(57)【要約】【課題】小型の撮像装置、電子機器及び極細の内視鏡を提供すること。【解決手段】撮像装置は、撮像面ＰＦに被写体Ｏｂｊを結像する結像光学系１０と、被写体Ｏｂｊが結像された撮像面ＰＦの一部を遮光する遮光ポイント２０と、遮光ポイント２０を撮像面ＰＦ内において走査する走査部と、撮像面ＰＦ内に入射する光を光電変換するフォトセンサ５０と、フォトセンサ５０の出力信号から画像を構成する画像構成部と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像面に被写体を結像する結像光学系と、
前記被写体が結像された前記撮像面の一部を遮光する遮光ポイントと、
前記遮光ポイントを前記撮像面内において走査する走査部と、
前記撮像面内に入射する光を光電変換するフォトセンサと、
前記フォトセンサの出力信号から画像を構成する画像構成部と、
を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記遮光ポイントが、
棒状体の一端の端面で構成され、
前記棒状体の前記一端が走査されることで、前記遮光ポイントが前記撮像面内において走査されることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記棒状体が、
帯電された帯電振動棒であり、
前記帯電振動棒の一端が、印加された電圧により走査されることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記棒状体の一端が、
圧電アクチュエータにより走査されることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
撮像面に被写体を結像する結像光学系と、
前記被写体が結像された前記撮像面に固定され、前記撮像面の一部を遮光する遮光ポイントと、
前記撮像面自体を走査して、前記遮光ポイントを走査する走査部と、
前記撮像面内に入射する光を光電変換するフォトセンサと、
前記フォトセンサの出力信号から画像を構成する画像構成部と、
を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５において、
前記撮像面に入射する光の光量が複数のサンプリングポイントでサンプリングされて、前記複数のサンプリングポイントの各サンプリングポイントに対応するフォトセンサ受光量が求められ、
前記各サンプリングポイントに対応する前記フォトセンサ受光量と、前記各サンプリングポイントの次のサンプリングポイントに対応する前記フォトセンサ受光量との差分が積算されることで、前記各サンプリングポイントに対応する画素値が求められることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１乃至６において、
前記撮像面に入射する光を前記フォトセンサに導光する導光路を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の撮像装置を含むことを特徴とする内視鏡。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれかに記載の撮像装置を含むことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、電子機器及び内視鏡等に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、極細の内視鏡のニーズや、デジタルカメラ・携帯電話・情報端末機器等の薄型化のニーズが高まり、小型の撮像装置が求められている。撮像装置の小型化を実現するためには撮像系の小型化が必要であるため、撮像素子も小さくしなければならない。
【０００３】
しかしながら、撮像素子を小型化すれば画素数が減少し、解像度が劣化する。そのため、所望の解像度を確保しつつ撮像素子を小型化するには限界があるという課題があった。
【０００４】
