(57)【要約】【課題】装置の大型化、重量化を抑制しつつ、高品位な観察画像を取得することができる医療用撮像装置、医療用画像取得システム及び内視鏡装置を提供すること。【解決手段】外部からの光を、赤色、緑色及び青色の波長帯域のうちのいずれか一つの色の波長帯域の第１の光と、第１の光の波長帯域とは異なる二つの波長帯域の光を含む第２の光とに分光する分光手段と、第１の光を受光して電気信号に変換する複数の第１の画素を有する第１の撮像素子と、複数の第１の画素と同一の配列及び間隔で並べられた複数の第２の画素と、第２の光に含まれる二つの色の波長帯域の光のうちの一方の色の波長帯域の光を透過する第１のフィルタ、及び、他方の色の波長帯域を少なくとも含む複数の波長帯域の光を透過する第２のフィルタが第２の画素の配置にしたがって並べられてなる第１のカラーフィルタと、を有する第２の撮像素子と、を備えた。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの光を、赤色、緑色及び青色の波長帯域のうちのいずれか一つの色の波長帯域の第１の光と、該第１の光の波長帯域とは異なる二つの波長帯域の光を含む第２の光とに分光する分光手段と、
前記分光手段により分光された前記第１の光を受光して電気信号に変換する複数の第１の画素を有する第１の撮像素子と、
前記第１の撮像素子における前記複数の第１の画素と同一の配列及び間隔で並べられた複数の第２の画素と、前記第２の光に含まれる二つの色の波長帯域の光のうちの一方の色の波長帯域の光を透過する第１のフィルタ、及び、前記二つの色の波長帯域の光のうちの他方の色の波長帯域を少なくとも含む複数の波長帯域の光を透過する第２のフィルタが前記第２の画素の配置にしたがって該第２の画素の受光面側に並べられてなる第１のカラーフィルタと、を有する第２の撮像素子と、
を備えたことを特徴とする医療用撮像装置。
【請求項２】
前記第１及び第２のフィルタのうち少なくとも一方のフィルタは、赤外線の波長帯域の光を透過する
ことを特徴とする請求項１に記載の医療用撮像装置。
【請求項３】
前記第１の撮像素子は、前記第１の光を透過する第３のフィルタが前記第１の画素の配置にしたがって該第１の画素の受光面側に並べられてなる第２のカラーフィルタをさらに有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の医療用撮像装置。
【請求項４】
前記分光手段は、入射した前記第１の光と前記第２の光のうち一方の光を一回のみ反射するとともに、他方の光を透過することによって分光する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の医療用撮像装置。
【請求項５】
前記第２のフィルタは、少なくとも前記赤色、緑色及び青色の波長帯域の光を透過する白色フィルタである
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の医療用撮像装置。
【請求項６】
前記第２のフィルタは、透過する光の波長帯域が異なる複数の透過フィルタからなり、
前記複数の透過フィルタは、少なくとも前記赤色、緑色及び青色の波長帯域の光を透過する白色フィルタを含む
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の医療用撮像装置。
【請求項７】
被写体を撮像して撮像信号を生成する撮像素子として、前記第１及び第２の撮像素子の二つのみ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医療用撮像装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の医療用撮像装置と、前記医療用撮像装置に電気的に接続し、受信した前記撮像信号を処理して該撮像信号に応じた画像信号を生成する画像処理装置と、を備えたことを特徴とする医療用画像取得システム。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の医療用撮像装置を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用撮像装置、医療用画像取得システム及び内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、白色による通常観察とは別に、特殊光による特殊光観察を行なう観察方法が考案されている。具体的に、特殊光観察として、ＮＢＩ（Narrow  Band  Imaging）と呼ばれる技術、ＩＲＩ（Infra-Red  Imaging）と呼ばれる技術、ＡＦＩ（Auto  Fluorescence  Imaging）と呼ばれる技術、ＰＤＤ（Photodynamic  Diagnosis）と呼ばれる技術、などが挙げられる。
ＮＢＩでは、波長４１５ｎｍ及び５４０ｎｍを中心波長とする狭帯域の照明光を照射して、各波長の光のヘモグロビンに対する吸収の差を利用して粘膜表層とそれより深い層との血管の状態を観察する。ここで、４１５ｎｍの光は粘膜表層のヘモグロビンに吸収され、５４０ｎｍの光はそれよりやや深い層のヘモグロビンに吸収される。
ＩＲＩでは、血中内で波長８０５ｎｍ付近の近赤外光に吸収ピークを持つインドシアニングリーン（ＩＣＧ）という薬剤を造影剤として静脈注射し、中心波長８０５ｎｍ及び中心波長９４０ｎｍの近赤外光を照射して、ＩＣＧの吸収による粘膜下層の血管部分の陰影を観察し、血管、リンパ管の走行状態を診断する。ＩＲＩでは、腫瘍の有無により、中心波長８０５ｎｍの光の強度が変化する。
ＡＦＩでは、蛍光剤を被検体内に予め投与しておき、励起光を照射することによって、被検体から発せられる蛍光像を観察し、その蛍光像の有無や、形状を観察することにより腫瘍部分を診断する。正常な組織では粘膜表層において蛍光剤からの蛍光が発せられ、病変による粘膜表層において血管の集積や粘膜の肥厚が起こると蛍光体からの蛍光が著しく低下する。
ＰＤＤでは、アミノレブリン酸（５−ＡＬＡ）の溶解液を患者に服用させると体内の正常組織では、血液原料（ヘム）に代謝されるが、癌細胞では、代謝されずに、その中間産物のＰｐIXという物質として蓄積され、このＰｐIXに青色光（中心波長４１０ｎｍ)を照射すると赤色（ピーク波長６３０ｎｍ）に蛍光発光するという性質を利用して、癌細胞と正常細胞を区別しやすい画像を得る。なお、正常細胞は、照射された青色光の光、例えば照射された青色光の裾野の４６０ｎｍの光を受けて青色の光を発する。
【０００３】
特殊光観察が行える内視鏡装置は、専用の内視鏡装置を用いるものや、特殊光用にもう一つの撮像素子を用いるものが知られている。しかしながら、専用の内視鏡装置の場合、通常観察と特殊光観察で内視鏡を術中に差し替える必要がある、という問題を持っている。これに対し、特殊光用の撮像素子を用いた内視鏡の場合、通常観察時には、特殊光用の撮像素子の画素情報は使用せず、またその逆も同様に、特殊光観察時には、通常光用の撮像素子の画素情報は使用せず、二つの撮像素子のうちの一方のみしか使用されず、構成として有効とはいえない。
【０００４】
特殊光観察において、ＮＢＩでは、青色の波長帯域の光を受光する画素（以下、Ｂ画素ともいう）、及び緑色の波長帯域の光を受光する画素（以下、Ｇ画素ともいう）を使用して撮像する。通常のベイヤ配列の単板式の撮像素子を用いた場合、Ｇ画素が総画素数の１／２、Ｂ画素が１／４での撮像となり、通常光に対して解像度が劣化した画像になってしまう。
【０００５】
また、ＩＲＩでは、通常のベイヤ配列の単板式の撮像素子では、赤色の波長帯域の光を受光する画素（以下、Ｒ画素ともいう）、Ｇ画素及びＢ画素の赤外感度領域を使用して撮像を行う。この際、Ｂ画素は赤外線の波長帯域の受光感度が低い領域があり、取得画像中の１／４は、この低感度撮像の情報で画像を生成しているので、感度の低下が発生する。
【０００６】
また、ＡＦＩでは、５００ｎｍ以下をカットするバリアフィルターを撮像光学系の光路中に設ける必要があり、通常観察と切り替えるために挿抜させなければならない。スペース上バリアフィルターの挿抜が難しい場合は、別に専用の光学系と撮像系を設けなければならず、装置構成が大型化してしまうため、スペース成立のために画素数が少ない小型の撮像素子を採用せざるを得ないという問題がある。
【０００７】
また、ＰＤＤでは、Ｒ画素及びＢ画素を使用して撮像するので、通常のベイヤ配列の単板式の撮像素子を用いる場合、総画素数の各１／４の画素数での撮像となるので、通常光に対して解像度が劣化した画像になってしまう。
【０００８】
例えば、特許文献１には、単板式の撮像素子として、Ｂ画素と、白色の波長帯域の光を受光する画素（以下、Ｗ画素ともいう）、シアン色の波長帯域の光を受光する画素（以下、Ｃｙ画素ともいう）、又は、マゼンタ色の波長帯域の光を受光する画素（以下、Ｍｇ画素ともいう）を配置し、緑色の波長帯域を受光する画素の数が全画素の半数以上、かつ青色の波長帯域を受光する画素が緑色の波長帯域を受光する画素の半数以上である撮像素子が開示されている。
【０００９】
これに対し、より精緻な観察画像を得るために、複数の撮像素子を用いて観察光を受光する撮像装置が知られている（例えば、特許文献２を参照）。特許文献２が開示する撮像装置では、緑色の波長帯域の光を反射し、赤色および青色の波長帯域の光を透過するダイクロイックミラーと、ダイクロイックミラーが反射した光を受光する撮像素子と、赤色の波長帯域の光を透過するフィルタ、及び青色の波長帯域の光を透過するフィルタとが並べられてなり、ダイクロイックミラーが透過した光のうち、フィルタを通過した光を受光する撮像素子とを用いて、各撮像素子が生成した電気信号をもとに画像を生成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１３５９５１号公報
【特許文献２】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】
【００１１】
しかしながら、特許文献１が開示する技術では、通常観察とＮＢＩとにおいて高画質な画像を得ることができる一方、ＮＢＩ以外の特殊光観察に対する考慮がなされていない。また、特許文献２が開示する技術では、特殊光観察についての考慮はなされておらず、上述した様々な特殊光観察に対応できるものにはなっていない。
【００１２】
単板式や２板式の撮像素子に対し、３板式の撮像素子を備える撮像装置とする構成も考えられる。３板式の撮像素子では、Ｒ画素、Ｇ画素及びＢ画素の全色を色分解して、各色用の撮像素子で画像を得るため、色再現性が高いメリットを有しているが、３板式ゆえ、サイズや重量が大きくなるという問題がある。加えて、３つの撮像素子の光学的な相対位置を合致させる固定精度を得るために、精密で高度な調整技術や高価な調整装置が必要となり、製造の難易度が高く、品質確保が困難であったり、製造コストが高騰したりという問題点がある。
