(57)【要約】【課題】  同時式のリアルタイム性と面順次式の高い解像度及び色再現性の両方の特徴を得る。【解決手段】  内視鏡は、２次元マトリクス状に複数配置された画素と、前記画素に対応して色選択フィルタが配置されたカラーフィルタとを有する固体撮像素子と、前記固体撮像素子が取り付けられ、被検体からの戻り光を前記画素に入射させる挿入部とを具備し、前記カラーフィルタは、前記固体撮像素子の全画素のうちの５０％以上の第１の画素に前記戻り光の波長帯域を制限することなく入射させると共に、前記全画素のうちの前記第１の画素以外の第２の画素に第１の分光特性によって前記戻り光の波長帯域を制限して入射させ、前記全画素のうちの前記第１及び第２の画素以外の残りの第３の画素に前記第１の分光特性とは異なる第２の分光特性によって前記戻り光の波長帯域を制限して入射させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元マトリクス状に複数配置された画素と、前記画素に対応して色選択フィルタが配置されたカラーフィルタとを有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子が取り付けられ、被検体からの戻り光を前記画素に入射させる挿入部と
を具備し、
前記カラーフィルタは、
前記固体撮像素子の全画素のうちの５０％以上の第１の画素に前記戻り光の波長帯域を制限することなく入射させると共に、前記全画素のうちの前記第１の画素以外の第２の画素に第１の分光特性によって前記戻り光の波長帯域を制限して入射させ、前記全画素のうちの前記第１及び第２の画素以外の残りの第３の画素に前記第１の分光特性とは異なる第２の分光特性によって前記戻り光の波長帯域を制限して入射させる
ことを特徴とする内視鏡。
【請求項２】
前記第１及び第２の分光特性を与える前記色選択フィルタは、原色フィルタである
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【請求項３】
前記原色フィルタは、赤光帯域を通過させるＲフィルタ、緑光帯域を通過させるＧフィルタ、青光帯域を通過させるＢフィルタのうちのいずれか２つのフィルタである
ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡。
【請求項４】
前記原色フィルタは、５７０−７５０ｎｍの波長帯域を通過させる第１のフィルタ、３８５−４９５ｎｍの波長帯域を通過させる第２のフィルタ、４５０−６５０ｎｍの波長帯域を通過させる第３のフィルタのうちのいずれか２つのフィルタである
ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡。
【請求項５】
前記第１及び第２の分光特性を与える前記色選択フィルタは、補色フィルタである
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【請求項６】
前記補色フィルタは、マゼンタ光帯域を通過させるＭｇフィルタ、シアン光帯域を通過させるＣｙフィルタ、黄光帯域を通過させるＹｅフィルタのうちのいずれか２つのフィルタである
ことを特徴とする請求項５に記載の内視鏡。
【請求項７】
前記補色フィルタは、３８５−６１０ｎｍの波長帯域を通過させる第４のフィルタ、３８５−４８０ｎｍ及び６１０−７００ｎｍの波長帯域を通過させる第５のフィルタ、４７０−７５０ｎｍの波長帯域を通過させる第６のフィルタのうちのいずれか２つのフィルタである
ことを特徴とする請求項５に記載の内視鏡。
【請求項８】
前記第１の画素に入射する前記戻り光の光量を低減する減光フィルタ
を具備したことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１つに記載の内視鏡と、
前記挿入部を介して前記被検体に照射する照明光を発生する光源装置と、
前記光源装置及び前記固体撮像素子を制御して、前記内視鏡を同時式又は面順次式で駆動するプロセッサと
を具備したことを特徴とする内視鏡システム。
【請求項１０】
前記プロセッサは、前記固体撮像素子の前記第１の画素からの第１の画素信号、前記第２の画素からの第２の画素信号及び前記第３の画素からの第３の画素信号が与えられ、前記第１〜第３の画素信号を用いたデモザイキング処理によってＲ，Ｇ，Ｂ信号を得る画像処理回路
を具備することを特徴とする請求項９に記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
前記画像処理回路は、前記第１の画素信号を基準にしたデモザイキング処理によって前記Ｒ，Ｇ，Ｂ信号を得る
ことを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡システム。
【請求項１２】
前記プロセッサは、通常観察モードにおいて、前記光源装置に３８５−７５０ｎｍの範囲の分光特性の白色光を出射させ、
狭帯域光観察モードにおいて、前記光源装置に、Ｇ光及びＢ光帯域を含む照射光を同時又は順次に照射させ、
特殊光観察モードにおいて、前記光源装置に、特殊光観察に必要な帯域のみの光を照射させる
ことを特徴とする請求項９に記載の内視鏡システム。
【請求項１３】
前記プロセッサは、前記光源装置及び前記固体撮像素子を制御して、前記内視鏡を同時式と面順次式とで切換えて駆動する
ことを特徴とする請求項９に記載の内視鏡システム。
【請求項１４】
前記プロセッサは、同時式での駆動途中に面順次式での駆動を行う
ことを特徴とする請求項１３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、カラーの内視鏡画像を得る内視鏡及び内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、体腔内に細長の挿入部を挿通することにより、体腔内臓器等を観察したり、必要に応じて処置具チャンネル内に挿通した処置具を用いて各種治療処置ができる電子内視鏡が広く用いられている。
【０００３】
電子内視鏡のカラー画像の撮像方式には、モノクロイメージャの読み出しフレーム毎にＲ，Ｇ，Ｂに対応した可視光を照射することで各カラー画像を得て画像処理で合成することでフルカラー画像を得る面順次式と、カラーイメージャの読出しフレーム毎に白色光を照射して毎読出しごとにフルカラー画像を得る同時式とがある。
【０００４】
このように電子内視鏡においては、フォトダイオード（ＰＤ）部にオンチップカラーフィルタ（以下、ＯＣＦという）を搭載したカラーイメージャ、又は、ＯＣＦを搭載していないモノクロイメージャが採用される。
【０００５】
カラーイメージャのＯＣＦとして、例えば、特許文献１には、可視光透過フィルタと赤外透過フィルタとを含むカラーフィルタ層及び赤外カットフィルタ層を有する固体撮像装置が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、カラーイメージャのＯＣＦとして、Ｒ，Ｇ，Ｂ３原色のフィルタに加えて、輝度フィルタを配置した固体撮像素子が開示されている。
