(57)【要約】【課題】通常光画像と特殊光画像を同時に取得する電子内視鏡システム及び観察画像生成方法を提供する。【解決手段】電子内視鏡システム１１は、撮像素子３１、光源装置１４、ＤＩＰ４２を備える。撮像素子は、被写体からの光を光電変換することにより、前記被写体を撮像する。光源装置１４は、撮像素子３１による全ての撮像で白色光により被写体を照明するとともに、連続した複数の撮像のうち少なくとも１度は、白色光に加えて、ある波長を中心として撮像素子３１の画素が感応する波長帯よりも狭い波長帯の特殊光により被写体を照明する。観察画像生成部４２は、連続して取得された複数の画像データから、相互に特徴の異なる複数の観察画像を生成する。【選択図】図２
2010094153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光を光電変換することにより、前記被写体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段による全ての撮像で白色光により前記被写体を照明するとともに、連続した複数の撮像のうち少なくとも１度は、前記白色光に加えて、ある波長を中心として前記撮像素子の画素が感応する波長帯よりも狭い波長帯の特殊光により前記被写体を照明する照明手段と、
前記照明手段で照明しながら前記撮像手段により連続して撮像された複数の画像データから、相互に特徴の異なる複数の観察画像を生成する観察画像生成手段と、
を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記観察画像生成手段は、複数の前記画像データから色毎の画像成分を抜き出して演算することにより前記観察画像を生成することを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記観察画像生成手段は、前記観察画像として、前記白色光だけを前記被写体に照射して撮像したときに得られる白色光画像を生成することを特徴とする請求項１または２記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記観察画像生成手段は、前記観察画像として、前記特殊光の波長帯に対応して前記被写体の所定部位が強調された特殊光画像を生成することを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記白色光は、５００ｎｍよりも長く７５０ｎｍよりも短い波長帯の光を含み、４５０ｎｍより短い波長帯の光は５００ｎｍの波長の光の光量の１／１０以下、７８０ｎｍより長い波長帯の光は７５０ｎｍの波長の光の光量の１／１０以下であることを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記特殊光は、４５０、５００、５５０、６００、または７８０ｎｍ近傍のいずれかに中心波長を有するものであることを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
全ての撮像で白色光により被写体を照明するとともに、連続した複数回の撮像のうち少なくとも１度は、前記白色光に加えて、ある波長を中心として撮像素子の画素が感応する波長帯よりも狭い波長帯の特殊光により前記被写体を照明して、複数の画像データを取得し、
複数の前記画像データから、相互に特徴の異なる複数の観察画像を生成することを特徴とする観察画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体の内部を撮像して観察画像を得る電子内視鏡システム及び観察画像生成方法に関し、さらに詳しくは、被写体に照射する照明光の波長を切り替えながら複数種類の観察画像を得る電子内視鏡システム及び観察画像生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野において、電子内視鏡システムが広く普及している。電子内視鏡システムによれば、微小な撮像装置が設けられた電子内視鏡の細長い挿入部を被検者の体内に挿入し、被検者の体内をリアルタイムに撮像しながら診断や治療を行うことができる。
【０００３】
電子内視鏡システムでフルカラーの観察画像を得る方式としては、線順次方式と面順次方式の２種の撮像方式が知られている。線順次方式は、ＲＧＢ各色を配列したカラーフィルタを撮像素子上に配置し、ＲＧＢ各色の信号を取得する撮像方式である。面順次方式は、ＲＧＢ各色の照明光を被写体に順に照射しながら撮像し、得られた各色の画像を合成して、白色の照明光を照射したときに得られるもとの同様の１つの観察画像を得る撮像方式である。
【０００４】
このように撮像方式にかかわらず、従来の電子内視鏡システムでは、白色の照明光（以下、通常光）を照射して撮像したときに得られる観察画像が取得される。
【０００５】
しかし、表面からの深さや構造のサイズ等の特徴によっては、観察部位を通常光では明瞭に観察できないことがある。通常光では明瞭に観察することが難しいものとしては、例えば、表層血管，ピットパターン（腺口構造），陥凹や隆起といった中規模の凹凸構造、微細血管や発赤，肥厚，深層血管等がある。こうした構造は、特定の波長の光を照明光として用いることで明瞭に観察することができることが知られている。
【０００６】
例えば、表層の血管やピットパターン等の観察部位表面の微細構造は、波長４５０ｎｍ近傍の照明光で観察することができ、観察部位の陥凹や隆起等のマクロな凹凸構造は、波長５００ｎｍ近傍の照明光で観察することができる。また、波長５５０ｎｍ近傍の照明光は、ヘモグロビンによる吸収率が高く、微細血管や発赤の観察に適し、波長６００ｎｍ近傍の照明光は肥厚の観察に適していることが知られている。さらに、深層血管の観察には、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の蛍光物質を静脈注射し、波長７８０ｎｍ近傍の光を照明光として用いることで明瞭に観察することができる。
【０００７】
こうしたことから、近年では、通常光では観察し難い構造をも観察し易くするために、上述のような狭い波長帯の照明光（以下、特殊光という）を、観察する構造に応じて切り替えながら用いることができるようにした電子内視鏡システムが知られている（特許文献１，２）。
【特許文献１】特許３５８６１５７号
【特許文献２】特許２６８６０８９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の電子内視鏡システムは、被写体からの光を光電変換することにより、前記被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段による全ての撮像で白色光により前記被写体を照明するとともに、連続した複数の撮像のうち少なくとも１度は、前記白色光に加えて、ある波長を中心として前記撮像素子の画素が感応する波長帯よりも狭い波長帯の特殊光により前記被写体を照明する照明手段と、前記照明手段で照明しながら前記撮像手段により連続して撮像された複数の画像データから、相互に特徴の異なる複数の観察画像を生成する観察画像生成手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、前記観察画像生成手段は、複数の前記画像データから色毎の画像成分を抜き出して演算することにより前記観察画像を生成することを特徴とする。
【００１０】
また、前記観察画像生成手段は、前記観察画像として、前記白色光だけを前記被写体に照射して撮像したときに得られる白色光画像を生成することを特徴とする。
【００１１】
また、前記観察画像生成手段は、前記観察画像として、前記特殊光の波長帯に対応して前記被写体の所定部位が強調された特殊光画像を生成することを特徴とする。
【００１２】
また、前記白色光は、５００ｎｍよりも長く７５０ｎｍよりも短い波長帯の光を含み、４５０ｎｍより短い波長帯の光は５００ｎｍの波長の光の光量の１／１０以下、７８０ｎｍより長い波長帯の光は７５０ｎｍの波長の光の光量の１／１０以下であることを特徴とする。
