(57)【要約】 高解像度の狭帯域光画像を取得可能でありながら、低ノイズかつ高色再現性の通常光画像を取得する。Ｂ光およびＧ光をそれぞれ発する２個の固体照明素子（１５Ｂ，１５Ｇ）を有する光源装置（１３）と、ＣｙフィルタおよびＢフィルタを含むカラーフィルタアレイを有する撮像素子（１０）とを備え、ＣｙフィルタがＧ領域およびＢ領域に感度を有し、Ｃｙフィルタ、Ｂ光およびＧ光が条件式（１）および（２）を満足する内視鏡システム（１）を提供する。αは、ＣｙフィルタのＧ領域における感度に対するＣｙフィルタのＢ領域における感度の比であり、βは、Ｇ光の光量に対するＢ光の光量の比である。  ０．３  ≦  α  ≦  １．３            ・・・（１）  ０．２５  ≦  α×β  ≦  １．２      ・・・（２）
2018051619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる色の光を発する複数の固体照明素子を有する光源装置と、
２次元配列された複数色のカラーフィルタを含むカラーフィルタアレイを有し、前記光源装置からの光によって照明された被写体を撮影する撮像素子とを備え、
前記光源装置が、青色の波長領域にピーク強度を有する青色光を発する第１の固体照明素子と、緑色の波長領域にピーク強度を有する緑色光を発する第２の固体照明素子とを備え、通常観察モードにおいて前記第１の固体照明素子および前記第２の固体照明素子を同時点灯または順次点灯させ、
前記カラーフィルタアレイが、シアン色のカラーフィルタおよび青色のカラーフィルタを有するとともに、前記シアン色のカラーフィルタは、緑色および青色の波長領域に感度を有し、
前記シアン色のカラーフィルタ、前記青色光および前記緑色光が、下記条件式（１）および（２）を満足する内視鏡システム。
０．３  ≦  α  ≦  １．３            ・・・（１）
０．２５  ≦  α×β  ≦  １．２      ・・・（２）
ただし、
αは、前記シアン色のカラーフィルタの緑色の波長領域における感度（ＣｙＧ）に対する前記シアン色のカラーフィルタの青色の波長領域における感度（ＣｙＢ）の比（ＣｙＢ／ＣｙＧ）であり、
βは、前記緑色光の光量（Ｌ２）に対する前記青色光の光量（Ｌ１）の比（Ｌ１／Ｌ２）
である。
【請求項２】
前記撮像素子の全画素数に対する前記シアン色のカラーフィルタに対応する画素の数の割合が、４分の１以上である請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記青色の波長領域が、３９０ｎｍ以上４９５ｎｍ以下であり、
前記緑色の波長領域が、４９５ｎｍを超え５７０ｎｍ以下である請求項１または請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記光源装置が、紫色の波長領域にピーク強度を有する紫色光を発する第３の固体照明素子を備え、狭帯域光観察モードにおいて、前記第１の固体照明素子および前記第３の固体照明素子を点灯させる請求項１から請求項３のいずれかに記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記紫色の波長領域は、３８０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下である請求項４に記載の内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡システムに関し、特に狭帯域光観察と白色光観察の両方が可能な内視鏡システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＮＢＩ（Ｎａｒｒｏｗ  Ｂａｎｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ）またはＢＬＩ（Ｂｌｕｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｉｍａｇｉｎｇ）のような、狭帯域光を被観察部位に照射し、その反射光を画像化する狭帯域光観察が用いられている（例えば、特許文献１,２参照。）。狭帯域光観察により、病変部の発見を容易にすることができる。また、狭帯域光画像と同時に白色光画像のような通常光画像を高い色再現性で取得することができるように、ＲＧＢのベイヤ配列のカラーフィルタが設けられた撮像素子が用いられている。【０００３】
狭帯域光観察において、毛細血管等の画像には紫色から青色の反射光の情報（Ｂ情報）が大きく寄与するため、Ｂ情報が分離される。しかし、ＲＧＢのベイヤ配列を用いてＢ情報を分離する場合、紫色から青色の反射光を検出するＢ画素が全画素の４分の１しかないため、毛細血管等の解像度が不足してしまう。特許文献１は、Ｂ情報を増大するために、紫色の波長領域に副感度領域を有するＧ画素によってＢ情報を取得している。この場合、Ｇ画素によって取得された信号には緑色の反射光の情報（Ｇ情報）とＢ情報の両方が含まれるため、Ｇ情報とＢ情報とを色分離する処理が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１７０６３９号公報