【０００７】
また、特許文献３には、カラーイメージャのＯＣＦとして、ＭｇとＣｙ、ＹとＭｇ、ＹとＣｙの組み合わせのいずれか１つの２種類色の分光特性を有する補色フィルタから構成される例が開示されている。
【０００８】
また、特許文献４には、緑色の光を透過するフィルタ数が全フィルタ数の半数以上で、かつ青色の光を透過するフィルタ数が緑色の光を透過するフィルタ数以上であるフィルタユニットを備えて、通常光観察（白色光観察（ＷＬＩ））及び狭帯域光観察（ＮＢＩ）のいずれの観察方式においても高い解像度を得る技術が開示されている。
【０００９】
カラーイメージャを搭載した内視鏡は、被写体に白色光を照射し、戻り光を光電変換して、１回の読み出しによって内視鏡のカラー画像を生成する同時式で駆動される。しかし、カラーイメージャは、ＯＣＦの配色や配置によってカラー画像を生成する際に色再現性が得にくい場合や解像度が劣化する欠点がある。
【００１０】
一方、モノクロイメージャを搭載した内視鏡は、Ｒ（赤）光，Ｇ（緑）光，Ｂ（青）光による照明光をフレームごとに被写体に照射し、フレーム毎の戻り光を光電変換して、複数回の読み出しによって、内視鏡のＲＧＢカラー画像を生成する面順次式で駆動される。モノクロイメージャは、カラーイメージャに比べて色再現性を得やすく、有効画素数そのままの画像を得られるため解像度も劣化しない。しかし、モノクロイメージャは、各色のフレームレートがカラーイメージャの１／３となり、動画応答性や画像ブレの点で操作性に難点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開２０１４−０４１７４２号公報
【特許文献２】特開２００３−３１８３７５号公報
【特許文献３】特開２００８−７９２９６号公報
【特許文献４】特開２０１５−１１６３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
モノクロイメージャを搭載した電子内視鏡において、照明光として白色光を用いた場合には、カラー画像を得ることはできない。一方、カラーイメージャを搭載した電子内視鏡において、面順次式の照明を行った場合には、各色画像の解像度が極めて低く、十分な解像度の画像を得ることはできない。従って、同時式と面順次式の両方の方式で内視鏡システムを動作させる場合には、同時式用のカラーイメージャを搭載した内視鏡と面順次式用のモノクロイメージャを搭載した内視鏡とを別々に用意する必要があるという問題があった。
【００１３】
本発明は、同時式及び面順次式のいずれの内視鏡に採用した場合でも十分な解像度の内視鏡画像を得ることができるイメージャを採用することで、同時式のリアルタイム性と面順次式の高い解像度及び色再現性の両方の特徴を得ることができる内視鏡及び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】
【００１４】
本発明の一態様による内視鏡は、２次元マトリクス状に複数配置された画素と、前記画素に対応して色選択フィルタが配置されたカラーフィルタとを有する固体撮像素子と、前記固体撮像素子が取り付けられ、被検体からの戻り光を前記画素に入射させる挿入部とを具備し、前記カラーフィルタは、前記固体撮像素子の全画素のうちの５０％以上の第１の画素に前記戻り光の波長帯域を制限することなく入射させると共に、前記全画素のうちの前記第１の画素以外の第２の画素に第１の分光特性によって前記戻り光の波長帯域を制限して入射させ、前記全画素のうちの前記第１及び第２の画素以外の残りの第３の画素に前記第１の分光特性とは異なる第２の分光特性によって前記戻り光の波長帯域を制限して入射させる。
【００１５】
本発明の一態様による内視鏡システムは、上記内視鏡と、前記挿入部を介して前記被検体に照明光を発生する光源装置と、前記光源装置及び前記固体撮像素子を制御して、前記内視鏡を同時式又は面順次式で駆動するプロセッサとを具備する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、同時式及び面順次式のいずれの内視鏡に採用した場合でも十分な解像度の内視鏡画像を得ることができるイメージャを採用することで、同時式のリアルタイム性と面順次式の高い解像度及び色再現性の両方の特徴を得ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡を含む内視鏡システムの構成を示すブロック図。
【図２Ａ】カラーフィルタ２２の色選択フィルタの色配列パターンを示す説明図。
【図２Ｂ】カラーフィルタ２２の色選択フィルタの色配列パターンを示す説明図。
【図２Ｃ】カラーフィルタ２２の色選択フィルタの色配列パターンを示す説明図。
【図２Ｄ】カラーフィルタ２２の色選択フィルタの色配列パターンを示す説明図。
【図２Ｅ】カラーフィルタ２２の色選択フィルタの色配列パターンを示す説明図。
【図３Ａ】図２Ａに示すカラーフィルタ２２を採用した場合におけるＲ光の照射によって得られる信号を示す説明図。
【図３Ｂ】図２Ａに示すカラーフィルタ２２を採用した場合におけるＧ光の照射によって得られる信号を示す説明図。
【図３Ｃ】図２Ａに示すカラーフィルタ２２を採用した場合におけるＢ光の照射によって得られる信号を示す説明図。
【図４Ａ】カラーフィルタ２２として補色系の色選択フィルタを用いた場合の色配列パターンを示す説明図。
【図４Ｂ】カラーフィルタ２２として補色系の色選択フィルタを用いた場合の色配列パターンを示す説明図。
【図４Ｃ】カラーフィルタ２２として補色系の色選択フィルタを用いた場合の色配列パターンを示す説明図。
【図４Ｄ】カラーフィルタ２２として補色系の色選択フィルタを用いた場合の色配列パターンを示す説明図。
【図４Ｅ】カラーフィルタ２２として補色系の色選択フィルタを用いた場合の色配列パターンを示す説明図。
【図５Ａ】図４Ａに示すカラーフィルタ２２を採用した場合におけるＲ光の照射によって得られる信号を示す説明図。
【図５Ｂ】図４Ａに示すカラーフィルタ２２を採用した場合におけるＧ光の照射によって得られる信号を示す説明図。
【図５Ｃ】図４Ａに示すカラーフィルタ２２を採用した場合におけるＢ光の照射によって得られる信号を示す説明図。
【図６】デモザイキング処理を行う画像処理部２７の具体的な構成を示すブロック図。
【図７】本発明の第２の実施の形態において採用される動作を示すタイミングチャート。