【００１３】
また、前記特殊光は、４５０、５００、５５０、６００、または７８０ｎｍ近傍のいずれかに中心波長を有するものであることを特徴とする。
【００１４】
本発明の観察画像取得方法は、全ての撮像で白色光により被写体を照明するとともに、連続した複数回の撮像のうち少なくとも１度は、前記白色光に加えて、ある波長を中心として撮像素子の画素が感応する波長帯よりも狭い波長帯の特殊光により前記被写体を照明して、複数の画像データを取得し、複数の前記画像データから、相互に特徴の異なる複数の観察画像を生成することを特徴とする。
【００１５】
特許文献１，２に記載の発明には、通常光や種々の特殊光を適宜切り替えながら用いるために、複数の光学フィルタを予め設けておき、これらを交換して照明光を切り替えることが記載されている。しかしながら、特許文献１，２のように光学フィルタを交換することによって特徴の異なる画像を撮像するには、撮像したい被写体の特徴の種類に応じて、特殊光の種類や特殊光の組み合わせが異なる光学フィルタを予め多数用意しておく必要があり、照明光を作り出す光源装置の構成が煩雑になるとともに、高価になってしまうという問題がある。
【００１６】
また、光学フィルタを交換して照明光を切り替えるようにした場合、光学フィルタの切り替えにある程度の時間を要するため、通常光による観察画像（以下、通常光画像という）と、特殊光による観察画像（以下、特殊光画像）を同時に得ることができない。このため、被検者の体内のように常に動いている被写体を観察する場合、光学フィルタを切り替える間に、被写体の向きや形状が変化してしまうので、同じ状態で通常光画像と特殊光画像を比較観察することができないという問題がある。
【００１７】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、通常光画像と特殊光画像のように、相互に特徴の異なる複数の観察画像を同じ状態の被写体に対して複数同時に取得することができる電子内視鏡システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の電子内視鏡システムは、被写体からの光を光電変換することにより、前記被写体を撮像する撮像手段と、前記被写体に照射する照明光を発生する光源と、前記光源の前方に回転自在に配置され、前記撮像手段による撮像に同期して回転し、前記撮像手段による１回の撮像に対応する所定中心角の扇形区画のうち少なくとも一つの前記扇形区画内に、ある波長を中心として前記撮像素子の画素が感応する波長帯よりも狭い波長帯成分を選択的に透過する選択的透過領域を有し、前記扇形区画の全てに白色光の波長帯成分を透過する白色光透過領域を有するロータリーフィルタと、前記ロータリーフィルタが回転する間に撮像された画像データから、相互に特徴の異なる複数の観察画像を生成する観察画像生成手段と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
前記白色光は、５００ｎｍよりも長く７５０ｎｍよりも短い波長帯の光を含み、４５０ｎｍより短い波長帯の光は５００ｎｍの波長の光の光量の１／１０以下、７８０ｎｍより長い波長帯の光は７５０ｎｍの波長の光の光量の１／１０以下であることを特徴とする。
【００２０】
前記選択的透過領域を透過する光は、４５０、５００、５５０、６００、または７８０ｎｍ近傍のいずれかに中心波長を有するものであることを特徴とする。
【００２１】
前記ロータリーフィルタは、前記扇形区画毎に、前記撮像手段の電荷読出期間に対応して前記照明光を遮光する遮光領域を有することを特徴とする。
【００２２】
前記観察画像生成手段は、複数の前記画像データから色の成分を各々抜き出して、前記選択的透過領域を透過した照明光を照射して撮像したときに得られる中間画像データを算出することを特徴とする。
【００２３】
前記観察画像生成手段は、前記中間画像データから、前記被写体の所定部位を強調した強調画像を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、通常光画像と特殊光画像を同時に取得することができ、通常光画像と特殊光画像を容易に比較することができる。また、交換用の光学フィルタを多数用意する必要がなく、電子内視鏡システムを安価に、簡素に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１に示すように、電子内視鏡システム１１は、電子内視鏡１２、プロセッサ装置１３、光源装置１４（照明手段）等から構成される。電子内視鏡１２は、挿入部１６、手元操作部１７、ユニバーサルコード１８等から構成される。
【００２６】
挿入部１６は、被検者の体内（以下、被写体という）に挿入され、被写体の形状に応じて自在に湾曲する。また、挿入部１６の先端部分１６ａには、撮像素子３１（図２参照）を内蔵した撮像装置が設けられている。
【００２７】
先端部分１６ａの端面には、前方に照明光を照射する照明窓１６ｂや、被写体からの光を撮像素子３１に導く観察窓１６ｃ（ともに図２参照）、各種処置具が露出される鉗子出口、洗浄水や空気等が噴射される送気送水ノズル等が設けられている。
【００２８】
先端部分１６ａの後方には、湾曲部１９が設けられている。この湾曲部１９は、複数の湾曲駒が連結されたものであり、挿入部１６に挿通されたワイヤが手元操作部１７に設けられたアングルノブ２１と連結されている。湾曲部１９は、アングルノブ２１の回転操作に応じてワイヤが押し引きされることにより、上下左右に自在に湾曲する。これにより、先端部分１６ａの位置や向きが所望の方向に自在に調節される。
【００２９】
手元操作部１７は、前述のように湾曲部１９を操作するアングルノブ２１のほかに、鉗子口２２や、送気送水ボタン等の各種操作ボタン２３が設けられている。鉗子口２２には、注射針や高周波メスといった各種処置具が挿入される。鉗子口２２から挿入された各種処置具は、前述のように鉗子出口から被写体に向けて露出される。また、送気送水ボタンは、図示しない送気送水装置から供給される空気や洗浄水の送気，送水を制御する。
【００３０】
ユニバーサルコード１８は、基端部分に設けられたコネクタ２４によって、電子内視鏡１２と光源装置１４を光学的に接続する。また、ユニバーサルコード１８は、コネクタ２４の他端で、電子内視鏡１２をプロセッサ装置１３に電気的に接続する。
【００３１】
プロセッサ装置１３は、電子内視鏡１２、光源装置１４、モニタ２６等に接続されており、電子内視鏡システム１１の動作を統括的に制御する。光源装置１４は、ユニバーサルコード１８や挿入部１６に挿通されたライトガイドを通じて、被写体の観察部位に向けて照明光を照射する。
【００３２】
図２に示すように、電子内視鏡１２は、撮像素子３１、ＡＦＥ３２、ＣＰＵ３３、ライトガイド３４等から構成される。
【００３３】
撮像素子３１は、ＣＣＤ型のイメージセンサであり、前方には対物レンズ３６が配置されている。撮像素子３１は、ＲＧＢいずれかのカラーフィルタが画素毎に配置されており、対物レンズ３６によって撮像面に結像される被写体からの光を、ＲＧＢ３色の基本色毎に光電変換して露光量に応じた信号電荷を蓄積する。撮像素子３１は、各画素で蓄積した信号電荷を撮像信号として出力する。撮像素子３１からの撮像信号は、ＡＦＥ３２を介してプロセッサ装置１３に入力される。なお、ここでは撮像素子３１としてＣＣＤ型のイメージセンサを用いるが、撮像素子３１としてＣＭＯＳ型のイメージセンサを用いても良い。
【００３４】
ＡＦＥ３２は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）、自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ）、アナログデジタル変換回路（Ａ／Ｄ）から構成される。ＣＤＳは、撮像素子３１から出力される撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、撮像素子３１の駆動により生じたノイズを除去する。ＡＧＣは、ＣＤＳによりノイズが除去された撮像信号を増幅する。Ａ／Ｄは、ＡＧＣで増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタルな撮像信号に変換してプロセッサ装置１３に入力する。