【特許文献２】特開２０１５−１１９７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、緑色の波長領域と青色の波長領域は互いに近いため、Ｇ情報とＢ情報との色分離が難しいという問題がある。特許文献２では、使用するカラーフィルタ情報に基づいて注目画素を選択し、読出し領域や読出し位置を変更してノイズ処理を行っている。特許文献２のように画像処理で色分離を行うと、画像情報にゲインがかかり、ノイズが増大するという問題がある。【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、高解像度の狭帯域光画像を取得可能でありながら、低ノイズかつ高色再現性の通常光画像を取得することができる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】
【０００７】
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、互いに異なる色の光を発する複数の固体照明素子を有する光源装置と、２次元配列された複数色のカラーフィルタを含むカラーフィルタアレイを有し、前記光源装置からの光によって照明された被写体を撮影する撮像素子とを備え、前記光源装置が、青色の波長領域にピーク強度を有する青色光を発する第１の固体照明素子と、緑色の波長領域にピーク強度を有する緑色光を発する第２の固体照明素子とを備え、通常観察モードにおいて前記第１の固体照明素子および前記第２の固体照明素子を同時点灯または順次点灯させ、前記カラーフィルタアレイが、シアン色のカラーフィルタおよび青色のカラーフィルタを有するとともに、前記シアン色のカラーフィルタは、緑色および青色の波長領域に感度を有し、前記シアン色のカラーフィルタ、前記青色光および前記緑色光が、下記条件式（１）および（２）を満足する内視鏡システムである。
０．３  ≦  α  ≦  １．３            ・・・（１）
０．２５  ≦  α×β  ≦  １．２      ・・・（２）
ただし、αは、前記シアン色のカラーフィルタの緑色の波長領域における感度（ＣｙＧ）に対する前記シアン色のカラーフィルタの青色の波長領域における感度（ＣｙＢ）の比（ＣｙＢ／ＣｙＧ）であり、βは、前記緑色光の光量（Ｌ２）に対する前記青色光の光量（Ｌ１）の比（Ｌ１／Ｌ２）である。【０００８】
本態様によれば、通常観察モードにおいて、光源装置から被写体に青色光および緑色光が照射されると、被写体によって反射された青色光および緑色光が、カラーフィルタアレイの青色のカラーフィルタ（Ｂフィルタ）およびシアン色のカラーフィルタ（Ｃｙフィルタ）をそれぞれ透過し、撮像素子のＢ画素およびＣｙ画素によってそれぞれ検出される。これにより、Ｂ画素によって取得されたＢ信号およびＣｙ画素によって取得されたＣｙ信号に基づく通常光画像を得ることができる。【０００９】
この場合に、青色の反射光は、Ｂフィルタに加えてＣｙフィルタも透過し、Ｃｙ画素によっても検出されるので、Ｃｙ信号は、緑色の反射光の情報（Ｇ情報）に加えて、青色の反射光の情報（Ｂ情報）も含む。一方、Ｂ信号はＢ情報が支配的である。したがって、Ｃｙ信号からＢ信号を差し引くことによって、Ｇ情報を抽出することができる。【００１０】
ここで、条件式（１）を満足することによって、Ｃｙ信号に含まれるＧ情報とＢ情報とのバランスが良好となる。これにより、Ｇ情報の抽出に際して、Ｂ信号にゲインを乗じることなく、または小さなゲインで、Ｃｙ信号のＧ情報とＢ情報とを分離することが可能となり、通常光画像のノイズを低減することができる。【００１１】
また、条件式（２）を満足することによって、青色光と緑色光の光量の良好なバランスを維持しつつ、Ｃｙ画素によって取得されるＢ情報が増大する。これにより、通常光画像の高い色再現性を維持しながら、ＢおよびＣｙ画素によって取得されるＢ情報に基づく高解像度の狭帯域光画像も得ることができる。【００１２】
上記態様においては、前記撮像素子の全画素数に対する前記シアン色のカラーフィルタに対応する画素の数の割合が、４分の１以上であってもよい。
このようにすることで、通常光画像の画質を維持しながら、狭帯域光画像の解像度を高めることができる。
上記態様においては、前記青色の波長領域が、３９０ｎｍ以上４９５ｎｍ以下であり、前記緑色の波長領域が、４９５ｎｍを超え５７０ｎｍ以下であってもよい。【００１３】
上記態様においては、前記光源装置が、紫色の波長領域にピーク強度を有する紫色光を発する第３の固体照明素子を備え、狭帯域光観察モードにおいて、前記第１の固体照明素子および前記第３の固体照明素子を点灯させてもよい。前記紫色の波長領域は、３８０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下であってもよい。
