(57)【要約】【課題】可視光と特殊光とを切り替えながら両方を照射する場合において、ピントがあった両画像を取得することができる撮像システム、撮像方法およびプログラムを提供する。【解決手段】撮像システム１は、焦点距離を変更可能であり、光源装置３が可視光または特殊光を照射した被写体の被写体像を結像する光学系５１と、二次元マトリクス状に配置されてなる複数の画素の各々が光学系５１によって結像された被写体像を受光して画像信号を生成する撮像素子５２と、記複数の画素から画像信号を読み出す読み出し領域を制御する撮像制御部５８と、読み出し領域に基づいて、光源装置３が照射する可視光および特殊光の照射時間を制御する照明制御部９９４と、読み出し領域に基づいて、光学系５１の焦点距離を制御する光学制御部９９３と、を備える。【選択図】図２
2018202006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに波長帯域が異なる可視光および特殊光の各々を被写体に切り替え可能に照射する照明部と、
焦点距離を変更可能であり、前記照明部が前記可視光または前記特殊光を照射した前記被写体の被写体像を結像する光学系と、
二次元マトリクス状に配置されてなる複数の画素の各々が前記光学系によって結像された前記被写体像を受光して画像信号を生成する撮像素子と、
前記複数の画素から前記画像信号を読み出す読み出し領域を制御する撮像制御部と、
前記読み出し領域に基づいて、前記照明部が照射する前記可視光および前記特殊光の照射時間を制御する照明制御部と、
前記読み出し領域に基づいて、前記光学系の焦点距離を制御する光学制御部と、
を備えることを特徴とする撮像システム。
【請求項２】
前記撮像制御部は、前記照明部が前記可視光および前記特殊光を交互に照射する場合、前記複数の画素の全てから前記画像信号を読み出す第１の読み出し領域より小さい第２の読み出し領域から前記画像信号を読み出す制御を行い、
前記照明制御部は、前記第２の読み出し領域の露光時間が前記照明部によって前記可視光のみ照射される際の露光時間よりも長くなるように前記照射時間を延長する制御を行い、
前記光学制御部は、前記第２の読み出し領域の大きさに対応する前記被写体像となるように前記焦点距離を短くする制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
前記光学系を光軸上に移動させる駆動部をさらに有し、
前記光学系は、前記光軸上に挿脱可能な広角光学系を有し、
前記撮像制御部は、前記駆動部に前記広角光学系を前記光軸上に挿入させることによって前記焦点距離を短くする制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記光学系は、前記光軸上に挿脱可能な絞りをさらに有し、
前記撮像制御部は、前記駆動部に前記絞りを前記光軸上に挿入させる制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の撮像システム。
【請求項５】
前記撮像素子が生成した前記画像信号に対応する画像から所定のトリミング領域を切り出してトリミング画像を生成するトリミング部と、
前記トリミング部が前記画像から切り出す前記トリミング領域を制御するトリミング制御部と、
をさらに備え、
前記撮像制御部は、前記照明部が前記可視光および前記特殊光を交互に照射する場合、前記複数の画素の全てから前記画像信号を読み出す第１の読み出し領域と同じ読み出し領域から前記画像信号を読み出す制御を行い、
前記照明制御部は、前記撮像制御部が前記複数の画素の各々から前記画像信号を読み出す読み出し期間の一部を含むように前記照射時間を延長する制御を行い、
前記トリミング制御部は、前記読み出し期間にかからない前記画像の領域を前記トリミング領域に設定して前記トリミング部に前記トリミング画像を生成させる制御を行い、
前記光学制御部は、前記トリミング領域に対応する前記被写体像となるように前記焦点距離を短くする制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項６】
前記撮像素子が生成した前記画像信号に対応する画像から所定のトリミング領域を切り出してトリミング画像を生成するトリミング部と、
前記トリミング部が前記画像から切り出す前記トリミング領域を制御するトリミング制御部と、
前記焦点距離の変更を指示する指示信号の入力を受け付ける入力部と、
をさらに備え、
前記撮像制御部は、前前記照明部が前記可視光および前記特殊光を交互に照射する場合、前記複数の画素の全てから前記画像信号を読み出す第１の読み出し領域と同じ読み出し領域から前記画像信号を読み出す制御を行い、
前記光学制御部は、前記入力部から前記指示信号が入力された場合、前記焦点距離を徐々に短くする制御を行い、
前記トリミング制御部は、前記被写体像の大きさに対応する前記トリミング領域を設定して前記トリミング部に前記トリミング画像を生成させる制御を行い、
前記照明制御部は、前記トリミング領域の大きさに対応する前記照射時間を前記照明部に照射させる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項７】
前記光学系は、光軸上に配置され、絞り値を変更可能な絞りをさらに有し、
前記撮像制御部は、前記焦点距離に応じて前記絞りの絞り値を制御することを特徴とする請求項６に記載の撮像システム。
【請求項８】
前記撮像素子は、ＣＭＯＳイメージセンサであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の撮像システム。
【請求項９】
前記特殊光は、狭帯域光であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の撮像システム。
【請求項１０】
前記狭帯域光は、紫、励起光および赤外光のいずれか１つ以上であることを特徴とする請求項９に記載の撮像システム。
【請求項１１】
互いに波長帯域が異なる可視光および特殊光の各々を被写体に切り替え可能に照射する照明部と、焦点距離を変更可能であり、前記照明部が前記可視光または前記特殊光を照射した前記被写体の被写体像を結像する光学系と、二次元マトリクス状に配置されてなる複数の画素の各々が前記光学系によって結像された前記被写体像を受光して画像信号を生成する撮像部と、を備える撮像システムが実行する撮像方法であって、
前記複数の画素から前記画像信号を読み出す読み出し領域を制御する撮像制御ステップと、
前記読み出し領域に基づいて、前記照明部が照射する前記可視光および前記特殊光の照射時間を制御する照明制御ステップと、
前記読み出し領域に基づいて、前記光学系の焦点距離を制御する光学制御ステップと、
を含むことを特徴とする撮像方法。
【請求項１２】
互いに波長帯域が異なる可視光および特殊光の各々を被写体に切り替え可能に照射する照明部と、焦点距離を変更可能であり、前記照明部が前記可視光または前記特殊光を照射した前記被写体の被写体像を結像する光学系と、二次元マトリクス状に配置されてなる複数の画素の各々が前記光学系によって結像された前記被写体像を受光して画像信号を生成する撮像部と、を備える撮像システムに、
前記複数の画素から前記画像信号を読み出す読み出し領域を制御する撮像制御ステップと、
前記読み出し領域に基づいて、前記照明部が照射する前記可視光および前記特殊光の照射時間を制御する照明制御ステップと、
前記読み出し領域に基づいて、前記光学系の焦点距離を制御する光学制御ステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を撮像して該被写体の画像データを生成する撮像システム、撮像方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野において、患者等の被検体内を観察するために内視鏡を備えた内視鏡システムが用いられている。内視鏡は、被検体内に挿入した挿入部の先端から照明光を照射し、この照明光の反射光を撮像素子で受光することによって体内画像を撮像する。このように内視鏡の撮像素子によって撮像された体内画像は、内視鏡が接続された処理装置において所定の画像処理が施されて表示装置に表示される。
【０００３】
このような内視鏡システムでは、可視光を照射する可視光観察モードと特殊光を照射する特殊光観察モードを行うことができる技術が知られている（例えば特許文献１参照）。この技術によれば、可視光観察モードが設定された場合、赤色、緑色および青色の各々の波長帯域を含む可視光を被写体に照射する一方、特殊光観察の１つである蛍光観察モードが設定された場合、撮像素子の前面に、被写体から反射されてくる励起光をカットする励起光カットフィルタを挿入した状態で青色および緑色の各々を含む照明光を照射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１１３４１６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、上述した特許文献１では、可視光と特殊光とを切り替えながら両方を照射する場合、照射する照明光の波長の差による収差のために撮像光学系の焦点位置が異なることで、どちらか一方の画像がぼけてしまうという問題点があった。
