WO2017090366A1

WO2017090366A1 - 内視鏡システムおよび撮影方法

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Publication number: WO2017090366A1
Application number: PCT/JP2016/081681
Authority: WO
Inventors: 伊藤　光一郎
Original assignee: オリンパス株式会社
Priority date: 2015-11-25
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2017-06-01
Also published as: JPWO2017090366A1; US10952598B2; CN108289599B; JP6293384B2; CN108289599A; US20180263479A1

Abstract

狭帯域光観察の解像度を向上するとともに白色光観察時の色再現性を向上する。Ｂ、Ｇ、Ｍｇの３種類の色フィルタを備えた撮像素子４と、撮像素子４により取得された信号を処理して画像を生成する画像プロセッサ５とを備え、画像プロセッサ５が、Ｂ信号とＭｇ信号との比率を算出する比率算出部１２と、比率算出部１２により算出された比率に基づいてＲ信号を生成するＲ信号生成部１３とを備える内視鏡システム１を提供する。

Description

内視鏡システムおよび撮影方法

　本発明は、内視鏡システムおよび撮影方法に関するものである。

　従来、ＲＧＢの原色カラーフィルタを備え、Ｇ画素に主感度領域と副感度領域とを有するカラーフィルタを配置し、Ｇ画素の画素値から副感度領域の成分を抽出する内視鏡システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１２－１７０６３９号公報

　しかしながら、特許文献１の内視鏡システムは、狭帯域光の画像の解像度を向上することを意図しているが、白色光観察を行う場合には、副感度領域が混色して色再現性が低下するという不都合がある。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、狭帯域光の解像度を向上するとともに白色光観察時の色再現性を向上することができる内視鏡システムおよび撮影方法を提供することを目的としている。

　上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
　本発明の一態様は、Ｂ、Ｇ、Ｍｇの３種類の色フィルタを備えた撮像素子と、該撮像素子により取得された信号を処理して画像を生成する画像プロセッサとを備え、該画像プロセッサが、Ｂ信号とＭｇ信号との比率を算出する比率算出部と、該比率算出部により算出された比率に基づいてＲ信号を生成するＲ信号生成部とを備える内視鏡システムを提供する。

　本態様によれば、撮像素子により取得されたＭｇ信号にはＲ信号とＢ信号とが混じっているので、比率算出部によりＢ信号とＭｇ信号との比率を算出し、Ｒ信号生成部が比率に基づいてＲ信号を生成することにより、Ｂ信号の混じっていないＲ信号、Ｇ信号およびＢ信号を用いて、混色がなく色再現性が高い白色光画像を生成することができる。

　上記態様においては、前記比率算出部による比率の算出に用いる前記Ｂ信号および前記Ｍｇ信号は、Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｒ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときに取得される信号であることが好ましい。
　このようにすることで、Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｒ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が撮像素子に入射する撮影条件で撮影して、Ｍｇ画素によりＲ領域の影響を受けていないＢ領域の信号を得ることができる。

　上記態様においては、前記Ｒ信号生成部が、下式に基づいてＲ信号を生成してもよい。

　ここで、ｂＢは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＢ信号、ｂＭｇは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＭｇ信号である。

　このようにすることで、Ｂ領域の光が撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＢ信号とＭｇ信号との比率分のＢ領域の信号をＭｇ信号から減算することができ、Ｂが混色している部分を取り除いて、色再現性が高い白色光画像を生成することができる。

　上記態様においては、前記Ｒ信号を生成する際のＢ信号が、Ｍｇ画素近傍のＢ画素の信号であってもよい。
　このようにすることで、色の変化がある被写体を撮影する場合であっても滑らかな色の変化を再現することができる。

　本発明の他の態様は、Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｒ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が撮像素子に入射する第１の撮像条件で撮影を行う第１のステップと、Ｒ領域、Ｇ領域およびＢ領域の分光特性に均等に強度を有する光が撮像素子に入射する第２の撮像条件で前記第１のステップとほぼ同時に撮影を行う第２のステップとを含む撮影方法を提供する。

　本態様によれば、第１の撮像条件で撮影することにより、Ｒ信号を生成する際に用いるＢ領域の信号を得ることができ、比率を精度よく算出することができる。第１の撮像条件で撮影を行う際に、ほぼ同時に第２の撮像条件で撮影を行うことにより、ホワイトバランスを同時に取得することができ、手間を減らすことができる。

　本発明の他の態様は、Ｂ、Ｇ、Ｍｇの３種類の色フィルタを備えた撮像素子と、該撮像素子により取得された信号を処理して画像を生成する画像プロセッサとを備え、該画像プロセッサが、Ｂ信号とＭｇ信号との比率およびＧ信号とＭｇ信号との比率を算出する比率算出部と、該比率算出部により算出された比率に基づいてＲ信号を生成するＲ信号生成部とを備える内視鏡システムを提供する。

　本態様によれば、撮像素子により取得されたＭｇ信号にはＲ信号とＢ信号に加えてＧ信号が混じっている場合があり、比率算出部によりＢ信号とＭｇ信号との比率およびＧ信号とＭｇ信号との比率を算出し、これらの比率に基づいてＲ信号生成部がＲ信号を生成することにより、Ｂ信号の混じっていないＲ信号、Ｇ信号およびＢ信号を用いて、混色がなく色再現性が高い白色光画像を生成することができる。

