JP2018138139A - 医療用撮像装置、及び医療用観察システム - Google Patents

医療用撮像装置、及び医療用観察システム Download PDF

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Abstract

【課題】構造を複雑化させずに利便性の向上を図ること。
【解決手段】医療用撮像装置１００は、撮像部５４の駆動モードを第１〜第３駆動モードのいずれかに設定するモード設定部９４１を備える。第１，第３駆動モードは、撮像部５４における全画素の露光時間を同一とする。第１駆動モードは、全画素の画素毎の各画素信号をそれぞれ１画素の画素信号として出力する。第２駆動モードは、隣接する複数の画素を１組として全画素を複数組に組分けし、当該１組に含まれる複数の画素の少なくともいずれかの画素を他の画素とは異なる露光時間とし、当該組毎に１組に含まれる全ての画素の画素信号を加算した各加算画素信号をそれぞれ１画素の画素信号として出力する。第３駆動モードは、組毎に１組に含まれる全ての画素の画素信号を加算した各加算画素信号をそれぞれ１画素の画素信号として出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、医療分野で用いられ、人等の被検体を撮像する医療用撮像装置、及び当該医療用撮像装置を備えた医療用観察システムに関する。
従来、医療分野において、人等の被検体内部（生体内）を撮像し、当該生体内を観察する医療用観察システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の医療用観察システム（内視鏡装置）は、生体内に挿入されるとともに当該生体内を撮像して画像信号を出力する挿入部と、当該画像信号を処理して表示用の映像信号を生成する本体部と、当該映像信号に基づく内視鏡画像を表示する表示部とを備える。
特開２０１４−１２０３７号公報
ところで、内視鏡画像は、明るい部分が白飛びした画像、暗い部分が黒潰れした画像、あるいは、鉗子や白いガーゼが被写体に入り込み全体的に明るくなった画像となる場合がある。このような画像となった場合には、医師等は、実際に観察したい部位を観察することができない。すなわち、観察に適した内視鏡画像を表示することができず、利便性の向上を図ることができない、という問題がある。
そこで、上述した問題を解決するために、感度の異なる複数の撮像素子を搭載することが考えられる。しかしながら、複数の撮像素子を搭載した場合には、構造が複雑化してしまう、という問題がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、構造を複雑化せずに利便性の向上を図ることができる医療用撮像装置及び医療用観察システム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、本発明に係る医療用撮像装置は、マトリクス状に配列された複数の画素を有する撮像部と、前記撮像部の駆動モードを第１駆動モード、第２駆動モード、及び第３駆動モードの少なくとも２つの駆動モードのいずれかに設定するモード設定部と、前記モード設定部にて設定された前記駆動モードに応じて前記撮像部を駆動させる撮像制御部とを備え、前記第１駆動モードは、前記撮像部における全画素の露光時間を同一とし、当該全画素の画素毎の各画素信号をそれぞれ１画素の画素信号として出力する駆動モードであり、前記第２駆動モードは、前記全画素のうち隣接する複数の画素を１組として当該全画素を複数組に組分けし、当該１組に含まれる全ての画素の少なくともいずれかの画素を他の画素とは異なる露光時間とし、当該組毎に１組に含まれる全ての画素の画素信号を加算した各加算画素信号をそれぞれ１画素の画素信号として出力する駆動モードであり、前記第３駆動モードは、前記全画素の露光時間を同一とし、前記組毎に１組に含まれる全ての画素の画素信号を加算した各加算画素信号をそれぞれ１画素の画素信号として出力する駆動モードであることを特徴とする。
また、本発明に係る医療用撮像装置では、上記発明において、前記モード設定部は、前記撮像部にて撮像された画像の明るさに基づいて、前記撮像部の駆動モードを前記少なくとも２つの駆動モードのいずれかに設定することを特徴とする。
また、本発明に係る医療用撮像装置では、上記発明において、前記撮像部にて撮像された画像における画素毎の輝度信号のヒストグラムを算出するヒストグラム算出部をさらに備え、前記モード設定部は、前記ヒストグラム算出部にて算出された前記ヒストグラムに基づいて、前記撮像部の駆動モードを前記少なくとも２つの駆動モードのいずれかに設定することを特徴とする。
また、本発明に係る医療用撮像装置では、上記発明において、前記撮像部にて撮像された画像における画素毎の輝度信号に対してＹガンマ補正を施すＹガンマ補正部をさらに備え、前記Ｙガンマ補正でのＹガンマカーブは、前記撮像部の駆動モードが前記第１駆動モードに設定されている場合と、前記第２駆動モードに設定されている場合と、前記第３駆動モードに設定されている場合とで異なることを特徴とする。
また、本発明に係る医療用撮像装置では、上記発明において、前記撮像部は、被検体内に挿入される内視鏡にて取り込まれた被写体像を撮像し、前記撮像部にて撮像された画像は、前記被写体像と、当該被写体像以外のマスク領域とを含み、当該医療用撮像装置は、前記撮像部にて撮像された画像における画素毎の輝度信号に基づいて、前記被写体像及び前記マスク領域の境界点を検出するエッジ検出部をさらに備え、前記Ｙガンマ補正部は、前記撮像部にて撮像された画像全体における前記エッジ検出部にて検出された境界点で囲まれる領域内にのみ前記Ｙガンマ補正を施すことを特徴とする。