【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置の大型化、重量化を抑制しつつ、通常観察及び複数の特殊光観察において高品位な観察画像を取得することができる医療用撮像装置、医療用画像取得システム及び内視鏡装置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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる医療用撮像装置は、外部からの光を、赤色、緑色及び青色の波長帯域のうちのいずれか一つの色の波長帯域の第１の光と、該第１の光の波長帯域とは異なる二つの波長帯域の光を含む第２の光とに分光する分光手段と、前記分光手段により分光された前記第１の光を受光して電気信号に変換する複数の第１の画素を有する第１の撮像素子と、前記第１の撮像素子における前記複数の第１の画素と同一の配列及び間隔で並べられた複数の第２の画素と、前記第２の光に含まれる二つの色の波長帯域の光のうちの一方の色の波長帯域の光を透過する第１のフィルタ、及び、前記二つの色の波長帯域の光のうちの他方の色の波長帯域を少なくとも含む複数の波長帯域の光を透過する第２のフィルタが前記第２の画素の配置にしたがって該第２の画素の受光面側に並べられてなる第１のカラーフィルタと、を有する第２の撮像素子と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかる医療用撮像装置は、上記発明において、前記第１及び第２のフィルタのうち少なくとも一方のフィルタは、赤外線の波長帯域の光を透過することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にかかる医療用撮像装置は、上記発明において、前記第１の撮像素子は、前記第１の光を透過する第３のフィルタが前記第１の画素の配置にしたがって該第１の画素の受光面側に並べられてなる第２のカラーフィルタをさらに有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明にかかる医療用撮像装置は、上記発明において、前記分光手段は、入射した前記第１の光と前記第２の光のうち一方の光を一回のみ反射するとともに、他方の光を透過することによって分光することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明にかかる医療用撮像装置は、上記発明において、前記第２のフィルタは、少なくとも前記赤色、緑色及び青色の波長帯域の光を透過する白色フィルタであることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明にかかる医療用撮像装置は、上記発明において、前記第２のフィルタは、透過する光の波長帯域が異なる複数の透過フィルタからなり、前記複数の透過フィルタは、少なくとも前記赤色、緑色及び青色の波長帯域の光を透過する白色フィルタを含むことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明にかかる医療用撮像装置は、上記発明において、被写体を撮像して撮像信号を生成する撮像素子として、前記第１及び第２の撮像素子の二つのみ有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明にかかる医療用画像取得システムは、上記発明にかかる医療用撮像装置と、前記医療用撮像装置に電気的に接続し、受信した前記撮像信号を処理して該撮像信号に応じた画像信号を生成する画像処理装置と、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明にかかる内視鏡装置は、上記発明にかかる医療用撮像装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、装置の大型化、重量化を抑制しつつ、高品位な観察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】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示したカメラヘッド、制御装置及び光源装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１にかかる撮像部の構成を説明する模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１にかかる撮像部の撮像素子の画素の構成を示す模式図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１にかかる撮像部のカラーフィルタの構成を説明する模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１にかかる撮像部のカラーフィルタの構成を説明する模式図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１にかかるカラーフィルタの各フィルタが透過する光の波長帯域を説明する図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態１の変形例１にかかる撮像素子の画素配列を説明する図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態１の変形例２にかかる撮像素子の画素配列を説明する図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態１の変形例２にかかるカラーフィルタのＣｙフィルタが透過する光の波長帯域を説明する図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態１の変形例３にかかる撮像素子の画素配列を説明する図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態１の変形例３にかかる撮像素子の画素配列を説明する図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態１の変形例５にかかる撮像素子の画素配列を説明する図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態１の変形例６にかかる撮像素子の画素配列を説明する図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡装置の概略構成を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態２にかかる撮像部の構成を説明する模式図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施の形態３にかかる医療用撮像装置を備えた医療用観察システムである手術用顕微鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。実施の形態では、本発明にかかる医療用撮像装置を含む医療用画像取得システムの一例として、患者等の被検体内の画像を撮像して表示する医療用の内視鏡装置について説明する。また、この実施の形態により、この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、同一部分には同一の符号を付して説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡装置１の概略構成を示す図である。内視鏡装置１は、医療分野において用いられ、人等の観察対象物の内部（生体内）の被写体を観察する装置である。この内視鏡装置１は、図１に示すように、内視鏡２と、撮像装置３（医療用撮像装置）と、表示装置４と、制御装置５（画像処理装置）と、光源装置６とを備え、撮像装置３と制御装置５とで、医療用画像取得システムを構成している。なお、本実施の形態１では、内視鏡２及び撮像装置３とで、硬性鏡を用いた内視鏡装置を構成している。
【００２７】
光源装置６は、ライトガイド７の一端が内視鏡２に接続され、当該ライトガイド７の一端に生体内を照明するための白色の照明光を供給する。ライトガイド７は、一端が光源装置６に着脱自在に接続されるとともに、他端が内視鏡２に着脱自在に接続される。そして、ライトガイド７は、光源装置６から供給された光を一端から他端に伝達し、内視鏡２に供給する。
【００２８】
撮像装置３は、内視鏡２からの被写体像を撮像して撮像結果を出力する。この撮像装置３は、図１に示すように、信号伝送部である伝送ケーブル８と、カメラヘッド９とを備える。本実施の形態１では、伝送ケーブル８とカメラヘッド９とにより医療用撮像装置が構成される。
【００２９】
内視鏡２は、硬質で細長形状を有し、生体内に挿入される。この内視鏡２の内部には、１または複数のレンズを用いて構成され、被写体像を集光する光学系が設けられている。内視鏡２は、ライトガイド７を介して供給された光を先端から出射し、生体内に照射する。そして、生体内に照射された光（被写体像）は、内視鏡２内の光学系（レンズユニット９１）により集光される。
【００３０】
カメラヘッド９は、内視鏡２の基端に着脱自在に接続される。そして、カメラヘッド９は、制御装置５による制御の下、内視鏡２にて集光された被写体像を撮像し、当該撮像による撮像信号を出力する。なお、カメラヘッド９の詳細な構成については、後述する。
【００３１】
伝送ケーブル８は、一端がコネクタを介して制御装置５に着脱自在に接続されるとともに、他端がコネクタを介してカメラヘッド９に着脱自在に接続される。具体的に、伝送ケーブル８は、最外層である外被の内側に複数の電気配線（図示略）が配設されたケーブルである。当該複数の電気配線は、カメラヘッド９から出力される撮像信号、制御装置５から出力される制御信号、同期信号、クロック、及び電力をカメラヘッド９にそれぞれ伝送するための電気配線である。
【００３２】
表示装置４は、制御装置５による制御のもと、制御装置５により生成された画像を表示する。表示装置４は、観察時の没入感を得やすくするために、表示部が５５インチ以上を有するものが好ましいが、これに限らない。
【００３３】
制御装置５は、カメラヘッド９から伝送ケーブル８を経由して入力された撮像信号を処理し、表示装置４へ画像信号を出力するとともに、カメラヘッド９及び表示装置４の動作を統括的に制御する。なお、制御装置５の詳細な構成については、後述する。
【００３４】
次に、カメラヘッド９、制御装置５及び光源装置６の構成について説明する。図２は、カメラヘッド９、制御装置５及び光源装置６の構成を示すブロック図である。なお、図２では、カメラヘッド９及び伝送ケーブル８同士を着脱可能とするコネクタの図示を省略している。
【００３５】
以下、制御装置５の構成、光源装置６の構成、カメラヘッド９の構成の順に説明する。なお、以下では、制御装置５の構成として、本発明の要部を主に説明する。制御装置５は、図２に示すように、信号処理部５１と、画像生成部５２と、通信モジュール５３と、入力部５４と、モード設定部５５と、制御部５６と、メモリ５７とを備える。なお、制御装置５には、制御装置５、カメラヘッド９及び光源装置６を駆動するための電源電圧を生成し、制御装置５の各部にそれぞれ供給するとともに、伝送ケーブル８を介してカメラヘッド９に供給する電源部（図示略）などが設けられていてもよい。
【００３６】
信号処理部５１は、カメラヘッド９が出力した撮像信号に対してノイズ除去や、必要に応じてＡ／Ｄ変換等の信号処理を行うことによって、デジタル化された撮像信号（パルス信号）を画像生成部５２に出力する。