【００３５】
ＣＰＵ３３は、プロセッサ装置１３のＣＰＵ４１と通信し、電子内視鏡１２の各部の動作を統括的に制御する。例えば、ＣＰＵ３３は、プロセッサ装置１３のＣＰＵ４１からの制御信号に基づいて、タイミングジェネレータ（ＴＧ）３７に所定のタイミングイ信号を生じさせることにより、撮像素子３１の動作を制御し、撮像素子３１に撮像信号を出力させる。
【００３６】
ライトガイド３４は、ユニバーサルコード１８や挿入部１６の内部に挿通されており、一端が照明窓１６ｂにレンズ３８を介して接続され、他端はコネクタ２４で光源装置１４に接続される。光源装置１４からの照明光は、ライトガイド３４を通じて、照明窓１６ｂから被写体の観察部位へと照射される。
【００３７】
プロセッサ装置１３は、ＣＰＵ４１、ＤＳＰ４３、ＤＩＰ４２（観察画像生成手段）、表示制御回路４４等から構成される。
【００３８】
ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ（図示しない）に格納された制御プログラムを実行することにより、システムバス４７を介して接続されたプロセッサ装置１３の各部の動作を制御する。また、ＣＰＵ４１は、電子内視鏡１２のＣＰＵ３３や光源装置１４のＣＰＵ６３と通信し、電子内視鏡１２や光源装置１４の動作を制御することにより、電子内視鏡システム１１を統括的に制御する。
【００３９】
ＤＳＰ４３は、ＡＦＥ３２から入力されるデジタルの撮像信号に対して、色補間、ホワイトバランス調節、ガンマ補正等の各種画像処理を施し、通常光画像や特殊光画像をモニタ２６への表示に適した画像データにする。
【００４０】
ＤＩＰ４２は、ＤＳＰ４３から出力された画像データから、モニタ２６上に表示する観察画像を生成する。また、ＤＩＰ４２は、被写体を撮像するごとに入力される撮像信号を画像データとしてフレームメモリに複数蓄積する。ＤＩＰ４２がフレームメモリに蓄積する画像データは、後述するロータリーフィルタ６２が１回転するうちに撮像された撮像回数分（ここでは２回分）の画像データである。
【００４１】
ＤＩＰ４２は、通常光画像生成部５１と特殊光画像生成部５２を備えている。通常光画像生成部５１は、フレームメモリに蓄積された２つの画像データから、ＲＧＢの基本色毎の成分を抜き出して、比較、演算することにより、通常光で照明しながら撮像したときに得られる各画素の露光量を算出する。（以下では、各画素の露光量を単に画素値と称する。）通常光画像生成部５１は、こうして算出された画素値を各画素の画素値とした通常光画像を生成する。通常光画像生成部５１によって生成された通常光画像は、再びフレームメモリに格納される。
【００４２】
特殊光画像生成部５２は、フレームメモリに蓄積された２つの画像データから、ＲＧＢの基本色毎の成分を抜き出して、比較、演算することにより、特殊光で照明しながら撮像したときに得られる画素値を画素毎に算出する。特殊光画像生成部５２は、特殊光による画素値を、通常光画像生成部５１で生成された通常光画像に重畳することにより、被写体の特定の構造が強調された特殊光画像を生成する。また、特殊光画像生成部５２は、被写体の種類等に応じた電子内視鏡システム１１の設定に基づいて、強調する部位等が異なる複数の特殊光画像を生成する。特殊光画像生成部５２によって生成された特殊光画像は、再びフレームメモリに格納される。また、ＤＩＰ４２は、ＣＰＵ４１からの制御にしたがって、通常光画像や特殊光画像に対して、電子変倍やエッジ強調処理等のさらなる付加的な画像処理を施す。
【００４３】
表示制御回路４４は、ＤＩＰ４２で各種画像処理が施された通常光画像や特殊光画像に、無効画素部分を隠す表示用マスクデータを重畳したり、検査日時や患者や術者の情報といった文字情報や、操作用のＧＵＩを重畳する。また、表示制御回路４４は、通常光画像や特殊光画像を表示形式に応じたビデオ信号に変換してモニタ２６上に表示させる。
【００４４】
光源装置１４は、光源６１、ロータリーフィルタ６２、ＣＰＵ６３、位置センサ６４等から構成される。
【００４５】
光源６１は、紫外線から可視光、赤外光にわたる広い波長帯の光を高輝度に発するキセノンランプ等の白色高輝度光源であり、被写体に照射する照明光を発生する。光源６１の発する照明光には、赤外光も含まれている。
【００４６】
ロータリーフィルタ６２は、光源６１の前方に、照明光の光路に対して面が垂直に設けられている。ロータリーフィルタ６２は、所定の方向に回転自在に設けられている。ロータリーフィルタ６２の中心軸は、照明光の光路からそれた位置にあり、照明光はロータリーフィルタ６２の一部の面に入射する。ロータリーフィルタ６２の面には、透過する波長帯や透過率等が異なる扇形の光学領域が各々所定の角度範囲で複数配置されている（図３参照）。これにより、ロータリーフィルタ６２は、照明光を透過するときに波長や透過光量を変調したり、遮光したりする。ロータリーフィルタ６２は、撮像素子３１の動作に連動してモータ６９により回転されるようになっており、ロータリーフィルタ６２は撮像素子３１による２回の撮像で１回転される。ロータリーフィルタ６２を透過した照明光は、絞り６７やレンズ６８等を介してライトガイド３４に入射される。
【００４７】
ＣＰＵ６３は、光源装置１４の各部の動作を制御する。また、ＣＰＵ６３は、プロセッサ装置１３のＣＰＵ４１と通信することにより、光源装置１４内の各部の動作を、プロセッサ装置１３や電子内視鏡１２の各部の動作に同期するように制御する。例えば、ＣＰＵ６３は、光源６１のオンオフや、ロータリーフィルタ６２の回転、絞り６７の開口径等を制御する。
【００４８】
位置センサ６４は、ロータリーフィルタ６２の回転角度を検知して、ＣＰＵ６３に通知する。ＣＰＵ６３は位置センサ６４からの信号に基づいて、撮像素子３１の動作と同期するように、モータ６９の動作を制御する。
【００４９】
図３に示すように、ロータリーフィルタ６２には、白色光の波長帯成分が透過する白色光透過領域として、第１白色光透過領域７１、第２白色光透過領域７２が設けられている。また、ロータリーフィルタ６２には、ある波長を中心として撮像素子３１の画素が感応する波長帯よりも狭い波長帯成分を選択的に透過する選択的透過領域として、青色光透過領域７３、緑色光透過領域７４、赤外光透過領域７６が設けられている。青色光透過領域７３、緑色光透過領域７４、赤外光透過領域７６は、撮像素子３１のＲＧＢ各画素の感応する波長帯よりも狭い半値幅で、青色光、緑色光、赤外光を各々透過する。さらに、ロータリーフィルタ６２には、撮像素子の電荷読出期間に対応して照明光を遮光する遮光領域として、第１遮光フィルタ７７、第２遮光フィルタ７８が設けられている。これらのロータリーフィルタ６２に設けられた各領域は、各々に所定の中心角を有する扇形である。
【００５０】
また、ロータリーフィルタ６２は、撮像素子３１による２回の撮像に対して１回転される。したがって、ロータリーフィルタ６２は、撮像素子３１による１回の撮像に対して１８０度（所定中心角）だけ回転する。このため、１回の撮像の間に、ロータリーフィルタ６２の半分（図３では上半分または下半分）に設けられた白色光透過領域や選択的透過領域等が光源６１の前面を順に横切る。これにより、１回の撮像の間に波長や透過光量等が変調された照明光が被写体に照射される。
【００５１】
ロータリーフィルタ６２の上半分の区画（扇形区画）８１（以下、第１区画という）には、ロータリーフィルタ６２の回転方向８２に沿って、第１遮光フィルタ７７、青色光透過領域７３、第１白色光透過領域７１が順に設けられている。このため、第１区画８１によって照明光が変調されるときには、第１白色光透過領域７１、青色光透過領域７３、第１遮光フィルタ７７の順に、光源６１の前方を横切る。
【００５２】