また、本発明に係る医療用撮像装置では、上記発明において、前記撮像部は、Ｒ，Ｇ，Ｂの波長帯域に応じてグループ分けされた３つのフィルタが所定の形式で配列されたカラーフィルタと、前記カラーフィルタが受光面上に設けられた撮像素子とを備え、前記３つのフィルタは、前記１組に含まれる全ての画素で同一のフィルタとなり、前記組毎に異なるフィルタとなるように配列されていることを特徴とする。
また、本発明に係る医療用観察システムは、上述した医療用撮像装置と、前記医療用撮像装置にて撮像された画像を表示する表示装置とを備えることを特徴とする。
本発明に係る医療用撮像装置は、撮像部の駆動モードを第１〜第３駆動モードの少なくとも２つの駆動モードのいずれかに設定するモード設定部を備える。
ここで、第１駆動モードは、撮像部における全画素の露光時間を同一とし、当該全画素の画素毎の各画素信号をそれぞれ１画素の画素信号として出力する駆動モードである。すなわち、第１駆動モードは、撮像部を通常駆動させる通常モードである。
また、第２駆動モードは、撮像部における全画素のうち隣接する複数の画素を１組として当該全画素を複数組に組分けし、当該１組に含まれる全ての画素の少なくともいずれかの画素を他の画素とは異なる露光時間とし、当該組毎に１組に含まれる全ての画素の画素信号を加算した各加算画素信号をそれぞれ１画素の画素信号として出力する駆動モードである。すなわち、第２駆動モードは、１組に含まれる露光時間が異なる各画素の各画素信号を加算することで、低い入射光量のときに感度を上げ、高い入射光量のときに感度を下げ、広いダイナミックレンジを持つことが可能なＨＤＲ（High Dynamic Range）モードである。
さらに、第３駆動モードは、撮像部における全画素の露光時間を同一とし、上述した組毎に１組に含まれる全ての画素の画素信号を加算した各加算画素信号をそれぞれ１画素の画素信号として出力する駆動モードである。すなわち、第３駆動モードは、１組に含まれる露光時間が同一の各画素の各画素信号を加算して１画素当たり（加算画素信号）の信号レベルを上げることで、低い入射光量のときに感度を上げることが可能な高感度モードである。
そして、例えば、観察に適した画像を表示している場合には、撮像部の駆動モードを第１駆動モード（通常モード）に設定する。一方、観察に適していない画像（明るい部分が白飛びした画像、暗い部分が黒潰れした画像、あるいは、鉗子やガーゼが被写体に入り込み全体的に明るくなった画像等）を表示している場合には、撮像部の駆動モードを第２駆動モード（ＨＤＲモード）または第３駆動モード（高感度モード）に設定する。このように撮像部の駆動モードを設定することで、観察に適した画像を表示することが可能となり、利便性の向上を図ることができる。
したがって、本発明に係る医療用撮像装置によれば、感度の異なる複数の撮像素子を搭載する必要がなく、構造を複雑化させずに利便性の向上を図ることができる、という効果を奏する。
また、本発明に係る医療用観察システムは、上述した医療用撮像装置を備えるため、上述した医療用撮像装置と同様の作用及び効果を奏する。
図１は、本実施の形態１に係る医療用観察システムの概略構成を示す図である。 図２は、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３Ａは、撮像素子の画素の配列状態を模式的に示した図であって、通常モードを説明する図である。 図３Ｂは、撮像素子の画素の配列状態を模式的に示した図であって、ＨＤＲモードを説明する図である。 図３Ｃは、撮像素子の画素の配列状態を模式的に示した図であって、高感度モードを説明する図である。 図４は、制御装置の動作を示すフローチャートである。 図５Ａは、第１のパターンとなるヒストグラムの一例を示す図である。 図５Ｂは、ＨＤＲ用Ｙガンマカーブの一例を示す図である。 図６Ａは、第２のパターンとなるヒストグラムの一例を示す図である。 図６Ｂは、高感度用Ｙガンマカーブの一例を示す図である。 図７Ａは、第３のパターンとなるヒストグラムの一例を示す図である。 図７Ｂは、第１通常用Ｙガンマカーブの一例を示す図である。 図８Ａは、第４のパターンとなるヒストグラムの一例を示す図である。 図８Ｂは、第２通常用Ｙガンマカーブの一例を示す図である。 図９は、図２に対応した図であって、本実施の形態２に係る医療用観察システムの概略構成を示す図である。 図１０は、図２に対応した図であって、本実施の形態３に係る医療用観察システムの概略構成を示す図である。 図１１は、マスクエッジ検出処理を説明する図である。 図１２は、制御装置の動作を示すフローチャートである。 図１３は、本実施の形態４に係る医療用観察システムの概略構成を示す図である。 図１４は、本実施の形態５に係る医療用観察システムの概略構成を示す図である。 図１５Ａは、本実施の形態１〜５の変形例１を示す図である。 図１５Ｂは、本実施の形態１〜５の変形例１を示す図である。 図１５Ｃは、本実施の形態１〜５の変形例１を示す図である。 図１５Ｄは、本実施の形態１〜５の変形例１を示す図である。 図１６は、本実施の形態１〜５の変形例２を示す図である。 図１７は、本実施の形態１〜５の変形例３を示す図である。 図１８は、本実施の形態１〜５の変形例４を示す図である。
