JPWO2015186396A1 - 内視鏡システムおよび内視鏡装置 - Google Patents

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Abstract

本発明にかかるカプセル型内視鏡１０は、白色光光源１２ａと、白色光の波長分布と異なる波長分布を有する特殊光を発生する特殊光光源１２ｂとを有し、白色光と特殊光とを時系列的に切り換えて被検体に照射可能である光源１２と、複数の画素から構成される画素群を複数有し、被検体からの光を複数の画素に受光し撮像信号を生成する撮像部１１と、画素群ごとに、順次露光し、かつ、撮像信号を順次読み出すように撮像部１１を制御する撮像制御信号を出力する撮像制御部１３ａと、撮像制御信号に基づき、画素群が順次露光されるタイミングに応じて白色光の照射と特殊光の照射とを切り換えるように光源１２を制御する光源制御信号を出力する光源制御部１３ｂとを備える。

Description

本発明は、被検体内に導入されて該被検体内の画像を撮像する内視鏡システムおよび内視鏡装置に関する。
被検体内を撮像する内視鏡の分野においては、複数種類の波長成分を有する光を被検体に照射して撮像を行うことによって、各色成分の分光画像を取得する技術が知られている。この一例として、白色光の他に、血液中のヘモグロビンに吸収されやすい狭帯域化された青色光および緑色光の２種の帯域を含むＮＢＩ（Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄ Ｉｍａｇｉｎｇ）光などを照射して被検体内を撮像し、病変部の発見を容易化できるようにした内視鏡装置が開発されている（たとえば、特許文献１参照）。また、白色光とＮＢＩ光とを１フレームごとに切り換えて照射を行い、白色光画像とＮＢＩ画像とを異なるフレームで取得する内視鏡装置が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。さらに、近年では、被検体内に嚥下され、消化管内を移動しながら撮像を行うカプセル型内視鏡においても、白色光画像とＮＢＩ画像との双方の取得が求められている。
特開２０１３−１８８３６５号公報 特開２０１１−２５０９２６号公報
ところで、医師からは、同じ領域をそれぞれ撮像した白色光画像とＮＢＩ画像とを比較できるように要望されている。しかしながら、カプセル型内視鏡は、消化管の蠕動運動によって移動するため、フレーム間での撮像領域の変動が大きく、特許文献２記載の技術を適用しても白色光画像の撮像領域とＮＢＩ画像の撮像領域とのずれが発生してしまうという問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、異なる種別の照明光にそれぞれ対応する画像間で撮像領域の位置ずれが発生しない内視鏡システムおよび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システムは、第１の波長分布を有する第１の光を発生する第１の光源と、前記第１の波長分布と異なる波長分布を有する第２の光を発生する第２の光源とを有し、前記第１の光と前記第２の光とを時系列的に切り換えて被検体に照射可能である光源と、複数の画素から構成される画素群を複数有し、前記被検体からの光を光電変換して撮像信号を生成する撮像部と、前記画素群ごとに、順次露光し、かつ、前記撮像信号を順次読み出すように前記撮像部を制御する撮像制御信号を出力する撮像制御部と、前記撮像制御信号に基づき、前記光源に対し、前記画素群が順次露光されるタイミングに応じて前記第１の光の照射と前記第２の光の照射とを切り換える制御を行う光源制御信号を出力する光源制御部と、前記撮像部が生成した撮像信号を処理する信号処理部と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかる内視鏡システムは、前記撮像部は、前記第１の光を前記被検体に照射した場合に前記被検体からの戻り光の波長成分である第３の波長成分を有する光を受光する画素を含む第１の画素群と、前記第２の光を前記被検体に照射した場合に前記被検体からの戻り光の波長成分である第４の波長成分を有する光を受光する画素を含む第２の画素群とを有し、前記光源制御部は、前記第１の画素群が露光されるタイミングに合わせて前記第１の光を照射し、前記第２の画素群が露光されるタイミングに合わせて前記第２の光を照射するように前記光源を制御することを特徴とする。
また、本発明にかかる内視鏡システムは、前記信号処理部は、前記撮像部が生成した１フレームの撮像信号から、前記第１の画素群のうちの前記第３の波長成分を有する光を受光した画素に基づいて生成される第１の撮像信号と、前記第２の画素群のうちの前記第４の波長成分を有する光を受光した画素に基づいて生成される第２の撮像信号とを分離する分離部と、前記第１の撮像信号をもとに前記第１の光に対応する第１の画像を生成し、前記第２の撮像信号をもとに前記第２の光に対応する第２の画像を生成する画像生成部と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかる内視鏡システムは、前記第１の光は、白色光であり、前記第２の光は、青色の波長成分を有する青色光および緑色の波長成分を有する緑色光を含む狭帯域光であり、前記第１の画素群は、前記青色光に感度を有する青色画素と前記緑色光に感度を有する緑色画素と赤色の波長成分を有する赤色光に感度を有する赤色画素とを有し、前記第２の画素群は、前記青色画素と前記緑色画素とを有することを特徴とする。
また、本発明にかかる内視鏡システムは、前記撮像部は、複数の前記青色画素と複数の前記緑色画素とがラインの延伸方向に交互に並んだ第１のラインと、複数の前記緑色画素と複数の前記赤色画素とがラインの延伸方向に交互に並んだ第２のラインとが、ラインの延伸方向と直交する方向に交互に複数ずつ配置されており、前記撮像制御部は、前記撮像部における先頭のラインから最終のラインまでラインごとに順次露光および読み出しを行い、前記第１の画素群は、複数の前記第１のラインの一部のラインと該一部のラインに隣接する前記第２のラインとによって構成され、前記第２の画素群は、複数の前記第１のラインの残りのラインによって構成され、前記光源制御部は、前記光源に、複数の前記第１のラインの一部のラインの露光期間と該一部のラインに隣接する前記第２のラインの露光期間の少なくとも一部とを含む期間に前記第１の光を照射させ、前記第２の画素群を構成する前記第１のラインの残りのラインの露光期間に前記第２の光を照射させることを特徴とする。
また、本発明にかかる内視鏡システムは、前記撮像制御部は、隣り合う前記第１のラインでは、一方の露光終了以降に他方の露光を開始させることを特徴とする。
また、本発明にかかる内視鏡システムは、前記撮像部は、複数の前記青色画素と複数の前記緑色画素とがラインの延伸方向に交互に並んだ第１のラインと、複数の前記青色画素と複数の前記赤色画素とがラインの延伸方向に交互に並んだ第２のラインとが、ラインの延伸方向と直交する方向に交互に複数ずつ配置されており、前記撮像制御部は、前記撮像部における先頭のラインから最終のラインまでラインごとに順次露光および読み出しを行い、前記第１の画素群は、複数の前記第１のラインの一部のラインと該一部のラインに隣接する前記第２のラインとによって構成され、前記第２の画素群は、複数の前記第１のラインの残りのラインによって構成され、前記光源制御部は、前記光源に、複数の前記第１のラインの一部のラインの露光期間と該一部のラインに隣接する前記第２のラインの露光期間の少なくとも一部とを含む期間に前記第１の光を照射させ、前記第２の画素群を構成する前記第１のラインの残りのラインの露光期間に前記第２の光を照射させることを特徴とする。
また、本発明にかかる内視鏡システムは、前記撮像制御部は、隣り合う前記第１のラインでは、一方の露光終了以降に他方の露光を開始させることを特徴とする。
また、本発明にかかる内視鏡システムは、前記第１の光は、白色光であり、前記第２の光は、青色の波長成分を有し、波長５４０〜５６０ｎｍの蛍光を励起する蛍光励起光であり、前記第１の画素群は、青色の波長成分を有する青色光に感度を有する青色画素と緑色の波長成分を有する緑色光に感度を有する緑色画素と赤色の波長成分を有する赤色光に感度を有する赤色画素とを有し、前記第２の画素群は、前記緑色画素を有することを特徴とする。
