(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に対して照明光を照射して該被写体で反射した光学像を撮像して、１フレーム期間あたり複数枚の前記被写体の画像信号を生成することが可能な撮像素子を備え、前記画像信号に所定の画像処理を行う制御装置に通信可能に接続された撮像装置であって、
当該撮像装置に接続された前記制御装置から送信された前記制御装置の種別を表す識別情報に基づいて、前記制御装置が１フレーム期間あたり複数枚の前記被写体の画像をあらわす画像信号を処理する第１の観察方式に対応したものか、または前記制御装置が１フレーム期間あたり１枚の前記被写体の画像をあらわす画像信号を処理する第２の観察方式に対応したものか、のいずれかを判定する観察方式判定部と、
前記観察方式判定部によって当該撮像装置に接続された前記制御装置が前記第２の観察方式に対応したものであると判定された場合、前記制御装置に単位時間当たり送信する前記画像信号のデータ量を表す伝送レートが、前記第２の観察方式に対応した前記制御装置において受信可能な伝送レートとなるように単位時間当たり送信する前記画像信号のデータ量を削減させて前記制御装置に送信するデータ削減部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記データ削減部は、前記撮像素子による撮像領域を小さくして前記画像信号のデータ量を削減することによって前記伝送レートを低減させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記データ削減部は、前記撮像素子の撮像領域から前記画像信号を読み出す読み出し領域を間引くことにより、前記伝送レートを低減することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記データ削減部は、前記画像信号のデータ列を間引くことによってビット数を小さくして前記伝送レートを低減させることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像素子は、前記光学像を露光して前記画像信号を生成する露光期間と、該画像信号を前記撮像素子から読み出すための読み出し期間とを交互に繰り返すものであり、
前記データ削減部は、前記読み出し期間において前記撮像素子から読み出された前記画像信号を、データ量を削減することなく、前記読み出し期間および該読み出し期間に連続した前記露光期間中に前記制御装置へ伝送することによって、前記伝送レートを低減させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記データ削減部は、前記画像信号のデータに対して所定の画像圧縮形式に従った圧縮処理を施すことにより、前記画像信号のデータ量を削減することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記観察方式判定部は、前記制御装置の識別情報に基づいて、前記制御装置が前記第２の観察方式としての白色光で照射された前記被写体を撮像することにより前記被写体の画像信号を生成する同時式であるか否かを判定し、
前記データ削減部は、前記観察方式判定部によって前記制御装置が前記同時式であると判定された場合、前記第１の観察方式の場合に比して前記画像信号のデータ量を削減して前記制御装置に送信することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像素子と前記データ削減部とを含む先端部と、
各種の操作を指示する指示信号の入力を受け付ける操作部と、
前記制御装置に接続され、前記データ削減部を含む接続部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記撮像素子と、前記データ削減部とを含む先端部と、
前記制御装置に接続する接続部と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像用の複数の画素のうち読み出し対象として任意に指定された画素から光電変換後の電気信号を画像情報として出力可能である撮像素子を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野においては、患者等の被検体の臓器を観察する際に内視鏡システムが用いられている。内視鏡システムは、例えば可撓性を有する細長形状をなし、被検体の体腔内に挿入される挿入部と、挿入部の先端に設けられて体内画像を撮像する撮像部と、撮像部が撮像した体内画像を表示可能な表示部とを有する。内視鏡システムを用いて体内画像を取得する際には、被検体の体腔内に挿入部を挿入した後、この挿入部の先端から体腔内の生体組織に白色光等の照明光を照射し、撮像部が体内画像を撮像する。医師等のユーザは、表示部が表示する体内画像に基づいて被検体の臓器の観察を行う。【０００３】
内視鏡システムを用いて観察を行う場合、複数の種類の照明を所定のタイミングで切り替える場合がある。このような照明方式として、たとえば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色成分の照明光を順次切り替える面順次式が知られている（特許文献１を参照）。この技術では、撮像素子としてＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）イメージセンサを用いることにより、順次切り替わる照明光の下での画像の撮像を個別に行っている。【０００４】
また、撮像素子の受光部の前面にカラーフィルタを設け、白色光の照明光の下で撮像を行う同時式が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２８８７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の内視鏡システムでは、照明方式に応じて異なる制御装置（プロセッサ）を用いなければならなかった。さらに、面順次式および同時式それぞれの内視鏡は、制御装置に伝送する画像信号のデータ量が異なるため、伝送レートを共通化することができなかった。このため、面順次式および同時式に対応可能な撮像装置が求められていた。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、照明方式によらず、画像信号を伝送することができる撮像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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像装置は、被写体に対して波長が異なる光を順次照射して該被写体で反射した光学像を撮像して該被写体の画像信号を生成する撮像素子を備え、前記画像信号に所定の画像処理を行う制御装置に通信可能に接続され、双方向に通信を行う面順次式の撮像装置であって、当該撮像装置に接続された前記制御装置の識別情報に基づいて、前記制御装置に送信する前記画像信号のデータ量を制御するデータ制御部と、を備えたことを特徴とする。【０００９】