【図８】本発明の第２の実施の形態において採用される動作を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡を含む内視鏡システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態は、１つのイメージャを搭載した内視鏡によって、同時式及び面順次式のいずれで駆動した場合でも、十分な解像度の内視鏡画像を得ることを可能にするものである。本実施の形態において採用されるイメージャは、後述するように、分光特性が異なる２種類のフィルタと透明なフィルタとを組み合わせて構成されるカラーフィルタを採用することで、色再現性、解像度及び動画応答性に優れた固体撮像素子を備えている。
【００２０】
図１に示すように、内視鏡システム１は、体内又は体腔内に挿入される内視鏡２と、内視鏡２に照明光を供給する光源装置３と、内視鏡２に搭載した撮像部２１を駆動すると共に、撮像によって取得された撮像信号に対する画像処理を行う画像処理装置としてのプロセッサ４と、プロセッサ４により生成された表示用画像信号が入力されることにより、表示用画像信号の画像を内視鏡画像として表示する表示部を構成するカラーモニタ５とを有する。
【００２１】
内視鏡２は、被検体６内に挿入される細長の挿入部７と、挿入部７の後端に設けられた操作部８と、操作部８から延出されたケーブル９とを有し、ケーブル９の端部に設けたコネクタ１０は光源装置３に着脱自在に接続される。
【００２２】
挿入部７、操作部８、ケーブル９及びコネクタ１０には照明光を伝送するライトガイド１１が挿通され、このライトガイド１１の基端側端面（入射端面）には、光源装置３から照明光が入射されるようになっている。
【００２３】
光源装置３は、照明光を発生する第１発光ダイオード（第１ＬＥＤ）１２ａ、第２ＬＥＤ１２ｂ、第３ＬＥＤ１２ｃを有する。光源装置３内のＬＥＤ発光制御回路１３は、ＬＥＤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを発光させる電力を供給するものであり、ＬＥＤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃに供給する電流等を可変することでその発光量を制御することができるようになっている。
【００２４】
ＬＥＤ１２ａが発光した光は、ダイクロイックミラー１４ａを選択的に透過し、集光レンズ１５により集光される。また、ＬＥＤ１２ｂが発光した光は、ダイクロイックミラー１４ｂで選択的に反射され、ダイクロイックミラー１４ａで選択的に反射されて、集光レンズ１５により集光される。ＬＥＤ１２ｃが発光した光は、ダイクロイックミラー１４ｂを選択的に透過し、ダイクロイックミラー１４ａで選択的に反射されて、集光レンズ１５により集光される。集光レンズ１５は入射された光を集光して、ライトガイド１１の入射端面に入射させるようになっている。ＬＥＤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、夫々Ｒ（赤）帯域光（Ｒ光）、Ｇ（緑）帯域光（Ｇ光）、Ｂ（帯域光）（Ｂ光）を出射するものであってもよい。
【００２５】
光源装置３は、面順次式での駆動時に、ＬＥＤ発光制御回路１３の制御によって、集光レンズ１５からＲ光、Ｇ光、Ｂ光を順次出射させることも可能である。また、光源装置３は、ＷＬＩ観察時において、ＬＥＤ発光制御回路１３の制御によって、集光レンズ１５から例えば波長帯域が３８５−７５０ｎｍの白色光を出射させることもできるようになっている。また、光源装置３は、ＮＢＩ観察時において、ＬＥＤ発光制御回路１３の制御によって、集光レンズ１５から例えばＧ光とＢ光とを同時又は交互に出射させることもできるようになっている。更に、光源装置３は、赤外光（ＩＲ）観察等の特殊光観察時において、ＬＥＤ発光制御回路１３の制御によって、集光レンズ１５から観察対象に必要な帯域の光を出射させることもできるようになっている。
【００２６】
ライトガイド１１は、入射端面から入射された照明光を伝送し、挿入部７の先端部に配置されたライトガイド１１の先端面から照明レンズ１６を介して照明光を被検体６に出射する。ＬＥＤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、ダイクロイックミラー１４ａ、１４ｂ、ＬＥＤ発光制御回路１３、集光レンズ１５、ライトガイド１１、照明レンズ１６は、被検体６を照明する照明部１７を構成する。
【００２７】
挿入部７の先端部には、照明窓に配置された照明レンズ１６に隣接して観察窓が設けられ、観察窓には対物レンズ１８が取り付けられている。対物レンズ１８の結像位置には、ＣＭＯＳセンサや電荷結合素子（ＣＣＤ）等の撮像素子１９の撮像面が配置されている。対物レンズ１８と撮像素子１９は、照明部１７で照明された被検体６からの戻り光を受光し、撮像面に結像された被写体光学像を光電変換により撮像する撮像部２１を構成する。
【００２８】
撮像素子１９は、２次元マトリクス状に配置された複数の画素を有しており、各画素において光電変換が行われて、受光された光に応じた撮像信号が出力されるようになっている。撮像素子１９の撮像面に対向して、各画素に入射する光の波長帯域を画素毎に制限する色選択フィルタ（単にフィルタともいう）を有するカラーフィルタ２２が配設されている。
【００２９】
撮像素子１９には内視鏡２内を挿通された信号線２４の一端が接続され、信号線２４の他端は、コネクタ１０の接点に接続される。コネクタ１０の接点は、さらに接続ケーブル内の信号線２５を介してプロセッサ４に着脱自在に接続される。プロセッサ４は、撮像素子１９を駆動する撮像素子駆動信号を発生する駆動部２６と、撮像素子１９から出力される撮像信号に対する画像処理を行い、カラーモニタ５にカラー表示する表示用画像信号を生成する画像処理部２７とを有する。
【００３０】
撮像素子１９は、駆動部２６から撮像素子駆動信号が印加されることにより、光電変換した撮像信号を画像処理部２７に出力する。画像処理部２７は、撮像信号に対するデモザイキング処理等により画像信号を生成して、カラーモニタ５に出力する。こうして、カラーモニタ５において撮像素子１９で撮像した画像が内視鏡画像として表示される。
【００３１】
本実施の形態においては、撮像素子１９に設けられるカラーフィルタ２２は、色選択フィルタとして２種類の分光特性を有する原色フィルタと波長帯域を制限しないフィルタとの３種類の色選択フィルタにより構成されている。また、カラーフィルタ２２を、色選択フィルタとして２種類の分光特性を有する補色フィルタと波長帯域を制限しないフィルタとの３種類の色選択フィルタにより構成してもよい。なお、戻り光の波長帯域を制限することなく画素に入射させる色選択フィルタ（以下、Ｙフィルタという）としては、透明フィルタ、減光フィルタ、グレイフィルタ等が考えられる。また、色選択フィルタが配置されていない場合も、戻り光の波長帯域は制限されない。以下の説明では、Ｙフィルタが配置されている状態とは、透明フィルタ等のフィルタが配置されている状態だけでなく、色選択フィルタが配置されていない状態も含むものとする。
【００３２】
（原色フィルタの例）
