斜め上方向の輝度の変化より大きい場合、斜め上方向をエッジ方向と判別し、下式（９）により信号値Ｂ（ｘ，ｙ）を算出する。

また、輝度成分生成部４１５ａは、斜め下方向の輝度の変化と、斜め上方向の輝度の変化との差が小さい（両方向の輝度の変化が平坦な）場合は、エッジ方向を斜め下方向でも斜め上方向でもないものと判別し、下式（１０）により信号値Ｂ（ｘ，ｙ）を算出する。

なお、ここではエッジ方向（補間方向）に沿ってＲ画素のＧ成分（輝度成分）の信号値Ｇ（ｘ，ｙ）を補間する方法（式（８）〜（１０））を示したが、この方法に限定されるものではない。他の方法としては、公知のバイキュービック補間を用いてもよい。

色成分生成部４１５ｂは、輝度成分画素および色成分画素（非輝度成分画素）の信号値を用いて、少なくとも画像を構成する画素の色成分を補間して、各画素が色成分の画素値または補間値を有する一枚の画像を構成する画像信号を生成する。具体的には、色成分生成部４１５ｂは、輝度成分生成部４１５ａにより補間された輝度成分（例えばＧ成分とする）の信号（Ｇ信号）を使って、非輝度成分画素（Ｂ画素およびＲ画素）位置における色差信号（Ｒ−Ｇ、Ｂ−Ｇ）を算出し、各色差信号に対して例えば公知のバイキュービック補間処理を施す。そして、色成分生成部４１５ｂは、補間後の色差信号にＧ信号を加算し、画素ごとのＲ信号およびＢ信号を補間する。このように、色成分生成部４１５ｂは、色成分の信号を補間することにより、少なくとも画像を構成する画素について、色成分の信号値（画素値または補間値）を付与した画像信号を生成する。この方法により、輝度の高周波成分が色成分に重畳され、解像度の高い画像を取得できる。なお、本発明はこれに限定されるものではなく、単に色信号に対してバイキュービック補間処理を施す構成としてもよい。

カラー画像生成処理部４１５ｃは、輝度成分生成部４１５ａおよび色成分生成部４１５ｂにより生成された輝度成分および色成分の画像信号を同時化し、各画素に応じてＲＧＢ成分またはＧＢ成分の信号値を付与したカラー画像（同時化後の画像）を含むカラー画像信号を生成する。カラー画像生成処理部４１５ｃは、輝度成分および色成分の信号をＲＧＢの各チャンネルに割り当てる。観察モード（ＷＬＩ／ＮＢＩ）におけるチャンネルと信号との関係を以下に示す。本実施の形態では、Ｇチャンネルに輝度成分の信号が割り当てられるものとする。
ＷＬＩモード ＮＢＩモード
Ｒチャンネル ： Ｒ信号 Ｇ信号
Ｇチャンネル ： Ｇ信号 Ｂ信号
Ｂチャンネル ： Ｂ信号 Ｂ信号

続いて、上述した構成を有するプロセッサ部４が行う信号処理について、図面を参照して説明する。図１０は、本実施の形態にかかる内視鏡装置１のプロセッサ部４が行う信号処理を示すフローチャートである。制御部４４は、内視鏡２から電気信号を取得すると、該電気信号に含まれる同時化前画像の読み込みを行う（ステップＳ１０１）。内視鏡２からの電気信号は、撮像素子２０２により生成され、Ａ／Ｄ変換部２０５によってデジタル信号に変換された同時化前画像データを含む信号である。

制御部４４は、同時化前画像の読み込み後、識別情報記憶部２６１を参照して制御情報（例えば、照明光（観察方式）にかかる情報や、カラーフィルタ２０２ａの配列情報）を取得し、輝度成分画素選択部４１１に出力する（ステップＳ１０２）。

輝度成分画素選択部４１１は、制御情報に基づき、電気信号（読み込んだ同時化前画像）が、取得した白色照明光観察（ＷＬＩ）方式および狭帯域観察（ＮＢＩ）方式のうちどちらの観察方式により生成されたものかを判断し、該判断をもとに輝度成分画素を選択する（ステップＳ１０３）。具体的には、輝度成分画素選択部４１１は、ＷＬＩ方式であると判断した場合にＧ画素を輝度成分画素として選択し、ＮＢＩ方式であると判断した場合にＢ画素を輝度成分画素として選択する。輝度成分画素選択部４１１は、選択した輝度成分画素に関する制御信号を動きベクトル検出処理部４１２およびデモザイキング処理部４１５に出力する。

