JPWO2017085793A1 - 内視鏡システム、画像処理装置、画像処理方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

装置を大型化することなく、カラー画像と酸素飽和度を同時に観察することができる内視鏡システム、画像処理装置、画像処理方法およびプログラムを提供する。内視鏡システム１は、光源装置６が被写体に複数の狭帯域光を照射した際に撮像素子２２２が生成した第１画像データと補正データ記録部９２１が記録する補正データとを用いてカラー画像データを生成するカラー画像生成部９１１と、光源装置６が被写体に３つの狭帯域光を照射した際に撮像素子２２２が生成した第１画像データに含まれるＲ画素のＲ画素値とＧ画素のＧ画素値とを用いて、被写体の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部９１２と、を備える。

Description

本発明は、被写体を撮像した画像データを用いて被写体のバイタル情報を検出する内視鏡システム、画像処理装置、画像処理方法およびプログラムに関する。

従来、医療分野において、人間の健康状態を把握するための情報として、心拍数、酸素飽和度および血圧等のバイタル情報を用いて、被写体の健康状態を把握している。例えば、４５０ｎｍ以下の波長帯域を含む狭帯域光を体腔内の血管を含む被写体組織に照射して撮像することによって、被写体組織の酸素飽和度を求める技術が知られている（特許文献１を参照）。

また、互いに異なる波長帯域の光を照射して撮像される複数種類の画像の中から２種類以上の画像を同時に取得することによって、酸素飽和度および血管深さを求める技術が知られている（特許文献２を参照）。

特開２０１１−２１８１３５号公報 特開２０１１−２００５７２号公報

ところで、近年、カラー画像を観察しながら、被写体組織の酸素飽和度も同時に観察したいという要望がある。しかしながら、上述した特許文献１，２では、カラー画像と酸素飽和度を観察する場合、狭帯域光を照射する光源および白色光を照射する光源がそれぞれ必要となり、装置が大型化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、装置を大型化することなく、カラー画像と酸素飽和度を同時に観察することができる内視鏡システム、画像処理装置、画像処理方法およびプログラ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、本発明に係る内視鏡システムは、赤色の波長帯域の光を受光するＲ画素、緑色の波長帯域の光を受光するＧ画素および青色の波長帯域の光を受光するＢ画素を用いて所定の配列パターンを形成し、各画素が受光した光を光電変換することによって画像データを生成する撮像素子と、前記Ｒ画素、前記Ｇ画素および前記Ｂ画素それぞれの分光感度の波長帯域より狭く、互いに異なる波長帯域の狭帯域光であって、前記Ｒ画素、前記Ｇ画素および前記Ｂ画素それぞれの分光感度の波長帯域内にスペクトルのピークを有する３つの狭帯域光を被写体に照射する光源装置と、前記光源装置が前記被写体に前記３つの狭帯域光を照射した際に、前記撮像素子が生成する第１画像データを、白色光が照射された際に前記撮像素子が生成するとみなすことができる第２画像データに補正するための補正データを記録する記録部と、前記光源装置が前記被写体に前記複数の狭帯域光を照射した際に前記撮像素子が生成した前記第１画像データと前記補正データとを用いて前記第２画像データに相当するカラー画像データを生成するカラー画像生成部と、前記光源装置が前記被写体に前記複数の狭帯域光を照射した際に前記撮像素子が生成した前記第１画像データに含まれる前記Ｒ画素のＲ画素値と前記Ｇ画素のＧ画素値とを用いて、前記被写体の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、前記カラー画像生成部が生成した前記カラー画像データに対応するカラー画像および前記酸素飽和度算出部が算出した前記酸素飽和度を表示する表示装置と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、スペクトルが既知である複数の色パッチを有する校正部に白色光を照射した際に、該校正部を前記撮像素子が撮像して生成した第３画像データ、および前記光源装置によって前記校正部に前記３つの狭帯域光を照射した際に、該校正部を前記撮像素子が撮像して生成した前記第１画像データに基づいて、前記補正データを生成する補正データ生成部をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、前記第２画像データ、前記第３画像データおよび前記記録部が記録する前記補正データに基づいて、少なくとも前記光源装置が劣化しているか否かを判定する判定部と、前記判定部によって前記光源装置が劣化していると判定された場合、前記補正データ生成部が生成した最新の前記補正データを、前記記録部に記録させて更新する記録制御部と、をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、前記複数の狭帯域光のいずれか一つの波長帯域のみをカットするノッチフィルタと、前記ノッチフィルタを、前記撮像素子の受光面に挿脱可能に移動させる切替部と、前記ノッチフィルタが前記撮像素子の受光面に挿入されている場合において、前記光源装置が前記複数の狭帯域光を照射したとき、前記撮像素子が生成した第４画像データに基づいて、前記被写体の蛍光画像データを生成する蛍光画像生成部と、を備え、前記表示装置は、前記カラー画像データ、前記酸素飽和度および前記蛍光画像データを表示することを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、前記カラー画像生成部が生成した前記カラー画像データに対応するカラー画像に前記酸素飽和度算出部が算出した前記酸素飽和度を重畳して前記表示装置に表示させる表示制御部をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、前記酸素飽和度算出部は、前記第１画像データに対応する第１画像を所定の領域毎に分割し、各領域の前記酸素飽和度を算出することを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、前記光源装置は、前記Ｒ画素の分光感度の波長帯域より狭く、スペクトルのピークが６６０ｎｍの狭帯域光を照射する第１光源部と、前記Ｇ画素の分光感度の波長帯域より狭く、スペクトルのピークが５２０ｎｍの狭帯域光を照射する第２光源部と、前記Ｂ画素の分光感度の波長帯域より狭く、スペクトルのピークが４１５ｎｍの狭帯域光を照射する第３光源部と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る画像処理装置は、赤色の波長帯域の光を受光するＲ画素、緑色の波長帯域の光を受光するＧ画素および青色の波長帯域の光を受光するＢ画素を用いて所定の配列パターンを形成した撮像素子によって生成された画像データに対して画像処理を行う画像処理装置であって、前記Ｒ画素、前記Ｇ画素および前記Ｂ画素それぞれの分光感度の波長帯域より狭く、互いに異なる波長帯域の狭帯域光であって、前記Ｒ画素、前記Ｇ画素および前記Ｂ画素それぞれの分光感度の波長帯域内にスペクトルのピークを有する３つの狭帯域光を被写体に照射した際に前記撮像素子が生成する第１画像データを、白色光が照射された際に前記撮像素子が生成するとみなすことができる第２画像データに補正するための補正データと、前記被写体に前記３つの狭帯域光を照射した際に前記撮像素子が生成した前記第１画像データと、を取得する取得部と、前記取得部が取得した前記第１画像データと前記補正データとを用いて前記第２画像データに相当するカラー画像データを生成するカラー画像生成部と、前記被写体に前記３つの狭帯域光を照射した際に前記撮像素子が生成した前記画像データに含まれる前記Ｒ画素のＲ画素値と前記Ｇ画素のＧ画素値とを用いて、前記被写体の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る画像処理方法は、赤色の波長帯域の光を受光するＲ画素、緑色の波長帯域の光を受光するＧ画素および青色の波長帯域の光を受光するＢ画素を用いて所定の配列パターンを形成した撮像素子によって生成された画像データに対して画像処理を行う画像処理方法であって、前記Ｒ画素、前記Ｇ画素および前記Ｂ画素それぞれの分光感度の波長帯域より狭く、互いに異なる波長帯域の狭帯域光であって、前記Ｒ画素、前記Ｇ画素および前記Ｂ画素それぞれの分光感度の波長帯域内にスペクトルのピークを有する３つの狭帯域光を被写体に照射した際に前記撮像素子が生成する第１画像データを、白色光が照射された際に前記撮像素子が生成するとみなすことができる第２画像データに補正するための補正データと、前記被写体に前記３つの狭帯域光を照射した際に前記撮像素子が生成した前記第１画像データと、を取得する取得ステップと、前記取得ステップにおいて取得した前記第１画像データと前記補正データとを用いて前記第２画像データに相当するカラー画像データを生成するカラー画像生成ステップと、前記第１画像データに含まれる前記Ｒ画素のＲ画素値と前記Ｇ画素のＧ画素値とを用いて、前記被写体の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係るプログラムは、赤色の波長帯域の光を受光するＲ画素、緑色の波長帯域の光を受光するＧ画素および青色の波長帯域の光を受光するＢ画素を用いて所定の配列パターンを形成した撮像素子によって生成された画像データに対して画像処理を行う画像処理装置に、前記Ｒ画素、前記Ｇ画素および前記Ｂ画素それぞれの分光感度の波長帯域より狭く、互いに異なる波長帯域の狭帯域光であって、前記Ｒ画素、前記Ｇ画素および前記Ｂ画素それぞれの分光感度の波長帯域内にスペクトルのピークを有する３つの狭帯域光を被写体に照射した際に前記撮像素子が生成する第１画像データを、白色光が照射された際に前記撮像素子が生成するとみなすことができる第２画像データに補正するための補正データと、前記被写体に前記複数の狭帯域光を照射した際に前記撮像素子が生成した前記第１画像データと、を取得する取得ステップと、前記取得ステップにおいて取得した前記第１画像データと前記補正データとを用いて前記第２画像データに相当するカラー画像データを生成するカラー画像生成ステップと、前記第１画像データに含まれる前記Ｒ画素のＲ画素値と前記Ｇ画素のＧ画素値とを用いて、前記被写体の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出ステップと、を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、装置を大型化することなく、カラーの画像と酸素飽和度を同時に観察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に係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に係るカラーフィルタの構成を模式的に示す図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る第１光源部、第２光源部および第３光源部の各々が照射する狭帯域光と、Ｂ画素、Ｇ画素およびＲ画素の各々の分光感度との関係を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係るキャリブレーション用チャートを模式的に示す図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムが実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図６は、血中のヘモグロビンの吸収特性を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態１に係る表示装置が表示する画像の一例を示す図である。 図８は、本発明の実施の形態２に係る内視鏡システムの概略構成を示す図である。 図９は、本発明の実施の形態２に係る内視鏡システムが実行する補正データ更新処理の概要を示すフローチャートである。 図１０は、本発明の実施の形態３に係る内視鏡システムの概略構成を示す図である。 図１１は、本発明の実施の形態３に係る第１光源部、第２光源部および第３光源部の各々が照射する狭帯域光と、Ｂ画素、Ｇ画素およびＲ画素の各々の分光感度と、ノッチフィルタの透過特性との関係を示す図である。 図１２は、本発明の実施の形態３に係る内視鏡システムが実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図１３Ａは、本発明の実施の形態３に係る表示装置が表示する画像の一例を示す図である。 図１３Ｂは、本発明の実施の形態３に係る表示装置が表示する画像の一例を示す図である。 図１４は、本発明の実施の形態１〜３の変形例に係る画像の一例を示す図である。 図１５は、本発明の実施の形態１〜３の変形例に係る画像の一例を示す図である。 図１６は、本発明の実施の形態１〜３の変形例に係る画像の一例を示す図である。 図１７は、本発明の実施の形態１〜３の変形例に係る画像の一例を示す図である。