また、本発明にかかる内視鏡システムは、前記撮像部は、複数の前記青色画素と複数の前記緑色画素とがラインの延伸方向に交互に並んだ第１のラインと、複数の前記緑色画素と複数の前記赤色画素とがラインの延伸方向に交互に並んだ第２のラインとが、ラインの延伸方向と直交する方向に交互に配置されており、前記撮像制御部は、前記撮像部における先頭のラインから最終のラインまでラインごとに順次露光および読み出しを行い、前記第１の画素群は、複数の前記第１のラインの一部のラインと該一部のラインに隣接する前記第２のラインとによって構成され、前記第２の画素群は、複数の前記第１のラインの残りのラインによって構成され、前記光源制御部は、前記光源に、複数の前記第１のラインの一部のラインの露光期間と該一部のラインに隣接する前記第２のラインの露光期間の少なくとも一部とを含む期間に前記第１の光を照射させ、前記第２の画素群を構成する前記第１のラインのうちの残りのラインの露光期間に前記第２の光を照射させることを特徴とする。
また、本発明にかかる内視鏡システムは、前記撮像制御部は、隣り合う前記第１のラインでは、一方の露光終了以降に他方の露光を開始させることを特徴とする。
また、本発明にかかる内視鏡システムは、前記光源制御部は、前記光源に対して間欠照明を行わせることを特徴とする。
また、本発明にかかる内視鏡装置は、第１の波長分布を有する第１の光を発生する第１の光源と、前記第１の波長分布と異なる波長分布を有する第２の光を発生する第２の光源とを有し、前記第１の光と前記第２の光とを時系列的に切り換えて被検体に照射可能である光源と、複数の画素から構成される画素群を複数有し、前記被検体からの光を光電変換して撮像信号を生成する撮像部と、前記画素群ごとに、順次露光し、かつ、前記撮像信号を順次読み出すように前記撮像部を制御する撮像制御信号を出力する撮像制御部と、
前記撮像制御信号に基づき、前記光源に対し、前記画素群が順次露光されるタイミングに応じて前記第１の光の照射と前記第２の光の照射とを切り換える制御を行う光源制御信号を出力する光源制御部と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、第１の波長分布を有する第１の光を発生する第１の光源と、第１の波長分布と異なる波長分布を有する第２の光を発生する第２の光源とを有し、第１の光と第２の光とを時系列的に切り換えて被検体に照射可能である光源と、複数の画素から構成される画素群を複数有し、被検体からの光を光電変換して撮像信号を生成する撮像部と、画素群ごとに、順次露光し、かつ、撮像信号を順次読み出すように撮像部を制御する撮像制御信号を出力する撮像制御部と、撮像制御信号に基づき、光源に対し、画素群が順次露光されるタイミングに応じて第１の光の照射と第２の光の照射とを切り換える制御を行う光源制御信号を出力する光源制御部と、を備え、画素群が順次露光されるタイミングに応じて同一フレーム中で照明光を時系列的に切り替えることによって得られた撮像信号をもとに、撮像領域の位置ずれがない、異なる種別の照明光にそれぞれ対応する画像を取得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模式図である。 図２は、図１に示すカプセル型内視鏡の構成を示すブロック図である。 図３は、図１に示す受信装置と画像処理装置との構成を示すブロック図である。 図４は、図２に示すカプセル型内視鏡の撮像部におけるＣＭＯＳ撮像素子の受光部における画素配置の一例を示す図である。 図５Ａは、図２に示す白色光光源の放射輝度の波長依存性を示す図である。 図５Ｂは、図２に示す特殊光光源の放射輝度の波長依存性を示す図である。 図５Ｃは、図２に示す撮像部の撮像素子の分光感度の波長依存性を示す図である。 図６は、図２に示す光源による照射光の出力処理を示すタイミングチャートである。 図７は、図２に示す制御部による撮像部および光源の１フレーム期間あたりの制御動作を説明するためのタイミングチャートである。 図８は、図３に示す画像処理部における画像処理について説明する図である。 図９は、本発明の実施の形態２におけるカプセル型内視鏡の撮像部におけるＣＭＯＳ撮像素子の受光部の画素配置の一例を示す図である。 図１０は、本実施の形態２のカプセル型内視鏡の制御部による撮像部および光源の１フレーム期間あたりの制御動作を説明するためのタイミングチャートである。 図１１は、実施の形態２の画像処理装置の画像処理部における画像処理について説明する図である。 図１２Ａは、実施の形態３における白色光光源の放射輝度の波長依存性を示す図である。 図１２Ｂは、実施の形態３における特殊光光源の放射輝度の波長依存性を示す図である。 図１２Ｃは、実施の形態３における特殊光照射時における被検体からの戻り光の波長依存性を示す図である。 図１２Ｄは、実施の形態３における撮像部のＣＭＯＳ撮像素子の各画素の分光感度の波長依存性を示す図である。 図１３は、実施の形態３のカプセル型内視鏡の制御部による撮像部および光源の１フレーム期間あたりの制御動作を説明するためのタイミングチャートである。 図１４は、実施の形態３の画像処理装置の画像処理部における画像処理について説明する図である。 図１５は、本実施の形態１〜３における受信装置および画像処理装置の構成の他の例を示すブロック図である。 図１６は、本発明の実施の形態１〜３にかかる内視鏡システムの他の例を示すブロック図である。
以下に、本発明にかかる実施の形態として、医療用のカプセル型内視鏡を使用する内視鏡システムについて説明する。なお、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。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率などは、現実と異なることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
（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模式図である。図１に示すように、実施の形態１にかかるカプセル型内視鏡システム１は、被検体２内に導入されて該被検体２内を撮像することにより画像データを取得し、無線信号に重畳して送信するカプセル型内視鏡１０と、カプセル型内視鏡１０から送信された無線信号を、被検体２に装着された複数の受信アンテナ３ａ〜３ｈを備えた受信アンテナユニット３を介して受信する受信装置２０と、カプセル型内視鏡１０が取得した画像データを、クレードル２０ａを介して、受信装置２０から取り込み、該画像データを用いて被検体２内の画像を作成する画像処理装置３０と、を備える。画像処理装置３０によって作成された被検体２内の画像は、たとえば、表示装置３０ａから表示出力される。
図２は、カプセル型内視鏡１０の構成を示すブロック図である。カプセル型内視鏡１０は、被検体２が嚥下可能な大きさのカプセル形状の筐体に撮像素子等の各種部品を内蔵した装置である。カプセル型内視鏡１０は、被検体２内を撮像する撮像部１１と、被検体２内を照明する光源１２と、制御部１３と、信号処理部１４と、送信部１５と、アンテナ１６と、メモリ１７と、電源部１８とを備える。
撮像部１１は、例えば、受光面に結像された光学像から被検体２内を表す撮像信号を生成して出力するＣＭＯＳ撮像素子と、該ＣＭＯＳ撮像素子の受光面側に配設された対物レンズ等の光学系とを含む。ＣＭＯＳ撮像素子は、被検体２からの光を受光する複数の画素がマトリックス状に配列され、画素が受光した光に対して光電変換を行うことにより、撮像信号である画素信号を生成する。撮像部１１のＣＭＯＳ撮像素子は、複数の画素から構成される画素群を複数有し、画素群ごとの露光、かつ、読み出しが可能である。撮像部１１のＣＭＯＳ撮像素子は、ラインごとの露光、かつ、読み出しが可能であり、電荷リセット、露光および読み出しを行う撮像動作を先頭のラインから順次実行する。したがって、撮像部１１では、露光と読み出しとの間に時差が生じる。
光源１２は、複数種類の波長分布の光を被検体２に照射可能である。光源１２は、白色光（第１の光）を発生する白色ＬＥＤによって構成される白色光光源１２ａ（第１の光源）と、白色光とは異なる波長分布を有する特殊光（第２の光）を発生する特殊光光源１２ｂ（第２の光源）との二つの光源を有する。特殊光光源１２ｂは、特殊光として、たとえば、狭帯域化された青色の波長成分を有する青色光および緑色の波長成分を有する緑色光の２種の帯域を含むＮＢＩ光を発生する。光源１２は、ＣＭＯＳ撮像素子のラインごとの露光に対応させて、白色光と特殊光とを時系列的に切り換えて被検体２に照射可能である。