【０００６】
さらに、上述した特許文献１では、特殊光を照射する場合、可視光の光量と比べて少ないため、撮像光学系のＦ値を小さくする必要があり、可視光および特殊光の各々の画像の結像位置の差により被写体深度が異なることで、より一方の画像のぼけが顕著に表れてしまうという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、可視光と特殊光とを切り替えながら両方を照射する場合において、ピントがあった両画像を取得することができる撮像システム、撮像方法およびプログラ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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る撮像システムは、互いに波長帯域が異なる可視光および特殊光の各々を被写体に切り替え可能に照射する照明部と、焦点距離を変更可能であり、前記照明部が前記可視光または前記特殊光を照射した前記被写体の被写体像を結像する光学系と、二次元マトリクス状に配置されてなる複数の画素の各々が前記光学系によって結像された前記被写体像を受光して画像信号を生成する撮像素子と、前記複数の画素から前記画像信号を読み出す読み出し領域を制御する撮像制御部と、前記読み出し領域に基づいて、前記照明部が照射する前記可視光および前記特殊光の照射時間を制御する照明制御部と、前記読み出し領域に基づいて、前記光学系の焦点距離を制御する光学制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る撮像システムは、上記発明において、前記撮像制御部は、前記照明部が前記可視光および前記特殊光を交互に照射する場合、前記複数の画素の全てから前記画像信号を読み出す第１の読み出し領域より小さい第２の読み出し領域から前記画像信号を読み出す制御を行い、前記照明制御部は、前記第２の読み出し領域の露光時間が前記照明部によって前記可視光のみ照射される際の露光時間よりも長くなるように前記照射時間を延長する制御を行い、前記光学制御部は、前記第２の読み出し領域の大きさに対応する前記被写体像となるように前記焦点距離を短くする制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る撮像システムは、上記発明において、前記光学系を光軸上に移動させる駆動部をさらに有し、前記光学系は、前記光軸上に挿脱可能な広角光学系を有し、前記撮像制御部は、前記駆動部に前記広角光学系を前記光軸上に挿入させることによって前記焦点距離を短くする制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る撮像システムは、上記発明において、前記光学系は、前記光軸上に挿脱可能な絞りをさらに有し、前記撮像制御部は、前記駆動部に前記絞りを前記光軸上に挿入させる制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の撮像システム。
【００１２】
また、本発明に係る撮像システムは、上記発明において、前記撮像素子が生成した前記画像信号に対応する画像から所定のトリミング領域を切り出してトリミング画像を生成するトリミング部と、前記トリミング部が前記画像から切り出す前記トリミング領域を制御するトリミング制御部と、をさらに備え、前記撮像制御部は、前記照明部が前記可視光および前記特殊光を交互に照射する場合、前記複数の画素の全てから前記画像信号を読み出す第１の読み出し領域と同じ読み出し領域から前記画像信号を読み出す制御を行い、前記照明制御部は、前記撮像制御部が前記複数の画素の各々から前記画像信号を読み出す読み出し期間の一部を含むように前記照射時間を延長する制御を行い、前記トリミング制御部は、前記読み出し期間にかからない前記画像の領域を前記トリミング領域に設定して前記トリミング部に前記トリミング画像を生成させる制御を行い、前記光学制御部は、前記トリミング領域に対応する前記被写体像となるように前記焦点距離を短くする制御を行うことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る撮像システムは、上記発明において、前記撮像素子が生成した前記画像信号に対応する画像から所定のトリミング領域を切り出してトリミング画像を生成するトリミング部と、前記トリミング部が前記画像から切り出す前記トリミング領域を制御するトリミング制御部と、前記焦点距離の変更を指示する指示信号の入力を受け付ける入力部と、をさらに備え、前記撮像制御部は、前前記照明部が前記可視光および前記特殊光を交互に照射する場合、前記複数の画素の全てから前記画像信号を読み出す第１の読み出し領域と同じ読み出し領域から前記画像信号を読み出す制御を行い、前記光学制御部は、前記入力部から前記指示信号が入力された場合、前記焦点距離を徐々に短くする制御を行い、前記トリミング制御部は、前記被写体像の大きさに対応する前記トリミング領域を設定して前記トリミング部に前記トリミング画像を生成させる制御を行い、前記照明制御部は、前記トリミング領域の大きさに対応する前記照射時間を前記照明部に照射させる制御を行うことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る撮像システムは、上記発明において、前記光学系は、光軸上に配置され、絞り値を変更可能な絞りをさらに有し、前記撮像制御部は、前記焦点距離に応じて前記絞りの絞り値を制御することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る撮像システムは、上記発明において、前記撮像素子は、ＣＭＯＳイメージセンサであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る撮像システムは、上記発明において、前記特殊光は、狭帯域光であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る撮像システムは、上記発明において、前記狭帯域光は、紫、励起光および赤外光のいずれか１つ以上であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る撮像方法は、互いに波長帯域が異なる可視光および特殊光の各々を被写体に切り替え可能に照射する照明部と、焦点距離を変更可能であり、前記照明部が前記可視光または前記特殊光を照射した前記被写体の被写体像を結像する光学系と、二次元マトリクス状に配置されてなる複数の画素の各々が前記光学系によって結像された前記被写体像を受光して画像信号を生成する撮像部と、を備える撮像システムが実行する撮像方法であって、前記複数の画素から前記画像信号を読み出す読み出し領域を制御する撮像制御ステップと、前記読み出し領域に基づいて、前記照明部が照射する前記可視光および前記特殊光の照射時間を制御する照明制御ステップと、前記読み出し領域に基づいて、前記光学系の焦点距離を制御する光学制御ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係るプログラムは、互いに波長帯域が異なる可視光および特殊光の各々を被写体に切り替え可能に照射する照明部と、焦点距離を変更可能であり、前記照明部が前記可視光または前記特殊光を照射した前記被写体の被写体像を結像する光学系と、二次元マトリクス状に配置されてなる複数の画素の各々が前記光学系によって結像された前記被写体像を受光して画像信号を生成する撮像部と、を備える撮像システムに、前記複数の画素から前記画像信号を読み出す読み出し領域を制御する撮像制御ステップと、前記読み出し領域に基づいて、前記照明部が照射する前記可視光および前記特殊光の照射時間を制御する照明制御ステップと、前記読み出し領域に基づいて、前記光学系の焦点距離を制御する光学制御ステップと、を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、可視光と特殊光とを切り替えながら同時に両方を行う場合において、ピントがあった両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】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る撮像システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る撮像システムの要部の機能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に係る撮像システムが実行する処理の概要を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係る撮像システムが可視光観察モード時に光源装置が照射する照明光の照射タイミング、撮像素子の露光期間および読み出し期間を模式的に示す図である。