第１白色光透過領域７１は、第１区画８１のうち中心角θ１の範囲に設けられており、光源６１からの照明光のうちの４８０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長帯の光を透過する。この第１白色光透過領域７１が透過する波長帯の光は、撮像素子３１のＲＧＢ各画素が何れも感応する波長帯を含んでおり（図７参照）、略白色の光（以下、通常光という）となっている。このため、第１白色光透過領域７１が光源６１の前方を横切っている間は、通常光が照明光として被写体に照射される。通常光（白色光）は、５００ｎｍよりも長く７５０ｎｍよりも短い波長帯の光を含み、４５０ｎｍより短い波長帯の光は５００ｎｍの波長の光の光量の１／１０以下、７８０ｎｍより長い波長帯の光は７５０ｎｍの波長の光の光量の１／１０以下であることが好ましい。
【００５３】
青色光透過領域７３は、第１白色光透過領域７１に隣接して、第１区画８１の中心角αの範囲に設けられており、撮像素子３１のＢ画素が感応する波長帯よりも狭い４５０ｎｍ近傍の波長帯の光（以下、青色特殊光という）を選択的に透過する。このため、青色光透過領域７３が光源６１の前方を横切っている間は、青色特殊光だけが照明光として被写体に照射される。青色特殊光は被写体の表層付近で強く反射されるため、青色特殊光が照明光として照射されている間は、表層血管やピットパターンが撮像される。
【００５４】
第１遮光フィルタ７７は、青色光透過領域７３に隣接して、第１区画８１の中心角ωの範囲に設けられており、光源６１からの全波長帯の照明光を遮光する。これにより、第１遮光フィルタ７７が光源６１の前方を横切っている間は、被写体には照明光が照射されない。また、第１遮光フィルタ７７が光源６１の前方を横切るタイミングは、第１白色光透過領域７１及び青色光透過領域７３が通過する間に各画素で蓄積した信号電荷を、撮像素子３１が撮像信号として転送するタイミングに対応する。なお、撮像素子３１が撮像信号を転送する期間は、第１遮光フィルタ７７が光源６１の前方を横切っている期間と同じか又は短い期間である。
【００５５】
一方、ロータリーフィルタ６２の下半分の区画（扇形区画）８３（以下、第２区画という）には、ロータリーフィルタ６２の回転方向８２に沿って、第２遮光フィルタ７８、赤外光透過領域７６、緑色光透過領域７４、第２白色光透過領域７２が順に設けられている。このため、第２区画８３によって照明光が変調されるときには、第２白色光透過領域７２、緑色光透過領域７４、赤外光透過領域７６、第２遮光フィルタ７８の順に、光源６１の前方を横切る。
【００５６】
第２白色光透過領域７２は、第１遮光フィルタ７７に隣接して、中心角θ２の範囲に設けられている。第２白色光透過領域７２は、第１白色光透過領域７１と同様の構成及び作用を有する。
【００５７】
緑色光透過領域７４は、第２白色光透過領域７２に隣接して、中心角βの範囲に設けられており、撮像素子３１のＧ画素が感応する波長帯（図７参照）のうち、５５０ｎｍ近傍の狭い波長帯の光（以下、緑色特殊光という）を選択的に透過する。このため、緑色光透過領域７４が光源６１の前方を横切っている間は、緑色特殊光だけが照明光として被写体に照射される。緑色特殊光は、ヘモグロビンに強く吸収されるため、緑色特殊光が照明光として照射されている間は、発赤や微細血管等が撮像される。
【００５８】
赤外光透過領域７６は、緑色光透過領域７４に隣接して、中心角γの範囲に設けられており、７８０ｎｍ近傍の狭い波長帯の赤外（以下、赤外特殊光という）を透過する。この赤外特殊光は、撮像素子３１のＲ画素が感応しない波長帯の赤外光となっている（図７参照）。このため、赤外光透過領域７６が光源６１の前方を横切っているときには、撮像素子３１が感応しない赤外特殊光だけが照明光として照射されるが、被写体に反射された赤外特殊光によってはなにも撮像されない。
【００５９】
しかし、赤外特殊光はある種の蛍光物質に効率良く吸収され、赤外特殊光を吸収した蛍光物質は、所定波長の蛍光を生じる。このため、例えば蛍光物質としてＩＣＧを静脈注射した場合には、赤外特殊光が照明光として照射されることで、深層血管等、被写体の一部から波長が８３０ｎｍ近傍の蛍光が生じる。また、撮像素子３１のＲ画素は、前述のように赤外特殊光には感応しないが、ＩＣＧから発せられる蛍光には感応する。このため、赤外光透過領域７６が光源６１の前方を横切っているときには、蛍光物質からの蛍光によって、深層血管等が撮像される。
【００６０】
第２遮光フィルタ７８は、赤外光透過領域７６に隣接して第１遮光フィルタ７７と同様に中心角ωの範囲に設けられており、光源６１からの全波長帯の照明光を遮光する。第２遮光フィルタ７８の構成及び作用は第１遮光フィルタ７７と同じである。また、撮像素子３１が撮像信号を転送する期間も、第２遮光フィルタ７８が光源６１の前方を横切っている期間と同じか又は短い期間である。
【００６１】
以下、上述のように構成される電子内視鏡システム１１の作用を説明する。まず、挿入部１６を被写体に挿入して観察を開始すると、図４に示すように、ＣＰＵ６３によってロータリーフィルタ６２は撮像素子３１の撮像動作に同期して回転制御される。
【００６２】
図４（Ａ）に示すように、撮像素子３１は、プロセッサ装置１３からの指示に基づいて、信号電荷の蓄積と蓄積した信号電荷の読み出しを１回の撮像とすると、２回の撮像を１セットとして、複数セットの撮像を所定のタイミングで繰り返す。このとき、ロータリーフィルタ６２は、図４（Ｂ）に示すように、各回の撮像で第１区画８１または第２区画８３のいずれかによって変調した照明光を被写体に照射する。
【００６３】
撮像素子３１の１セットの撮像のうち、前半の撮像期間９１（以下、第１撮像期間という）では、第１区画８１が光源６１の前方を横切るようにロータリーフィルタ６２が回転される。したがって、第１撮像期間９１における信号電荷の蓄積期間９２（以下、第１蓄積期間という）では、第１白色光透過領域７１と青色光透過領域７３によって順に照明光が変調される。このため、第１蓄積期間９２では、通常光による信号電荷と、青色特殊光による信号電荷とをあわせた量の信号電荷が撮像素子３１の各画素に蓄積される。
【００６４】
第１蓄積期間９２の間に、Ｒ画素には、第１白色光透過領域７１を透過した通常光の赤色成分の光量に応じた量の信号電荷が蓄積される。同様に、第１蓄積期間９２の間に、Ｇ画素には、第１白色光透過領域７１を透過した通常光の緑色成分の光量に応じた量の信号電荷が蓄積される。
【００６５】
また、第１蓄積期間９２の間に、Ｂ画素に蓄積される信号電荷の総量は、第１白色光透過領域７１を透過した通常光の青色成分の光量に比例した信号電荷と、青色光透過領域７３を透過した青色特殊光の光量に比例した量の信号電荷との合計となる。
【００６６】
こうして第１蓄積期間９２で各画素に蓄積された信号電荷は、第１撮像期間９１内の読出期間９３（以下、第１読出期間という）で、ＡＦＥ３２を介してＤＩＰ４２に撮像信号として出力される。また、この第１読出期間９３の間は、光源６１からの照明光は第１遮光フィルタ７７で遮られている。
【００６７】
このように、第１撮像期間９１では第１区画８１によって照明光が変調されるが、撮像素子３１の１セットの撮像のうち、後半の撮像期間９６（以下、第２撮像期間という）では、図４（Ｂ）に示すように、第２区画８３が光源６１の前方を横切るようにロータリーフィルタ６２が回転される。したがって、第２撮像期間９６における信号電荷の蓄積期間９７（以下、第２蓄積期間という）では、第２白色光透過領域７２、緑色光透過領域７４、赤外光透過領域７６によって順に照明光が変調される。このため、第２蓄積期間９７では、通常光による信号電荷と、緑色特殊光による信号電荷と、赤外特殊光によって生じた蛍光による信号電荷とを合わせた量の信号電荷が、撮像素子３１の各画素に蓄積される。
【００６８】
このため、Ｂ画素には、第２蓄積期間９７の間に、第２白色光透過領域７２を透過した通常光の青色成分の光量に比例した量の信号電荷が蓄積される。
【００６９】
