JP7253632B2 - 内視鏡システム及びその作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、観察対象の酸素飽和度を求める内視鏡システム及びその作動方法に関する。

医療分野において、生体内の観察対象を撮影する内視鏡システムが広く利用されている。近年では、酸素飽和度と病変部との相関関係が知られていることから、酸素飽和度を用いた診断も行われつつある。酸素飽和度を用いる診断においては、酸素飽和度によって吸光係数が変化する酸素飽和度用照明光を患部に照射して得られる複数の分光画像に基づいて、観察対象の酸素飽和度を算出し、酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像をモニタに表示する。

酸素飽和度の算出に際しては、複数の分光画像に基づく演算処理により得られる信号比として、異なる分光画像間の信号比を用いている。入力となる信号比のわずかな変動が、出力となる酸素飽和度のノイズとなるため、ハード面で、酸素飽和度用照明光を発する光源部の発光量の厳密な制御が必要である。また、酸素飽和度を算出する内視鏡システムにおいては、プレ撮影により得られた画像から画像補正値を算出し、算出した画像補正値を用いて酸素飽和度算出用画像を補正することが知られている（特許文献１）。この他、酸素飽和度を算出しない内視鏡システムにおいては、設定光量データテーブルを補正して緑色ＬＥＤと紫色ＬＥＤの設定光量値と信号値（画素値）との関係を線形化するテーブル補正を行うことが知られている（特許文献２）。

特開２０１７－１０８９８３号公報 特開２０１７－１４８４３２号公報

酸素飽和度を求める内視鏡システムは、ハード面において光源発光量の厳密な制御が必要となるだけでなく、さらに内視鏡に搭載されているイメージセンサの個体差を是正する補正技術も重要である。

一般に、イメージセンサの出力信号である画素値は、入力となる入射光量に対して概ね線形な応答を示す。しかし、入力である入射光量の範囲と出力である画素値の範囲によっては応答特性が僅かに非線形になっている範囲を有する場合がある。このような応答特性の具体的な非線形性はイメージセンサの個体によって異なる。イメージセンサの応答特性に非線形性がある場合、波長帯域ごとの強度比が一定の照明光を照射しても、異なる分光帯域の画素値の比（いわゆる信号比）が一定値からずれる。その結果、異なる分光帯域の画素値の比に基づいて算出する酸素飽和度の値も、イメージセンサの応答特性の非線形性に応じて誤差が発生する。

本発明は、イメージセンサの非線形な応答特性に起因した誤差を補正することにより、正確な酸素飽和度を算出できる内視鏡システム及びそ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、観察対象を撮像するイメージセンサを有する内視鏡と、プロセッサとを備える内視鏡システムであって、プロセッサは、内視鏡を用いて、観察対象の酸素飽和度を算出するための複数の酸素飽和度算出用分光画像と、酸素飽和度を補正する補正値を算出するための補正用分光画像と、を取得し、イメージセンサへの入射光量と、補正用分光画像の画素値と、の関係を線形化する線形化補正テーブルを作成し、線形化補正テーブルを用いて線形化補正をした補正用分光画像を用いて、前記補正値を算出する。

プロセッサは、複数の酸素飽和度算出用分光画像から酸素飽和度と相関を有する信号比を算出し、信号比を用いて、酸素飽和度を算出し、信号比を補正する補正値を算出することが好ましい。

ホワイトバランスの補正に用いるホワイトバランス補正データを有し、プロセッサは、ホワイトバランス補正データを用いて線形化補正テーブルを作成することが好ましい。

プロセッサは、ホワイトバランス補正後の補正用分光画像における第１色画素及び第２色画素の画素値の比と、ホワイトバランス補正前の補正用分光画像における第１色画素の画素値と、を対応付ける線形化補正テーブルを作成することが好ましい。

第１色画素は青色画素であり、かつ、第２色画素は緑色画素であることが好ましい。

プロセッサは、緑色光を用いて基準板を撮影して得たホワイトバランス補正データを用いて線形化補正テーブルを作成することが好ましい。

プロセッサは、緑色光を受光した第１色画素の画素値と緑色光を受光した第２色画素の画素値との比を、ホワイトバランス補正前の補正用分光画像における第１色画素の画素値と対応付けることが好ましい。

照明光の発光強度を変更して取得した複数のホワイトバランス補正データを有し、プロセッサは、複数のホワイトバランス補正データを用いて線形化補正テーブルを作成することが好ましい。

１つのホワイトバランス補正用画像に対して複数箇所に補正データ取得領域を設定し、各々の補正データ取得領域についてそれぞれホワイトバランス補正データを取得する場合、プロセッサは、１つのホワイトバランス補正用画像から取得した複数のホワイトバランス補正データを用いて線形化補正テーブルを作成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、観察対象を撮像するイメージセンサを有する内視鏡とプロセッサとを備える内視鏡システムの作動方法において、プロセッサが、内視鏡を用いて、観察対象の酸素飽和度を算出するための複数の酸素飽和度算出用分光画像と、酸素飽和度を補正する補正値を算出するための補正用分光画像と、を取得するステップと、イメージセンサへの入射光量と、補正用分光画像の画素値と、の関係を線形化する線形化補正テーブルを作成するステップと、線形化補正テーブルを用いて線形化補正をした補正用分光画像を用いて、補正値を算出するステップと、を備える。

本発明の内視鏡システム及びその作動方法によれば、イメージセンサの非線形な応答特性に起因した誤差を補正することにより、正確な酸素飽和度を算出できる。

内視鏡システムの外観図である。 内視鏡システムの機能を示すブロック図である。 第１青色光、第２青色光、緑色光、及び、赤色光の発光スペクトルを示すグラフである。 酸素飽和度観察モードにおける発光パターンを示す説明図である。 カラーフィルタの分光特性を示すグラフである。 キャリブレーション装置を示す説明図である。 特殊処理部の機能を示すブロック図である。 イメージセンサの応答特性を示すグラフである。 線形化補正テーブルを表すグラフである。 酸素飽和度と信号比Ｘ及び信号比Ｙとの関係を示す説明図である。 キャリブレーション処理部の機能を示すブロック図である。 補正データ取得領域を示す説明図である。 キャリブレーションモードのフローチャートである。 酸素飽和度観察モードのフローチャートである。 変形例の補正データ取得領域を示す説明図である。

図１に示すように、第１実施形態の内視鏡システム１０は、内視鏡１２と、光源装置１４と、プロセッサ装置１６と、表示部であるモニタ１８と、ユーザーインターフェース１９とを有する。内視鏡１２は、観察対象を撮像するイメージセンサ４８（図２参照）を有する。内視鏡１２は、光源装置１４と光学的に接続するとともに、プロセッサ装置１６に電気的に接続する。内視鏡１２は、被検体内に挿入する挿入部１２ａと、挿入部１２ａの基端部分に設けられた操作部１２ｂと、挿入部１２ａの先端側に設けられた湾曲部１２ｃと、先端部１２ｄとを有している。操作部１２ｂのアングルノブ１２ｅを操作することにより、湾曲部１２ｃが湾曲する。この湾曲部１２ｃが湾曲した結果、先端部１２ｄが所望の方向に向く。なお、先端部１２ｄには、観察対象に向けて空気や水等を噴射する噴射口（図示しない）が設けられている。