　上記態様においては、前記比率算出部による比率の算出に用いる前記Ｂ信号および前記Ｍｇ信号は、Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｇ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときに取得される信号であり、前記比率算出部による比率の算出に用いる前記Ｇ信号および前記Ｍｇ信号は、Ｇ領域の分光特性に強度を有し、Ｂ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときに取得される信号であってもよい。

　このようにすることで、Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｇ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が撮像素子に入射する撮影条件で撮影して、Ｍｇ画素によりＧ領域およびＲ領域の影響を受けていないＢ領域の信号を得ることができる。同様に、Ｇ領域の分光特性に強度を有し、Ｂ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が撮像素子に入射する撮影条件で撮影して、Ｍｇ画素によりＢ領域およびＲ領域の影響を受けていないＧ領域の信号を得ることができる。

　ここで、ｂＢは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＢ信号、ｂＭｇは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＭｇ信号、ｇＧは、Ｇ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＧ信号、ｇＭｇは、Ｇ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＭｇ信号である。

　このようにすることで、Ｂ領域の光が撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＢ信号とＭｇ信号との比率分のＢ領域の信号をＭｇ信号から減算し、Ｇ領域の光が撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＧ信号とＭｇ信号との比率分のＧ領域の信号をＭｇ信号から減算することができ、ＢおよびＧが混色している部分を取り除いて、色再現性が高い白色光画像を生成することができる。

　上記態様においては、前記Ｒ信号を生成する際のＢ信号およびＧ信号が、Ｍｇ画素近傍のＢ画素およびＧ画素の信号であってもよい。
　このようにすることで、色の変化がある被写体を撮影する場合であっても滑らかな色の変化を再現することができる。

　本発明の他の態様は、Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｇ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が撮像素子に入射する第１の撮像条件で撮影を行う第１のステップと、Ｇ領域の分光特性に強度を有し、Ｂ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が前記撮像素子に入射する第２の撮像条件で撮影を行う第２のステップとを含む撮影方法を提供する。

　本態様によれば、第１の撮像条件で撮影することにより、Ｂ領域の信号を得ることができ、第２の撮像条件で撮影することにより、Ｇ領域の信号を得ることができ、各比率を精度よく算出することができる。

　上記態様においては、Ｒ領域、Ｇ領域およびＢ領域の分光特性に均等に強度を有する光が前記撮像素子に入射する第３の撮像条件で撮影を行う第３のステップを含んでいてもよい。
　このようにすることで、第１の撮像条件および第２の撮像条件で撮影を行う際に、ほぼ同時に第３の撮像条件で撮影を行うことにより、ホワイトバランスを同時に取得することができ、手間を減らすことができる。

　本発明の他の態様は、Ｂ、Ｃｙ、Ｒの３種類の色フィルタを備えた撮像素子と、該撮像素子により取得された信号を処理して画像を生成する画像プロセッサとを備え、該画像プロセッサが、Ｂ信号とＣｙ信号との比率を算出する比率算出部と、該比率算出部により算出された比率に基づいてＧ信号を生成するＧ信号生成部とを備える内視鏡システムを提供する。

　本態様によれば、撮像素子により取得されたＣｙ信号にはＧ信号とＢ信号とが混じっているため、比率算出部によりＢ信号とＣｙ信号との比率を算出し、この比率に基づいてＧ信号生成部がＧ信号を生成することにより、Ｂ信号の混じっていないＧ信号、Ｒ信号およびＢ信号を用いて、混色がなく色再現性が高い白色光画像を生成することができる。

　上記態様においては、前記比率算出部による比率の算出に用いる前記Ｂ信号および前記Ｃｙ信号は、Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｇ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときに取得される信号であることが好ましい。
　このようにすることで、Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｇ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が撮像素子に入射する撮影条件で撮影して、Ｃｙ画素によりＧ領域の影響を受けていないＢ領域の信号を得ることができる。

　上記態様においては、前記Ｇ信号生成部が、下式に基づいてＧ信号を生成してもよい。

　ここで、ｂＢは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＢ信号、ｂＣｙは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＣｙ信号である。

　このようにすることで、Ｂ領域の光が撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＢ信号とＣｙ信号との比率分のＢ領域の信号をＣｙ信号から減算することができ、Ｂが混色している部分を取り除いて、色再現性が高い白色光画像を生成することができる。

　上記態様においては、前記Ｇ信号を生成する際のＢ信号が、Ｃｙ画素近傍のＢ画素の信号であってもよい。
　このようにすることで、色の変化がある被写体を撮影する場合であっても滑らかな色の変化を再現することができる。

　本発明の他の態様は、Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｇ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が撮像素子に入射する第１の撮像条件で撮影を行う第１のステップと、Ｒ領域、Ｇ領域およびＢ領域の分光特性に均等に強度を有する光が前記撮像素子に入射する第２の撮像条件で前記第１のステップとほぼ同時に撮影を行う第２のステップとを含む撮影方法を提供する。