一方、第２蓄積期間９７の間に、Ｒ画素に蓄積される信号電荷の総量は、第２白色光透過領域７２を透過した通常光の赤色成分の光量に比例した量の信号電荷と、赤外特殊光によって生じた蛍光の光量に比例した量の信号電荷との合計となる。また、第２蓄積期間９７の間に、Ｇ画素に蓄積される信号電荷の総量は、第２白色光透過領域７２を透過した通常光の緑色成分の光量に比例した量の信号電荷と、緑色特殊光の光量に比例した量の信号電荷との合計となる。
【００７０】
こうして第２蓄積期間９７で各画素に蓄積された信号電荷は、第２撮像期間９６内の読出期間９８（以下、第２読出期間という）で、ＡＦＥ３２を介してＤＩＰ４２に撮像信号として出力される。この第２読出期間９８の間は、光源６１からの照明光は第２遮光フィルタ７８で遮られている。
【００７１】
なお、第１白色光透過領域７１による通常光の透過光量及びこれによる各画素の画素値は、第１白色光透過領域７１の通常光の透過率と中心角θ１によって定まる。同じく、第２白色光透過領域７２による画素値は、第２白色光透過領域７２の通常光の透過率と中心角θ２によって定まる。また、第１白色光透過領域７１と第２白色光透過領域７２の通常光の透過光量の比により、第１白色光透過領域７１と第２白色光透過領域７２の各画素の画素値の比が定まる。
【００７２】
また、青色光透過領域７３による青色特殊光の透過光量及びこれによる画素値は、青色光透過領域７３の青色特殊光の透過率と中心角αとの積に比例する。同様に、緑色光透過領域７４による緑色特殊光の透過光量及びこれによる画素値は、緑色光透過領域７４の緑色特殊光の透過率と中心角βとの積に比例する。一方、赤外光透過領域７６による赤外特殊光の透過光量は、赤外光透過領域７６の赤外特殊光の透過率と中心角γの積に比例し、これによる赤色画素の画素値は、さらに蛍光物質によって赤外特殊光が蛍光へ変換される効率に比例する。
【００７３】
上述のように、ロータリーフィルタ６２と撮像素子３１を同期して駆動しながら被写体を撮像すると、図５（Ａ）に示すように、第１撮像期間９１で出力された撮像信号から第１画像データ１０１が取得される。同時に、図５（Ｂ）に示すように、第２撮像期間９６で出力された撮像信号から第２画像データ１０２が取得される。このため、第１画像データ１０１が取得されてから、第２画像データ１０２が取得されるまでには１フレーム分の撮像期間（例えば、１／３０秒）しか経過しない。このように、第１画像データ１０１と第２画像データ１０２は略同時に取得されるので、第１画像データ１０１と第２画像データ１０２は、被写体の動きの影響を受けずに、全く同じ被写体を撮像した画像データとして扱うことができる。
【００７４】
また、第１撮像期間９１で出力される撮像信号は、前述のように、通常光と青色特殊光による露光が重畳しているので、図５（Ａ）に示すように、第１画像データ１０１には、通常光で撮像される被写体像（実線で示す）に、青色特殊光による被写体像（模式的に破線で示す）が重畳されており、露光量の少ない青色特殊光による像はあまり目立たない。
【００７５】
また、第２撮像期間９６で出力される撮像信号もまた、前述のように、通常光、緑色特殊光、赤外特殊光による露光が重畳しているので、図５（Ｂ）に示すように、第２画像データ１０２には、通常光で撮像される被写体像に、緑色特殊光や赤外特殊光による被写体像（模式的に破線で示す）が重畳されている。第２画像データ１０２では、緑色特殊光や赤外特殊光による被写体像は、露光量が少ないためにあまり目立たない。
【００７６】
ＤＩＰ４２は、こうして取得された第１画像データ１０１と第２画像データ１０２に基づき、図６に示す手順にしたがって、通常光画像生成部５１によって通常光で照明したときに得られる通常光画像を生成するとともに、特殊光画像生成部５２によって被写体の特定部位が適切に強調された特殊光画像を生成する。
【００７７】
ＤＩＰ４２が通常光画像と特殊光画像を生成する手順は、大きく分けて４つの手順（ステップＳ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０）が略同時進行で行われる。まず、ＤＩＰ４２は、第１画像データ１０１と第２画像データ１０２から、青色の成分を抜き出して、各Ｂ画素の画素値を比較，演算することにより、各Ｂ画素の通常光による画素値と、青色特殊光による画素値とをそれぞれ算出する（ステップＳ１０）。
【００７８】
同様に、ＤＩＰ４２は、第１画像データ１０１と第２画像データ１０２から、緑色の成分を抜き出して、各Ｇ画素の画素値を比較，演算することにより、各Ｇ画素の通常光による画素値と、緑色特殊光による画素値とをそれぞれ算出する（ステップＳ２０）。
【００７９】
さらに、ＤＩＰ４２は、第１画像データ１０１と第２画像データ１０２から、赤色の成分を抜き出して、各Ｒ画素の画素値を比較，演算することにより、各Ｒ画素の通常光による画素値と、赤外特殊光による画素値とをそれぞれ算出する（ステップＳ３０）。
【００８０】
そして、ＤＩＰ４２は、上述のように算出した各画素値から、ＲＧＢ各画素の画素値が通常光で照明したときに得られる画素値となるようにした通常光画像を生成するとともに、被写体の特定部位が強調された特殊光画像を生成する（ステップＳ４０）。
【００８１】
図６（Ａ）に示すように、通常光画像生成部５１は、白色光透過領域７１，７２を透過した通常光による画素値をＲＧＢ各色の画素毎に算出し（ステップＳ１１，Ｓ２１，Ｓ３１）、通常光画像を生成する（ステップＳ４１）。一方、図６（Ｂ）に示すように、特殊光画像生成部５２は、青色光透過領域７３，緑色光透過領域７４，赤外光透過領域７６を透過した各種特殊光による画素値をＲＧＢ各色の画素毎に算出し（ステップＳ１２，Ｓ２２，Ｓ３２）、特殊光画像を生成する（ステップＳ４２）。また、通常光画像生成部５１と特殊光画像生成部５２は、中間的に算出されたデータを共用するように、相互に連動して動作する。
【００８２】
より詳しくは、通常光画像生成部５１が、第１画像データ１０１又は第２画像データ１０２の少なくとも一方から、青色の成分を抜き出して、各Ｂ画素の画素値を比較，演算し、第１白色光透過領域７１（または第２白色光透過領域７２）を透過した通常光によるＢ画素の画素値を算出する（ステップＳ１１）。特殊光画像生成部５２は、通常光画像生成部５１が算出した通常光によるＢ画素の画素値を利用して、第１画像データ１０１又は第２画像データ１０２の青色成分から、青色特殊光によるＢ画素の画素値を算出する（ステップＳ１２）。
【００８３】
同様に、通常光画像生成部５１が、第１画像データ１０１又は第２画像データ１０２の少なくとも一方から、緑色の成分を抜き出して、各Ｇ画素の画素値を比較，演算し、第１白色光透過領域７１（または第２白色光透過領域７２）を透過した通常光によるＧ画素の画素値を算出する（ステップＳ２１）。特殊光画像生成部５２は、通常光画像生成部５１が算出した通常光によるＧ画素の画素値を利用して、第１画像データ１０１又は第２画像データ１０２の緑色成分から、緑色特殊光によるＧ画素の画素値を算出する（ステップＳ２２）。
【００８４】
さらに、通常光画像生成部５１が、第１画像データ１０１又は第２画像データ１０２の少なくとも一方から、赤色の成分を抜き出して、各Ｒ画素の画素値を比較，演算し、第１白色光透過領域７１（または第２白色光透過領域７２）を透過した通常光によるＲ画素の画素値を算出する（ステップＳ３１）。特殊光画像生成部５２は、通常光画像生成部５１が算出した通常光によるＲ画素の画素値を利用して、第１画像データ１０１又は第２画像データ１０２の赤色成分から、赤色特殊光で生じさせた蛍光によるＲ画素の画素値を算出する（ステップＳ３２）。
【００８５】
その後、通常光画像生成部５１は、算出した通常光による各画素の画素値を用いて通常光画像を生成する（ステップＳ４１）。特殊光画像生成部５２は、算出した各種特殊光による画素値を、通常光画像に適切な割合で重畳して特殊光画像を生成する（ステップＳ４２）。なお、特殊光画像生成部５２は、設定に応じて、強調する部位が異なるなどの複数の特徴の異なる特殊光画像を生成する。
【００８６】
以下では、ＤＩＰ４２が、通常光画像生成部５１と特殊光画像生成部５２によって、通常光画像と特殊光画像を生成するより具体的な様態を説明する。
【００８７】