被写体によって反射された紫色光は、Ｂフィルタを透過してＢ画素によって検出される。したがって、狭帯域光観察モードにおいて、狭帯域光画像の生成に必要なＢ情報およびＧ情報を含むＢ信号およびＣｙ信号が適切な強さで得られる。これにより、画像処理においてＢ信号およびＣｙ信号に乗じるゲインを抑え、低ノイズの狭帯域光画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高解像度の狭帯域光画像を取得可能でありながら、低ノイズかつ高色再現性の通常光画像を取得することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る内視鏡システムの全体構成図である。
【図２】図１の内視鏡システムの撮像素子が有するカラーフィルタアレイを示す図である。
【図３】図２のカラーフィルタアレイの分光感度特性を示す図である。
【図４】通常観察モードにおいて、図１の内視鏡システムの光源装置から出力される白色光の分光特性を示す図である。
【図５】通常観察モードにおいて、図４の白色光の照明下で撮像素子によって検出される反射光の分光特性を示す図である。
【図６】ホワイトバランス調整後の図５の反射光の分光特性を示す図である。
【図７】ＮＢＩモードにおいて、図１の内視鏡システムの光源装置から出力される狭帯域光の分光特性を示す図である。
【図８】ＮＢＩモードにおいて、図７の狭帯域光の照明下で撮像素子によって検出される反射光の分光特性を示す図である。
【図９】第１の変形例のカラーフィルタアレイの分光感度特性を示す図である。
【図１０】第１の変形例の通常観察モードにおいて、光源装置から出力される白色光の分光特性を示す図である。
【図１１】第１の変形例の通常観察モードにおいて、図１０の白色光の照明下で撮像素子によって検出される反射光の分光特性を示す図である。
【図１２】ホワイトバランス調整後の図１１の反射光の分光特性を示す図である。
【図１３】第１の変形例のＮＢＩモードにおいて、光源装置から出力される狭帯域光の分光特性を示す図である。
【図１４】第１の変形例のＮＢＩモードにおいて、図１３の狭帯域光の照明下で撮像素子によって検出される反射光の分光特性を示す図である。
【図１５】第２の変形例のカラーフィルタアレイの分光感度特性を示す図である。
【図１６】第２の変形例の通常観察モードにおいて、光源装置から出力される白色光の分光特性を示す図である。
【図１７】第２の変形例の通常観察モードにおいて、図１６の白色光の照明下で撮像素子によって検出される反射光の分光特性を示す図である。
【図１８】ホワイトバランス調整後の図１７の反射光の分光特性を示す図である。
【図１９】第２の変形例のＮＢＩモードにおいて、光源装置から出力される狭帯域光の分光特性を示す図である。
【図２０】第２の変形例のＮＢＩモードにおいて、図１９の狭帯域光の照明下で撮像素子によって検出される反射光の分光特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の一実施形態に係る内視鏡システム１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、体内に挿入され被写体への照明光の照射および画像信号の取得を行う細長いスコープ２と、該スコープ２の基端に接続されスコープ２への照明光の供給および画像の生成を行う駆動制御装置３と、該駆動制御装置３に接続されたモニタ４とを備えている。
【００１７】
スコープ２は、被写体に照明光を照射する照明光学系５と、被写体からの照明光の反射光を受光し被写体の画像信号を得る撮像光学系６とを備えている。
照明光学系５は、スコープ２内に長手方向に沿って配置され基端から先端へ照明光を導光する導光部材７と、スコープ２の先端に設けられ導光部材７の先端から射出された照明光をスコープ２の先端前方に向かって射出する照明レンズ８とを備えている。
【００１８】
撮像光学系６は、スコープ２の先端に設けられ被写体からの反射光を集光する対物レンズ９と、該対物レンズ９によって結ばれた被写体の像を撮影して画像信号を取得する撮像素子１０と、該撮像素子１０から出力された画像信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル（ＡＤ）変換器１１とを備えている。
【００１９】
図２は、撮像素子１０の撮像面に設けられ、２次元配列された多数のカラーフィルタからなるカラーフィルタアレイ１２の一部を示している。図２に示されるように、カラーフィルタアレイ１２は、いわゆるベイヤ配列においてＧフィルタをＣｙフィルタに置き換えたものである。具体的には、カラーフィルタアレイ１２は、青色のカラーフィルタ（Ｂフィルタ）、シアン色のカラーフィルタ（Ｃｙフィルタ）および赤色のカラーフィルタ（Ｒフィルタ）を備える。正方配列された１個のＢフィルタ、２個のＣｙフィルタおよび１個のＲフィルタから１つの単位配列が構成され、単位配列が行方向および列方向に配列されている。
【００２０】