以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本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、同一の部分には同一の符号を付して説明する。

（実施の形態１）
〔内視鏡システムの概略構成〕
図１は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムの概略構成を示す図である。図１に示す内視鏡システム１は、医療分野において用いられ、人等の被検体内（生体内）を撮像して観察するシステムである。この内視鏡システム１は、図１に示すように、内視鏡２と、第１伝送ケーブル３と、表示装置４と、第２伝送ケーブル５と、光源装置６と、第３伝送ケーブル７と、ライトガイド８と、画像処理装置９と、を備える。

内視鏡２は、生体内を撮像し、この撮像した生体内の画像信号を出力する。内視鏡２は、挿入部２１と、カメラヘッド２２と、を備える。

挿入部２１は、硬質で細長形状を有し、生体内に挿入される。この挿入部２１内には、１または複数のレンズを用いて構成され、被写体像を結像する光学系が設けられている。

カメラヘッド２２は、挿入部２１の基端に着脱自在に接続される。カメラヘッド２２は、画像処理装置９による制御のもと、挿入部２１の光学系によって結像された被写体像を撮像し、この撮像した被写体像の画像データを画像処理装置９へ出力する。カメラヘッド２２は、カラーフィルタ２２１と、撮像素子２２２と、を有する。

図２は、カラーフィルタ２２１の構成を模式的に示す図である。図２に示すように、カラーフィルタ２２１は、赤色の成分を透過する広帯域フィルタＲと、緑色の成分を透過する２つの広帯域フィルタＧと、青色の成分を透過する広帯域フィルタＢと、を１組とする所定の配列パターン（ベイヤー配列）を形成したフィルタユニットを用いて構成される。

撮像素子２２２は、２次元格子状に配置された複数の画素がそれぞれ受光した光を光電変換し、画像信号を生成するＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサと、このイメージセンサが生成したアナログの画像データ（画像信号）に対して、Ａ／Ｄ変換を行うことによって、デジタルの画像データを生成し、第１伝送ケーブル３を介して画像処理装置９へ出力するＡ／Ｄ変換回路と、を用いて構成される。なお、以下においては、広帯域フィルタＲが配置されてなる画素をＲ画素、広帯域フィルタＧが配置されてなる画素をＧ画素、広帯域フィルタＢが配置されてなる画素をＢ画素として説明する。また、Ａ／Ｄ変換回路に換えて、画像信号を光信号に光電変換し、画像データを光信号で画像処理装置９へ出力するＥ／Ｏ変換回路によって構成してもよい。

第１伝送ケーブル３は、一端がカメラヘッド２２に着脱自在に接続され、他端が画像処理装置９に着脱自在に接続される。第１伝送ケーブル３は、最外層である外被の内側に複数の信号線や光ファイバが配設されてなる。

表示装置４は、画像処理装置９による制御のもと、内視鏡２が撮像した画像データに対応する画像を表示する。表示装置４は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）等の表示パネルを用いて構成される。

第２伝送ケーブル５は、一端が表示装置４に着脱自在に接続され、他端が画像処理装置９に着脱自在に接続される。第２伝送ケーブル５は、画像処理装置９において画像処理された画像データを表示装置４に伝送する。第２伝送ケーブル５は、例えばＨＤＭＩ（登録商標）またはＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ（登録商標）等を用いて構成される。