撮像素子３１のＲＧＢ各画素の感度の一例を、図７に示す。Ｂ画素の感度１０６は、波長４５０ｎｍ付近の光に最も強く感応し、３８０ｎｍから５２０ｎｍ程度の波長帯１０７（以下、青色波長帯という）に感度がある。Ｇ画素の感度１０８は、波長５５０ｎｍ付近の光に最も強く感応し、４７０ｎｍから６５０ｎｍ程度の波長帯１０９（以下、緑色波長帯という）に感度がある。Ｒ画素の感度１１０は、波長６３０ｎｍ付近の光に最も強く感応し、７８０ｎｍ近傍を除いた５８０ｎｍから８７０ｎｍ程度の波長帯１１１（以下、赤色波長帯という）に感度がある。また、Ｒ画素は、８３０ｎｍ近傍の赤外光に対して、周辺の波長の赤外光よりもやや強く感応する。
【００８８】
第１撮像期間９１に被写体に照射される照明光量（積分値）と波長のグラフを、図８（Ａ）に示す。青色特殊光の照射光量１２１と、第１白色光透過領域７１による通常光の照射光量１２２を合計した分布になる。このため、第１画像データ１０１の各画素の画素値は、図８（Ａ）に示す各色波長帯１０７，１０９，１１１に応じた値が含まれる。つまり、図８（Ａ）に示した照明光が体腔内の観察部位に照射されることにより、照射された部位からの反射光を撮像素子３１が受光して、各画素の画素値となっている。この画素値内には、観察部位にある青色特殊光での観察に適した表層血管やピットパターン等に応じた青色成分と白色成分が含まれている。
【００８９】
同様に、第２撮像期間９６に被写体に照射される照明光量（積分値）と波長のグラフを、図８（Ｂ）に示すが、緑色特殊光の照射光量１２３、赤外特殊光の照射光量１２４、第２白色光透過領域７２による通常光の照射光量１２５を合計した分布になる。このため、第２画像データ１０２の各画素の画素値は、図８（Ｂ）に示す各色波長帯１０７，１０９，１１１の部分に応じた値が含まれる。つまり、図８（Ｂ）に示した照明光が体腔内の観察部位に照射されることにより、照射された部分からの反射光を撮像素子３１が受光して、各画素の画素値となっている。この画素値内には、観察部位にある緑色特殊光の観察に適した発赤や微細血管等に応じた緑色成分と、赤外特殊光により蛍光が生じる深層血管等と、白色成分が含まれている。なお、前述のように、撮像素子３１は赤外特殊光に感度がなく、赤外特殊光によって励起される蛍光に感度があるので、第２画像データ１０２のＲ画素の画素値は、通常光の照射光量１２５の一部に比例した画素値と、蛍光の光量１２６に比例する画素値との合計になる。蛍光の光量１２６は、例えば、第２白色光透過領域７２を透過した通常光の光量よりも小さい。
【００９０】
ＤＩＰ４２は、撮像素子３１の映像信号から各色の成分を抜き出し、これを比較，演算することにより通常光画像と特殊光画像を生成する。
【００９１】
照明光量と同様にして図９（Ａ）に示すように、第１画像データ１０１のあるＢ画素の画素値１３１は、青色特殊光による画素値１３２と第１白色光透過領域７１を透過した通常光による画素値１３３との合計値となっている。また、これに対応する第２画像データ１０２のＢ画素の画素値１３４は、図９（Ｂ）に示すように、第２白色光透過領域７２を透過した通常光による画素値１３４となっている。
【００９２】
第１白色光透過領域による通常光の照明光量と第２白色光透過領域７２による通常光の光量の比がわかっているため、図９（Ｃ）に示すように、第２画像データ１０２のＢ画素の画素値１３４を比に応じて演算すれば、第１白色光透過領域７１を透過した通常光による画素値１３３と同じになる。例えば、第１白色光透過領域７１による通常光と第２白色光透過領域７２による通常光の照明光量の比が１：２の場合は、画素値１３３を２倍にすれば良い。図９（Ｄ）に示すように、画素値１３４を演算した画素値１３５を、第１画像データ１０１のＢ画素の画素値１３１から差し引くことにより、青色特殊光による画素値１３２が算出される。後述する通常光画像のＢ画素の画素値には、画素値１３３を使うよりも色バランスがよくなるため、画素値１３１をそのまま使う。
【００９３】
同様にして、図１０（Ａ）に示すように、第１画像データ１０１のあるＧ画素の画素値１４１は、第１白色光透過領域７１を透過した通常光による画素値である。また、図１０（Ｂ）に示すように、これに対応する第２画像データ１０２のあるＧ画素の画素値１４２は、第２白色光透過領域７２を透過した通常光による画素値１４３と、緑色特殊光による画素値１４４との合計値となっている。
【００９４】
このため、図１０（Ｃ）に示すように、第１画像データ１０１のＧ画素の画素値１４１を第１白色光透過領域７１による通常光と第２白色光透過領域７２による通常光の照明光量の比に応じて演算することで画素値１４５を算出する。図１０（Ｄ）に示すように、算出した画素値１４５を、第２画像データ１０２のＧ画素の画素値１４２から差し引くことにより、緑色特殊光による画素値１４４が算出される。後述する通常光画像のＧ画素の画素値には画素値１４１をそのまま使う。
【００９５】
さらに、同様にして、図１１（Ａ）に示すように、第１画像データ１０１のあるＲ画素の画素値１５１は、第１白色光透過領域７１を透過した通常光による画素値である。また、図１１（Ｂ）に示すように、これに対応する第２画像データ１０２のあるＲ画素の画素値１５２は、第２白色光透過領域７２を透過した通常光による画素値１５３と、赤外特殊光で励起された蛍光による画素値１５４との合計となっている。
【００９６】
このため、図１１（Ｃ）に示すように、第１画像データ１０１のＲ画素の画素値１５１を第１白色光透過領域７１による通常光と第２白色光透過領域７２による通常光の照明光量の比に応じて演算することで画素値１５５を算出する。図１１（Ｄ）に示すように、算出した画素値１５５を、第２画像データ１０２のＲ画素の画素値１５２から差し引くことで、赤外特殊光で励起された蛍光による画素値１５４が算出される。
【００９７】
これらの処理を視覚的に表すと、図１２〜図１６に示すようになる。図１２に示すように、ＤＩＰ４２は、まず、第１画像データ１０１のＢ画素だけを抜き出して、第１画像データ１０１の青色の画像成分である第１青色画像データ１６１を中間的に生成する。同時に、ＤＩＰ４２は、第２画像データ１０２のＢ画素だけを抜き出して、第２画像データ１０２の青色の画像成分である第２青色画像データ１６２を中間的に生成する。
【００９８】
そして、通常光画像生成部５１は、こうして生成された第１青色画像データ１６１を、通常光に含まれる青色光だけによって撮像された場合と同様の画像データ（以下、通常青色画像データという）として出力する（ステップＳ１１）。また、特殊光画像生成部５２は、第１青色画像データ１６１から、第２青色画像データ１６２を第１白色光透過領域７１による通常光と第２白色光透過領域７２による通常光の照明光量の比に応じて演算したものを差し引くことにより、青色特殊光だけで撮像された場合と同様の画像データ１６４（以下、特殊青色画像データという）を生成する（ステップＳ１２）。
【００９９】
同様に、図１３に示すように、ＤＩＰ４２は、第１画像データ１０１のＧ画素だけを抜き出して、第１画像データ１０１の緑色の画像成分である第１緑色画像データ１７１を中間的に生成する。同時に、ＤＩＰ４２は、第２画像データ１０２のＧ画素だけを抜き出して、第２画像データ１０２の緑色の画像成分である第２緑色画像データ１７２を中間的に生成する。
【０１００】
通常光画像生成部５１は、こうして生成された第１緑色画像データ１７１を、通常光に含まれる緑色光だけにより撮像された場合と同様の画像データ（以下、通常緑色画像データという）として出力する（ステップＳ２１）。また、特殊光画像生成部５２は、第２緑色画像データ１７２から、第１緑色画像データ１７１を第１白色光透過領域７１による通常光と第２白色光透過領域７２による通常光の照明光量の比に応じて演算したものを差し引くことにより、緑色特殊光だけで撮像された場合と同様の画像データ１７４（以下、特殊緑色画像データという）を生成する（ステップＳ２２）。
【０１０１】