各カラーフィルタは、撮像素子１０の１個の画素に対応している。以下、Ｂフィルタ、ＣｙフィルタおよびＲフィルタに対応する画素を、Ｂ画素、Ｃｙ画素およびＲ画素とそれぞれ言う。したがって、撮像素子１０の全画素数に対するＣｙ画素の数の割合は、２分の１となる。Ｂ画素、Ｃｙ画素およびＲ画素は、Ｂフィルタ、ＣｙフィルタおよびＲフィルタを透過した光をそれぞれ検出してＢ信号、Ｃｙ信号およびＲ信号をそれぞれ取得する。Ｂ信号、Ｃｙ信号およびＲ信号は、ＡＤ変換器１１を介して駆動制御装置３内の画像処理装置１４に送信される。
【００２１】
図３は、Ｂフィルタ、ＣｙフィルタおよびＲフィルタの分光感度特性（分光透過特性）、すなわちＢ画素、Ｃｙ画素およびＲ画素の分光感度特性を示している。
Ｂフィルタは、青色の波長領域（Ｂ領域）に感度を有し、青色の光を選択的に透過させる。したがって、Ｂ画素は、Ｂ領域に高い感度を有し、Ｂ領域の反射光の情報（Ｂ情報）を含むＢ信号を出力する。Ｂ領域は、３９０ｎｍ以上４９５ｎｍ以下であり、紫色の波長領域（Ｖ領域）の一部も含む。
Ｃｙフィルタは、Ｂ領域および緑色の波長領域（Ｇ領域）に感度を有し、紫色、青色および緑色の光を選択的に透過させる。したがって、Ｃｙ画素は、Ｂ領域およびＧ領域に高い感度を有し、Ｂ情報およびＧ領域の反射光の情報（Ｇ情報）を含むＣｙ信号を出力する。Ｇ領域は、４９５ｎｍを超え５７０ｎｍ以下である。
Ｒフィルタは、赤色の波長領域（Ｒ領域）に感度を有し、赤色の光を選択的に透過させる。したがって、Ｒ画素は、Ｒ領域に高い感度を有し、Ｒ領域の反射光の情報（Ｒ情報）を含むＲ信号を出力する。
【００２２】
駆動制御装置３は、照明光を生成する光源装置１３と、撮像光学系６から受信した画像信号を処理して画像を生成する画像処理装置１４とを備えている。
光源装置１３は、４色のＬＥＤ１５Ｖ，１５Ｂ，１５Ｇ，１５Ｒと、ＬＥＤ１５Ｖ，１５Ｂ，１５Ｇ，１５Ｒの点灯および消灯を制御する光源制御部１６とを備えている。
【００２３】
Ｖ−ＬＥＤ（第３の固体照明素子）１５Ｖは、Ｖ領域にピーク強度を有する紫色光（Ｖ光）を発する。Ｖ領域は、３８０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下であり、Ｂ領域と一部重複している。
Ｂ−ＬＥＤ（第１の固体照明素子）１５Ｂは、Ｂ領域にピーク強度を有しＶ光よりも長波長の青色光（Ｂ光）を発する。
Ｇ−ＬＥＤ（第２の固体照明素子）１５Ｇは、Ｇ領域にピーク強度を有する緑色光（Ｇ光）を発する。
Ｒ−ＬＥＤ１５Ｒは、Ｒ領域にピーク強度を有する赤色光（Ｒ光）を発する。
【００２４】
ＬＥＤ１５Ｖ，１５Ｂ，１５Ｇ，１５Ｒから発せられたＶ光、Ｂ光、Ｇ光およびＲ光は、合波光学系１７によって互いに合波され、単一の光軸に沿って集光レンズ１８に入射し、集光レンズ１８によって導光部材７の基端面に集光される。合波光学系１７は、例えば、複数個のダイクロイックミラーの組み合わせからなる。
【００２５】
光源制御部１６および画像処理装置１４は、白色光画像を取得する通常観察モードおよびＮＢＩ画像を取得するＮＢＩモード（狭帯域光観察モード）のいずれかで動作するようになっている。
【００２６】
通常観察モードにおいて、光源制御部１６は、Ｖ−ＬＥＤ１５Ｖ、Ｂ−ＬＥＤ１５Ｂ、Ｇ−ＬＥＤ１５ＧおよびＲ−ＬＥＤ１５Ｒを同時に点灯させる。これにより、図４に示されるように、Ｖ光、Ｂ光、Ｇ光およびＲ光から生成された白色光が光源装置１３から導光部材７に供給され、白色光が被写体に照射される。そして、図５に示されるように、Ｖ光およびＢ光の反射光がＢ画素およびＣｙ画素によって検出され、Ｇ光の反射光がＣｙ画素によって検出され、Ｒ光の反射光がＲ画素によって検出される。図５は、図４に示される白色光が撮像素子１０に入射したと仮定したときの、Ｂ画素、Ｃｙ画素およびＲ画素によって検出される光の強度スペクトルを示している。
なお、通常観察モードにおいて、光源制御部１６がＬＥＤ１５Ｖ，１５Ｂ，１５Ｇ，１５Ｒを順次点灯させ、Ｖ光、Ｂ光、Ｇ光およびＲ光の反射光を撮像素子１０によって順次検出してもよい。
【００２７】
通常観察モードにおいて、画像処理装置１４では、下記の画像処理が実行される。まず、Ｂ信号、Ｃｙ信号およびＲ信号にホワイトバランス調整用のゲインを乗じることによって、図６に示されるように、Ｂ信号、Ｃｙ信号およびＲ信号のホワイトバランス調整が行われる。図５および図６の例では、Ｃｙ信号およびＲ信号に比べてＢ信号が大きいため、Ｃｙ信号およびＲ信号のみにゲインを乗じている。
【００２８】
次に、Ｃｙ信号から、色分離用のゲインを乗じたＢ信号を差し引く。Ｂ信号に含まれる情報はＢ情報が支配的となる。したがって、Ｃｙ信号に含まれるＧ情報が、Ｃｙ信号とＢ信号との差分として得られる。次に、Ｒ信号がＲチャネルに、抽出されたＧ情報がＧチャネルに、Ｃｙ信号の残りとＢ信号がＢチャネルにそれぞれ割り当てられることによって、被写体を肉眼で見たときと同様の色合いを有する白色光画像が生成される。
【００２９】
ＮＢＩモードにおいて、光源制御部１６は、Ｖ−ＬＥＤ１５ＶおよびＧ−ＬＥＤ１５Ｇを同時に点灯させ、Ｂ−ＬＥＤ１５ＢおよびＲ−ＬＥＤ１５Ｒを消灯させる。これにより、図７に示されるように、Ｖ光およびＧ光のみが、光源装置１３から導光部材７に供給されて被写体に照射される。そして、図８に示されるように、Ｖ光の反射光がＢ画素およびＣｙ画素によって検出され、Ｇ光の反射光がＣｙ画素によって検出される。図８は、図７に示されるＶ光およびＧ光が撮像素子１０に入射したと仮定したときの、Ｂ画素、Ｃｙ画素およびＲ画素によって検出される光の強度スペクトルを示している。