以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本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、同一の部分には同一の符号を付している。
（実施の形態１）
〔医療用観察システムの概略構成〕
図１は、本実施の形態１に係る医療用観察システム１の概略構成を示す図である。
医療用観察システム１は、医療分野において用いられ、生体内等の被検体を観察する装置である。この医療用観察システム１は、図１に示すように、挿入部２と、光源装置３と、ライトガイド４と、カメラヘッド５と、第１伝送ケーブル６と、表示装置７と、第２伝送ケーブル８と、制御装置９と、第３伝送ケーブル１０とを備える。
挿入部２は、硬性内視鏡で構成されている。すなわち、挿入部２は、硬質または少なくとも一部が軟質で細長形状を有し、生体内に挿入される。この挿入部２内には、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。
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による制御の下、当該ライトガイド４の一端に生体内を照明するための光を供給する。
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。そして、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。挿入部２に供給された光は、当該挿入部２の先端から出射され、生体内に照射される。生体内に照射された光（被写体像）は、挿入部２内の光学系により集光される。
カメラヘッド５は、挿入部２の基端（接眼部２１（図１））に着脱自在に接続される。そして、カメラヘッド５は、制御装置９による制御の下、挿入部２にて集光された被写体像を撮像し、当該撮像による画像信号（ＲＡＷ信号）を出力する。当該画像信号は、例えば、４Ｋ以上の画像信号である。
なお、カメラヘッド５の詳細な構成については、後述する。
第１伝送ケーブル６は、一端がコネクタＣＮ１（図１）を介して制御装置９に着脱自在に接続され、他端がコネクタＣＮ２（図１）を介してカメラヘッド５に着脱自在に接続される。そして、第１伝送ケーブル６は、カメラヘッド５から出力される画像信号を制御装置９に伝送するとともに、制御装置９から出力される制御信号、同期信号、クロック、及び電力等をカメラヘッド５にそれぞれ伝送する。
なお、第１伝送ケーブル６を介したカメラヘッド５から制御装置９への画像信号の伝送は、当該画像信号を光信号で伝送してもよく、あるいは、電気信号で伝送しても構わない。第１伝送ケーブル６を介した制御装置９からカメラヘッド５への制御信号、同期信号、クロックの伝送も同様である。
表示装置７は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）等を用いた表示ディスプレイを用いて構成され、制御装置９にて処理された映像信号に基づく画像を表示する。
第２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。そして、第２伝送ケーブル８は、制御装置９にて処理された映像信号を表示装置７に伝送する。
制御装置９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を含んで構成され、光源装置３、カメラヘッド５、及び表示装置７の動作を統括的に制御する。
なお、制御装置９の詳細な構成については、後述する。
第３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。そして、第３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。
〔カメラヘッドの構成〕
次に、カメラヘッド５の構成について説明する。
図２は、カメラヘッド５及び制御装置９の構成を示すブロック図である。
なお、図２では、説明の便宜上、制御装置９及びカメラヘッド５と第１伝送ケーブル６との間のコネクタＣＮ１，ＣＮ２、制御装置９及び表示装置７と第２伝送ケーブル８との間のコネクタの図示を省略している。
カメラヘッド５は、図２に示すように、レンズユニット５１と、アイリス５２と、駆動部５３と、撮像部５４と、通信部５５とを備える。
レンズユニット５１は、光軸に沿って移動可能な１または複数のレンズを用いて構成され、挿入部２にて集光された被写体像を撮像部５４（撮像素子５４１）の撮像面に結像する。また、レンズユニット５１には、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（図示略）が設けられている。
アイリス５２は、レンズユニット５１が集光した光の入射量を制限することで露出の調整を行う。
駆動部５３は、制御装置９による制御の下、上述した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５１の画角や焦点を変化させる。また、駆動部５３は、制御装置９による制御の下、アイリス５２を駆動することで撮像部５４に入射する光の光量を調整する。
図３Ａないし図３Ｃは、撮像素子５４１の画素Ｐｉの配列状態を模式的に示す図である。具体的に、図３Ａは、通常モードを説明する図である。図３Ｂは、ＨＤＲモードを説明する図である。図３Ｃは、高感度モードを説明する図である。