　本態様によれば、第１の撮像条件で撮影することにより、Ｇ信号を生成する際に用いるＢ領域の信号を得ることができ、比率を精度よく算出することができる。第１の撮像条件で撮影を行う際に、ほぼ同時に第２の撮像条件で撮影を行うことにより、ホワイトバランスを同時に取得することができ、手間を減らすことができる。

　本発明の他の態様は、Ｂ、Ｃｙ、Ｍｇの３種類の色フィルタを備えた撮像素子と、該撮像素子により取得された信号を処理して画像を生成する画像プロセッサとを備え、該画像プロセッサが、Ｂ信号とＭｇ信号との比率およびＢ信号とＣｙ信号との比率を算出する比率算出部と、該比率算出部により算出された比率に基づいて、Ｒ信号およびＧ信号を生成するＲＧ信号生成部とを備える内視鏡システムを提供する。

　本態様によれば、撮像素子により取得されたＣｙ信号にはＧ信号とＢ信号とが混じっており、Ｍｇ信号にはＲ信号とＢ信号とが混じっているため、比率算出部によりＢ信号とＭｇ信号との比率およびＢ信号とＣｙ信号との比率を算出し、この比率に基づいてＲＧ信号生成部がＲ信号およびＧ信号を生成することにより、Ｂ信号の混じっていないＧ信号、Ｒ信号およびＢ信号を用いて、混色がなく色再現性が高い白色光画像を生成することができる。

　上記態様においては、前記比率算出部による比率の算出に用いる前記Ｂ信号、前記Ｍｇ信号および前記Ｃｙ信号は、Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｇ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときに取得される信号であることが好ましい。

　このようにすることで、Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｇ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が撮像素子に入射する撮影条件で撮影して、Ｍｇ画素によりＲ領域およびＧ領域の影響を受けていないＢ領域の信号、および、Ｃｙ画素によりＲ領域およびＧ領域の影響を受けていないＢ領域の信号を得ることができる。

　上記態様においては、前記ＲＧ信号生成部が、下式に基づいてＲ信号およびＧ信号を生成してもよい。

　ここで、ｂＢは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＢ信号、ｂＭｇは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＭｇ信号、ｂＣｙは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＣｙ信号である。

　このようにすることで、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＢ信号とＭｇ信号との比率分のＢ領域の信号をＭｇ信号から減算することができ、Ｂが混色している部分を取り除いて、色再現性が高い白色光画像を生成することができる。
　Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＢ信号とＣｙ信号との比率分のＢ領域の信号をＣｙ信号から減算することができ、Ｂが混色している部分を取り除いて、色再現性が高い白色光画像を生成することができる。

　上記態様においては、前記Ｒ信号を生成する際のＢ信号が、Ｍｇ画素近傍のＢ画素の信号であり、前記Ｇ信号を生成する際のＢ信号が、Ｃｙ画素近傍のＢ画素の信号であってもよい。
　このようにすることで、色の変化がある被写体を撮影する場合であっても滑らかな色の変化を再現することができる。

　本発明の他の態様は、Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｇ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有するが撮像素子に入射する第１の撮像条件で撮影を行う第１のステップと、Ｒ領域、Ｇ領域およびＢ領域の分光特性に均等に強度を有する光が前記撮像素子に入射する第２の撮像条件で前記第１のステップとほぼ同時に撮影を行う第２のステップとを含む撮影方法を提供する。

　本態様によれば、第１の撮像条件で撮影することにより、Ｒ信号およびＧ信号を生成する際に用いるＢ領域のＢ信号、Mg信号およびＣｙ信号を得ることができ、比率を精度よく算出することができる。第１の撮像条件で撮影を行う際に、ほぼ同時に第２の撮像条件で撮影を行うことにより、ホワイトバランスを同時に取得することができ、手間を減らすことができる。

　本発明の他の態様は、Ｂ、Ｃｙ、Ｍｇの３種類の色フィルタを備えた撮像素子と、該撮像素子により取得された信号を処理して画像を生成する画像プロセッサとを備え、該画像プロセッサが、Ｂ信号とＭｇ信号との比率、Ｂ信号とＣｙ信号との比率およびＣｙ信号とＭｇ信号との比率を算出する比率算出部と、該比率算出部により算出された比率に基づいてＲ信号およびＧ信号を生成するＲＧ信号生成部とを備える内視鏡システムを提供する。

　本態様によれば、撮像素子により取得されたＣｙ信号にはＧ信号とＢ信号とが混じっており、Ｍｇ信号にはＲ信号とＢ信号に加えＧ信号が混じっているため、比率算出部によりＢ信号とＭｇ信号との比率およびＭｇ信号とＣｙ信号との比率を算出し、この比率に基づいてＲＧ信号生成部によりＲ信号が生成される。比率算出部により、Ｂ信号とＣｙ信号との比率が算出され、この比率に基づいてＲＧ信号生成部によりＧ信号が生成される。これにより、Ｂ信号の混じっていないＲ信号、Ｇ信号およびＢ信号を用いて、混色がなく色再現性が高い白色光画像を生成することができる。