【００３０】
ＮＢＩモードにおいて、画像処理装置１４では、下記の画像処理が実行される。まず、通常観察モードのときと同様に、Ｃｙ信号から、ゲインを乗じたＢ信号を差し引くことによって、Ｃｙ信号に含まれるＧ情報が差分として算出される。次に、抽出されたＧ情報がＲチャネルに、Ｃｙ信号の残りとＢ信号がＢチャネルおよびＧチャネルにそれぞれ割り当てられることによって、ＮＢＩ画像が生成される。
【００３１】
画像処理装置１４は、生成した白色光画像またはＮＢＩ画像をモニタ４に送信する。
モニタ４は、受信した白色光画像またはＮＢＩ画像を表示する。
【００３２】
通常観察モードおよびＮＢＩモードのいずれを実行するかは、スコープ２に設けられた観察モード切替スイッチ１９をユーザが操作することによって決定される。観察モード切替スイッチ１９は、通常観察モードおよびＮＢＩモードのうち一方をユーザが選択することができるようになっている。選択されたモードの情報は、観察モード切替スイッチ１９から光源制御部１６および画像処理装置１４に送信される。光源制御部１６は、受信したモードの情報に従ってＬＥＤ１５Ｖ，１５Ｂ，１５Ｇ，１５Ｒを制御し、画像処理装置１４は、受信したモードの情報に従って、白色光画像またはＮＢＩ画像を生成する。
【００３３】
ここで、本実施形態のＣｙフィルタ、Ｂ光およびＧ光の光学特性の詳細について説明する。
Ｃｙフィルタは、下記の条件式（１）を満足する分光感度特性を有する。
０．３  ≦  α  ≦  １．３        ・・・（１）
式（１）において、α＝ＣｙＢ／ＣｙＧである。ＣｙＢは、ＣｙフィルタのＢ領域における感度であり、ＣｙＧは、ＣｙフィルタのＧ領域おける感度である。ＣｙＢおよびＣｙＧは、例えば、図３に示されるＣｙフィルタの透過曲線のＢ領域（３９０ｎｍ〜４９５ｎｍ）およびＧ領域（４９５ｎｍ〜５７０ｎｍ）における積分値である。図３に示されるＣｙフィルタにおいて、ＣｙＧ＝６．９、ＣｙＢ＝２．７５、α＝０．４である。
【００３４】
条件式（１）は、Ｃｙフィルタが有するＢ領域の感度とＧ領域の感度の比を規定したものである。生体組織の表層に存在する毛細血管の情報はＢ情報に含まれるため、ＣｙフィルタのＢ領域の感度は、ＮＢＩ画像の解像度の向上に寄与する。一方、ＣｙフィルタのＧ領域の感度は白色光画像の色再現性に寄与する。条件式（１）を満足することによって、Ｃｙ画素によって取得されるＧ情報とＢ情報とのバランスが、白色光画像の高い色再現性とＮＢＩ画像の高い解像度の両立に適した範囲となる。
【００３５】
αが０．３未満である場合、Ｇ情報が増大するため白色光画像の色再現性は高くなるが、Ｃｙ画素によって取得されるＢ情報が減少し（すなわち、Ｃｙフィルタの特性が一般的なＧフィルタの特性に近づき）、ＮＢＩ画像の解像度を向上する効果が弱くなる。
αが１．３を超える場合、Ｃｙ画素によって取得されるＢ情報が増大するためＮＢＩ画像の解像度は高くなるが、Ｃｙ信号に含まれるＧ情報とＢ情報との分離が難しくなる。Ｃｙ信号からＢ信号を単に差し引くことでＧ情報を抽出した場合には、Ｇ情報が少なくなり、白色光画像の色再現性が低下する。高い色再現性を得るためにＣｙ信号にゲインを乗じた場合には、Ｃｙ信号のノイズが増大し、白色光画像の画質の低下を招く。
【００３６】
ＬＥＤ１５Ｂ，１５Ｇから出力されるＢ光およびＧ光は、下記の条件式（２）を満たす光量を有している。
０．２５  ≦  α×β  ≦  １．２        ・・・（２）
式（２）において、β＝Ｌ１／Ｌ２である。Ｌ１は、Ｂ光の光量であり、Ｌ２は、Ｇ光の光量である。Ｌ１は、例えば、図４に示されるＢ光の強度曲線のＢ領域における積分値であり、Ｌ２は、例えば、図４に示されるＧ光の強度曲線のＧ領域における積分値である。光量Ｌ１，Ｌ２は、例えば、光源制御部１６がＬＥＤ１５Ｂ，１５Ｇの出力を制御することによって、式（２）の範囲内となるように調整される。図４に示される白色光において、β＝３．０である。したがって、本実施形態において、α×β＝１．２となる。
【００３７】
条件式（２）は、通常観察モードにおいて条件式（１）を満足するＣｙフィルタを用いた撮像素子１０によって取得されるＢ信号、Ｃｙ信号およびＲ信号の強度のバランスが良好となるように、光源装置１３によって生成される白色光のカラーバランスを規定したものである。Ｂ信号、Ｃｙ信号およびＲ信号の強度差が大きい場合、白色光画像のホワイトバランスを調整するために大きなゲインをＢ信号、Ｃｙ信号およびＲ信号に乗じる必要が生じる。また、Ｂ光の光量Ｌ１の増大はＮＢＩ画像の解像度の向上に寄与するが、Ｂ光の光量Ｌ１が多過ぎると、Ｃｙ信号のＧ情報とＢ情報を色分離するためのゲインが増大し、白色光画像のノイズの増大を招く。条件式（２）を満足することによって、小さなホワイトバランス調整用のゲインで白色光画像の高い色再現性を得ることができる。さらに、小さな色分離用のゲインでＣｙ信号のＧ情報とＢ情報とを分離することができ、白色光画像のノイズを抑制することができる。