撮像部５４は、制御装置９による制御の下、通常モード、ＨＤＲモード、及び高感度モードのいずれかの駆動モードで駆動し、生体内を撮像する。この撮像部５４は、挿入部２にて集光され、レンズユニット５１が結像した被写体像を受光して電気信号に変換するＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子５４１（図２）、及び撮像素子５４１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）を行って画像信号を出力する信号処理部（図示略）等が一体形成されたセンサチップを用いて構成され、Ａ／Ｄ変換後の画像信号（デジタル信号）を出力する。なお、上述した信号処理部（図示略）は、撮像素子５４１と一体形成せずに別体としても構わない。
ここで、撮像素子５４１の撮像面（受光面）には、透過させる光（Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青））の波長帯域に応じてグループ分けされた３つのフィルタが所定の形式で配列されたカラーフィルタ５４２（図２）が設けられている。
より具体的に、カラーフィルタ５４２は、図３Ａないし図３Ｃに示すように、Ｒの波長帯域の光を透過させるＲフィルタ５４２Ｒと、Ｂの波長帯域の光を透過させるＢフィルタ５４２Ｂと、Ｇの波長帯域の光を透過させるＧフィルタ５４２Ｇとを有する。なお、図３Ａないし図３Ｃでは、Ｒフィルタ５４２Ｒが配設された画素Ｐｉに「Ｒ」の文字を付し、Ｇフィルタ５４２Ｇが配設された画素Ｐｉに「Ｇ」の文字を付し、Ｂフィルタ５４２Ｂが配設された画素Ｐｉに対して「Ｂ」の文字を付している。
すなわち、撮像部５４にて生成された画像信号は、画素Ｐｉ毎に、各Ｒ，Ｇ，Ｂフィルタ５４２Ｒ，５４２Ｇ，５４２Ｂに対応するＲ，Ｇ，Ｂのいずれかの成分情報（画素信号）を含む。
なお、本実施の形態１では、撮像素子５４１の全画素は、図３Ａないし図３Ｃに破線で示したように、隣接する４つの画素Ｐｉ（同一の列にそれぞれ２つの画素Ｐｉを有し、同一の行にそれぞれ２つの画素Ｐｉを有する４つの画素Ｐｉ）を１組として複数組に組分けされている。そして、Ｒ，Ｇ，Ｂフィルタ５４２Ｒ，５４２Ｇ，５４２Ｂは、１組に含まれる４つの画素Ｐｉで同一のフィルタとなり、当該１組（４つの画素Ｐｉ）を１つの画素と考えた場合にベイヤ配列で配列されている。
以下、通常モード、ＨＤＲモード、及び高感度モードについて図３Ａないし図３Ｃを参照しつつ説明する。なお、図３Ａないし図３Ｃでは、各画素Ｐｉの色の濃さにより、当該各画素Ｐｉの露光時間（電子シャッタの間隔）を表現している（色が薄いほど露光時間が短い）。
通常モードである場合には、撮像素子５４１の全画素の露光時間は、図３Ａに示すように、全て同一（例えば、フレームレートが６０ｆｐｓである場合には１／６０[秒]）に設定される。そして、撮像部５４は、各画素Ｐｉから出力した各画素信号をそれぞれ１画素の画素信号として出力する。すなわち、通常モードは、撮像部５４を通常駆動させる駆動モードであり、本発明に係る第１駆動モードに相当する。
ＨＤＲモードである場合には、撮像素子５４１の全画素において、１組に含まれる４つの画素Ｐｉの少なくともいずれかの画素Ｐｉは、他の画素Ｐｉとは異なる露光時間に設定される。より具体的に、撮像素子５４１の全画素において、１組に含まれる４つの画素Ｐｉのうち対角にある２つの画素Ｐｉ１の露光時間は、図３Ｂに示すように、全て同一（例えば、フレームレートが６０ｆｐｓである場合には１／６０[秒]）に設定される。また、撮像素子５４１の全画素において、１組に含まれる４つの画素Ｐｉのうち対角にある他の２つの画素Ｐｉ２の露光時間は、画素Ｐｉ１の露光時間よりも短く、全て同一（例えば、フレームレートが６０ｆｐｓである場合には１／１２０[秒]）に設定される。そして、撮像部５４は、組毎に１組に含まれる４つの画素Ｐｉ１，Ｐｉ２の画素信号を加算した各加算画素信号をそれぞれ１画素Ｐｉ´（図３Ｂ）の画素信号として出力する。すなわち、ＨＤＲモードは、１組に含まれる露光時間が異なる４つの画素Ｐｉ１，Ｐｉ２の各画素信号を加算することで、低い入射光量のときに感度を上げ、高い入射光量のときに感度を下げ、広いダイナミックレンジを持つことが可能な駆動モードであり、本発明に係る第２駆動モードに相当する。
高感度モードである場合には、撮像素子５４１の全画素の露光時間は、図３Ｃに示すように、全て同一（例えば、フレームレートが６０ｆｐｓである場合には１／６０[秒]）に設定される。そして、撮像部５４は、組毎に１組に含まれる４つの画素Ｐｉの画素信号を加算した各加算画素信号をそれぞれ１画素Ｐｉ´（図３Ｃ）の画素信号として出力する。すなわち、高感度モードは、１組に含まれる露光時間が同一の４つの画素Ｐｉの各画素信号を加算して１画素Ｐｉ´当たりの信号レベルを上げることで、低い入射光量のときに感度を上げることが可能な駆動モードであり、本発明に係る第３駆動モードに相当する。
通信部５５は、第１伝送ケーブル６を介して、撮像部５４から出力される画像信号を制御装置９に送信するトランスミッタとして機能する。この通信部５５は、例えば、第１伝送ケーブル６を介して、制御装置９との間で、１Ｇｂｐｓ以上の伝送レートで画像信号の通信を行う高速シリアルインターフェースで構成されている。
〔制御装置の構成〕
次に、制御装置９の構成について図２を参照しながら説明する。