【図５】図５は、図４に示す画像の光学像と撮像素子から画像信号を読み出す読み出し領域との関係を模式的に示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１に係る撮像システムが特殊光観察モード時に光源装置が照射する照明光の照射タイミング、撮像素子の露光期間および読み出し期間を模式的に示す図である。
【図７】図７は、図６に示す画像の光学像と撮像素子から画像信号を読み出す読み出し領域との関係を模式的に示す図である。
【図８】図８は、図６に示す画像の光学像と撮像素子から画像信号を読み出す読み出し領域との関係を模式的に示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態２に係る撮像システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態２に係る撮像システムが特殊光観察モード設定時における要部の機能構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態３に係る撮像システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態３に係る撮像システムが実行する特殊光観察モード時に光源装置が照射する照明光の照射タイミング、撮像素子の露光期間および読み出し期間を模式的に示す図である。
【図１３】図１３は、図１２に示す画像と画像からトリミング処理を行う領域との関係を模式的に示す図である。
【図１４】図１４は、トリミング部によって生成された画像の一例を模式的に示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態４に係る撮像システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、本発明の実施の形態４に係る撮像システムが実行する特殊光観察モード時に光源装置が照射する照明光の照射タイミング、撮像素子の露光期間および読み出し期間を模式的に示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、本発明の実施の形態４に係る撮像システムが実行する特殊光観察モード時に光源装置が照射する照明光の照射タイミング、撮像素子の露光期間および読み出し期間を模式的に示す図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、本発明の実施の形態４に係る撮像システムが実行する特殊光観察モード時に光源装置が照射する照明光の照射タイミング、撮像素子の露光期間および読み出し期間を模式的に示す図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、本発明の実施の形態４に係る撮像システムが実行する特殊光観察モード時における撮像素子の読み出し範囲と、光学系による光学像との関係を模式的に示す図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、本発明の実施の形態４に係る撮像システムが実行する特殊光観察モード時における撮像素子の読み出し範囲と、光学系による光学像との関係を模式的に示す図である。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、本発明の実施の形態４に係る撮像システムが実行する特殊光観察モード時における撮像素子の読み出し範囲と、光学系による光学像との関係を模式的に示す図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、本発明の実施の形態４に係る撮像システムが実行する特殊光観察モード時における絞りの状態を模式的に示す図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、本発明の実施の形態４に係る撮像システムが実行する特殊光観察モード時における絞りの状態を模式的に示す図である。
【図１８Ｃ】図１８Ｃは、本発明の実施の形態４に係る撮像システムが実行する特殊光観察モード時における絞りの状態を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態を図面とともに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示しているに過ぎない。即ち、本発明は、各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものでない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付して説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
〔撮像システムの概略構成〕
図１は、本実施の形態１に係る撮像システムの概略構成を示す図である。
図１に示す撮像システム１は、医療分野に用いられ、生体等の被検体内を観察するシステムである。なお、本実施の形態１では、撮像システム１として、図１に示す硬性鏡（挿入部２）を用いた硬性内視鏡システムについて説明するが、これに限定されることなく、軟性の内視鏡を備えた内視鏡システムであってもよい。もちろん、医療分野以外であっても適用することができ、工業内視鏡を備えた工業用内視鏡システム、顕微鏡システムおよび撮像装置と監視システムであっても適用することができる。
【００２４】
図１に示すように、撮像システム１は、挿入部２と、光源装置３と、ライトガイド４と、内視鏡カメラヘッド５（内視鏡用撮像装置）と、第１の伝送ケーブル６と、表示装置７と、第２の伝送ケーブル８と、制御装置９と、第３の伝送ケーブル１０と、を備える。
【００２５】
挿入部２は、硬質または少なくとも一部が軟性で細長形状を有し、患者等の被検体内に挿入される。挿入部２は、内部に観察像を結像する光学系を有する。
【００２６】
光源装置３は、ライトガイド４の一端が接続され、制御装置９による制御のもと、ライトガイド４の一端に被検体内を照明するための可視光または特殊光を供給する。なお、本実施の形態１では、光源装置３が照明部として機能する。
【００２７】
ライトガイド４は、一端が光源装置３に着脱自在に接続されるとともに、他端が挿入部２に着脱自在に接続される。ライトガイド４は、光源装置３から供給された光を一端から他端に伝達し、挿入部２に供給する。
【００２８】
内視鏡カメラヘッド５は、挿入部２の接眼部２１が着脱自在に接続される。内視鏡カメラヘッド５は、制御装置９による制御のもと、挿入部２によって結像された観察像を受光して光電変換を行うことによって画像信号（電気信号）を生成し、この生成した画像信号を第１の伝送ケーブル６を介して制御装置９へ出力する。
【００２９】
第１の伝送ケーブル６は、一端がビデオコネクタ６１を介して制御装置９に着脱自在に接続され、他端がカメラヘッドコネクタ６２を介して内視鏡カメラヘッド５に接続される。第１の伝送ケーブル６は、内視鏡カメラヘッド５から出力される画像信号を制御装置９へ伝送するとともに、制御装置９から出力される制御信号、同期信号、クロックおよび電力等を内視鏡カメラヘッド５に伝送する。
【００３０】
表示装置７は、制御装置９による制御のもと、制御装置９において処理された映像信号に基づく観察画像や撮像システム１に関する各種情報を表示する。表示装置７は、液晶または有機ＥＬ（Electro  Luminescence）等を用いて構成される。また、表示装置７は、モニタサイズが３１インチ以上、好ましく５５インチ以上である。なお、表示装置７は、モニタサイズを３１インチ以上で構成しているが、これに限定されることなく、他のモニタサイズ、例えば２メガピクセル（例えば１９２０×１０８０ピクセルの所謂２Ｋの解像度）以上の解像度、好ましくは８メガピクセル（例えば３８４０×２１６０ピクセルの所謂４Ｋの解像度）以上の解像度、より好ましくは３２メガピクセル（例えば７６８０×４３２０ピクセルの所謂８Ｋの解像度）以上の解像度を有する画像を表示可能なモニタサイズであればよい。
【００３１】
第２の伝送ケーブル８は、一端が表示装置７に着脱自在に接続され、他端が制御装置９に着脱自在に接続される。第２の伝送ケーブル８は、制御装置９において処理された映像信号を表示装置７に伝送する。
【００３２】