動きベクトル検出処理部４１２は、輝度成分画素に関する制御信号を取得すると、輝度成分の同時化前画像および巡回画像とをもとに動きベクトルの検出を行う（ステップＳ１０４）。動きベクトル検出処理部４１２は、検出した動きベクトルをノイズ低減処理部４１３に出力する。

ノイズ低減処理部４１３は、同時化前画像、巡回画像、および動きベクトル検出処理部４１２により検出された動きベクトルを用いて、電気信号（ステップＳ１０１で読み込んだ同時化前画像）に対しノイズ低減処理を施す（ステップＳ１０５）。なお、本ステップＳ１０５により生成されたノイズ低減処理後の電気信号（同時化前画像）は、デモザイキング処理部４１５に出力されるとともに、巡回画像としてフレームメモリ４１４に格納（更新）される。

デモザイキング処理部４１５は、ノイズ低減処理部４１３からノイズ低減処理後の電子信号が入力されると、該電子信号をもとにデモザイキング処理を行う（ステップＳ１０６）。デモザイキング処理では、輝度成分生成部４１５ａが、輝度成分画素として設定した画素が生成した画素値を用いて補間対象の画素（輝度成分画素以外の画素）における補間方向を判別し、該判別した補間方向に基づき輝度成分画素以外の画素における輝度成分を補間して、各画素が輝度成分の画素値または補間値を有する一枚の画像を構成する画像信号を生成する。その後、色成分生成部４１５ｂが、輝度成分の画素値および補間値、ならびに輝度成分画素以外の画素の画素値をもとに、輝度成分以外の色成分の画素値または補間値を有する一枚の画像を構成する画像信号を色成分ごとに生成する。

色成分生成部４１５ｂにより各色の成分の画像信号が生成されると、カラー画像生成部４１５ｃが、各色成分の各画像信号を用いてカラー画像を構成するカラー画像信号を生成する（ステップＳ１０７）。カラー画像生成部４１５ｃは、ＷＬＩモードの場合は赤色成分、緑色成分および青色成分の画像信号を用いてカラー画像信号を生成し、ＮＢＩモードの場合は緑色成分および青色成分の画像信号を用いてカラー画像信号を生成する。

デモザイキング処理部４１５によりカラー画像信号が生成された後、表示画像生成処理部４１６は、該カラー画像信号に対して、階調変換、拡大処理などを施して表示用の表示画像信号を生成する（ステップＳ１０８）。表示画像生成処理部４１６は、所定の処理を施した後、表示画像信号として表示部５に出力する。

表示画像生成処理部４１６により表示画像信号が生成されると、該表示画像信号に応じて画像表示処理が行われる（ステップＳ１０９）。画像表示処理により、表示部５には、表示画像信号に応じた画像が表示される。

制御部４４は、表示画像生成処理部４１６による表示画像信号の生成処理、および画像表示処理後、この画像が最終画像であるか否かを判断する（ステップＳ１１０）。制御部４４は、全ての画像に対して一連の処理が完了した場合は処理を終了し（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、未処理画像が残っている場合はステップＳ１０１に移行して同様の処理を継続する（ステップＳ１１０：Ｎｏ）。

本実施の形態では、プロセッサ部４を構成する各部をハードウェアで構成し、各部が処理を行うものとして説明したが、ＣＰＵが各部の処理を行う構成として、該ＣＰＵがプログラムを実行することによって上述した信号処理をソフトウェアで実現するものであってもよい。例えば、カプセル型内視鏡などの撮像素子で予め取得された画像に対して、ＣＰＵが上述したソフトウェアを実行することで信号処理を実現することとしてもよい。また、各部が行う処理の一部をソフトウェアで構成することとしてもよい。この場合、ＣＰＵは、上述したフローチャートにしたがって信号処理を実行する。

上述した本実施の形態によれば、撮像素子２０２に設けたカラーフィルタ２０２ａにおいて、Ｂフィルタ、およびＧフィルタの数の各々が、Ｒフィルタの数より大きいフィルタユニットＵ１のフィルタ配列を基本パターンとして、該基本パターンを繰り返してフィルタを配置するようにしたので、白色光観察方式および狭帯域光観察方式のどちらの観察方式においても解像度の高い画像を得ることができる。