また、操作部１２ｂには、アングルノブ１２ｅの他、モード切替スイッチ１３ａ、フリーズスイッチ１３ｂ、ズーム操作部１３ｃが設けられている。モード切替スイッチ１３ａは、観察モードの切り替え操作に用いる。内視鏡システム１０は、通常モード、特殊モード、及び、キャリブレーションモードを有する。通常モードは、照明光に白色光を用いて観察対象を撮影して得る自然な色合いの画像（以下、通常画像という）をモニタ１８に表示する観察モードである。

特殊モードは、観察対象の酸素飽和度を算出して表示する酸素飽和度観察モードである。酸素飽和度観察モードでは、観察対象を撮像して得る複数の分光画像を用いて観察対象の酸素飽和度を算出し、算出した酸素飽和度の値を、疑似カラーを用いて示す画像（以下、酸素飽和度画像という）を生成してモニタ１８に表示する。キャリブレーションモードでは、ホワイトバランス補正処理に用いるホワイトバランス補正データ、及び、線形化補正（リニアリティ）に用いる線形化補正テーブル（リニアリティ補正テーブル）を作成する。

フリーズスイッチ１３ｂは、プロセッサ装置１６に対して静止画取得指示を行うためのスイッチである。プロセッサ装置１６は、静止画取得指示に従って、静止画画像を保存する。

プロセッサ装置１６は、モニタ１８及びユーザーインターフェース１９と電気的に接続する。モニタ１８は、各観察モードの画像や画像に付帯する画像情報等を出力表示する。ユーザーインターフェース１９は、キーボードなどを有し、機能設定等の入力操作を受け付ける。ユーザーインターフェース１９としては、キーボードの他に、マウスなどを設けてもよい。なお、プロセッサ装置１６には、画像や画像情報等を記録する外付けの記録部（図示省略）を接続してもよい。

図２に示すように、光源装置１４は、照明光を発光する光源部２０と、光源部２０の駆動を制御する光源制御部２２と、を備えている。

光源部２０は、ＢＳ光源２０ａ、ＢＬ光源２０ｂ、Ｇ光源２０ｃ、及び、Ｒ光源２０ｄの４個の半導体光源を備える。本実施形態においては、ＢＳ光源２０ａ、ＢＬ光源２０ｂ、Ｇ光源２０ｃ、及び、Ｒ光源２０ｄはいずれもＬＥＤ(Light Emitting Diode)である。光源部２０には、これらのＬＥＤの代わりに、ＬＤ(Laser Diode)と蛍光体と帯域制限フィルタとの組み合わせや、キセノンランプ等のランプと帯域制限フィルタの組み合わせ等を用いることができる。

図３に示すように、ＢＳ光源２０ａは、中心波長（ピーク波長）が約４５０±１０ｎｍ、波長帯域が約４２０ｎｍ～５００ｎｍの第１青色光ＢＳを発光する青色光源である。ＢＬ光源２０ｂは、中心波長（ピーク波長）及び波長帯域が約４７０ｎｍ±１０ｎｍであり、青色のいわゆる狭帯域光（以下、第２青色光ＢＬという）を発光する青色光源である。Ｇ光源２０ｃは、中心波長（ピーク波長）が約５４０±２０ｎｍ、波長帯域が約４８０ｎｍ～６００ｎｍに及ぶ緑色光Ｇを発光する緑色光源である。Ｒ光源２０ｄは、中心波長（ピーク波長）が約６２０±２０ｎｍ、波長帯域が約６００ｎｍ～６５０ｎｍに及ぶ赤色光Ｒを発光する赤色光源である。

光源制御部２２は、光源部２０を構成する各光源２０ａ～２０ｄの点灯や消灯のタイミング、及び点灯時の発光量等をそれぞれ独立に制御する。この光源制御部２２の制御により、光源部２０は、通常モードにおいて使用する通常観察用照明光と、酸素飽和度観察モードにおいて使用する酸素飽和度観察用照明光とを発光する。

通常モードの場合、光源制御部２２は、ＢＳ光源２０ａ、Ｇ光源２０ｃ、及びＲ光源２０ｄを同時に点灯する。このため、通常観察用照明光は、第１青色光ＢＳと、緑色光Ｇと、赤色光Ｒとを含む白色光である。本実施形態においては、通常モードの場合、光源部２０は上記白色光を常時発光するが、観察対象の撮影タイミング（以下、撮影フレームという）に合わせて、白色光を発光しても良い。

酸素飽和度観察モード及びキャリブレーションモードの場合、光源制御部２２は、第１パターン、第２パターン、及び第３パターンで各光源２０ａ～２０ｄの点灯または消灯を交互に繰り返す。第１パターンは、ＢＳ光源２０ａと、Ｇ光源２０ｃと、Ｒ光源２０ｄを同時に点灯するパターンである。第１パターンの際には、第１青色光ＢＳと、緑色光Ｇと、赤色光Ｒとを含む白色光が照明光になる。一方、第２パターンは、ＢＬ光源２０ｂと、Ｇ光源２０ｃと、Ｒ光源２０ｄを同時に点灯するパターンである。このため、第２パターンの際には、第２青色光ＢＬと、緑色光Ｇと、赤色光Ｒとを含む酸素飽和度用照明光になる。第３パターンは、Ｇ光源２０ｃを単独で点灯する。このため、第３パターンの際には、緑色光Ｇが照明光になる。したがって、酸素飽和度観察モード及びキャリブレーションモードでは、図４に示すように、白色光と酸素飽和度用照明光と緑色光とが撮影フレームに合わせて、例えば、１撮影フレーム毎に順次に繰り返し発光する。

なお、キャリブレーションモードにおいては、少なくとも１回ずつ上記第１パターン、第２パターン、及び、第３パターンの点灯を行えば足りるが、必要に応じて順次に繰り返す。本実施形態においては、キャリブレーションモードを終了するまで、第１パターン、第２パターン、及び、第３パターンの点灯または消灯を自動的に交互に繰り返す。

光源部２０が発光した照明光は、ライトガイド４１に入射する（図２参照）。ライトガイド４１は、内視鏡１２及びユニバーサルコード内に内蔵されており、照明光を内視鏡１２の先端部１２ｄまで伝搬する。ユニバーサルコードは、内視鏡１２と光源装置１４及びプロセッサ装置１６とを接続するコードである。なお、ライトガイド４１としては、マルチモードファイバを使用できる。一例として、コア径１０５μｍ、クラッド径１２５μｍ、外皮となる保護層を含めた径がφ０．３～０．５ｍｍの細径なファイバケーブルを使用できる。

内視鏡１２の先端部１２ｄには、照明光学系３０ａと撮影光学系３０ｂが設けられている。照明光学系３０ａは、照明レンズ４５を有しており、この照明レンズ４５を介して照明光が観察対象に照射される。撮影光学系３０ｂは、対物レンズ４６、ズームレンズ４７、及びイメージセンサ４８を有している。イメージセンサ４８は、対物レンズ４６及びズームレンズ４７を介して、観察対象から戻る照明光の反射光等（散乱光、観察対象が発する蛍光、または、観察対象に投与等した薬剤に起因した蛍光等を含む）を用いて観察対象を撮影する。なお、ズームレンズ４７は、ズーム操作部１３ｃの操作をすることで移動し、イメージセンサ４８を用いて撮影する観察対象を拡大または縮小する。