制御装置９は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＧＰＵ（Graphics  Processing  Unit）および各種メモリ等を含んで構成され、メモリ（図示せず）に記録されたプログラムに従って、第１の伝送ケーブル６、第２の伝送ケーブル８および第３の伝送ケーブル１０の各々を介して、光源装置３、内視鏡カメラヘッド５および表示装置７の動作を統括的に制御する。
【００３３】
第３の伝送ケーブル１０は、一端が光源装置３に着脱自在に接続され、他端が制御装置９に着脱自在に接続される。第３の伝送ケーブル１０は、制御装置９からの制御信号を光源装置３に伝送する。
【００３４】
〔撮像システムの要部の機能構成〕
次に、上述した撮像システム１の要部の機能構成について説明する。図２は、撮像システム１の要部の機能構成を示すブロック図である。
【００３５】
〔挿入部の硬性〕
まず、挿入部２の構成について説明する。
挿入部２は、光を集光する光学系２２と、ライトガイド４から供給された照明光を照射する照明レンズ２３と、を有する。光学系２２は、１または複数のレンズを用いて構成される。照明レンズ２３は、１または複数のレンズを用いて構成される。
【００３６】
〔光源装置の構成〕
次に、光源装置３の構成について説明する。
光源装置３は、挿入部２およびライトガイド４を介して被検体内に照明光を照射する。光源装置３は、第１の光源部３１と、第２の光源部３２と、光源駆動部３３と、光源ドライバ３４と、を備える。
【００３７】
第１の光源部３１は、光源駆動部３３による制御のもと、可視光である白色光を照射する。第１の光源部３１は、白色ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）ランプを用いて構成される。なお、第１の光源部３１は、赤色ＬＥＤランプ、緑色ＬＥＤランプおよび青色ＬＥＤランプを用いて同時に照射することによって可視光の白色光を照射してもよい。もちろん、第１の光源部３１は、ハロゲンランプやキセノンランプ等を用いて構成されてもよい。
【００３８】
第２の光源部３２は、光源駆動部３３による制御のもと、特殊光を照射する。第２の光源部３２は、白色ＬＥＤランプおよび所定の波長帯域の光を透過する透過フィルタを用いて構成される。ここで、ここで、特殊光としては、狭帯域光観察（ＮＢＩ：Narrow  Band  Imaging）観察に用いられる狭帯域光、蛍光観察（ＡＦＩ：Auto  Fluorescence  Imaging）に用いられる狭帯域光、赤外光観察（ＩＲＩ：Infra  Red  Imaging）に用いられる狭帯域光および紫外線観察に用いられる狭帯域光のいずれか１つ以上である。具体的には、ＮＢＩ観察に用いられる狭帯域光は、波長帯域が３９０〜４４５ｎｍの青色（紫）の狭帯域光と、波長帯域が５３０ｎｍ〜５５０ｎｍの緑色の狭帯域光と、を含む。また、蛍光観察に用いられる励起光としての狭帯域光は、波長帯域が３９０〜４４０ｎｍの青色の狭帯域光と、波長帯域が５４０〜５６０ｎｍの狭帯域光と、を含む。また、赤外光観察に用いられる狭帯域光は、波長帯域が７９０〜８２０ｎｍの狭帯域光と、波長帯域が９０５〜９７０ｎｍの狭帯域光と、を含む。紫外線観察に用いられる狭帯域光は、波長帯域が３８０〜４５０ｎｍの狭帯域光を含む。
【００３９】
光源駆動部３３は、第２の伝送ケーブル８を介して制御装置９から出力された光源同期信号および制御信号に基づいて、光源ドライバ３４が第１の光源部３１および第２の光源部３２に供給する電力を制御する。
【００４０】
光源ドライバ３４は、光源駆動部３３による制御のもと、第１の光源部３１および第２の光源部３２の各々に対して電力を供給することにより、第１の光源部３１および第２の光源部３２の各々に光を発生させる。第１の光源部３１および第２の光源部３２の各々が発生した光は、ライトガイド４を経由し、挿入部２の照明レンズ２３を介して外部へ照射される。
【００４１】
〔内視鏡カメラヘッドの構成〕
次に、内視鏡カメラヘッド５の構成について説明する。
内視鏡カメラヘッド５は、光学系５１と、駆動部５２と、撮像素子５３と、アナログフロントエンド部５４（以下、「ＡＦＥ部５４」という）と、Ｐ／Ｓ変換部５５と、タイミングジェネレーター５６（以下、「ＴＧ５６」という）と、撮像記録部５７と、撮像制御部５８と、を備える。
【００４２】
光学系５１は、挿入部２の光学系２２が集光した被写体像を撮像素子５３の受光面に結像する。光学系５１は、焦点距離を変更可能であり、複数のレンズ５１１を用いて構成される。光学系５１は、駆動部５２によって光軸Ｌ１上を移動することによって、焦点距離を変更する（ズーム倍率を変更する）。
【００４３】
駆動部５２は、撮像制御部５８による制御のもと、光学系５１を光軸Ｌ１上に沿って移動させることによって、光学系５１の焦点距離を制御する。例えば、駆動部５２は、撮像システム１が特殊光観察モードに設定されている場合、撮像制御部５８による制御のもと、光学系５１の焦点距離を可視光観察モード（通常観察モード）の場合と比べて短くなるように光学系５１を光軸Ｌ１上に沿って移動させることによって光学系５１の焦点距離を短くする。駆動部５２は、ステッピングモータ、ボイスコイルモータまたはＤＣモータ等のモータと、光学系５１にモータの回転を伝達するギア等で構成された伝達機構と、を用いて構成される。
【００４４】
撮像素子５３は、ＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）イメージセンサを用いて構成され、光学系５１が結像した被写体像を受光して光電変換を行って画像信号を生成し、この画像信号をＡＦＥ部５４へ出力する。撮像素子５３は、光量に応じた電荷を蓄積するフォトダイオード等の複数の画素が二次元マトリクス状に配置された受光部５３１（画素部）と、撮像制御部５８による制御のもと、受光部５３１を構成する複数の画素のうち読み出し対象として任意に設定された読み出し領域の画素から画像信号を読み出す読み出し部５３２と、を有する。受光部５３１の受光面には、画素毎にＲフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタのカラーフィルタからなるベイヤー配列のフィルタが配置されている。また、撮像素子５３の有効画素数は、８メガピクセル（例えば３８４０×２１６０ピクセルの所謂４Ｋの解像度）以上であり、好ましくは３２メガピクセル（例えば７６８０×４３２０ピクセルの所謂８Ｋの解像度）以上である。
【００４５】
ＡＦＥ部５４は、ＴＧ５６から入力されるタイミング信号に従って撮像素子５３から入力された画像信号に含まれるノイズ成分を低減してＡ／Ｄ変換部５４２へ出力するノイズ低減部５４１と、ＴＧ５６から入力されるタイミング信号に従ってノイズ低減部５４１から入力されたアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換してＰ／Ｓ変換部５５へ出力するＡ／Ｄ変換部５４２と、を有する。ノイズ低減部５４１は、例えば相関二重サンプリング（Correleted  Double  Sampling）法を用いて画像信号に含まれるノイズを低減する。なお、ノイズ低減部５４１とＡ／Ｄ変換部５４２との間に、画像信号のゲインを調整して常に一定の出力レベルを維持するＡＧＣ（Auto  Gain  Control）回路等を設けてもよい。
【００４６】
Ｐ／Ｓ変換部５５は、ＴＧ５６から入力されるタイミング信号に従ってＡ／Ｄ変換部５４２から入力されたデジタルの画像信号をパラレル／シリアル変換を行って出力する。Ｐ／Ｓ変換部５５によって変換された画像信号は、第１の伝送ケーブル６を介して制御装置９へ伝送される。なお、Ｐ／Ｓ変換部５５に換えて、画像信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換部を設け、光信号によって制御装置９へ出力するようにしてもよい。
【００４７】
ＴＧ５６は、第１の伝送ケーブル６を介して制御装置９から入力されたタイミング信号に基づいて、撮像素子５３、ＡＦＥ部５４、Ｐ／Ｓ変換部５５および撮像制御部５８の各々に駆動タイミングを示すパルスを発生して出力する。
【００４８】
撮像記録部５７は、内視鏡カメラヘッド５に関する各種情報、第１の伝送ケーブル６を介して制御装置９から伝送されてくる各種設定データおよび制御用のパラメータを記録する。撮像記録部５７は、不揮発性メモリや揮発性メモリを用いて構成される。
【００４９】
撮像制御部５８は、第１の伝送ケーブル６を介して制御装置９から受信した設定データに基づいて、駆動部５２、撮像素子５３、ＡＦＥ部５４およびＰ／Ｓ変換部５５の各々の動作を制御する。撮像制御部５８は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等を用いて構成される。具体的には、撮像制御部５８は、第１の伝送ケーブル６を介して制御装置９から受信した設定データに基づいて、受光部５３１の複数の画素から画像信号を読み出す読み出し領域を制御する。例えば、撮像制御部５８は、光源装置３が可視光および特殊光を交互に照射する場合、受光部５３１の複数の画素の全てから画像信号を読み出す第１の読み出し領域（全画素領域）より小さい第２の読み出し領域の画素から画像信号を読み出す制御を行う。また、撮像制御部５８は、第１の伝送ケーブル６を介して制御装置９から受信した設定データに基づいて、駆動部５２を駆動させて光学系５１の焦点距離を変更する。