この課題に関係する技術として、特許文献１及び特許文献２には、レーザー光のビームを光ファイバー先端から出射し、その光ファイバーを振動させることで被写体にスポット光を走査させ、被写体からの反射光をフォトセンサで検出して撮像する手法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−４３７６３号公報
【特許文献２】米国特許第６９５９１３０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の幾つかの態様によれば、小型の撮像装置、電子機器及び極細の内視鏡等を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、撮像面に被写体を結像する結像光学系と、前記被写体が結像された前記撮像面の一部を遮光する遮光ポイントと、前記遮光ポイントを前記撮像面内において走査する走査部と、前記撮像面内に入射する光を光電変換するフォトセンサと、前記フォトセンサの出力信号から画像を構成する画像構成部と、を含む撮像装置に関係する。
【０００８】
本発明によれば、結像光学系が被写体を撮像面に結像し、遮光ポイントが撮像面の一部を遮光し、走査部が遮光ポイントを撮像面内において走査する。そして、フォトセンサが遮光ポイントにより遮光された一部を除く撮像面に入射する光をセンシングし、画像構成部がフォトセンサの出力信号から画像を構成する。
【０００９】
このように本発明によれば、遮光ポイントが撮像面の一部を遮光し、走査部が遮光ポイントを撮像面内において走査することで、被写体の像を走査して撮像できる。これにより、イメージセンサを用いることなくフォトセンサにより被写体を撮像できるため、小型の撮像素子で高精細な撮像を実現できる。
【００１０】
また本発明によれば、フォトセンサが遮光ポイントにより遮光された一部を除く撮像面に入射する光をセンシングする。これにより、フォトセンサの受光量を十分確保でき、高Ｓ／Ｎ（Signal to Noise ratio）で高感度な撮像を実現できる。
【００１１】
また本発明では、前記遮光ポイントが、棒状体の一端の端面で構成され、前記棒状体の前記一端が走査されることで、前記遮光ポイントが前記撮像面内において走査されてもよい。
【００１２】
このように、遮光ポイントが棒状体の一端の端面で構成されることで、撮像面の一部を遮光する遮光ポイントを実現できる。また、棒状体の一端が走査されることで、遮光ポイントの撮像面内における走査を実現できる。
【００１３】
また本発明では、前記棒状体が、帯電された帯電振動棒であり、前記帯電振動棒の一端が、印加された電圧により走査されてもよい。
【００１４】
また本発明では、前記棒状体の一端が、圧電アクチュエータにより走査されてもよい。
【００１５】
これらの発明によれば、棒状体の一端の端面で構成された遮光ポイントの撮像面内における走査を実現できる。また、帯電振動棒または圧電アクチュエータに印加された電圧に基づいて遮光ポイントの位置情報を求め、その位置情報に基づいて画像を構成することもできる。
【００１６】
また本発明は、撮像面に被写体を結像する結像光学系と、前記被写体が結像された前記撮像面に固定され、前記撮像面の一部を遮光する遮光ポイントと、前記撮像面自体を走査して、前記遮光ポイントを走査する走査部と、前記撮像面内に入射する光を光電変換するフォトセンサと、前記フォトセンサの出力信号から画像を構成する画像構成部と、を含む撮像装置に関係する。
【００１７】
本発明によれば、被写体が結像された撮像面に遮光ポイントが固定され、その遮光ポイントが固定された撮像面自体が走査される。このようにすれば、被写体の像を遮光ポイントで走査することができ、フォトセンサを用いて被写体を撮像できる。これにより、小型の撮像装置を実現できる
【００１８】
また本発明では、前記撮像面に入射する光の光量が複数のサンプリングポイントでサンプリングされて、前記複数のサンプリングポイントの各サンプリングポイントに対応するフォトセンサ受光量が求められ、前記各サンプリングポイントに対応する前記フォトセンサ受光量と、前記各サンプリングポイントの次のサンプリングポイントに対応する前記フォトセンサ受光量との差分が積算されることで、前記各サンプリングポイントに対応する画素値が求められてもよい。