また、上述した本実施の形態によれば、動きベクトル検出処理部４１２による動きベクトル検出処理を観察方式に対して適応的に切り替えることで、観察モード（ＮＢＩモードまたはＷＬＩモード）によらず画像間の動きを高精度に検出可能である。具体的には、ＷＬＩモード時に生体の血管や腺管構造が明瞭に描出されるＧ画素を輝度成分画素として選択し、Ｇ画素を用いて画像間の動きベクトルを検出する。一方、ＮＢＩモード時には、生体表層の血管や腺管構造が明瞭に描出されるＢ画素を輝度成分画素として選択し、Ｂ画素を用いて動きベクトルを検出する。このような輝度成分画素の選択により得られた高精度な動きベクトルを用いることで、残像を抑制したノイズ低減が可能となり、より解像度の高い画像を取得できる。

また、上述した本実施の形態によれば、観察モードに応じてデモザイキング処理を切り替えることで、さらに解像度を向上可能である。具体的には、ＷＬＩモード時にはＧ画素を輝度成分画素として選択し、Ｇ画素に対してエッジ方向に沿った補間処理を施す。さらに、色差信号（Ｒ−Ｇ、Ｂ−Ｇ）に対する補間処理後にＧ信号を加算し、Ｇ信号の高周波成分を色成分にも重畳する。一方、ＮＢＩモード時にはＢ画素を輝度成分画素として選択し、Ｂ画素に対してエッジ方向に沿った補間処理を施す。さらに色差信号（Ｇ−Ｂ）に対する補間処理後にＢ信号を加算し、Ｂ信号の高周波成分を色成分にも重畳する。以上の構成により、公知のバイキュービック補間と比較して解像度を向上させることができる。また、本実施の形態の構成によれば、デモザイキング処理部４１５の前段にあるノイズ低減処理部４１３により、デモザイキング処理に用いる電気信号はノイズが低減されているため、エッジ方向の判別精度が向上する利点もある。

（変形例１）
図１１は、本実施の形態の変形例１にかかるカラーフィルタの構成を示す模式図である。本変形例１にかかるカラーフィルタは、３行３列のマトリックス状に並べられた９個のフィルタからなるフィルタユニットＵ２を二次元的に並べて配列したものである。フィルタユニットＵ２は、四つのＢフィルタと、四つのＧフィルタと、一つのＲフィルタと、からなる。フィルタユニットＵ２では、同色の波長帯域の光を透過するフィルタ（同色フィルタ）が、行方向および列方向で隣接しないように配置されている。

フィルタユニットＵ２は、ＢフィルタおよびＧフィルタの数が、当該フィルタユニットＵ２を構成する全フィルタ数（９個）の１／３以上であり、かつＲフィルタの数が、全フィルタ数の１／３未満の割合である。また、カラーフィルタ２０２ａ（フィルタユニットＵ２）において、複数のＢフィルタは、市松状のパターンの一部をなしている。

（変形例２）
図１２は、本実施の形態の変形例２にかかるカラーフィルタの構成を示す模式図である。本変形例２にかかるカラーフィルタは、２行３列のマトリックス状に並べられた６個のフィルタからなるフィルタユニットＵ３を二次元的に並べて配列したものである。フィルタユニットＵ３は、三つのＢフィルタと、二つのＧフィルタと、一つのＲフィルタと、からなる。フィルタユニットＵ３では、同色の波長帯域の光を透過するフィルタ（同色フィルタ）が、行方向および列方向で隣接しないように配置されている。

フィルタユニットＵ３は、ＢフィルタおよびＧフィルタの数が、当該フィルタユニットＵ３を構成する全フィルタ数（６個）の１／３以上であり、かつＲフィルタの数が、全フィルタ数の１／３未満である。

（変形例３）
図１３は、本実施の形態の変形例３にかかるカラーフィルタの構成を示す模式図である。本変形例３にかかるカラーフィルタは、２行６列のマトリックス状に並べられた１２個のフィルタからなるフィルタユニットＵ４を二次元的に並べて配列したものである。フィルタユニットＵ４は、六つのＢフィルタと、四つのＧフィルタと、二つのＲフィルタと、からなる。フィルタユニットＵ４では、同色の波長帯域の光を透過するフィルタ（同色フィルタ）が、行方向および列方向で隣接しないように配置され、かつ複数のＢフィルタがジグザグ状に配置されている。

フィルタユニットＵ４は、ＢフィルタおよびＧフィルタの数が、当該フィルタユニットＵ４を構成する全フィルタ数（１２個）の１／３以上であり、かつＲフィルタの数が、全フィルタ数の１／３未満である。また、カラーフィルタ２０２ａ（フィルタユニットＵ４）において、複数のＢフィルタは、市松状のパターンをなす。