【００５０】
〔制御装置の構成〕
次に、制御装置９の構成について説明する。
制御装置９は、Ｓ／Ｐ変換部９１と、画像処理部９２と、明るさ検出部９３と、調光部９４と、読み出しアドレス設定部９５と、駆動信号生成部９６と、入力部９７と、記録部９８と、制御部９９と、を備える。
【００５１】
Ｓ／Ｐ変換部９１は、第１の伝送ケーブル６を介して内視鏡カメラヘッド５から受信した画像信号をシリアル／パラレル変換を行って画像処理部９２へ出力する。なお、内視鏡カメラヘッド５が光信号で画像信号を出力する場合、Ｓ／Ｐ変換部９１に換えて、光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換部を設けてもよい。
【００５２】
画像処理部９２は、Ｓ／Ｐ変換部９１から入力されたパラレルデータの画像信号に画像処理を施して表示装置７へ出力する。画像処理部９２は、同時化部９２１、ホワイトバランス調整部９２２（以下、「ＷＢ調整部９２２」という）、ゲイン調整部９２３と、γ補正部９２４と、Ｄ／Ａ変換部９２５と、フォーマット変更部９２６と、サンプル用メモリ９２７と、静止画像用メモリ９２８と、トリミング部９２９と、を有する。
【００５３】
同時化部９２１は、画像信号を、画素毎に設けられた３つのメモリ（図示せず）に入力し、読み出し部５３２が読み出した受光部５３１の画素のアドレスに対応させて、各メモリの値を順次更新しながら保持するとともに、これら３つのメモリの画像信号をＲＧＢ画像信号として同時化する。同時化部９２１は、同時化した画像信号をＷＢ調整部９２２へ順次出力するとともに、一部の画像信号を、明るさ検出などの画像解析用としてサンプル用メモリ９２７へ出力する。
【００５４】
ＷＢ調整部９２２は、同時化部９２１から入力された画像信号のホワイトバランスを調整してゲイン調整部９２３へ出力する。
【００５５】
ゲイン調整部９２３は、ＷＢ調整部９２２から入力された画像信号のゲイン調整を行い、ゲイン調整を行った画像信号をγ補正部９２４へ出力するとともに、一部の画像信号を静止画像表示用、拡大画像表示用または強調画像表示用として静止画像用メモリ９２８へ出力する。
【００５６】
γ補正部９２４は、ゲイン調整部９２３から入力された画像信号またはトリミング部９２９から入力された画像信号の階調補正を行ってＤ／Ａ変換部９２５へ出力する。
【００５７】
Ｄ／Ａ変換部９２５は、γ補正部９２４から入力されたデジタルの画像信号をアナログの画像信号に変換してフォーマット変更部９２６へ出力する。
【００５８】
フォーマット変更部９２６は、Ｄ／Ａ変換部９２５から入力された画像信号を動画用のファイルフォーマットに変更して表示装置７に出力する。
【００５９】
サンプル用メモリ９２７は、同時化部９２１から入力された画像信号を記録するとともに、この画像信号を明るさ検出部９３へ出力する。
【００６０】
静止画像用メモリ９２８は、ゲイン調整部９２３から入力された画像信号を記録するとともに、この画像信号をトリミング部９２９へ出力する。
【００６１】
トリミング部９２９は、静止画像用メモリ９２８から入力された画像信号に対応する画像に対して、所定のトリミング領域を切り出すトリミング処理や所定の領域を切り出して拡大する拡大処理等のリサイズ処理を行ってγ補正部９２４へ出力する。
【００６２】
明るさ検出部９３は、サンプル用メモリ９２７から入力された画像信号に基づいて、各画素に対応する明るさレベルを検出し、この明るさレベルを制御部９９、調光部９４およびゲイン調整部９２３の各々へ出力する。
【００６３】
調光部９４は、制御部９９による制御のもと、明るさ検出部９３が検出した明るさレベルに基づいて、光源装置３が照射する照明光の光量、照明期間および照射タイミング等の照射条件を設定し、この照射条件を含む光源同期信号を光源装置３へ出力する。
【００６４】
読み出しアドレス設定部９５は、制御部９９による制御のもと、撮像素子５３の受光部５３１における読み出し対象の画素および読み出し順序を設定する。具体的には、読み出しアドレス設定部９５は、読み出し部５３２が読み出す受光部５３１を構成する複数の画素から画像信号を読み出す読み出し領域（撮像範囲）のアドレスを設定する。また、読み出しアドレス設定部９５は、設定した読み出し対象の読み出し領域（撮像範囲）のアドレス情報を同時化部９２１およびトリミング部９２９へ出力する。
【００６５】
駆動信号生成部９６は、撮像素子５３を駆動するための駆動用のタイミング信号を生成し、第１の伝送ケーブル６を介してＴＧ５６へ出力する。このタイミング信号には、読み出し対象の画素のアドレス情報が含まれる。
【００６６】
入力部９７は、撮像システム１に関する各種操作の入力を受け付け、受け付けた操作を制御部９９へ出力する。入力部９７は、マウス、キーボード、ボタン、スイッチおよびタッチパネル等を用いて構成される。
【００６７】
記録部９８は、フラッシュメモリやＤＲＡＭ（Dynamic  Random  Access  Memory）等を用いて構成される。記録部９８は、撮像システム１の動作に必要な各種パラメータ等を含むデータを記録する。記録部９８は、撮像システム１を動作させるための各種プログラムを記録するプログラム記録部９８１を有する。
【００６８】
制御部９９は、ＣＰＵ等を用いて構成され、撮像システム１を構成する各部を統括的に制御する。制御部９９は、モード判定部９９１と、撮像範囲制御部９９２と、光学制御部９９３と、光学制御部９９３と、照明制御部９９４と、を有する。
【００６９】
モード判定部９９１は、撮像システム１に設定された観察モードを判定する。具体的には、モード判定部９９１は、撮像システム１が可視光観察モードまたは特殊光観察モードであるか否かを判定する。
【００７０】
撮像範囲制御部９９２は、撮像制御部５８が読み出し部５３２を介して受光部５３１の画素から画像信号を読み出す読み出し領域（撮像範囲）を設定し、この読み出し領域（撮像範囲）を読み出しアドレス設定部９５へ出力する。
【００７１】
光学制御部９９３は、光学系５１の焦点距離を制御する。具体的には、光学制御部９９３は、撮像制御部５８が読み出し部５３２を介して受光部５３１の画素から画像信号を読み出す読み出し領域（撮像範囲）に基づいて、光学系５１の焦点距離を制御する。
【００７２】
照明制御部９９４は、光源装置３が照射する可視光および特殊光の少なくとも一方の照射時間を制御する。具体的には、照明制御部９９４は、撮像制御部５８が読み出し部５３２を介して受光部５３１の画素から画像信号を読み出す読み出し領域（撮像範囲）に基づいて、光源装置３が照射する可視光および特殊光の少なくとも一方の照射時間を制御する。
【００７３】
〔撮像システムの処理〕
次に、撮像システム１が実行する処理について説明する。図３は、撮像システム１が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
【００７４】
図３に示すように、まず、モード判定部９９１は、撮像システム１が可視光観察モードであるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。具体的には、モード判定部９９１は、入力部９７から入力される観察モードを指示する指示信号に基づいて、撮像システム１が可視光観察モードであるか否かを判定する。モード判定部９９１によって撮像システム１が可視光観察モードであると判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、撮像システム１は、後述するステップＳ１０２へ移行する。これに対して、モード判定部９９１によって撮像システム１が可視光観察モードでないと判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、撮像システム１は、後述するステップＳ１０８へ移行する。
【００７５】
ステップＳ１０２において、撮像制御部５８は、第１の伝送ケーブル６を介して制御装置９から送信された設定データに基づいて、可視光観察モードに応じた読み出し領域、照射時間、読み出し期間、焦点距離および露光期間を設定する。具体的には、撮像制御部５８は、撮像素子５３における受光部５３１の読み出し領域（撮像範囲）を全範囲（第１の読み出し領域）に設定するとともに、読み出し部５３２による受光部５３１からの画像信号の読み出し期間を撮像素子５３のフレームレートにおける通常の１フレームのタイミング（６０ｆｐｓ）に設定する。さらに、撮像制御部５８は、光学系５１の焦点距離を所定の焦点距離となるように駆動部５２に光学系５１を光軸Ｌ１上に沿って移動させるとともに、光源装置３による照明光による露光期間を撮像素子５３のフレームレートにおける通常の１フレームのタイミング（６０ｆｐｓ）に設定する。