【００１９】
このようにすれば、遮光ポイントが走査されるのに従ってサンプリングされた撮像面の入射光量に基づいて、各サンプリングポイントに対応する画素値を求め、その画素値を用いて画像を構成することができる。
【００２０】
また本発明では、前記撮像面に入射する光を前記フォトセンサに導光する導光路を含んでもよい。
【００２１】
このようにすれば、撮像面の入射光を効率よくフォトセンサに導光できる。これにより、フォトセンサ受光量を増すことができ、フォトセンサの出力信号のＳ／Ｎを向上できる。
また本発明は、上記のいずれかに記載の撮像装置を含む内視鏡に関係する。
また本発明は、上記のいずれかに記載の撮像装置を含む電子機器に関係する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
１．撮像装置
【００２３】
図１に本実施形態の構造構成例を示す。図１の構成例は、結像光学系１０（光学素子）、遮光ポイント２０、フォトセンサ５０（光電変換素子）を含み、被写体Ｏｂｊの像を遮光する遮光ポイント２０を撮像面ＰＦ内で走査して、被写体Ｏｂｊの像を撮像する。
【００２４】
具体的には、結像光学系１０は、被写体Ｏｂｊの像を結像面ＩＦ（結像位置、焦点面）に結像させる。例えば、結像光学系１０は、１又は複数のレンズにより構成されるレンズユニットや、ピンホール等によって構成できる。
【００２５】
遮光ポイント２０は、撮像面ＰＦに設けられ、撮像面ＰＦの一部を遮光する。この撮像面ＰＦは、結像面ＩＦ上の領域であり、撮像面ＰＦには、本実施形態の撮像対象である撮像被写体面Ｏｂｊ’の像が結像されている。そして図１のＡ１に示すように、遮光ポイント２０は、撮像面ＰＦ内において２次元的に順次走査され、撮像被写体面Ｏｂｊ’の像の一部を順次遮光する。遮光ポイント２０は、走査部（例えば図３に示す走査部６０）により走査される。
【００２６】
フォトセンサ５０は、遮光ポイント２０により遮光された一部を除く撮像面ＰＦを通過した光をセンシング（光電変換）する。センシングされた信号は、画像構成部（例えば図３の画像構成部１４０）によって画像として構成される。フォトセンサ５０は、例えばフォトダイオードやフォトトランジスタ等の光電変換素子により構成できる。
【００２７】
なお本実施形態は、図１に示すように、導光路４０を含むこともできる。この導光路４０は、撮像面ＰＦを通過する光を導光路４０の内面で反射して、フォトセンサ５０に導光する。このようにすれば、撮像面ＰＦに結像された撮像被写体面Ｏｂｊ’の像を効率よくセンシングできる。これにより、フォトセンサ５０の信号強度が増し、Ｓ／Ｎを向上できる。
【００２８】
ここで、極細の内視鏡などの小型撮像装置を実現するためには、小型の撮像素子を用いる必要があるという課題があった。例えば、小型の撮像素子として２次元の撮像を行うイメージセンサを用いると、画素の微細化に限度があるため、小型化により解像度が劣化するという課題があった。
【００２９】
この点、本実施形態によれば、結像光学系１０が被写体Ｏｂｊを撮像面ＰＦに結像し、遮光ポイント２０が撮像面ＰＦの一部を遮光し、走査部が遮光ポイント２０を撮像面ＰＦ内において走査し、フォトセンサ５０が遮光ポイント２０により遮光された撮像面ＰＦに入射する光をセンシングし、画像構成部がフォトセンサ５０の出力信号から画像を構成する。
【００３０】
このように本実施形態によれば、遮光ポイント２０が撮像面ＰＦの一部を遮光し、走査部が遮光ポイント２０を撮像面ＰＦ内において走査することで、被写体の像を走査して撮像することができる。これにより、２次元の撮像を行うイメージセンサを用いることなく被写体Ｏｂｊを撮像できるため、小型の撮像素子を用いて高解像度の撮像を実現できる。このようにして、小型で高解像度の撮像装置や、極細の内視鏡を実現できる。
