JP2017034656A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

【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および内視鏡装置を提供すること。【解決手段】外部からの光を、第１の色の第１の光と、該第１の色とは異なる第２の色を含む第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、第１の撮像素子の複数の第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、および第２の色の各々の色の光を透過する複数のフィルタが第２の画素の配置にしたがって並べられてなるカラーフィルタを有する第２の撮像素子と、を備え、第１及び第２の撮像素子は、第１及び第２の光の光軸を一致させた場合に、第２の撮像素子の画素配列が、第１の撮像素子の画素配列に対して、配列方向に沿った二つの方向のうち、少なくとも一方の方向に１／２画素ずれている。【選択図】図３

Description

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。
従来、撮像素子を用いて被写体を撮像し、当該被写体を観察する医療用画像取得システムは、より精緻な観察画像を得るために、撮像画像の解像度を高くすることが求められている。解像度を高めるために、例えば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１を参照）。特許文献１が開示する撮像装置では、互いに異なる波長帯域の光を反射または透過するダイクロイック膜がそれぞれ設けられた複数のプリズムからなり、各ダイクロイック膜により観察光を４つの波長帯域に分光する色分解プリズムと、該色分解プリズムにより分光された各波長帯域の観察光を受光し撮像する４枚の撮像素子が設けられ、一枚の撮像素子の画素を基準として、残りの３枚の撮像素子の画素位置を相対的にずらして配置し多画素化することにより、高解像度を実現している。
また、複数の撮像素子を用いて観察光を受光する撮像装置として、輝度信号取得用の撮像素子、ならびに赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各色成分の波長帯域の光を受光する観察画像生成用の撮像素子の２枚の撮像素子を用いた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、観察画像生成用の撮像素子の画素を基準として、輝度信号取得用の撮像素子の画素位置を相対的にずらして配置している。そして、観察画像生成用の撮像素子のＲＧＢの各色成分に対応する画素と輝度信号取得用の撮像素子の画素とからの受光量に応じた信号値（画素値）を用いてデモザイク処理し疑似的に高画素化することにより、高解像度を実現している。
特開２００７−２３５８７７号公報 特開２０１０−１３０３２１号公報
ところで、医療用画像取得システムは、高解像度に加え、撮像部の撮像感度の高感度化や色再現性等を含む、所謂撮像画像の高品位化が求められている。例えば、医療用画像取得システムは、一般的に、明るい観察画像を得るために、観察中に常に被写体を照明する光源装置を併用している。光源装置の小型化や省電力化、発熱の抑制を実現しつつ明るい観察画像を得るために、医療用画像取得システムは撮像部の撮像感度の高感度化が求められている。また、色再現性は医療用画像取得システムに求められる重要な事項である。
また、医療用画像取得システムは、撮像部の小型軽量化が求められている。例えば、挿入部の先端に撮像部を有する内視鏡システムの場合、挿入部の細経化や軽量化のために、撮像部の小型軽量化が求められている。また、例えば、硬性鏡等の光学視管の基端側に設けられたカメラヘッドに撮像部を有する内視鏡システムの場合、操作者がカメラヘッドを把持し保持するために、カメラヘッドの小型化及び軽量化の観点から撮像部の小型軽量化が求められている。また、例えば、アーム等の支持部材で保持された顕微鏡部に撮像部を有する手術用顕微鏡システムの場合、操作者が顕微鏡部を把持するために、また顕微鏡部を保持する支持部材の大型化及び重量化を抑制するために、撮像部の小型軽量化が求められている。
しかしながら、特許文献１が開示する撮像装置では、各撮像素子に観察光を入射させるために観察光を４つに分光する色分解プリズムを用いる必要があり、該色分解プリズムの配設によって装置が大型化し、重量が重くなってしまうという問題があった。加えて、４つの撮像素子の各々に異なる４つの波長帯域の観察光を入射させるために、観察光が色分解プリズムの最初の入射面を透過してから色分解プリズムの最後の出射面を透過する間に、ダイクロイック膜を含む複数のプリズムの面に対し透過や反射を複数回繰り返す。この複数回の透過や反射により観察光が減衰し、撮像感度が低下し、撮像画像の品位が低くなるおそれがある。
また、特許文献２が開示する撮像装置では、輝度信号取得用の撮像素子の画素（以下、Ｙ画素という）は、観察画像生成用の撮像素子のＧ成分の画素（以下、Ｇ画素という）が受光する緑色波長帯域と同程度の分光感度を有している。つまり、緑色成分の波長帯域の信号値は、観察画像生成用の撮像素子の緑色用のＧ画素に加えて、輝度信号取得用の撮像素子の全画素であるＹ画素により得ており、対して赤色成分と青色成分の波長帯域の信号値は１つの観察画像生成用の撮像素子の赤色用と青色用の各々の色成分の画素（以下、Ｒ成分の画素をＲ画素、Ｂ成分の画素をＢ画素という）でのみ得ている。２つの撮像素子を用いることにより疑似的に高解像度な画像を得ているが、Ｒ画素及びＢ画素の画素数に対し、Ｇ画素の画素数が非常に多く、デモザイク処理により生成される画像の色再現性が低下するおそれがある。緑色成分の波長帯域の信号値だけでなく、赤色成分と青色成分の波長帯域の信号値も、Ｙ画素の緑色成分の波長帯域の信号値を用いデモザイク処理を行うこととなり、生成される画像の色再現性が低下し、撮像画像の品位が低くなる虞がある。
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、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。