光源装置６は、ライトガイド８の一端が接続され、画像処理装置９による制御のもと、ライトガイド８を介して生体内を照射するための照明光を供給する。具体的には、光源装置６は、Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素それぞれの分光感度の波長帯域より狭く、互いに異なる波長帯域の狭帯域光であって、Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素それぞれの分光感度の波長帯域内にスペクトルのピークを有する３つの狭帯域光を被写体に照射する。光源装置６は、第１光源部６１と、第２光源部６２と、第３光源部６３と、光源制御部６４と、を有する。

第１光源部６１は、Ｇ画素およびＢ画素と比較して相対的にＲ画素の分光感度が高い波長帯域にスペクトルのピークを有する狭帯域の光を照射する。具体的には、第１光源部６１は、Ｒ画素の分光感度の波長帯域より狭く、スペクトルのピークが６６０ｎｍの狭帯域光を照射する。第１光源部６１は、ＬＥＤ光源やレーザ等を用いて構成される。

第２光源部６２は、Ｂ画素およびＲ画素と比較して相対的にＧ画素の分光感度が高い波長帯域にスペクトルのピークを有する狭帯域光を照射する。具体的には、第２光源部６２は、Ｇ画素の分光感度の波長帯域より狭く、スペクトルのピークが５２０ｎｍの狭帯域光を照射する。第２光源部６２は、ＬＥＤ光源やレーザ等を用いて構成される。

第３光源部６３は、Ｒ画素およびＧ画素と比較して相対的にＢ画素の分光感度が高い波長帯域にスペクトルのピークを有する狭帯域光を照射する。具体的には、第３光源部６３は、Ｂ画素の分光感度の波長帯域より狭く、スペクトルのピークが４１５ｎｍの狭帯域光を照射する。第３光源部６３は、ＬＥＤやレーザ等を用いて構成される。

光源制御部６４は、画像処理装置９の制御のもと、第１光源部６１、第２光源部６２および第３光源部６３それぞれに光を同時に照射させる。光源制御部６４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて構成される。

図３は、第１光源部６１、第２光源部６２および第３光源部６３の各々が照射する狭帯域光と、Ｂ画素、Ｇ画素およびＲ画素の各々の分光感度との関係を示す図である。図３において、横軸が波長を示し、縦軸が強度を示す。また、図３において、曲線ＬＢ１がＢ画素の分光感度を示し、曲線ＬＧ１がＧ画素の分光感度を示し、曲線ＬＲ１がＲ画素の分光感度を示し、曲線ＬＢ２が第３光源部６３によって照射される狭帯域光の強度を示し、曲線ＬＧ２が第２光源部６２によって照射される狭帯域光の強度を示し、曲線ＬＲ２が第１光源部６１によって照射される狭帯域光の強度を示す。

図３に示すように、第１光源部６１は、Ｇ画素およびＢ画素と比較して相対的にＲ画素の分光感度が高い波長帯域（６６０ｎｍ）にスペクトルのピークを有する狭帯域光を照射する。また、第２光源部６２は、Ｂ画素およびＲ画素と比較して相対的にＧ画素の分光感度が高い波長帯域（５２０ｎｍ）にスペクトルのピークを有する狭帯域光を照射する。さらに、第３光源部６３は、Ｒ画素およびＧ画素と比較して相対的にＢ画素の分光感度が高い波長帯域（４１５ｎｍ）にスペクトルのピークを有する狭帯域光を照射する。

図１に戻り、内視鏡システム１の構成の説明を続ける。
第３伝送ケーブル７は、一端が光源装置６に着脱自在に接続され、他端が画像処理装置９に着脱自在に接続される。第３伝送ケーブル７は、画像処理装置９からの制御信号を光源装置６へ伝送する。

ライトガイド８は、一端が光源装置６に着脱自在に接続され、他端が挿入部２１に着脱自在に接続される。ライトガイド８は、光源装置６から供給された狭帯域光を挿入部２１に伝搬する。挿入部２１に伝搬された光は、挿入部２１の先端から出射され、生体内に照射される。生体内に照射された光は、挿入部２１内の光学系により結像（集光）される。

画像処理装置９は、ＣＰＵ等を用いて構成され、光源装置６、カメラヘッド２２および表示装置４の動作を統括的に制御する。画像処理装置９は、画像処理部９１と、記録部９２と、制御部９３と、入力部９４と、を有する。

画像処理部９１は、第１伝送ケーブル３を介してカメラヘッド２２から出力された画像信号に対して画像処理を行い、この画像処理を行った画像信号を表示装置４へ出力する。画像処理部９１は、取得部９１０と、カラー画像生成部９１１と、酸素飽和度算出部９１２と、表示制御部９１３と、を有する。

取得部９１０は、撮像素子２２２が生成した画像データおよび補正データ記録部９２１が記録する補正データを取得する。具体的には、取得部９１０は、光源装置６がＲ画素、Ｇ画素およびＢ画素それぞれの分光感度の波長帯域より狭く、互いに異なる波長帯域の狭帯域光であって、Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素それぞれの分光感度の波長帯域内にスペクトルのピークを有する複数の狭帯域光を被写体に照射した際に撮像素子２２２が生成する第１画像データを、白色光が照射された際に撮像素子２２２が生成するとみなすことができる第２画像データに補正するための補正データと、光源装置６が被写体に複数の狭帯域光を照射した際に撮像素子２２２が生成した第１画像データと、を取得する。

カラー画像生成部９１１は、光源装置６が被写体に複数の狭帯域光を照射した際に撮像素子２２２が生成した第１画像データと補正データ記録部９２１が記録する補正データとを用いて第２画像データに相当するカラー画像データを生成する。

酸素飽和度算出部９１２は、光源装置６が被写体に複数の狭帯域光を照射した際に撮像素子２２２が生成した第１画像データに含まれるＲ画素のＲ画素値とＧ画素のＧ画素値とを用いて、被写体の酸素飽和度を算出する。

表示制御部９１３は、表示装置４の表示態様を制御する。具体的には、表示制御部９１３は、カラー画像生成部９１１が生成したカラー画像データに対応するカラー画像に酸素飽和度算出部９１２が算出した酸素飽和度を重畳して表示装置４に表示させる。

記録部９２は、画像処理装置９が実行する各種プログラム、処理中のデータおよび画像データを記録する。記録部９２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＦｌａｓｈメモリ等を用いて構成される。また、記録部９２は、補正データ記録部９２１を有する。

補正データ記録部９２１は、光源装置６が被写体に複数の狭帯域光を照射した際に、撮像素子２２２が生成する第１画像データを、白色光が照射された際に撮像素子２２２が生成するとみなすことができる第２画像データに補正するための補正データを記録する。なお、補正データの詳細については、後述する。

制御部９３は、ＣＰＵ等を用いて構成される。制御部９３は、画像処理装置９の各部を統括的に制御する。また、制御部９３は、入力部９４から入力される指示信号に応じて、表示装置４、光源装置６およびカメラヘッド２２の動作を制御する。