【００３１】
このような小型の撮像装置に関係する技術として、上述の特許文献１及び特許文献２には、レーザー光のビームを光ファイバー先端から出射し、その光ファイバーを振動させることで被写体にスポット光を走査させ、被写体からの反射光をフォトセンサで検出して撮像する手法が開示されている。
【００３２】
しかしながら、この手法では、スポット光を用いるため被写体からの反射光量が得られにくく、Ｓ／Ｎ（Signal to Noise ratio）が劣化したり感度が不足したりするという課題がある。また、アクティブ照明が必要なため、自然光による撮像ができないという課題もある。
【００３３】
この点、本実施形態によれば、遮光ポイント２０が撮像面ＰＦの一部を遮光し、フォトセンサ５０が遮光された一部以外の撮像面ＰＦに入射する光をセンシングする。これにより、フォトセンサ５０の暗電流に比べて被写体からの反射光量を十分に確保でき、高Ｓ／Ｎで高感度な撮像を実現できる。また、アクティブ照明でも自然光でも撮像できるため、アクティブ照明を用いる内視鏡だけでなく、デジタルカメラ等の自然光による撮像にも本実施形態を適用できる。
【００３４】
また、特許文献１及び特許文献２の手法では、ビームが被写体に対して浅い角度で照射されると、ビームが撮像装置の反対方向に反射し、撮像装置の方向への反射光量が得られないという課題もある。さらに、カラー撮像を実現するためには緑色のレーザーが必要となり、高コスト化が予想される。
【００３５】
この点、本実施形態では、被写体の撮像領域に光が当たっていれば撮像が可能であるため、一般的なアクティブ照明（例えばＬＥＤ照明）や自然光で撮像できる。これにより、撮像装置の方向への反射光量を十分得ることができる。また、低価格な照明を用いたり、自然光を用いたりすることで、低コストな撮像装置を実現できる。
【００３６】
２．遮光ポイントの走査
図１、図２（Ａ）、図２（Ｂ）を用いて、遮光ポイント２０について説明する。
【００３７】
図１に示すように、遮光ポイント２０は、例えば振動棒３０（棒状体）の一端の端面により構成される。そして、その振動棒３０の他端を固定し、遮光ポイント２０側の一端を振動させて、遮光ポイント２０を撮像面ＰＦ内において走査する。
【００３８】
例えば、図２（Ａ）に示すように、帯電された帯電振動棒を振動棒３０として用いることができる。帯電振動棒は、例えば弾力性のある金属で振動棒３０を構成し、その振動棒３０に電圧を印加して分極させることで実現できる。そして、帯電振動棒の周囲に電極ＰＰ１、ＮＰ１、ＰＰ２、ＮＰ２を設け、これらの電極に電圧を印加する電源ＰＳ１、ＰＳ２の出力電圧を変化させて、帯電振動棒の一端を振動させることができる。
【００３９】
あるいは図２（Ｂ）に示すように、振動棒３０の遮光ポイント２０側の一端が圧電アクチュエータＰＺ１〜ＰＺ４（圧電素子、ピエゾ素子）により走査されてもよい。具体的には、弾力性のある金属や樹脂等で振動棒３０が構成されてもよい。そして、後述する図９の圧電アクチュエータＰＺＣのように、振動棒３０の固定された側の他端に圧電アクチュエータが設けられ、その圧電アクチュエータによって振動棒３０の遮光ポイント２０側の一端が振動させられてもよい。
【００４０】
このようにすれば、振動棒３０の一端の端面により遮光ポイント２０を構成することができる。そして、帯電振動棒あるいは圧電アクチュエータを用いることで、振動棒３０の遮光ポイント２０側の一端を振動させ、撮像面ＰＦ内において遮光ポイント２０を走査できる。
【００４１】
また本実施形態によれば、帯電振動棒あるいは圧電アクチュエータを用いることで、電極に印加された電圧または圧電アクチュエータに印加された電圧から、遮光ポイント２０の位置情報（座標）を得ることができる。これにより、遮光ポイント２０の位置情報とフォトセンサ５０の出力信号に基づいて画像を構成できる。
【００４２】
なお、後述の図８に示すように、遮光ポイント２０が撮像面ＰＦに固定されて形成されてもよく、撮像面ＰＦを含む撮像装置自体が圧電アクチュエータ等によって走査されて、遮光ポイント２０が走査されてもよい。