【００３７】
また、信号処理部５１は、撮像装置３、制御装置５及び光源装置６の同期信号、及びクロックを生成する。撮像装置３への同期信号（例えば、カメラヘッド９の撮像タイミングを指示する同期信号等）やクロック（例えばシリアル通信用のクロック）は、図示しないラインで撮像装置３に送られ、この同期信号やクロックを基に、撮像装置３は駆動する。
【００３８】
画像生成部５２は、信号処理部５１から入力される撮像信号をもとに、表示装置４が表示する表示用の画像信号を生成する。画像生成部５２は、撮像信号に対して、所定の信号処理を実行して被写体画像を含む表示用の画像信号を生成する。ここで、画像処理としては、補間処理や、色補正処理、色強調処理、及び輪郭強調処理等の各種画像処理等が挙げられる。画像生成部５２は、生成した画像信号を表示装置４に出力する。
【００３９】
通信モジュール５３は、制御部５６から送信された後述する制御信号を含む制御装置５からの信号を撮像装置３に出力する。また、撮像装置３からの信号を制御装置５に出力する。つまり通信モジュール５３は、撮像装置３へ出力する制御装置５の各部からの信号を、例えばパラレルシリアル変換等によりまとめて出力し、また撮像装置３から入力される信号を、例えばシリアルパラレル変換等により振り分け、制御装置５の各部に出力する、中継デバイスである。
【００４０】
入力部５４は、キーボード、マウス、タッチパネル等のユーザインタフェースを用いて実現され、各種情報の入力を受け付ける。
【００４１】
モード設定部５５は、入力部５４が受け付けた観察方法の設定情報に基づいて、観察モードの設定を行う。
【００４２】
制御部５６は、制御装置５、カメラヘッド９及び光源装置６を含む各構成部の駆動制御、及び各構成部に対する情報の入出力制御などを行う。制御部５６は、メモリ５７に記録されている通信情報データ（例えば、通信用フォーマット情報など）を参照して制御信号を生成し、該生成した制御信号を、通信モジュール５３を介して撮像装置３へ送信する。また、制御部５６は、伝送ケーブル８を介して、カメラヘッド９に対して制御信号を出力する。
【００４３】
メモリ５７は、フラッシュメモリやＤＲＡＭ（Dynamic  Random  Access  Memory）等の半導体メモリを用いて実現され、通信情報データ（例えば、通信用フォーマット情報など）が記録されている。なお、メモリ５７は、制御部５６が実行する各種プログラム等が記録されていてもよい。
【００４４】
なお、信号処理部５１が、入力されたフレームの撮像信号を基に、各フレームの所定のＡＦ用評価値を出力するＡＦ処理部、及び、ＡＦ処理部からの各フレームのＡＦ用評価値から、最も合焦位置として適したフレームまたはフォーカスレンズ位置等を選択するようなＡＦ演算処理を行うＡＦ演算部を有していてもよい。
【００４５】
なお、上述した信号処理部５１、画像生成部５２、通信モジュール５３及び制御部５６は、プログラムが記録された内部メモリ（図示略）を有するＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等の汎用プロセッサやＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）等の特定の機能を実行する各種演算回路等の専用プロセッサを用いて実現される。また、プログラマブル集積回路の一種であるＦＰＧＡ(Field  Programmable  Gate  Array：図示略)を用いて構成するようにしてもよい。なおＦＰＧＡにより構成される場合は、コンフィグレーションデータを記憶するメモリを設け、メモリから読み出したコンフィグレーションデータにより、プログラマブル集積回路であるＦＰＧＡをコンフィグレーションしてもよい。
【００４６】
次に、光源装置６の構成として、本発明の要部を主に説明する。光源装置６は、図２に示すように、光源部６１と、波長選択部６２と、駆動部６３と、光源制御部６４とを備える。
【００４７】
光源部６１は、光源制御部６４の制御のもと、赤色、緑色および青色の波長帯域の光を含む白色光を出射する。光源部６１が発生した白色光は、波長選択部６２を介してライトガイド７に出射される。光源部６１は、ＬＥＤや、キセノンランプ、レーザーなどの白色光を発する光源を用いて実現される。
【００４８】
波長選択部６２は、光源部６１が出射した白色光のうち、モード設定部５５により設定された観察モードに応じた波長帯域を選択して、選択した波長帯域の光をライドガイド７に入射させる。波長選択部６２は、例えば、光源部６１が出射する白色光の光路上に配置可能な複数のフィルタが設けられた回転フィルタを用いて実現され、光源制御部６４の制御のもと、回転フィルタを回転させることで光路上に配置するフィルタを切り替えることによってライトガイドに入射させる光の波長帯域を変更可能である。
【００４９】
駆動部６３は、モータ等を用いて構成され、例えば、波長選択部６２の回転フィルタを回転駆動する。
【００５０】
光源制御部６４は、光源部６１を制御して白色光の出射をオンオフするとともに、駆動部６３を制御して回転フィルタのいずれかのフィルタが光源部６１の光路に配置するように回転させることによって、光源装置６により出射される照明光の種類（波長帯域）を制御する。
【００５１】
表１に、各観察方法に応じた照明光の波長帯域を示す。具体的に、通常観察では、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域Ｗｂの光が出射される。ＮＢＩでは、４１５ｎｍを中心波長とする波長帯域Ｂｎ（３９０ｎｍ〜４４５ｎｍ）、及び５４０ｎｍを中心波長とする波長帯域Ｇｎ（５３０ｎｍ〜５５０ｎｍ）の狭帯域光が出射される。ＩＲＩでは、８０５ｎｍを中心波長とする波長帯域ＩＲ−１（７９０ｎｍ〜８２０ｎｍ）、及び９４０ｎｍを中心波長とする波長帯域ＩＲ−２（９０５ｎｍ〜９７０ｎｍ）の近赤外光を出射する。ＡＦＩでは、３９０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長帯域Ｂａ、及び５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長帯域Ｇａ−１の光が出射される。ＰＤＤでは、波長４１０ｎｍを中心波長とし、この中心波長前後を含む波長帯域Ｂｐの狭帯域光が出射される。また、通常観察では、光源装置６またはカメラヘッド９に赤外光をカットするフィルタが配置される。ＮＢＩ、ＡＦＩ及びＰＤＤでは、赤外光をカットしてもよいし、赤外光もライトガイド７に入射するようにしてもよい。ＩＲＩでは、赤外光をカットせずに、ライトガイド７に入射させる。
【表１】
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【００５２】
表１に示すように、通常観察、ＮＢＩ及びＰＤＤは、照明光の受光方式が面順次であってもよいし、同時式であってもよい。また、ＩＲＩとＡＦＩは、照明光の受光方式が面順次式となる。ここで、同時式とは、画像を構成する複数の色の光を同時に受光する方式である。一方、面順次式とは、画像を構成する複数の色の光を別々に受光する方式である。以下、本実施の形態では、カメラヘッド９が、通常観察、ＮＢＩ及びＰＤＤでは同時式で受光し、ＩＲＩとＡＦＩでは面順次式で受光するものとして説明する。
【００５３】
また、表１に示すように、通常観察において、内視鏡２は、波長帯域Ｗｂの光を受光する。ＮＢＩにおいて、内視鏡２は、波長帯域Ｂｎ及び波長帯域Ｇｎの狭帯域光を受光する。ＩＲＩにおいて、内視鏡２は、波長帯域ＩＲ−１及び波長帯域ＩＲ−２の近赤外光を受光する。ＡＦＩでは、被写体で反射した５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長帯域Ｇａ−１の光と、被写体から反射された光や、被写体が励起されることにより発せられた自家蛍光を含む５００ｎｍ〜６３０ｎｍの波長帯域Ｇａ−２の光とを受光する。ＰＤＤにおいて、内視鏡２は、波長帯域Ｂｐの光によって励起された組織が発する蛍光であって、正常な組織の場合は４６０ｎｍ以上の波長帯域Ｂｐ−１の光を受光し、癌細胞の場合は６３０ｎｍ前後の波長帯域Ｒｐの光を受光する。なお、ＡＦＩでは、内視鏡２は、励起光として用いられる３９０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長帯域Ｂａの光も受光するが、画像生成には用いないため受光する光として扱っていない。
【００５４】
なお、光源装置６は、波長選択部６２の回転フィルタにより出射する光の波長帯域を変更するもののほか、回転フィルタを設けずに、光源部６１が、各観察方法に応じた波長帯域の光を出射する複数の光源を有するものであってもよい。複数の光源は、例えば、各々出射する光の波長帯域が異なる複数のＬＥＤを用いて実現される。
【００５５】
次に、カメラヘッド９の構成として、本発明の要部を主に説明する。カメラヘッド９は、図２に示すように、レンズユニット９１と、撮像部９２と、駆動部９３と、通信モジュール９４と、カメラヘッド制御部９５とを備える。
【００５６】
レンズユニット９１は、１または複数のレンズを用いて構成され、内視鏡２にて集光された被写体像を、撮像部９２を構成する撮像素子の撮像面に結像する。当該１または複数のレンズは、光軸に沿って移動可能に構成されている。そして、レンズユニット９１には、当該１または複数のレンズを移動させて、画角を変化させる光学ズーム機構（図示略）や焦点を変化させるフォーカス機構が設けられている。なお、レンズユニット９１は、光学ズーム機構及びフォーカス機構のほか、絞り機構や、光軸上に挿脱自在な光学フィルタ（例えば赤外光をカットするフィルタ）が設けられていてもよい。
【００５７】
撮像部９２は、カメラヘッド制御部９５による制御の下、被写体を撮像する。この撮像部９２は、レンズユニット９１が結像した被写体像を受光して電気信号に変換するＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）またはＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）等の二つの撮像素子と、観察光を分光して、分光した光を二つの撮像素子にそれぞれ入射させるプリズムと、を用いて構成されている。ＣＣＤの場合は、例えば、当該撮像素子からの電気信号（アナログ信号）に対して信号処理（Ａ／Ｄ変換等）を行って撮像信号を出力する信号処理部（図示略）がセンサチップなどに実装される。ＣＭＯＳの場合は、例えば、光から電気信号に変換された電気信号（アナログ信号）に対して信号処理（Ａ／Ｄ変換等）を行って撮像信号を出力する信号処理部が撮像素子に含まれる。撮像部９２の構成については、後述する。
【００５８】
図３は、撮像部９２の構成を説明する模式図である。撮像部９２は、図３に示すように、第１撮像素子９２１と、第２撮像素子９２２と、プリズム９２３と、を有する。撮像部９２では、外部からの観察光が、レンズユニット９１を介してプリズム９２３に入射し、プリズム９２３によって分光された光が、第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２に入射する。
【００５９】