イメージセンサ４８は、原色系のカラーセンサであり、青色カラーフィルタを有するＢ画素（青色画素）、緑色カラーフィルタを有するＧ画素（緑色画素）、及び、赤色カラーフィルタを有するＲ画素（赤色画素）の３種類の画素を備える。図５に示すように、青色カラーフィルタは、主として青色帯域の光、具体的には波長帯域が３８０～５６０ｎｍの波長帯域の光を透過する。青色カラーフィルタＢＦの透過率は、波長４６０～４７０ｎｍ付近においてピークになる。緑色カラーフィルタＧＦ、主として緑色帯域の光、具体的には、４６０～４７０ｎｍの波長帯域の光を透過する。赤色カラーフィルタＲＦは、主として赤色帯域の光、具体的には、５８０～７６０ｎｍの波長帯域の光を透過する。

イメージセンサ４８を用いて観察対象を撮影すると、１回の撮影において最大で、Ｂ画素において撮影して得るＢ画像（青色画像）、Ｇ画素において撮像して得るＧ画像（緑色画像）、及び、Ｒ画素において撮影して得るＲ画像（赤色画像）の３種類の分光画像を得ることができる。通常モードの場合、使用する通常観察用照明光は白色光なので、Ｂｃ画像、Ｇｃ画像、及びＲｃ画像が得られる。Ｂｃ画像は、主に第１青色光ＢＳの反射光等を用いて観察対象を撮影した画像であり、Ｇｃ画像は、主に緑色光Ｇの反射光等を用いて観察対象を撮影した画像である。同様に、Ｒｃ画像は、主に赤色光Ｒの反射光等を用いて観察対象を撮影した画像である。

一方、酸素飽和度観察モード及びキャリブレーションモードでは、白色光を発光するフレームにおいては、分光画像として、Ｂ１画像、Ｇ１画像、及びＲ１画像を取得し、酸素飽和度用照明光を発光するフレームにおいては、分光画像として、Ｂ２画像、Ｇ２画像、及びＲ２画像を取得し、かつ、緑色光Ｇを発光するフレームにおいては、分光画像として、Ｂ３画像及びＧ３画像を取得する。Ｂ１画像、Ｇ１画像、及びＲ１画像は、上記のＢｃ画像、Ｇｃ画像、及びＲｃ画像と同様である。Ｂ２画像は、主に第２青色光ＢＬの反射光等を用いて観察対象を撮影した画像である。Ｇ２画像は、主に緑色光Ｇの反射光等を用いて観察対象を撮影した画像である。同様に、Ｒ２画像は、主に赤色光Ｒの反射光等を用いて観察対象を撮影した画像である。Ｂ３画像は、青色カラーフィルタＢＦの副感度を利用することにより、緑色光Ｇを用いてＢ画素で観察対象を撮影した画像である。Ｇ３画像は、緑色光ＧをＧ画素で観察対象を撮影した画像である。

ただし、キャリブレーションモードにおいては、観察対象の代わりに、所定の分光反射特性を有する基準反射板を撮影する。本実施形態においては、図６に示すように、キャリブレーション装置６９に内視鏡１２を挿入し、白色の基準反射板（以下、基準白色板ＷＰという）を撮影する。このため、キャリブレーションモードにおいて得るＢ１画像、Ｇ１画像、Ｒ１画像、Ｂ２画像、Ｇ２画像、Ｒ２画像、Ｂ３画像、及び、Ｇ３画像は、観察対象の代わりに「基準白色板ＷＰ」を撮影した画像である。

イメージセンサ４８としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサを利用可能である。また、本実施形態のイメージセンサ４８は、原色系のカラーセンサであるが、補色系のカラーセンサを用いることもできる。補色系のカラーセンサは、例えば、シアンカラーフィルタが設けられたシアン画素、マゼンタカラーフィルタが設けられたマゼンタ画素、イエローカラーフィルタが設けられたイエロー画素、及び、グリーンカラーフィルタが設けられたグリーン画素を有する。補色系カラーセンサを用いる場合に上記各色の画素から得る画像は、補色－原色色変換をすれば、Ｂ画像、Ｇ画像、及びＲ画像に変換できる。また、カラーセンサの代わりに、カラーフィルタを設けていないモノクロセンサをイメージセンサ４８として使用できる。この場合、ＢＧＲ等各色の照明光を用いて観察対象を順次撮影することにより、上記各色の画像を得ることができる。

プロセッサ装置１６は、統括制御部５２と、画像取得部５４と、画像処理部６１と、表示制御部６６とを有する（図２参照）。

統括制御部５２は、プロセッサ装置１６内の各部を制御する。統括制御部５２は、モード切替スイッチ１３ａからのモード切替信号に基づいて、各モードに対応する制御を行う。また、統括制御部５２は、内視鏡１２及び光源装置１４を制御する。統括制御部５２は、光源装置１４の光源制御部２２を制御することにより、照明光の照射タイミングを制御する。また、統括制御部５２は、内視鏡１２のイメージセンサ４８を制御することにより、撮影のタイミングを制御する。

画像取得部５４は、イメージセンサ４８から観察対象の画像を取得する。通常モードの場合、画像取得部５４は、撮影フレーム毎にＢｃ画像、Ｇｃ画像、及びＲｃ画像を取得する。酸素飽和度観察モード及びキャリブレーションモードの場合、画像取得部５４は、Ｂ１画像、Ｇ１画像、Ｒ１画像、Ｂ２画像、Ｇ２画像、Ｒ２画像、Ｂ３画像、及び、Ｇ３画像を取得する。これらのうち、Ｂ１画像、Ｂ２画像、Ｇ１画像、及び、Ｒ１画像は、観察対象の酸素飽和度を算出するための複数の酸素飽和度算出用分光画像である。また、Ｂ３画像及びＧ３画像は、酸素飽和度を補正する補正値を算出するための補正用分光画像である。すなわち、画像取得部５４は、酸素飽和度観察モード及びキャリブレーションモードにおいて、酸素飽和度算出用分光画像と、補正用分光画像と、を取得する。

また、画像取得部５４は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５６と、ノイズ低減部５８と、変換部５９と、を有し、これらを用いて、取得した画像に各種処理を施す。

ＤＳＰ５６は、取得した画像に対し、必要に応じて欠陥補正処理、オフセット処理、ゲイン補正処理、マトリクス処理、ガンマ変換処理、デモザイク処理、及びＹＣ変換処理等の各種処理を施す。

欠陥補正処理は、イメージセンサ４８の欠陥画素に対応する画素の画素値を補正する処理である。オフセット処理は、欠陥補正処理を施した画像から暗電流成分を低減し、正確な零レベルを設定する処理である。ゲイン補正処理は、オフセット処理をした画像にゲインを乗じることにより各画像の信号レベルを整える処理である。マトリクス処理は、オフセット処理をした画像の色再現性を高める処理であり、ガンマ変換処理は、マトリクス処理後の画像の明るさや彩度を整える処理である。デモザイク処理（等方化処理や同時化処理とも言う）は、欠落した画素の画素値を補間する処理であり、ガンマ変換処理後の画像に対して施す。欠落した画素とは、カラーフィルタの配列のため、イメージセンサ４８において他の色の画素を配置しているために、画素値がない画素である。例えば、Ｂ画像はＢ画素において観察対象を撮影して得る画像なので、イメージセンサ４８のＧ画素やＲ画素に対応する位置の画素には画素値がない。デモザイク処理は、Ｂ画像を補間して、イメージセンサ４８のＧ画素及びＲ画素の位置にある画素の画素値を生成する。ＹＣ変換処理は、デモザイク処理後の画像を、輝度チャンネルＹと色差チャンネルＣｂ及び色差チャンネルＣｒに変換する処理である。