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、特定の単色の第１の色の第１の光と、該第１の色とは異なる特定の複数の第２の色を含む第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の撮像素子の複数の前記第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の色の各々の色の光を透過する複数のフィルタが前記第２の画素の配置にしたがって並べられてなるカラーフィルタと、を有し、前記カラーフィルタを透過した前記第２の光を受光して電気信号に変換する第２の撮像素子と、を備え、前記第１及び第２の撮像素子は、前記分光手段によって分光された前記第１及び第２の光の光軸を一致させた場合に、当該第２の撮像素子の画素配列が、当該第１の撮像素子の画素配列に対して、配列方向に沿った二つの方向のうち、少なくとも一方の方向に１／２画素ずれていることを特徴とする。
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の色は、緑色であり、前記複数の第２の色は、赤色及び青色であり、前記カラーフィルタは、前記赤色の光を透過する前記フィルタと、前記青色の光を透過する前記フィルタとを有することを特徴とする。
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。
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、前記一方の光を反射するとともに、前記他方の光を透過するダイクロイック膜を介して二つの光学部材を貼り合せてなるプリズムであることを特徴とする。
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、前記一方の光を反射するとともに、前記他方の光を透過するダイクロイック膜が表面に設けられ、光透過性を有する板状部材であることを特徴とする。
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の撮像素子が生成した信号に対して、個別にゲイン調整処理を施すゲイン調整部をさらに備えたことを特徴とする。
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を有することを特徴とする。
また、本発明にかかる医療用画像取得システムは、上記の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、受信した前記電気信号を処理して該電気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。
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。
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は、図１に示したカメラヘッド及び制御装置の構成を示すブロック図である。 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は、本発明の実施の形態１にかかる撮像部の二つの撮像素子が取得する光（スポット）の配置を説明する模式図である。 図８は、本発明の実施の形態１の変形例にかかる撮像部の構成を説明する模式図である。 図９は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡装置のカメラヘッド及び制御装置の構成を示すブロック図である。 図１０は、本発明の実施の形態３にかかる内視鏡装置の概略構成を示す図である。 図１１は、本発明の実施の形態３にかかる撮像部の構成を説明する模式図である。 図１２は、本発明の実施の形態４にかかる内視鏡装置の概略構成を示す図である。 図１３は、本発明の実施の形態４にかかる内視鏡装置の要部の構成を示す図である。 図１４は、本発明の実施の形態５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。
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。
（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により、硬性鏡を用いた内視鏡装置を構成している。
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。
撮像装置３は、内視鏡２からの被写体像を撮像して当該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。
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。
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。
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。
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。
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。
次に、撮像装置３及び制御装置５の構成について説明する。図２は、カメラヘッド９及び制御装置５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。
以下、制御装置５の構成、及びカメラヘッド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、制御部５５と、メモリ５６とを備える。なお、制御装置５には、制御装置５及びカメラヘッド９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。
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。
また、信号処理部５１は、撮像装置３及び制御装置５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。
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。