　上記態様においては、前記比率算出部による前記Ｂ信号と前記Ｍｇ信号との比率および前記Ｂ信号と前記Ｃｙ信号との比率の算出に用いる前記Ｂ信号および前記Ｍｇ信号は、Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｇ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときに取得される信号であり、前記比率算出部による前記Ｃｙ信号と前記Ｍｇ信号との比率の算出に用いる前記Ｃｙ信号および前記Ｍｇ信号は、Ｇ領域の分光特性に強度を有し、Ｂ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときに取得される信号であってもよい。

　このようにすることで、Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｇ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が撮像素子に入射する撮影条件で撮影して、Ｍｇ画素によりＲ領域およびＧ領域の影響を受けていないＢ領域の信号、および、Ｃｙ画素によりＲ領域およびＧ領域の影響を受けていないＢ領域の信号を得ることができる。
　同様に、Ｇ領域の分光特性に強度を有し、Ｂ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が撮像素子に入射する撮影条件で撮影して、Ｍｇ画素によりＢ領域およびＧ領域の影響を受けていないＧ領域の信号を得ることができる。

　ここで、ｂＢは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＢ信号、ｂＭｇは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＭｇ信号、ｂＣｙは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＣｙ信号、ｇＭｇは、Ｇ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＭｇ信号、ｇＣｙは、Ｇ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＣｙ信号である。

　このようにすることで、Ｂ領域の光が撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＢ信号とＭｇ信号との比率分のＢ領域の信号をＭｇ信号から減算することができ、Ｂが混色している部分を取り除くことができる。Ｇ領域の光が撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＣｙ信号とＭｇ信号との比率分のＧ領域の信号をＭｇ信号から減算することができ、Ｇが混色している部分を取り除くことができる。Ｂ領域の光が撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＢ信号とＣｙ信号との比率分のＢ領域の信号をＣｙ信号から減算することができ、Ｂが混色している部分を取り除いて、色再現性が高い白色光画像を生成することができる。

　上記態様においては、前記Ｒ信号を生成する際のＢ信号およびＣｙ信号が、Ｍｇ画素近傍のＢ画素およびＣｙ画素の信号であり、前記Ｇ信号を生成する際のＢ信号が、Ｃｙ画素近傍のＢ画素の信号であってもよい。
　このようにすることで、色の変化がある被写体を撮影する場合であっても滑らかな色の変化を再現することができる。

　本発明によれば、狭帯域光の解像度を向上するとともに白色光観察時の色再現性を向上することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る内視鏡システムを示す全体構成図である。図１の内視鏡システムの撮像素子に備えられる色フィルタの配列を示す図である。図２の色フィルタの分光特性を示す図である。図１の内視鏡システムに用いられる信号生成用被写体の一例を示す図である。図３の色フィルタの分光特性の変形例を示す図である。図３の分光特性を有する色フィルタが装着された内視鏡システムに用いられる信号生成用被写体の変形例を示す図である。図３の分光特性を有する色フィルタが装着された内視鏡システムに用いられる信号生成用被写体の他の変形例を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る内視鏡システムの撮像素子に備えられる色フィルタの配列を示す図である。図８の色フィルタの分光特性を示す図である。本発明の第３の実施形態に係る内視鏡システムの撮像素子に備えられる色フィルタの配列を示す図である。図１０の色フィルタの分光特性を示す図である。図１０の色フィルタの分光特性の変形例を示す図である。図１の内視鏡システムの変形例を示す全体構成図である。

　以下に、本発明の第１の実施形態に係る内視鏡システム１および撮影方法について図面を参照して説明する。
　本実施形態に係る内視鏡システム１は、図１に示されるように、白色光および狭帯域光を射出する光源２と、患者の体内に挿入される内視鏡スコープ３と、該内視鏡スコープ３に備えられた撮像素子４と、該撮像素子４により取得された信号を処理する画像プロセッサ５と、該画像プロセッサ５により生成された画像を表示するモニタ６とを備えている。

　本実施形態に係る撮影方法は、一方の領域の分光特性に強度を有し、他の領域の分光特性に比較的小さい強度（０より大きく、一方の領域の分光特性より小さい強度）を有する光が撮像素子４に入射する第１の撮像条件で撮影を行う第１のステップと、各領域の分光特性に均等に強度を有する光が撮像素子４に入射する第２の撮像条件で第１のステップとほぼ同時に撮影を行う第２のステップとを含んでいる。

　内視鏡スコープ３は、細長い挿入部７の長手方向に沿って配置され、光源２からの光を導光するライトガイドファイバ８と、該ライトガイドファイバ８により導光された光を体内の観察部位に照射する照明レンズ９と、体内からの戻り光を集光する対物レンズ１０および結像レンズ１１と、該結像レンズ１１により集光された戻り光を撮影する撮像素子４とを備えている。

　撮像素子４は、図２および図３に示される色フィルタを各画素に備えている。図２に示す例では、色フィルタは、いわゆるベイヤ配列された原色フィルタにおけるＲの色フィルタをＭｇ（マゼンタ）の色フィルタに置き換えた配列を周期的に繰り返し有している。