【００４３】
３．システム構成例
図３に、本実施形態の構成例のブロック図を示す。図３の構成例は、光学的帯域制限フィルタ１００、フォトセンサ５０、フォトセンサ駆動部１２０、信号処理部１３０、画像構成部１４０、帯域制限処理部１５０、走査部６０、システム制御部１８０を含む。
【００４４】
光学的帯域制限フィルタ１００（光学的ローパスフィルタ）は、撮像面ＰＦに設けられ、サンプリングによるエイリアシングノイズ（折り返しノイズ）を防ぐために、被写体の結像の空間周波数を帯域制限する。例えば、撮像面ＰＦにおけるサンプリングピッチをｓとすれば、光学的帯域制限フィルタ１００は、ｆｏ≦１／２ｓを満たすカットオフ周波数ｆｏで帯域制限する。
【００４５】
フォトセンサ駆動部１２０は、フォトセンサ５０を駆動する。例えば、フォトセンサ５０としてフォトダイオード用いた場合には、フォトセンサ駆動部１２０は、フォトダイオードに逆バイアスを印加してフォトダイオードを駆動する。
【００４６】
信号処理部１３０は、フォトセンサ５０の出力信号を信号処理する。具体的には、信号処理部１３０は、フォトセンサ５０の出力信号を伝送し、伝送された出力信号をローパスフィルタ処理する。そして信号処理部１３０は、ローパスフィルタ処理された信号をＡ／Ｄ変換処理（Analog to Digital conversion）してサンプリングし、デジタルデータを出力する。
【００４７】
画像構成部１４０は、信号処理部１３０からのデジタルデータと走査部６０からの位置情報ｉ，ｊとを受けて、画像を構成し、画像データを出力する。例えば、画像構成部１４０は、図４及び図５で後述する画像構成手法により画像を構成する。
【００４８】
帯域制限処理部１５０（帯域制限フィルタ、ローパスフィルタ）は、画像構成部１４０からの画像データを受けて、画像データの空間周波数をカットオフ周波数ｆｃで帯域制限処理（ローパスフィルタ処理）する。帯域制限処理部１５０は、例えばデジタルローパスフィルタにより構成され、デジタルローパスフィルタには、システム制御部１８０からカットオフ周波数ｆｃが設定される。
【００４９】
走査部６０は、遮光ポイント走査駆動部１６０、遮光ポイント制御部１７０を含み、遮光ポイント２０を撮像面ＰＦにおいて走査する。
【００５０】
具体的には、遮光ポイント走査駆動部１６０は、遮光ポイント２０の走査を駆動する。例えば図２（Ａ）で説明したように、遮光ポイント走査駆動部１６０は、電極と電源を含んでもよく、電極と電源により帯電振動棒を振動させることで遮光ポイント２０の走査を駆動してもよい。あるいは、図２（Ｂ）で説明したように、圧電アクチュエータを含んでもよく、圧電アクチュエータにより振動棒３０を振動させることで遮光ポイント２０の走査を駆動してもよい。
【００５１】
遮光ポイント制御部１７０は、遮光ポイント走査駆動部１６０を制御する。例えば、遮光ポイント制御部１７０は、図２（Ａ）で説明した電極に印加する電圧を制御する。あるいは、図２（Ｂ）で説明した圧電アクチュエータに印加する電圧を制御する。そして、遮光ポイント制御部１７０は、印加した電圧値に基づいて遮光ポイント２０の位置情報ｉ，ｊを求め、位置情報ｉ，ｊを画像構成部１４０に出力する。
【００５２】
システム制御部１８０は、本実施形態の制御を行う。具体的には、システム制御部１８０は、遮光ポイント制御部１７０、フォトセンサ駆動部１２０を制御する。また、システム制御部１８０は、帯域制限処理部１５０のカットオフ周波数ｆｃを設定する。
【００５３】
なお本発明では、出力処理部２００、表示装置２１０を含んでもよい。そして、これらを含むことで、内視鏡が構成されてもよく、デジタルカメラ・デジタルビデオカメラ等の電子機器が構成されてもよい。
【００５４】
出力処理部２００は、帯域制限処理部１５０からの画像データを受けて、その画像データを出力処理して表示装置２１０に出力する。出力処理部２００は、例えば画像データのガンマ補正処理や色彩強調処理を行って、画像データを出力処理する。