制御装置９は、図２に示すように、通信部９１と、信号処理部９２と、表示制御部９３と、制御部９４と、入力部９５と、出力部９６と、記憶部９７とを備える。
通信部９１は、第１伝送ケーブル６を介して、カメラヘッド５（通信部５５）から出力される画像信号を受信するレシーバとして機能する。この通信部９１は、例えば、通信部５５との間で、１Ｇｂｐｓ以上の伝送レートで画像信号の通信を行う高速シリアルインターフェースで構成されている。
信号処理部９２は、制御部９４による制御の下、カメラヘッド５（通信部５５）から出力され、通信部９１にて受信した画像信号（ＲＡＷ信号）を処理する。この信号処理部９２は、図２に示すように、ＲＡＷ処理部９２１と、ＲＧＢ処理部９２２と、ＹＣ処理部９２３とを備える。
ＲＡＷ処理部９２１は、通信部９１にて受信した画像信号（ＲＡＷ信号）に対してデモザイク処理等のＲＡＷ処理を施し、当該ＲＡＷ信号（画像信号）をＲＧＢ信号（画像信号）に変換する。
ＲＧＢ処理部９２２は、ＲＡＷ処理部９２１にてＲＡＷ処理が施された画像信号（ＲＧＢ信号）に対して、ホワイトバランス、ＲＧＢガンマ補正、及びＹＣ変換（ＲＧＢ信号を輝度信号及び色差信号（Ｙ，ＣＢ／ＣＲ信号）に変換）等のＲＧＢ処理を施す。
ＹＣ処理部９２３は、ＲＧＢ処理部９２２にてＲＧＢ処理が施された画像信号（Ｙ，ＣＢ／ＣＲ信号）を処理する。このＹＣ処理部９２３は、図２に示すように、Ｙガンマ補正部９２３１と、ヒストグラム算出部９２３２とを備える。
Ｙガンマ補正部９２３１は、ＲＧＢ処理部９２２にてＲＧＢ処理が施された画像信号（Ｙ，ＣＢ／ＣＲ信号）を構成する輝度信号（Ｙ信号）に対してＹガンマ補正を施す。ここで、当該Ｙガンマ補正でのＹガンマカーブは、制御部９４にて設定される撮像部５４の駆動モードに応じて変更される。すなわち、当該Ｙガンマ補正でのＹガンマカーブは、撮像部５４の駆動モードが通常モードに設定されている場合と、ＨＤＲモードに設定されている場合と、高感度モードに設定されている場合とで異なる。
ヒストグラム算出部９２３２は、ＲＧＢ処理部９２２にてＲＧＢ処理が施された画像信号（Ｙ，ＣＢ／ＣＲ信号）を構成する輝度信号（Ｙ信号）に基づいて、画素毎の当該輝度信号（Ｙ信号）のヒストグラムを算出する。
表示制御部９３は、Ｙガンマ補正部９２３１にてＹガンマ補正が施された輝度信号（Ｙ信号）とＲＧＢ処理部９２２にてＲＧＢ処理が施された画像信号（Ｙ，ＣＢ／ＣＲ信号）を構成する色差信号（ＣＢ／ＣＲ信号）とから表示用の映像信号を生成する。そして、表示制御部９３は、第２伝送ケーブル８を介して、当該映像信号を表示装置７に出力する。
制御部９４は、例えば、ＣＰＵ等を用いて構成され、第１，第３伝送ケーブル６，１０を介して制御信号を出力することで、光源装置３、及びカメラヘッド５の動作を制御するとともに、制御装置９全体の動作を制御する。この制御部９４は、図２に示すように、モード設定部９４１と、撮像制御部９４２とを備える。
モード設定部９４１は、ヒストグラム算出部９２３２にて算出されたヒストグラムに基づいて、撮像部５４の駆動モードを通常モード、ＨＤＲモード、及び高感度モードのいずれかに設定する。
撮像制御部９４２は、第１伝送ケーブル６を介して撮像部５４に制御信号を出力し、モード設定部９４１にて設定された駆動モードで撮像部５４を駆動させる。
入力部９５は、マウス、キーボード、及びタッチパネル等の操作デバイスを用いて構成され、ユーザによる操作を受け付ける。
出力部９６は、スピーカやプリンタ等を用いて構成され、各種情報を出力する。
記憶部９７は、制御部９４が実行するプログラムや、制御部９４の処理に必要な情報等を記憶する。
以上説明したカメラヘッド５、第１伝送ケーブル６、及び制御装置９は、本発明に係る医療用撮像装置１００（図１，図２）としての機能を有する。
〔制御装置の動作〕
次に、上述した制御装置９の動作について説明する。
図４は、制御装置９の動作を示すフローチャートである。
なお、以下では、ＹＣ処理部９２３、モード設定部９４１、及び撮像制御部９４２の動作を主に説明する。
先ず、ヒストグラム算出部９２３２は、ＲＧＢ処理部９２２にてＲＧＢ処理が施された画像信号（Ｙ，ＣＢ／ＣＲ信号）を構成する輝度信号（Ｙ信号）を入力し（ステップＳ１）、画素毎の当該輝度信号（Ｙ信号）のヒストグラムを算出する（ステップＳ２）。
ステップＳ２の後、モード設定部９４１は、ステップＳ２にて算出されたヒストグラムが第１のパターンのヒストグラムであるか否かを判定する（ステップＳ３）。
図５Ａは、第１のパターンのヒストグラムの一例を示す図である。
なお、図５Ａでは、頻度が第１閾値Ｔｈ１を超えるピークをピークＰＥとしている。また、輝度値において、第２閾値Ｔｈ２以下の領域を暗領域Ａｒ１とし、第２閾値Ｔｈ２よりも高い第３閾値Ｔｈ３以上の領域を明領域Ａｒ２とし、暗領域Ａｒ１及び明領域Ａｒ２の間の領域を中間領域Ａｒ３としている。図６Ａ、図７Ａ、及び図８Ａでも同様である。
例えば、第１のパターンのヒストグラムでは、図５Ａに示すように、ピークＰＥが少なくとも２つ存在する。また、当該少なくとも２つのピークＰＥは、暗領域Ａｒ１及び明領域Ａｒ２にそれぞれ位置している。
すなわち、モード設定部９４１は、ステップＳ３において、ステップＳ２にて算出されたヒストグラムからピークＰＥを頻度の高い順に３つ検出する。そして、モード設定部９４１は、当該検出した３つのピークＰＥの少なくとも２つのピークＰＥが暗領域Ａｒ１及び明領域Ａｒ２にそれぞれ位置しているか否かを判定する。これにより、モード設定部９４１は、ステップＳ２にて算出されたヒストグラムが第１のパターンのヒストグラムであるか否かを判定する。