入力部９４は、外部からの操作に応じた指示信号の入力を受け付ける。入力部９４は、キーボードやマウス等の入力インターフェースやスイッチ等を用いて構成される。

〔補正データの詳細〕
次に、補正データ記録部９２１が記録する補正データについて説明する。
本実施の形態１では、光源装置６が３種類の狭帯域光を照射するため、撮像素子２２２によって生成される被写体の画像データの色再現性が、従来の白色光源によって白色光を照射した際に撮像素子２２２が生成する画像データより劣る可能性がある。このため、本実施の形態１では、白色光源による白色光で照射した出力としてみなすための補正データを、予め図示しない治具やキャリブレーション装置等によって算出し、この算出した算出結果を補正データとして補正データ記録部９２１に記録する。

次に、補正データの算出方法について説明する。補正データを求めるためには、様々な手法がある。この方法として、図４に示すように、スペクトルが既知である複数の色パッチを含むキャリブレーション用チャートＣ１（例えばＭａｃｂｅｔｈ Ｃｏｌｏｒ Ｃｈｅｃｋｅｒ ＰａｔｃｈｅｓやＭｕｎｓｅｌｌ Ｃｈｉｐｓ）に対して、白色光源によって理想的な白色光（均一な白色光）を照射し、内視鏡２または撮像素子２２２によってキャリブレーション用チャートＣ１を撮像させる。この場合において、内視鏡２または撮像素子２２２が撮像した画像データとしてのｓＲＧＢデータをｄ_ｓＲＧＢとするとき、以下のように表すことができる。
ｄ_ｓＲＧＢ＝ＣＲ^ｔｈ ・・・（１）
ここで、ｄ_ｓＲＧＢは、３×ｎ行列（ｓＲＧＢ）を示し、Ｃは、３×３行列（ＸＹＺ→ｓＲＧＢ）を示し、Ｒは、ｍ×３行列（分光（ｍデータ）→ＸＹＺ）を示し、ｈは、ｍ×ｎ行列（分光データ（色パッチ数ｎ））を示す。さらに、Ｒ^ｔは、Ｒの転置行列を示す。

一方、キャリブレーション用チャートＣ１に対して、光源装置６が３種類の狭帯域光を同時に照射し、内視鏡２または撮像素子２２２によってキャリブレーション用チャートＣ１を撮像させた場合において、内視鏡２または撮像素子２２２が撮像した画像データとしてのｓＲＧＢデータをｄとするとき、以下のように表すことができる。
ｄ＝Ｓ^ｔＬｈ ・・・（２）
ここで、Ｓは、ｍ×３行列（撮像素子２２２の感度）を示し、Ｌは、ｍ×ｍ対角行列（光源装置６）を示す。さらに、Ｓ^ｔは、Ｓの転置行列を示す。

式（１）および式（２）より、
ｄ_ｓＲＧＢ＝ＣＲ^ｔ［Ｓ^ｔＬ］^−１ｄ ・・・（３）
ここで、Ｍ＝ＣＲ^ｔ［Ｓ^ｔＬ］^−１とした場合、以下の式（４）が成り立つ。
ｄ_ｓＲＧＢ＝Ｍｄ ・・・（４）
ここで、［Ｓ^ｔＬ］^−１は、Ｓ^ｔＬの逆行列を示す。

このように、図示しない白色光源やキャリブレーション用チャートＣ１を用いてＭを算出し、このＭを補正データとして補正データ記録部９２１に記録する。

〔内視鏡システムの動作〕
次に、内視鏡システム１が実行する処理について説明する。図５は、内視鏡システム１が実行する処理の概要を示すフローチャートである。

図５に示すように、まず、光源装置６は、画像処理装置９の制御のもと、第１光源部６１、第２光源部６２および第３光源部６３に照射させることによって、３種類の狭帯域光を同時に照射させる（ステップＳ１０１）。

続いて、取得部９１０は、第１伝送ケーブル３を介してカメラヘッド２２から画像信号を取得する（ステップＳ１０２）。この場合、取得部９１０は、補正データ記録部９２１から補正データも取得する。

その後、カラー画像生成部９１１は、カメラヘッド２２から取得した画像データを用いてカラー画像を生成する（ステップＳ１０３）。具体的には、カラー画像生成部９１１は、取得部９１０が補正データ記録部９２１から取得した補正データＭと、取得部９１０がカメラヘッド２２から取得した画像データＩ_{ｉｎｐｕｔ}と、を用いて、以下の式（５）を行うことによってカラー画像データＩ_{ｏｕｔｐｕｔ}を生成する。もちろん、カラー画像生成部９１１は、所定の画像処理、例えばデモザイキング等の画像処理を行うことによって、カラー画像データを生成する。
Ｉ_{ｏｕｔｐｕｔ}＝Ｍ×Ｉ_{ｉｎｐｕｔ} ・・・（５）

続いて、酸素飽和度算出部９１２は、画像データに含まれるＧ画素に対応するＧ信号（Ｇ画素値）とＲ画素に対応するＲ信号（Ｒ画素値）とを用いて、酸素飽和度を算出する（ステップＳ１０４）。

図６は、血中のヘモグロビンの吸収特性を示す図である。図６において、横軸が波長（ｎｍ）を示し、縦軸がモル吸収係数（ｃｍ^-１／ｍ）を示す。また、図６において、曲線Ｌ１０が還元ヘモグロビンのモル吸収係数を示し、曲線Ｌ１１が酸化ヘモグロビンのモル吸収係数を示す。さらに、図６において、直線Ｂ_Ｂが第３光源部６３によって照射される狭帯域光の波長帯域を示し、直線Ｂ_Ｇが第２光源部６２によって照射される狭帯域光の波長帯域を示し、直線Ｂ_Ｒが第１光源部６１によって照射される狭帯域光の波長帯域を示す。

血中のヘモグロビンには、酸素と結合していない還元ヘモグロビン（Ｈｂ）および酸素と結合している酸化ヘモグロビン（ＨｂＯ₂）の２種類がある。本実施の形態１で用いる酸素飽和度（ＳＰＯ₂）は、血液中の全てのヘモグロビンにおける酸化ヘモグロビンの割合を示す。酸素飽和度ＳＰＯ₂は、以下の式（６）によって定義される。

酸素飽和度は、ｂｅｅｒ−Ｌａｍｂｅｒｔ法によって、互いに異なる２つの波長を用いることによって算出することができる。従来の酸素飽和度を算出するのに用いられるパルスオキシメータは、例えば６６０ｎｍおよび９００ｎｍの光が用いられ、互いに異なる２つの波長をλ１、λ２とし、それぞれの得られる信号値のＡＣ成分およびＤＣ成分を、Ｉ_ＡＣ ^λ１、Ｉ_ＤＣ ^λ１、Ｉ_ＡＣ ^λ２、Ｉ_ＤＣ ^λ２とした場合、酸素飽和度ＳＰＯ₂は、以下の式（７）によって表すことができる。

ここで、ＡおよびＢは、補正係数であり、キャリブレーション処理を行うことによって予め求められる。

本実施の形態１では、酸素飽和度算出部９１２は、Ｉ_ＡＣ ^λ１、Ｉ_ＤＣ ^λ１、Ｉ_ＡＣ ^λ２、Ｉ_ＤＣ ^λ２を対象領域で画素平均して求めて酸素飽和度を算出する。具体的には、本実施の形態１では、λ１が５２０ｎｍ（Ｇ画素のＧ信号）であり、λ２が６６０ｎｍ（Ｒ画素のＲ信号）である。即ち、酸素飽和度算出部９１２は、撮像素子２２２が生成した画像データに対応する画像に含まれるＧ画素のＧ信号（Ｇ画素値）およびＲ画素のＲ信号（Ｒ画素値）を用いて、被写体の酸素飽和度を算出する。