図４は、撮像素子の画素の構成を示す模式図である。以下、第１撮像素子９２１の画素構成について、図４を用いて説明するが、第２撮像素子９２２についても同様であり、第２撮像素子９２２の画素配列は、第１撮像素子９２１の画素配列と同一の配列及び間隔である。第１撮像素子９２１は、レンズユニット９１及びプリズム９２３からの光を受光する複数の画素が、二次元的に正方配列（マトリックス状に配列）されている。そして、第１撮像素子９２１は、それぞれの画素が受光した光に対して光電変換を行うことにより電気信号（画像信号等とも呼ばれる）を生成する。この電気信号には、各画素の画素値（輝度値）や画素の位置情報などが含まれる。図４では、ｘ行ｙ列目に配置されている画素を画素Ｐxyと記している（ｘ，ｙは自然数）。
【００６０】
第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２は、各画素が光を受光する受光面が、レンズユニット９１の焦点面に対して共役な位置に配置されるとともに、観察光の光軸に対して、第１撮像素子９２１の画素Ｐxyの位置と、第２撮像素子９２２の画素Ｐxyの位置とが、行方向及び列方向で一致している。例えば、第１撮像素子９２１と、第２撮像素子９２２とを観察光の光軸を揃えて重ねた際に、第１撮像素子９２１の画素Ｐ１１の位置と、第２撮像素子９２２の画素Ｐ１１の位置とが重なる。第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２は、図示しない固定部材によって、観察光の光軸方向、ヨー方向、ロール方向、ピッチ方向、及び光軸に垂直な平面において直交する二つの軸方向（水平方向及び垂直方向）が調整された状態で固定されている。
【００６１】
また、第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２は、受光面に設けられた第１カラーフィルタ９２１ａ及び第２カラーフィルタ９２２ａをそれぞれ有している。第１カラーフィルタ９２１ａ及び第２カラーフィルタ９２２ａは、各々が個別に設定される波長帯域の光を透過する複数のフィルタを有する。第１カラーフィルタ９２１ａ及び第２カラーフィルタ９２２ａは、第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２の各々の受光面に貼り合せるように設けてもよく、第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２の各々に一体的に設けてもよい。また、第１カラーフィルタ９２１ａ及び第２カラーフィルタ９２２ａは、複数のフィルタを一体的に設けてもよく、個々のフィルタを各々の受光面に設けても良い。
【００６２】
第１カラーフィルタ９２１ａ及び第２カラーフィルタ９２２ａは、所定の波長帯域の光を透過するフィルタを画素Ｐxyの配置に応じてマトリックス状に並べて配置したものである。換言すれば、各画素の受光面には、所定の波長帯域の光を透過する一つのフィルタが配置される。このため、フィルタが設けられた画素Ｐxyは、該フィルタが透過する波長帯域の光を受光する。例えば、青色の波長帯域の光を透過するフィルタが設けられた画素Ｐxyは、青色の波長帯域の光を受光する。以下、青色の波長帯域の光を受光する画素ＰxyをＢ画素ということもある。同様に、緑色の波長帯域の光を受光する画素をＧ画素、赤色の波長帯域の光を受光する画素をＲ画素ということもある。ここで、青色、緑色及び赤色の波長帯域は、例えば、青色の波長帯域が３８０ｎｍ〜５００ｎｍ、緑色の波長帯域が４８０ｎｍ〜６００ｎｍ、赤色の波長帯域が５８０ｎｍ〜６５０ｎｍである。
【００６３】
図５は、本発明の実施の形態１にかかる撮像部の第１カラーフィルタの構成を説明する模式図であって、第１撮像素子９２１に設けられた第１カラーフィルタ９２１ａの構成の一例を示す模式図である。第１カラーフィルタ９２１ａは、青色の波長帯域の光を透過するＢフィルタを画素Ｐxyの配置にしたがってマトリックス状に並べてなる。このため、第１撮像素子９２１では、各画素Ｐxyが、第１カラーフィルタ９２１ａを通過した青色の波長帯域の光を受光する。
【００６４】
図６は、本発明の実施の形態１にかかる撮像部の第２カラーフィルタの構成を説明する模式図であって、第２撮像素子９２２に設けられた第２カラーフィルタ９２２ａの構成の一例を示す模式図である。第２カラーフィルタ９２２ａは、緑色の波長帯域の光を透過するＧフィルタと、白色の波長帯域の光を透過するＷフィルタとを画素Ｐxyの配置にしたがってマトリックス状に並べてなる。第２カラーフィルタ９２２ａにおいて、Ｇフィルタは行方向及び列方向において１画素おきに配置されており、Ｗフィルタは、Ｇフィルタが配置されていない位置に配置されている。このため、第２撮像素子９２２では、各画素Ｐxyが、第２カラーフィルタ９２２ａを通過した緑色の波長帯域の光、または緑色および赤色の波長帯域の光を受光する。
【００６５】
図７は、本発明の実施の形態１にかかるカラーフィルタの各フィルタが透過する光の波長帯域を説明する図である。なお、図７には、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ及びＷフィルタに加え、他の原色フィルタとして、赤色の波長帯域の光を透過するＲフィルタの透過曲線も図示している。図７では、Ｒフィルタを透過する光の透過曲線を曲線ＬRで示し、Ｇフィルタを透過する光の透過曲線を曲線ＬGで示し、Ｂフィルタを透過する光の透過曲線を曲線ＬBで示し、Ｗフィルタを透過する光の透過曲線を曲線ＬWで示している。図７に示すように、本実施の形態１にかかる各フィルタは、近赤外の波長帯域にも感度を有している。具体的に、Ｗフィルタは、少なくとも４００ｎｍ〜１０００ｍに感度を有している。Ｒフィルタは、およそ５８０ｎｍ〜１０００ｍに感度を有している。Ｇフィルタは、およそ、４８０ｎｍ〜６００ｎｍ、及び６８０ｎｍ〜１０００ｎｍに感度を有している。Ｂフィルタは、およそ、３８０ｎｍ〜５００ｎｍ、及び８００ｎｍ〜１０００ｎｍに感度を有している。
【００６６】
プリズム９２３は、三角柱状をなす二つのプリズムを貼り合せてなる立方体状をなし、貼り合せ面の間には、薄膜のダイクロイック膜９２３ａが設けられている。ダイクロイック膜９２３ａは、青色の波長帯域（例えば、３８０ｎｍ〜４８０ｎｍ）の光を反射するとともに、赤色及び緑色の波長帯域（例えば、４８０ｎｍ〜６５０ｎｍ）、および近赤外線の波長帯域を含む第２の光を透過する。このため、プリズム９２３に入射した観察光Ｆ１は、青色の波長帯域を含む第１の光Ｆ２と、赤色及び緑色の波長帯域、および近赤外線の波長帯域を含む第２の光Ｆ３とに分光され、分光された各々の光（第１の光Ｆ２及び第２の光Ｆ３）が、プリズム９２３の異なる外表面（平面）から外部に出射される（図３参照）。プリズム９２３は、一回反射、及び透過によって観察光Ｆ１を第１の光Ｆ２と第２の光Ｆ３とに分光する。本実施の形態１では、青色の波長帯域を含む第１の光Ｆ２が第１撮像素子９２１（第１カラーフィルタ９２１ａ）に入射し、赤色及び緑色の波長帯域を含む第２の光Ｆ３が第２撮像素子９２２（第２カラーフィルタ９２２ａ）に入射する。なお、プリズム９２３は、入射した光を分光し、該分光した光を出射できるものであれば、立方体状のほか、長方体状や、多角形状をなすものであってもよい。
【００６７】
ここで、第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２が、各観察方式によって取得する光の波長帯域を表２に示す。具体的に、表２に示すように、通常観察では、第１撮像素子９２１は、Ｂ画素において青色の波長帯域Ｂｂの光を受光する。また、第２撮像素子９２２は、Ｇ画素において緑色の波長帯域Ｇｂの光を受光するとともに、Ｗ画素において緑色の波長帯域Ｇｂ及び赤色の波長帯域Ｒｂの光を受光する。
【表２】
2017131559.tif 000004
【００６８】
ＮＢＩでは、第１撮像素子９２１は、Ｂ画素において波長帯域Ｂｎの光を受光する。また、第２撮像素子９２２は、Ｇ画素及びＷ画素において波長帯域Ｇｎの光を受光する。
【００６９】
ＩＲＩでは、第１撮像素子９２１は、光を受光しない。また、第２撮像素子９２２は、Ｇ画素において波長帯域ＩＲ−２の光を受光するとともに、Ｗ画素において波長帯域ＩＲ−１及び波長帯域ＩＲ−２の光を受光する。なお、Ｇ画素は、感度は小さいが、波長帯域ＩＲ−１の光も受光する。Ｇ画素及びＷ画素は、面順次式の照明によって波長帯域ＩＲ−１の光と波長帯域ＩＲ−２の光とを別々に受光する。
【００７０】
ＡＦＩでは、第１撮像素子９２１は、Ｂ画素が、波長帯域Ｂａの光を受光するが、画像生成には用いないため、信号を取得しないものとする。また、第２撮像素子９２２は、Ｇ画素において波長帯域Ｇａ−１の光を受光するとともに、Ｗ画素において波長帯域Ｇａ−１及び波長帯域Ｇａ−２の光を受光する。なお、Ｇ画素は、感度は小さいが、波長帯域Ｇａ−２の光も受光する。Ｇ画素及びＷ画素は、面順次式の照明によって波長帯域Ｇａ−１の光と波長帯域Ｇａ−２の光とを別々に受光する。この際、ダイクロイック膜９２３ａは、第２撮像素子９２２に励起光である波長帯域Ｂａの光が入射しないようにするためのバリアフィルターとして機能する。
【００７１】
ＰＤＤでは、第１撮像素子９２１は、Ｂ画素において波長帯域Ｂｐの光を受光する。また、第２撮像素子９２２は、Ｇ画素においては光を受光せず、Ｗ画素において波長帯域Ｒｐの光を受光する。
【００７２】
駆動部９３は、カメラヘッド制御部９５による制御の下、光学ズーム機構やフォーカス機構を動作させ、レンズユニット９１の画角や焦点位置を変化させるドライバを有する。
【００７３】
通信モジュール９４は、制御装置５から送信された信号をカメラヘッド制御部９５等のカメラヘッド９内の各部に出力する。また、通信モジュール９４は、カメラヘッド９の現在の状態に関する情報などを予め決められた伝送方式に応じた信号形式に変換し、伝送ケーブル８を介して当該変換した信号を制御装置５に出力する。つまり通信モジュール９４は、制御装置５や伝送ケーブル８から入力される信号を、例えばシリアルパラレル変換等により振り分け、カメラヘッド９の各部に出力し、また制御装置５や伝送ケーブル８へ出力するカメラヘッド９の各部からの信号を、例えばパラレルシリアル変換等によりまとめて出力する、中継デバイスである。
【００７４】
カメラヘッド制御部９５は、伝送ケーブル８を介して入力した駆動信号や、カメラヘッド９の外面に露出して設けられたスイッチ等の操作部へのユーザ操作により操作部から出力される指示信号等に応じて、カメラヘッド９全体の動作を制御する。また、カメラヘッド制御部９５は、伝送ケーブル８を介して、カメラヘッド９の現在の状態に関する情報を制御装置５に出力する。
【００７５】
なお、上述した駆動部９３、通信モジュール９４及びカメラヘッド制御部９５は、プログラムが記録された内部メモリ（図示略）を有するＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等の汎用プロセッサやＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）等の特定の機能を実行する各種演算回路等の専用プロセッサを用いて実現される。また、プログラマブル集積回路の一種であるＦＰＧＡを用いて構成するようにしてもよい。なお、ＦＰＧＡにより構成される場合は、コンフィグレーションデータを記憶するメモリを設け、メモリから読み出したコンフィグレーションデータにより、プログラマブル集積回路であるＦＰＧＡをコンフィグレーションしてもよい。