さらに、図１４に示すように、ＤＩＰ４２は、第１画像データ１０１のＲ画素だけを抜き出して、第１画像データ１０１の赤色の画像成分である第１赤色画像データ１８１を中間的に生成する。同時に、ＤＩＰ４２は、第２画像データ１０２のＲ画素だけを抜き出して、第２画像データ１０２の赤色の画像成分である第２赤色画像データ１８２を中間的に生成する。
【０１０２】
通常光画像生成部５１は、こうして生成された第１赤色画像データ１８１を、通常光に含まれる赤色光だけによって撮像された場合と同じ画像データ（以下、通常赤色画像データという）として出力する（ステップＳ３１）。また、特殊光画像生成部５２は、第２赤色画像データ１８２から、第１赤色画像データ１８１を第１白色光透過領域７１による通常光と第２白色光透過領域７２による通常光の照明光量の比に応じて演算したものを差し引くことにより、赤外特殊光で励起された蛍光だけで撮像された場合と同様の画像データ１８４（以下、特殊赤色画像データ）を生成する（ステップＳ３２）。
【０１０３】
こうして通常光画像及び特殊光画像の生成に必要な各種画像データ１６１，１６４，１７１，１７４，１８１，１８４を生成すると、図１５に示すように、通常光画像生成部５１は通常青色画像データ１６１、通常緑色画像データ１７１、通常赤色画像データ１８１を合成することにより、フルカラーの通常光画像１９１を生成する（ステップＳ４１）。
【０１０４】
さらに、図１６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、特殊光画像生成部５２は、特殊青色画像データ１６４，特殊緑色画像データ１７４，特殊赤色画像データ１８４を、各々設定に応じた適切な割合で通常光画像１９１に重畳することにより、特殊光画像１９２ａ〜１９２ｃを生成する（ステップＳ４２）。特殊光画像１９２ａは、通常光画像１９１に特殊青色画像データ１６４を重畳したものであり、表層血管やピットパターンが強調される。特殊光画像１９２ｂは通常光画像１９１に特殊緑色画像データ１７４を重畳したものであり、微細血管や発赤等が強調される。特殊光画像１９２ｃは通常光画像１９１に特殊赤色画像データ１８４を重畳したものであり、深層血管等が強調される。
【０１０５】
上述のようにして、ＤＩＰ４２によって生成された通常光画像１９１や特殊光画像１９２ａ〜１９２ｃのうちいくつかの（あるいは全ての）観察画像は、図１７に示すように、モニタ２６上に並べて表示される。術者は、これらの観察画像を比較観察しながら、診断や治療を行う。もちろん、通常光画像１９１のみ、特殊光画像１９２ａ〜１９２ｃのうち１つのみ、通常光画像１９１と特殊光画像１９２ａ〜１９２ｃのうち一つを並べて表示しても良い。
【０１０６】
以上のように、電子内視鏡システム１１は、ロータリーフィルタ６２によって照明光を変調しながら第１画像データ１０１と第２画像データ１０２を略同時に取得し、これらの画像データ１０１，１０２から通常光画像１９１や特殊光画像１９２ａ〜１９２ｃといった相互に特徴の異なる観察画像を生成する。このため、電子内視鏡システム１１は、被写体の動きに影響されず、全く同じ状態の被写体に対して、通常光画像１９１と特殊光画像１９２ａ〜１９２ｃを同時に取得することができる。また、電子内視鏡システム１１は通常光画像１９１と特殊光画像１９２ａ〜１９２ｃを同時に取得できるので、これらの観察画像を相互に比較観察することができる。このため、電子内視鏡システム１１では、短時間に検査や診察を行うことができるとともに、被検者や術者の負担を軽減することができる。さらに、診断の正確性も高まる。
【０１０７】
なお、第１白色光透過領域７１と第２白色光透過領域７２の透過光量は任意に定めることができる。但し、撮像素子３１の各画素に蓄積することのできる信号電荷量には限度があるので、各画素の信号電荷の飽和を防止するために、上述の実施形態のように、通常光と特殊光を重ねて照射する撮像期間では、通常光の照射光量が小さくなっていることが好ましい。
【０１０８】
なお、上述の実施形態では、ロータリーフィルタ６２の第１区画８１には、第１白色光透過領域７１、青色光透過領域７３、第１遮光フィルタ７７が設けられ、第２区画８３に第２白色光透過領域７２、緑色光透過領域７４、赤外光透過領域７６、第２遮光フィルタ７８が設けられているが、ロータリーフィルタ６２に設ける白色光透過領域や選択的透過領域の配置や種類はこれ限らない。
【０１０９】
例えば、図１８に示すロータリーフィルタ２０１のように、第１区画８１に、第１遮光フィルタ７７と第１白色光透過領域２０２（中心角θ３）を回転方向８２に沿って設け、第２区画８３に、第２遮光フィルタ７８、赤外光透過領域７６、緑色光透過領域７４、青色光透過領域７３、第２白色光透過領域２０３（中心角θ４）を、回転方向８２に沿って順に設けても良い。また、遮光フィルタ７７，７８が撮像素子３１の読み出しのタイミングに同期して、光源６１からの照明光を遮光する配置となっていれば、第１区画８１や第２区画８３内での各選択的透過領域や白色光透過領域の配置は互いに入れ替えても良い。また、同じ区画内で、白色光透過領域，青色光透過領域，白色光透過領域の順にするなど、白色光透過領域や選択的透過領域を２つに分割するなどしても良い。
【０１１０】
なお、上述の実施形態では、２回の撮像に対してロータリーフィルタ６２が１回転する例を説明したが、これに限らず、３回以上の撮像に対してロータリーフィルタ６２が１回転するようにしても良い。この場合、ロータリーフィルタ６２の１回転のうちに取得される複数の画像データの全てを用いて、通常光画像１９１や特殊光画像１９２ａ〜１９２ｃを生成しても良いし、ロータリーフィルタ６２が１回転するうちに取得される複数の画像データのうち、一部を用いて通常光画像１９１や特殊光画像１９２ａ〜１９２ｃを生成するようにしても良い。但し、データの同時性が失われない程度が好ましい。
【０１１１】
また、上述の実施形態では、第１白色光透過領域７１及び第２白色光透過領域７２を透過する光の波長帯は、４８０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下となっているが、これに限らず、白色光透過領域は、より短波長の光を透過したり、より長波長の光を透過したり、各種特殊光の波長帯を含むようにさらに広範囲の波長帯を透過するようにしても良い。
【０１１２】
なお、上述の実施形態では、ロータリーフィルタ６２に設けられた白色光透過領域，選択的透過領域，遮光フィルタは、中心角度と透過率の積によって実際の透過光量を調節しているが、これに限らず、白色光透過領域７１，７２や青色光透過領域７３、緑色光透過領域７４、赤外光透過領域７６をいずれも同じ中心角範囲に設け、透過率だけを調節することで、各種照明光の実効的な照射光量を調節するようにしても良い。逆に、透過率を統一して、扇形区画の面積だけを違えても良い。
【０１１３】
なお、上述の実施形態では、青色光透過領域７３、緑色光透過領域７４、赤外光透過領域７６の各々の透過率や透過光量は、撮像に十分な光量が得られる範囲内で各々任意に定めることができる。
【０１１４】
なお、上述の実施形態では、遮光フィルタ７７，７８が、読出期間９３，９８に合致する中心角ωとなるように設けられているが、これに限らず、通常光や各種特殊光で十分な露光量が得られれば、上述の実施形態よりも大きな中心角範囲の遮光フィルタを設けても良い。また、メカニカルシャッタや、撮像素子３１の電子シャッタによって十分な遮光性を得られるときには、ロータリーフィルタ６２に遮光フィルタ７７，７８を設けなくても良い。
【０１１５】
なお、上述の実施形態では、各種特殊光を選択的に透過する選択的透過領域として、ロータリーフィルタ６２には青色光透過領域７３、緑色光透過領域７４、赤外光透過領域７６を設ける例を説明したが、これに限らず、他の特殊光を選択的に透過させる選択的透過領域をロータリーフィルタ６２に備えても良い。例えば、コラーゲン等の自家蛍光を利用して肥厚等を観察するために、波長６００ｎｍ近傍の特殊光を選択的に透過する選択的透過領域をロータリーフィルタ６２に設けても良い。
【０１１６】