図５に戻り、ステップＳ１０５以降の説明を続ける。
ステップＳ１０５において、表示制御部９１３は、カラー画像生成部９１１が生成したカラー画像に、酸素飽和度算出部９１２が算出した酸素飽和度を重畳して表示装置４に出力する。これにより、図７に示すように、表示装置４は、表示領域４１に、酸素飽和度Ｗ１が重畳されたカラー画像Ｐ１を表示する。これにより、ユーザは、カラー画像を見ながら、被検体の酸素飽和度を把握することができる。

続いて、入力部９４を介して被検体の観察を終了する指示信号が入力された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、内視鏡システム１は、本処理を終了する。これに対して、入力部９４を介して被検体の観察を終了する指示信号が入力されていない場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、内視鏡システム１は、ステップＳ１０１へ戻る。

以上説明した本発明の実施の形態１によれば、光源装置６が狭帯域光を被写体に照射し、カラー画像生成部９１１が補正データと撮像素子２２２によって生成された画像データを用いてカラー画像データを生成し、酸素飽和度算出部９１２が撮像素子２２２によって生成された画像データに含まれるＲ画素のＲ画素値とＧ画素のＧ画素値とを用いて、被写体の酸素飽和度を算出し、表示装置４がカラー画像に酸素飽和度を重畳して表示するので、装置を大型化することなく、カラー画像と酸素飽和度を同時に観察することができる。

また、本発明の実施の形態１によれば、撮像素子２２２によって同じタイミングで生成された画像データを用いて、カラー画像生成部９１１がカラー画像を生成するとともに、酸素飽和度算出部９１２が酸素飽和度を算出するので、精度の高い被写体の観察を行うことができる。

（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に係る内視鏡システムは、上述した実施の形態１に係る光源装置６および画像処理装置９の構成が異なるうえ、本実施の形態２に係る内視鏡システムは、補正データを更新する。以下においては、本実施の形態２に係る内視鏡システムの構成を説明後、本実施の形態２に係る内視鏡システムが実行する処理について説明する。

〔内視鏡システムの構成〕
図８は、本発明の実施の形態２に係る内視鏡システムの概略構成を示す図である。図８に示す内視鏡システム１ａは、上述した実施の形態１に係る内視鏡システム１の光源装置６および画像処理装置９に換えて、光源装置６ａおよび画像処理装置９ａを備える。

光源装置６ａは、上述した実施の形態１に係る光源装置６の構成に加えて、第４光源部６５を有する。第４光源部６５は、光源制御部６４の制御のもと、白色光を照射する。第４光源部６５は、キセノンランプや白色ＬＥＤランプ等を用いて構成される。

画像処理装置９ａは、上述した実施の形態１に係る画像処理部９１に換えて、画像処理部９１ａを備える。画像処理部９１ａは、上述した実施の形態１に係る画像処理部９１の構成に加えて、判定部９１４と、補正データ生成部９１５と、記録制御部９１６と、をさらに備える。

判定部９１４は、白色光が照射された際に撮像素子２２２が生成した第２画像データ、スペクトルが既知である複数の色パッチを有するキャリブレーション用チャートＣ１（校正部）に白色光を照射した際に、キャリブレーション用チャートＣ１を撮像素子２２２に撮像させて生成させた第３画像データおよび補正データ記録部９２１が記録する補正データに基づいて、内視鏡システム１ａが劣化しているか否かを判定する。

補正データ生成部９１５は、光源装置６ａが白色光を照射した際に、撮像素子２２２が生成した画像データ（第２画像データ）と、光源装置６ａが３種類の狭帯域光を照射した際に、撮像素子２２２が生成した画像データ（第１画像データ）と、を用いて、補正データを生成する。

記録制御部９１６は、判定部９１４によって内視鏡システム１ａが劣化していると判定された場合、補正データ生成部９１５が生成した最新の補正データを、補正データ記録部９２１に記録させて更新する。

〔内視鏡システムの動作〕
次に、内視鏡システム１ａが実行する補正データ更新処理について説明する。図９は、内視鏡システム１ａが実行する補正データ更新処理の概要を示すフローチャートである。また、内視鏡システム１ａが補正データ更新処理を行う場合、内視鏡システム１ａは、上述したキャリブレーション用チャートＣ１に照明光を照射して撮像する。なお、本実施の形態２に係る内視鏡システム１ａは、上述した実施の形態１に係る内視鏡システム１と同様の処理を行う。具体的には、内視鏡システム１ａは、被検体の観察時に、光源装置６ａに狭帯域光を照射させ、撮像素子２２２が生成した画像データと補正データ記録部９２１が記録する補正データとを用いて、カラー画像生成部９１１がカラー画像を生成し、表示制御部９１３が酸素飽和度算出部９１２によって算出された酸素飽和度をカラー画像に合成して表示装置４に出力する（図７を参照）。

図９に示すように、まず、制御部９３は、光源装置６ａを制御することによって、光源装置６ａに狭帯域光をキャリブレーション用チャートＣ１に照射させる（ステップＳ２０１）。

続いて、取得部９１０は、光源装置６ａが狭帯域光をキャリブレーション用チャートＣ１に照射した際に、撮像素子２２２が生成した画像データを取得する（ステップＳ２０２）。

その後、制御部９３は、光源装置６ａを制御することによって、光源装置６ａに白色光をキャリブレーション用チャートＣ１に照射させる（ステップＳ２０３）。

続いて、取得部９１０は、光源装置６ａが白色光をキャリブレーション用チャートＣ１に照射した際に、撮像素子２２２が生成した画像データを取得する（ステップＳ２０４）。

その後、判定部９１４は、内視鏡システム１ａが劣化しているか否かを判定する（ステップＳ２０５）。具体的には、判定部９１４は、ステップＳ２０２において取得した画像データ、ステップＳ２０４において取得した画像データおよび補正データ記録部９２１が記録する補正データに基づいて、光源装置６ａおよび撮像素子２２２に劣化が生じているか否かを判定する。より具体的には、判定部９１４は、光源装置６ａが白色光をキャリブレーション用チャートＣ１に照射した際に、撮像素子２２２が生成した画像データＩ２から光源装置６ａが狭帯域光をキャリブレーション用チャートＣ１に照射した際に撮像素子２２２が生成した画像データＩ１と補正データＭとを乗算した値を減算した値の絶対値が所定の閾値εより小さいか否かを判定する（｜Ｉ２−Ｉ１×Ｍ｜＜ε）。判定部９１４が内視鏡システム１ａに劣化が生じていると判定した場合（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、内視鏡システム１ａは、ステップＳ２０６へ移行する。これに対して、判定部９１４が内視鏡システム１ａに劣化が生じていないと判定した場合（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、内視鏡システム１ａは、本処理を終了する。

ステップＳ２０６において、補正データ生成部９１５は、補正データを生成する。具体的には、補正データ生成部９１５は、ステップＳ２０４において取得した画像データＩ２を、ステップＳ２０２において取得した画像データＩ１で除算した値（Ｉ２／Ｉ１）を補正データＭとして生成する。