通信モジュール５３は、制御部５５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。
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。
制御部５５は、制御装置５及びカメラヘッド９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５５は、メモリ５６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５５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。
メモリ５６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５６は、制御部５５が実行する各種プログラム等が記録されていてもよい。
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。
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５５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。
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。
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。
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）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。
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。
図４は、撮像部９２の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（撮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）。
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、画素配列の配列方向である行方向及び列方向に１／２画素ずつずれている。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の位置に対して、第２撮像素子９２２の画素Ｐ11の位置が、第１撮像素子９２１の画素配列の配列方向の行方向及び列方向に１／２画素ずつずれている。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。
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カラーフィルタ９２１ａ，９２２ａをそれぞれ有している。カラーフィルタ９２１ａ，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。カラーフィルタ９２１ａ，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、また第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、カラーフィルタ９２１ａ，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よい。
カラーフィルタ９２１ａ，９２２ａは、所定の光（第１の色又は第２の色）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各々配置される。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、緑色（Ｇ）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、緑色の波長帯域の光を受光する。以下、緑色の波長帯域の光を受光する画素ＰxyをＧ画素という。同様にして、赤色（Ｒ）の波長帯域の光を受光する画素をＲ画素、青色（Ｂ）の波長帯域の光を受光する画素をＢ画素という。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。以下、本実施の形態１では、緑色が第１の色であり、青色及び赤色が第２の色であるものとして説明する。
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って、第１撮像素子９２１に設けられたカラーフィルタ９２１ａの構成の一例を示す模式図である。カラーフィルタ９２１ａは、緑色の波長帯域の光を透過するフィルタ（Ｇ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配置されてなる。このため、第１撮像素子９２１では、各画素Ｐxyが、カラーフィルタ９２１ａを通過した緑色の波長帯域の光を受光する。
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って、第２撮像素子９２２に設けられたカラーフィルタ９２２ａの構成の一例を示す模式図である。カラーフィルタ９２２ａは、赤色の波長帯域の光を透過するフィルタ（Ｒフィルタ）と、青色の波長帯域の光を透過するフィルタ（Ｂ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配置されてなる。Ｒフィルタ及びＢフィルタは、行方向及び列方向に沿って交互に配置されている。このため、第２撮像素子９２２では、各画素Ｐxyが、カラーフィルタ９２２ａを通過した赤色の波長帯域の光、または青色の波長帯域の光を受光する。
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、緑色の波長帯域を含む第１の光を反射するとともに、青色及び赤色の波長帯域を含み第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、緑色の波長帯域を含む第１の光Ｆ２と、赤色及び青色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、緑色の波長帯域を含む第１の光Ｆ２が第１撮像素子９２１（カラーフィルタ９２１ａ）に入射し、赤色及び青色の波長帯域を含む第２の光Ｆ３が第２撮像素子９２２（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。