　Ｍｇの色フィルタは、図３に示される分光特性を有している。すなわち、Ｂ領域およびＲ領域において高い強度を有し、Ｇ領域において比較的小さい（ゼロに近い）強度を有する分光特性を有している。
　すなわち、原色フィルタを有する一般的なベイヤ配列ではＢ画素が相対的に少ないために、Ｂ領域の狭帯域光を観察部位に照射して観察を行う狭帯域光観察（ＮＢＩ）における解像度が低いが、Ｂ領域にも感度を有するＭｇの色フィルタをＲの色フィルタに置き換えることにより、狭帯域光観察における画像の解像度を向上することができるようになっている。

　画像プロセッサ５は、図１に示されるように、撮像素子４により取得されたＢ信号およびＭｇ信号から、Ｂ信号とＭｇ信号との比率を算出する比率算出部１２と、該比率算出部１２により算出された比率に基づいてＲ信号を生成するＲＧＢ変換部（Ｒ信号生成部）１３と、該ＲＧＢ変換部１３において生成されたＲ信号と撮像素子４により取得されたＢ信号およびＧ信号のホワイトバランスを調節するホワイトバランス部１４と、ホワイトバランスが調節されたＲ信号、Ｇ信号およびＢ信号を用いて白色光画像を生成する画像処理部１５とを備えている。

　比率算出部１２において比率を算出する際に用いるＢ信号およびＭｇ信号は、図４に示される信号生成用被写体Ａを撮影することにより取得された信号であることが好ましい。信号生成用被写体Ａは、図３に示されるように、Ｂ領域に強度を有し、Ｒ領域の強度が比較的低い分光特性を有するもの、例えば、青色の被写体である。図４に示す例では、信号生成用被写体Ａは、青色の第１領域ａと白色の第２領域ｂとを有する円板状のプレートである。

　ＲＧＢ変換部１３は、比率算出部１２により算出された比率を用いてＲ信号を生成するものであり、具体的には、数６に示す数式によって、撮像素子４により取得されたＢ信号、Ｇ信号およびＭｇ信号から、Ｂ信号、Ｇ信号およびＲ信号を算出するようになっている。

　ここで、ｂＢは、信号生成用被写体Ａを撮影したときのＢ信号、ｂＭｇは、信号生成用被写体Ａを撮影したときのＭｇ信号である。

　この数６によれば、ＲＧＢ変換部１３から出力されるＢ信号およびＧ信号は、撮像素子４により取得されたＢ信号およびＧ信号そのものであり、Ｒ信号のみが、Ｂ信号に比率算出部１２において算出された比率を乗算したものをＭｇ信号から減算して生成されている。

　このように構成された本実施形態に係る内視鏡システム１によれば、一般的なベイヤ配列に使用される原色フィルタのＲの色フィルタに代えて、Ｍｇの色フィルタを備えているので、狭帯域光観察において高解像度の観察を行うことができる。その上、Ｂ領域とＲ領域とが混色して取得されるＭｇ信号からＢ信号とＭｇ信号との比率を用いて、Ｂ信号を含まないＲ信号を生成するので、色再現性の高い白色光観察を行うことができるという利点がある。

　本実施形態に係る撮影方法によれば、信号生成用被写体Ａが、Ｂ領域に強度を有し、Ｒ領域の強度が比較的低い分光特性を有する第１領域ａを備えているので、比率を算出する際のＢ信号とＭｇ信号との取得に際して、内視鏡スコープ３により第１の撮像条件で第１領域ａを撮影する（第１のステップ）ことで、算出される比率の精度を簡易に向上することができる。
　第１の撮像条件で第１領域ａを撮影する時に、第２の撮像条件で第２領域ｂも同時に撮影する（第２のステップ）ことにより、ホワイトバランスに必要な係数を容易に算出することができ、手間を省くことができるという利点がある。

　本実施形態においては、ＲＧＢ変換部１３におけるＲ信号の算出の際には、Ｍｇ画素近傍のＢ信号を用いることが好ましい。観察部位に色の変化が存在する場合に、近接位置を撮影した情報を用いることで、滑らかな色の変化を再現することができる。

　本実施形態においては、信号生成用被写体Ａの分光特性として、Ｂ領域のみに強度を有するものを例示したが、Ｍｇの色フィルタの分光特性においてＧ領域の強度が低い場合には、Ｇ領域にも強度を有する信号生成用被写体Ａを使用してもよい。Ｍｇ信号にＧ領域の信号が混色することがなく、同様に精度よく比率を算出することができる。

　図５に示されるように、Ｍｇの色フィルタの分光特性においてＧ領域の強度が存在する場合には、以下の構成を採用することが好ましい。
　すなわち、比率算出部１２が、Ｂ信号とＭｇ信号との比率およびＧ信号とＭｇ信号との比率を算出し、ＲＧＢ変換部１３が、２つの比率に基づいてＲ信号を生成することにすればよい。

　この場合に、比率の算出に用いるＢ信号およびＭｇ信号は、Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｇ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する青色の被写体を撮影したときに取得される信号であり、Ｇ信号およびＭｇ信号は、Ｇ領域の分光特性に強度を有し、Ｂ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する緑色の被写体を撮影したときに取得される信号である。