なお、上述の実施形態では、光源６１としてキセノンランプ等の白色の高輝度光源を単独で用いるが、撮像に必要な波長帯の照明光を発することができれば、複数の光源を複合的に用いたり、切り替え自在に用いるようにしても良い。また、ガスランプに限らず、ＬＥＤやレーザーダイオード等の周知の光源を用いても良い。また、光源６１は、白色の照明光を発するが、赤‐緑錐体の視感度の重なりを利用して擬似的に白色を実現する光源を用いても良い。
【０１１７】
なお、上述の実施形態では、青色特殊光によって陥凹や隆起を撮像する例を説明したが、これに限らず、これらの構造は、波長５００ｎｍ近傍の光で観察することもできるので、画素値１３４を取り出すことによってこれらを観察するようにしても良い。
【０１１８】
なお、上述の実施形態では、特殊光画像１９２ａ〜１９２ｃを生成するときに、通常光画像１９１に各種特殊光による画像データ１６４，１７４，１８４を重畳するが、これに限らず、各種特殊光による画像データ１６４，１７４，１８４だけを適切な比率で互いに重畳することで特殊光画像１９２ａ〜１９２ｃを生成するようにしても良い。
【０１１９】
なお、上述の実施形態では、特殊光画像１９２ａ〜１９２ｃを生成するときに、通常光画像１９１に各種特殊光による画像データ１６４，１７４，１８４をそのまま重畳するが、これに限らず、各種特殊光による画像データ１６４，１７４，１８４を重畳するときに、これらの各種特殊光による成分を他の色に変換してから通常光画像１９１に重畳して、上述の実施形態とは配色の異なる特殊光画像１９２ａ〜１９２ｃを生成するようにしても良い。
【０１２０】
なお、上述の実施形態では、通常光画像１９１に各種特殊光による画像データ１６４，１７４，１８４を各々重畳して特殊光画像１９２ａ〜１９２ｃを生成するが、これに限らず、各種特殊光による画像データ１６４，１７４，１８４のうちいくつかを適当な比率で通常光画像１９１に重畳することにより、各種特殊光で観察される複数の観察部位が同時に強調された特殊光画像を生成するようにしても良い。
【０１２１】
なお、上述の実施形態では、いわゆる線順次方式でフルカラーの画像を取得する例を説明したが、本発明を面順次式でフルカラーの画像を取得する電子内視鏡システムに適用しても良い。
【０１２２】
なお、上述の実施形態では、通常光による画素値を算出し、これを利用して特殊光による画素値を算出する例を説明したが、第１画像データ１０１や第２画像データ１０２から通常光による画素値や特殊光による画素値を算出する計算の手順は、上述の実施形態の例に限らない。例えば、先に特殊光による画素値を算出し、これを用いて通常光による画素値を算出するようにしても良い。
【０１２３】
なお、上述の実施形態では、生体内を観察する電子内視鏡システム１１を例に説明したが、観察する対象はこれに限らず、配管やトンネル構造等を損傷せずに内部から観察する観察装置等にも本発明を好適に用いることができる。
【０１２４】
なお、上述の実施形態では、第１白色光透過領域７１は、扇形の領域内が全て白色光を透過する領域となっているが、これに限らず、白色光を透過する領域は、第１白色光透過領域７１に各々割り当てられた扇形の領域の一部分であっても良い。例えば、第１白色光透過領域７１に割り当てられた扇形の領域のうち、ロータリーフィルタ６２の外周に沿った帯状の部分だけが白色光を透過するようにしても良い。このことは、第２白色光透過領域７２についても同様である。また、青色光透過領域７３、緑色光透過領域７４、赤外光透過領域７６についても、各色の特殊光を透過する領域は各色光透過領域７３，７４，７６に割り当てられた扇形の領域の一部分であっても良い。さらに、第１遮光フィルタ７７、第２遮光フィルタ７８についても、照明光を遮光する領域は、これらに割り当てられた扇形の領域の一部分であっても良い。
【０１２５】
なお、上述の実施形態では、撮像素子３１にはＲＧＢ３色のカラーフィルタが画素毎に配置され、ＤＩＰ４２が観察画像を生成するときには、ＲＧＢの基本色毎の成分を抜き出す例を説明したが、撮像素子３１にはイエロー、シアン、マゼンタの３色（あるいは、これにグリーンを加えた４色）の補色系カラーフィルタを画素毎に配置し、ＤＩＰ４２が観察画像を生成するときには、イエロー、シアン、マゼンタ（、グリーン）の各色成分を抜き出して比較、演算するようにしても良い。
【０１２６】
なお、上述の実施形態では、光源装置１４は、ロータリーフィルタ６２を用いて種々の照明光を発生するが、これに限らず、発生する光の波長帯が異なるＬＥＤやＬＤ等の周知光源を複数組み合わせて光源６１を構成することにより、ロータリーフィルタ６２を用いずに上述の実施形態のような種々の照明光を発生するようにしても良い。また、この場合、上述の実施形態のように、通常光や各種特殊光が順に被写体に照射されるようにしても良いし、上述の実施形態とは異なり、種々の照明光を順に照射するのではなく、通常光や各種特殊光を同時に被写体に照射するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】電子内視鏡システムの構成を示す外観図である。
【図２】電子内視鏡システムの電気的、光学的構成を示すブロック図である。
【図３】ロータリーフィルタの構成を示す説明図である。
【図４】撮像素子とロータリーフィルタの駆動タイミングを示す説明図である。
【図５】電子内視鏡システムで取得される画像データを示す説明図である。
【図６】取得した画像データから観察画像を生成する手順を示すフローチャートである。
【図７】波長に対する撮像素子の感度を示すグラフである。
【図８】各撮像期間における照明光の光量を示す説明図である。
【図９】第１画像データと第２画像データのＢ画素の画素値から、通常光による画素値と青色特殊光による画素値を各々算出する様子を示す説明図である。
【図１０】第１画像データと第２画像データのＧ画素の画素値から、通常光による画素値と緑色特殊光による画素値を各々算出する様子を示す説明図である。
【図１１】第１画像データと第２画像データのＲ画素の画素値から、通常光による画素値と、赤外特殊光により励起された蛍光による画素値を各々算出する様子を示す説明図である。
【図１２】ＤＩＰが通常青色画像データと特殊青色画像データを中間的に生成する様子を示す説明図である。
【図１３】ＤＩＰが通常緑色画像データと特殊緑色画像データを中間的に生成する様子を示す説明図である。
【図１４】ＤＩＰが通常赤色画像データと特殊赤色画像データを中間的に生成する様子を示す説明図である。
【図１５】通常光画像生成部がフルカラーの通常光画像を生成する様子を示す説明図である。
【図１６】特殊光画像生成部が特殊光画像を生成する様子を示す説明図である。
【図１７】通常光画像と特殊光画像が同時にモニタ表示される様子を示す説明図である。
【図１８】ロータリーフィルタの変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１１  電子内視鏡システム
１２  電子内視鏡
１３  プロセッサ装置
１４  光源装置
３１  撮像素子
３３，４１，６３  ＣＰＵ
４２  ＤＩＰ
４３  ＤＳＰ
５１  通常光画像生成部
５２  特殊光画像生成部
６１  光源
６２，２０１  ロータリーフィルタ
７１，２０２  第１白色光透過領域
７２，２０３  第２白色光透過領域
７３  青色光透過領域
７４  緑色光透過領域
７６  赤外光透過領域
７７  第１遮光フィルタ
７８  第２遮光フィルタ
１０１  第１画像データ
１０２  第２画像データ
１６１  第１青色画像データ
１６２  第２青色画像データ
１６３  通常青色画像データ
１６４  特殊青色画像データ
１７１  第１緑色画像データ
１７２  第２緑色画像データ
１７３  通常緑色画像データ
１７４  特殊緑色画像データ
１８１  第１赤色画像データ
１８２  第２赤色画像データ
１８３  通常赤色画像データ
１８４  特殊赤色画像データ
１９１  通常光画像
１９２  特殊光画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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