なお、上述した実施の形態にかかるカラーフィルタ２０２ａは、フィルタユニットにおいて、波長帯域Ｈ_Ｂの光を透過するＢフィルタの数と、波長帯域Ｈ_Ｇの光を透過するＧフィルタの数との各々が、波長帯域Ｈ_Ｒの光を透過するＲフィルタの数より大きければよく、上述した配列のほか、上記の条件を満たす配列であれば適用可能である。また、上述したフィルタユニットは、４行４列、３行３列、２行３列または２行６列でフィルタが配置されたものとして説明したが、これらの行数および列数に限定されるものではない。

また、上述した実施の形態では、各々が所定の波長帯域の光を透過するフィルタを複数有するカラーフィルタ２０２ａが撮像素子２０２の受光面に設けられているものとして説明したが、各フィルタが撮像素子２０２の各画素に個別に設けられているものであってもよい。

なお、上述した実施の形態にかかる内視鏡装置１は、一つの光源３１ａから出射される白色光に対して、切替フィルタ３１ｃの挿脱により照明部３１から出射される照明光を白色照明光および狭帯域照明光に切り替えるものとして説明したが、白色照明光および狭帯域照明光をそれぞれ出射する二つの光源を切り替えて白色照明光および狭帯域照明光のいずれかを出射するものであってもよい。二つの光源を切り替えて白色照明光および狭帯域照明光のいずれかを出射する場合、例えば、光源部、カラーフィルタおよび撮像素子を備え、被検体内に導入されるカプセル型の内視鏡にも適用することができる。

また、上述した実施の形態にかかる内視鏡装置１は、Ａ／Ｄ変換部２０５が先端部２４に設けられているものとして説明したが、プロセッサ部４に設けられるものであってもよい。また、画像処理にかかる構成を、内視鏡２や、内視鏡２とプロセッサ部４とを接続するコネクタ、操作部２２などに設けるものであってもよい。また、上述した内視鏡装置１では、識別情報記憶部２６１に記憶された識別情報などを用いてプロセッサ部４に接続されている内視鏡２を識別するものとして説明したが、プロセッサ部４と内視鏡２との接続部分（コネクタ）に識別手段を設けてもよい。例えば、内視鏡２側に識別用のピン（識別手段）を設けて、プロセッサ部４に接続された内視鏡２を識別する。

また、上述した実施の形態では、動き検出用画像生成部４１２ａにより輝度成分について同時化した後に動きベクトルを検出するものとして説明したが、本発明はこれに限定されない。他の方法としては、同時化前の輝度信号（画素値）から動きベクトルを検出する構成としてもよい。この場合、同色画素間でマッチングを行う際、輝度成分画素以外の画素（非輝度成分画素）から画素値が得られないためマッチングの間隔が制限されるものの、ブロックマッチングに要する演算コストを低減できる。ここで、動きベクトルの検出は輝度成分画素のみのため、非輝度成分画素における動きベクトルを補間する必要がある。この際の補間処理には公知のバイキュービック補間を用いればよい。

また、上述した実施の形態では、デモザイキング処理部４１５によるデモザイキング処理前の同時化前画像に対してノイズ低減処理を施す構成としたが、デモザイキング処理部４１５から出力されるカラー画像に対してノイズ低減処理部４１３がノイズ低減処理を施すようにしてもよい。この場合、参照画素は全て同色画素のため式（４）の演算処理が不要となり、ノイズ低減処理に要する演算コストを低減できる。

以上のように、本発明にかかる内視鏡装置は、白色照明光観察方式および狭帯域光観察方式のどちらの観察方式においても高い解像度の画像を得るのに有用である。

１ 内視鏡装置
２ 内視鏡
３ 光源部
４ プロセッサ部
５ 表示部
２１ 挿入部
２２ 操作部
２３ ユニバーサルコード
２４ 先端部
３１ 照明部
３１ａ 光源
３１ｂ 光源ドライバ
３１ｃ 切替フィルタ
３１ｄ 駆動部
３１ｅ 駆動ドライバ
３１ｆ 集光レンズ
３２ 照明制御部
４１ 画像処理部
４２ 入力部
４３ 記憶部
４４ 制御部
２０１ 撮像光学系
２０２ 撮像素子
２０２ａ カラーフィルタ
２０３ ライトガイド
２０４ 照明用レンズ
２０５ Ａ／Ｄ変換部
２０６ 撮像情報記憶部
２６１ 識別情報記憶部
４１１ 輝度成分選択部
４１２ 動きベクトル検出処理部（動き検出処理部）
４１２ａ 動き検出用画像生成部
４１２ｂ ブロックマッチング処理部
４１３ ノイズ低減処理部
４１４ フレームメモリ
４１５ デモザイキング処理部
４１５ａ 輝度成分生成部
４１５ｂ 色成分生成部
４１５ｃ カラー画像生成部
４１６ 表示画像生成処理部
Ｕ１〜Ｕ３ フィルタユニット