【００７６】
続いて、照明制御部９９４は、第１の光源部３１にステップＳ１０２で設定した露光期間だけ可視光である白色光の照明光を照射させ（ステップＳ１０３）、撮像制御部５８は、撮像素子５３にステップＳ１０２で設定した露光時間だけ撮像させるとともに（ステップＳ１０４）、読み出し部５３２に受光部５３１の読み出し領域の各画素から画像信号を順次読み出させて制御装置９を介して表示装置７へ出力させる（ステップＳ１０５）。この場合、制御部９９は、画像処理部９２が画像処理を施して生成した白色光の可視光画像を表示装置７の表示領域に拡大させて表示させる。
【００７７】
図４は、撮像システム１が可視光観察モード時に光源装置３が照射する照明光の照射タイミング、撮像素子５３の露光期間および読み出し期間を模式的に示す図である。図５は、図４に示す画像Ｐ１の光学像と撮像素子５３から画像信号を読み出す読み出し領域との関係を模式的に示す図である。
【００７８】
図４に示すように、照明制御部９９４は、第１の光源部３１に前の画像信号の転送期間が終了したタイミングから次の画像信号の転送期間まで可視光の白色光を照射させる。この場合、撮像制御部５８は、撮像素子５３のフレームレートにおける通常の１フレームのタイミング（６０ｆｐｓ）で撮像素子５３に露光させる。これにより、図５に示すように、撮像素子５３の読み出し領域Ｒ１（撮像範囲）に合わせた光学像Ｏ１で結像された画像Ｐ１を制御装置９へ出力することができる。このように、可視光観察モードでは、撮像素子５３から画像信号を読み出す読み出し領域（撮像範囲）を撮像素子５３の有効領域の全範囲に設定することによって、画像Ｐ１、画像Ｐ２等が順次生成される。
【００７９】
ステップＳ１０６において、入力部９７から終了を指示する指示信号が入力された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、撮像システム１は、本処理を終了する。これに対して、入力部９７から終了を指示する指示信号が入力されていない場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、撮像システム１は、後述するステップＳ１０７へ移行する。
【００８０】
ステップＳ１０７において、入力部９７から観察モードを切り換える指示信号が入力された場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、撮像システム１は、上述したステップＳ１０１へ戻る。これに対して、入力部９７から観察モードを切り換える指示信号が入力されていない場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、撮像システム１は、上述したステップＳ１０３へ戻る。
【００８１】
ステップＳ１０８において、モード判定部９９１は、撮像システム１が特殊光観察モードであるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。モード判定部９９１によって撮像システム１が特殊光観察モードであると判定された場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、撮像システム１は、後述するステップＳ１０９へ移行する。これに対して、モード判定部９９１によって撮像システム１が特殊光観察モードでないと判定された場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、撮像システム１は、上述したステップＳ１０１へ戻る。
【００８２】
ステップＳ１０９において、撮像制御部５８は、特殊光観察モードに応じた撮像素子５３から画像信号を読み出す読み出し領域（撮像範囲）、照射時間、読み出し期間、焦点距離および露光期間の各々を設定する。
【００８３】
図６は、撮像システム１が特殊光観察モード時に光源装置３が照射する照明光の照射タイミング、撮像素子５３の露光期間および読み出し期間を模式的に示す図である。図７および図８は、図６に示す画像の光学像と撮像素子５３から画像信号を読み出す読み出し領域との関係を模式的に示す図である。
【００８４】
図６および図７に示すように、撮像制御部５８は、撮像素子５３における受光部５３１の撮像範囲（有効範囲）から画像信号を読み出す読み出し領域Ｒ２（第２の読み出し領域）を、可視光観察モード時に設定された撮像素子５３から画像信号を読み出す読み出し領域Ｒ１（全画素領域である第１の読み出し領域）より小さく設定するとともに（図５→図７）、読み出し部５３２が受光部５３１から画像信号を読み出す読み出し期間を、可視光観察モード時に設定された読み出し期間よりも短縮し、かつ、光源装置３による照明光の照射時間（露光時間）を可視光観察モード時に設定された照射時間よりも延長する。さらに、図７および図８に示すように、光学制御部９９３は、撮像素子５３の受光部５３１から画像信号を読み込し領域Ｒ２が小さくなるため、撮像制御部５８を介して駆動部５２を駆動させて光学系５１を光軸Ｌ１に沿って移動させて焦点距離を短くする制御を行うことによって、可視光観察モードの画像内で写る光学像Ｏ１（図５を参照）と同等の割合で占める大きさの光学像Ｏ２を得る（図７→図８）。これにより、特殊光観察モードでは、光学系５１の広角化によって開口（Ｆ値）を、可視光観察モード時の開口よりも小さくすることができるうえ、感度を向上させることができるとともに、被写体深度を大きくすることができるため、光源装置３が照射する互いに異なる波長帯域の照明光による焦点位置の差を吸収することができる。
【００８５】
続いて、照明制御部９９４は、第１の光源部３１にステップＳ１０９で設定した露光時間だけ可視光である白色光の照明光を照射させ（ステップＳ１１０）、撮像制御部５８は、撮像素子５３にステップＳ１０９で設定した露光時間だけ撮像させるとともに（ステップＳ１１１）、読み出し部５３２に受光部５３１の読み出し領域Ｒ２の各画素から画像信号を順次読み出させて制御装置９へ出力させる（ステップＳ１１２）。
【００８６】
その後、照明制御部９９４は、第２の光源部３２にステップＳ１０９で設定した露光時間だけ特殊光を照射させ（ステップＳ１１３）、撮像制御部５８は、撮像素子５３にステップＳ１０９で設定した露光時間だけ撮像させるとともに（ステップＳ１１４）、読み出し部５３２に受光部５３１の読み込し領域Ｒ２の各画素から画像信号を順次読み出させて制御装置９を介して表示装置７へ出力させる（ステップＳ１１５）。この場合、制御部９９は、画像処理部９２が画像処理を施して生成した特殊光の特殊光画像を表示装置７の表示領域に合わせて拡大させて表示させる。このように、特殊光観察モードでは、撮像制御部５８が撮像素子５３から画像信号を読み出す読み出し領域Ｒ２を小さくし、撮像素子５３から画像信号を読み出す読み出し時間を短縮するとともに、照明制御部９９４が光源装置３によって照射される可視光または特殊光による露光時間を延長し、かつ、光学制御部９９３が光学系５１の焦点距離を短くする制御を行うことによって、互いに異なる波長帯域の照明光による焦点位置の差を吸収した画像Ｐ１１および画像Ｐ１２を順次生成することができる。
【００８７】
続いて、入力部９７から終了を指示する指示信号が入力された場合（ステップＳ１１６：Ｙｅｓ）、撮像システム１は、本処理を終了する。これに対して、入力部９７から終了を指示する指示信号が入力されていない場合（ステップＳ１１６：Ｎｏ）、撮像システム１は、後述するステップＳ１１７へ移行する。
【００８８】
ステップＳ１１７において、入力部９７から観察モードを切り換える指示信号が入力された場合（ステップＳ１１７：Ｙｅｓ）、撮像システム１は、上述したステップＳ１０１へ戻る。これに対して、入力部９７から観察モードを切り換える指示信号が入力されていない場合（ステップＳ１１７：Ｎｏ）、撮像システム１は、上述したステップＳ１１０へ戻る。
【００８９】
以上説明した本発明の実施の形態１によれば、撮像制御部５８が受光部５３１の複数の画素から画像信号を読み出す読み出し領域を制御し、照明制御部９９４が読み出し領域に基づいて光源装置３が照射する可視光および特殊光の照射時間を制御し、光学制御部９９３が光学系５１の焦点距離を制御するので、可視光と特殊光とを切り替えながら同時に両方を行う場合において、ピントがあった両画像を取得することができる。
【００９０】
また、本発明の実施の形態１によれば、特殊光観察モードでは、撮像制御部５８が撮像素子５３から画像信号を読み出す読み出し領域Ｒ２を小さくし、撮像素子５３から画像信号を読み出す読み出し時間を短縮するとともに、照明制御部９９４が光源装置３によって照射される可視光または特殊光による露光時間を延長し、かつ、光学制御部９９３が光学系５１の焦点距離を短くする制御を行うことによって、被写界深度を深くすることができるので、互いに異なる波長帯域の照明光による焦点位置の差を吸収した画像Ｐ１１および画像Ｐ１２を順次生成することができる。