図２Ａ〜図２Ｅはカラーフィルタ２２の色選択フィルタの色配列パターンを示す説明図である。なお、各色選択フィルタは夫々各画素に対応して設けられており、撮像素子１９はカラーフィルタ２２の色配列に対応した撮像信号を出力することになる。
【００３３】
図２Ａ〜図２Ｃは原色フィルタを採用した場合の色配列パターンの３つの例を示している。図２Ａ〜図２Ｃにおいて、ＧはＧ光の波長帯域を透過する色選択フィルタ（以下、Ｇフィルタという）を示し、ＢはＢ光の波長帯域を透過する色選択フィルタ（以下、Ｂフィルタという）を示し、ＹはＹフィルタが配置されている状態、即ち、透明な色選択フィルタが配置されていたり、色選択フィルタが配置されていないことを示している。
【００３４】
図２Ａ〜図２Ｃは、光電変換を行う受光素子を構成する各画素に対して、水平及び垂直に２×２毎に同一の色配列パターンのカラーフィルタ２２がそれぞれ配設されることを示している。図２ＡはＹフィルタが２×２画素の斜めの２画素に配置され、残りの２画素に１画素ずつＧフィルタとＢフィルタとがそれぞれ配置される例を示している。また、図２ＢはＹフィルタが２×２画素の垂直方向の２画素に並んで配置され、残りの２画素に１画素ずつＧフィルタとＢフィルタとがそれぞれ配置される例を示している。また、図２ＣはＹフィルタが２×２画素の水平方向の２画素に並んで配置され、残りの２画素に１画素ずつＧフィルタとＢフィルタとがそれぞれ配置される例を示している。
【００３５】
即ち、図２Ａ〜図２Ｃの例は、いずれも、全画素のうちの５０％の画素にＹフィルタが配置され、残りの５０％の画素のうちの半分（全体の２５％）の画素に原色フィルタであるＧフィルタが配置され、残りの画素（全体の２５％の画素）に原色フィルタであるＢフィルタが配置される例を示している。なお、本実施の形態においては、Ｙフィルタは全画素のうちの５０％以上の画素に配置されていてもよい。
【００３６】
上述したように、本実施の形態においては、カラーフィルタ２２としては、２種類の分光特性を有する原色フィルタとＹフィルタとにより構成されるカラーフィルタを採用することができ、図２Ａ〜図２ＣのＧフィルタに代えて、Ｒ光の波長帯域を透過する色選択フィルタ（以下、Ｒフィルタという）を用いて、Ｒ，Ｂ，Ｙフィルタによってカラーフィルタ２２を構成してもよい。例えば、図２Ｄは図２ＡのＧフィルタに代えてＲフィルタを採用した例を示している。また、図２Ａ〜図２ＣのＢフィルタに代えて、Ｒフィルタを採用して、Ｒ，Ｇ，Ｙフィルタによってカラーフィルタ２２を構成してもよい。例えば、図２Ｅは図２ＡのＢフィルタに代えてＲフィルタを採用した例を示している。
【００３７】
（同時式におけるデモザイキングの例（原色フィルタ））
撮像素子１９の各画素には、カラーフィルタ２２の各色選択フィルタの分光特性に応じて波長帯域が制限された光が入射する。Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ又はＹフィルタが配置された各画素をそれぞれＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素、Ｙ画素といい、これらのＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素、Ｙ画素の光電変換により得られる画素信号をそれぞれＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号、Ｙ信号というものとする。なお、Ｙ画素については、被検体６にＲ光、Ｇ光、Ｂ光をそれぞれ照射した場合には、Ｙ信号として、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号がそれぞれ得られることになる。
【００３８】
例えば、図２Ａの例では、画素Ｐ１〜Ｐ４からは、それぞれＹ信号、Ｇ信号、Ｂ信号、Ｙ信号が得られる。被検体６に白色光を照射した場合の画素Ｐ１のＹ信号は、被検体６にＲ光、Ｇ光、Ｂ光をそれぞれ照射した場合における画素Ｐ１のＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号の和によって表される。即ち、Ｙ＝Ｒ＋Ｇ＋Ｂであり、Ｒ＝Ｙ−Ｇ−Ｂで表される。画素Ｐ１にはＹフィルタが配置されているので、画素Ｐ１におけるＧ信号の推定値Ｇ’と画素Ｐ１におけるＢ信号の推定値Ｂ’とを用いて、画素Ｐ１におけるＲ信号は、Ｒ＝Ｙ−Ｇ’−Ｂ’で表される。
【００３９】
なお、推定値Ｇ’は、水平及び垂直方向に１画素毎に現れる複数のＧ画素からの複数のＧ信号を用いた補間処理によって求めることができる。同様に、推定値Ｂ’は、水平及び垂直方向に１画素毎に現れる複数のＢ画素からの複数のＢ信号を用いた補間処理によって求めることができる。
【００４０】
こうして、画素Ｐ１について、Ｒ信号、推定値Ｇ’、推定値Ｂ’を求めることができる。同様の手法によって、画素Ｐ４についてもＲ信号、画素Ｐ４における推定値Ｇ’、推定値Ｂ’を求めることができる。また、画素Ｐ２については、推定値Ｒ’、Ｇ信号、推定値Ｂ’を求めることができ、画素Ｐ３については、推定値Ｒ’、推定値Ｇ’、Ｂ信号を求めることができる。
【００４１】
なお、Ｙフィルタとして透明フィルタを採用したり、フィルタを配置しない構成にした場合には、Ｙ画素への入射光量は、他のＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素への入射光量よりも大きくなり、デモザイキング処理における演算精度が低下することが考えられる。そこで、このような場合には、Ｙフィルタとして減光フィルタを採用したり、フィルタが配置されない画素に別途減光フィルタを配置することによって、各画素の感度を一致させるようにしてもよい。例えば、Ｙ画素には、他の画素との分光感度の積分値が所定の一定比以内となるように減光フィルタを取り付けてもよい。
また、Ｒ，Ｇ，Ｂフィルタは、相互の通過波長帯域が完全に分離しているとは限らず、通過波長帯域の境界付近において、他のフィルタの通過波長帯域と重なった領域（以下、混色域という）を有することがある。Ｒ，Ｇ，Ｂフィルタが混色域を有する場合には、デモザイキング処理における演算精度が低下することが考えられる。そこで、このような演算精度の低下を抑制するために、光源装置３の出射光を制御するようにしてもよい。例えば、光源装置３の各ＬＥＤ１２ａ〜１２ｃの出射光の波長帯域が相互に重なる波長帯域（混色域）を含まないように構成してもよい。
【００４２】
なお、上述したデモザイキングの手法は一例であり、各種デモザイキング手法を採用することができる。即ち、本実施の形態においては、カラーフィルタ２２を分光特性が異なる２種類の原色フィルタと波長帯域を制限しないＹフィルタとによって構成することにより、所定のデモザイキング処理によってＲＧＢ信号を得ることができる。
【００４３】