制御部１３は、カプセル型内視鏡１０の各構成部位の動作処理の制御を行う。制御部１３は、撮像制御部１３ａと光源制御部１３ｂとを有する。
撮像制御部１３ａは、撮像部１１のＣＭＯＳ撮像素子に対する露光および読み出し処理を画素群単位で制御する。撮像制御部１３ａは、撮像信号を画素群ごとに露光し、かつ、撮像信号を順次読み出すように撮像部１１のＣＭＯＳ撮像素子を制御する撮像制御信号を出力する。撮像制御部１３ａは、撮像部１１のＣＭＯＳ撮像素子に対する露光および読み出し処理を、画素群であるライン単位で制御する。
光源制御部１３ｂは、撮像制御部１３ａによる撮像制御信号に基づき、光源１２に対し、画素群が順次露光されるタイミングに応じて白色光の照射と特殊光の照射とを切り換える制御を行う光源制御信号を出力する。光源制御部１３ｂは、撮像部１１のＣＭＯＳ撮像素子のラインごとの露光に対応させて、光源１２の白色光光源１２ａと特殊光光源１２ｂとの照射タイミングを制御する。ここで、撮像部１１は、白色光を被検体２に照射した場合に被検体２からの戻り光の波長成分である第３の波長成分を有する光を受光する画素を含む第１の画素群と、特殊光を被検体２に照射した場合に被検体２からの戻り光の波長成分である第４の波長成分を有する光を受光する画素を含む第２の画素群とを有する。したがって、撮像部１１の撮像素子から出力される撮像信号には、第１の画素群のうちの第３の波長成分を有する光を受光した画素に基づいて生成される撮像信号（第１の撮像信号）と、第２の画素群のうちの第４の波長成分を有する光を受光した画素に基づいて生成される撮像信号（第２の撮像信号）と、が同一フレームに含まれる。
信号処理部１４は、撮像部１１から出力された撮像信号を処理する。信号処理部１４は、撮像部１１から出力された撮像信号に対してＡ／Ｄ変換及び所定の信号処理を施し、デジタル形式の撮像信号を取得する。
送信部１５は、信号処理部１４から出力された撮像信号を関連情報とともに無線信号に重畳して、アンテナ１６から外部に送信する。関連情報には、カプセル型内視鏡１０の個体を識別するために割り当てられた識別情報（例えばシリアル番号）等が含まれる。
メモリ１７は、制御部１３が各種動作を実行するための実行プログラム及び制御プログラムを記憶する。また、メモリ１７は、信号処理部１４において信号処理が施された撮像信号等を一時的に記憶してもよい。
電源部１８は、ボタン電池等からなるバッテリと、該バッテリから電力を昇圧等する電源回路と、当該電源部１８のオンオフ状態を切り替える電源スイッチとを含み、電源スイッチがオンとなった後、カプセル型内視鏡１０内の各部に電力を供給する。なお、電源スイッチは、例えば外部の磁力によってオンオフ状態が切り替えられるリードスイッチからなり、カプセル型内視鏡１０の使用前（被検体２が嚥下する前）に、該カプセル型内視鏡１０に外部から磁力を印加することによりオン状態に切り替えられる。
このようなカプセル型内視鏡１０は、被検体２に嚥下された後、臓器の蠕動運動等によって被検体２の消化管内を移動しつつ、生体部位（食道、胃、小腸、及び大腸等）を所定の周期（例えば０．５秒周期）で順次撮像する。そして、この撮像動作により取得された画像データ及び関連情報を受信装置２０に順次無線送信する。
図３は、カプセル型内視鏡システム１における受信装置２０と画像処理装置３０との構成を示すブロック図である。図３に示すように、受信装置２０は、受信部２１と、受信信号処理部２２と、制御部２３と、データ送受信部２４と、メモリ２５と、操作部２６と、表示部２７と、これらの各部に電力を供給する電源部２８とを備える。
受信部２１は、カプセル型内視鏡１０から無線送信された撮像信号および関連情報を、複数（図１においては８個）の受信アンテナ３ａ〜３ｈを有する受信アンテナユニット３を介して受信する。各受信アンテナ３ａ〜３ｈは、例えばループアンテナ又はダイポールアンテナを用いて実現され、被検体２の体外表面上の所定位置に配置される。
受信信号処理部２２は、受信部２１が受信した撮像信号に所定の信号処理を施す。制御部２３は、受信装置２０の各構成部を制御する。データ送受信部２４は、ＵＳＢ、又は有線ＬＡＮ、無線ＬＡＮ等の通信回線と接続可能なインタフェースである。データ送受信部２４は、画像処理装置３０と通信可能な状態で接続された際に、メモリ２５に記憶された撮像信号および関連情報を画像処理装置３０に送信する。
メモリ２５は、受信信号処理部２２において信号処理が施された撮像信号およびその関連情報を記憶する。操作部２６は、ユーザが当該受信装置２０に対して各種設定情報や指示情報を入力する際に用いられる入力デバイスである。表示部２７は、カプセル型内視鏡１０から受信した画像データに基づく体内画像等を表示する。
このような受信装置２０は、カプセル型内視鏡１０により撮像が行われている間（例えば、カプセル型内視鏡１０が被検体２に嚥下された後、消化管内を通過して排出されるまでの間）、被検体２に装着されて携帯される。受信装置２０は、この間、受信アンテナユニット３を介して受信した撮像信号に、各受信アンテナ３ａ〜３ｈにおける受信強度情報や受信時刻情報等の関連情報をさらに付加し、これらの撮像信号および関連情報をメモリ２５に記憶させる。
カプセル型内視鏡１０による撮像の終了後、受信装置２０は被検体２から取り外され、画像処理装置３０と接続されたクレードル２０ａ（図１参照）にセットされる。これにより、受信装置２０は、画像処理装置３０と通信可能な状態で接続され、メモリ２５に記憶された撮像信号および関連情報を画像処理装置３０に転送（ダウンロード）する。
画像処理装置３０は、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等の表示装置３０ａを備えたワークステーションを用いて構成される。画像処理装置３０は、入力部３１と、データ送受信部３２と、記憶部３３と、画像処理部３４（信号処理部）と、出力部３５と、これらの各部を統括して制御する制御部３６と、異常検出部３７とを備える。
入力部３１は、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、各種スイッチ等の入力デバイスによって実現される。入力部３１は、ユーザの操作に応じた情報や命令の入力を受け付ける。
データ送受信部３２は、ＵＳＢ、又は有線ＬＡＮや無線ＬＡＮ等の通信回線と接続可能なインタフェースであり、ＵＳＢポート及びＬＡＮポートを含んでいる。実施の形態１において、データ送受信部３２は、ＵＳＢポートに接続されるクレードル２０ａを介して受信装置２０と接続され、受信装置２０との間でデータの送受信を行う。
記憶部３３は、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体メモリや、ＨＤＤ、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ等の記録媒体及び該記録媒体を駆動する駆動装置等によって実現される。記憶部３３は、画像処理装置３０を動作させて種々の機能を実行させるためのプログラム、該プログラムの実行中に使用される各種情報、並びに、受信装置２０を介して取得した撮像信号および関連情報等を記憶する。
画像処理部３４は、ＣＰＵ等のハードウェアによって実現され、後述の記憶部３３に記憶された所定のプログラムを読み込むことにより、データ送受信部３２から入力された撮像信号や記憶部３３に記憶された撮像信号に対応する体内画像を作成するための所定の画像処理を施す。より詳細には、画像処理部３４は、撮像部１１が生成した撮像信号に対し、デモザイキング、濃度変換（ガンマ変換等）、平滑化（ノイズ除去等）、同時化、鮮鋭化（エッジ強調等）等の所定の画像処理を施す。画像処理部３４は、分離部３４ａと、白色光画像生成部３４ｂと、特殊光画像生成部３４ｃとを有する。
分離部３４ａは、カプセル型内視鏡１０の撮像部１１におけるＣＭＯＳ撮像素子が生成した１フレームの撮像信号から、白色光を照射した場合に被検体２からの戻り光を受光した画素に基づいて生成される第１の撮像信号と、特殊光を照射した場合に被検体２からの戻り光を受光した画素が生成した第２の撮像信号とを分離する。
白色光画像生成部３４ｂは、分離部３４ａによって分離された第１の撮像信号をもとに白色光に対応する白色光画像（第１の画像）を生成する。特殊光画像生成部３４ｃは、分離部３４ａによって分離された第２の撮像信号をもとに特殊光に対応する特殊光画像（第２の画像）を生成する。したがって、画像処理部３４は、ＣＭＯＳ撮像素子が生成した１フレームの撮像信号から、白色光画像と特殊光画像との２枚の画像を生成する。