【００７６】
なお、カメラヘッド９や伝送ケーブル８に、通信モジュール９４や撮像部９２により生成された撮像信号に対して信号処理を施す信号処理部を構成するようにしてもよい。また、カメラヘッド９内部に設けられた発振器（図示略）で生成された基準クロックに基づいて、撮像部９２を駆動するための撮像用クロック、及び駆動部９３を駆動するための駆動用クロックを生成し、撮像部９２及び駆動部９３にそれぞれ出力するようにしてもよいし、伝送ケーブル８を介して制御装置５から入力した同期信号に基づいて、撮像部９２、駆動部９３、及びカメラヘッド制御部９５における各種処理のタイミング信号を生成し、撮像部９２、駆動部９３、及びカメラヘッド制御部９５にそれぞれ出力するようにしてもよい。また、カメラヘッド制御部９５をカメラヘッド９ではなく伝送ケーブル８や制御装置５に設けてもよい。
【００７７】
続いて、制御装置５の信号処理部５１及び画像生成部５２が行う信号処理について説明する。信号処理部５１は、各観察方法に対応する光に応じて生成された撮像信号に対してノイズ除去や、必要に応じてＡ／Ｄ変換等の信号処理を行うことによって、デジタル化された撮像信号（パルス信号）を画像生成部５２に出力する。
【００７８】
その後、画像生成部５２は、信号処理部５１から入力される撮像信号をもとに、補間処理を行ってＲＧＢの各色成分の色信号を生成し、表示装置４が表示する表示用の画像信号を生成する。具体的に、画像処理部５２は、通常観察において第２撮像素子９２２からＧ画素が取得した緑色成分の電気信号、及びＷ画素が取得した緑色成分と赤色成分とが混在した電気信号を取得すると、Ｗ画素の周囲に位置するＧ画素の信号値ＳGから、このＷ画素における緑色成分の信号値（信号値ＳG’）を補間し、Ｗ画素の信号値ＳGRと補間した信号値ＳG’との差分（ＳGR−ＳG’）を算出することによってＷ画素における赤色成分の信号値Ｒを取得する。その後、画像生成部５２は、取得したＷ画素位置における赤色成分の信号値ＳRから、Ｇ画素位置における赤色成分の信号値ＳR’を取得する。画像生成部５２は、上述したように、Ｇ画素の周囲のＷ画素の信号値ＳRからこのＧ画素の位置の赤色成分の信号値ＳR’を取得する。また、画像生成部５２は、第１撮像素子９２１の画素配置と第２撮像素子９２２の画素配置とが一致するため、第１撮像素子９２１において各画素が生成した電気信号をもとに、青色成分の色信号を生成する。このようにして、画像生成部５２は、通常観察において、第１撮像素子９２１が取得した撮像信号をもとに青色成分の色信号を生成し、第２撮像素子９２２が取得した撮像信号のうち、Ｇ画素の信号値ＳGと、この信号値ＳGから補間したＷ画素位置における信号値ＳG’とを有する緑色成分の色信号を生成し、Ｗ画素の信号値ＳGRと信号値ＳG’とから取得される信号値ＳRと、この信号値ＳRから補間されるＧ画素位置における信号値ＳR’とを有する赤色成分の色信号を生成する。画像生成部５２は、生成した各色成分の色信号（色画像）をもとに、表示用の画像信号（カラー画像）を生成する。画像生成部５２は、例えば、赤色成分の色信号を赤色のチャンネル（以下、Ｒチャンネル）に割り当て、緑色成分の色信号を緑色のチャンネル（以下、Ｇチャンネル）に割り当て、青色成分の色信号を青色のチャンネル（以下、Ｂチャンネル）に割り当てる。
【００７９】
画像生成部５２は、通常観察と同様の補間処理を行うことによって、ＮＢＩでは、第１撮像素子９２１により取得された電気信号をもとに波長帯域Ｂｎの色信号を生成し、第１撮像素子９２２により取得された電気信号をもとに波長帯域Ｇｎの色信号を生成する。画像生成部５２は、例えば、波長帯域Ｂｎの色信号をＧ，Ｂチャンネルに割り当て、波長帯域Ｇｎの色信号をＲチャンネルに割り当てる。
【００８０】
また、画像生成部５２は、ＩＲＩでは、例えば、第２撮像素子９２２においてＷ画素（及びＧ画素）が生成した波長帯域ＩＲ−１の電気信号をもとに波長帯域ＩＲ−１の色信号を生成する。また、画像生成部５２は、Ｇ画素及びＷ画素が生成した波長帯域ＩＲ−２の電気信号をもとに波長帯域ＩＲ−２の色信号を生成する。画像生成部５２は、例えば、波長帯域ＩＲ−１の色信号をＲ，Ｇチャンネルに割り当て、波長帯域ＩＲ−２の色信号をＢチャンネルに割り当てる。
【００８１】
また、画像生成部５２は、ＡＦＩでは、第２撮像素子９２２においてＧ画素及びＷ画素が生成した波長帯域Ｇａ−１の電気信号をもとに波長帯域Ｇａ−１の色信号を生成する。また、画像生成部５２は、Ｗ画素（及びＧ画素）が生成した波長帯域Ｇａ−２の電気信号をもとに波長帯域Ｇａ−２の色信号を生成する。画像生成部５２は、例えば、波長帯域Ｇａ−１の色信号をＲ，Ｂチャンネルに割り当て、波長帯域Ｇａ−２の色信号をＧチャンネルに割り当てる。
【００８２】
また、画像生成部５２は、ＰＤＤでは、第１撮像素子９２１が取得した電気信号をもとに波長帯域Ｒｐの色信号を生成する。また、画像生成部５２は、第２撮像素子９２２のＷ画素が取得した電気信号をもとにＧ画素における信号値を補間して、波長帯域Ｂｐの色信号を生成する。画像生成部５２は、例えば、波長帯域Ｒｐの色信号をＲチャンネルに割り当て、波長帯域Ｂｐの色信号をＢチャンネルに割り当てる。
【００８３】
上述したように、第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２に第１カラーフィルタ９２１ａ及び第２カラーフィルタ９２２ａを設けて、各画素Ｐxyがフィルタに応じた波長帯域の光を受光することによって、通常観察及び複数の特殊光観察のいずれの観察方法であっても、撮像素子の切り替えや、カメラヘッドの交換を行わなくてもそれぞれの観察方法に対応する画像を取得することが可能である。
【００８４】
上述した実施の形態１によれば、プリズム９２３が、外部から入射した光に対し、青色成分の波長帯域で選択的に分光し、該分光した光を第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２の２つの撮像素子のみにそれぞれ入射させるとともに、第１撮像素子９２１に設けられる第１カラーフィルタ９２１ａが、青色の波長帯域の光を透過するＢフィルタからなり、第２撮像素子９２２に設けられる第２カラーフィルタ９２２ａが、緑色の波長帯域の光を透過するＧフィルタと、白色の波長帯域の光を透過するＷフィルタとからなり、Ｂフィルタ、Ｇフィルタ及びＷフィルタが赤外線の波長帯域の光を透過するようにしたので、通常観察及び複数の特殊光観察において高品位な観察画像をそれぞれ取得することができる。
【００８５】
また、上述した実施の形態１によれば、二つの撮像素子（第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２）によって、通常観察及び複数の特殊光観察による画像を生成するようにしたので、単板の撮像素子を用いて取得する画像と比して高画質な画像を取得することができるとともに、三板の撮像素子を用いる場合と比して、小型化及び軽量化をはかることができる。
【００８６】
また、上述した実施の形態１によれば、プリズム９２３による一回反射、及び透過によって分光するようにしたので、複数回折り返して分光した光を外部に出射するプリズムと比して構成を簡易なものとして小型化することができ、その結果、装置全体を小型化、軽量化することができる。また、観察光がプリズムに入射されてから出射されるまでの間の、観察光の反射や透過の回数を最小限の１回にすることで、第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２までの光路における観察光の減衰を抑制し、撮像感度を向上することができる。
【００８７】
なお、上述した実施の形態１では、第１撮像素子９２１のカラーフィルタがＢフィルタからなり、第２撮像素子９２２のカラーフィルタがＧフィルタ及びＷフィルタからなるものとして説明したが、例えば、プリズム９２３が反射及び透過する光の波長帯域を、上述した波長帯域とは逆にし、第１撮像素子９２１のカラーフィルタがＧフィルタ及びＷフィルタからなり、第２撮像素子９２２のカラーフィルタがＢフィルタからなるものとしてもよい。
【００８８】
また、上述した実施の形態１では、第１撮像素子９２１が、Ｂフィルタからなる第１カラーフィルタ９２１ａを介して受光するものとして説明したが、本実施の形態１のように、単色の波長帯域の光を受光する場合は、第１カラーフィルタ９２１ａを設けずにプリズム９２３からの光を第１撮像素子９２１が直接受光するものであってもよい。
【００８９】
また、上述した実施の形態１では、プリズム９３２が、三角柱状をなす二つのプリズムを貼り合せてなる立方体状をなし、貼り合せ面の間には、薄膜のダイクロイック膜９２３ａが設けられているものとして説明したが、このプリズム９２３に代えて、ダイクロイック膜が設けられた板状の薄膜ミラーを用いるものであってもよい。
【００９０】
続いて、本発明の実施の形態１の変形例について説明する。上述した実施の形態１では、第１撮像素子９２１に設けられる第１カラーフィルタ９２１ａが、青色の波長帯域の光を透過するＢフィルタからなり、第２撮像素子９２２に設けられる第２カラーフィルタ９２２ａが、緑色の波長帯域の光を透過するＧフィルタと、白色の波長帯域の光を透過するＷフィルタとからなるものとして説明したが、これに限らない。２つの撮像素子に配設されるフィルタの組み合わせは、通常観察及び複数の特殊光観察において画像を取得することができるものであれば、任意に設定可能である。
【００９１】
（実施の形態１の変形例１）
図８は、本発明の実施の形態１の変形例１にかかる撮像素子の画素配列を説明する図であって、第２カラーフィルタのフィルタ配列を示す図である。本変形例１にかかる内視鏡装置は、上述した内視鏡装置１の構成に対し、第２カラーフィルタ９２２ａに代えて第２カラーフィルタ９２２ｂを備える。具体的に、第２カラーフィルタ９２２ｂは、第２カラーフィルタ９２２ａのＧフィルタに代えてＲフィルタを有する。
【００９２】
ここで、本変形例１にかかる第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２が、各観察方式によって取得する光の波長帯域を表３に示す。具体的に、表３に示すように、通常観察では、第１撮像素子９２１は、Ｂ画素において青色の波長帯域Ｂｂの光を受光する。また、第２撮像素子９２２は、Ｒ画素において赤色の波長帯域Ｒｂの光を受光するとともに、Ｗ画素において緑色の波長帯域Ｇｂ及び赤色の波長帯域Ｒｂの光を受光する。
【表３】
2017131559.tif 000005
【００９３】
ＮＢＩでは、第１撮像素子９２１は、Ｂ画素において波長帯域Ｂｎの光を受光する。また、第２撮像素子９２２は、Ｗ画素において波長帯域Ｇｎの光を受光する。
【００９４】
ＩＲＩでは、第１撮像素子９２１は、光を受光しない。また、第２撮像素子９２２は、Ｒ画素において波長帯域ＩＲ−２の光を受光するとともに、Ｗ画素において波長帯域ＩＲ−１及び波長帯域ＩＲ−２の光を受光する。なお、Ｒ画素は、感度は小さいが、波長帯域ＩＲ−１の光も受光する。
【００９５】