ノイズ低減部５８は、輝度チャンネルＹ、色差チャンネルＣｂ及び色差チャンネルＣｒに対して、例えば、移動平均法またはメディアンフィルタ法等を用いてノイズ低減処理を施す。変換部５９は、ノイズ低減処理後の輝度チャンネルＹ、色差チャンネルＣｂ及び色差チャンネルＣｒを再びＢＧＲの各色の画像に再変換する。

画像処理部６１は、通常処理部６２と、特殊処理部６３と、キャリブレーション処理部６８とを有する。通常処理部６２は、通常モード時に作動し、上記各種処理を施した１撮影フレーム分のＢｃ画像、Ｇｃ画像、及びＲｃ画像に対して、色変換処理、色彩強調処理、及び構造強調処理を施し、通常画像を生成する。色変換処理は、ＢＧＲ各色の画像に対して３×３のマトリクス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ（ルックアップテーブル）処理等を行う。色彩強調処理は、画像の色彩を強調する処理であり、構造強調処理は、例えば、血管やピットパターン等の観察対象の組織や構造を強調する処理である。表示制御部６６は、通常処理部６２から通常画像を順次取得し、取得した通常画像を表示に適した形式に変換してモニタ１８に順次出力表示する。これにより、通常モードの場合、医師等は、通常画像の動画を用いて観察対象を観察できる。

特殊処理部６３は酸素飽和度観察モード時に作動し、酸素飽和度の算出に必要となる特定分光画像であるＢ１画像、Ｇ１画像、Ｒ１画像、Ｂ２画像に加えて、線形化補正テーブルに基づいて、酸素飽和度を算出する。また、特殊処理部６３は、算出された酸素飽和度に応じて色付け処理等が施した酸素飽和度画像を作成する。

図７に示すように、特殊処理部６３は、ホワイトバランス補正処理部７０、信号比算出部７１、補正値算出部７２、酸素飽和度算出部７３、及び、画像作成部７４を備える。ホワイトバランス補正処理部７０は、ホワイトバランス補正データ記憶部７０ａに記憶されたホワイトバランス補正データを用いて、特定分光画像であるＢ１画像、Ｇ１画像、Ｒ１画像、及びＢ２画像に対して、ホワイトバランス補正処理を行う。ホワイトバランス補正データには、Ｂ１画像用ホワイトバランス補正データＮＢ１、Ｇ１画像用ホワイトバランス補正データＮＧ１、Ｒ１画像用ホワイトバランス補正データＮＲ１、Ｂ２画像用ホワイトバランス補正データＮＢ２、Ｂ３画像用ホワイトバランス補正データＮＢ３、Ｇ３画像用ホワイトバランス補正データＮＧ３、等が含まれる。

ホワイトバランス補正処理部７０では、Ｂ１画像をＢ１画像用ホワイトバランス補正データＮＢ１で除することにより、ホワイトバランス補正済みのＢ１画像（Ｂ１^＊＝Ｂ１／ＮＢ１）が得られる。同様にして、Ｇ１画像をＧ１画像用ホワイトバランス補正データＮＧ１で除することにより、ホワイトバランス補正済みのＧ１画像（Ｇ１^＊＝Ｇ１／ＮＧ１）が得られる。また、Ｒ１画像をＲ１画像用ホワイトバランス補正データＮＲ１で除することにより、ホワイトバランス補正済みのＲ１画像（Ｒ１^＊＝Ｒ１／ＮＲ１）が得られる。また、Ｂ２画像をＢ２画像用ホワイトバランス補正データＮＢ２で除することにより、ホワイトバランス補正済みのＢ２画像（Ｂ２^＊＝Ｂ２／ＮＢ２）が得られる。同様に、Ｂ３画像をＢ３画像用ホワイトバランス補正データＮＢ３で除することにより、ホワイトバランス補正済みのＢ３画像（Ｂ３^＊＝Ｂ３／ＮＢ３）が得られる。また、Ｇ３画像をＧ３画像用ホワイトバランス補正データＮＧ３で除することにより、ホワイトバランス補正補正済みのＧ３画像（Ｇ３^＊＝Ｇ３／ＮＧ３）が得られる。

信号比算出部７１は、ホワイトバランス補正済みの特定分光画像であるＢ１画像、Ｇ１画像、Ｒ１画像、Ｂ２画像（Ｂ１^＊、Ｇ１^＊、Ｒ１^＊、Ｂ２^＊）に基づく演算処理によって、酸素飽和度の算出用の演算値である「信号比」を算出する。すなわち、複数の酸素飽和度算出用分光画像から酸素飽和度と相関を有する信号比を算出する。具体的には、信号比算出部７１は、ホワイトバランス補正済みのＲ１画像をホワイトバランス補正済みのＧ１画像で除して対数化する演算を行うことによって、信号比Ｘ（＝ｌｎ（Ｒ１^＊／Ｇ１^＊））を算出する。また、信号比算出部７１は、ホワイトバランス補正済みのＢ２画像をホワイトバランス補正済みのＧ１画像で除して対数化する演算を行うことによって、信号比Ｙ（＝ｌｎ（Ｂ２^＊／Ｇ１^＊））を算出する。

補正値算出部７２は、酸素飽和度を補正するための補正値を算出する。また、補正値算出部７２は、線形化補正テーブルを記憶する線形化補正テーブル記憶部７２ａを備えており、上記補正値の算出する場合に、線形化補正テーブルを用いて線形化補正をした補正用分光画像を用いる。

線形化補正テーブルは、イメージセンサ４８の個体ごとに異なる応答特性の非線形性を補正するための数値テーブルである。すなわち、線形化補正テーブルは、イメージセンサ４８への入射光量（イメージセンサ４８の受光量）と、補正用分光画像の画素値と、の関係を線形化するための数値テーブルである。

図８に示すように、イメージセンサ４８に対する入力は入射光量であり、イメージセンサ４８の出力は画素値（画素値の集合である画像）である。イメージセンサ４８は、理想的には一点鎖線で示すグラフ８１のように、入射光量と画素値の応答特性が大部分において線形となるように調整されている。しかし、イメージセンサ４８の応答特性を厳密に線形化することは難しく、実際的には、実線で示すグラフ８２のように、入射光量及び画素値の範囲の一部において非線形となっている。特に、入射光量及び画素値が小さい範囲においてイメージセンサ４８の応答特性が非線形になりやすい。例えば、ホワイトバランス補正前のＧ３画像の画素値が取り得る値の範囲ＡＧ３においては、イメージセンサ４８の応答特性はほぼ線形性を保っているが、ホワイトバランス補正前のＢ３画像の画素値が取り得る値の範囲ＡＢ３においては、イメージセンサ４８の応答特性は非線形となる。線形化補正テーブルは、上記のようなイメージセンサ４８の応答特性の非線形性による画素値のズレを是正するものであり、補正用分光画像（特にＢ３画像）の画素値を、現実の入射光量に比例した画素値に対応付ける。