【００５５】
表示装置２１０（電気光学装置）は、出力処理部２００からの画像データを受けて、画像表示を行う。表示装置２１０は、例えば、液晶パネル（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）やＥＬパネル（ＥＬ：Electro-Luminescence）等の電気光学パネル、及び電気光学パネルを駆動するドライバを含む。
【００５６】
なお、本実施形態の構成は、図３に示す構成に限定されず、他の構成要素を追加したり、構成要素を省略したりする等の種々の変形実施が可能である。
【００５７】
４．画像構成手法
図４、図５を用いて、画像構成部１４０が行う画像構成の手法例について説明する。
【００５８】
図４に示すように、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向とし、撮像面ＰＦがＸＹ平面上にあるものとする。そうすると、遮光ポイント２０は、例えばＸ方向に走査され、そのＸ方向の走査が順次Ｙ方向に移動して繰り返されることで、撮像面ＰＦにおいて走査される。
【００５９】
このとき、遮光ポイント２０が走査されるのに従って、複数のサンプリングポイントにおいて撮像面ＰＦの入射光量が順次サンプリングされる。ここで、この遮光ポイント２０の位置情報（または、サンプリングポイントの位置情報）をＸ方向についてｉで表し、Ｙ方向についてｊで表すものとする（ｉ，ｊは自然数）。そして、位置情報ｉ，ｊに対応する撮像面ＰＦの入射光量として、フォトセンサ受光量Ｌｉｊがサンプリングされるものとする。
【００６０】
そうすると、フォトセンサ受光量Ｌｉｊが、遮光ポイント２０によって遮光された部分以外の撮像面ＰＦに入射する光量であることから、位置情報ｉ，ｊに対応する画素値Ｉｉｊは、下式（１）で表される。
Ｉｉｊ＝Ｐ−Ｌｉｊ      ・・・  （１）
【００６１】
Ｐは、遮光ポイント２０によって遮光された部分を含む撮像面ＰＦ全体に入射する光量である。この全入射光量Ｐは、実際には測定されない光量であるため、実際にサンプリングされる光量であるＬｉｊを用いて画素値Ｉｉｊを求める必要がある。
【００６２】
そこで本実施形態では、下式（２）に示すように、隣接する画素値の差分ΔＩｉｊをフォトセンサ受光量Ｌｉｊを用いて求める。
ΔＩｉｊ＝Ｉ(i+1)ｊ−Ｉｉｊ
＝（Ｐ−Ｌ(i+1)ｊ）−（Ｐ−Ｌｉｊ）
＝Ｌｉｊ−Ｌ(i+1)ｊ                    ・・・  （２）
【００６３】
そして、図５に示すように、この差分ΔＩｉｊを積算して画素値Ｉｉｊを求める。具体的には、図５に示すようにＹ方向の位置情報がｊである画素を例にすれば、下式（３）に示すように、Ｉ０ｊを基点に差分ΔＩｉｊを積算して画素値Ｉｉｊを求める。
Ｉ１ｊ＝Ｉ０ｊ＋ΔＩ０ｊ，
Ｉ２ｊ＝Ｉ１ｊ＋ΔＩ１ｊ，
・・・，
Ｉ(i+1)ｊ＝Ｉｉｊ＋ΔＩｉｊ      ・・・  （３）
【００６４】
なお画素値Ｉ０ｊは、例えば、上式（２）、（３）と同様に求めることができる。例えば、位置情報j-1の最後のフォトセンサ受光量と位置情報ｊの最初のフォトセンサ受光量の差分を求め、その差分を位置情報j-1の最後の画素値に加算することで求めることができる。このようにすれば、画素値Ｉ００を基点に画素値の差分を積算して画素値Ｉｉｊを求めることができる。
【００６５】
ここで、基点となる画素値Ｉ００は、例えば被写体の明るさに応じて適応的に設定される。例えば、フォトセンサ受光量Ｌ００は被写体の明るさを反映した受光量と考えられることから、画素値Ｉ００としてＬ００を全画素数で除算した値が用いられてもよい。または、求められた画素値Ｉｉｊの最小値がゼロ以上になるように任意に設定されてもよい。
【００６６】
このように、本実施形態によれば、上式（２）、（３）に示すように、フォトセンサ受光量Ｌｉｊと、その次のサンプリングポイントに対応するフォトセンサ受光量Ｌ(i+1)ｊとの差分から求められた画素値の差分ΔＩｉｊが積算されて、画素値Ｉｉｊが求められる。
【００６７】