続いて、記録制御部９１６は、補正データ生成部９１５が生成した補正データを、補正データ記録部９２１に記録して更新する（ステップＳ２０７）。ステップＳ２０７の後、内視鏡システム１ａは、本処理を終了する。

以上説明した本発明の実施の形態２によれば、補正データ生成部９１５がキャリブレーション用チャートＣ１に白色光を照射した際の画像データ（第３画像データ）と光源装置６ａが狭帯域光を照射した際の画像データ（第２画像データ）とを用いて補正データを生成するので、精度の高いカラー画像と酸素飽和度を同時に観察することができる。

また、本発明の実施の形態２によれば、判定部９１４によって内視鏡システム１ａが劣化していると判定された場合、補正データ生成部９１５が補正データを生成するので、内視鏡システム１ａの劣化の度合いに関わらず、カラー画像生成部９１１が精度の高いカラー画像を生成することができる。

（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に係る内視鏡システムは、上述した実施の形態１に係るカメラヘッド２２および画像処理装置９の構成が異なるうえ、実行する処理が異なる。具体的には、本実施の形態３に係る内視鏡システムは、蛍光画像をさらにカラー画像に合成して表示する。以下においては、本実施の形態３に係る内視鏡システムの構成を説明後、本実施の形態３に係る内視鏡システムが実行する処理について説明する。

図１０は、本発明の実施の形態３に係る内視鏡システムの概略構成を示す図である。図１０に示す内視鏡システム１ｂは、上述した実施の形態１に係る内視鏡システム１の内視鏡２および画像処理装置９に換えて、内視鏡２ｂおよび画像処理装置９ｂを備える。

内視鏡２ｂは、上述した実施の形態１に係るカメラヘッド２２に換えて、カメラヘッド２２ｂを備える。

カメラヘッド２２ｂは、上述した実施の形態１に係るカメラヘッド２２の構成に加えて、ノッチフィルタ２２３と、切替部２２４と、を有する。

ノッチフィルタ２２３は、所定の波長帯域の光を透過させる。図１１は、第１光源部６１、第２光源部６２および第３光源部６３の各々が照射する狭帯域光と、Ｂ画素、Ｇ画素およびＲ画素の各々の分光感度と、ノッチフィルタ２２３の透過特性との関係を示す図である。また、図１１において、曲線ＬＢ１がＢ画素の分光感度を示し、曲線ＬＧ１がＧ画素の分光感度を示し、曲線ＬＲ１がＲ画素の分光感度を示し、曲線ＬＢ２が第３光源部６３によって照射される狭帯域光の強度を示し、曲線ＬＧ２が第２光源部６２によって照射される狭帯域光の強度を示し、曲線ＬＲ２が第１光源部６１によって照射される狭帯域光の強度を示す。さらに、図１１において、曲線ＬＷ１が第３光源部６３による狭帯域光によって励起した蛍光の強度を示し、折れ線ＬＮ１がノッチフィルタ２２３の透過特性を示す。

図１１に示すように、ノッチフィルタ２２３は、励起光源として機能する第３光源部６３が照射する狭帯域光のみカットする。これにより、Ｂ画素は、第３光源部６３が照射した狭帯域光によって励起した蛍光のみを撮像することができる。このような励起を発生させる薬剤として、例えばＴ２−ＭＰ ＥｖｉｔａｇのＬａｋｅ Ｐｌａｃｉｄ Ｂｌｕｅがある。この薬剤は、励起光が４００ｎｍであり、蛍光が４９０ｎｍである。なお、ノッチフィルタ２２３は、励起を発生させる薬剤や狭帯域光に応じて、カットする波長帯域を変更することができる。

図１０に戻り、内視鏡システム１ｂの構成の説明を続ける。
切替部２２４は、画像処理装置９ｂの制御のもと、ノッチフィルタ２２３を挿入部２１の光学系の光路上に挿脱可能に移動させる。切替部２２４は、ステッピングモータやＤＣモータ等を用いて構成される。なお、切替部２２４は、ノッチフィルタ２２３を保持し、回転に応じて光路Ｏ１上に挿入する回転機構によって構成してもよい。

画像処理装置９ｂは、上述した実施の形態１に係る画像処理部９１に換えて、画像処理部９１ｂを備える。

画像処理部９１ｂは、上述した実施の形態１に係る画像処理部９１の構成に加えて、蛍光画像生成部９１７をさらに備える。

蛍光画像生成部９１７は、ノッチフィルタ２２３が撮像素子２２２の受光面に挿入されている場合において、光源装置６が複数の狭帯域光を照射したとき、撮像素子２２２が生成した第４画像データに基づいて、被写体の蛍光画像データを生成する。

〔内視鏡システムの処理〕
次に、内視鏡システム１ｂが実行する処理について説明する。図１２は、内視鏡システム１ｂが実行する処理の概要を示すフローチャートである。

図１２に示すように、まず、内視鏡システム１ｂが入力部９４を介して蛍光モードが設定されている場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、切替部２２４は、画像処理装置９ｂの制御のもと、ノッチフィルタ２２３を挿入部２１の光学系の光路Ｏ１上に挿入する（ステップＳ３０２）。ステップＳ３０２の後、内視鏡システム１ｂは、後述するステップＳ３０３へ移行する。

ステップＳ３０３およびステップＳ３０４は、上述した図５のステップＳ１０１およびステップＳ１０２にそれぞれ対応する。

ステップＳ３０５において、蛍光画像生成部９１７は、撮像素子２２２が生成した第４画像データに対応する画像に含まれるＢ画素の画素値に基づいて、蛍光画像データを生成する。ステップＳ３０６は、上述した図５のステップＳ１０４に対応する。ステップＳ３０６の後、内視鏡システム１ｂは、ステップＳ３０７へ移行する。

続いて、記録部９２にノッチフィルタ２２３が撮像素子２２２の受光面に挿入される直前に、カラー画像生成部９１１が生成したカラー画像データがある場合、例えば蛍光画像生成部９１７が蛍光画像データを生成する前に、ノッチフィルタ２２３が撮像素子２２２の受光面に挿入されていない状態で撮像素子２２２によって生成された画像データに基づいてカラー画像生成部９１１が生成した１フレーム前のカラー画像データがある場合（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）、内視鏡システム１ｂは、後述するステップＳ３０８へ移行する。これに対して、記録部９２にノッチフィルタ２２３が撮像素子２２２の受光面に挿入される直前に、カラー画像生成部９１１が生成したカラー画像データがない場合（ステップＳ３０７：Ｎｏ）、内視鏡システム１ｂは、後述するステップＳ３０９へ移行する。

ステップＳ３０８において、表示制御部９１３は、記録部９２に記録されたカラー画像生成部９１１によって生成されたカラー画像に、酸素飽和度算出部９１２が算出した酸素飽和度および蛍光画像生成部９１７が生成した蛍光画像を重畳して表示装置４に表示させる。これにより、表示装置４は、図１３Ａに示すように、カラー画像Ｐ１に酸素飽和度Ｗ１および蛍光画像Ｗ２を重畳して表示することができる。ステップＳ３０８の後、内視鏡システム１ｂは、後述するステップＳ３１０へ移行する。