具体的には、線形化補正テーブルは、ホワイトバランス補正後の補正用分光画像における第１色画素及び第２色画素の画素値の比と、ホワイトバランス補正前の補正用分光画像における第１色画素の画素値と、を対応付ける。本実施形態では、第１色画素はＢ画素であり、かつ、第２色画素はＧ画素である。したがって、図９に示すように、線形化補正テーブルは、ホワイトバランス補正後のＢ３画像（Ｂ３＊）及びＧ３画像（Ｇ３＊）の画素値の比ＱＢ３（＝Ｂ３＊／Ｇ３＊）と、ホワイトバランス補正前のＢ３画像の画素値（Ｂ３）と、を対応付ける。入射光量及び画素値の全範囲でイメージセンサ４８の応答特性が線形である理想的な場合においては、ホワイトバランス補正前のＢ３画像の画素値（Ｂ３）によらず、比ＱＢ３の値は「１」である。一方、イメージセンサ４８の応答特性が非線形である入射光量及び画素値の範囲については、比ＱＢ３の値は「１」からズレる。そして、このズレは、例えば、ホワイトバランス補正前のＢ３画像の画素値（Ｂ３）を変数とする関数ｆ（Ｂ３）で表すことができる。関数ｆ（Ｂ３）は、ホワイトバランス補正前のＢ３画像の画素値（Ｂ３）に対して、比ＱＢ３の値を近似する関数であり、例えば、多項式または指数関数等である。

補正値算出部７２は、まず、線形化補正テーブルを用いて、ホワイトバランス補正後のＢ３画像（Ｂ３^＊）に対して線形化補正をする。すなわち、補正値算出部７２は、ホワイトバランス補正後のＢ３画像の画素値を、ホワイトバランス補正前のＢ３画像の画素値を用いて算出する関数ｆ（Ｂ３）の値で除することにより、画素ごとに、線形化補正後のＢ３画像の画素値Ｂ３^＊＊（＝Ｂ３^＊／ｆ（Ｂ３））を求める。その後、線形化補正後のＢ３画像の画素値Ｂ３^＊＊を、ホワイトバランス補正後のＧ３画像の画素値Ｇ３^＊で除し、対数化する演算を行うことによって、信号比Ｚ（＝ｌｎ（Ｂ３^＊＊／Ｇ３^＊））を算出する。

そして、補正値算出部７２は、信号比算出部７１が算出した信号比Ｘ及び信号比Ｙと、上記の信号比Ｚを用いて、酸素飽和度を補正するために、信号比Ｙに加算する補正値ΔＹを求める。本実施形態においては、補正値ΔＹは、信号比Ｘ、信号比Ｙ、及び、信号比Ｚの線形結合であり、その係数Ｋ_Ｘ，Ｋ_Ｙ，Ｋ_Ｚは実験等により予め定める。すなわち、ΔＹ＝Ｋ_Ｘ×Ｘ＋Ｋ_Ｙ×Ｙ＋Ｋ_Ｚ×Ｚである。補正値ΔＹは、イメージセンサ４８の個別具体的な応答特性に応じて、正の値にも負の値にもなり得る。また、補正値ΔＹは直接的には信号比Ｙを補正する補正値であるが、信号比Ｙを補正値ΔＹで補正することで結果として酸素飽和度の値を補正するので、補正値ΔＹは「酸素飽和度を補正する補正値」である。

酸素飽和度算出部７３は、信号比Ｘ及び信号比Ｙを用いて、観察対象の酸素飽和度を算出する。具体的には、酸素飽和度算出部７３は、信号比Ｘ及び信号比Ｙと酸素飽和度との相関関係を記憶した酸素飽和度用データ記憶部７３ａを参照して、信号比Ｘと信号比Ｙに対応する酸素飽和度を画素毎に算出する。また、酸素飽和度算出部７３は、信号比Ｙをそのまま用いるのではなく、補正値ΔＹを加算した信号比Ｙ^＊（＝Ｙ＋ΔＹ）を用いることによって、イメージセンサ４８の個体差（応答特性の非線形性）の影響を低減した正確な酸素飽和度を求める。

酸素飽和度用データ記憶部７３ａに記憶された相関関係は、図１０に示すように、縦軸を信号比Ｙとし、横軸を信号比Ｘとする特徴空間では、酸素飽和度が同じ値の点を結ぶ等値線が、ほぼ横方向に沿って形成される。また、等値線は、酸素飽和度が大きくなるほど縦軸方向の下方に位置する。例えば、酸素飽和度が１００％の等値線８５は、酸素飽和度が０％の等値線８６よりも下方に位置する。

例えば、補正後の信号比Ｘ及び信号比Ｙ^＊に対応する酸素飽和度は、酸素飽和度用データ記憶部７３ａが記憶する相関関係を参照すると「４０％」である。したがって、酸素飽和度算出部７３は、信号比Ｘ及び信号比Ｙ^＊に対応する画素の酸素飽和度を「４０％」と算出する。

画像作成部７４は、酸素飽和度を用いて、酸素飽和度画像を作成する。具体的には、画像作成部７４は、Ｂ１画像、Ｇ１画像、及びＲ１画像に基づいて通常画像を作成し、通常画像の色調を酸素飽和度に応じて変化させる。例えば、通常画像において、酸素飽和度が７０％を超える画素については色調を変化させずにそのまま表示する一方、酸素飽和度が７０％以下の画素については色調を変化させて表示することが好ましい。色調を変化させる場合は、酸素飽和度が低くなる程、寒色系（例えば、青）の色に近づけることが好まし。なお、画像作成部７４では、通常画像を作成せずに、酸素飽和度と特定の色画像を用いて、酸素飽和度画像を作成してもよい。この場合、輝度チャンネルＹと色差チャンネルＣｒ、Ｃｂを用いて酸素飽和度画像を作成することが好ましい。例えば、輝度チャンネルＹをＧ１画像信号に割り当て、色差チャンネルＣｒ、Ｃｂについては、酸素飽和度に応じて割り当てることが好ましい。

キャリブレーション処理部６８はキャリブレーションモード時に作動し、ホワイトバランス補正データ及び／または線形化補正テーブルの作成または校正をする。このため、図１１に示すように、キャリブレーション処理部６８は、ホワイトバランス補正データ作成部９１と、線形化補正テーブル作成部９２と、を備える。

ホワイトバランス補正データ作成部９１は、キャリブレーションモードにおいて、観察対象の代わりに基準白色板ＷＰを撮影したＢ１画像、Ｇ１画像、Ｒ１画像、Ｂ２画像、Ｇ２画像、Ｒ２画像、Ｂ３画像、及び、Ｇ３画像を取得する。そして、これらの各画像に対して例えば図１２に示す矩形の補正データ取得領域ＡＲを設定し、補正データ取得領域ＡＲの画素値の平均値等（平均値または中央値等の統計量）をそれぞれ算出する。これら各画像の補正データ取得領域ＡＲにおける画素値の平均値等を、ホワイトバランス補正データ（ＮＢ１，ＮＧ１，ＮＲ１，ＮＢ２，ＮＢ３，及びＮＧ３等）とする。ホワイトバランス補正データは、ホワイトバランス補正データ記憶部７０ａにそれぞれ格納される。なお、補正データ取得領域ＡＲの形状については、矩形の他、円状であってもよい。

線形化補正テーブル作成部９２は、キャリブレーションモードにおいて、前述の線形化補正テーブルを作成し、作成した線形化補正テーブルを線形化補正テーブル記憶部７２ａに格納する。具体的には、線形化補正テーブル作成部９２は、キャリブレーションモードにおいてホワイトバランス補正後のＢ３画像及びＧ３画像と、ホワイトバランス補正前のＢ３画像と、を取得し、これらを用いて線形化補正テーブルを作成する。