また、ＮＢＩ観察時においては、被検体６にＧ，Ｂ光の合成光が照射されることがある。この場合には、例えば、図２Ａの画素Ｐ１からはＧ信号とＢ信号との和であるＧ＋Ｂが得られる。従って、画素Ｐ１におけるＧ信号の推定値Ｇ’を用いて、画素Ｐ１におけるＢ信号は、Ｂ＝Ｙ−Ｇ’で求めることができる。複数のＢ信号を用いた補間処理によって推定値Ｂ’を求めるのではなく、該当する画素の入射光に基づくＹ信号からＢ信号を求めており、ベイヤー配列を用いた同時式のＮＢＩ観察時よりも高い解像度を得ることができる。
【００４４】
本実施の形態においては、色選択フィルタによって分光されない色成分については、上述したように演算によって算出するようになっている。この演算において色成分を高精度に算出できるように、Ｒフィルタとしては、黄（Ｙｅ）とＲとの間の波長帯域ともいえる５７０−７５０ｎｍの波長帯域を通過帯域とする分光特性のフィルタを採用することが好ましい。また、Ｂフィルタとしては、紫（Ｖ）とＢとの間の波長帯域ともいえる３８５−４９５ｎｍの波長帯域を通過帯域とする分光特性のフィルタを採用することが好ましい。また、Ｇフィルタとしては、赤（Ｒ）と青（Ｂ）との間の波長帯域ともいえる４５０−６５０ｎｍの波長帯域を通過帯域とする分光特性のフィルタを採用することが好ましい。
【００４５】
このように本実施の形態における内視鏡においては、リアルタイム性に優れた同時式で駆動することができる。更に、本実施の形態においては、面順次式での駆動も可能である。
【００４６】
（面順次式におけるデモザイキングの例（原色フィルタ））
面順次式では、被検体６にＲ光、Ｇ光、Ｂ光が順次照射され、これらの戻り光が撮像素子１９の撮像面に順次入射される。ＹフィルタはこれらのＲ光、Ｇ光、Ｂ光をそのまま透過させる。従って、Ｙ画素については、Ｒ光照射時にはＲ画素と同様にＲ信号を出力し、Ｇ光照射時にはＧ画素と同様にＧ信号を出力し、Ｂ光照射時にはＢ画素と同様にＢ信号を出力する。
【００４７】
図３Ａ〜図３Ｃは、それぞれ図２Ａに示すカラーフィルタ２２を採用した場合におけるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の照射によって得られる信号を示す説明図である。図３Ａ〜図３Ｃにおいて、Ｒ，Ｇ，Ｂは夫々Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号を示している。
図３Ａに示すように、図２Ａに示すパターンでは、Ｒ光を照射した場合には２×２画素のうち２画素がＲ画素と同様にＲ信号を出力する。なお、残りの２画素については、各画素の周囲の画素から得られる複数のＲ信号を用いた補間処理によって求めることができる。
【００４８】
また、図３Ｂに示すように、図２Ａに示すパターンでは、Ｇ光を照射した場合には、２×２画素のうち３画素がＧ画素と同様にＧ信号を出力する。なお、残りの１画素については、当該画素の周囲の画素から得られる複数のＧ信号を用いた補間処理によって求めることができる。
【００４９】
また、図３Ｃに示すように、図２Ａに示すパターンでは、Ｂ光を照射した場合には、２×２画素のうち３画素がＢ画素と同様にＢ信号を出力する。なお、残りの１画素については、当該画素の周囲の画素から得られる複数のＢ信号を用いた補間処理によって求めることができる。
【００５０】
なお、ベイヤー配列のカラーフィルタを採用した場合において面順次式で内視鏡システムを駆動すると、Ｒ光照射時に２×２画素のうち１画素からＲ信号が得られ、Ｂ光照射時に２×２画素のうち１画素からＢ信号が得られ、Ｇ光照射時に２×２画素のうち２画素からＧ信号が得られるのみである。従って、ベイヤー配列を採用したイメージャを用いた場合には、面順次式では十分な解像度が得られない。
【００５１】
これに対し、本実施の形態においては、カラーフィルタ２２を分光特性が異なる２種類の原色フィルタと波長帯域を制限しないＹフィルタとによって構成することにより、面順次式を採用した場合でも、十分な解像度のＲＧＢ信号を得ることができる。特に、ＮＢＩ観察時においては、被検体６にＧ光又はＢ光を面順次に照射するので、この場合には、全画素の３／４の画素がＧ画素又はＢ画素と同様の動作をすることになり、ベイヤー配列を用いた場合よりも極めて高い解像度を得ることができる。
なお、図３Ａ〜図３Ｃでは図２Ａのカラーフィルタの例のみを説明したが、図２Ｂ〜図２Ｅのカラーフィルタの場合も同様に十分な解像度を得ることができる。
【００５２】
（補色フィルタの例）
図４Ａ〜図４Ｅはカラーフィルタ２２として補色系の色選択フィルタを用いた場合の色配列パターンを示す説明図である。図４Ａ〜図４Ｃにおいて、Ｍｇはマゼンタ（Ｍｇ）光の波長帯域を透過する色選択フィルタ（以下、Ｍｇフィルタという）を示し、Ｃｙはシアン（Ｃｙ）光の波長帯域を透過する色選択フィルタ（以下、Ｃｙフィルタという）を示しており、ＹはＹフィルタである。
【００５３】
図４Ａ〜図４Ｃにおいても、光電変換を行う受光素子を構成する各画素に対して、水平及び垂直に２×２毎に同一の色配列パターンのカラーフィルタ２２がそれぞれ配設されることを示している。図４ＡはＹフィルタが２×２画素の斜めの２画素に配置され、残りの２画素に１画素ずつＭｇフィルタとＣｙフィルタとがそれぞれ配置される例を示している。また、図４ＢはＹフィルタが２×２画素の垂直方向の２画素に並んで配置され、残りの２画素に１画素ずつＭｇフィルタとＣｙフィルタとがそれぞれ配置される例を示している。また、図４ＣはＹフィルタが２×２画素の水平方向の２画素に並んで配置され、残りの２画素に１画素ずつＭｇフィルタとＣｙフィルタとがそれぞれ配置される例を示している。
【００５４】
即ち、図４Ａ〜図４Ｃの例は、いずれも、全画素のうちの５０％の画素にＹフィルタが配置され、残りの５０％の画素のうちの半分（全体の２５％）の画素に補色フィルタであるＭｇフィルタが配置され、残りの画素（全体の２５％の画素）に補色フィルタであるＣｙフィルタが配置される例を示している。なお、本実施の形態においては、補色フィルタを用いる場合においても、Ｙフィルタは全画素のうちの５０％以上の画素に配置されていてもよい。
【００５５】
上述したように、本実施の形態においては、カラーフィルタ２２としては、２種類の分光特性を有する補色フィルタとＹフィルタとにより構成されるフィルタを採用することができ、図４Ａ〜図４ＣのＭｇフィルタに代えて、黄（Ｙｅ）光の波長帯域を透過する色選択フィルタ（以下、Ｙｅフィルタという）を用いて、Ｙｅ，Ｃｙ，Ｙフィルタによってカラーフィルタ２２を構成してもよい。例えば、図４Ｄは図４ＡのＭｇフィルタに代えてＹｅフィルタを採用した例を示している。また、図４Ａ〜図４ＣのＣｙフィルタに代えて、Ｙｅフィルタを採用して、Ｙｅ，Ｍｇ，Ｙフィルタによってカラーフィルタ２２を構成してもよい。例えば、図４Ｅは図４ＡのＣｙフィルタに代えてＹｅフィルタを採用した例を示している。
【００５６】