このようにすれば、遮光ポイント２０の位置情報ｉ，ｊと、フォトセンサ５０の出力信号であるフォトセンサ受光量Ｌｉｊとに基づいて、画像を構成することができる。また、上式（２）、（３）に示すように、全入射光量Ｐを用いることなく、実測されるフォトセンサ受光量Ｌｉｊを用いて画素値Ｉｉｊを求めることができる。
【００６８】
５．帯域制限処理
図６に、帯域制限処理部１５０が行う帯域制限処理の説明図を示す。
【００６９】
図６のＢ１に示すように、例えば一辺の大きさａの遮光ポイント２０が撮像面において走査され、サンプリングピッチｓ毎にフォトセンサ受光量がサンプリングされて画素値が求められるものとする。
【００７０】
Ｂ２に示すように、求められた画素値は、被写体の明るさの時間分布（または、空間分布）がピッチｓでサンプリングされた画素値に対応する。そしてＢ３に示すように、この画素値により構成された画像が帯域制限処理部１５０により帯域制限処理（ローパスフィルタ処理）される。
【００７１】
これを周波数分布（または、空間周波数分布）で見れば、Ｂ４に示すように、一辺の大きさａの遮光ポイント２０は、周波数１／ａでゼロクロスするシンク関数（標本化関数）で表される。そのため、撮像された画像の周波数分布は、Ｂ４に示すシンク関数とＢ５に示す被写体の明るさの周波数分布との積により表される。そしてＢ６に示すように、この撮像された画像の周波数分布は、カットオフ周波数ｆｃで帯域制限処理される。
【００７２】
画素値のサンプリングピッチがｓであることから、画像の周波数分布の再現帯域は１／２ｓとなる。そのため、カットオフ周波数ｆｃは、ｆｃ≦１／２ｓを満たす範囲で設定される。
【００７３】
例えば、カットオフ周波数ｆｃは、画像の明るさを優先して低周波数側（例えばｆｃ＜１／ａ）に設定されてもよい。このようにすれば、例えば被写体の明るさが不足するときに、高周波数側のノイズを抑制して高Ｓ／Ｎの撮像を行うことができる。
【００７４】
あるいは、カットオフ周波数ｆｃは、高精細化を優先して高周波数側（例えばｆｃ＝１／２ｓ）に設定されてもよい。このようにすれば、例えば被写体が十分明るいときに、画像の周波数成分を高周波数側まで有効利用して、高精細な撮像を行うことができる。
【００７５】
６．撮像装置の変形構成例
図７（Ａ）に、本実施形態の第１の変形例を示す。第１の変形例は、結像光学系１０、遮光ポイント２０（振動棒３０の端面）、導光路４０、フォトセンサ５０、ライトガイド３００を含み、図１で説明した構成例の構成要素に加えて、アクティブ照明のためのライトガイド３００を含む。
【００７６】
ライトガイド３００は光源の光を撮像装置先端部に導き、図７（Ａ）に示すように、撮像対象である被写体面Ｏｂｊ’にアクティブ照明が照射される。例えば、図７（Ｂ）に示すように、前述の電極ＰＰ１、ＮＰ１、ＰＰ２、ＮＰ２の外側にライトガイド３００−１〜３００−４を設けることができる。
【００７７】
このようにすれば、例えば内視鏡等のアクティブ照明が必要な場合において、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を光源とするアクティブ照明を撮像装置先端部から照射して、被写体を撮像することができる。
【００７８】
図８に、本実施形態の第２の変形例を示す。第２の変形例は、結像光学系１０、遮光ポイント２０、導光路４０、フォトセンサ５０、圧電アクチュエータＰＺＢ１、ＰＺＢ２を含み、撮像面ＰＦに固定された遮光ポイント２０により、撮像面ＰＦの一部が遮光される変形例である。
【００７９】
第２の変形例では、撮像面ＰＦを含む撮像装置先端部が、圧電アクチュエータＰＺＢ１、ＰＺＢ２（走査部）によって走査されて、遮光ポイント２０が走査される。フォトセンサ５０にセンシングされた撮像面ＰＦの入射光量は、図４等で説明した画像構成手法と同様の手法により、画像構成される。
【００８０】
第２の変形例によれば、遮光ポイント２０が固定された撮像面ＰＦ自体を走査することで、遮光ポイント２０を走査して被写体Ｏｂｊを撮像できる。また、例えば撮像面ＰＦに設けられたガラス・樹脂等の表面に、微少な遮光ポイント２０を容易に形成することもできる。