また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記制御装置に送信する前記画像信号のデータ量を削減するデータ削減部をさらに備え、前記データ制御部は、前記制御装置の識別情報に基づいて、前記画像信号のデータを前記データ削減部に削減させて前記制御装置に送信することを特徴とする。【００１０】
また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記データ削減部は、前記撮像素子による撮像領域を小さくして前記画像信号のデータ量を削減することを特徴とする。【００１１】
また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記データ削減部は、前記撮像素子の撮像領域から前記画像信号を読み出す読み出し領域を間引くことにより、前記画像信号のデータ量を削減することを特徴とする。【００１２】
また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記データ削減部は、前記画像信号のデータ列を間引くことによってビット数を小さくして前記画像信号のデータ量を削減することを特徴とする。【００１３】
また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記データ削減部は、前記画像信号のデータに対して単位時間あたりのデータ量を削減することにより、前記画像信号のデータ量を削減することを特徴とする。【００１４】
また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記データ削減部は、前記画像信号のデータに対して所定の画像圧縮形式に従った圧縮処理を施すことにより、前記画像信号のデータ量を削減することを特徴とする。【００１５】
また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記制御装置の識別情報に基づいて、前記制御装置が白色光で照射された前記被写体を撮像することにより前記被写体の画像信号を生成する同時式であるか否かを判定する観察方式判定部をさらに備え、前記データ制御部は、前記観察方式判定部によって前記制御装置が前記同時式であると判定された場合、前記データ削減部に前記面順次式に比して前記画像信号のデータ量を削減させて前記制御装置に送信することを特徴とする。【００１６】
また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記撮像素子と前記データ制御部とを含む先端部と、各種の操作を指示する指示信号の入力を受け付ける操作部と、前記制御装置に接続され、前記データ削減部を含む接続部と、をさらに備えたことを特徴とする。【００１７】
また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記撮像素子と、前記データ制御部と、前記データ削減部とを含む先端部と、前記制御装置に接続する接続部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明にかかる撮像装置によれば、撮像装置に接続された制御装置の識別情報に基づいて、制御装置に伝送する画像信号のデータ量を制御する制御部を備えるので、制御装置の種別に関わらず、画像信号を伝送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】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる撮像装置である内視鏡システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、図１の内視鏡の先端部の内部構成の概略を説明する断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの内視鏡が実行する面順次式の画像取得方法の概要を模式的に示す図である。
【図５】図５は、同時式の内視鏡による画像取得方法の概要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にかかる内視鏡システムが実行可能な画像取得方法の概要と制御装置に送信する画像信号のデータ量との関係を模式的に示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１にかかる送信方法の切り替えによるセンサ部から画像信号を読み出す読み出し領域を模式的に示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡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９】図９は、本発明の実施の形態１にかかる別の送信方法の切り替えによるセンサ部から画像信号を読み出す読み出し領域を模式的に示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡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１１】図１１は、本発明の実施の形態３にかかる内視鏡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にかかる内視鏡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１３】図１３は、本発明の実施の形態３にかかる内視鏡システムが実行可能な画像取得方法の概要と制御装置に送信する画像信号のデータ量との関係を模式的に示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態３の変形例にかかる内視鏡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】図１５は、本発明の実施の形態４にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態４にかかる内視鏡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。