Claims (8)

1. 赤色、緑色および青色の波長帯域の光を含む白色照明光、または前記青色および前記緑色の波長帯域にそれぞれ含まれる狭帯域の光からなる狭帯域照明光を出射する光源部と、
   マトリックス状に配置された複数の画素を有し、各画素が受光した光を光電変換して電気信号を生成する撮像素子と、
   前記青色の波長帯域の光を透過する青色フィルタと、前記緑色の波長帯域の光を透過する緑色フィルタと、前記赤色の波長帯域の光を透過する赤色フィルタと、を用いて構成されるフィルタユニットであって、前記青色フィルタの数および前記緑色フィルタの数が前記赤色フィルタの数より大きいフィルタユニットを複数並べてなり、前記撮像素子の受光面に配置したカラーフィルタと、
   前記光源部が出射する照明光の種類に応じて前記複数の画素から輝度成分の光を受光する輝度成分画素を選択する輝度成分画素選択部と、
   前記輝度成分画素選択部が選択した前記輝度成分画素に基づいて複数の色成分を有するカラー画像信号を生成するデモザイキング処理部と、
   を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
2. 前記フィルタユニットは、
   前記青色フィルタおよび前記緑色フィルタの各々の数が、当該フィルタユニットを構成する全フィルタ数の１／３以上であり、
   かつ前記赤色フィルタの数が、前記全フィルタ数の１／３未満である
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 複数の前記青色フィルタは、市松状のパターンの少なくとも一部をなす
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
4. 前記輝度成分画素選択部は、
   前記光源部が前記白色照明光を出射する場合、前記緑色フィルタを介して光を受光する画素を前記輝度成分画素として選択し、
   前記光源部が前記狭帯域照明光を出射する場合、前記青色フィルタを介して光を受光する画素を前記輝度成分画素として選択する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
5. 前記デモザイキング処理部は、
   前記輝度成分画素選択部により選択された前記輝度成分画素の画素値に基づき前記輝度成分画素以外の画素の輝度成分を補間して該輝度成分の画像信号を生成する輝度成分生成部と、
   前記輝度成分生成部が生成した輝度成分をもとに輝度成分以外の色成分を補間して該色成分の画像信号を生成する色成分生成部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
6. 赤色、緑色および青色の波長帯域の光を含む白色照明光、または前記青色および前記緑色の波長帯域にそれぞれ含まれる狭帯域の光からなる狭帯域照明光を出射する光源部と、
   マトリックス状に配置された複数の画素を有し、各画素が受光した光を光電変換して電気信号を生成する撮像素子と、
   前記青色の波長帯域の光を透過する青色フィルタと、前記緑色の波長帯域の光を透過する緑色フィルタと、前記赤色の波長帯域の光を透過する赤色フィルタと、を用いて構成されるフィルタユニットであって、前記青色フィルタの数および前記緑色フィルタの数が前記赤色フィルタの数より大きいフィルタユニットを複数並べてなり、前記撮像素子の受光面に配置したカラーフィルタと、
   前記複数の画素から輝度成分の光を受光する輝度成分画素を前記光源部が出射する照明光の種類に応じて選択する輝度成分画素選択部と、
   前記画素が時系列に沿って生成した電気信号であって、前記輝度成分画素選択部が選択した輝度成分の電気信号をもとに生成される撮像画像の動きを検出する動き検出処理部と、
   を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
7. 前記輝度成分画素選択部は、
   前記光源部が前記白色照明光を出射する場合、前記緑色フィルタを介して光を受光する画素を前記輝度成分画素として選択し、
   前記光源部が前記狭帯域照明光を出射する場合、前記青色フィルタを介して光を受光する画素を前記輝度成分画素として選択する
   ことを特徴とする請求項６に記載の内視鏡装置。
8. 前記動き検出処理部が検出した前記動きに基づいて前記撮像画像に含まれるノイズ成分を低減するノイズ低減処理部
   をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の内視鏡装置。

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