したがって、線形化補正テーブル作成部９２は、ホワイトバランス補正データを用いて線形化補正テーブルを作成する。また、線形化補正テーブル作成部９２は、ホワイトバランス補正後の補正用分光画像における第１色画素及び第２色画素の画素値の比と、ホワイトバランス補正前の補正用分光画像における第１色画素の画素値と、を対応付ける線形化補正テーブルを作成する。線形化補正テーブル作成部９２は、緑色光Ｇを用いて基準白色板ＷＰ等の所定の基準板を撮影して得たホワイトバランス補正データを用いて線形化補正テーブルを作成する。また、線形化補正テーブル作成部９２は、緑色光Ｇを受光したＢ画素（第１色画素）の画素値と緑色光Ｇを受光したＧ画素（第２色画素）の画素値との比を、ホワイトバランス補正前の補正用分光画像であるＢ３画像におけるＢ画素（第１色画素）の画素値と対応付ける。

上記のように構成する内視鏡システム１０は、内視鏡システム１０の設置先の施設（病院など）において、図１３に示すようにキャリブレーションを行う。キャリブレーションを行うには、まず、内視鏡１２のモード切替スイッチ１３ａを操作して、キャリブレーションモードに切り替える。キャリブレーションモードに切り替えられると、白色光、酸素飽和度用照明光、緑色光Ｇが順次に発光する。この状態で、基準白色板ＷＰを有するキャリブレーション装置６９に内視鏡１２を挿入する。内視鏡の先端部１２ｄを基準白色板ＷＰに向けることによって、基準白色板ＷＰを撮影する。そして、基準白色板ＷＰの撮影状態が一定条件を満たした場合に、基準白色板ＷＰの静止画を自動又は手動（フリーズスイッチ１３ｂの操作）で取得する。基準白色板ＷＰの静止画は、キャリブレーション処理部６８に送信される。

基準白色板ＷＰの静止画には、白色光の分光画像であるＢ１画像、Ｇ１画像、Ｒ１画像と、酸素飽和度用照明光の分光画像であるＢ２画像、Ｇ２画像、Ｒ２画像とが含まれる。キャリブレーション処理部６８では、基準白色板ＷＰの静止画のうち、Ｂ１画像、Ｇ１画像、Ｒ１画像、及びＢ２画像について、補正データ取得領域ＡＲの画素値の平均値等の所定の統計値をそれぞれ算出する。そして、これらをホワイトバランス補正データとしてホワイトバランス補正データ記憶部７０ａにそれぞれ格納する。

ホワイトバランス補正データを得ると、線形化補正テーブル作成部９２は、ホワイトバランス補正後のＢ３画像及びＧ３画像と、ホワイトバランス補正前のＢ３画像を用いて、線形化補正テーブルを作成し、これを線形化補正テーブル記憶部７２ａに格納する。

また、上記のように構成する内視鏡システム１０は、酸素飽和度観察モードにおいて以下のように動作する。図１４に示すように、まず、内視鏡１２のモード切替スイッチ１３ａを操作して、酸素飽和度観察モードに切り替える。酸素飽和度観察モードに切り替えられると、白色光、酸素飽和度用照明光、及び緑色光Ｇが順次に発光する。このため、白色光の撮像フレームの場合において、酸素飽和度算出用分光画像であるＢ１画像、Ｇ１画像、及びＲ１画像を取得する。酸素飽和度用照明光の撮像フレームにおいて、酸素飽和度用分光画像であるＢ２画像と、Ｇ２画像及びＲ２画像と、を取得する。そして、緑色光Ｇの撮像フレームにおいて、補正用分光画像であるＢ３画像及びＧ３画像を取得する。

上記のように各分光画像を取得すると、ホワイトバランス補正処理部７０において、少なくともＢ１画像、Ｇ１画像、Ｒ１画像、Ｂ２画像、Ｂ３画像、及び、Ｇ３画像に対して、ホワイトバランス補正処理を行う。これにより、ホワイトバランス補正済みのＢ１画像、Ｇ１画像、Ｒ１画像、Ｂ２画像、Ｂ３画像、及び、Ｇ３画像が得られる。

次に、信号比算出部７１は、ホワイトバランス補正済みのＢ１画像、Ｇ１画像、Ｒ１画像、及び、Ｂ２画像を用いて信号比Ｘ、及び信号比Ｙを算出する。一方、補正値算出部７２は、線形化補正テーブルを参照して、ホワイトバランス補正後のＢ３画像にさらに線形化補正を施す。そして、線形化補正後のＢ３画像を用いて、信号比Ｚを算出する。その後、補正値算出部７２は、信号比Ｘ、信号比Ｙ、及び、信号比Ｚを用いて、信号比Ｙに加算する補正値ΔＹを算出する。

補正値算出部７２が補正値ΔＹを算出すると、酸素飽和度算出部７３は、酸素飽和度用データ記憶部７３ａに記憶された相関関係を参照して、画素ごとに、信号比Ｘと、補正値ΔＹを加算した信号比Ｙである信号比Ｙ＊とに対応する酸素飽和度を算出する。画像作成部７４は、算出された酸素飽和度を用いて、酸素飽和度画像を作成する。作成された酸素飽和度画像は、モニタ１８に表示される。

上記のように、内視鏡システム１０は、線形化補正をしたＢ３画像を用いることにより、イメージセンサ４８の非線形な応答特性に起因した誤差を補正して、正確な酸素飽和度を算出することができる。例えば、Ｂ３画像を線形化補正しない場合、補正値ΔＹにはイメージセンサ４８の非線形な応答特性に起因する誤差が含まれるので、信号比Ｙに補正値ΔＹを加算して補正をしても、イメージセンサ４８の非線形な応答特性に起因する誤差が残存する。しかし、上記の内視鏡システム１０は、補正値ΔＹを算出する時点でイメージセンサ４８の非線形な応答特性に起因する誤差を低減している。その結果、正確な酸素飽和度が算出できる。

また、内視鏡システム１０が行う線形化補正は、イメージセンサ４８の型番が異なることに起因した応答特性の違い（いわゆる機種差）を補正するだけでなく、特定型番のイメージセンサ４８でも個々に生じる個体差に起因した応答特性の非線形な個体差をも補正するものである。したがって、内視鏡システム１０は、イメージセンサ４８の個体差である非線形応答まで補正できるので、例えば単にイメージセンサ４８等の機種差を低減する従来の内視鏡システムと比較しても、より正確に酸素飽和度を算出できる。

上記実施形態の内視鏡システム１０は、発光比率は固定しつつ、照明光の発光強度を変更して取得した複数のホワイトバランス補正データを有することができる。具体的には、キャリブレーションモードの緑色光Ｇを点灯する撮像フレームを繰り返すたびに緑色光Ｇの発光強度を変えながら基準白色板ＷＰを撮影することで、複数のＢ３画像用ホワイトバランス補正データ「ＮＢ３ａ、ＮＢ３ｂ、ＮＢ３ｃ、…」と複数のＧ３画像用ホワイトバランス補正データ「ＮＧ３ａ、ＮＧ３ｂ、ＮＧ３ｃ、…」を取得できる。例えば、ＮＢ３ａ及びＮＧ３ａは緑色光Ｇの光量が「ａ」の場合のホワイトバランス補正データであり、ＮＢ３ｂ及びＮＧ３ｂは緑色光Ｇの光量が「ｂ」の場合のホワイトバランス補正データであり、かつ、ＮＢ３ｃ及びＮＧ３Cは緑色光Ｇの光量が「ｃ」の場合のホワイトバランス補正データである。