出力部３５は、画像処理部３４が作成した各種画像やその他の情報を、表示装置３０ａ等の外部装置に出力して表示させる。
制御部３６は、ＣＰＵ等のハードウェアによって実現され、記憶部３３に記憶された各種プログラムを読み込むことにより、入力部３１を介して入力された信号や、データ送受信部３２から入力された撮像信号等に基づいて、画像処理装置３０を構成する各部への指示やデータの転送等を行い、画像処理装置３０全体の動作を統括的に制御する。
異常検出部３７は、カプセル型内視鏡１０から送信された被検体２内の画像をもとに、異常部分の検出を行う。異常検出部３７は、たとえば、画像処理部３４によって作成された同一フレームの白色光画像と特殊光画像とを比較することによって、異常の有無を検出する。異常検出部３７は、画像処理部３４によって作成された白色光画像および特殊光画像と、予め記憶部３３に記憶された異常部の特徴画像とを比較することによって、異常の有無を検出する。
図４は、カプセル型内視鏡１０の撮像部１１におけるＣＭＯＳ撮像素子の受光部における画素配置の一例を示す図である。図４の画素配置１１ａに示すように、ＣＭＯＳ撮像素子の受光部には、ベイヤ配列で、赤色（Ｒ）画素、緑色（Ｇ）画素、青色（Ｂ）画素が配置する。そして、ＣＭＯＳ撮像素子の受光部には、複数のＢ画素と複数のＧ画素とがラインの延伸方向に並んだ奇数ライン（第１のライン）と、複数のＧ画素と複数のＲ画素とがラインの延伸方向に並んだ偶数ライン（第２のライン）とが、ラインの延伸方向と直交する方向に交互に配置されている。
図５Ａは、白色光光源１２ａの放射輝度の波長依存性を示す図である。図５Ｂは、特殊光光源１２ｂの放射輝度の波長依存性を示す図である。図５Ｃは、撮像部１１のＣＭＯＳ撮像素子の各画素の分光感度の波長依存性を示す図である。
図５Ａに示すように、白色光光源１２ａが放射する白色光は、約４００ｎｍから約８００ｎｍの波長範囲で強度を有する。図５Ｂに示すように、特殊光光源１２ｂは、血液中のヘモグロビンに吸収されやすいように、４１５ｎｍにピークをもつ狭帯域化された青色光と、５４０ｎｍにピークを持つ狭帯域化された緑色光と、の２種の帯域の光を含むＮＢＩ光を発する。白色光が照射された場合には、被検体２からは白色光が戻る。ＮＢＩ光が照射された場合には、被検体２からは青色光と緑色光とが戻る。
図５Ｃに示すように、撮像部１１のＣＭＯＳ撮像素子において、Ｂ画素は、曲線Ｍｂに示すようにＢの波長成分を有する青色光（Ｂ光）に感度を有し、Ｇ画素は、曲線Ｍｇに示すようにＧの波長成分を有する緑色光（Ｇ光）に感度を有し、Ｒ画素は、曲線Ｍｒに示すようにＲの波長成分を有する赤色光（Ｒ光）に感度を有する。撮像部１１は、白色光の照射時における被検体２からの戻り光である白色光の波長成分であるＲ光、Ｇ光、Ｂ光をそれぞれ受光するＲ，Ｇ，Ｂ画素を有する第１の画素群と、ＮＢＩ光の照射時における被検体２からの戻り光である青色光と緑色光とを受光するＧ，Ｂ画素を有する第２の画素群と、を備える。そして、光源制御部１３ｂは、ＣＭＯＳ撮像素子が生成した１フレームの撮像信号から白色光画像と特殊光画像との２枚の画像の生成を可能とするために、第１の画素群が露光されるタイミングに合わせて白色光を照射し、第２の画素群が露光されるタイミングに合わせてＮＢＩ光を照射するように光源１２を制御する。言い換えると、光源制御部１３ｂは、光源１２に、第１の画素群の露光期間に対応した期間に白色光を照射させ、第２の画素群の露光期間にＮＢＩ光とを照射させる。
カプセル型内視鏡１０における照明光の発光動作タイミングと、撮像素子における露光および読み出しタイミングについて説明する。図６は、光源１２による照射光の出力処理を示すタイミングチャートである。撮像部１１は、ＣＭＯＳ撮像素子を採用するため、露光と読み出しとの間に時差が生じる。さらに、カプセル型内視鏡１０では、電源保持のためにフレーム処理を間欠的に行っている。これにともない、光源１２は、図６のように、期間Ｔｉの間に照明光を出力し、その後の期間Ｔｈの間では照明光の出力を停止する間欠照明を行う。
図７は、制御部１３による撮像部１１および光源１２の１フレーム期間あたりの制御動作を説明するためのタイミングチャートである。図７の（ａ）は、光源１２の発光動作のタイミングチャートであり、図７の（ｂ）は、撮像部１１のＣＭＯＳ撮像素子の各ラインの電荷リセット、露光、電荷読み出し動作のタイミングチャートであり、図７の（ｃ）は、ＣＭＯＳ撮像素子によるデータの出力動作のタイミングチャートである。
図７の例では、撮像制御部１３ａは、撮像部１１に、１ラインあたりの撮像動作として、電荷リセット動作（期間Ｔａ）、露光動作（期間２Ｔａ）、ならびに、電荷読み出しおよびＡ／Ｄ変換動作（期間Ｔａ）を、１ラインにつき期間Ｔｂで行わせている。撮像制御部１３ａは、撮像部１１に、期間Ｔａずつ撮像動作の開始をずらしながら、先頭のライン１から最終のラインＮ（Ｎは奇数）まで順次撮像動作を行わせる。このように、各ラインの露光動作は期間２Ｔａで実行されている。さらに、撮像制御部１３ａは、撮像部１１に、１番目の奇数ラインであるライン１の露光終了時間ｔｄにおいて、２番目の奇数ラインであるライン３の露光を開始させ、以降の各奇数ラインについても同様に、一つ前の奇数ラインの露光終了時に露光を開始させる。したがって、撮像制御部１３ａは、隣り合う第１のラインでは、一方の露光終了以降に他方の露光を開始させている。
制御部１３が、先頭のライン１から最終のラインＮまで順次露光および読み出しを行うように撮像制御信号を出力して撮像部１１を制御した結果、撮像部１１からは、図７（ｃ）のように、１フレーム分の撮像信号として、先頭のヘッダ以降、ライン１からラインＮまで順に各ラインの画素データが配列する撮像信号Ｄｆが出力される。
光源制御部１３ｂは、撮像制御部１３ａから出力された撮像制御信号に基づき、各ラインが順次露光されるタイミングに応じて、期間Ｔｃ（２Ｔａ）ごとに白色光の照射と、特殊光（ＮＢＩ光）の照射とを切り替えるように光源１２を制御する。
ここで、図４に示す画素配列において、第１の画素群Ｐｇ１を、Ｒ，Ｇ，Ｂ画素が含まれるように、奇数ラインの一部のラインと該一部のラインに隣接する上下の偶数ラインとする。第２の画素群Ｐｇ２を、Ｇ，Ｂ画素が含まれるように、奇数ラインの残りのラインとする。具体的には、第２の画素群Ｐｇ２は、奇数番目の奇数ラインであり、第１の画素群Ｐｇ１は、偶数番目の奇数ラインと、該偶数番目の奇数ラインに隣接する上下の偶数ラインとである。すなわち、図４の場合、第２の画素群Ｐｇ２は、先頭の奇数ラインであるライン１と、ライン５と、ライン９と、の４ラインごとの奇数ラインである。また、ラインＮは、最終の奇数番目の奇数ラインであり、第２の画素群Ｐｇ２に含まれる。第１の画素群Ｐｇ１は、ライン２〜４およびライン６〜８となる。また、第１の画素群には、最終の偶数ラインであるラインＮ−１も含まれる。
光源制御部１３ｂは、光源１２に、第２の画素群Ｐｇ２を構成する奇数番目の奇数ラインの露光期間にＮＢＩ光を照射させ、第１の画素群Ｐｇ１を構成する偶数番目の奇数ラインの露光期間に白色光を照射させる。図７の例では、光源制御部１３ｂは、１番目の奇数ラインであるライン１の露光期間Ｔｃ１中に特殊光光源１２ｂから特殊光であるＮＢＩ光を照射させ、２番目の奇数ラインであるライン３の露光期間Ｔｃ２中に白色光光源１２ａから白色光を照射させる。続いて、光源制御部１３ｂは、３番目の奇数ラインであるライン５の露光期間Ｔｃ３中に特殊光光源１２ｂから光を照射させ、４番目の奇数ラインであるライン７の露光期間Ｔｃ４中に白色光光源１２ａから白色光を照射させる。
光源制御部１３ｂが、Ｇ，Ｂ画素を有するライン１の露光期間（期間Ｔｃ１）に特殊光光源１２ｂから特殊光を照射させると、ライン１のＧ，Ｂ画素は、期間Ｔｃ１の間の特殊光照射による被検体２からの戻り光に含まれるＧ、Ｂ光をそれぞれ受光する。ただし、この期間Ｔｃ１の後半には、ライン２の露光期間の前半が対応する。このため、ライン２のＧ画素は、期間Ｔｃ１中の後半において、特殊光照射による被検体２からの戻り光に含まれるＧ光を受光する。一方、ライン２のＲ画素は、特殊光照射による被検体２からの戻り光にＲの波長成分が含まれないため、期間Ｔｃ１中での電荷の蓄積はない。
その後、光源制御部１３ｂが、期間Ｔｃ２の間、白色光光源１２ａから白色光を照射させる。期間Ｔｃ２は、Ｒ，Ｇ画素を有するライン２の露光期間の後半、Ｇ，Ｂ画素を有するライン３の露光期間の全期間、Ｒ，Ｇ画素を有するライン３の露光期間の前半に対応する。前述したように、ライン２のＲ画素への期間Ｔｃ１中に電荷の蓄積はないため、ライン２のＲ画素が受光する光は、期間Ｔｃ２の間の白色光照射による被検体２からの戻り光に含まれるＲ光のみである。ただし、ライン２のＧ画素は、期間Ｔｃ２の間の白色光照射による被検体２からの戻り光に含まれるＧ光に加えて、期間Ｔｃ１の間の特殊光照射による被検体２からの戻り光に含まれるＧ光も受光している。