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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）として、患者等の被検体の体腔内の画像を撮像して表示する医療用の内視鏡システムについて説明する。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いる。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる撮像装置である内視鏡システムの概略構成を示す図である。図１に示すように、内視鏡システム１は、被検体の体腔内に先端部を挿入することによって被写体の体内画像を撮像する内視鏡２と、内視鏡２が撮像した体内画像に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡システム１全体の動作を統括的に制御する制御装置３と、内視鏡２の先端から出射する照明光を発生する光源装置４と、制御装置３が画像処理を施した体内画像を表示する表示装置５と、を備える。
【００２２】
内視鏡２は、可撓性を有する細長形状をなす挿入部２１と、挿入部２１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２２と、操作部２２から挿入部２１が延びる方向と異なる方向に延び、制御装置３および光源装置４と接続する各種ケーブルを内蔵するユニバーサルコード２３と、を備える。
【００２３】
挿入部２１は、後述する撮像素子を内蔵した先端部２４と、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部２５と、湾曲部２５の基端側に接続され、可撓性を有する長尺状の可撓管部２６と、を有する。
【００２４】
図２は、先端部２４の内部構成の概略を説明する断面図である。図２に示すように、先端部２４は、グラスファイバ等を用いて構成されて光源装置４が発生した光の導光路をなすライトガイド２４１と、ライトガイド２４１の先端に設けられた照明レンズ２４２と、集光用の光学系２４３と、光学系２４３の結像位置に設けられ、光学系２４３が集光した光を受光して電気信号に光電変換して所定の信号処理を施す撮像素子２４４と、内視鏡２用の処置具が通る処置具チャンネル２４５と、を有する。
【００２５】
光学系２４３は、少なくともレンズ２４３ａおよびレンズ２４３ｂからなる。なお、光学系２４３を構成するレンズの種類や数は、図２に示されるものに限られるわけではない。
【００２６】
図３は、内視鏡システム１の要部の機能構成を示すブロック図である。図３を参照して、撮像素子２４４の構成を説明する。図３に示すように、撮像素子２４４は、光学系２４３からの光学像を光電変換して電気信号を出力するセンサ部２４４ａと、センサ部２４４ａが出力した電気信号に対してノイズ除去やＡ／Ｄ変換を行うアナログフロントエンド２４４ｂ（以下、「ＡＦＥ部２４４ｂ」という）と、ＡＦＥ部２４４ｂが出力したデジタル信号をパラレル／シリアル変換するＰ／Ｓ変換部２４４ｃと、センサ部２４４ａの駆動タイミング、ＡＦＥ部２４４ｂおよびＰ／Ｓ変換部２４４ｃにおける各種信号処理のパルスを発生するタイミングジェネレータ２４４ｄと、撮像素子２４４の動作を制御する撮像制御部２４４ｅと、を有する、撮像素子２４４は、ＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）イメージセンサである。
【００２７】
センサ部２４４ａは、光量に応じた電荷を蓄積するフォトダイオードおよびフォトダイオードが蓄積した電荷を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の画素が２次元マトリックス状に配設された受光部２４４ｆと、受光部２４４ｆの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画素が生成した電気信号を画像情報として読み出す読み出し部２４４ｇと、を有する。
【００２８】
ＡＦＥ部２４４ｂは、電気信号（アナログ）に含まれるノイズ成分を低減するノイズ低減部２４４ｈと、電気信号の増幅率（ゲイン）を調整して一定の出力レベルを維持するＡＧＣ（Auto  Gain  Control）部２４４ｉと、ＡＧＣ部２４４ｉを介して出力された電気信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部２４４ｊと、を有する。ノイズ低減部２４４ｈは、たとえば相関二重サンプリング（Correleted  Double  Sampling）法を用いてノイズの低減を行う。
【００２９】
撮像制御部２４４ｅは、制御装置３から受信した設定データにしたがって、先端部２４の各種動作を制御する。撮像制御部２４４ｅは、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等を用いて構成される。撮像制御部２４４ｅは、データ制御部２４４ｋと、観察方式判定部２４４ｌと、を有する。
【００３０】
データ制御部２４４ｋは、制御装置３から受信した設定データに基づいて、制御装置３に伝送する画像信号のデータ量を制御する。具体的には、データ制御部２４４ｋは、制御装置３から受信した設定データに基づいて、読み出し部２４４ｇが読み出す領域を設定する。ここで、設定データには、制御装置３の識別情報および面順次式または同時式の観察方式を示す観察情報、撮像素子２４４の撮像速度（フレームレート）、およびセンサ部２４４ａの任意の画素からの画素情報の読み出し速度を指示する指示情報、ならびにＡＦＥ部２４４ｂが読み出した画素情報の伝送制御情報等が含まれる。たとえば、データ制御部２４４ｋは、後述する観察方式判定部２４４ｌの判定結果に基づいて、読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆから画像情報を読み出す読み出し領域を、面順次式に比して読み出し領域を小さくすることにより、センサ部２４４ａが出力する画像信号のデータ量を削減する。すなわち、読み出し部２４４ｇが本実施の形態１にかかるデータ削減部として機能する。
【００３１】