このように、照明光の発光強度を変更して取得した複数のホワイトバランス補正データを有する場合、線形化補正テーブル作成部９２は、これら複数のホワイトバランス補正データを用いて線形化補正テーブルを作成することが望ましい。ホワイトバランス補正前のＧ３画像の画素値が取り得る値の範囲ＡＧ３、及び、ホワイトバランス補正前のＢ３画像の画素値が取り得る値の範囲ＡＢ３における複数点についてデータ点を取得し、精度良く線形化補正テーブルを作成するためである。

一方、内視鏡システム１０が、キャリブレーションモードにおいて１撮像フレームだけ緑色光Ｇを用いて基準白色板ＷＰを撮影する場合、得られるホワイトバランス補正用画像はＢ３画像及びＧ３画像がそれぞれ１枚ずつである。この場合、上記実施形態のように、Ｂ３画像及びＧ３画像にそれぞれ１つの補正データ取得領域ＡＲを設定し、補正データ取得領域ＡＲの画素値の平均値等を求めることでホワイトバランス補正データとすると、ホワイトバランス補正前のＧ３画像の画素値が取り得る値の範囲ＡＧ３、及び、ホワイトバランス補正前のＢ３画像の画素値が取り得る値の範囲ＡＢ３のなかの１点についてしかデータが得られない。このため、イメージセンサ４８の具体的な応答特性によっては、線形化補正テーブルによる線形化補正の精度が良くない場合がある。

したがって、ホワイトバランス補正用画像であるＢ３画像及びＧ３画像を１枚ずつしか取得しない場合には、これらのＢ３画像及びＧ３画像の複数箇所に補正データ取得領域ＡＲを設定する。例えば、図１５に示すように、Ｂ３画像に対して、第１補正データ取得領域ＡＲａ、第２補正データ取得領域ＡＲｂ、及び、第３補正データ取得領域ＡＲｃを設定する。そして、第１補正データ取得領域ＡＲａ、第２補正データ取得領域ＡＲｂ、及び、第３補正データ取得領域ＡＲｃのそれぞれにおいて画素値の平均値等を算出する。そして、各補正データ取得領域ＡＲａ～ＡＲｃにおける画素値の平均値等を、Ｂ３画像用ホワイトバランス補正データとする。これにより、複数のＢ３画像用ホワイトバランス補正データ「ＮＢ３ａ、ＮＢ３ｂ、ＮＢ３ｃ」を得る。同様に、Ｇ３画像についても上記と対応する位置に第１補正データ取得領域ＡＲａ、第２補正データ取得領域ＡＲｂ、及び、第３補正データ取得領域ＡＲｃを設定し、各補正データ取得領域ＡＲａ～ＡＲｃにおける画素値の平均値等を、それぞれＧ３画像用ホワイトバランス補正データとする。これにより、第１ホワイトバランス補正データＮＧ３ａ、第２ホワイトバランス補正データＮＧ３ｂ、及び、第３ホワイトバランス補正データＮＧ３ｃとする。

内視鏡１２が照射する照明光は配向があり、かつ、その分布（配向分布）は内視鏡１２の構成上の特性として既知である。したがって、ホワイトバランス補正用画像には、もともと明暗分布があり、その分布態様は既知である。このため、第１補正データ取得領域ＡＲａ、第２補正データ取得領域ＡＲｂ、及び、第３補正データ取得領域ＡＲｃの各領域は明るさの平均値等が異なる。したがって、第１補正データ取得領域ＡＲａ、第２補正データ取得領域ＡＲｂ、及び、第３補正データ取得領域ＡＲｃにおいてそれぞれ異なるホワイトバランス補正データを得ることができる。なお、１つのホワイトバランス補正用画像に設定する複数の補正データ取得領域ＡＲａ～ＡＲｃは一部範囲が重複していてもよく、それぞれが完全に分離していてもよい。また、複数の補正データ取得領域ＡＲａ～ＡＲｃの形状は任意であり、円形に設定してもよく、図１５のように矩形に設定してもよい。また、複数の補正データ取得領域ＡＲａ～ＡＲｃは、同心円を境界とする円及び円環状の領域としてもよい。

上記のように、１つのホワイトバランス補正用画像であるＢ３画像（あるいはＧ３画像）に対して複数箇所に補正データ取得領域ＡＲａ～ＡＲｃを設定し、各々の補正データ取得領域ＡＲａ～ＡＲｃについてそれぞれホワイトバランス補正データを取得する場合、線形化補正テーブル作成部９２は、この１つのホワイトバランス補正用画像から取得した複数のホワイトバランス補正データを用いて線形化補正テーブルを作成することが好ましい。ホワイトバランス補正前のＧ３画像の画素値が取り得る値の範囲ＡＧ３、及び、ホワイトバランス補正前のＢ３画像の画素値が取り得る値の範囲ＡＢ３における複数点についてデータ点を取得でき、その結果、精度良く線形化補正テーブルを作成できるからである。

なお、照明光の発光強度を変更して複数のホワイトバランス補正用画像を取得する場合においても、上記のように、各々のホワイトバランス補正用画像に複数の補正データ取得領域ＡＲａ～ＡＲｃを設定できる。複数のホワイトバランス補正用画像を取得し、かつ、各々のホワイトバランス補正用画像に複数の補正データ取得領域ＡＲａ～ＡＲｃを設定すると、ホワイトバランス補正前のＧ３画像の画素値が取り得る値の範囲ＡＧ３、及び、ホワイトバランス補正前のＢ３画像の画素値が取り得る値の範囲ＡＢ３に対して、より細かくデータ点を得られる。このため、特に精度良く線形化補正テーブルを作成でき、結果として、特に正確に酸素飽和度を算出できる。

なお、上記実施形態及び変形例においては、Ｂ３画像に対して線形化補正を施しているが、これは、イメージセンサ４８の応答特性が、ホワイトバランス補正前のＢ３画像の画素値が取り得る値の範囲ＡＢ３において非線形な応答特性になる場合が多いからである。したがって、イメージセンサ４８の応答特性が、ホワイトバランス補正前のＧ３画像の画素値が取り得る値の範囲ＡＧ３において非線形な応答特性となる場合には、Ｂ３画像に対する線形化補正に代えて、あるいはＢ３画像に対する線形化補正とともに、Ｇ３画像に対して線形化補正をすることができる。この場合、上記実施形態等におけるＢ３画像用の線形化補正テーブルと同様に、Ｇ３画像用の線形化補正テーブルを予め用意する。

上記実施形態及び変形例においては、補正値ΔＹを信号比Ｙに加算するが、補正値算出部７２は、信号比Ｙに対して乗算または除算する補正値ΔＹを求めることができる。また、上記実施形態及び変形例においては、補正値算出部７２は、信号比Ｙを補正する補正値ΔＹを求めているが、上記実施形態等における補正値ΔＹの算出方法と同様にして、信号比Ｘを補正する補正値ΔＸを求めることができる。