続いて、光源制御部１３ｂが、Ｇ，Ｂ画素を有するライン５の露光期間（期間Ｔｃ３）に特殊光光源１２ｂから特殊光を照射させると、ライン５のＧ，Ｂ画素は、期間Ｔｃ３の間の特殊光照射による被検体２からの戻り光に含まれるＧ、Ｂ光をそれぞれ受光する。ただし、期間Ｔｃ３の前半は、ライン４の露光期間の後半に対応するため、ライン４のＧ画素は、期間Ｔｃ２の白色光照射による被写体２からの戻り光に含まれるＧ光に加えて、期間Ｔｃ３の特殊光照射による被写体２からの戻り光に含まれるＧ光も受光する。また、特殊光照射による被写体２からの戻り光にＲの波長成分が含まれないため、期間Ｔｃ３中にライン４のＲ画素には電荷が蓄積されず、ライン４のＲ画素が受光する光は、期間Ｔｃ２の白色光照射による被検体２からの戻り光に含まれるＲ光のみとなる。
以降のラインについても、同様であり、光源制御部１３ｂは、光源１２に、第２の画素群Ｐｇ２を構成する奇数番目の奇数ラインの各露光期間に特殊光であるＮＢＩ光を照射させている。そして、光源制御部１３ｂは、光源１２に、第１の画素群Ｐｇ１を構成する偶数番目の奇数ラインの各露光期間であって、該奇数ラインに隣接する偶数ラインの露光期間の少なくとも一部を含む期間に白色光を照射させている。
この結果、第２の画素群Ｐｇ２のＧ，Ｂ画素は、特殊光光源１２ｂによる特殊光照射時における被検体２からの戻り光であるＧ光、Ｂ光をそれぞれ受光する。したがって、撮像信号Ｄｆにおける第２の画素群Ｐｇ２のＧ画素およびＢ画素の画素信号は、特殊光光源１２ｂによる特殊光照射時における被検体２からの戻り光のＧ光、Ｂ光にそれぞれ対応した画素信号である。
そして、第１の画素群Ｐｇ１の奇数ラインのＧ，Ｂ画素は、白色光光源１２ａによる白色光照射時における被検体２からの戻り光に含まれるＧ光、Ｂ光をそれぞれ受光する。また、第１の画素群Ｐｇ１の偶数ラインのＲ画素は、白色光光源１２ａによる白色光照射時における被検体２からの戻り光に含まれるＲ光を受光する。したがって、撮像信号Ｄｆにおける第１の画素群Ｐｇ１の奇数ラインのＧ画素およびＢ画素の画素信号、ならびに、第１の画素群Ｐｇ１の偶数ラインのＲ画素の画素信号は、白色光光源１２ａによる白色光照射時における被検体２からの戻り光のＲ光、Ｇ光、Ｂ光にそれぞれ対応した画素信号である。
図８は、図３に示す画像処理部３４における画像処理について説明する図である。１フレーム分の撮像信号Ｄｆは、カプセル型内視鏡１０から受信装置２０に送信され、受信装置２０で所定の信号処理を施された後に、図８の矢印Ｙ１のように、画像処理装置３０に出力される。
分離部３４ａは、撮像制御部１３ａからの撮像制御信号によって撮像部１１が生成した１フレームの撮像信号Ｄｆから、第１の光である白色光の照射によって被検体２から戻った白色光のみを受光した第１の画素群のＢ画素、Ｇ画素およびＲ画素の撮像信号を第１の撮像信号として分離する。具体的には、分離部３４ａは、矢印Ｙ２のように、撮像信号Ｄｆから、第１の画素群Ｐｇ１である偶数番目の奇数ライン（ライン３、ライン７）のＧ画素およびＢ画素の撮像信号と、該偶数番目の奇数ラインの上下の偶数ライン（ライン２、ライン４、ライン６、ライン８）のＲ画素の撮像信号とを抽出し、第１の撮像信号Ｄｆ１として分離する。第１の撮像信号Ｄｆ１は、矢印Ｙ４のように、白色光画像生成部３４ｂに出力される。なお、前述したように、偶数ライン（ライン２、ライン４、ライン６、ライン８）のＧ画素は、白色光照射による被写体２からの戻り光に含まれるＧ光に加えて、特殊光照射による被写体２からの戻り光に含まれるＧ光も受光するため、偶数ラインのＧ画素の撮像信号は、第１の撮像信号として採用しない。
分離部３４ａは、撮像信号Ｄｆから、第２の光であるＮＢＩ光の照射によって被検体２から戻ったＢ光とＧ光とのみを受光した第２の画素群のＢ画素とＧ画素との撮像信号を第２の撮像信号として分離する。具体的には、分離部３４ａは、矢印Ｙ３のように、撮像信号Ｄｆから、第２の画素群Ｐｇ２である奇数番目の奇数ライン（ライン１、ライン５、ラインＮ）のＧ画素およびＢ画素の撮像信号を抽出し、第２の撮像信号Ｄｆ２として分離する。第２の撮像信号Ｄｆ２は、矢印Ｙ５のように、特殊光画像生成部３４ｃに出力される。
続いて、白色光画像生成部３４ｂは、分離部３４ａによって分離された撮像信号Ｄｆ１に対して、同時化等の画像処理を行うことによって、白色光画像データＧ１を生成する。特殊光画像生成部３４ｃは、分離部３４ａによって分離された撮像信号Ｄｆ２に対して、同時化等の画像処理を行うことによって、特殊光画像データＧ２を生成する。
このように、画像処理部３４では、同フレームの撮像信号Ｄｆから、白色光照射時における被検体２からの戻り光の波長成分を有する光を受光する画素に基づいて生成された第１の撮像信号と、特殊光照射時における被検体２からの戻り光の波長成分を有する光を受光する画素に基づいて生成された第２の撮像信号とを分離し、分離した各撮像信号をもとに、撮像領域が同一である白色光画像データＧ１と特殊光画像データＧ２との２種の画像を生成している。画像処理部３４において生成された２種の白色光画像データＧ１と特殊光画像データＧ２とは、出力部３５において表示用画像に変換された後に、表示装置３０ａにおいて表示出力される。あるいは、画像処理部３４において生成された２種の白色光画像データＧ１と特殊光画像データＧ２とは、制御部３６の制御のもと、記憶部３３に記憶される。
以上のように、実施の形態１では、光源制御部１３ｂが、撮像部１１を構成するＣＭＯＳ撮像素子の各ラインが順次露光されるタイミングに応じて光源１２に白色光の照射とＮＢＩ光の照射とを切り換えさせ、画像処理部３４が、撮像部１１が生成した１フレーム分の撮像信号から白色光画像のデータと特殊光画像のデータとを生成する。言い換えると、実施の形態１では、１枚のフレームの撮像信号から、撮像領域が同一である白色光画像と特殊光画像との２枚の画像を生成する。したがって、本実施の形態１によれば、フレーム間で撮像領域が変動した場合であっても、白色光画像と、該白色光画像に対応する特殊光画像との間で撮像領域の位置ずれが発生することはなく、撮像領域が同一である白色光画像と特殊光画像とを確実に取得することができるという効果を奏する。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２におけるカプセル型内視鏡システムは、実施の形態１におけるカプセル型内視鏡システム１と同様の構成を有する。図９は、実施の形態２におけるカプセル型内視鏡の撮像部におけるＣＭＯＳ撮像素子の受光部の画素配置の一例を示す図である。
実施の形態２のＣＭＯＳ撮像素子の受光部には、図９の画素配置１１ｂに示すように、複数のＢ画素と複数のＧ画素とがラインの延伸方向に並んだ奇数ラインと、複数のＲ画素と複数のＢ画素とがラインの延伸方向に並んだ偶数ラインとが、ラインの延伸方向と直交する方向に交互に配置されている。実施の形態２では、図９の各ラインのうち、偶数番目の奇数ラインを第２の画素群Ｐｇ２−１とし、奇数番目の奇数ラインと該奇数ラインに隣接する前または後の偶数ラインとを第１の画素群Ｐｇ１−１として、光源制御処理、撮像制御処理、ならびに、画像処理を行う場合について説明する。図９の例では、第１の画素群は、ライン１，２、ライン４，５となる。最終のラインＮは、奇数番目の奇数ラインであり、第１の画素群Ｐｇ１−１に含まれる。また、第２の画素群Ｐｇ２−１は、ライン３と、ライン７と、の４ラインごとの奇数ラインである。
図１０は、実施の形態２のカプセル型内視鏡１０の制御部による撮像部および光源の１フレーム期間あたりの制御動作を説明するためのタイミングチャートである。図１０の（ａ）は、光源１２の発光動作のタイミングチャートであり、図１０の（ｂ）は、撮像部１１のＣＭＯＳ撮像素子の各ラインの電荷リセット、露光、電荷読み出し動作のタイミングチャートであり、図１０の（ｃ）は、ＣＭＯＳ撮像素子によるデータの出力動作のタイミングチャートである。
図１０の例では、図７の例と同様に、撮像制御部１３ａは、電荷リセット動作（期間Ｔａ）、露光動作（期間２Ｔａ）、ならびに、電荷読み出しおよびＡ／Ｄ変換動作（期間Ｔａ）を、１ラインにつき期間Ｔｂで行わせるとともに、期間Ｔａずつ撮像動作の開始をずらしながら、先頭のライン１から最終のラインＮまで順次撮像動作を行わせる。この結果、１フレーム分の撮像信号として、先頭のヘッダ以降、ライン１からラインＮまで順に各ラインの画素データが配列する撮像信号Ｄｆｂが出力される。