（同時式におけるデモザイキングの例（補色フィルタ））
Ｍｇフィルタ、Ｃｙフィルタ、Ｙｅフィルタ又はＹフィルタが配置された各画素をそれぞれＭｇ画素、Ｃｙ画素、Ｙｅ画素、Ｙ画素といい、これらのＭｇ画素、Ｃｙ画素、Ｙｅ画素、Ｙ画素の光電変換により得られる画素信号をそれぞれＭｇ信号、Ｃｙ信号、Ｙｅ信号、Ｙ信号というものとする。
【００５７】
Ｃｙフィルタは、Ｇ光とＢ光を透過し、ＹｅフィルタはＲ光とＢ光を透過し、ＭｇフィルタはＲ光とＧ光とを透過する。即ち、Ｃｙフィルタは白色光からＲ光を吸収する。例えば、被検体６に白色光を照射した場合には、図４Ａの画素Ｐ１については、Ｒ＝Ｙ−Ｃｙ’が成立する。なお、Ｃｙ’は、画素Ｐ１におけるＣｙ信号の推定値Ｃｙ’を示している。同様に、画素Ｐ１におけるＭｇ信号の推定値Ｍｇ’を用いて、画素Ｐ１については、Ｇ＝Ｙ−Ｍｇ’が成立する。また、画素Ｐ１におけるＢ信号は、Ｂ＝Ｙ−Ｒ−Ｇによって得られる。
【００５８】
こうして、画素Ｐ１について、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号を求めることができる。同様の手法によって、他の画素Ｐ２〜Ｐ４についてもＲ，Ｇ，Ｂ信号を求めることができる。
【００５９】
なお、上述したデモザイキングの手法は一例であり、各種デモザイキング手法を採用することができる。即ち、本実施の形態においては、カラーフィルタ２２を分光特性が異なる２種類の補色フィルタと波長帯域を制限しないＹフィルタとによって構成することにより、所定のデモザイキング処理によってＲＧＢ信号を得ることができる。
【００６０】
また、ＮＢＩ観察時において、被検体６にＧ，Ｂ光の合成光が照射されることがある。Ｍｇ画素はＢ光を透過するので、この場合には、Ｍｇ画素はＢ信号を出力すると考えることができる。Ｙ画素からはＢ信号とＧ信号の和であるＢ＋Ｇが出力される。また、Ｃｙ画素からもＢ信号とＧ信号の和であるＧ＋Ｂが得られる。従って、Ｙ画素及びＣｙ画素については、Ｂ信号の推定値Ｂ’を減算することで、Ｇ信号を求めることができる。複数のＧ信号を用いた補間処理によって推定値Ｇ’を求めるのではなく、該当する画素の入射光に基づく信号からＧ信号を求めており、ベイヤー配列を用いた同時式のＮＢＩ観察時よりも高い解像度を得ることができる。
【００６１】
このように、補色フィルタを用いた場合でも、色選択フィルタによって分光されない色成分については、上述したように演算によって算出するようになっている。この演算において色成分を高精度に算出できるように、Ｍｇフィルタとしては、Ｍｇの波長帯域ともいえる３８５−４８０ｎｍ，６１０−７００ｎｍの波長帯域を通過帯域とする分光特性のフィルタを採用することが好ましい。また、Ｃｙフィルタとしては、Ｃｙの波長帯域ともいえる３８５−６１０ｎｍの波長帯域を通過帯域とする分光特性のフィルタを採用することが好ましい。また、Ｙｅフィルタとしては、Ｂ光とＲ光の波長帯域の間の波長帯域とも言える４７０−７５０ｎｍの波長帯域を通過帯域とする分光特性のフィルタを採用することが好ましい。
【００６２】
このように本実施の形態における内視鏡においては、補色フィルタを用いた場合においても、リアルタイム性に優れた同時式で駆動することができる。更に、補色フィルタを採用した場合においても、面順次式での駆動も可能である。
【００６３】
（面順次式におけるデモザイキングの例（補色フィルタ））
面順次式では、被検体６にＲ光、Ｇ光、Ｂ光が順次照射され、これらの戻り光が撮像素子１９の撮像面に順次入射される。ＹフィルタはこれらのＲ光、Ｇ光、Ｂ光をそのまま透過させる。従って、Ｙ画素については、Ｒ光照射時にはＲ画素と同様にＲ信号を出力し、Ｇ光照射時にはＧ画素と同様にＧ信号を出力し、Ｂ光照射時にはＢ画素と同様にＢ信号を出力する。
【００６４】
図５Ａ〜図５Ｃは、それぞれ図４Ａに示すカラーフィルタ２２を採用した場合におけるＲ光、Ｇ光、Ｂ光の照射によって得られる信号を示す説明図である。図５Ａ〜図５Ｃにおいて、Ｒ，Ｇ，Ｂは夫々Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号を示している。図５Ａに示すように、図４Ａのパターンでは、Ｒ光を照射した場合には２×２画素のうちＣｙ画素を除く３画素がＲ画素と同様にＲ信号を出力する。なお、残りの１画素については、各画素の周囲の画素から得られる複数のＲ信号を用いた補間処理によって求めることができる。
【００６５】
また、図５Ｂに示すように、図４Ａのパターンでは、Ｇ光を照射した場合には、２×２画素のうちＭｇ画素を除く３画素がＧ画素と同様にＧ信号を出力する。なお、残りの１画素については、当該画素の周囲の画素から得られる複数のＧ信号を用いた補間処理によって求めることができる。
【００６６】
また、図５Ｃに示すように、図４Ａのパターンでは、Ｂ光を照射した場合には、２×２画素の全ての画素がＢ画素と同様にＢ信号を出力する。
【００６７】
本実施の形態においては、カラーフィルタ２２を分光特性が異なる２種類の補色フィルタと波長帯域を制限しないＹフィルタとによって構成することにより、面順次式を採用した場合でも、十分な解像度のＲＧＢ信号を得ることができる。特に、ＮＢＩ観察時においては、ベイヤー配列を用いた場合よりも極めて高い解像度を得ることができる。
なお、図５Ａ〜図５Ｃでは図４Ａのカラーフィルタの例のみを説明したが、図４Ｂ〜図４Ｅのカラーフィルタの場合も同様に十分な解像度を得ることができる。
【００６８】
図６はデモザイキング処理を行う画像処理部２７の具体的な構成を示すブロック図である。
【００６９】
画像処理部２７は、画像処理部２７内の複数の回路の制御を行う制御回路３１を有している。制御回路３１は、図示しないＣＰＵ等を用いたプロセッサによって構成することができ、メモリに記憶されたプログラムに従って各部を制御することができるようになっていてもよい。画像処理部２７には撮像部２１からの撮像信号が入力される。前処理回路３２は、入力された撮像信号に対して、制御回路３１内のメモリ３１ａに予め格納されているパラメータ値を用いて、撮像信号におけるＯＢ（オプティカルブラック）をクランプして黒レベルを決定する処理や、撮像素子１９の欠陥画素に対する補正処理、ノイズ低減処理等を行う。 
前処理回路３２の出力信号は、ゲイン調整用のアンプ３３に入力される。アンプ３３は、制御回路３１に制御されて、撮像信号を増幅してＡ／Ｄ変換回路３４に出力する。制御回路３１は、調光検波された検波値に基づいてアンプ３３のゲインを調整することにより、カラーモニタ５に表示される内視鏡画像の明るさを調整する。Ａ／Ｄ変換回路３４は、入力されたアナログの撮像信号をデジタルの撮像信号に変換する。Ａ／Ｄ変換回路３４の出力信号は、デモザイキング処理回路３５に与えられる。
【００７０】