【００９１】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２に係る撮像システムは、上述した実施の形態１に係る撮像システム１と構成が異なる。以下においては、本実施の形態２に係る撮像システムの構成を説明する。なお、上述した実施の形態１に係る撮像システム１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９２】
〔撮像システムの要部の機能構成〕
図９は、本実施の形態２に係る撮像システムの要部の機能構成を示すブロック図である。図９に示す撮像システム１ａは、上述した実施の形態１に係る内視鏡カメラヘッド５に換えて、内視鏡カメラヘッド５ａを備える。また、内視鏡カメラヘッド５ａは、上述した実施の形態１に係る光学系５１および駆動部５２に換えて、光学系５１ａおよび駆動部５２ａを備える。
【００９３】
光学系５１ａは、挿入部２の光学系２２の光軸Ｌ１に、挿脱可能に配置され、１または複数のレンズで構成された広角光学系５１２と、挿入部２の光学系２２の光軸Ｌ１に挿脱可能に配置され、開口が固定されたアパ−チャー等の絞り５１３と、を有する。
【００９４】
駆動部５２ａは、撮像制御部５８による制御のもと、広角光学系５１２および絞り５１３を光軸Ｌ１に移動させる。駆動部５２ａは、ステッピングモータやＤＣモータ等のモードと、広角光学系５１２および絞り５１３にモータの回転を伝達するギア等で構成された伝達機構と、を用いて構成される。
【００９５】
〔撮像システムの処理〕
次に、撮像システム１ａが実行する処理について説明する。撮像システム１ａは、上述した実施の形態１で説明した図３と同様の処理を行う。この場合において、撮像制御部５８は、撮像システム１ａに可視光観察モードが設定されているとき、駆動部５２ａを制御することによって、光学系５１ａの広角光学系５１２および絞り５１３を光軸Ｌ１上から退避させる一方（図９を参照）、撮像システム１ａに特殊光観察モードが設定されているとき、駆動部５２ａを制御することによって、光学系５１ａの広角光学系５１２および絞り５１３を光軸Ｌ１に挿入させる（図１０を参照）。これにより、上述した実施の形態１と比して素早く観察モードを切り替えることができる。
【００９６】
以上説明した本発明の実施の形態２によれば、撮像システム１ａに特殊光観察モードが設定されている場合、撮像制御部５８が駆動部５２ａを制御することによって、光学系５１ａの広角光学系５１２および絞り５１３を光軸Ｌ１に挿入させるので、可視光と特殊光とを切り替えながら同時に両方を行う場合において、ピントがあった両画像を得ることができるとともに、素早く観察モードを切り替えることができる。
【００９７】
（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。本実施の形態３に係る撮像システムは、上述した実施の形態１に係る撮像システム１と構成が異なる。以下においては、本実施の形態３に係る撮像システムの構成について説明する。なお、上述した実施の形態１に係る撮像システム１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９８】
〔撮像システムの要部の機能構成〕
図１１は、本実施の形態３に係る撮像システムの要部の機能構成を示すブロック図である。図１１に示す撮像システム１ｂは、上述した実施の形態１に係る制御装置９に換えて、制御装置９ｂを備える。また、制御装置９ｂは、上述した実施の形態１に係る制御部９９に換えて、制御部９９ｂを備える。
【００９９】
制御部９９ｂは、上述した実施の形態１に係る制御部９９の構成に加えて、トリミング部９２９を制御するトリミング制御部９９５をさらに有する。
【０１００】
トリミング制御部９９５は、トリミング部９２９が画像信号に対応する画像からトリミング処理を行うトリミング領域を設定する。具体的には、トリミング制御部９９５は、読み出し部５３２が受光部５３１から読み出した画像信号に対応する画像の読み出し期間にかからない中央領域のみをトリミング部９２９にトリミング処理させる制御を行う。
【０１０１】
〔撮像システムの処理〕
次に、撮像システム１ｂが実行する処理について説明する。図１２は、撮像システム１ｂが実行する特殊光観察モード時に光源装置３が照射する照明光の照射タイミング、撮像素子５３の露光期間および読み出し期間を模式的に示す図である。なお、撮像システム１ｂは、上述した実施の形態１で説明した図３と同様の処理のため、詳細な説明は省略する。
【０１０２】
図１２に示すように、照明制御部９９４は、読み出し部５３２が受光部５３１から読み出す読み出し期間を含む期間であって、１フレーム期間を超えて光源装置３が照射する照明光の照射期間を延長する。この場合において、撮像制御部５８は、撮像素子５３の受光部５３１の露光時間も延長する。このとき、光学制御部９９３は、撮像制御部５８を介して、駆動部５２を駆動させて光学系５１を光軸Ｌ１上に沿って移動させて焦点距離を可視光観察モード時と比して短くする制御を行う。続いて、図１３および図１４に示すように、トリミング制御部９９５は、撮像素子５３が生成した画像信号に対応する画像Ｐ１０に対して、読み出し部５３２による読み出し期間にかからない受光部５３１の読み出し領域（撮像領域）に対応するトリミング領域Ｒ２０をトリミング部９２９に切り取らせるトリミング処理を実行させて画像Ｐ２０を生成させる。この場合、図１４に示すように、光学制御部９９３は、撮像制御部５８を介してトリミング部９２９がトリミング処理を行うトリミング領域Ｒ２０に対応させて光学系５１の焦点距離を短くさせる制御を行うことによって、可視光観察モードの画像内で写る光学像Ｏ１（図５を参照）と同等の割合で占める大きさの光学像Ｏ２を得ることができる。この結果、撮像素子５３の駆動方法を変更することなく、画像処理部９２の処理のみで、光源装置３が照射する互いに異なる波長帯域の照明光による焦点位置の差を吸収することができる。
【０１０３】
以上説明した本発明の実施の形態３によれば、トリミング制御部９９５が読み出し期間にかからない画像の領域をトリミング領域に設定してトリミング部９２９にトリミング画像を生成させる制御を行い、光学制御部９９３がトリミング領域に対応する被写体像となるように光学系５１ａの焦点距離を短くする制御を行うので、撮像素子５３の駆動方法を変更することなく、画像処理部９２の処理のみで、光源装置３が切り替えながら照射する可視光と特殊光とを照射したとしても、互いに異なる波長帯域の照明光による焦点位置の差を吸収することができるので、ピントがあった両画像を得ることができる。
【０１０４】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態４に係る撮像システムは、上述した実施の形態３に係る撮像システム１ｂと構成が異なる。以下においては、本実施の形態４に係る撮像システムの構成について説明する。なお、上述した実施の形態３に係る撮像システム１ｂと同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０５】
〔撮像システムの要部の機能構成〕
図１５は、本実施の形態４に係る撮像システムの要部の機能構成を示すブロック図である。図１５に示す撮像システム１ｃは、上述した実施の形態３に係る内視鏡カメラヘッド５に換えて、内視鏡カメラヘッド５ｃを備える。また、内視鏡カメラヘッド５ｃは、上述した実施の形態３に係る光学系５１に換えて、光学系５１ｃと、駆動部５２ｃと、を備える。
【０１０６】
光学系５１ｃは、挿入部２の光学系２２からの光を伝播して撮像素子５３の受光面に被写体像を結像する。光学系５１ｃは、光軸Ｌ１上を移動可能に配置された複数のレンズ５１１と、光軸Ｌ１上に配置され、開口（Ｆ値）を可変することによって撮像素子５３に入射される光量を調整する絞り５１４と、を有する。
【０１０７】
駆動部５２ｃは、撮像制御部５８による制御のもと、レンズ５１１を光軸Ｌ１に沿って移動させることによって、光学系５１ｃの焦点距離を変更するとともに、絞り５１４の絞り値を変更する。駆動部５２ｃは、ステッピングモータ、ボイスコイルモータまたはＤＣモータ等のモータと、光学系５１ｃにモータの回転を伝達するギア等で構成された伝達機構と、を用いて構成される。
【０１０８】
〔撮像システムの処理〕