そして、光源制御部１３ｂは、光源１２に、第１の画素群Ｐｇ１−１を構成する奇数番目の奇数ラインの露光期間に白色光を照射させ、第２の画素群Ｐｇ２−１を構成する偶数番目の奇数ラインの露光期間に特殊光であるＮＢＩ光を照射させる。
すなわち、図１０に示すように、光源制御部１３ｂは、１番目の奇数ラインであるライン１の露光期間Ｔｃ１１中に白色光光源１２ａから白色光を照射させ、２番目の奇数ラインであるライン３の露光期間Ｔｃ１２中に特殊光光源１２ｂからＮＢＩ光を照射させる。続いて、光源制御部１３ｂは、３番目の奇数ラインであるライン５の露光期間Ｔｃ１３中に白色光光源１２ａから白色光を照射させ、４番目の奇数ラインであるライン７の露光期間Ｔｃ１４中に特殊光光源１２ｂからＮＢＩ光を照射させる。期間Ｔｃ１１は、Ｇ，Ｂ画素を有するライン１の露光期間の全期間、Ｒ，Ｂ画素を有するライン２の露光期間の前半に対応する。期間Ｔｃ１２は、Ｇ，Ｂ画素を有するライン３の露光期間の全期間に対応する。期間Ｔｃ１３は、Ｒ，Ｂ画素を有するライン４の露光期間の後半、Ｇ，Ｂ画素を有するライン５の露光期間の全期間に対応する。期間Ｔｃ１４は、Ｇ，Ｂ画素を有するライン７の露光期間の全期間に対応する。
したがって、奇数番目の奇数ライン１，５のＧ，Ｂ画素は、白色光光源１２ａによる白色光照射時における被検体２からの戻り光に含まれるＧ光、Ｂ光をそれぞれ受光する。また、奇数番目の次の偶数ライン２，４のＲ画素は、白色光光源１２ａによる白色光照射時における被検体２からの戻り光に含まれるＲ光を受光する。すなわち、撮像信号Ｄｆｂの第１の画素群Ｐｇ１−１を構成する奇数番目の奇数ラインのＧ画素およびＢ画素の画素信号、ならびに、この奇数ラインの次の偶数ラインのＲ画素の画素信号は、白色光光源１２ａによる白色光照射時における被検体２からの戻り光のＲ光、Ｇ光、Ｂ光にそれぞれ対応した画素信号である。
また、第２の画素群Ｐｇ２−１を構成する偶数番目の奇数ライン３，７のＧ，Ｂ画素は、特殊光光源１２ｂによる特殊光照射時における被検体２からの戻り光であるＧ光、Ｂ光をそれぞれ受光する。したがって、撮像信号Ｄｆｂの第２の画素群Ｐｇ２−１を構成する偶数番目の奇数ラインのＧ画素およびＢ画素の画素信号は、特殊光光源１２ｂによる特殊光照射時における被検体２からの戻り光のＧ光、Ｂ光にそれぞれ対応した画素信号である。
図１１は、実施の形態２の画像処理装置３０の画像処理部３４における画像処理について説明する図である。実施の形態２において、分離部３４ａは、矢印Ｙ１１のように、撮像部１１が生成した１フレームの撮像信号Ｄｆｂが入力される。続いて、分離部３４ａは、矢印Ｙ１２のように、撮像信号Ｄｆｂから、第１の画素群Ｐｇ１−１である奇数番目の奇数ライン（ライン１、ライン５、ラインＮ）のＧ画素およびＢ画素の撮像信号と、該奇数番目の前または後の偶数ライン（ライン２、ライン４）のＲ画素の撮像信号とを、第１の撮像信号Ｄｆ１１として分離する。なお、偶数ライン（ライン２、ライン４）のＢ画素は、白色光照射による被写体２からの戻り光に含まれるＢ光に加えて、特殊光照射による被写体２からの戻り光に含まれるＢ光も受光するため、偶数ラインのＢ画素の撮像信号は、第１の撮像信号として採用しない。また、第１の撮像信号として、第１の画素群Ｐｇ１−１の奇数番目の奇数ラインに隣接する上下の偶数ラインのＲ画素を採用してもよい。
そして、分離部３４ａは、矢印Ｙ１３のように、撮像信号Ｄｆｂから、第２の画素群Ｐｇ２−１である偶数番目の奇数ライン（ライン３、ライン７）のＧ画素およびＢ画素の撮像信号を、第２の撮像信号Ｄｆ１２として分離する。
続いて、白色光画像生成部３４ｂは、矢印Ｙ１４のように入力された撮像信号Ｄｆ１１に対して、同時化等の画像処理を行うことによって、白色光画像データＧ１１を生成する。特殊光画像生成部３４ｃは、矢印Ｙ１５のように入力された撮像信号Ｄｆ１２に対して、同時化等の画像処理を行うことによって、特殊光画像データＧ１２を生成する。
このように、撮像部１１のＣＭＯＳ撮像素子の画素配置に応じて、第１の画素群および第２の画素群を構成するラインを選択し、第１の画素群および第２の画素群のラインに含まれる画素の構成および露光期間に応じて、光源制御処理、撮像制御処理、ならびに、画像処理を行うことによって、実施の形態１と同様に、１枚のフレームの撮像信号から、撮像領域が同一である白色光画像と特殊光画像との２枚の画像を生成することができる。
（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３におけるカプセル型内視鏡システムは、実施の形態１におけるカプセル型内視鏡システム１と同様の構成を有する。
図１２Ａは、実施の形態３における白色光光源１２ａの放射輝度の波長依存性を示す図である。図１２Ｂは、実施の形態３における特殊光光源１２ｂの放射輝度の波長依存性を示す図である。図１２Ｃは、実施の形態３において特殊光照射時における被検体２からの戻り光の波長依存性を示す図である。図１２Ｄは、撮像部１１のＣＭＯＳ撮像素子のＢ画素（曲線Ｍｂ）、Ｇ画素（曲線Ｍｇ）、Ｒ画素（曲線Ｍｒ）の分光感度の波長依存性を示す図である。なお、撮像部１１のＣＭＯＳ撮像素子の受光部は、図４に示す画素配置でＲ，Ｇ，Ｂ画素が配置する。
図１２Ａに示すように、白色光光源１２ａは、実施の形態１と同様の波長分布の白色光を発する。図１２Ｂに示すように、特殊光光源１２ｂは、３９０〜４７０ｎｍの波長範囲で強度を有する青色光を蛍光励起光として発する。図１２Ｃに示すように、特殊光光源１２ｂによる蛍光励起光を照射された被検体２は、約５４０〜５６０ｎｍの波長分布Ｄｃを有する緑色の蛍光を発する。図１２Ｄの曲線Ｍｇに示すように、被検体２の蛍光は、撮像部１１のＣＭＯＳ撮像素子におけるＧ画素にて受光可能である。
図１３は、実施の形態３のカプセル型内視鏡１０の制御部１３による撮像部１１および光源１２の１フレーム期間あたりの制御動作を説明するためのタイミングチャートである。図１３の（ａ）は、光源１２の発光動作のタイミングチャートであり、図１３の（ｂ）は、撮像部１１のＣＭＯＳ撮像素子の各ラインの電荷リセット、露光、電荷読み出し動作のタイミングチャートであり、図１３の（ｃ）は、ＣＭＯＳ撮像素子によるデータの出力動作のタイミングチャートである。
実施の形態３の場合には、図１３に示すように、実施の形態１と同様に、奇数番目の奇数ラインを第２の画素群Ｐｇ２−２とし、偶数番目の奇数ラインと該奇数ラインに隣接する上下の偶数ラインとを第１の画素群Ｐｇ１−２として、光源制御処理、撮像制御処理、ならびに、画像処理を行う。すなわち、図１３に示すように、第１の画素群Ｐｇ１−２は、ライン２〜４，６〜８となる。また、第２の画素群Ｐｇ２−２は、ライン１と、ライン５となる。
図１３の例では、図７の例と同様に、撮像制御部１３ａは、電荷リセット動作（期間Ｔａ）、露光動作（期間２Ｔａ）、ならびに、電荷読み出しおよびＡ／Ｄ変換動作（期間Ｔａ）を、１ラインにつき期間Ｔｂで行わせるとともに、期間Ｔａずつ撮像動作の開始をずらしながら、先頭のライン１から最終のラインＮまで順次撮像動作を行わせる。この結果、１フレーム分の撮像信号として、先頭のヘッダ以降、ライン１からラインＮまで順に各ラインの画素データが配列する撮像信号Ｄｆｃが出力される。
そして、光源制御部１３ｂは、光源１２に、第１の画素群Ｐｇ１−２を構成する偶数番目の奇数ラインの露光期間に白色光を照射させ、第２の画素群Ｐｇ２−２を構成する奇数番目の奇数ラインの露光期間に特殊光である蛍光励起光を照射させる。
すなわち、図１３に示すように、光源制御部１３ｂは、１番目の奇数ラインであるライン１の露光期間Ｔｃ２１中に特殊光光源１２ｂから蛍光励起光を照射させ、２番目の奇数ラインであるライン３の露光期間Ｔｃ２２中に白色光光源１２ａから白色光を照射させる。続いて、光源制御部１３ｂは、３番目の奇数ラインであるライン５の露光期間Ｔｃ２３中に特殊光光源１２ｂから蛍光励起光を照射させ、４番目の奇数ラインであるライン７の露光期間Ｔｃ１４中に白色光光源１２ａから白色光を照射させる。期間Ｔｃ２１は、Ｇ，Ｂ画素を有するライン１の露光期間の全期間、Ｒ，Ｇ画素を有するライン２の露光期間の前半に対応する。期間Ｔｃ２２は、Ｒ，Ｇ画素を有するライン２の露光期間の後半、Ｇ，Ｂ画素を有するライン３の露光期間の全期間、ならびに、Ｒ，Ｇ画素を有するライン４の露光期間の前半に対応する。期間Ｔｃ２３は、Ｒ，Ｇ画素を有するライン４の露光期間の後半、Ｇ，Ｂ画素を有するライン５の露光期間の全期間、ならびに、Ｒ，Ｇ画素を有するライン６の露光期間の前半に対応する。期間Ｔｃ２４は、Ｒ，Ｇ画素を有するライン６の露光期間の後半、Ｇ，Ｂ画素を有するライン７の露光期間の全期間、ならびに、Ｒ，Ｇ画素を有するライン８の露光期間の前半に対応する。