【００３８】
α×βが０．２５未満である場合、Ｂ画素およびＣｙ画素によって取得されるＢ情報が不足し、白色光画像の高い色再現性を得るためには大きなゲインでＢ情報を増幅しなければならず、白色光画像のノイズが増大する。
α×βが１．２よりも大きい場合、Ｂ画素への入射光量がＣｙ画素への入射光量に対して多くなり、Ｃｙ画素よりも早くＢ画素が飽和することにより狭帯域光画像の色再現性が低下し得る。高い色再現性を得るためにはＣｙ信号に大きなゲインを乗じなければならず、ＮＢＩ画像のノイズが増大する。
【００３９】
次に、このように構成された内視鏡システム１の作用について説明する。
ユーザが観察モード切替スイッチ１９によって通常観察モードを選択すると、光源制御部１６が通常観察モードでＬＥＤ１５Ｖ，１５Ｂ，１５Ｇ，１５Ｒを制御することによって、白色光が被写体に照射される。そして、白色光の反射光が撮像素子１０によって検出され、Ｖ光およびＢ光の反射光の情報を含むＢ信号と、Ｖ光、Ｂ光およびＧ光の反射光の情報を含むＣｙ信号と、Ｒ光の反射光の情報を含むＲ信号とが、画像処理装置１４に送信される。画像処理装置１４において、Ｒ信号がＲチャネルに割り当てられ、Ｃｙ信号とＢ信号との差分がＧチャネルに割り当てられ、Ｃｙ信号の残りとＢ信号がＢ信号に割り当てられることによって、白色光画像が生成され、モニタ４に表示される。
【００４０】
一方、ユーザが観察モード切替スイッチ１９によってＮＢＩモードを選択すると、光源制御部１６がＮＢＩモードでＬＥＤ１５Ｖ，１５Ｂ，１５Ｇ，１５Ｒを制御することによって、Ｖ光およびＧ光が被写体に照射される。そして、Ｖ光およびＧ光の反射光が撮像素子１０によって検出され、Ｖ光およびＧ光の反射光の情報を含むＣｙ信号と、Ｖ光の反射光の情報を含むＢ信号とが画像処理装置１４に送信される。画像処理装置１４において、Ｃｙ信号とＢ信号との差分がＲチャネルに割り当てられ、Ｃｙ信号の残りとＢ信号とがＧおよびＢチャネルに割り当てられることによって、ＮＢＩ画像が生成され、モニタ４に表示される。
【００４１】
このように、本実施形態によれば、Ｖ、ＢおよびＧ領域の光を透過させるＣｙフィルタを撮像素子１０に設けることによって、Ｖ光の反射光が、Ｂ画素に加えてＣｙ画素によっても検出される。これにより、ＮＢＩ画像の生成に用いられるＢ情報を増大し、高解像度のＮＢＩ画像を取得することができるという利点がある。
また、条件式（１）および（２）を満足することによって、上記のＮＢＩ画像の高解像度と、白色光画像の高色再現性および低ノイズとを両立することができるという利点がある。すなわち、白色光画像の生成処理において各信号に大きなゲインを乗じずとも、白色光画像の高い色再現性を得ることができる。
【００４２】
図９から図２０には、カラーフィルタおよびＬＥＤ１５Ｖ，１５Ｂ，１５Ｇ，１５Ｒの光学特性の変形例を示している。
図９から図１４に示される第１の変形例において、ＣｙＧ＝７．５、ＣｙＢ＝６．０、α＝０．８、β＝０．９、α×β＝０．７２であり、条件式（１）および（２）を満足している。第１の変形例においては、図３および図４に示される例に比べて、ＣｙフィルタのＧ領域の感度が高くなっており、Ｖ光およびＢ光の光量が少なくなっている。
【００４３】
図１５から図２０に示される第２の変形例において、ＣｙＧ＝６．３、ＣｙＢ＝７．５５、α＝１．２、β＝０．３、α×β＝０．３６であり、条件式（１）および（２）を満足している。第２の変形例においては、ＣｙフィルタのＧ領域の感度がさらに高くなっており、Ｖ光およびＢ光の光量がさらに少なくなっている。
【００４４】
本実施形態においては、カラーフィルタアレイ１２が、正方配列された４つのカラーフィルタからなる単位配列を有することとしたが、カラーフィルタアレイ１２のカラーフィルタの配列パターンはこれに限定されるものではない。
例えば、２×２の単位配列において、Ｃｙフィルタの数を１個とし、ＲフィルタまたはＢフィルタの数を２個にしてもよい。あるいは、単位配列が、３×３の９個のカラーフィルタまたは４×４の１６個のカラーフィルタから構成されていてもよい。
【００４５】
いずれの配列パターンにおいても、撮像素子の全画素数に対するＣｙ画素の数の割合が４分の１以上となるように、カラーフィルタアレイのカラーフィルタの全数に対するＣｙフィルタの数の割合が４分の１以上であることが好ましい。このようにすることで、ＣｙフィルタによるＢ情報の増大の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  内視鏡システム
１０  撮像素子
１２  カラーフィルタアレイ
１３  光源装置
１５Ｖ  Ｖ−ＬＥＤ（第３の固体照明素子）
１５Ｂ  Ｂ−ＬＥＤ（第１の固体照明素子）
１５Ｇ  Ｇ−ＬＥＤ（第２の固体照明素子）
【図１】
2018051619.tif 000003
【図２】
2018051619.tif 000004