次に、撮像システム１ｃが実行する処理について説明する。撮像システム１ｃは、上述した実施の形態１で説明した図３と同様の処理を行い、特殊光観察モードの処理が異なる。以下においては、撮像システム１ｃに特殊光観察モードが設定された場合において、撮像システム１ｃが実行する処理について説明する。図１６Ａ〜図１６Ｃは、撮像システム１ｃが実行する特殊光観察モード時に光源装置３が照射する照明光の照射タイミング、撮像素子５３の露光期間および読み出し期間を模式的に示す図である。図１７Ａ〜図１７Ｃは、撮像システム１ｃが実行する特殊光観察モード時における撮像素子５３の読み出し範囲と、光学系５１ｃによる光学像との関係を模式的に示す図である。図１８Ａ〜図１８Ｃは、撮像システム１ｃが実行する特殊光観察モード時における絞り５１４の状態を模式的に示す図である。なお、図１６Ａ〜図１６Ｃ、図１７Ａ〜図１７Ｃおよび図１８Ａ〜１８Ｃでは、光学系５１ｃのズーム倍率を高倍（例えば３倍）から低倍（例えば１倍）へ連続的に変化させる際の状態について説明する。
【０１０９】
図１６Ａ〜図１６Ｃ、図１７Ａ〜図１７Ｃおよび図１８Ａ〜図１８Ｃに示すように、光学制御部９９３は、入力部９７から入力されるズーム倍率を変更する指示信号に応じて、撮像制御部５８を介して駆動部５２ｃを駆動させて光学系５１ｃの焦点距離を変更することによって光学系５１ｃのズーム倍率を変更する。この場合、図１７Ａ〜図１７Ｃに示すように、トリミング制御部９９５は、読み出し部５３２が受光部５３１から読み出す読み出し領域Ｒ１に占める光学像Ｏ１との割合が一定の大きさとなるように、トリミング部９２９が撮像素子５３によって生成された画像信号に対応する画像からトリミング処理を行うトリミング領域を設定する。例えば、トリミング制御部９９５は、図１７Ａ〜図１７Ｃに示すように、ズーム倍率が小さくなるにつれて、光学系５１によって結像される光学像も小さくなるので（光学像Ｏ１→光学像Ｏ２→光学像Ｏ３）、トリミング部９２９が撮像素子５３によって生成された画像信号に対応する画像からトリミング処理を行うトリミング領域を小さくなるように設定する（トリミング領域Ｒ１→トリミング領域Ｒ１０→トリミング領域Ｒ１１）。この場合、照明制御部９９４は、図１６Ａ〜図１６Ｃに示すように、トリミング部９２９が画像からトリミング処理を行うトリミング領域の大きさに相当する照射期間を光源装置３に照射させる。さらに、光学制御部９９３は、図１８Ａおよび図１８Ｃに示すように、画像の明るさがズーム倍率に関係なく同等となるように、撮像制御部５８を介して駆動部５２ｃを駆動させて絞り５１４の絞り値（Ｆ値）を変更する制御を行う。これにより、画像の被写界深度を所定の範囲で一定にすることができる。
【０１１０】
以上説明した本発明の実施の形態４によれば、ズーム倍率を連続的に変更した場合であっても、画像の被写界深度を所定の範囲で一定にすることができるので、可視光と特殊光とを切り替えながら同時に両方を行う場合において、ピントがあった両画像を得ることができるとともに、素早く観察モードを切り替えることができる。
【０１１１】
なお、本発明の実施の形態４では、ズーム倍率を連続的に変更した場合、トリミング制御部９９５が撮像素子５３によって生成された画像信号に対応する画像と光学系５１の光学像Ｏ１が占める割合が一定となるようにトリミング部９２９が画像からトリミング処理を行うトリミング領域を設定していたが、これに限定されることなく、例えば撮像制御部５８が光学系５１のズーム倍率に応じて、受光部５３１の複数の画素から画像信号を読み出す読み出し領域を制御してもよい。
【０１１２】
（その他の実施の形態）
上述した実施の形態１〜４に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、上述した実施の形態１〜４に記載した全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、上述した実施の形態１〜４で説明した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【０１１３】
また、本実施の形態１〜４では、可視光による可視光画像と特殊光による特殊光画像を切り替えながら表示装置７に表示させていたが、これに限定されることなく、可視光画像と特殊光画像とを並列に表示装置７に表示させてもよい。もちろん、表示装置７は、可視光画像に特殊光画像を重畳して表示してもよいし、特殊光画像に可視光画像を重畳して表示してもよい。
【０１１４】
また、本実施の形態１〜４では、制御装置と光源装置とが別体であったが、一体的に形成してもよい。
【０１１５】
また、本実施の形態では、上述してきた「部」は、「手段」や「回路」などに読み替えることができる。例えば、制御部は、制御手段や制御回路に読み替えることができる。
【０１１６】
また、本実施の形態では、伝送ケーブルを介して内視鏡カメラヘッドから制御装置へ送信していたが、例えば有線である必要はなく、無線であってもよい。この場合、所定の無線通信規格（例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））に従って、内視鏡カメラヘッドから画像信号等を制御装置へ送信するようにすればよい。もちろん、他の無線通信規格に従って無線通信を行ってもよい。
【０１１７】
また、本実施の形態では、撮像システムであったが、例えばカプセル型の内視鏡、被検体を撮像するビデオマイクロスコープ、撮像機能を有する携帯電話および撮像機能を有するタブレット型端末であっても適用することができる。
【０１１８】
なお、本明細書におけるフローチャートの説明では、「まず」、「その後」、「続いて」等の表現を用いて各処理の前後関係を明示していたが、本発明を実施するために必要な処理の順序は、それらの表現によって一意的に定められるわけではない。即ち、本明細書で記載したフローチャートにおける処理の順序は、矛盾のない範囲で変更することができる。
【０１１９】
以上、本願の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
【符号の説明】
【０１２０】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  撮像システム
２  挿入部
３  光源装置
４  ライトガイド
５，５ａ，５ｃ  内視鏡カメラヘッド
６  第１の伝送ケーブル
７  表示装置
８  第２の伝送ケーブル
９  制御装置
９ｂ  制御装置
１０  第３の伝送ケーブル
２１  接眼部
２２  光学系
２３  照明レンズ
３１  第１の光源部
３２  第２の光源部
３３  光源駆動部
３４  光源ドライバ
５１，５１ａ，５１ｃ  光学系
５２，５２ａ，５２ｃ  駆動部
５３  撮像素子
５４  ＡＦＥ部
５５  Ｐ／Ｓ変換部
５６  ＴＧ
５７  撮像記録部
５８  撮像制御部
６１  ビデオコネクタ
６２  カメラヘッドコネクタ
９１  Ｓ／Ｐ変換部
９２  画像処理部
９３  明るさ検出部
９４  調光部
９５  読み出しアドレス設定部
９６  駆動信号生成部
９７  入力部
９８  記録部
９９，９９ｂ  制御部
５１１  レンズ
５１２  広角光学系
５１３，５１４  絞り
５３１  受光部
５３２  読み出し部
５４１  ノイズ低減部
５４２  Ａ／Ｄ変換部
９２１  同時化部
９２２  ＷＢ調整部
９２３  ゲイン調整部
９２４  γ補正部
９２５  Ｄ／Ａ変換部
９２６  フォーマット変更部
９２７  サンプル用メモリ
９２８  静止画像用メモリ
９２９  トリミング部
９８１  プログラム記録部
９９１  モード判定部
９９２  撮像範囲制御部
９９３  光学制御部
９９４  照明制御部
９９５  トリミング制御部
【図１】
2018202006.tif 000003
【図２】
2018202006.tif 000004
【図３】
2018202006.tif 000005
【図４】
2018202006.tif 000006
【図５】
2018202006.tif 000007
【図６】
2018202006.tif 000008
【図７】
2018202006.tif 000009
【図８】
2018202006.tif 000010
【図９】
2018202006.tif 000011
【図１０】
2018202006.tif 000012
【図１１】
2018202006.tif 000013
【図１２】
2018202006.tif 000014
【図１３】
2018202006.tif 000015
【図１４】
2018202006.tif 000016
【図１５】
2018202006.tif 000017
【図１６Ａ】
2018202006.tif 000018
【図１６Ｂ】
2018202006.tif 000019
【図１６Ｃ】
2018202006.tif 000020
【図１７Ａ】
2018202006.tif 000021
【図１７Ｂ】
2018202006.tif 000022
【図１７Ｃ】
2018202006.tif 000023
【図１８Ａ】
2018202006.tif 000024
【図１８Ｂ】
2018202006.tif 000025
【図１８Ｃ】
2018202006.tif 000026