第１のパターンのヒストグラムであると判定した場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）には、モード設定部９４１は、撮像部５４の駆動モードをＨＤＲモードに設定する（ステップＳ４）。そして、撮像制御部９４２は、第１伝送ケーブル６を介して撮像部５４に制御信号を出力し、ＨＤＲモードで撮像部５４を駆動させる。
ステップＳ４の後、制御部９４は、Ｙガンマ補正でのＹガンマカーブをＨＤＲ用Ｙガンマカーブに設定する（ステップＳ５）。そして、Ｙガンマ補正部９２３１は、ＲＧＢ処理部９２２にてＲＧＢ処理が施された画像信号（Ｙ，ＣＢ／ＣＲ信号）を構成する輝度信号（Ｙ信号）に対して当該ＨＤＲ用ＹガンマカーブによりＹガンマ補正を施す。ステップＳ５の後、制御装置９は、ステップＳ１に戻る。
図５Ｂは、ＨＤＲ用Ｙガンマカーブの一例を示す図である。
例えば、ＨＤＲ用Ｙガンマカーブは、図５Ｂに示すように、入力した輝度信号（Ｙ信号）の輝度値が低い画素については当該輝度値をより高く補正し、輝度値が高い画素については当該輝度値をより低く補正するガンマカーブである。
また、第１のパターンのヒストグラムではないと判定した場合（ステップＳ３：Ｎｏ）には、モード設定部９４１は、ステップＳ２にて算出されたヒストグラムが第２のパターンのヒストグラムであるか否かを判定する（ステップＳ６）。
図６Ａは、第２のパターンのヒストグラムの一例を示す図である。
例えば、第２のパターンのヒストグラムでは、図６Ａに示すように、ピークＰＥが少なくとも１つ存在する。また、当該少なくとも１つのピークＰＥは、明領域Ａｒ２には位置しておらず、暗領域Ａｒ１に位置している。
すなわち、モード設定部９４１は、ステップＳ６において、ステップＳ２にて算出されたヒストグラムからピークＰＥを頻度の高い順に３つ検出する。そして、モード設定部９４１は、当該検出した３つのピークＰＥのいずれのピークＰＥも明領域Ａｒ２に位置しておらず、当該検出した３つのピークＰＥの少なくとも１つのピークＰＥが暗領域Ａｒ１に位置しているか否かを判定する。これにより、モード設定部９４１は、ステップＳ２にて算出されたヒストグラムが第２のパターンのヒストグラムであるか否かを判定する。
第２のパターンのヒストグラムであると判定した場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）には、モード設定部９４１は、撮像部５４の駆動モードを高感度モードに設定する（ステップＳ７）。そして、撮像制御部９４２は、第１伝送ケーブル６を介して撮像部５４に制御信号を出力し、高感度モードで撮像部５４を駆動させる。
ステップＳ７の後、制御部９４は、Ｙガンマ補正でのＹガンマカーブを高感度用Ｙガンマカーブに設定する（ステップＳ８）。そして、Ｙガンマ補正部９２３１は、ＲＧＢ処理部９２２にてＲＧＢ処理が施された画像信号（Ｙ，ＣＢ／ＣＲ信号）を構成する輝度信号（Ｙ信号）に対して当該高感度用ＹガンマカーブによりＹガンマ補正を施す。ステップＳ８の後、制御装置９は、ステップＳ１に戻る。
図６Ｂは、高感度用Ｙガンマカーブの一例を示す図である。
例えば、高感度用Ｙガンマカーブは、図６Ｂに示すように、入力した輝度信号（Ｙ信号）の輝度値が高い画素については補正を行わず、輝度値が低い画素については当該輝度値をより高く補正するガンマカーブである。
また、第２のパターンのヒストグラムではないと判定した場合（ステップＳ６：Ｎｏ）には、モード設定部９４１は、ステップＳ２にて算出されたヒストグラムが第３のパターンのヒストグラムであるか否かを判定する（ステップＳ９）。
図７Ａは、第３のパターンのヒストグラムの一例を示す図である。
例えば、第３のパターンのヒストグラムでは、図７Ａに示すように、ピークＰＥが少なくとも１つ存在する。また、当該少なくとも１つのピークＰＥは、暗領域Ａｒ１には位置しておらず、明領域Ａｒ２に位置している。
すなわち、モード設定部９４１は、ステップＳ９において、ステップＳ２にて算出されたヒストグラムからピークＰＥを頻度の高い順に３つ検出する。そして、モード設定部９４１は、当該検出した３つのピークＰＥのいずれのピークＰＥも暗領域Ａｒ１に位置しておらず、当該検出した３つのピークＰＥの少なくとも１つのピークＰＥが明領域Ａｒ２に位置しているか否かを判定する。これにより、モード設定部９４１は、ステップＳ２にて算出されたヒストグラムが第３のパターンのヒストグラムであるか否かを判定する。
第３のパターンのヒストグラムであると判定した場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）には、モード設定部９４１は、撮像部５４の駆動モードを通常モードに設定する（ステップＳ１０）。そして、撮像制御部９４２は、第１伝送ケーブル６を介して撮像部５４に制御信号を出力し、通常モードで撮像部５４を駆動させる。
ステップＳ１０の後、制御部９４は、Ｙガンマ補正でのＹガンマカーブを第１通常用Ｙガンマカーブに設定する（ステップＳ１１）。そして、Ｙガンマ補正部９２３１は、ＲＧＢ処理部９２２にてＲＧＢ処理が施された画像信号（Ｙ，ＣＢ／ＣＲ信号）を構成する輝度信号（Ｙ信号）に対して当該第１通常用ＹガンマカーブによりＹガンマ補正を施す。ステップＳ１１の後、制御装置９は、ステップＳ１に戻る。