観察方式判定部２４４ｌは、制御装置３から受信した設定データに含まれる制御装置３の識別情報に基づいて、制御装置３が白色光で照射された被写体を撮像することにより被写体の画像信号を生成する同時式であるか否かを判定する。なお、観察方式判定部２４４ｌは、制御装置３から受信した設定データに基づいて、他の観察方式、たとえば面順次式等を判定してもよい。
【００３２】
基板２４４Ｓに設けられる電極２４４Ｅには、制御装置３との間で電気信号の送受信を行う複数の信号線が束ねられた集合ケーブル２４６が接続している。複数の信号線には、撮像素子２４４が出力した画像信号を制御装置３へ伝送する信号線および制御装置３が出力する制御信号を撮像素子２４４へ伝送する信号線等が含まれる。
【００３３】
操作部２２は、湾曲部２５を上下方向および左右方向に湾曲させる湾曲ノブ２２１と、体腔内に生体鉗子、レーザメスおよび検査プローブ等の処理具を挿入する処置具挿入部２２２と、制御装置３、光源装置４に加えて、送気手段、送水手段、送ガス手段等の周辺機器の操作指示信号を入力する操作入力部である複数のスイッチ２２３と、を有する。処置具挿入部２２２から挿入される処置具は、先端部２４の処置具チャンネル２４５を経由して開口部２４５ａから表出する。
【００３４】
ユニバーサルコード２３は、ライトガイド２４１と、集合ケーブル２４６と、を少なくとも内蔵している。ユニバーサルコード２３は、光源装置４に着脱自在なコネクタ部２７（図１を参照）を有する。コネクタ部２７は、コイル状のコイルケーブル２７ａが延設し、コイルケーブル２７ａの延出端に制御装置３と着脱自在な電気コネクタ部２８を有する。コネクタ部２７は、内部にＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）２７１を有する。
【００３５】
つぎに、制御装置３の構成について説明する。制御装置３は、Ｓ／Ｐ変換部３０１と、画像処理部３０２と、明るさ検出部３０３と、調光部３０４と、読出アドレス設定部３０５と、駆動信号生成部３０６と、入力部３０７と、記憶部３０８と、制御部３０９と、基準クロック生成部３１０と、を備える。なお、本実施の形態１では、制御装置３として面順次の構成を例に説明するが、同時式であっても適用することができる。
【００３６】
Ｓ／Ｐ変換部３０１は、先端部２４から受信した画像信号（デジタル信号）をシリアル／パラレル変換する。
【００３７】
画像処理部３０２は、Ｓ／Ｐ変換部３０１から出力されたパラレル形態の画像信号をもとに、表示装置５が表示する体内画像を生成する。画像処理部３０２は、同時化部３０２ａと、ホワイトバランス（ＷＢ）調整部３０２ｂと、ゲイン調整部３０２ｃと、γ補正部３０２ｄと、Ｄ／Ａ変換部３０２ｅと、フォーマット変更部３０２ｆと、サンプル用メモリ３０２ｇと、静止画像用メモリ３０２ｈと、を有する。
【００３８】
同時化部３０２ａは、画素情報として入力された画像信号を、画素ごとに設けられた３つのメモリ（図示せず）に入力し、読み出し部２４４ｇが読み出した受光部２４４ｆ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３０２ａは、同時化したＲＧＢ画像信号をホワイトバランス調整部３０２ｂへ順次出力するとともに、一部のＲＧＢ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３０２ｇへ出力する。
【００３９】
ホワイトバランス調整部３０２ｂは、ＲＧＢ画像信号のホワイトバランスを自動的に調整する。具体的には、ホワイトバランス調整部３０２ｂは、ＲＧＢ画像信号に含まれる色温度に基づいて、ＲＧＢ画像信号のホワイトバランスを自動的に調整する。
【００４０】
ゲイン調整部３０２ｃは、ＲＧＢ画像信号のゲイン調整を行う。ゲイン調整部３０２ｃは、ゲイン調整を行ったＲＧＢ信号をγ補正部３０２ｄへ出力するとともに、一部のＲＧＢ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３０２ｈへ出力する。
【００４１】
γ補正部３０２ｄは、表示装置５に対応させてＲＧＢ画像信号の階調補正（γ補正）を行う。
【００４２】
Ｄ／Ａ変換部３０２ｅは、γ補正部３０２ｄが出力した階調補正後のＲＧＢ画像信号をアナログ信号に変換する。
【００４３】
フォーマット変更部３０２ｆは、アナログ信号に変換された画像信号をハイビジョン方式等の動画用のファイルフォーマットに変更して表示装置５に出力する。
【００４４】
明るさ検出部３０３は、サンプル用メモリ３０２ｇが保持するＲＧＢ画像信号から、各画素に対応する明るさレベルを検出し、検出した明るさレベルを内部に設けられたメモリに記録するとともに制御部３０９へ出力する。また、明るさ検出部３０３は、検出した明るさレベルをもとにゲイン調整値および光照射量を算出し、ゲイン調整値をゲイン調整部３０２ｃへ出力する一方、光照射量を調光部３０４へ出力する。
【００４５】
調光部３０４は、制御部３０９の制御のもと、明るさ検出部３０３が算出した光照射量をもとに光源装置４が発生する光の種別、光量、発光タイミング等を設定し、この設定した条件を含む光源同期信号を光源装置４へ送信する。
【００４６】
読出アドレス設定部３０５は、センサ部２４４ａの受光面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機能を有する。すなわち、読出アドレス設定部３０５は、ＡＦＥ部２４４ｂが読出すセンサ部２４４ａの画素のアドレスを設定する機能を有する。また、読出アドレス設定部３０５は、設定した読み出し対象の画素のアドレス情報を同時化部３０２ａへ出力する。
【００４７】
駆動信号生成部３０６は、撮像素子２４４を駆動するための駆動用のタイミング信号を生成し、集合ケーブル２４６に含まれる所定の信号線を介してタイミングジェネレータ２４４ｄへ送信する。このタイミング信号は、読み出し対象の画素のアドレス情報を含む。
【００４８】
入力部３０７は、内視鏡システム１の動作を指示する動作指示信号等の各種信号の入力を受け付ける。
【００４９】
記憶部３０８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る。記憶部３０８は、内視鏡システム１を動作させるための各種プログラム、および内視鏡システム１の動作に必要な各種パラメータ等を含むデータを記憶する。また、記憶部３０８は、制御部３０９の識別情報および観察情報を記憶する。ここで、識別情報には、制御部３０９の固有情報（ＩＤ）、年式、制御部３０９のスペック情報および伝送レート情報が含まれる。
【００５０】