【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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【図１９】
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【図２０】
2018051619.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月18日(2018.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる色の光を発する複数の固体照明素子を有する光源装置と、
２次元配列された複数色のカラーフィルタを含むカラーフィルタアレイを有し、前記光源装置からの光によって照明された被写体を撮影する撮像素子とを備え、
前記光源装置が、青色の波長領域にピーク強度を有する青色光を発する第１の固体照明素子と、緑色の波長領域にピーク強度を有する緑色光を発する第２の固体照明素子と、赤色の波長領域にピーク強度を有する赤色光を発する第３の固体照明素子とを備え、通常観察モードにおいて前記第１の固体照明素子、前記第２の固体照明素子および前記第３の固体照明素子を同時点灯または順次点灯させ、狭帯域光観察モードにおいて前記第１の固体照明素子、前記第２の固体照明素子および前記第３の固体照明素子のうち少なくとも前記第３の固体照明素子を消灯させ、
前記カラーフィルタアレイが、シアン色のカラーフィルタおよび青色のカラーフィルタを有するとともに、前記シアン色のカラーフィルタは、緑色および青色の波長領域に感度を有し、
前記シアン色のカラーフィルタと、前記通常観察モードおよび前記狭帯域光観察モードにおいて前記光源装置が発する前記青色光および前記緑色光とが、下記条件式（１）および（２）を満足するように規定された内視鏡システム。
０．３  ≦  α  ≦  １．３            ・・・（１）
０．２５  ≦  α×β  ≦  １．２      ・・・（２）
ただし、
αは、前記シアン色のカラーフィルタの緑色の波長領域における感度（ＣｙＧ）に対する前記シアン色のカラーフィルタの青色の波長領域における感度（ＣｙＢ）の比（ＣｙＢ／ＣｙＧ）であり、
βは、前記緑色光の光量（Ｌ２）に対する前記青色光の光量（Ｌ１）の比（Ｌ１／Ｌ２）
である。
【請求項２】
前記撮像素子の全画素数に対する前記シアン色のカラーフィルタに対応する画素の数の割合が、４分の１以上である請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記青色の波長領域が、３９０ｎｍ以上４９５ｎｍ以下であり、
前記緑色の波長領域が、４９５ｎｍを超え５７０ｎｍ以下である請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記光源装置が、紫色の波長領域にピーク強度を有する紫色光を発する第４の固体照明素子を備え、前記狭帯域光観察モードにおいて、前記第１の固体照明素子および前記第４の固体照明素子を点灯させる請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記紫色の波長領域は、３８０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下である請求項４に記載の内視鏡システム。
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月27日(2018.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる色の光を発する複数の固体照明素子を有する光源装置と、
２次元配列された複数色のカラーフィルタを含むカラーフィルタアレイを有し、前記光源装置からの光によって照明された被写体を撮影する撮像素子とを備え、
前記光源装置が、青色の波長領域にピーク強度を有する青色光を発する第１の固体照明素子と、緑色の波長領域にピーク強度を有する緑色光を発する第２の固体照明素子と、前記青色の波長領域と一部重複する紫色の波長領域にピーク強度を有する紫色光を発する第３の固体照明素子と、赤色の波長領域にピーク強度を有する赤色光を発する第４の固体照明素子とを備え、通常観察モードにおいて前記第１の固体照明素子、前記第２の固体照明素子、前記第３の固体照明素子および前記第４の固体照明素子を同時点灯または順次点灯させ、狭帯域光観察モードにおいて前記第２の固体照明素子と前記第３の固体照明素子を点灯させ、かつ、前記第１の固体照明素子と第４の固体照明素子を消灯させ、
前記カラーフィルタアレイが、シアン色のカラーフィルタおよび青色のカラーフィルタを有するとともに、前記シアン色のカラーフィルタは、緑色および青色の波長領域に感度を有し、
前記シアン色のカラーフィルタと、前記通常観察モードおよび前記狭帯域光観察モードにおいて前記光源装置が発する前記青色の波長領域の光および前記緑色の波長領域の光とが、下記条件式（１）および（２）を満足するように規定された内視鏡システム。