ＡＦＩでは、第１撮像素子９２１は、Ｂ画素が、波長帯域Ｂａの光を受光するが、画像生成には用いないため、信号を取得しないものとする。また、第２撮像素子９２２は、面順次式の照明によりＷ画素において波長帯域Ｇａ−１及び波長帯域Ｇａ−２の光を別々に受光する。
【００９６】
ＰＤＤでは、第１撮像素子９２１は、Ｂ画素において波長帯域Ｂｐの光を受光する。また、第２撮像素子９２２は、Ｒ画素及びＷ画素において波長帯域Ｒｐの光を受光する。
【００９７】
本変形例１において、画像生成部５２は、上述した実施の形態１と同様にして、補間処理を行ってＲＧＢの各色成分の色信号を生成し、表示装置４が表示する表示用の画像信号を生成する。具体的に、画像処理部５２は、例えば通常観察において第２撮像素子９２２からＲ画素が取得した赤色成分の電気信号、及びＷ画素が取得した緑色成分と赤色成分とが混在した電気信号を取得すると、Ｗ画素の周囲に位置するＲ画素の信号値ＳRから、このＷ画素における赤色成分の信号値（信号値ＳR’）を補間し、Ｗ画素の信号値ＳGRと補間した信号値ＳR’との差分（ＳGR−ＳR’）を算出することによってＷ画素における緑色成分の信号値ＳGを取得する。その後、画像生成部５２は、取得したＷ画素位置における緑色成分の信号値ＳGから、Ｒ画素位置における緑色成分の信号値ＳG’を取得する。画像生成部５２は、上述したように、Ｒ画素の周囲のＷ画素の信号値ＳGからこのＲ画素の位置の緑色成分の信号値ＳG’を取得する。
【００９８】
画像生成部５２は、実施の形態１と同じように信号処理を行うことによって、ＩＲＩでは、波長帯域ＩＲ−１の色信号、波長帯域ＩＲ−２の色信号を生成する。また、画像生成部５２は、ＡＦＩでは、Ｗ画素が生成した波長帯域Ｇａ−１，Ｇａ−２の電気信号をもとに、Ｒ画素における各波長帯域の信号値を補間して、波長帯域Ｇａ−１，Ｇａ−２の色信号をそれぞれ生成する。
【００９９】
また、画像生成部５２は、ＮＢＩでは、第１撮像素子９２１が波長帯域Ｂｎの光のみを受光するため、取得した電気信号をもとに波長帯域Ｂｎの色信号を生成し、第２撮像素子９２２のＷ画素が波長帯域Ｇｎの光のみを受光するため、Ｒ画素における波長帯域Ｇｎの信号値を補間することで波長帯域Ｇｎの色信号を生成する。また、画像生成部５２は、ＰＤＤでは、Ｒ画素およびＷ画素が波長帯域Ｒｐの光をそれぞれ受光するため、第２撮像素子９２２が取得した電気信号をもとに、波長帯域Ｒｐの色信号を生成する。
【０１００】
本変形例１によれば、赤色成分を多く取得可能な構成であるため、ＰＤＤにおいて、上述した実施の形態１よりも高画質な画像を得ることができる。
【０１０１】
（実施の形態１の変形例２）
図９は、本発明の実施の形態１の変形例２にかかる撮像素子の画素配列を説明する図であって、第２カラーフィルタのフィルタ配列を示す図である。本変形例２にかかる内視鏡装置は、上述した内視鏡装置１の構成に対し、第２カラーフィルタ９２２ａに代えて第２カラーフィルタ９２２ｃを備える。具体的に、第２カラーフィルタ９２２ｃは、第２カラーフィルタ９２２ａのＧフィルタに代えて、緑色及び青色の波長帯域の光（シアン色の光）を透過するＣｙフィルタを有する。
【０１０２】
図１０は、本発明の実施の形態１の変形例２にかかるカラーフィルタのＣｙフィルタが透過する光の波長帯域を説明する図である。なお、図１０には、説明のため、Ｃｙフィルタ、Ｇフィルタ及びＷフィルタと、赤色及び緑色の波長帯域の光（黄色の光）を透過するＹｅフィルタ、及び赤色及び青色の波長帯域の光（マゼンタ色の光）を透過するＭｇフィルタとの透過曲線も図示している。図１０では、Ｃｙフィルタを透過する光の透過曲線を曲線ＬCyで示し、Ｙｅフィルタを透過する光の透過曲線を曲線ＬYeで示し、Ｍｇフィルタを透過する光の透過曲線を曲線ＬMgで示している。図１０に示すように、本変形例２にかかる各フィルタは、近赤外の波長帯域にも感度を有している。
【０１０３】
ここで、本変形例２にかかる第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２が、各観察方式によって取得する光の波長帯域を表４に示す。具体的に、表４に示すように、通常観察では、第１撮像素子９２１は、Ｂ画素において青色の波長帯域Ｂｂの光を受光する。また、第２撮像素子９２２は、Ｃｙ画素において緑色の波長帯域Ｇｂの光を受光するとともに、Ｗ画素において緑色の波長帯域Ｇｂ及び赤色の波長帯域Ｒｂの光を受光する。
【表４】
2017131559.tif 000006
【０１０４】
ＮＢＩでは、第１撮像素子９２１は、Ｂ画素において波長帯域Ｂｎの光を受光する。また、第２撮像素子９２２は、Ｃｙ画素及びＷ画素において波長帯域Ｇｎの光を受光する。
【０１０５】
ＩＲＩでは、第１撮像素子９２１は、光を受光しない。また、第２撮像素子９２２は、Ｃｙ画素において波長帯域ＩＲ−２の光を受光するとともに、Ｗ画素において波長帯域ＩＲ−１及び波長帯域ＩＲ−２の光を受光する。なお、Ｃｙ画素は、感度は小さいが、波長帯域ＩＲ−１の光も受光する。
【０１０６】
ＡＦＩでは、第１撮像素子９２１は、Ｂ画素が、波長帯域Ｂａの光を受光するが、画像生成には用いないため、信号を取得しないものとする。また、第２撮像素子９２２は、Ｃｙ画素において波長帯域Ｇａ−１の光を受光するとともに、Ｗ画素において波長帯域Ｇａ−１及び波長帯域Ｇａ−２の光を受光する。なお、Ｃｙ画素は、感度は小さいが、波長帯域Ｇａ−２の光も受光する。
【０１０７】
ＰＤＤでは、第１撮像素子９２１は、Ｂ画素において波長帯域Ｂｐの光を受光する。また、第２撮像素子９２２は、Ｗ画素において波長帯域Ｒｐの光を受光する。
【０１０８】
本変形例２において、画像生成部５２は、上述した実施の形態１と同様にして、補間処理を行ってＲＧＢの各色成分の色信号を生成し、表示装置４が表示する表示用の画像信号を生成する。具体的に、画像処理部５２は、例えば通常観察において第２撮像素子９２２からＣｙ画素が取得した緑色成分の電気信号、及びＷ画素が取得した緑色成分と赤色成分とが混在した電気信号を取得すると、Ｗ画素の周囲に位置するＣｙ画素の信号値ＳGから、このＷ画素における緑色成分の信号値（信号値ＳG’）を補間し、Ｗ画素の信号値ＳGRと補間した信号値ＳG’との差分（ＳGR−ＳG’）を算出することによってＷ画素における赤色成分の信号値ＳRを取得する。その後、画像生成部５２は、取得したＷ画素位置における赤色成分の信号値ＳRから、Ｃｙ画素位置における赤色成分の信号値ＳR’を取得する。
【０１０９】
画像生成部５２は、上述した実施の形態１と同じような信号処理を行うことによって、ＩＲＩでは、波長帯域ＩＲ−１の色信号、波長帯域ＩＲ−２の色信号を生成する。また、画像生成部５２は、ＡＦＩでは、波長帯域Ｇａ−１の色信号、波長帯域Ｇａ−２の色信号を生成する。
【０１１０】
また、画像生成部５２は、ＮＢＩでは、第１撮像素子９２１が波長帯域Ｂｎの光のみを受光するため、取得した電気信号をもとに波長帯域Ｂｎの色信号として生成し、第２撮像素子９２２のＣｙ画素及びＷ画素が波長帯域Ｇｎの光のみを受光するため、第２撮像素子９２２が取得した電気信号をもとに波長帯域Ｇｎの色信号を生成する。また、画像生成部５２は、ＰＤＤでは、Ｗ画素が波長帯域Ｒｐの光を受光するため、Ｃｙ画素における信号値を補間することで波長帯域Ｒｐの色信号を生成する。
【０１１１】
（実施の形態１の変形例３）
図１１は、本発明の実施の形態１の変形例３にかかる撮像素子の画素配列を説明する図であって、第１カラーフィルタのフィルタ配列を示す図である。図１２は、本発明の実施の形態１の変形例３にかかる撮像素子の画素配列を説明する図であって、第２カラーフィルタのフィルタ配列を示す図である。本変形例３にかかる内視鏡装置は、上述した内視鏡装置１の構成に対し、第１カラーフィルタ９２１ａ及び第２カラーフィルタ９２２ａに代えて第１カラーフィルタ９２１ｂ及び第２カラーフィルタ９２２ｄを備える。具体的に、第１カラーフィルタ９２１ｂは、第１カラーフィルタ９２１ａのＢフィルタに代えて、緑色の波長帯域の光を透過するＧフィルタを有する。第２カラーフィルタ９２２ｄは、第２カラーフィルタ９２２ａのＧフィルタに代えて、青色の波長帯域の光を透過するＢフィルタを有する。なお、本変形例３では、プリズム９２３のダイクロイック膜が、緑色の波長帯域の光を反射するものとして説明する。
【０１１２】
ここで、本変形例３にかかる第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２が、各観察方式によって取得する光の波長帯域を表５に示す。具体的に、表５に示すように、通常観察では、第１撮像素子９２１は、Ｇ画素において緑色の波長帯域Ｇｂの光を受光する。また、第２撮像素子９２２は、Ｂ画素において青色の波長帯域Ｂｂの光を受光するとともに、Ｗ画素において青色の波長帯域Ｂｂ及び赤色の波長帯域Ｒｂの光を受光する。
【表５】
2017131559.tif 000007
【０１１３】
ＮＢＩでは、第１撮像素子９２１は、Ｇ画素において波長帯域Ｇｎの光を受光する。また、第２撮像素子９２２は、Ｂ画素及びＷ画素において波長帯域Ｂｎの光を受光する。
【０１１４】
ＩＲＩでは、第１撮像素子９２１は、光を受光しない。また、第２撮像素子９２２は、Ｂ画素において波長帯域ＩＲ−２の光を受光するとともに、Ｗ画素において波長帯域ＩＲ−１及び波長帯域ＩＲ−２の光を受光する。なお、Ｂ画素は、感度は小さいが、波長帯域ＩＲ−１の光も受光する。
【０１１５】
ＡＦＩでは、第１撮像素子９２１は、Ｇ画素が、波長帯域Ｇａ−１及び波長帯域Ｇａ−２の光を受光する。一方で、第２撮像素子９２２は、Ｂ画素及びＷ画素において波長帯域Ｂａの光を受光するが、画像生成には用いないため、信号を取得しないものとする。
【０１１６】
ＰＤＤでは、第１撮像素子９２１は、光を受光しない。一方、第２撮像素子９２２は、Ｂ画素において波長帯域Ｂｐの光を受光するとともに、Ｗ画素において波長帯域Ｂｐ，Ｒｐの光を受光する。
【０１１７】
本変形例３において、画像生成部５２は、上述した実施の形態１と同様にして、補間処理を行ってＲＧＢの各色成分の色信号を生成し、表示装置４が表示する表示用の画像信号を生成する。具体的に、画像処理部５２は、例えば通常観察において第２撮像素子９２２からＢ画素が取得した青色成分の電気信号、及びＷ画素が取得した青色成分と赤色成分とが混在した電気信号を取得すると、Ｗ画素の周囲に位置するＢ画素の信号値ＳBから、このＷ画素における青色成分の信号値（信号値ＳB’）を補間し、Ｗ画素の信号値ＳBRと補間した信号値ＳB’との差分（ＳBR−ＳB’）を算出することによってＷ画素における赤色成分の信号値ＳRを取得する。その後、画像生成部５２は、取得したＷ画素位置における赤色成分の信号値ＳRから、Ｂ画素位置における赤色成分の信号値ＳR’を取得する。画像生成部５２は、上述したように、Ｂ画素の周囲のＷ画素の信号値ＳRからこのＢ画素の位置の赤色成分の信号値ＳR’を取得する。
【０１１８】
画像生成部５２は、上述した実施の形態１と同じような信号処理を行うことによって、ＩＲＩでは、例えば、Ｂ画素及びＷ画素が生成した電気信号をもとに、波長帯域ＩＲ−１の色信号、波長帯域ＩＲ−２の色信号をそれぞれ生成する。また、画像生成部５２は、ＡＦＩでは、Ｇ画素が生成した波長帯域Ｇａ−１，Ｇａ−２の電気信号をもとに、波長帯域Ｇａ−１，Ｇａ−２の色信号をそれぞれ生成する。