ところで、人間の目は、視感度特性として緑色の光を明るく感じる。本実施の形態においては、赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）との色バランス（色再現性）を保ちつつ、人間が明るく感じる画像を取得するために、第１撮像素子９２１は緑色の撮像信号を、第２撮像素子９２２には赤色と青色の撮像信号を出力する構成としている。
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。
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。
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。
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。
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。
続いて、第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２により得られる撮像信号について、図７を参照して説明する。図７は、本実施の形態１にかかる撮像部の二つの撮像素子が取得する光（スポット）の配置を説明する模式図である。なお、図７では、カラーフィルタを介して各画素に入射する光を模式的に円形（スポット）で図示している。例えば、カラーフィルタ９２１ａのＧ11を透過して画素Ｐ11に入射した光をスポットＳＧ11とし、カラーフィルタ９２２ａのＲ11を透過して画素Ｐ11に入射した光をスポットＳR11とし、カラーフィルタ９２２ａのＢ12を透過して画素Ｐ12に入射した光をスポットＳB12としている。
第１撮像素子９２１の各画素が受光するスポットであって、Ｇフィルタを透過した光によるスポット（例えば、図７に示すスポットＳG11〜ＳG44）は、マトリックス状に配置される。また、第２撮像素子９２２の各画素が受光するスポットであって、ＲフィルタまたはＢフィルタを透過した光によるスポット（例えば、図７に示すスポットＳR11〜ＳR44，ＳB12〜ＳB43）は、隣接するスポットが異なる色成分のスポットであり、かつマトリックス状に配置される。
第１撮像素子９２１の各画素が受光する各スポットの配置と、第２撮像素子９２２の各画素が受光する各スポットの配置とを観察光の光軸を揃えて重ねると、第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２の画素Ｐxyの位置が行方向及び列方向に１／２画素ずつずれているために、図７に示すように、Ｇフィルタを透過した光によるスポットＳG11〜ＳG44の間にＲフィルタまたはＢフィルタを透過した光によるスポットＳR11〜ＳR44，ＳB12〜ＳB43が配置される。換言すれば、Ｇフィルタを透過した光によるスポットＳG11〜ＳG44と、ＲフィルタまたはＢフィルタを透過した光によるスポットＳR11〜ＳR44，ＳB12〜ＳB43とは、例えば、画素Ｐxyの行方向でみたときに、互いに独立して並んだ状態となる。
このように、第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２の光軸に対する画素位置を、行方向及び列方向に１／２画素ずつずらすことにより、同じ画素数の撮像素子を用いれば、行方向及び列方向のいずれか一方でみたときのスポット数を２倍とすることができる。このため、スポットごとに色成分を補間して全スポットにＲＧＢ成分の輝度値を付与すれば、画像生成部５２により生成される表示用の画像信号の画素数が、行方向及び列方向のいずれか一方の画素数が２倍となり、その解像度が２倍になったものとみなすことができる。ここで、補間処理としては、ニアレストネイバー法、バイリニア法、バイキュービック法などの公知の手法を用いることができる。
具体的には、標準解像度（Standard definition：ＳＤ）の画像信号に応じた画素数の撮像素子を用いた場合、より高精細度（High definition：ＨＤ）の画像信号に相当する画像信号とみなすことができる。さらに、ＨＤの画像信号に応じた画素数の撮像素子を用いた場合は、より精細度の高い４Ｋの画像信号に相当する画像信号とみなすことができ、４Ｋの画像信号に応じた画素数の撮像素子を用いた場合は、より精細度の高い８Ｋの画像信号に相当する画像信号とみなすことができる。ここで、ＳＤの画像信号とは、例えば、行方向に７２０、列方向に４８０前後の解像度を有する画像信号である。ＨＤの画像信号とは、例えば、行方向に１９２０、列方向に１０８０前後の解像度を有する画像信号である。４Ｋの画像信号とは、例えば、行方向に３８４０、列方向に２１６０前後の解像度を有する画像信号である。８Ｋの画像信号とは、例えば、行方向に７６８０、列方向に４３２０前後の解像度を有する画像信号である。
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を、色成分に応じた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及び第２撮像素子９２２の光軸に対する画素位置を、行方向及び列方向に１／２画素ずつずらすようにしたので、高解像度の観察画像を取得することができる。
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。
また、上述した実施の形態１によれば、観察光から緑色の波長帯域の光を分光し一方の第１撮像素子９２１に入射させ第１撮像素子９２１が緑色の撮像信号を出力するとともに、観察光から青色及び赤色の波長帯域の光を分光し他方の第２撮像素子９２２に入射させ第２撮像素子９２２が青色及び赤色の撮像信号を出力させている。これにより、赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）との色バランス（色再現性）を保ちつつ、視感度特性に合わせた明るく明確で高品位な画像を生成することができる。