ステップＳ３０９において、表示制御部９１３は、蛍光画像生成部９１７が生成した蛍光画像に、酸素飽和度算出部９１２が算出した酸素飽和度を重畳して表示装置４に表示させる。これにより、表示装置４は、図１３Ｂに示すように、蛍光画像Ｐ１に酸素飽和度Ｗ１を重畳して表示することができる。ステップＳ３０９の後、内視鏡システム１ｂは、後述するステップＳ３１０へ移行する。

ステップＳ３１０において、入力部９４から被検体の観察を終了する指示信号が入力された場合（ステップＳ３１０：Ｙｅｓ）、内視鏡システム１ｂは、本処理を終了する。これに対して、入力部９４から被検体の観察を終了する指示信号が入力されていない場合（ステップＳ３１０：Ｎｏ）、内視鏡システム１ｂは、上述したステップＳ３０１へ戻る。

ステップＳ３０１において、内視鏡システム１ｂが入力部９４を介して蛍光モードが設定されていない場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、切替部２２４は、画像処理装置９ｂの制御のもと、ノッチフィルタ２２３を挿入部２１の光学系の光路Ｏ１上から退避させる（ステップＳ３１１）。

ステップＳ３１２〜ステップＳ３１６は、上述した図５のステップＳ１０１〜ステップＳ１０５にそれぞれ対応する。なお、ステップＳ３１４において、カラー画像生成部９１１は、カメラヘッド２２から取得した画像データを用いて生成したカラー画像を記録部９２に記録する。ステップＳ３１６の後、内視鏡システム１ｂは、ステップＳ３１０へ移行する。

以上説明した本発明の実施の形態３によれば、蛍光画像、カラー画像および酸素飽和度を同時に観察することができる。

（その他の実施の形態）
本発明の実施の形態１〜３では、画像データに対応する画像における酸素飽和度の平均値をカラー画像に合成していたが、図１４に示すように、酸素飽和度算出部９１２が所定の領域毎に分割し、この分割した領域毎の酸素飽和度を算出し、表示制御部９１３が酸素飽和度算出部９１２によって算出された複数の酸素飽和度の平均値をカラー画像に重畳してもよい。さらに、図１４に示すように、表示制御部９１３は、領域毎の酸素飽和度を比較し、他の領域より酸素飽和度が高い領域Ｔ１や領域Ｔ２の表示態様を変更、例えばハイライト表示や強調表示させて表示装置４に表示させてもよい。さらにまた、表示制御部９１３は、図１５に示すように、酸素飽和度の値によって分割した枠Ｆ１の表示態様、例えば酸素飽和度が低い順に、赤→黄色→緑と表示してもよい。また、表示制御部９１３は、図１６に示すように、酸素飽和度の値が閾値以下の領域のみ表示態様を変更、具体的には、枠Ｆ２を強調表示（例えば赤）してもよい。また、表示制御部９１３は、図１７に示すように、酸素飽和度算出部９１２が算出した領域毎に酸素飽和度をカラー画像Ｐ１に重畳して表示装置４に表示させてもよい。この場合、表示制御部９１３は、酸素飽和度に応じて表示態様を変更、例えば酸素飽和度が低い順に、赤→黄色→緑と数値を変更して表示させてもよい。

また、上述した実施の形態１〜３では、発光ＬＥＤを用いて第１光源部〜第３光源部を構成していたが、例えばハロゲン光源のように可視光波長帯域および近赤外波長帯域の光を照射する光源を用いて構成してもよい。

また、上述した実施の形態１〜３では、フィルタとして、広帯域フィルタＲ、広帯域フィルタＧおよび広帯域フィルタＢの原色フィルタを用いていたが、例えばマゼンタ、シアンおよびイエロー等の補色フィルタを用いてもよい。

また、上述した実施の形態１〜３では、光学系、カラーフィルタおよび撮像素子が内視鏡に組み込まれていたが、光学系、カラーフィルタおよび撮像素子をユニット内に収容し、このユニットが画像処理装置を組み込んだ携帯機器に対して着脱自在であってもよい。もちろん、光学系を鏡筒内に収容し、この鏡筒を、カラーフィルタ、撮像素子および画像処理部を収容したユニットに対して着脱自在に構成してもよい。

また、上述した実施の形態１〜３では、酸素飽和度算出部が画像処理装置に設けられていたが、例えば双方向に通信可能な携帯機器、時計および眼鏡等のウエアラブル機器に酸素飽和度を算出可能な機能をプログラムやアプリケーションソフトによって実現し、撮像装置によって生成された画像データを送信することによって、携帯機器やウエアラブル機器で被写体の酸素飽和度を算出するようにしてもよい。

また、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。例えば、本発明の説明に用いた内視鏡システム以外にも、撮像装置、携帯電話やスマートフォンにおける撮像素子を備えた携帯機器やウエアラブル機器、ビデオカメラ、内視鏡、監視カメラ、顕微鏡のような光学機器を通して被写体を撮影する撮像装置等、被写体を撮像可能ないずれの機器にも適用できる。

また、上述した実施の形態における内視鏡システムによる各処理の手法、即ち、各フローチャートに示す処理は、いずれもＣＰＵ等の制御部に実行させることができるプログラムとして記憶させておくこともできる。この他、メモリカード（ＲＯＭカード、ＲＡＭカード等）、磁気ディスク、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の外部記憶装置の記憶媒体に格納して配布することができる。そして、ＣＰＵ等の制御部は、この外部記憶装置の記憶媒体に記憶されたプログラムを読み込み、この読み込んだプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行することができる。

また、本発明は、上述した実施の形態および変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階では、発明の要旨を逸脱しない範囲内で構成要素を変形して具体化することができる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、上述した実施の形態および変形例に記載した全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、各実施の形態および変形例で説明した構成要素を適宜組み合わせてもよい。

また、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能である。

１，１ａ，１ｂ 内視鏡システム
２ 内視鏡
３ 第１伝送ケーブル
４ 表示装置
５ 第２伝送ケーブル
６，６ａ 光源装置
７ 第３伝送ケーブル
８ ライトガイド
９，９ａ，９ｂ 画像処理装置
２１ 挿入部
２２，２２ｂ カメラヘッド
４１ 表示領域
６１ 第１光源部
６２ 第２光源部
６３ 第３光源部
６４ 光源制御部
６５ 第４光源部
９１ 画像処理部
９２ 記録部
９３ 制御部
９４ 入力部
２２１ カラーフィルタ
２２２ 撮像素子
２２３ ノッチフィルタ
２２４ 切替部
９１０ 取得部
９１１ カラー画像生成部
９１２ 酸素飽和度算出部
９１３ 表示制御部
９１４ 判定部
９１５ 補正データ生成部
９１６ 記録制御部
９１７ 蛍光画像生成部
９２１ 補正データ記録部

Claims (10)