【００８１】
なお、図８の撮像装置により微細な構造物や血管内を撮像すると、撮像装置先端部の振動によって構造物内壁や血管内壁を傷つける可能性も考えられる。このような場合には、振動部外側をチューブで覆ったり、内壁を支持するバルーンを設けたりして、振動部と内壁との間隔を確保してもよい。
【００８２】
図９に、本実施形態の第３の変形例を示す。第３の変形例は、結像光学系１０、遮光ポイント２０（振動棒３０の端面）、導光路４０、フォトセンサ５０、圧電アクチュエータＰＺＣを含む。
【００８３】
図９のＣ１に示すように、第３の変形例では、遮光ポイント２０が撮像面ＰＦにおいてらせん状に走査される。このように本発明では、遮光ポイント２０がらせん状に走査されてもよく、図４等で説明したように１ラインずつ走査されてもよい。
【００８４】
図１０に、本実施形態の第４の変形例を示す。第４の変形例は、結像光学系１０、導光チューブ４００、導光路４０、フォトセンサ５０、圧電アクチュエータＰＺＤを含み、導光チューブ４００により撮像面ＰＦの入射光を導光する変形例である。
【００８５】
第４の変形例は、撮像面ＰＦに入射する光の一部が導光チューブ４００の一端に入射して、その一端に入射した光が導光チューブ４００によりフォトセンサ５０に導光されるように構成される。そして、導光チューブ４００が圧電アクチュエータＰＺＤによって撮像面ＰＦにおいて走査され、フォトセンサ５０の出力信号から画像が構成される。
【００８６】
このように、導光チューブ４００を用いることで撮像素子を小型化し、撮像装置の小型化を図ることもできる。
【００８７】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語（光学素子、フォトセンサ、棒状体、帯域制限処理部等）と共に記載された用語（結像光学系、光電変換素子、振動棒、ローパスフィルタ等）は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また走査部、画像構成部、撮像装置、内視鏡、電子機器等の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定に限定されず、種々の変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本実施形態の構造構成例。
【図２】図２（Ａ）、図２（Ｂ）は、遮光ポイントの走査手法の説明図。
【図３】本実施形態の構成例のブロック図。
【図４】画像構成手法の説明図。
【図５】画像構成手法の説明図。
【図６】帯域制限処理の説明図。
【図７】図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、本実施形態の第１の変形例。
【図８】本実施形態の第２の変形例。
【図９】本実施形態の第３の変形例。
【図１０】本実施形態の第４の変形例。
【符号の説明】
【００８９】
１０  結像光学系、２０  遮光ポイント、３０  棒状体、４０  導光路、
５０  フォトセンサ、６０  走査部、１００  光学的帯域制限フィルタ、
１２０  フォトセンサ駆動部、１３０  信号処理部、１４０  画像構成部、
１５０  帯域制限処理部、１６０  遮光ポイント走査駆動部、
１７０  遮光ポイント制御部、１８０  システム制御部、２００  出力処理部、
２１０  表示装置、３００  ライトガイド、４００  導光チューブ、
Ｏｂｊ  被写体、ＩＦ  結像面、ＰＦ  撮像面、ＰＰ１  電極、
ＰＺＡ１  圧電アクチュエータ、ｆｏ，ｆｃ  カットオフ周波数、ｉ，ｊ  位置情報、
Ｌｉｊ  フォトセンサ受光量、Ｉｉｊ  画素値、ｓ  サンプリングピッチ
【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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