したがって、第２の画素群Ｐｇ２−２を構成する奇数番目の奇数ライン１，５のＧ画素は、特殊光光源１２ｂによる蛍光励起光照射時によって被検体２から発せられた蛍光の波長成分であるＧ光を受光する。したがって、撮像信号Ｄｆｃの第２の画素群Ｐｇ２−２を構成する奇数番目の奇数ラインのＧ画素の画素信号は、特殊光光源１２ｂから蛍光励起光を照射した場合に被検体２から発せられた蛍光に対応した画素信号である。
また、偶数番目の奇数ライン３，７のＧ，Ｂ画素は、白色光光源１２ａによる白色光照射時における被検体２からの戻り光に含まれるＧ光、Ｂ光をそれぞれ受光する。また、偶数番目の奇数ラインの上下の偶数ライン２，４，６，８のＲ画素は、白色光光源１２ａによる白色光照射時における被検体２からの戻り光に含まれるＲ光を受光する。すなわち、撮像信号Ｄｆｃの第１の画素群Ｐｇ１−２を構成する偶数番目の奇数ラインのＧ画素およびＢ画素の画素信号、ならびに、この奇数ラインの上下の偶数ラインのＲ画素の画素信号は、白色光光源１２ａによる白色光照射時における被検体２からの戻り光のＲ光、Ｇ光、Ｂ光にそれぞれ対応した画素信号である。
図１４は、実施の形態３の画像処理装置３０の画像処理部３４における画像処理について説明する図である。実施の形態３において、分離部３４ａは、矢印Ｙ２１のように、撮像部１１が生成した１フレームの撮像信号Ｄｆｃが入力される。続いて、分離部３４ａは、矢印Ｙ２２のように、撮像信号Ｄｆｃから、第１の画素群Ｐｇ１−２である偶数番目の奇数ライン（ライン３、ライン７）のＧ画素およびＢ画素の撮像信号と、該奇数番目の上下の偶数ライン（ライン２、ライン４、ライン６、ライン８）のＲ画素の撮像信号とを、第１の撮像信号Ｄｆ２１として分離する。この第１の撮像信号Ｄｆ２１は、実施の形態１と同様に、矢印Ｙ２４のように白色光画像生成部３４ｂに出力される。なお、実施の形態１と同様に、偶数ライン（ライン２、ライン４、ライン６、ライン８）のＧ画素は、白色光照射による被写体２からの戻り光に含まれるＧ光に加えて、蛍光励起光照射による被写体２の蛍光も受光するため、偶数ラインのＧ画素の撮像信号は、第１の撮像信号として採用しない。
そして、分離部３４ａは、矢印Ｙ２３のように、撮像信号Ｄｆｃから、被検体２からの蛍光データに対応する第２の画素群Ｐｇ２−２の奇数番目の奇数ライン（ライン１、ライン５）のＧ画素の撮像信号とともに、偶数番目の奇数ライン（ライン３、ライン７）のＧ画素の撮像信号をリファレンスデータとして抽出し、矢印Ｙ２５のように、第２の撮像信号Ｄｆ２２として特殊光画像生成部３４ｃに出力する。
続いて、白色光画像生成部３４ｂは、実施の形態１と同様に、撮像信号Ｄｆ２１に対して、同時化等の画像処理を行うことによって、白色光画像データＧ１を生成する。特殊光画像生成部３４ｃは、撮像信号Ｄｆ２２に含まれる蛍光データとリファレンスデータとの差分を強調して表示した特殊光画像Ｇ２２を生成する。画像処理部３４において生成された２種の白色光画像データＧ２１と特殊光画像データＧ２２とは、表示装置３０ａにおいて表示出力される他、記憶部３３に記憶される。
実施の形態３のように、特殊光として蛍光励起光を照射した場合も、蛍光励起光の照射によって被検体２から発せられた蛍光を受光する画素に応じて第２の画素群Ｐｇ２−２を構成するラインを選択すればよい。そして、実施の形態３でも、実施の形態１と同様に、第１の画素群Ｐｇ１−２および第２の画素群Ｐｇ２−２のラインに含まれる画素の構成および露光期間に応じて、光源制御処理、撮像制御処理、ならびに、画像処理を行う。この結果、実施の形態３においても、１枚のフレームの撮像信号から、撮像領域が同一である白色光画像と、蛍光データに対応する特殊光画像との２枚の画像を生成することができる。
なお、実施の形態１〜３では、画像処理装置３０が分離部、白色光画像生成部、特殊光画像生成部を備えた例について説明したが、もちろん、この構成に限ることはない。図１５は、本実施の形態１〜３における受信装置および画像処理装置の構成の他の例を示すブロック図である。この図１５の受信装置１２０に示すように、画像処理装置１３０の画像処理部１３４ではなく、受信信号処理部１２２に、分離部３４ａ，白色光画像生成部３４ｂ、特殊光画像生成部３４ｃを設け、受信装置１２０において、２種の画像の分離処理および画像生成処理を行ってもよい。
また、本実施の形態１〜３は、カプセル型内視鏡を使用するカプセル型内視鏡システムに限るものではなく、被検体内に挿入される挿入部と画像処理を行う処理装置とが連結する構成の内視鏡システムにも適用可能である。
図１６は、本発明の実施の形態１〜３にかかる内視鏡システムの他の例を示すブロック図である。内視鏡システム２０１は、被検体内に挿入される挿入部２１０と、処理装置２３０と、光源装置２４０とを備える。挿入部２１０は、先端に撮像部１１が設けられ、コネクタ２３８を介して処理装置２３０と接続する。
処理装置２３０は、入力部３１、記憶部３３、画像処理部２３４、出力部３５、制御部２３６、ならびに、異常検出部３７を有する。画像処理部２３４は、画像処理部３４と同様に、撮像部１１によって生成された撮像信号に対応する体内画像を作成するための所定の画像処理を施す。画像処理部２３４は、分離部３４ａ、白色光画像生成部３４ｂおよび特殊光画像生成部３４ｃを備える。制御部２３６は、ＣＰＵ等を用いて実現され、処理装置２３０の各部の処理動作を制御するとともに、撮像部１１および光源装置２４０の処理動作も制御する。制御部２３６は、撮像制御部１３ａおよび光源制御部１３ｂを有する。
光源装置２４０は、光源ドライバ２４１と、白色光光源２１２ａと特殊光光源２１２ｂとを有する光源２１２を備え、撮像部１１のラインごとの露光に対応させて、白色光と特殊光とを時系列に切り換えて被検体に照射可能である。光源ドライバ２４１は、光源制御部１３ｂの制御のもと、光源２１２に所定の電力を供給する。これにより、光源２１２から発せられた光は、コネクタ２４２およびコード２４３を介して挿入部２１０先端の照明口２４４から生体組織に照射される。
内視鏡システム２０１でも、実施の形態１〜３と同様に、撮像部１１のＣＭＯＳ撮像素子の画素配置、白色光照射時に被検体から戻った白色光を受光する画素、ならびに、特殊光照射時に被検体からの戻り光を受光する画素に応じて、第１の画素群および第２の画素群を構成するラインを選択する。そして、内視鏡システム２０１は、実施の形態１〜３と同様に、第１の画素群および第２の画素群のラインに含まれる画素の構成および露光期間に応じて、光源制御処理、撮像制御処理、ならびに、画像処理を行う。この結果、内視鏡システム２０１においても、同じフレームの撮像信号から白色光画像と特殊光画像との２種の画像を生成することができる。
また、本実施の形態にかかるカプセル型内視鏡システム１の画像処理装置３０、受信装置１２０および内視鏡システム２０１の処理装置２３０、並びに、他の構成部で実行される各処理に対する実行プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよく、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。
１ カプセル型内視鏡システム
２ 被検体
３ａ〜３ｈ 受信アンテナ
３ 受信アンテナユニット
１０ カプセル型内視鏡
１１ 撮像部
１２ 光源
１２ａ 白色光光源
１２ｂ 特殊光光源
１３，２３，３６，２３６ 制御部
１３ａ 撮像制御部
１３ｂ 光源制御部
１４ 信号処理部
１５ 送信部
１６ アンテナ
１７，２５ メモリ
１８，２８ 電源部
２０，１２０ 受信装置
２０ａ クレードル
２１ 受信部
２２，１２２ 受信信号処理部
２４，３２ データ送受信部
２６ 操作部
２７ 表示部
３０，１３０ 画像処理装置
３０ａ 表示装置
３１ 入力部
３３ 記憶部
３４，１３４，２３４ 画像処理部
３４ａ 分離部
３４ｂ 白色光画像生成部
３４ｃ 特殊光画像生成部
３５ 出力部
３７ 異常検出部
２０１ 内視鏡システム
２１０ 挿入部
２３０ 処理装置
２３８，２４２ コネクタ
２４０ 光源装置
２４１ 光源ドライバ
２４４ 照明口

Claims (13)