　したがって、信号生成用被写体Ａとしては、図６に示されるように青色の第１領域ａと緑色の第２領域ｂとを有するもの、あるいは、図７に示されるように、さらに白色の第３領域ｃを有するものを採用すればよい。このとき、撮影方法としては、第１領域ａおよび第２領域ｂを撮影した後に、Ｒ領域、Ｇ領域およびＢ領域の分光特性に均等に強度を有する光が撮像素子４に入射する第３の撮像条件で第３領域ｃを撮影すればよい（第３のステップ）。
　そして、この場合のＲＧＢ変換部１３における演算は、数７に従って行われればよい。

　ここで、ｂＢは、信号生成用被写体Ａの第１領域（青色）ａを撮影したときのＢ信号、ｂＭｇは、信号生成用被写体Ａの第１領域（青色）ａを撮影したときのＭｇ信号、ｇＧは、信号生成用被写体Ａの第２領域（緑色）ｂを撮影したときのＧ信号、ｇＭｇは、信号生成用被写体Ａの第２領域（緑色）ｂを撮影したときのＭｇ信号である。

　このようにすることで、信号生成用被写体Ａの第１領域ａを撮影したときのＢ信号とＭｇ信号との比率分のＢ領域の信号をＭｇ信号から減算し、第２領域ｂを撮影したときのＧ信号とＭｇ信号との比率分のＧ領域の信号をＭｇ信号から減算することができ、ＢおよびＧが混色している部分を取り除いて、色再現性が高い白色光画像を生成することができるという利点がある。

　次に、本発明の第２の実施形態に係る内視鏡システムおよび撮影方法について、図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る内視鏡システム１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。

　本実施形態に係る内視鏡システムは、撮像素子４に備えられた色フィルタ、比率算出部１２およびＲＧＢ変換部１３における演算において第１の実施形態に係る内視鏡システム１と相違している。
　色フィルタは、図８に示されるように、一般的な原色フィルタのＧの色フィルタに代えて、Ｃｙ（シアン）の色フィルタを備えている。

　Ｃｙの色フィルタは、図９に示されるように、Ｂ領域およびＧ領域に強度を有し、Ｒ領域に強度を有しない分光特性を有している。
　Ｃｙ信号にＢ領域の信号が含まれることで、狭帯域光観察時における解像度を向上することができるという利点がある。

　比率算出部１２は、Ｂ信号とＣｙ信号との比率を算出するようになっている。比率を算出する際に撮影する信号生成用被写体Ａは、第１の実施形態と同様である。
　ＲＧＢ変換部（Ｇ信号生成部）１３は、数８に従って、Ｇ信号を生成するようになっている。

　ここで、ｂＣｙは、信号生成用被写体Ａの第１領域ａを撮影したときのＣｙ信号である。

　このようにすることで、信号生成用被写体Ａの第１領域（青色）ａを撮影したときのＢ信号とＣｙ信号との比率分のＢ領域の信号をＣｙ信号から減算することができ、Ｂが混色している部分を取り除いて、色再現性が高い白色光画像を生成することができる９

　この場合においても、ＲＧＢ変換部１３におけるＧ信号の算出の際には、Ｃｙ画素近傍のＢ信号を用いることが好ましい。観察部位に色の変化が存在する場合に、近接位置を撮影した情報を用いることで、滑らかな色の変化を再現することができる。

　次に、本発明の第３の実施形態に係る内視鏡システムおよび撮影方法について、図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る内視鏡システム１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。

　本実施形態に係る内視鏡システムは、撮像素子４に備えられた色フィルタ、比率算出部１２およびＲＧＢ変換部１３における演算において第１の実施形態に係る内視鏡システム１と相違している。
　色フィルタは、図１０に示されるように、一般的な原色フィルタのＧの色フィルタに代えて、Ｃｙ（シアン）、Ｒの色フィルタに代えてＭｇの色フィルタを備えている。分光特性を図１１に示す。

　Ｃｙ信号およびＭｇ信号の両方にＢ領域の信号が含まれることで、狭帯域光観察時における解像度を大幅に向上することができるという利点がある。
　比率算出部１２は、Ｂ信号とＣｙ信号との比率を算出するようになっている。比率を算出する際に撮影する信号生成用被写体Ａは、第１の実施形態と同様である。
　ＲＧＢ変換部（ＲＧ信号生成部）１３は、数９に従って、Ｒ信号およびＧ信号を生成するようになっている。

　このようにすることで、信号生成用被写体Ａの第１領域（青色）ａを撮影したときのＢ信号とＭｇ信号との比率分のＢ領域の信号をＭｇ信号から減算して、Ｂが混色している部分を取り除くことができる。信号生成用被写体Ａの第１領域（青色）ａを撮影したときのＢ信号とＣｙ信号との比率分のＢ領域の信号をＣｙ信号から減算して、Ｂが混色している部分を取り除いて、色再現性が高い白色光画像を生成することができる。

　この場合においても、ＲＧＢ変換部１３におけるＲ信号の算出の際には、Ｍｇ画素近傍のＢ信号を用い、Ｇ信号の算出の際には、Ｃｙ画素近傍のＢ信号を用いることが好ましい。観察部位に色の変化が存在する場合に、近接位置を撮影した情報を用いることで、滑らかな色の変化を再現することができる。