制御部３０９は、ＣＰＵ等を用いて構成され、先端部２４および光源装置４を含む各構成部の駆動制御、およ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３０９は、撮像制御のための設定データを、集合ケーブル２４６に含まれる所定の信号線を介して撮像制御部２４４ｅへ送信する。
【００５１】
基準クロック生成部３１０は、内視鏡システム１の各構成部の動作の基準となる基準クロック信号を生成し、内視鏡システム１の各構成部に対して生成した基準クロック信号を供給する。
【００５２】
つぎに、光源装置４の構成について説明する。光源装置４は、光源４１と、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）ドライバ４２と、回転フィルタ４３と、駆動部４４と、駆動ドライバ４５と、光源制御部４６と、を備える。
【００５３】
光源４１は、白色ＬＤＥまたはキセノンランプ等を用いて構成され、光源制御部４６の制御のもと、白色光を発生する。ＬＥＤドライバ４２は、光源４１に対して光源制御部４６の制御のもとで電流を供給することにより、光源４１に白色光を発生させる。光源４１が発生した光は、回転フィルタ４３および集光レンズ（図示せず）およびライトガイド２４１を経由して先端部２４の先端から照射される。
【００５４】
回転フィルタ４３は、光源４１が発した白色光の光路上に配置され、回転することにより、光源４１が発する白色光を所定の波長帯域を有する光のみを透過させる。具体的には、回転フィルタ４３は、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）および白色光それぞれの波長帯域を有する光を透過させる赤色フィルタ４３１、緑色フィルタ４３２、青色フィルタ４３３および透明フィルタ４３４を有する。回転フィルタ４３は、回転することにより、赤、緑、青および白の波長帯域を有する光を順次透過させる（例えば、赤：６００ｎｍ〜７００ｎｍ、緑：５００ｎｍ〜６００ｎｍ、青：４００ｎｍ〜５００ｎｍ、白：４００ｎｍ〜７００ｎｍ）。これにより、光源４１が発する白色光は、狭帯域化した赤色光、緑色光、青色光および白色光のいずれかの光を内視鏡２に順次出射することができる。
【００５５】
駆動部４４は、ステッピングモータやＤＣモータ等を用いて構成され、回転フィルタ４３を回転動作させる。駆動ドライバ４５は、光源制御部４６の制御のもと、駆動部４４に所定の電流を供給する。
【００５６】
光源制御部４６は、調光部３０４から送信された光源同期信号にしたがって光源４１に供給する電流量を制御する。また、光源制御部４６は、制御部３０９の制御のもと、駆動ドライバ４５を介して駆動部４４を駆動することにより、回転フィルタ４３を回転させる。
【００５７】
表示装置５は、映像ケーブルを介して制御装置３が生成した体内画像を制御装置３から受信して表示する機能を有する。表示装置５は、液晶または有機ＥＬ（Electro  Luminescence）を用いて構成される。
【００５８】
以上の構成を有する内視鏡システム１が実行する画像取得方法について説明する。図４は、本実施の形態１にかかる内視鏡システム１の内視鏡２が実行する面順次式の画像取得方法の概要を模式的に示す図である。図５は、同時式の内視鏡２による画像取得方法の概要を模式的に示す図である。
【００５９】
図４に示すように、内視鏡システム１の内視鏡２は、上述したように所定のタイミングで波長が異なる照明光を照射し、この照明光に同期して反射光を順次撮像する面順次式である。このため、図４に示すように、内視鏡２は、１フレームの生体画像の画像信号を出力する場合、センサ部２４４ａから読み出す回数が同時式の１回に対して（図５を参照）、３回必要になり（赤、緑および青それぞれを撮像）、同時式と比べて制御装置３に伝送する伝送データ量も多くなる（約３倍）。この結果、本実施の形態１の内視鏡システム１の内視鏡２で制御装置３に画像信号を送信する場合において、制御装置３が同時式のみに対応可能であるとき、伝送する画像信号のデータ量および伝送レートが異なるので、制御装置３の処理能力および画像信号の分解能が低下する。
【００６０】
そこで、本実施の形態１にかかる内視鏡システム１の内視鏡２は、データ制御部２４４ｋが制御装置３から受信した設定データに含まれる識別情報および観察情報に基づいて、センサ部２４４ａから画像情報を読み出す読み出し領域を切り替えることで、制御装置３に送信する画像信号のデータ量を削減する。
【００６１】
図６は、本実施の形態１にかかる内視鏡システム１が実行可能な画像取得方法の概要と制御装置３に送信する画像信号のデータ量との関係を模式的に示す図である。撮像素子２４４は、上述したようにＣＭＯＳイメージセンサであり、フォーカルプレーン方式の電子シャッタ（ローリングシャッタ）が採用される。このため、撮像素子２４４は、複数のフレームを連続的に撮像する場合、蓄積された電荷の読み出しを１つの水平ラインごとに順次行う。この結果、撮像素子２４４で最初に読み出す水平ラインと、最後に読み出す水平ラインとでは時間差が生じる。また、図６において、図６（ａ）が撮像素子２４４の撮像タイミングと照明光との関係を示し、図６（ｂ）が面順次式に対応可能な制御装置３に画像信号を送信する際のデータ量を示し、図６（ｃ）が同時式に対応可能な制御装置３に画像信号を送信する際のデータ量を示す。なお、図６（ａ）において、縦軸が撮像素子２４４の水平ライン（行）を示し、横軸が時間を示す。さらに、図６（ｂ），（ｃ）において、縦軸が画像信号を送信するデータ量を示し、横軸が時間を示す。
【００６２】
図６（ａ）に示す場合、光源装置４は、たとえば赤→緑→青の照明光を所定のタイミングごとに順次照射する。この際、撮像素子２４４は、光源装置４が照明光を照射して終了した直後に、画面上部の水平ラインからスタートして順次下方の水平ラインへと画素の読み出しを行う。このため、図６（ｂ）に示すように、内視鏡２の撮像素子２４４が送信するデータのデータ量が大きくなる。そこで、図７に示すように、データ制御部２４４ｋは、制御装置３が同時式の場合、読み出し部２４４ｇがセンサ部２４４ａから画像情報を読み出す読み出し領域を、面順次式に対応可能な制御装置３の読み出し領域よりも小さくする切り替えを行うことによって、センサ部２４４ａに撮像させる。これにより、図６（ｃ）に示すように、内視鏡２は、制御装置３に送信する画像情報のデータ量を削減することにより、制御装置３で対応可能な観察方式に関わらず、伝送レートおよび制御装置３を共通化することができる。
【００６３】