上記実施形態及び変形例において、第１色画素はＢ画素であり、かつ、第２色画素はＧ画素であるが、第１色画素及び第２色画素の各色（対応する波長帯域）は任意である。このため、第１色画素及び第２色画素は、上記実施形態及び変形例におけるＢ画素及びＧ画素以外の組み合わせにすることができる。但し、第１色画素は、イメージセンサ４８の応答特性が非線形になる入射光量及び画素値の範囲に対応し、かつ、第２色画素は、イメージセンサ４８の応答特性がほぼ線形である入射光量及び画素値の範囲に対応することが好ましい。

なお、上記実施形態では、本発明の内視鏡システムとして、軟性鏡内視鏡である内視鏡１２を用いる管腔用内視鏡システムの例を説明しているが、本発明の内視鏡システムは、外科用の硬性内視鏡を用いる腹腔用内視鏡システムに対しても適用が可能である。

上記において、画像取得部５４、画像処理部６１、通常処理部６２、特殊処理部６３、表示制御部６６、キャリブレーション処理部６８、ホワイトバランス補正処理部７０、信号比算出部７１、補正値算出部７２、酸素飽和度算出部７３、画像作成部７４、及びこれらを構成する各部等といった各種の処理を実行する処理部（processing unit)のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ（processor）である。各種のプロセッサには、ソフトウエア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit)、ＦＰＧＡ (Field Programmable Gate Array) などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device:ＰＬＤ）、各種の処理を実行するために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路（Graphical Processing Unit:ＧＰＵ）などが含まれる。

１つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合せ（例えば、複数のＦＰＧＡや、ＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ、ＧＰＵとＣＰＵの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントやサーバなどのコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウエアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip:ＳｏＣ）などに代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを１つ以上用いて構成される。

さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた形態の電気回路（circuitry）である。また、記憶部のハードウェア的な構造はＨＤＤ（hard disc drive）やＳＳＤ（solid state drive）等の記憶装置である。

１０ 内視鏡システム
１２ 内視鏡
１２ａ 挿入部
１２ｂ 操作部
１２ｃ 湾曲部
１２ｄ 先端部
１２ｅ アングルノブ
１３ａ モード切替スイッチ
１３ｂ フリーズスイッチ
１３ｃ ズーム操作部
１４ 光源装置
１６ プロセッサ装置
１８ モニタ
１９ ユーザーインターフェース
２０ 光源部
２０ａ ＢＳ光源
２０ｂ ＢＬ光源
２０ｃ Ｇ光源
２０ｄ Ｒ光源
２２ 光源制御部
３０ａ 照明光学系
３０ｂ 撮影光学系
４１ ライトガイド
４５ 照明レンズ
４６ 対物レンズ
４７ ズームレンズ
４８ イメージセンサ
５２ 統括制御部
５４ 画像取得部
５６ ＤＳＰ
５８ ノイズ低減部
５９ 変換部
６１ 画像処理部
６２ 通常処理部
６３ 特殊処理部
６６ 表示制御部
６８ キャリブレーション処理部
６９ キャリブレーション装置
７０ ホワイトバランス補正処理部
７０ａ ホワイトバランス補正データ記憶部
７１ 信号比算出部
７２ 補正値算出部
７２ａ 線形化補正テーブル記憶部
７３ 酸素飽和度算出部
７３ａ 酸素飽和度用データ記憶部
７４ 画像作成部
８１ グラフ
８２ グラフ
８５ 等値線
８６ 等値線
９１ ホワイトバランス補正データ作成部
９２ 線形化補正テーブル作成部
ＡＢ３ 範囲
ＡＧ３ 範囲
ＡＲ 補正データ取得領域
ＡＲａ 第１補正データ取得領域
ＡＲｂ 第２補正データ取得領域
ＡＲｃ 第３補正データ取得領域
ＢＦ 青色カラーフィルタ
ＢＬ 第２青色光
ＢＳ 第１青色光
ｆ（Ｂ３） 関数
Ｇ 緑色光
ＧＦ 緑色カラーフィルタ
ＱＢ３ 比
Ｒ 赤色光
ＲＦ 赤色カラーフィルタ
ＷＰ 基準白色板
Ｘ、Ｙ 信号比

Claims (10)

1. 観察対象を撮像するイメージセンサを有する内視鏡と、プロセッサとを備える内視鏡システムであって、
   前記プロセッサは、
   前記内視鏡を用いて、前記観察対象の酸素飽和度を算出するための複数の酸素飽和度算出用分光画像と、前記酸素飽和度を補正する補正値を算出するための補正用分光画像と、を取得し、
   前記イメージセンサへの入射光量と、前記補正用分光画像の画素値と、の関係を線形化する線形化補正テーブルを作成し、
   前記線形化補正テーブルを用いて線形化補正をした前記補正用分光画像を用いて、前記補正値を算出する内視鏡システム。
2. 前記プロセッサは、
   複数の前記酸素飽和度算出用分光画像から前記酸素飽和度と相関を有する信号比を算出し、
   前記信号比を用いて、前記酸素飽和度を算出し、
   前記信号比を補正する前記補正値を算出する請求項１に記載の内視鏡システム。
3. ホワイトバランスの補正に用いるホワイトバランス補正データを有し、
   前記プロセッサは、前記ホワイトバランス補正データを用いて前記線形化補正テーブルを作成する請求項１または２に記載の内視鏡システム。
4. 前記プロセッサは、ホワイトバランス補正後の前記補正用分光画像における第１色画素及び第２色画素の画素値の比と、ホワイトバランス補正前の前記補正用分光画像における前記第１色画素の画素値と、を対応付ける前記線形化補正テーブルを作成する請求項３に記載の内視鏡システム。
5. 前記第１色画素は青色画素であり、かつ、前記第２色画素は緑色画素である請求項４に記載の内視鏡システム。
6. 前記プロセッサは、緑色光を用いて基準板を撮影して得たホワイトバランス補正データを用いて前記線形化補正テーブルを作成する請求項５に記載の内視鏡システム。
7. 前記プロセッサは、前記緑色光を受光した前記第１色画素の画素値と前記緑色光を受光した前記第２色画素の画素値との比を、ホワイトバランス補正前の前記補正用分光画像における前記第１色画素の画素値と対応付ける請求項６に記載の内視鏡システム。
8. 照明光の発光強度を変更して取得した複数の前記ホワイトバランス補正データを有し、
   前記プロセッサは、複数の前記ホワイトバランス補正データを用いて前記線形化補正テーブルを作成する請求項３ないし７のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
9. １つのホワイトバランス補正用画像に対して複数箇所に補正データ取得領域を設定し、各々の前記補正データ取得領域についてそれぞれ前記ホワイトバランス補正データを取得する場合、
   前記プロセッサは、１つの前記ホワイトバランス補正用画像から取得した複数の前記ホワイトバランス補正データを用いて前記線形化補正テーブルを作成する請求項３ないし７のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
10. 観察対象を撮像するイメージセンサを有する内視鏡とプロセッサとを備える内視鏡システムの作動方法において、
    前記プロセッサが、
    前記内視鏡を用いて、前記観察対象の酸素飽和度を算出するための複数の酸素飽和度算出用分光画像と、前記酸素飽和度を補正する補正値を算出するための補正用分光画像と、を取得するステップと、
    前記イメージセンサへの入射光量と、前記補正用分光画像の画素値と、の関係を線形化する線形化補正テーブルを作成するステップと、
    前記線形化補正テーブルを用いて線形化補正をした前記補正用分光画像を用いて、前記補正値を算出するステップと、
    を備える内視鏡システムの作動方法。
    

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