図７Ｂは、第１通常用Ｙガンマカーブの一例を示す図である。
例えば、第１通常用Ｙガンマカーブは、図７Ｂに示すように、入力した輝度信号（Ｙ信号）の輝度値が低い画素については補正を行わず、輝度値が高い画素については当該輝度値をより低く補正するガンマカーブである。
また、第３のパターンのヒストグラムではないと判定した場合（ステップＳ９：Ｎｏ）には、モード設定部９４１は、ステップＳ２にて算出されたヒストグラムが第４のパターンのヒストグラムであると判定する。
図８Ａは、第４のパターンのヒストグラムの一例を示す図である。
例えば、第４のパターンのヒストグラムでは、図８Ａに示すように、ピークＰＥが存在しない、あるいは、ピークＰＥが存在していても当該ピークＰＥは暗領域Ａｒ１及び明領域Ａｒ２のいずれにも位置していない。
そして、モード設定部９４１は、撮像部５４の駆動モードを通常モードに設定する（ステップＳ１２）。また、撮像制御部９４２は、第１伝送ケーブル６を介して撮像部５４に制御信号を出力し、通常モードで撮像部５４を駆動させる。
ステップＳ１２の後、制御部９４は、Ｙガンマ補正でのＹガンマカーブを第２通常用Ｙガンマカーブに設定する（ステップＳ１３）。そして、Ｙガンマ補正部９２３１は、ＲＧＢ処理部９２２にてＲＧＢ処理が施された画像信号（Ｙ，ＣＢ／ＣＲ信号）を構成する輝度信号（Ｙ信号）に対して当該第２通常用ＹガンマカーブによりＹガンマ補正を施す。ステップＳ１３の後、制御装置９は、ステップＳ１に戻る。
図８Ｂは、第２通常用Ｙガンマカーブの一例を示す図である。
例えば、第２通常用Ｙガンマカーブは、図８Ｂに示すように、リニアであり、入力した輝度信号（Ｙ信号）をそのまま出力するガンマカーブである。すなわち、当該第２通常用Ｙガンマカーブでは、Ｙガンマ補正部９２３１は、輝度信号（Ｙ信号）に対してＹガンマ補正を行わない。
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果を奏する。
本実施の形態１に係る医療用撮像装置１００は、撮像部５４の駆動モードを通常モード、ＨＤＲモード、及び高感度モードのいずれかに設定するモード設定部９４１を備える。
そして、観察に適した画像を表示している場合には、撮像部５４の駆動モードを通常モードに設定する。一方、観察に適していない画像（明るい部分が白飛びした画像、暗い部分が黒潰れした画像、あるいは、鉗子やガーゼが被写体に入り込み全体的に明るくなった画像等）を表示している場合には、撮像部５４の駆動モードをＨＤＲモードまたは高感度モードに設定する。このように撮像部５４の駆動モードを設定することで、観察に適した画像を表示することが可能となり、利便性の向上を図ることができる。
したがって、本実施の形態１に係る医療用撮像装置１００によれば、感度の異なる複数の撮像素子を搭載する必要がなく、構造を複雑化させずに利便性の向上を図ることができる、という効果を奏する。
また、本実施の形態１に係る医療用撮像装置１００では、モード設定部９４１は、画素毎の輝度信号（Ｙ信号）のヒストグラムに基づいて撮像部５４の駆動モードを設定する。
このため、撮像部５４にて撮像された画像が観察に適した画像であるか否かを適切に判別し、当該画像の状態（ヒストグラム）に応じた駆動モードに適切に設定することができる。例えば、全体に占める割合として明るい領域及び暗い領域の双方の割合が高い画像（図５Ａ）である場合には、ＨＤＲモードに設定することができる。また、全体に占める割合として暗い領域の割合が高い画像（図６Ａ）である場合には、高感度モードに設定することができる。
また、本実施の形態１に係る医療用撮像装置１００では、撮像部５４にて撮像された画像における画素毎の輝度信号（Ｙ信号）に対してＹガンマ補正を施すＹガンマ補正部９２３１を備える。また、当該Ｙガンマ補正でのＹガンマカーブは、撮像部５４の駆動モードに応じて異なる（図５Ｂ，図６Ｂ，図７Ｂ，図８Ｂ）。
このため、撮像部５４の駆動モードの変更とともにＹガンマ補正を行うことにより、上述した観察に適した画像を表示することが可能となる、という効果をさらに高めることができる。
（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。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図９は、図２に対応した図であって、本実施の形態２に係る医療用観察システム１Ａの概略構成を示す図である。
本実施の形態２に係る医療用観察システム１Ａ（制御装置９Ａ（信号処理部９２Ａ（ＹＣ処理部９２３Ａ））は、図９に示すように、上述した実施の形態１で説明した医療用観察システム１に対して、Ｙガンマ補正部９２３１が省略されている点が異なるのみである。すなわち、本実施の形態２に係る医療用観察システム１Ａでは、ＲＧＢ処理部９２２にてＲＧＢ処理が施された画像信号（Ｙ，ＣＢ／ＣＲ信号）を構成する輝度信号（Ｙ信号）に対してＹガンマ補正を行わない。すなわち、本実施の形態２に係る制御装置９Ａの動作では、上述した実施の形態１で説明した制御装置９の動作（図４）において、ステップＳ５，Ｓ８，Ｓ１１，Ｓ１３が省略される。また、本実施の形態２に係る表示制御部９３は、ＲＧＢ処理部９２２にてＲＧＢ処理が施された画像信号（Ｙ，ＣＢ／ＣＲ信号）から表示用の映像信号を生成する。
そして、カメラヘッド５、第１伝送ケーブル６、及び制御装置９Ａは、本発明に係る医療用撮像装置１００Ａ（図９）としての機能を有する。