つぎに、本実施の内視鏡システム１が実行する処理について説明する。図８は、本実施の形態１にかかる内視鏡システム１が実行する処理の概要を示すフローチャートである。なお、以下の処理は、内視鏡２が制御装置３に接続された直後、内視鏡システム１に電源が投入された後の初期動作時、施術者が内視鏡システム１を用いて被検体の検査を開始する前、または被検体の検査間に所定のタイミングごとに行われる。
【００６４】
図８に示すように、撮像制御部２４４ｅは、制御装置３から設定データを受信したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。制御装置３から設定データを受信した場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、撮像制御部２４４ｅは、ステップＳ１０２へ移行する。これに対して、制御装置３から設定データを受信していない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、撮像制御部２４４ｅは、この判断を続ける。
【００６５】
続いて、データ制御部２４４ｋは、観察方式判定部２４４ｌが制御装置３から受信した設定データに基づいて、制御装置３が面順次式の観察方法に対応可能であると判定し（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、かつ、画像信号を伝送する伝送路（伝送レート）が対応可能であると判定した場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）において、制御装置３が対応可能であると判定したとき（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、データ制御部２４４ｋは、センサ部２４４ａが生成した画像信号の送信を行い（ステップＳ１０５）、本処理を終了する。
【００６６】
これに対して、データ制御部２４４ｋは、観察方式判定部２４４ｌが制御装置３から受信した設定データに基づいて、制御装置３が面順次式の観察方法に対応可能でないと判定した場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、画像信号を伝送する伝送路が対応可能でない判定した場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、および制御装置３が対応可能でないと判定した場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、読み出し部２４４ｇがセンサ部２４４ａから読み出す読み出し領域を小さくして画像信号のデータ量を削減して制御装置３に送信する送信方法に切り替える（ステップＳ１０６）。その後、データ制御部２４４ｋは、ステップＳ１０５へ移行する。
【００６７】
以上説明した本実施の形態１によれば、データ制御部２４４ｋが制御装置３から受信した設定データに含まれる識別情報および観察情報に基づいて、読み出し部２４４ｇがセンサ部２４４ａから画像情報を読み出す読み出し領域（撮像領域）を、同時式の読み出し領域（撮像領域）よりも小さくしてセンサ部２４４ａに撮像させる。これにより、内視鏡２は、制御装置３に伝送する画像情報のデータ量を削減することができる。この結果、内視鏡２は、制御装置３で対応可能な観察方式に関わらず、伝送レートおよび制御装置３を共通化して画像信号を伝送することができる。
【００６８】
さらに、本実施の形態１によれば、観察方式判定部２４４ｌが制御装置３の識別情報を判定して、データ制御部２４４ｋが送信する画像信号のデータ量を調整するので、新しい世代の制御装置３と古い世代の制御装置３であっても、伝送レートを共通化して画像信号を送信することができる。
【００６９】
なお、本実施の形態１では、データ制御部２４４ｋが制御装置３から受信した設定データに含まれる識別情報および観察情報に応じて、センサ部２４４ａから読み出す読み出し領域を切り替えていたが、たとえば、センサ部２４４ａから読み出す読み出し領域のラインを間引きながら画像情報のデータ量を削減してもよい。具体的には、図９に示すように、データ制御部２４４ｋは、制御装置３から受信した設定データに含まれる識別情報および観察情報に基づいて、たとえば制御装置３が同時式にのみ対応可能である場合、センサ部２４４ａの読み出す読み出し領域を、同時式の読み出し領域に対応可能に画像信号のデータ量を削減する。具体的には、図９（ａ）および（ｂ）に示すように、データ制御部２４４ｋは、読み出し部２４４ｇがセンサ部２４４ａから読み出す読み出し領域の水平ラインを等間隔ごとに間引くことによって、センサ部２４４ａに撮像させる。これにより、内視鏡２は、制御装置３に送信する画像情報のデータ量を削減することにより、制御装置３に対応可能な観察情報および伝送路の伝送種別に関わらず、伝送路および制御装置３を共通化することができる。
【００７０】
（実施の形態２）
つぎに、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にかかる内視鏡システムは、上述した実施の形態と同様の構成を有し、内視鏡システムの内視鏡が実行する処理が異なる。このため、以下においては、本実施の形態２にかかる内視鏡システムが実行する処理について説明する。なお、同一の構成には同一の符号を付して説明する。
【００７１】
図１０は、本実施の形態２にかかる内視鏡システム１が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
【００７２】
ステップＳ２０１〜ステップＳ２０５は、図８のステップＳ１０１〜ステップＳ１０５にそれぞれ対応する。
【００７３】
ステップＳ２０６において、データ制御部２４４ｋは、画像信号のデータ列を間引くことによってビット数を削減して制御装置３に送信する送信方法に切り替える。具体的には、データ制御部２４４ｋは、観察方式判定部２４４ｌの判定結果に基づいて、たとえば制御装置３が同時式にのみ対応可能である場合、Ａ／Ｄ変換部２４４ｊで変換される画像信号のデータのビット数を、同時式に対応可能な画像信号のデータのビット数に削減する。たとえば、データ制御部２４４ｋは、Ａ／Ｄ変換部２４４ｊが変換する画像信号のデータのビット数を１０ビットから８ビットに削減する。これにより、内視鏡２は、制御装置３に伝送する画像信号のデータ量を削減することにより、制御装置３に対応可能か観察方法および種別や性能に関わらず、伝送レートおよび制御装置３を共通化することができる。ステップＳ２０６の後、内視鏡システム１は、ステップＳ２０５へ移行する。なお、本実施の形態２では、Ａ／Ｄ変換部２４４ｊがデータ削減部として機能する。