なお、上述した実施の形態１では、第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２の光軸に対する画素位置を、行方向及び列方向に１／２画素ずつずらすものとして説明したが、生成される画像信号において画素数を２倍にする方向にのみずれていればよい。すなわち、第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２の光軸に対する画素位置は、画像信号において画素数を２倍にする方向に画素がずれていればよい。第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２の光軸に対する画素位置は、画素配列の配列方向に沿った二つの方向（行方向及び水平方向）のうち少なくとも一方の方向で画素がずれていればよい。
また、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Ｇフィルタからなり、第２撮像素子９２２のカラーフィルタがＲフィルタ及びＢ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Ｒフィルタ及び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フィルタからなるものとしてもよい。緑（Ｇ）色成分が、赤（Ｒ）色成分及び青（Ｂ）色成分と比して視認度が高いため、視認性の高い画像を生成するという点で、一方の撮像素子のカラーフィルタをＧフィルタのみに、他方の撮像素子のカラーフィルタをＲフィルタ及びＢフィルタに、各色のフィルタを配設することが好ましい。但しこれに限らず、例えば、第１撮像素子９２１のカラーフィルタをＢフィルタに、第２撮像素子９２２のカラーフィルタをＲフィルタ及びＧフィルタにし、これら撮像素子のフィルタの色にあわせ、プリズム９２３が反射及び透過する光の波長帯域を選択してもよく、２つの撮像素子に配設されるＧフィルタ、Ｒフィルタ及びＢフィルタの組み合わせは、任意に設定可能である。
また、上述した実施の形態１では、第１撮像素子９２１が、Ｇフィルタからなるカラーフィルタ９２１ａを介して受光するものとして説明したが、単色の波長帯域の光を受光する場合はカラーフィルタ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。
（実施の形態１の変形例）
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。図８は、本発明の実施の形態１の変形例にかかる撮像部の構成を説明する模式図である。上述した実施の形態１では、プリズム９２３を用いて分光するものとして説明したが、本変形例では、ダイクロイック膜が設けられた板状の薄膜ミラー９２４によって分光する。
本変形例にかかる撮像部９２ａは、第１撮像素子９２１と、第２撮像素子９２２と、薄膜ミラー９２４と、を有する。撮像部９２ａでは、外部からの観察光Ｆ１が、レンズユニット９１を介して薄膜ミラー９２４に入射し、薄膜ミラー９２４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。
薄膜ミラー９２４は、レンズユニット９１側の表面にダイクロイック膜が設けられた板状をなす。このダイクロイック膜は、上述したダイクロイック膜９２３ａと同様、緑色の波長帯域の光を反射するとともに、赤色及び青色の波長帯域の光を透過する。このため、薄膜ミラー９２４に入射した観察光Ｆ１は、緑色の波長帯域を含む光Ｆ２と、赤色及び青色の波長帯域を含む光Ｆ３とに分光される。
本変形例によれば、板状の薄膜ミラー９２４を用いて分光するようにしたので、上述した実施の形態１の効果を得るとともに、プリズム９２３を用いた場合と比して軽量化することができる。なお、上述した変形例では、薄膜ミラー９２４として板状部材にダイクロイック膜を設けた構成を説明したが、薄膜ミラー９２４のミラーの厚さによる光学性能劣化の影響をより抑制するために、例えば、厚さが０．１ｍｍ以下のペリクルミラー等の薄膜ミラーで構成してもよい。
（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。図９は、本実施の形態２にかかる内視鏡装置のカメラヘッド及び制御装置の構成を示すブロック図である。なお、上述した構成と同一の構成には同一の符号を付して説明する。上述した実施の形態１では、撮像部９２から入力された信号を通信モジュール９４が制御装置５に出力するものとして説明したが、本実施の形態２では、撮像部９２が生成した信号にゲイン調整処理を施す。
本実施の形態２にかかる内視鏡装置１ａは、上述した内視鏡２と、撮像装置３と、表示装置４と、制御装置５と、光源装置６と、を備える。本実施の形態２では、撮像装置３において、カメラヘッド９に代えてカメラヘッド９ａを有する。
カメラヘッド９ａは、上述したレンズユニット９１、撮像部９２、駆動部９３、通信モジュール９４、カメラヘッド制御部９５と、ゲイン調整部９６と、を備える。
ゲイン調整部９６は、撮像部９２から入力された電気信号である撮像信号に対してゲイン調整処理を施して、該ゲイン調整後の撮像信号を通信モジュール９４に入力する。ゲイン調整部９６は、例えば、第１撮像素子９２１が生成した信号と、第２撮像素子９２２が生成した信号とに対して、異なるゲイン係数を乗じることによってゲイン調整処理を施す。具体的には、ゲイン調整部９６は、第１撮像素子９２１が生成したＧ成分の信号にゲイン係数αを乗じるとともに、第２撮像素子９２２が生成したＲ成分及びＢ成分の信号にゲイン係数βを乗じる。ゲイン係数α、βは、例えば視感度特性や色再現性に伴い、各々を任意に設定することが可能である。なお、ゲイン調整部９６はカメラヘッド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。
本実施の形態２によれば、上述した実施の形態１にかかる効果を奏するとともに、ゲイン調整部９６が、第１及び第２撮像素子により生成された信号に対してゲイン調整処理を施すようにしたので、分光された信号ごとに明るさ調整を施すことが可能となる。
（実施の形態３）
続いて、本発明の実施の形態３について説明する。図１０は、本発明の実施の形態３にかかる内視鏡装置１ｂ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３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。