　図１２に示されるように、Ｍｇの色フィルタの分光特性においてＧ領域の強度が存在する場合には、以下の構成を採用することが好ましい。
　すなわち、比率算出部１２が、Ｂ信号とＭｇ信号との比率およびＣｙ信号とＭｇ信号との比率を算出し、ＲＧＢ変換部１３が、２つの比率に基づいてＲ信号およびＧ信号を生成することにすればよい。

　この場合に、比率の算出に用いるＢ信号およびＭｇ信号は、図６または図７に示される信号生成用被写体Ａを撮影したときに取得される信号である。
　そして、この場合のＲＧＢ変換部１３における演算は、数１０に従って行われればよい。

　ここで、ｇＣｙは、信号生成用被写体Ａの第２領域（緑色）ｂを撮影したときのＣｙ信号である。

　このようにすることで、信号生成用被写体Ａの第１領域ａを撮影したときのＢ信号とＭｇ信号との比率分のＢ領域の信号をＭｇ信号から減算し、第２領域ｂを撮影したときのＣｙ信号とＭｇ信号との比率分のＧ領域の信号をＭｇ信号から減算することができ、ＢおよびＧが混色している部分を取り除いて、色再現性が高い白色光画像を生成することができるという利点がある。

　上記各実施形態においては、ＲＧＢ変換部１３において生成されたＲ信号、Ｇ信号およびＢ信号を用いてホワイトバランス部１４においてホワイトバランス調整が行われることとしたが、図１３に示されるように、撮像素子４により取得された信号をホワイトバランス部１４に入力してホワイトバランス調整を行った後に、比率算出およびＲＧＢ変換を行うことにしてもよい。

　上記各実施形態においては、ＬＥＤ照明の場合、白色の被写体に対して、Ｂ領域の照明のみを照射し、直後に白色光を照射し、ホワイトバランスを取得するという方法を用いてもよい。

　１　内視鏡システム
　４　撮像素子
　５　画像プロセッサ
　１２　比率算出部
　１３　ＲＧＢ変換部（Ｒ信号生成部、Ｇ信号生成部、ＲＧ信号生成部）

Claims

　Ｂ、Ｇ、Ｍｇの３種類の色フィルタを備えた撮像素子と、
　該撮像素子により取得された信号を処理して画像を生成する画像プロセッサとを備え、
　該画像プロセッサが、Ｂ信号とＭｇ信号との比率を算出する比率算出部と、該比率算出部により算出された比率に基づいてＲ信号を生成するＲ信号生成部とを備える内視鏡システム。
　前記比率算出部による比率の算出に用いる前記Ｂ信号および前記Ｍｇ信号は、Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｒ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときに取得される信号である請求項１に記載の内視鏡システム。
　前記Ｒ信号生成部が、下式に基づいてＲ信号を生成する請求項１または請求項２に記載の内視鏡システム。

　ここで、
　ｂＢは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＢ信号、
　ｂＭｇは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＭｇ信号
である。
　前記Ｒ信号を生成する際のＢ信号が、Ｍｇ画素近傍のＢ画素の信号である請求項１から請求項３のいずれかに記載の内視鏡システム。
　Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｒ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が撮像素子に入射する第１の撮像条件で撮影を行う第１のステップと、
　Ｒ領域、Ｇ領域およびＢ領域の分光特性に均等に強度を有する光が前記撮像素子に入射する第２の撮像条件で前記第１のステップとほぼ同時に撮影を行う第２のステップとを含む撮影方法。
　Ｂ、Ｇ、Ｍｇの３種類の色フィルタを備えた撮像素子と、
　該撮像素子により取得された信号を処理して画像を生成する画像プロセッサとを備え、
　該画像プロセッサが、Ｂ信号とＭｇ信号との比率およびＧ信号とＭｇ信号との比率を算出する比率算出部と、該比率算出部により算出された比率に基づいてＲ信号を生成するＲ信号生成部とを備える内視鏡システム。
　前記比率算出部による比率の算出に用いる前記Ｂ信号および前記Ｍｇ信号は、Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｇ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときに取得される信号であり、
　前記比率算出部による比率の算出に用いる前記Ｇ信号および前記Ｍｇ信号は、Ｇ領域の分光特性に強度を有し、Ｂ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときに取得される信号である請求項６に記載の内視鏡システム。
　前記Ｒ信号生成部が、下式に基づいてＲ信号を生成する請求項６または請求項７に記載の内視鏡システム。

　ここで、
　ｂＢは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＢ信号、
　ｂＭｇは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＭｇ信号、
　ｇＧは、Ｇ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＧ信号、
　ｇＭｇは、Ｇ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＭｇ信号
である。
　前記Ｒ信号を生成する際のＢ信号およびＧ信号が、Ｍｇ画素近傍のＢ画素およびＧ画素の信号である請求項６から請求項８のいずれかに記載の内視鏡システム。
　Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｇ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が撮像素子に入射する第１の撮像条件で撮影を行う第１のステップと、
　Ｇ領域の分光特性に強度を有し、Ｂ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が前記撮像素子に入射する第２の撮像条件で撮影を行う第２のステップとを含む撮影方法。
　Ｒ領域、Ｇ領域およびＢ領域の分光特性に均等に強度を有する光が前記撮像素子に入射する第３の撮像条件で撮影を行う第３のステップを含む請求項５に記載の撮影方法。
　Ｂ、Ｃｙ、Ｒの３種類の色フィルタを備えた撮像素子と、
　該撮像素子により取得された信号を処理して画像を生成する画像プロセッサとを備え、
　該画像プロセッサが、Ｂ信号とＣｙ信号との比率を算出する比率算出部と、該比率算出部により算出された比率に基づいてＧ信号を生成するＧ信号生成部とを備える内視鏡システム。
　前記比率算出部による比率の算出に用いる前記Ｂ信号および前記Ｃｙ信号は、Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｇ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときに取得される信号である請求項１２に記載の内視鏡システム。
　前記Ｇ信号生成部が、下式に基づいてＧ信号を生成する請求項１２または請求項１３に記載の内視鏡システム。