【００７４】
以上説明した本実施の形態２では、データ制御部２４４ｋが制御装置３から受信した設定データに基づいて、センサ部２４４ａによって生成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するＡ／Ｄ変換部２４４ｊに対して、画像信号のデータ列を間引くことにより画像信号のデータのビット数を削減して送信する送信方法に切り替える。これにより、内視鏡２は、制御装置３に伝送する画像信号のデータ量を削減することにより、制御装置３に対応可能か観察方法および種別や性能に関わらず、伝送路および制御装置３を共通化することができる。
【００７５】
なお、上述した実施の形態２では、撮像制御部２４４ｅがＡ／Ｄ変換部２４４ｊが変換するビット数の分解能を低下させることにより、画像信号を伝送するデータ量を削減していたが、たとえば、内視鏡２を制御装置３に接続するコネクタ部２７内に設けられたＦＰＧＡ２７１でビット数を間引く切り替えを行ってもよい。これにより、内視鏡２から制御装置３に伝送される直前に画像信号のデータ量を削減することができる。
【００７６】
（実施の形態３）
つぎに、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にかかる内視鏡システムは、上述した実施の形態と内視鏡の撮像素子の構成が異なるとともに、内視鏡システムが実行する処理も異なる。このため、以下においては、本実施の形態３にかかる内視鏡システムの構成を説明後、本実施の形態３にかかる内視鏡システムが実行する処理について説明する。なお、同一の構成には同一の符号を付して説明する。
【００７７】
図１１は、本実施の形態３にかかる内視鏡システム１００の要部の機能構成を示すブロック図である。図１１に示す内視鏡システム１００は、内視鏡２の先端部２４に撮像素子６０を備える。
【００７８】
撮像素子６０は、センサ部２４４ａと、ＡＦＥ部２４４ｂと、Ｐ／Ｓ変換部２４４ｃと、タイミングジェネレータ２４４ｄと、撮像制御部２４４ｅと、スイッチ部６１と、データ削減部６２と、を備える。
【００７９】
スイッチ部６１は、半導体スイッチ等を用いて構成される。スイッチ部６１は、撮像制御部２４４ｅの制御のもと、ＡＦＥ部２４４ｂから出力される画像信号の伝送路を切り替える。たとえば、スイッチ部６１は、ＡＦＥ部２４４ｂから出力される画像信号の伝送路をデータ削減部６２が設けられた伝送路に切り替える。
【００８０】
データ削減部６２は、画像信号のデータに対して平準化を行うことによって、一度に伝送するデータ量を削減する。具体的には、データ削減部６２は、画像信号のデータに対して単位時間あたりに送信するデータ量を削減することにより、送信する画像信号のデータ量を削減する。データ削減部６２は、一部メモリを用いて構成される。
【００８１】
このように構成された内視鏡システム１００が実行する処理について説明する。図１２は、本実施の形態３にかかる内視鏡システム１００が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
【００８２】
ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５は、図８のステップＳ１０１〜ステップＳ１０５にそれぞれ対応する。
【００８３】
ステップＳ３０６において、データ制御部２４４ｋは、スイッチ部６１を切り替えることにより、ＡＦＥ部２４４ｂが出力する画像信号の伝送路をデータ削減部６２が設けられた伝送路に切り替えて画像信号のデータを平準化して送信する送信方法に切り替える。
【００８４】
ここで、データ制御部２４４ｋが切り替える送信方法について説明する。図１３は、本実施の形態３にかかる内視鏡システム１００が実行可能な画像取得方法の概要と内視鏡２から制御装置３に伝送する画像信号のデータ量との関係を模式的に示す図である。図１３において、図１３（ａ）が撮像素子６０の撮像タイミングと照明光との関係を示し、図１３（ｂ）が面順次式に対応可能な制御装置３に画像信号を送信する際のデータ量を示し、図１３（ｃ）が同時式に対応可能な制御装置３に画像信号を送信する際のデータ量を示す。なお、図１３（ａ）において、縦軸が撮像素子６０の水平ライン（行）を示し、横軸が時間を示す。さらに、図１３（ｂ），（ｃ）において、縦軸が画像信号のデータ量を示し、横軸が時間を示す。
【００８５】
図１３（ａ）に示す場合、光源装置４は、照明光を所定のタイミングごとに順次照射する。この場合、撮像素子６０は、光源装置４が照明光を照射して終了した直後に、画面上部の水平ラインからスタートして順次下方の水平ラインへと画素の読み出しを行う。このため、図１３（ｂ）に示すように、内視鏡２の撮像素子６０が出力する画像信号のデータ量が大きくなる。そこで、撮像制御部２４４ｅは、スイッチ部６１を介して画像信号が出力されるデータの伝送路をデータ削減部６２側に切り替える。これにより、図１３（ｃ）に示すように、データ削減部６２は、画像信号のデータ量を平準化することにより、撮像素子６０から制御装置３に一度に出力するデータ量を削減することによって伝送レートを低くする。さらに、データ削減部６２は、次のセンサ部２４４ａの読み出しが開始されるまでに画像信号の出力を行えばよいので、画像信号のデータ量そのものを損なうことなく、制御装置３に画像信号を伝送することができる。ステップＳ３０６の後、内視鏡システム１００は、ステップＳ３０５へ移行する。
【００８６】
以上説明した本実施の形態３によれば、データ制御部２４４ｋが観察方式判定部２４４ｌの判定結果に基づいて、スイッチ部６１を介してセンサ部２４４ａが出力する伝送路をデータ削減部６２が設けられた伝送路に切り替える。これにより、データ削減部６２がセンサ部２４４ａから出力される画像信号のデータ量を平準化することにより、撮像素子６０から制御装置３に一度に伝送するデータ量を削減することにより、伝送レートを低くすることができる。この結果、内視鏡２は、制御装置３に対応可能な観察情報および伝送路の伝送種別に関わらず、伝送路および制御装置３を共通化することができる。
【００８７】
さらに、本実施の形態３によれば、データ削減部６２がセンサ部２４４ａの画像信号の読み出しを開始するまでに画像信号のデータを平準化するので、画像信号のデータ量そのものを損なうことなく、制御装置３に画像信号を伝送することができる。
【００８８】
なお、上述した実施の形態３では、撮像素子２４４内にデータ削減部６２が設けられていたが、図１４に示すように、コネクタ部２７内に設けられたＦＰＧＡ２７１内にデータ削減部６２を設けてもよい。これにより、内視鏡２から制御装置３に伝送される直前に画像信号のデータ量を削減することができる。