内視鏡装置１ｂ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撮像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が取得した撮像信号に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡装置１ｂ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１ｂ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、制御装置２２は、上述した信号処理部５１、画像生成部５２などの機能を有している。
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。
挿入部２０１は、本実施の形態３にかかる撮像部９２ｂ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。
図１１は、本発明の実施の形態３にかかる撮像部の構成を説明する模式図である。撮像部９２ｂは、撮像部９２と同様に、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９２ｂ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（カラーフィルタ９２１ａ，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。
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９２ｂを一層薄型化することができる。
本実施の形態３にかかる撮像部９２ｂを用いれば、軟性内視鏡の挿入部２０１の先端部２０４に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。
（実施の形態４）
図１２は、本発明の実施の形態４にかかる内視鏡装置１ｃの概略構成を示す図である。図１３は、本発明の実施の形態４にかかる内視鏡装置の要部の構成を示す図である。内視鏡装置１ｃ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）、特に、耳や鼻の内部を観察する装置である。この内視鏡装置１ｃは、図１２に示すように、内視鏡３０と、制御装置３１（画像処理装置）と、表示装置３２と、撮像装置３４（医療用撮像装置）と、を備え、撮像装置３４と制御装置３１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４では、内視鏡３０及び撮像装置３４で、硬性鏡を用いた内視鏡装置を構成している。
内視鏡３０は、硬質で細長形状を有し、生体内に挿入される。内視鏡３０は、光学視管３３１と、レゼクト電極部材３３２と、シース３３３と、スライド操作部材３３４と、電源コネクタ３３５と、光源コネクタ３３６と、接眼部３３７とを有する。
光学視管３３１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。レゼクト電極部材３３２は、制御装置３１の制御のもと、高周波電流を伝達可能であり、この高周波電流によって生体組織の切開などを行うことができる。光学視管３３１及びレゼクト電極部材３３２は、シース３３３の内部に挿通され、シース３３１の先端において並列に設けられている。また、シース３３３の基端側には、把持用ハンドル３３３ａが設けられている。
スライド操作部材３３４は、レゼクト電極部材３３２を保持し、自身の進退動作によって、シース３３３に対するレゼクト電極部材３３２の位置を操作することができる。スライド操作部材３３４は、当該スライド操作部材３３４の進退動作を行う際にユーザが指に引っ掛ける指掛けハンドル３３４ａが設けられている。
電源コネクタ３３５は、スライド操作部材３３４の上端部に設けられ、図示しない高周波電源に接続する電源コード３３５ａと接続している。電源コネクタ３３５は、電源コード３３５ａを介して供給される高周波電流をレゼクト電極部材３３２に供給する。また、光源コネクタ３３６は、光学視管３３１の上端部に設けられ、図示しない光源に接続するライトガイドケーブル３３６ａと接続している。光源コネクタ３３６は、ライトガイドケーブル３３６ａを介して供給される照明光を光学視管３３１に供給する。
内視鏡３０は、ライトガイドケーブル３３６ａ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３０内の光学系により集光される。
撮像装置３４は、内視鏡２からの被写体像を撮像して当該撮像結果を出力する。この撮像装置３４は、図１２に示すように、カメラヘッド３５と、折れ止めチューブ３６と、信号伝送部である伝送ケーブル３７とを備える。本実施の形態４では、カメラヘッド３５と伝送ケーブル３７とにより医療用撮像装置が構成される。
撮像装置３４は、内視鏡３０の接眼部３３７に着脱自在に接続される。撮像装置３４には、接眼部３３７と接続するための円板状のマウント部材３４１と、マウント部材３４１に対し、光学視管３３１の中心軸であって、光学視管３３１が受光する観察光の光軸のまわりに回転可能な撮像アダプタ３４２と、撮像アダプタ３４２を介して光学視管３３１からの観察像を肉眼で観察可能な肉眼観察用接眼部３４３と、カメラヘッド３５と連結する筒状の連結部３４４とが設けられている。マウント部材３４１に対する撮像アダプタ３４２の位置決めは、クリック機構など、公知の手段により実現される。
また、撮像アダプタ３４２の内部には、光学視管３３１からの観察光の一部を折り曲げるとともに、残りの観察光を透過可能なビームスプリッタ３４２ａと、ビームスプリッタ３４２ａにより折り曲げられた観察光が入射し、該入射した観察光をカメラヘッド３５に向けて折り曲げる三角プリズム３４２ｂとが設けられている。また、連結部３４４の内部には、レンズ３４４ａを含むピント調整光学系が形成されている。連結部３４４は、通信軸のまわりに回転可能であり、自身の回転によりピント調整光学系のレンズ位置（結像位置）を調整することができる。
カメラヘッド３５は、制御装置３１による制御のもと、内視鏡３０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。カメラヘッド３５は、筒状の本体部３５１と、筒状の鏡筒３５２と、本体部３５１と鏡筒３５２とを固定する固定環３５３とを備えている。また、カメラヘッド３５には、例えば、上述したカラーフィルタ９２１ａが設けられた第１撮像素子９２１、カラーフィルタ９２２ａが設けられた第２撮像素子９２２、プリズム９２３、通信モジュール９４及びカメラヘッド制御部９５が内部に設けられている。