デモザイキング処理回路３５は、内視鏡が同時式で駆動される場合には、色抽出処理や補間処理等を行ってＲ，Ｇ，Ｂ信号を得る。また、デモザイキング処理回路３５は、内視鏡が面順次式で駆動される場合には、面順次で入力されるＲ，Ｇ，Ｂ信号に補間処理を施した後、面順次でＲ，Ｇ，Ｂ信号を出力する。面順次式の場合には、面順次で入力されるＲ，Ｇ，Ｂ信号を同時化する必要があり、同時式の場合にはこの同時化処理は不要である。
【００７１】
本実施の形態においては、内視鏡を同時式及び面順次式で駆動することができることから、デモザイキング処理回路３５の出力は、スイッチ３６ａを介して同時化回路３８に供給されるようになっている。また、デモザイキング処理回路３５の出力は、スイッチ３６ａ，３６ｂを介してホワイトバランス回路４０にも供給される。
【００７２】
スイッチ３６ａ，３６ｂは、制御回路３１によって制御されて、内視鏡が同時式で駆動される場合には、デモザイキング処理回路の３５の出力を同時化回路３８に与え、内視鏡が順次式で駆動される場合には、デモザイキング処理回路の３５の出力を直接ホワイトバランス回路４０に与える。
【００７３】
画像処理部２７には、同時化のために、例えば３つのメモリ３９Ｒ，３９Ｇ，３９Ｂを備えたメモリ部３９を有する。 同時化回路３８は、照明光がＲ光の場合に得られた撮像信号をメモリ３９Ｒに記憶させ、照明光がＧ光の場合に得られた撮像信号をメモリ３９Ｇに記憶させ、照明光がＢ光の場合に得られた撮像信号をメモリ３９Ｂに記憶させる。同時化回路３８は、異なるタイミングで取得されたＲ，Ｇ，Ｂ信号をメモリ部３９から読み出すことにより同時化し、スイッチ３６ｂを介してホワイトバランス回路４０に出力する。
【００７４】
ホワイトバランス回路４０は、デモザイキング処理回路３５又は同時化回路３８からのＲ，Ｇ，Ｂ信号が入力される。ホワイトバランス回路４０は、例えば３つのゲイン可変アンプにより構成されて、入力されたＲ，Ｇ，Ｂ信号のホワイトバランスを調整して後処理回路４１及び調光回路４２に出力する。
【００７５】
後処理回路４１は、例えば、制御回路３１のメモリ３１ａに予め保存されている階調変数係数や色変換係数、輪郭強調係数を用いて、階調変換処理や、色強調処理、輪郭強調処理を行い、処理後のＲ，Ｇ，Ｂ信号を表示用画像信号としてカラーモニタ５に出力する。こうして、カラーモニタ５は、撮像部２１により撮像した被検体６の画像を表示する。
【００７６】
調光回路４２は、ホワイトバランス回路４０から入力される信号から輝度信号を生成し、例えば輝度信号の平均値の信号を明るさ信号として生成し、目標とする明るさとの差分となる信号を調光信号としてＬＥＤ発光制御回路１３に出力する。ＬＥＤ発光制御回路１３は、内視鏡画像の 明るさが目標とする明るさになるように、調光信号に基づいてＬＥＤ１２ａ〜１２ｃの発光量を制御するようになっている。
【００７７】
次に、このように構成された実施の形態の動作について説明する。
【００７８】
いま、通常観察を行うものとする。光源装置３は、ＬＥＤ１２ａ〜ＬＥＤ１２ｃを制御して、同時式の場合には集光レンズ１５から白色光を出射させ、面順次式の場合には集光レンズ１５からＲ，Ｇ，Ｂ光をフレーム毎に出力させる。光源装置３の出射光はライトガイド１１を介して挿入部７の先端に導かれて照明レンズ１６から被検体６に照射される。被検体６からの戻り光は、対物レンズ１８を介して撮像素子１９に入射する。撮像素子１９の画素に対向して設けられたカラーフィルタ２２によって、撮像素子１９の各画素に入射する光の波長帯域が制限される。
【００７９】
カラーフィルタ２２は、２種類の分光特性を有する原色フィルタとＹフィルタによる色選択フィルタによって構成されているか、又は、２種類の分光特性を有する補色フィルタとＹフィルタによる色選択フィルタによって構成されており、いずれの場合にも、Ｙフィルタは、全画素の５０％以上の画素に対向して設けられている。Ｙフィルタが配置されている状態は、色選択フィルタが配置されていない状態又は透明フィルタ等が配置されている状態であり、Ｙフィルタが配置されたＹ画素には、入射光が波長帯域を制限されることなくそのまま入射される。
【００８０】
従って、同時式においては、Ｙ画素によって得られるＹ信号はＲ＋Ｇ＋Ｂであり、他の２種類の分光特性を有する原色又は補色フィルタに対応する画素によって得られる２種類の信号との演算によって、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号を求めることができる。即ち、撮像素子１９からの撮像信号はプロセッサ４に伝送され、画像処理部２７内のデモザイキング処理回路３５によってデモザイキングされてＲ，Ｇ，Ｂ信号が得られる。デモザイキング処理回路３５の出力は、スイッチ３６ａ，３６ｂを介してホワイトバランス回路４０に供給され、ホワイトバランス処理された後、後処理回路４１を介してモニタ５に供給される。こうして、モニタ５において被検体６の内視鏡画像が観察可能となる。
【００８１】
また、面順次においては、Ｙ画素によって得られるＹ信号はＲ信号、Ｇ信号又はＢ信号であり、他の２種類の分光特性を有する原色又は補色フィルタに対応する画素によって得られる２種類の信号とによって、十分な解像度のＲ，Ｇ，Ｂ信号を面順次に得ることができる。即ち、撮像素子１９からの撮像信号はプロセッサ４に伝送され、画像処理部２７内のデモザイキング処理回路３５によって補間処理が行われてＲ，Ｇ，Ｂ信号が得られる。デモザイキング処理回路３５の出力は、スイッチ３６ａを介して同時化回路３８に供給されて同時化処理される。同時化されたＲ，Ｇ，Ｂ信号は、ホワイトバランス回路４０に供給されてホワイトバランス処理された後、後処理回路４１を介してモニタ５に供給される。こうして、モニタ５において被検体６の内視鏡画像が観察可能となる。
【００８２】
また、内視鏡では、可視光の一部の波長のみ使用する観察法や可視光以外の帯域も使用する。この理由から、カラーフィルタ２２は、Ｙフィルタが他の２種類の色選択フィルタよりも多く分布されている。これにより、ＮＢＩ観察においても高い解像度の画像を得ることができる。
【００８３】
ＮＢＩ観察においては、光源装置３は、ＬＥＤ１２ａ〜ＬＥＤ１２ｃを制御して、同時式において集光レンズ１５からＧ，Ｂ光の合成光を出射させ、面順次式において集光レンズ１５からＧ，Ｂ光を順次出力する。従って、Ｙ画素によって得られるＹ信号は、同時式においてはＧ＋Ｂであり、面順次式ではＧ信号又はＢ信号となる。従って、他の２種類の分光特性を有する原色又は補色フィルタに対応する画素によって得られる２種類の信号を用いた補間処理及びＹ信号との演算によって、ベイヤー配列のフィルタを用いた場合よりも高い解像度のＲ，Ｇ，Ｂ信号を得ることができる。
【００８４】
特に、２種類の分光特性を有する色選択フィルタとして補色フィルタを採用して面順次による駆動を行った場合には、ＮＢＩ観察において、Ｇ，Ｂ信号が全画素の３／４の画素を利用することができ、極めて高解像度のＲ，Ｇ，Ｂ信号を得ることができる。
【００８５】