【０１１９】
また、画像生成部５２は、ＮＢＩでは、第１撮像素子９２１が波長帯域Ｇｎの光のみを受光するため、取得した電気信号をもとに波長帯域Ｇｎの色信号として生成し、第２撮像素子９２２のＢ画素及びＷ画素が波長帯域Ｂｎの光のみを受光するため、第２撮像素子９２２が取得した電気信号をもとに波長帯域Ｂｎの色信号を生成する。また、画像生成部５２は、ＰＤＤでは、第２撮像素子９２２のＢ画素が波長帯域Ｂｐの光を受光し、Ｗ画素が波長帯域Ｂｐ，Ｒｐの光を受光するため、Ｗ画素における波長帯域Ｂｐの信号値を補間することで波長帯域Ｂｐの色信号を生成するとともに、差分算出および補間によって波長帯域Ｒｐの信号値を得ることによって、波長帯域Ｒｐの色信号を生成する。
【０１２０】
本変形例３によれば、人間の目の視感度特性として緑色の光を明るく感じることから、緑色成分を単板全体で取得するようにしたので、通常観察等において、上述した実施の形態１よりも高画質な画像を得ることができる。
【０１２１】
（実施の形態１の変形例４）
上述した変形例３では、第２カラーフィルタ９２２ｄを、図９に示す第２カラーフィルタ９２２ｂとしてもよい。本変形例４にかかる内視鏡装置は、上述した変形例３の構成に対し、第２カラーフィルタ９２２ｄに代えて第２カラーフィルタ９２２ｂを備える。なお、本変形例４では、プリズム９２３のダイクロイック膜が、緑色の波長帯域の光を反射するものとして説明する。
【０１２２】
ここで、本変形例４にかかる第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２が、各観察方式によって取得する光の波長帯域を表６に示す。具体的に、表６に示すように、通常観察では、第１撮像素子９２１は、Ｇ画素において緑色の波長帯域Ｇｂの光を受光する。また、第２撮像素子９２２は、Ｃｙ画素において青色の波長帯域Ｂｂの光を受光するとともに、Ｗ画素において青色の波長帯域Ｂｂ及び赤色の波長帯域Ｒｂの光を受光する。
【表６】
2017131559.tif 000008
【０１２３】
ＮＢＩでは、第１撮像素子９２１は、Ｇ画素において波長帯域Ｇｎの光を受光する。また、第２撮像素子９２２は、Ｃｙ画素及びＷ画素において波長帯域Ｂｎの光を受光する。
【０１２４】
ＩＲＩでは、第１撮像素子９２１は、光を受光しない。また、第２撮像素子９２２は、Ｃｙ画素において波長帯域ＩＲ−２の光を受光するとともに、Ｗ画素において波長帯域ＩＲ−１及び波長帯域ＩＲ−２の光を受光する。なお、Ｃｙ画素は、感度は小さいが、波長帯域ＩＲ−１の光を受光する。
【０１２５】
ＡＦＩでは、第１撮像素子９２１は、Ｇ画素が、波長帯域Ｇａ−１及び波長帯域Ｇａ−２の光を受光する。一方で、第２撮像素子９２２は、Ｃｙ画素及びＷ画素において波長帯域Ｂａの光を受光するが、画像生成には用いないため、信号を取得しないものとする。
【０１２６】
ＰＤＤでは、第１撮像素子９２１は、光を受光しない。一方、第２撮像素子９２２は、Ｃｙ画素において波長帯域Ｂｐの光を受光するとともに、Ｗ画素において波長帯域Ｂｐ，Ｒｐの光を受光する。
【０１２７】
本変形例４において、画像生成部５２は、上述した実施の形態１と同様にして、補間処理を行ってＲＧＢの各色成分の色信号を生成し、表示装置４が表示する表示用の画像信号を生成する。具体的に、画像処理部５２は、例えば通常観察において第２撮像素子９２２からＣｙ画素が取得した青色成分の電気信号、及びＷ画素が取得した青色成分と赤色成分とが混在した電気信号を取得すると、Ｗ画素の周囲に位置するＣｙ画素の信号値ＳCyから、このＷ画素における青色成分の信号値（信号値ＳCy’）を補間し、Ｗ画素の信号値ＳCyRと補間した信号値ＳCy’との差分（ＳCyR−ＳCy’）を算出することによってＷ画素における赤色成分の信号値ＳRを取得する。その後、画像生成部５２は、取得したＷ画素位置における赤色成分の信号値ＳRから、Ｂ画素位置における赤色成分の信号値ＳR’を取得する。画像生成部５２は、上述したように、Ｃｙ画素の周囲のＷ画素の信号値ＳRからこのＣｙ画素の位置の赤色成分の信号値ＳR’を取得する。
【０１２８】
画像生成部５２は、上述した実施の形態１と同じような信号処理を行うことによって、ＩＲＩでは、例えば、Ｃｙ画素及びＷ画素が生成した電気信号をもとに、波長帯域ＩＲ−１の色信号、波長帯域ＩＲ−２の色信号を生成する。また、画像生成部５２は、ＡＦＩでは、Ｇ画素が生成した波長帯域Ｇａ−１，Ｇａ−２の電気信号をもとに、波長帯域Ｇａ−１，Ｇａ−２の色信号をそれぞれ生成する。
【０１２９】
また、画像生成部５２は、ＮＢＩでは、第１撮像素子９２１が波長帯域Ｇｎの光のみを受光するため、取得した電気信号をもとに波長帯域Ｇｎの色信号として生成し、第２撮像素子９２２のＣｙ画素及びＷ画素が波長帯域Ｂｎの光のみを受光するため、第２撮像素子９２２が取得した電気信号をもとに波長帯域Ｂｎの色信号を生成する。また、画像生成部５２は、ＰＤＤでは、Ｃｙ画素が波長帯域Ｂｐの光を受光し、Ｗ画素が波長帯域Ｂｐ，Ｒｐの光を受光するため、Ｗ画素における波長帯域Ｂｐの信号値を補間することで青色成分の色信号を生成するとともに、差分算出および補間によって波長帯域Ｒｐの信号値を得ることによって、波長帯域Ｒｐの色信号を生成する。
【０１３０】
（実施の形態１の変形例５）
図１３は、本発明の実施の形態１の変形例５にかかる撮像素子の画素配列を説明する図であって、第１カラーフィルタのフィルタ配列を示す図である。本変形例５にかかる内視鏡装置は、上述した内視鏡装置１の構成に対し、第１カラーフィルタ９２１ａに代えて第１カラーフィルタ９２１ｃを備える。具体的に、第１カラーフィルタ９２１ｃは、第１カラーフィルタ９２１ａのＧフィルタに代えてＲフィルタを有する。なお、本変形例５では、プリズム９２３のダイクロイック膜が、赤色の波長帯域の光を反射するものとして説明する。
【０１３１】
ここで、本変形例５にかかる第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２が、各観察方式によって取得する光の波長帯域を表７に示す。具体的に、表７に示すように、通常観察では、第１撮像素子９２１は、Ｒ画素において赤色の波長帯域Ｒｂの光を受光する。また、第２撮像素子９２２は、Ｇ画素において緑色の波長帯域Ｇｂの光を受光するとともに、Ｗ画素において緑色の波長帯域Ｇｂ及び青色の波長帯域Ｂｂの光を受光する。
【表７】
2017131559.tif 000009
【０１３２】
ＮＢＩでは、第１撮像素子９２１は、光を受光しない。また、第２撮像素子９２２は、Ｇ画素において波長帯域Ｇｎの光を受光するとともに、Ｗ画素において波長帯域Ｇｎ，Ｂｎの光を受光する。
【０１３３】
ＩＲＩでは、第１撮像素子９２１は、光を受光しない。また、第２撮像素子９２２は、Ｇ画素において波長帯域ＩＲ−２の光を受光するとともに、Ｗ画素において波長帯域ＩＲ−１及び波長帯域ＩＲ−２の光を受光する。なお、Ｇ画素は、感度は小さいが、波長帯域ＩＲ−１の光を受光する。
【０１３４】
ＡＦＩでは、第１撮像素子９２１は、光を受光しない。また、第２撮像素子９２２は、Ｇ画素において波長帯域Ｇａ−１の光を受光するとともに、Ｗ画素において波長帯域Ｇａ−１及び波長帯域Ｇａ−２の光を受光する。なお、Ｇ画素は、感度は小さいが、波長帯域Ｇａ−２の光を受光する。なお、本変形例５では、第２カラーフィルタ９２２ａに波長帯域Ｂａの光が入射しないように、バリアフィルターが設けられる。
【０１３５】
ＰＤＤでは、第１撮像素子９２１は、Ｒ画素において波長帯域Ｒｐの光を受光する。また、第２撮像素子９２２は、Ｗ画素において波長帯域Ｂｐの光を受光する。
【０１３６】
本変形例５において、画像生成部５２は、上述した実施の形態１と同様にして、補間処理を行ってＲＧＢの各色成分の色信号を生成し、表示装置４が表示する表示用の画像信号を生成する。具体的に、画像処理部５２は、例えば通常観察において第２撮像素子９２２からＧ画素が取得した緑色成分の電気信号、及びＷ画素が取得した緑色成分と青色成分とが混在した電気信号を取得すると、Ｗ画素の周囲に位置するＧ画素の信号値ＳGから、このＷ画素における緑色成分の信号値（信号値ＳG’）を補間し、Ｗ画素の信号値ＳGBと補間した信号値ＳG’との差分（ＳGB−ＳG’）を算出することによってＷ画素における青色成分の信号値ＳBを取得する。その後、画像生成部５２は、取得したＷ画素位置における青色成分の信号値ＳBから、Ｇ画素位置における青色成分の信号値ＳB’を取得する。画像生成部５２は、上述したように、Ｇ画素の周囲のＷ画素の信号値ＳBからこのＧ画素の位置の青色成分の信号値ＳB’を取得する。
【０１３７】
画像生成部５２は、上述した実施の形態１と同じような信号処理を行うことによって、ＩＲＩでは、例えば、Ｇ画素及びＷ画素が生成した電気信号をもとに、波長帯域ＩＲ−１の色信号、波長帯域ＩＲ−２の色信号を生成する。また、画像生成部５２は、ＡＦＩでは、Ｇ画素及びＷ画素が生成した電気信号をもとに、波長帯域Ｇａ−１の色信号、波長帯域Ｇａ−２の色信号を生成する。
【０１３８】
また、画像生成部５２は、ＮＢＩでは、第２撮像素子９２２のＧ画素が波長帯域Ｇｎの光を受光し、Ｗ画素が波長帯域Ｇｎ，Ｂｎの光を受光するため、Ｗ画素における波長帯域Ｇｎの信号値を補間することで波長帯域Ｇｎの色信号を生成するとともに、差分算出および補間によって波長帯域Ｇｎの信号値を得ることによって、波長帯域Ｇｎの色信号を生成する。また、画像生成部５２は、ＰＤＤでは、第１撮像素子９２１が波長帯域Ｒｐの光のみを受光するため、取得した電気信号をもとに波長帯域Ｒｐの色信号を生成し、第２撮像素子９２２のＷ画素が波長帯域Ｂｐの光のみを受光するため、Ｗ画素が取得した電気信号をもとに補間処理を行って波長帯域Ｂｐの色信号を生成する。
【０１３９】
（実施の形態１の変形例６）
図１４は、本発明の実施の形態１の変形例６にかかる撮像素子の画素配列を説明する図であって、第２カラーフィルタのフィルタ配列を示す図である。本変形例６にかかる内視鏡装置は、上述した内視鏡装置１の構成に対し、第２カラーフィルタ９２２ａに代えて第２カラーフィルタ９２２ｅを備える。具体的に、第２カラーフィルタ９２２ｅは、格子状にＷフィルタが配置されるとともに、Ｇフィルタ及びＲフィルタが行ごとに交互に配置されている。第２カラーフィルタ９２２ｅは、行方向でみたときに、Ｗフィルタ及びＧフィルタ、又はＷフィルタ及びＲフィルタが交互に配置されている。
【０１４０】
ここで、本変形例６にかかる第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２が、各観察方式によって取得する光の波長帯域を表８に示す。具体的に、表８に示すように、通常観察では、第１撮像素子９２１は、Ｂ画素において青色の波長帯域Ｂｂの光を受光する。また、第２撮像素子９２２は、Ｒ画素において赤色の波長帯域Ｒｂの光を受光し、Ｇ画素において緑色の波長帯域Ｇｂの光を受光し、Ｗ画素において緑色の波長帯域Ｇｂ及び赤色の波長帯域Ｒｂの光を受光する。
【表８】
2017131559.tif 000010
【０１４１】
ＮＢＩでは、第１撮像素子９２１は、Ｂ画素において波長帯域Ｂｎの光を受光する。また、第２撮像素子９２２は、Ｇ画素及びＷ画素において波長帯域Ｇｎの光を受光する。
【０１４２】