伝送ケーブル３７は、一端がコネクタを介して制御装置３１に着脱自在に接続されるとともに、他端がコネクタ及び折れ止めチューブ３６を介してカメラヘッド３５に着脱自在に接続される。具体的に、伝送ケーブル３７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３５から出力される撮像信号、制御装置３１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３５にそれぞれ伝送するための電気配線である。
表示装置３２は、制御装置３１による制御のもと、制御装置３１により生成された画像を表示する。
制御装置３１は、カメラヘッド３５から伝送ケーブル３７を経由して入力された撮像信号を処理し、表示装置３２へ画像信号を出力するとともに、カメラヘッド３５及び表示装置３２の動作を統括的に制御する。なお、制御装置３１は、上述した信号処理部５１、画像生成部５２などの機能を有している。
以上説明した内視鏡装置１ｃでは、シース３３３を観察対象物の内部、例えば耳や鼻の内部に挿入し、光学視管３３１を介して観察光を取得し、この観察光を第１撮像素子９２１及び第２撮像素子９２２が受光して撮像信号を生成し、制御装置３１において画像化する。また、内視鏡装置１ｃでは、制御装置３１の制御のもと、レゼクト電極部材３３２により高周波電流を生体組織に流して切開等を行うことができる。この際、マウント部材３４１に対して撮像アダプタ３４２を回転させることが可能であり、ユーザは、把持用ハンドル３３３ａや指掛けハンドル３３４ａによって光学視管３３１の位置を維持した状態でカメラヘッド３５の位置を変えることが可能である。
本実施の形態４によれば、内視鏡でも特に挿入部の径が小さい耳や鼻用の内視鏡であっても、上述した実施の形態１のように、高解像度の観察画像を取得することができる。また、上述した内視鏡装置のように、光学視管３３１の光軸とカメラヘッド３５の光軸とが折り曲げ光学系を介して接続される場合であっても、解像力と小型化を両立することが可能である。
また、本実施の形態４によれば、マウント部材３４１に対して、光学視管３３１が導光する観察光の光軸のまわりに撮像アダプタ３４２を回転するようにしたので、撮像アダプタ３４２の回転によらず、高解像度の画像を得ることができる。
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５について説明する。図１４は、本実施の形態５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１，２では、硬性内視鏡を例に説明したが、本実施の形態５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。
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。
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。
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）。
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。
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の太径化を抑制しつつ、高解像度の画像を生成することが可能となる。
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。
また、上述した実施の形態において、硬性内視鏡のカメラヘッド（カメラヘッド９）、軟性内視鏡、及び顕微鏡装置（手術用顕微鏡システム１００の顕微鏡装置１１０）を例に説明したが、これらの装置に一般的に用いられる撮像素子の解像度は、軟性内視鏡がＳＤの解像度（行方向に７２０、列方向に４８０前後）、カメラヘッド及び顕微鏡装置がＨＤの解像度（行方向に１９２０、列方向に１０８０前後）である。本実施の形態にかかる撮像部を適用することにより、小型軽量で高品位な観察画像を確保しつつ、２つの撮像素子の画素を相対的にずらして配設して各装置の解像度を２倍程度（例えばＳＤがＨＤ、ＨＤが４Ｋ）に高めることが可能となる。
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、装置の大型化を抑制しつつ、高解像度の観察画像を取得するのに有用である。
１，１ａ，１ｂ，１ｃ 内視鏡装置
２，２０，３０ 内視鏡
３，３４ 撮像装置
４，２３，３２，１１１ 表示装置
５，２２，３１ 制御装置
６，２１ 光源装置
７ ライトガイド
８，３７ 伝送ケーブル
９，９ａ，３５ カメラヘッド
３６ 折れ止めチューブ
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 制御部
５６ メモリ
９１ レンズユニット
９２，９２ａ，９２ｂ 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
９６ ゲイン調整部
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
９２２ 第２撮像素子
９２３ プリズム
９２４ 薄膜ミラー

Claims (9)

  1. 外部からの光を、特定の単色の第１の色の第１の光と、該第１の色とは異なる特定の複数の第２の色を含む第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の撮像素子の複数の前記第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の色の各々の色の光を透過する複数のフィルタが前記第２の画素の配置にしたがって並べられてなるカラーフィルタと、を有し、前記カラーフィルタを透過した前記第２の光を受光して電気信号に変換する第２の撮像素子と、
    を備え、
    前記第１及び第２の撮像素子は、前記分光手段によって分光された前記第１及び第２の光の光軸を一致させた場合に、当該第２の撮像素子の画素配列が、当該第１の撮像素子の画素配列に対して、配列方向に沿った二つの方向のうち、少なくとも一方の方向に１／２画素ずれている