また、赤外光（ＩＲ）観察時においては、光源装置３は、赤外光（ＩＲ）を照射する。この場合には、Ｙ画素から得られるＹ信号のみを使用することで、高感度なＩＲ観察が可能となる。
【００８６】
このように本実施の形態においては、イメージャに採用するカラーフィルタを、２種類の分光特性を有する原色フィルタとＹフィルタとによって構成するか、又は、２種類の分光特性を有する補色フィルタとＹフィルタとによって構成しており、内視鏡を同時式又は面順次式のいずれで駆動した場合でも、Ｒ，Ｇ，Ｂカラー画像を得ることができる。また、Ｙフィルタを全画素の５０％以上配置しており、解像度を向上させることができる。更に、ＮＢＩ観察や赤外光観察等においても、十分な解像度での撮像が可能である。これにより、１つのイメージャを搭載した内視鏡によって、同時式及び面順次式のいずれの駆動方式においても十分な解像度の内視鏡画像を得ることができる。
【００８７】
（第２の実施の形態）
図７及び図８は本発明の第２の実施の形態において採用される動作を示すタイミングチャートである。なお、本実施の形態におけるハードウェア構成は図１及び図６と同様であり、説明を省略する。また、図２Ａ〜図２Ｃ及び図４Ａ〜図４Ｃ等において説明したカラーフィルタ２２の構成も第１の実施の形態と同様であり、説明を省略する。
【００８８】
本実施の形態は同時式の駆動に面順次式の駆動を組み合わせることで、解像度の向上を図るものである。上述したように、ベイヤー配列のカラーフィルタを採用したイメージャを用いて面順次式の駆動を行うと、Ｇ信号及びＢ信号は、２×２の４画素のうちそれぞれ１画素からしか得られない。これに対し、上述したカラーフィルタ２２を採用したイメージャを用いて面順次式の駆動を行うと、図３Ｂ、図３Ｃ、図５Ｂ、図５Ｃに示すように、Ｇ信号及びＢ信号は、２×２の４画素のうちそれぞれ３画素又は４画素から得られ、解像度が高い。
【００８９】
そこで、本実施の形態においては、白色光を照射して同時式の駆動を行う共に、所定のタイミングで解像度、色再現性、感度の面で優位としたい画像を得るための色光を被写体に照射する。例えば、所定のタイミングでＢ光のみを照射した場合には、Ｂ光について、解像度、色再現性、感度の面で優位な画像を得ることができる。
【００９０】
図７及び図８は上段に垂直同期信号ＶＤによる垂直期間の開始タイミングを示し、中段に照明期間を示し、下段に撮像信号の読み出し期間を示している。なお、図７及び図８においては、Ｈによって照明期間及び読み出し期間を示している。なお、図７はローリングシャッタ方式の例を示し、図８グローバルシャッタ方式の例である。
【００９１】
ローリングシャッタ方式においては、１ラインの読み出しが終了する毎に、読み出しが終わったラインの画素がリセットされ、各ラインの露光可能期間は相互に異なるタイミングで発生する。従って、ある時点では、読み出しが行われる前のラインについては、前のフレームの露光可能期間であり、読み出しが行われた後のラインについては後のフレームの露光可能期間である。従って、ローリングシャッタ方式においては、撮像信号の読み出し中に照明を行うと、前のフレームの露光用の照明と後のフレームの露光用の照明とが混ざった状態で照明されてしまう。そこで、内視鏡においてローリングシャッタ方式による撮像を行う場合には、読み出し期間以外の期間に照明を行うことがある。
【００９２】
図７はこの場合の例を示しており、Ｈで示す撮像信号の読み出し期間には、Ｌで示すように照明は行われず、Ｌで示すように撮像信号の読み出し期間が終了すると、Ｈで示すように照明が開始される。そして、この照明によって撮像素子１９に得られる撮像信号は、次の垂直期間に読み出される。
【００９３】
なお、図８はグローバルシャッタ方式の例であり、画素信号の読み出し期間と同一の期間に露光期間を設定した点のみが図７と異なるのみである。
【００９４】
図７及び図８においてハッチング以外の照明期間には、光源装置３は白色光を照射するようになっている。また、駆動部２６は、撮像素子１９を同時式で駆動し、画像処理部２７は、撮像素子１９の出力をデモザイキング処理してＲ，Ｇ，Ｂ信号を得る。
【００９５】
本実施の形態においては、同時式での駆動途中の所定タイミングにおいて、光源装置３は所定の色光の照明光を出射する。図７及び図８ではハッチングによって所定の色光の照明光の照明期間を示している。この照明期間の次のフレーム期間（ハッチングの期間）において、駆動部２６は、撮像素子１９を面順次式に駆動して撮像信号を読み出し、画像処理部２７は、撮像素子１９の出力を補間処理する。画像処理部２７は、同時式での駆動時にデモザイキング処理によって得たＲ，Ｇ，Ｂ信号に、面順次式の駆動時に補間処理によって得た所定色の画像を合成して、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号を取得する。
【００９６】
例えば、面順次式の駆動時に、光源装置３から照明光としてＢ光を出射させる。例えば、図４Ａの補色フィルタとＹフィルタによるカラーフィルタ２２が採用された場合には、Ｂ光の照明によって、図５Ｃに示すように全画素からＢ信号を得ることが可能である。このＢ信号を同時式での駆動により得られたＲ，Ｇ，Ｂ信号と合成することにより、Ｂ信号については、解像度、色再現性、感度の面で優位な画像を得ることができる。
【００９７】
なお、面順次式の駆動時に、出射させる光としては、Ｂ光に限らず、Ｒ光、Ｇ光でもよく、また、ＮＢＩ観察や赤外光観察に用いる色光を出射させてもよい。また、面順次式での駆動は、所定の周期で行うようにしてもよく、周期的でない任意のタイミングで行うようにしてもよい。
【００９８】
このように本実施の形態においては、イメージャが同時式及び面順次式のいずれで駆動された場合でも、十分な解像度の信号を得ることができることを利用して、同時式によって得られるＲ，Ｇ，Ｂ信号と、面順次式で所定の色光に基づいて得た信号とを合成することにより、所定の色光に対応する画像については、解像度、色再現性、感度の面で優位な画像を得ることができる。
【００９９】
本発明は、上記実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１…内視鏡システム、２…内視鏡、３…光源装置、４…プロセッサ、７…挿入部、１１…ライトガイド、１２ａ〜１２ｃ…ＬＥＤ、１３…ＬＥＤ発光制御回路、１９…撮像素子、２１…撮像部、２２…カラーフィルタ、２７…画像処理部。
【図１】
2018192043.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５Ａ】
2018192043.tif 000017
【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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