０．３  ≦  α  ≦  １．３            ・・・（１）
０．２５  ≦  α×β  ≦  １．２      ・・・（２）
ただし、
αは、前記シアン色のカラーフィルタの緑色の波長領域における感度（ＣｙＧ）に対する前記シアン色のカラーフィルタの青色の波長領域における感度（ＣｙＢ）の比（ＣｙＢ／ＣｙＧ）であり、
βは、前記緑色の波長領域の光の光量（Ｌ２）に対する前記青色の波長領域の光の光量（Ｌ１）の比（Ｌ１／Ｌ２）
である。
【請求項２】
前記撮像素子の全画素数に対する前記シアン色のカラーフィルタに対応する画素の数の割合が、４分の１以上である請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記青色の波長領域が、３９０ｎｍ以上４９５ｎｍ以下であり、
前記緑色の波長領域が、４９５ｎｍを超え５７０ｎｍ以下である請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記紫色の波長領域は、３８０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下である請求項１に記載の内視鏡システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
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、互いに異なる色の光を発する複数の固体照明素子を有する光源装置と、２次元配列された複数色のカラーフィルタを含むカラーフィルタアレイを有し、前記光源装置からの光によって照明された被写体を撮影する撮像素子とを備え、前記光源装置が、青色の波長領域にピーク強度を有する青色光を発する第１の固体照明素子と、緑色の波長領域にピーク強度を有する緑色光を発する第２の固体照明素子と、前記青色の波長領域と一部重複する紫色の波長領域にピーク強度を有する紫色光を発する第３の固体照明素子と、赤色の波長領域にピーク強度を有する赤色光を発する第４の固体照明素子とを備え、通常観察モードにおいて前記第１の固体照明素子、前記第２の固体照明素子、前記第３の固体照明素子および前記第４の固体照明素子を同時点灯または順次点灯させ、狭帯域光観察モードにおいて前記第２の固体照明素子と前記第３の固体照明素子を点灯させ、かつ、前記第１の固体照明素子と第４の固体照明素子を消灯させ、前記カラーフィルタアレイが、シアン色のカラーフィルタおよび青色のカラーフィルタを有するとともに、前記シアン色のカラーフィルタは、緑色および青色の波長領域に感度を有し、前記シアン色のカラーフィルタと、前記通常観察モードおよび前記狭帯域光観察モードにおいて前記光源装置が発する前記青色の波長領域の光および前記緑色の波長領域の光とが、下記条件式（１）および（２）を満足する内視鏡システムである。
０．３  ≦  α  ≦  １．３            ・・・（１）
０．２５  ≦  α×β  ≦  １．２      ・・・（２）
ただし、αは、前記シアン色のカラーフィルタの緑色の波長領域における感度（ＣｙＧ）に対する前記シアン色のカラーフィルタの青色の波長領域における感度（ＣｙＢ）の比（ＣｙＢ／ＣｙＧ）であり、βは、前記緑色の波長領域の光の光量（Ｌ２）に対する前記青色の波長領域の光の光量（Ｌ１）の比（Ｌ１／Ｌ２）である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上記態様においては、前記紫色の波長領域は、３８０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下であってもよい。
被写体によって反射された紫色光は、Ｂフィルタを透過してＢ画素によって検出される。したがって、狭帯域光観察モードにおいて、狭帯域光画像の生成に必要なＢ情報およびＧ情報を含むＢ信号およびＣｙ信号が適切な強さで得られる。これにより、画像処理においてＢ信号およびＣｙ信号に乗じるゲインを抑え、低ノイズの狭帯域光画像を得ることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
一方、ＮＢＩモードにおいても、条件式（１），（２）を満足している。この場合、Ｌ１は、ＬＥＤ１５Ｖから出力されるＶ光に含まれるＢ領域の光の光量である。ユーザが観察モード切替スイッチ１９によってＮＢＩモードを選択すると、光源制御部１６がＮＢＩモードでＬＥＤ１５Ｖ，１５Ｂ，１５Ｇ，１５Ｒを制御することによって、Ｖ光およびＧ光が被写体に照射される。そして、Ｖ光およびＧ光の反射光が撮像素子１０によって検出され、Ｖ光およびＧ光の反射光の情報を含むＣｙ信号と、Ｖ光の反射光の情報を含むＢ信号とが画像処理装置１４に送信される。画像処理装置１４において、Ｃｙ信号とＢ信号との差分がＲチャネルに割り当てられ、Ｃｙ信号の残りとＢ信号とがＧおよびＢチャネルに割り当てられることによって、ＮＢＩ画像が生成され、モニタ４に表示される。
【国際調査報告】
2018051619.tif 000023
2018051619.tif 000024