  1. 第１の波長分布を有する第１の光を発生する第１の光源と、前記第１の波長分布と異なる波長分布を有する第２の光を発生する第２の光源とを有し、前記第１の光と前記第２の光とを時系列的に切り換えて被検体に照射可能である光源と、
    複数の画素から構成される画素群を複数有し、前記被検体からの光を光電変換して撮像信号を生成する撮像部と、
    前記画素群ごとに、順次露光し、かつ、前記撮像信号を順次読み出すように前記撮像部を制御する撮像制御信号を出力する撮像制御部と、
    前記撮像制御信号に基づき、前記光源に対し、前記画素群が順次露光されるタイミングに応じて前記第１の光の照射と前記第２の光の照射とを切り換える制御を行う光源制御信号を出力する光源制御部と、
    前記撮像部が生成した撮像信号を処理する信号処理部と、
    を備えたことを特徴とする内視鏡システム。
  2. 前記撮像部は、前記第１の光を前記被検体に照射した場合に前記被検体からの戻り光の波長成分である第３の波長成分を有する光を受光する画素を含む第１の画素群と、前記第２の光を前記被検体に照射した場合に前記被検体からの戻り光の波長成分である第４の波長成分を有する光を受光する画素を含む第２の画素群とを有し、
    前記光源制御部は、前記第１の画素群が露光されるタイミングに合わせて前記第１の光を照射し、前記第２の画素群が露光されるタイミングに合わせて前記第２の光を照射するように前記光源を制御することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
  3. 前記信号処理部は、
    前記撮像部が生成した１フレームの撮像信号から、前記第１の画素群のうちの前記第３の波長成分を有する光を受光した画素に基づいて生成される第１の撮像信号と、前記第２の画素群のうちの前記第４の波長成分を有する光を受光した画素に基づいて生成される第２の撮像信号とを分離する分離部と、
    前記第１の撮像信号をもとに前記第１の光に対応する第１の画像を生成し、前記第２の撮像信号をもとに前記第２の光に対応する第２の画像を生成する画像生成部と、
    を備えたことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
  4. 前記第１の光は、白色光であり、
    前記第２の光は、青色の波長成分を有する青色光および緑色の波長成分を有する緑色光を含む狭帯域光であり、
    前記第１の画素群は、前記青色光に感度を有する青色画素と前記緑色光に感度を有する緑色画素と赤色の波長成分を有する赤色光に感度を有する赤色画素とを有し、
    前記第２の画素群は、前記青色画素と前記緑色画素とを有することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡システム。
  5. 前記撮像部は、複数の前記青色画素と複数の前記緑色画素とがラインの延伸方向に交互に並んだ第１のラインと、複数の前記緑色画素と複数の前記赤色画素とがラインの延伸方向に交互に並んだ第２のラインとが、ラインの延伸方向と直交する方向に交互に複数ずつ配置されており、
    前記撮像制御部は、前記撮像部における先頭のラインから最終のラインまでラインごとに順次露光および読み出しを行い、
    前記第１の画素群は、複数の前記第１のラインの一部のラインと該一部のラインに隣接する前記第２のラインとによって構成され、
    前記第２の画素群は、複数の前記第１のラインの残りのラインによって構成され、
    前記光源制御部は、前記光源に、複数の前記第１のラインの一部のラインの露光期間と該一部のラインに隣接する前記第２のラインの露光期間の少なくとも一部とを含む期間に前記第１の光を照射させ、前記第２の画素群を構成する前記第１のラインの残りのラインの露光期間に前記第２の光を照射させることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
  6. 前記撮像制御部は、隣り合う前記第１のラインでは、一方の露光終了以降に他方の露光を開始させることを特徴とする請求項５に記載の内視鏡システム。
  7. 前記撮像部は、複数の前記青色画素と複数の前記緑色画素とがラインの延伸方向に交互に並んだ第１のラインと、複数の前記青色画素と複数の前記赤色画素とがラインの延伸方向に交互に並んだ第２のラインとが、ラインの延伸方向と直交する方向に交互に複数ずつ配置されており、
    前記撮像制御部は、前記撮像部における先頭のラインから最終のラインまでラインごとに順次露光および読み出しを行い、
    前記第１の画素群は、複数の前記第１のラインの一部のラインと該一部のラインに隣接する前記第２のラインとによって構成され、
    前記第２の画素群は、複数の前記第１のラインの残りのラインによって構成され、
    前記光源制御部は、前記光源に、複数の前記第１のラインの一部のラインの露光期間と該一部のラインに隣接する前記第２のラインの露光期間の少なくとも一部とを含む期間に前記第１の光を照射させ、前記第２の画素群を構成する前記第１のラインの残りのラインの露光期間に前記第２の光を照射させることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
  8. 前記撮像制御部は、隣り合う前記第１のラインでは、一方の露光終了以降に他方の露光を開始させることを特徴とする請求項７に記載の内視鏡システム。
  9. 前記第１の光は、白色光であり、
    前記第２の光は、青色の波長成分を有し、波長５４０〜５６０ｎｍの蛍光を励起する蛍光励起光であり、
    前記第１の画素群は、青色の波長成分を有する青色光に感度を有する青色画素と緑色の波長成分を有する緑色光に感度を有する緑色画素と赤色の波長成分を有する赤色光に感度を有する赤色画素とを有し、
    前記第２の画素群は、前記緑色画素を有することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡システム。
  10. 前記撮像部は、複数の前記青色画素と複数の前記緑色画素とがラインの延伸方向に交互に並んだ第１のラインと、複数の前記緑色画素と複数の前記赤色画素とがラインの延伸方向に交互に並んだ第２のラインとが、ラインの延伸方向と直交する方向に交互に配置されており、
    前記撮像制御部は、前記撮像部における先頭のラインから最終のラインまでラインごとに順次露光および読み出しを行い、
    前記第１の画素群は、複数の前記第１のラインの一部のラインと該一部のラインに隣接する前記第２のラインとによって構成され、
    前記第２の画素群は、複数の前記第１のラインの残りのラインによって構成され、
    前記光源制御部は、前記光源に、複数の前記第１のラインの一部のラインの露光期間と該一部のラインに隣接する前記第２のラインの露光期間の少なくとも一部とを含む期間に前記第１の光を照射させ、前記第２の画素群を構成する前記第１のラインのうちの残りのラインの露光期間に前記第２の光を照射させることを特徴とする請求項９に記載の内視鏡システム。
  11. 前記撮像制御部は、隣り合う前記第１のラインでは、一方の露光終了以降に他方の露光を開始させることを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡システム。
  12. 前記光源制御部は、前記光源に対して間欠照明を行わせることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
  13. 第１の波長分布を有する第１の光を発生する第１の光源と、前記第１の波長分布と異なる波長分布を有する第２の光を発生する第２の光源とを有し、前記第１の光と前記第２の光とを時系列的に切り換えて被検体に照射可能である光源と、
    複数の画素から構成される画素群を複数有し、前記被検体からの光を光電変換して撮像信号を生成する撮像部と、
    前記画素群ごとに、順次露光し、かつ、前記撮像信号を順次読み出すように前記撮像部を制御する撮像制御信号を出力する撮像制御部と、
    前記撮像制御信号に基づき、前記光源に対し、前記画素群が順次露光されるタイミングに応じて前記第１の光の照射と前記第２の光の照射とを切り換える制御を行う光源制御信号を出力する光源制御部と、
    を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
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