    ことを特徴とする医療用撮像装置。
  2. 前記第１の色は、緑色であり、
    前記複数の第２の色は、赤色及び青色であり、
    前記カラーフィルタは、前記赤色の光を透過する前記フィルタと、前記青色の光を透過する前記フィルタとを有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の医療用撮像装置。
  3. 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または２に記載の医療用撮像装置。
  4. 前記分光手段は、前記一方の光を反射するとともに、前記他方の光を透過するダイクロイック膜を介して二つの光学部材を貼り合せてなるプリズムである
    ことを特徴とする請求項３に記載の医療用撮像装置。
  5. 前記分光手段は、前記一方の光を反射するとともに、前記他方の光を透過するダイクロイック膜が表面に設けられ、光透過性を有する板状部材である
    ことを特徴とする請求項３に記載の医療用撮像装置。
  6. 前記第１及び第２の撮像素子が生成した信号に対して、個別にゲイン調整処理を施すゲイン調整部
    をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の医療用撮像装置。
  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を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。
  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、受信した前記電気信号を処理して該電気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。
  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。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018160800A (ja) * 2017-03-23 2018-10-11 株式会社Ｊｖｃケンウッド 撮像装置及び撮像方法
CN110381804A (zh) * 2017-03-10 2019-10-25 索尼奥林巴斯医疗解决方案公司 内窥镜设备

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9456752B2 (en) 2013-03-14 2016-10-04 Aperture Diagnostics Ltd. Full-field three-dimensional surface measurement
US11153696B2 (en) * 2017-02-14 2021-10-19 Virtual 3-D Technologies Corp. Ear canal modeling using pattern projection
JP2017099616A (ja) * 2015-12-01 2017-06-08 ソニー株式会社 手術用制御装置、手術用制御方法、およびプログラム、並びに手術システム
JP6704255B2 (ja) * 2016-01-19 2020-06-03 ソニー・オリンパスメディカルソリューションズ株式会社 医療用観察装置、医療用観察システム及び画揺れ補正方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2749792A (en) * 1951-11-05 1956-06-12 Technicolor Motion Picture Light dividing system
FR2606242B1 (fr) * 1986-10-31 1989-02-24 Thomson Csf Circuit melangeur video, utilisable pour l'imagerie haute resolution avec des cameras a capteurs matriciels solides
US5099317A (en) * 1988-09-28 1992-03-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Video camera apparatus using a plurality of imaging devices
US5418564A (en) * 1992-09-04 1995-05-23 Asashi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Dual-type imaging device having multiple light sensitive elements
JP3164481B2 (ja) * 1994-12-20 2001-05-08 シャープ株式会社 撮像装置
US7019777B2 (en) * 2000-04-21 2006-03-28 Flight Landata, Inc. Multispectral imaging system with spatial resolution enhancement
US20030137585A1 (en) * 2001-12-12 2003-07-24 James Mahon Machine vision system
WO2005041562A1 (ja) * 2003-10-22 2005-05-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 撮像装置とその製造方法、携帯機器、及び撮像素子とその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110381804A (zh) * 2017-03-10 2019-10-25 索尼奥林巴斯医疗解决方案公司 内窥镜设备
JP2018160800A (ja) * 2017-03-23 2018-10-11 株式会社Ｊｖｃケンウッド 撮像装置及び撮像方法

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