ＩＲＩでは、第１撮像素子９２１は、光を受光しない。また、第２撮像素子９２２は、Ｇ画素において波長帯域ＩＲ−２の光を受光するとともに、Ｗ画素において波長帯域ＩＲ−１及び波長帯域ＩＲ−２の光を受光する。なお、Ｇ画素は、感度は小さいが、波長帯域ＩＲ−１の光を受光する。
【０１４３】
ＡＦＩでは、第１撮像素子９２１は、Ｂ画素が、波長帯域Ｂａの光を受光するが、画像生成には用いないため、信号を取得しないものとする。また、第２撮像素子９２２は、Ｇ画素において波長帯域Ｇａ−１の光を受光するとともに、Ｗ画素において波長帯域Ｇａ−１及び波長帯域Ｇａ−２の光を受光する。なお、Ｇ画素は、感度は小さいが、波長帯域Ｇａ−２の光を受光する。
【０１４４】
ＰＤＤでは、第１撮像素子９２１は、Ｂ画素において波長帯域Ｂｐの光を受光する。また、第２撮像素子９２２は、Ｇ画素においては光を受光せず、Ｒ画素及びＷ画素において波長帯域Ｒｐの光を受光する。
【０１４５】
本変形例６において、画像生成部５２は、上述した実施の形態１と同様にして、補間処理を行ってＲＧＢの各色成分の色信号を生成し、表示装置４が表示する表示用の画像信号を生成する。具体的に、画像生成部５２は、例えば通常観察において第２撮像素子９２２からＧ画素が取得した緑色成分の電気信号、Ｒ画素が取得した赤色成分の電気信号、及びＷ画素が取得した緑色成分と赤色成分とが混在した電気信号を取得すると、Ｗ画素の周囲に位置するＧ画素の信号値ＳGから、このＷ画素における緑色成分の信号値（信号値ＳG’）を補間し、Ｗ画素の信号値ＳGRと補間した信号値ＳG’との差分（ＳGR−ＳG’）を算出することによってＷ画素における赤色成分の信号値ＳRを取得する。また、画像生成部５２は、Ｒ画素の周囲に位置するＧ画素の信号値ＳGから、Ｒ画素位置における緑色成分の信号値ＳG’を取得する。
【０１４６】
画像生成部５２は、上述した実施の形態１と同じような信号処理を行うことによって、ＩＲＩでは、例えば、Ｇ画素、Ｒ画素及びＷ画素が生成した電気信号をもとに、波長帯域ＩＲ−１の色信号、波長帯域ＩＲ−２の色信号を生成する。また、画像生成部５２は、ＡＦＩでは、Ｇ画素及びＷ画素が生成した電気信号をもとに、Ｒ画素における信号値を補間して波長帯域Ｇａ−１の色信号、波長帯域Ｇａ−２の色信号を生成する。
【０１４７】
また、画像生成部５２は、ＮＢＩでは、第１撮像素子９２１が波長帯域Ｂｎの光のみを受光するため、取得した電気信号をもとに波長帯域Ｂｎの色信号を生成し、第２撮像素子９２２のＧ画素及びＷ画素が波長帯域Ｇｎの光のみを受光するため、Ｒ画素における波長帯域Ｇｎの信号値を補間することで波長帯域Ｇｎの色信号を生成する。また、画像生成部５２は、ＰＤＤでは、第１撮像素子９２１が取得した電気信号をもとに波長帯域Ｂｐの色信号を生成し、Ｒ画素およびＷ画素が波長帯域Ｒｐの光をそれぞれ受光するため、各画素が取得した電気信号をもとに、波長帯域Ｒｐの色信号を生成する。
【０１４８】
本変形例６によれば、第２カラーフィルタにおいてＲフィルタを設けることにより、上述した実施の形態１にかかる第２カラーフィルタ９２２ａのフィルタと比して、赤色成分の信号値を単体で取得するようにしたので、通常観察等において、上述した実施の形態１よりも色再現性が向上した画像を得ることができる。
【０１４９】
上述したように、本変形例１〜６においても、第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２に第１カラーフィルタ及び第２カラーフィルタを設けて、各画素Ｐxyがフィルタに応じた波長帯域の光を受光することによって、通常観察及び複数の特殊光観察のいずれの観察方法であっても、撮像素子の切り替えや、カメラヘッドの交換を行わなくてもそれぞれの観察方法に対応する画像を取得することが可能である。
【０１５０】
（実施の形態２）
続いて、本発明の実施の形態２について説明する。図１５は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡装置１Ａの概略構成を示す図である。上述した実施の形態１では、内視鏡２として、硬性鏡を用いた内視鏡装置１を説明したが、これに限られず、内視鏡２に軟性鏡を用いた内視鏡装置としても構わない。本実施の形態２では、軟性の内視鏡の挿入部の先端に撮像部を設ける場合の例を説明する。
【０１５１】
内視鏡装置１Ａは、被検体内に挿入部２０１を挿入することによって観察部位の体内画像を撮像して電気信号を生成する内視鏡２０と、内視鏡２０の先端から出射する照明光を発生する光源装置２１と、内視鏡２０が取得した電気信号に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡装置１Ａ全体の動作を統括的に制御する制御装置２２と、制御装置２２が画像処理を施した体内画像を表示する表示装置２３と、を備える。内視鏡装置１Ａは、患者等の被検体内に、挿入部２０１を挿入して被検体内の体内画像を取得する。なお、光源装置２１は、上述した光源部６１、波長選択部６２及び駆動部６３を含む。また、制御装置２２は、上述した信号処理部５１、画像生成部５２、モード設定部５５などの機能を有している。
【０１５２】
内視鏡２０は、可撓性を有する細長形状をなす挿入部２０１と、挿入部２０１の基端側に接続され、各種の操作信号の入力を受け付ける操作部２０２と、操作部２０２から挿入部２０１が延びる方向と異なる方向に延び、光源装置２１及び制御装置２２に接続する各種ケーブルを内蔵するユニバーサルコード２０３と、を備える。
【０１５３】
挿入部２０１は、本実施の形態２にかかる撮像部９２ａを内蔵した先端部２０４と、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部２０５と、湾曲部２０５の基端側に接続され、可撓性を有する長尺状の可撓管部２０６と、を有する。
【０１５４】
図１６は、本発明の実施の形態２にかかる撮像部の構成を説明する模式図である。撮像部９２ａは、撮像部９２と同様に、上述した第１カラーフィルタ９２１ａなどが設けられた第１撮像素子９２１と、上述した第２カラーフィルタ９２２ａなどが設けられた第２撮像素子９２２と、プリズム９２３と、を有する。撮像部９２ａでは、プリズム９２３の異なる表面に第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２の各受光面（第１カラーフィルタ９２１ａ及び第２カラーフィルタ９２２ａ）がそれぞれ配設される。プリズム９２３における第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２の配設面は、互いに直交する表面であることが好ましい。
【０１５５】
また、第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２と通信モジュール９４などとの電気的な接続に、ＦＰＣ基板などの薄膜基板を用いれば、撮像部９２ａを一層薄型化することができる。
【０１５６】
本実施の形態２にかかる撮像部９２ａを用いれば、軟性内視鏡の挿入部２０１の先端部２０４に２板式の撮像素子を設けた場合であっても、挿入部２０１の太径化を抑制することができる。
【０１５７】
（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。図１７は、本実施の形態３にかかる医療用撮像装置を備えた医療用観察システムである手術用顕微鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。上述した実施の形態１では、硬性内視鏡を例に説明したが、本実施の形態３では、所定の視野領域を拡大して撮像し、撮像した画像を表示する機能を有する手術用顕微鏡システム（医療用画像取得システム）を例に説明する。
【０１５８】
手術用顕微鏡システム１００は、被写体を観察するための画像を撮像することによって取得する医療用撮像装置である顕微鏡装置１１０と、顕微鏡装置１１０が撮像した画像を表示する表示装置１１１とを備える。なお、表示装置１１１を顕微鏡装置１１０と一体に構成することも可能である。
【０１５９】
顕微鏡装置１１０は、被写体の微小部位を拡大して撮像する顕微鏡部１１２と、顕微鏡部１１２の基端部に接続し、顕微鏡部１１２を回動可能に支持するアームを含む支持部１１３と、支持部１１３の基端部を回動可能に保持し、床面上を移動可能なベース部１１４と、を有する。ベース部１１４は、手術用顕微鏡システム１００の動作を制御する制御部１１４ａを有する。なお、ベース部１１４は、床面上に移動可能に設けるのではなく、天井や壁面等に固定して支持部１１３を支持する構成としてもよい。また、ベース部１１４は、顕微鏡装置１１０から被写体に照射する照明光を生成する光源部を備えていてもよい。
【０１６０】
顕微鏡部１１２は、例えば、円柱状をなして、その内部に上述した撮像部９２を有する。顕微鏡部１１２の側面には、顕微鏡装置１１０の動作指示の入力を受け付けるスイッチが設けられている。顕微鏡部１１２の下端部の開口面には、内部を保護するカバーガラスが設けられている（図示せず）。
【０１６１】
術者等のユーザは、顕微鏡部１１２を把持した状態で各種スイッチを操作しながら、顕微鏡部１１２を移動したりズーム操作を行ったりする。なお、顕微鏡部１１２の形状はユーザが把持して視野方向を変更しやすいように、観察方向に細長く延びる形状であれば好ましい。このため、顕微鏡部１１２の形状は、円柱状以外の形状であってもよく、例えば多角柱状であってもよい。
【０１６２】
上述した構成を有する手術用顕微鏡システム１００の顕微鏡部１１２に、上述した撮像部９２を設けることによって、顕微鏡部１１２の太径化を抑制することが可能となる。
【０１６３】
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。上述した実施の形態では、制御装置５が信号処理などを行うものとして説明したが、カメラヘッド９側で行うものであってもよい。
【０１６４】
以上のように、本発明にかかる医療用撮像装置、医療用画像取得システム及び内視鏡装置は、装置の大型化、重量化を抑制しつつ、高品位な観察画像を取得するのに有用である。
【符号の説明】
【０１６５】
１，１Ａ  内視鏡装置
２，２０  内視鏡
３  撮像装置
４，２３，１１１  表示装置
５，２２  制御装置
６，２１  光源装置
７  ライトガイド
８  伝送ケーブル
９  カメラヘッド
５１  信号処理部
５２  画像生成部
５３  通信モジュール
５４  入力部
５５  モード設定部
５６  制御部
５７  メモリ
９１  レンズユニット
９２  撮像部
９３  駆動部
９４  通信モジュール
９５  カメラヘッド制御部
１００  手術用顕微鏡システム
１１０  顕微鏡装置
１１２  顕微鏡部
１１３  支持部
１１４  ベース部
１１４ａ  制御部
２０１  挿入部
２０２  操作部
２０３  ユニバーサルコード
２０４  先端部
２０５  湾曲部
２０６  可撓管部
９２１  第１撮像素子
９２１ａ〜９２１ｃ  第１カラーフィルタ
９２２  第２撮像素子
９２２ａ〜９２２ｅ  第２カラーフィルタ
９２３  プリズム
【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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