1. 赤色の波長帯域の光を受光するＲ画素、緑色の波長帯域の光を受光するＧ画素および青色の波長帯域の光を受光するＢ画素を用いて所定の配列パターンを形成し、各画素が受光した光を光電変換することによって画像データを生成する撮像素子と、
   前記Ｒ画素、前記Ｇ画素および前記Ｂ画素それぞれの分光感度の波長帯域より狭く、互いに異なる波長帯域の狭帯域光であって、前記Ｒ画素、前記Ｇ画素および前記Ｂ画素それぞれの分光感度の波長帯域内にスペクトルのピークを有する３つの狭帯域光を被写体に照射する光源装置と、
   前記光源装置が前記被写体に前記３つの狭帯域光を照射した際に、前記撮像素子が生成する第１画像データを、白色光が照射された際に前記撮像素子が生成するとみなすことができる第２画像データに補正するための補正データを記録する記録部と、
   前記光源装置が前記被写体に前記複数の狭帯域光を照射した際に前記撮像素子が生成した前記第１画像データと前記補正データとを用いて前記第２画像データに相当するカラー画像データを生成するカラー画像生成部と、
   前記光源装置が前記被写体に前記複数の狭帯域光を照射した際に前記撮像素子が生成した前記第１画像データに含まれる前記Ｒ画素のＲ画素値と前記Ｇ画素のＧ画素値とを用いて、前記被写体の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、
   前記カラー画像生成部が生成した前記カラー画像データに対応するカラー画像および前記酸素飽和度算出部が算出した前記酸素飽和度を表示する表示装置と、
   を備えたことを特徴とする内視鏡システム。
2. スペクトルが既知である複数の色パッチを有する校正部に白色光を照射した際に、該校正部を前記撮像素子が撮像して生成した第３画像データ、および前記光源装置によって前記校正部に前記３つの狭帯域光を照射した際に、該校正部を前記撮像素子が撮像して生成した前記第１画像データに基づいて、前記補正データを生成する補正データ生成部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記第２画像データ、前記第３画像データおよび前記記録部が記録する前記補正データに基づいて、少なくとも前記光源装置が劣化しているか否かを判定する判定部と、
   前記判定部によって前記光源装置が劣化していると判定された場合、前記補正データ生成部が生成した最新の前記補正データを、前記記録部に記録させて更新する記録制御部と、
   をさらに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. 前記複数の狭帯域光のいずれか一つの波長帯域のみをカットするノッチフィルタと、
   前記ノッチフィルタを、前記撮像素子の受光面に挿脱可能に移動させる切替部と、
   前記ノッチフィルタが前記撮像素子の受光面に挿入されている場合において、前記光源装置が前記複数の狭帯域光を照射したとき、前記撮像素子が生成した第４画像データに基づいて、前記被写体の蛍光画像データを生成する蛍光画像生成部と、
   を備え、
   前記表示装置は、前記カラー画像データ、前記酸素飽和度および前記蛍光画像データを表示することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の内視鏡システム。
5. 前記カラー画像生成部が生成した前記カラー画像データに対応するカラー画像に前記酸素飽和度算出部が算出した前記酸素飽和度を重畳して前記表示装置に表示させる表示制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の内視鏡システム。
6. 前記酸素飽和度算出部は、前記第１画像データに対応する第１画像を所定の領域毎に分割し、各領域の前記酸素飽和度を算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の内視鏡システム。
7. 前記光源装置は、
   前記Ｒ画素の分光感度の波長帯域より狭く、スペクトルのピークが６６０ｎｍの狭帯域光を照射する第１光源部と、
   前記Ｇ画素の分光感度の波長帯域より狭く、スペクトルのピークが５２０ｎｍの狭帯域光を照射する第２光源部と、
   前記Ｂ画素の分光感度の波長帯域より狭く、スペクトルのピークが４１５ｎｍの狭帯域光を照射する第３光源部と、
   を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の内視鏡システム。
8. 赤色の波長帯域の光を受光するＲ画素、緑色の波長帯域の光を受光するＧ画素および青色の波長帯域の光を受光するＢ画素を用いて所定の配列パターンを形成した撮像素子によって生成された画像データに対して画像処理を行う画像処理装置であって、
   前記Ｒ画素、前記Ｇ画素および前記Ｂ画素それぞれの分光感度の波長帯域より狭く、互いに異なる波長帯域の狭帯域光であって、前記Ｒ画素、前記Ｇ画素および前記Ｂ画素それぞれの分光感度の波長帯域内にスペクトルのピークを有する３つの狭帯域光を被写体に照射した際に前記撮像素子が生成する第１画像データを、白色光が照射された際に前記撮像素子が生成するとみなすことができる第２画像データに補正するための補正データと、前記被写体に前記３つの狭帯域光を照射した際に前記撮像素子が生成した前記第１画像データと、を取得する取得部と、
   前記取得部が取得した前記第１画像データと前記補正データとを用いて前記第２画像データに相当するカラー画像データを生成するカラー画像生成部と、
   前記被写体に前記３つの狭帯域光を照射した際に前記撮像素子が生成した前記画像データに含まれる前記Ｒ画素のＲ画素値と前記Ｇ画素のＧ画素値とを用いて、前記被写体の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、
   を備えたことを特徴とする画像処理装置。
9. 赤色の波長帯域の光を受光するＲ画素、緑色の波長帯域の光を受光するＧ画素および青色の波長帯域の光を受光するＢ画素を用いて所定の配列パターンを形成した撮像素子によって生成された画像データに対して画像処理を行う画像処理方法であって、
   前記Ｒ画素、前記Ｇ画素および前記Ｂ画素それぞれの分光感度の波長帯域より狭く、互いに異なる波長帯域の狭帯域光であって、前記Ｒ画素、前記Ｇ画素および前記Ｂ画素それぞれの分光感度の波長帯域内にスペクトルのピークを有する３つの狭帯域光を被写体に照射した際に前記撮像素子が生成する第１画像データを、白色光が照射された際に前記撮像素子が生成するとみなすことができる第２画像データに補正するための補正データと、前記被写体に前記３つの狭帯域光を照射した際に前記撮像素子が生成した前記第１画像データと、を取得する取得ステップと、
   前記取得ステップにおいて取得した前記第１画像データと前記補正データとを用いて前記第２画像データに相当するカラー画像データを生成するカラー画像生成ステップと、
   前記第１画像データに含まれる前記Ｒ画素のＲ画素値と前記Ｇ画素のＧ画素値とを用いて、前記被写体の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出ステップと、
   を含むことを特徴とする画像処理方法。
10. 赤色の波長帯域の光を受光するＲ画素、緑色の波長帯域の光を受光するＧ画素および青色の波長帯域の光を受光するＢ画素を用いて所定の配列パターンを形成した撮像素子によって生成された画像データに対して画像処理を行う画像処理装置に、
    前記Ｒ画素、前記Ｇ画素および前記Ｂ画素それぞれの分光感度の波長帯域より狭く、互いに異なる波長帯域の狭帯域光であって、前記Ｒ画素、前記Ｇ画素および前記Ｂ画素それぞれの分光感度の波長帯域内にスペクトルのピークを有する３つの狭帯域光を被写体に照射した際に前記撮像素子が生成する第１画像データを、白色光が照射された際に前記撮像素子が生成するとみなすことができる第２画像データに補正するための補正データと、前記被写体に前記複数の狭帯域光を照射した際に前記撮像素子が生成した前記第１画像データと、を取得する取得ステップと、
    前記取得ステップにおいて取得した前記第１画像データと前記補正データとを用いて前記第２画像データに相当するカラー画像データを生成するカラー画像生成ステップと、
    前記第１画像データに含まれる前記Ｒ画素のＲ画素値と前記Ｇ画素のＧ画素値とを用いて、前記被写体の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出ステップと、
    を実行させることを特徴とするプログラム。

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