　ここで、
　ｂＢは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＢ信号、
　ｂＣｙは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＣｙ信号
である。
　前記Ｇ信号を生成する際のＢ信号が、Ｃｙ画素近傍のＢ画素の信号である請求項１２から請求項１４のいずれかに記載の内視鏡システム。
　Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｇ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が撮像素子に入射する第１の撮影条件で撮影を行う第１のステップと、
　Ｒ領域、Ｇ領域およびＢ領域の分光特性に均等に強度を有する光が前記撮像素子に入射する第２の撮像条件で前記第１のステップとほぼ同時に撮影を行う第２のステップとを含む撮影方法。
　Ｂ、Ｃｙ、Ｍｇの３種類の色フィルタを備えた撮像素子と、
　該撮像素子により取得された信号を処理して画像を生成する画像プロセッサとを備え、
　該画像プロセッサが、Ｂ信号とＭｇ信号との比率およびＢ信号とＣｙ信号との比率を算出する比率算出部と、該比率算出部により算出された比率に基づいて、Ｒ信号およびＧ信号を生成するＲＧ信号生成部とを備える内視鏡システム。
　前記比率算出部による比率の算出に用いる前記Ｂ信号、前記Ｍｇ信号および前記Ｃｙ信号は、Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｇ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときに取得される信号である請求項１７に記載の内視鏡システム。
　前記ＲＧ信号生成部が、下式に基づいてＲ信号およびＧ信号を生成する請求項１７または請求項１８に記載の内視鏡システム。

　ここで、
　ｂＢは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＢ信号、
　ｂＭｇは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＭｇ信号、
　ｂＣｙは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＣｙ信号
である。
　前記Ｒ信号を生成する際のＢ信号が、Ｍｇ画素近傍のＢ画素の信号であり、
　前記Ｇ信号を生成する際のＢ信号が、Ｃｙ画素近傍のＢ画素の信号である請求項１７から請求項１９のいずれかに記載の内視鏡システム。
　Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｇ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が撮像素子に入射する第１の撮像条件で撮影を行う第１のステップと、
　Ｒ領域、Ｇ領域およびＢ領域の分光特性に均等に強度を有する光が前記撮像素子に入射する第２の撮像条件で前記第１のステップとほぼ同時に撮影を行う第２のステップとを含む撮影方法。
　Ｂ、Ｃｙ、Ｍｇの３種類の色フィルタを備えた撮像素子と、
　該撮像素子により取得された信号を処理して画像を生成する画像プロセッサとを備え、
　該画像プロセッサが、Ｂ信号とＭｇ信号との比率、Ｂ信号とＣｙ信号との比率およびＣｙ信号とＭｇ信号との比率を算出する比率算出部と、該比率算出部により算出された比率に基づいてＲ信号およびＧ信号を生成するＲＧ信号生成部とを備える内視鏡システム。
　前記比率算出部による前記Ｂ信号と前記Ｍｇ信号との比率および前記Ｂ信号と前記Ｃｙ信号との比率の算出に用いる前記Ｂ信号および前記Ｍｇ信号は、Ｂ領域の分光特性に強度を有し、Ｇ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときに取得される信号であり、
　前記比率算出部による前記Ｃｙ信号と前記Ｍｇ信号との比率の算出に用いる前記Ｃｙ信号および前記Ｍｇ信号は、Ｇ領域の分光特性に強度を有し、Ｂ領域およびＲ領域の分光特性に比較的小さい強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときに取得される信号である請求項２２に記載の内視鏡システム。
　前記ＲＧ信号生成部が、下式に基づいてＲ信号およびＧ信号を生成する請求項２２または請求項２３に記載の内視鏡システム。

　ここで、
　ｂＢは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＢ信号、
　ｂＭｇは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＭｇ信号、
　ｂＣｙは、Ｂ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＣｙ信号、
　ｇＭｇは、Ｇ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＭｇ信号、
　ｇＣｙは、Ｇ領域の分光特性に強度を有する光が前記撮像素子に入射する撮影条件で撮影したときのＣｙ信号
である。
　前記Ｒ信号を生成する際のＢ信号およびＣｙ信号が、Ｍｇ画素近傍のＢ画素およびＣｙ画素の信号であり、
　前記Ｇ信号を生成する際のＢ信号が、Ｃｙ画素近傍のＢ画素の信号である請求項２２から請求項２４のいずれかに記載の内視鏡システム。