【００８９】
（実施の形態４）
つぎに、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にかかる内視鏡システムは、上述した実施の形態と内視鏡の撮像素子の構成が異なるとともに、内視鏡システムが実行する処理も異なる。このため、以下においては、本実施の形態４にかかる内視鏡システムの構成を説明後、本実施の形態４にかかる内視鏡システムが実行する処理について説明する。なお、同一の構成には同一の符号を付して説明する。
【００９０】
図１５は、本実施の形態４にかかる内視鏡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に示す内視鏡システム１２０は、内視鏡２の先端部２４に撮像素子７０を備える。
【００９１】
撮像素子７０は、センサ部２４４ａと、Ｐ／Ｓ変換部２４４ｃと、タイミングジェネレータ２４４ｄと、撮像制御部２４４ｅと、スイッチ部６１と、ＡＦＥ部７１と、データ圧縮部７２と、を備える。
【００９２】
ＡＦＥ部７１は、ノイズ低減部２４４ｈと、ＡＧＣ部２４４ｉと、ＷＢ調整部７１１と、γ補正部７１２と、Ａ／Ｄ変換部２４４ｊと、を有する。
【００９３】
ＷＢ調整部７１１は、画像信号のホワイトバランスを自動的に調整する。具体的には、ＷＢ調整部７１１は、画像信号に含まれる色温度に基づいて、画像信号のホワイトバランスを自動的に調整する。γ補正部７１２は、画像信号の階調補正（γ補正）を行う。
【００９４】
データ圧縮部７２は、撮像制御部２４４ｅの制御のもと、スイッチ部６１を介してＡＦＥ部７１から入力された画像信号に対して、所定の画像圧縮形式に従って圧縮して画像信号のデータ量を削減してＰ／Ｓ変換部２４４ｃへ出力する。ここで、所定の形式としては、ＪＰＥＧ（Joint  Photographic  Experts  Group）方式等である。
【００９５】
このように構成された内視鏡システム１２０が実行する処理について説明する。図１６は、本実施の形態４にかかる内視鏡システム１２０が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
【００９６】
ステップＳ４０１〜ステップＳ４０５は、上述した図８のステップＳ１０１〜ステップＳ１０５にそれぞれ対応する。
【００９７】
ステップＳ４０６において、データ制御部２４４ｋは、スイッチ部６１を切り替えることにより、ＡＦＥ部７１が出力する画像信号の伝送路をデータ圧縮部７２が設けられた伝送路に切り替えて画像信号のデータを圧縮する送信方法に切り替える。具体的には、データ圧縮部７２は、ＡＦＥ部７１内で各画像処理が施された画像信号に対してデータを圧縮する処理を行うことにより、制御装置３に伝送する画像信号のデータを削減する。ステップＳ４０６の後、内視鏡システム１２０は、ステップＳ４０５へ移行する。
【００９８】
以上説明した本実施の形態４によれば、撮像制御部２４４ｅが観察方式判定部２４４ｌの判定結果に基づいて、画像信号の伝送路をデータ圧縮部７２が設けられた伝送路に切り替えることによって送信方法を切り替える。これにより、データ圧縮部７２が画像信号のデータ量を圧縮することにより、撮像素子７０から制御装置３に伝送される画像信号のデータ量を削減することができる。この結果、内視鏡２は、制御装置３に対応可能な観察方法および伝送路の伝送レートに関わらず、伝送レートおよび制御装置３を共通化することができる。
【００９９】
（その他の実施の形態）
なお、本実施の形態では、内視鏡の先端部に１つの撮像素子が設けられていたが、たとえば２つの撮像素子を設けてもよい。
【０１００】
また、本実施の形態では、光源装置４に１つの光源４１が設けられていたが、たとえば赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤをそれぞれ設けてもよい。さらに、蛍光マーカを発光させる励起光を発生する特殊光源を設けてもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１，１００，１１０，１２０  内視鏡システム
２  内視鏡
３  制御装置
４  光源装置
５  表示装置
２４  先端部
２１  挿入部
２２  操作部
２３  ユニバーサルコード
２５  湾曲部
２６  可撓管部
２７  コネクタ部
２８  電気コネクタ部
４１  光源
４２  ＬＥＤドライバ
４３  回転フィルタ
４４  駆動部
４５  駆動ドライバ
４６  光源制御部
６１  スイッチ部
６２  データ削減部
７２  データ圧縮部
２２１  湾曲ノブ
２２２  処置具挿入部
２２３  スイッチ
２４１  ライトガイド
２４２  照明レンズ
２４３  光学系
６０，７０，２４４  撮像素子
２４４ａ  センサ部
２４４ｂ，７１  アナログフロントエンド
２４４ｃ  Ｐ／Ｓ変換部
２４４ｄ  タイミングジェネレータ
２４４ｅ  撮像制御部
２４４ｆ  受光部
２４４ｇ  読み出し部
２４４ｈ  ノイズ低減部
２４４ｉ  ＡＧＣ部
２４４ｊ  Ａ／Ｄ変換部
２４４ｋ  データ制御部
２４４ｌ  観察方式判定部
２４５  処置具チャンネル
３０２  画像処理部
３０４  調光部
３０５  読出アドレス設定部
３０６  駆動信号生成部
３０７  入力部
３０８  記憶部
３０９  制御部
３１０  基準クロック生成部
【図１】
0005815162.tif 000002
【図２】
0005815162.tif 000003
【図３】
0005815162.tif 000004
【図４】
0005815162.tif 000005
【図５】
0005815162.tif 000006
【図６】
0005815162.tif 000007
【図７】
0005815162.tif 000008
【図８】
0005815162.tif 000009
【図９】
0005815162.tif 000010
【図１０】
0005815162.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0005815162.tif 000013
【図１３】
0005815162.tif 000014
【図１４】
0005815162.tif 000015
【図１５】
0005815162.tif 000016
【図１６】
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