以上説明した本実施の形態２のようにＹガンマ補正部９２３１を省略した構成を採用した場合であっても、上述した実施の形態１と同様の効果を奏する。
（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。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図１０は、図２に対応した図であって、本実施の形態３に係る医療用観察システム１Ｂの概略構成を示す図である。
本実施の形態３に係る医療用観察システム１Ｂ（制御装置９Ｂ（信号処理部９２Ｂ（ＹＣ処理部９２３Ｂ）））では、図１０に示すように、上述した実施の形態１で説明した医療用観察システム１に対して、マスクエッジ検出処理を実行するエッジ検出部９２３３が追加されている。
図１１は、マスクエッジ検出処理を説明する図である。具体的に、図１１（ａ）は、撮像部５４にて撮像された撮像画像ＣＩの一例を示す図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示した撮像画像ＣＩ中の水平ラインＬ５での輝度値の分布を示す図である。
ここで、生体内にて反射され、挿入部２内に集光された光（被写体像）は、断面略円形である。このため、撮像部５４にて撮像された撮像画像ＣＩ内の被写体像ＳＩは、図１１（ａ）に示すように、略円形となる。すなわち、撮像画像ＣＩは、被写体像ＳＩと、当該被写体像ＳＩ以外のマスク領域ＭＡ（図１１（ａ）の黒塗りの部分）とを含む。
そして、エッジ検出部９２３３は、以下に示すマスクエッジ検出処理を実行することにより、被写体像ＳＩとマスク領域ＭＡとの境界点ＢＰ（図１１（ａ））を検出する。
具体的に、エッジ検出部９２３３は、図１１（ａ）に示すように、ＲＧＢ処理部９２２にてＲＧＢ処理が施された画像信号（Ｙ，ＣＢ／ＣＲ信号）を構成する輝度信号（Ｙ信号）に基づいて、撮像画像ＣＩ内の複数本（本実施の形態３では１４本）の水平ラインＬ１〜Ｌ１４での輝度値の分布をそれぞれ検出する。ここで、撮像画像ＣＩにおいて、被写体像ＳＩの領域は、マスク領域ＭＡよりも輝度値が高い。すなわち、例えば、水平ラインＬ５での輝度分布は、図１１（ｂ）に示すように、被写体像ＳＩとマスク領域ＭＡとの２つの境界点ＢＰの間で輝度値が高くなり、その他の部分で輝度値が低くなる。このため、エッジ検出部９２３３は、複数本の水平ラインＬ１〜Ｌ１４での輝度値の分布をそれぞれ検出することにより、被写体像ＳＩとマスク領域ＭＡとの複数の境界点ＢＰを認識することができる。また、エッジ検出部９２３３は、認識した複数の境界点ＢＰに基づいて、当該複数の境界点ＢＰで囲まれる被写体像ＳＩの領域を認識する。
また、本実施の形態３に係るＹガンマ補正部９２３１Ｂは、ＲＧＢ処理部９２２にてＲＧＢ処理が施された画像信号（Ｙ，ＣＢ／ＣＲ信号）を構成する輝度信号（Ｙ信号）のうち、エッジ検出部９２３３にて認識された複数の境界点ＢＰで囲まれる被写体像ＳＩの領域内の画素に相当する輝度信号（Ｙ信号）に対してのみ、モード設定部９４１にて設定されたいずれかのＹガンマカーブによりＹガンマ補正を施す。そして、Ｙガンマ補正部９２３１Ｂは、エッジ検出部９２３３にて認識された複数の境界点ＢＰで囲まれる被写体像ＳＩの領域以外の画素に相当する輝度信号（Ｙ信号）に対してＹガンマ補正を行わない。
さらに、本実施の形態３に係るヒストグラム算出部９２３２Ｂは、ＲＧＢ処理部９２２にてＲＧＢ処理が施された画像信号（Ｙ，ＣＢ／ＣＲ信号）を構成する輝度信号（Ｙ信号）のうち、エッジ検出部９２３３にて認識された複数の境界点ＢＰで囲まれる被写体像ＳＩの領域内の画素毎の当該輝度信号（Ｙ信号）のヒストグラムを算出する。
そして、カメラヘッド５、第１伝送ケーブル６、及び制御装置９Ｂは、本発明に係る医療用撮像装置１００Ｂ（図１０）としての機能を有する。
図１２は、制御装置９Ｂの動作を示すフローチャートである。
本実施の形態３に係る制御装置９Ｂの動作では、図１２に示すように、上述した実施の形態１で説明した制御装置９の動作（図４）に対して、ステップＳ１４が追加されているとともに、ステップＳ２，Ｓ５，Ｓ８，Ｓ１１，Ｓ１３の代わりにステップＳ２Ｂ，Ｓ５Ｂ，Ｓ８Ｂ，Ｓ１１Ｂ，Ｓ１３Ｂが採用されている。このため、以下では、ステップＳ１４，Ｓ２Ｂ，Ｓ５Ｂ，Ｓ８Ｂ，Ｓ１１Ｂ，Ｓ１３Ｂのみを説明する。
ステップＳ１４は、ステップＳ１の後に実行される。
具体的に、エッジ検出部９２３３は、ステップＳ１４において、マスクエッジ検出処理を実行する。
ステップＳ１４の後、ステップＳ２Ｂにおいて、ヒストグラム算出部９２３２Ｂは、ＲＧＢ処理部９２２にてＲＧＢ処理が施された画像信号（Ｙ，ＣＢ／ＣＲ信号）を構成する輝度信号（Ｙ信号）のうち、ステップＳ１４で認識された複数の境界点ＢＰで囲まれる被写体像ＳＩの領域内の画素毎の当該輝度信号（Ｙ信号）のヒストグラムを算出する。
また、ステップＳ５Ｂ，Ｓ８Ｂ，Ｓ１１Ｂ，Ｓ１３Ｂでは、Ｙガンマ補正部９２３１Ｂは、ＲＧＢ処理部９２２にてＲＧＢ処理が施された画像信号（Ｙ，ＣＢ／ＣＲ信号）を構成する輝度信号（Ｙ信号）のうち、ステップＳ１４で認識された複数の境界点ＢＰで囲まれる被写体像ＳＩの領域内の画素に相当する輝度信号（Ｙ信号）に対してのみ、いずれかのＹガンマカーブによりＹガンマ補正を施す。
以上説明した本実施の形態３によれば、上述した実施の形態１と同様の効果の他、以下の効果を奏する。
ところで、マスク領域ＭＡ内の画素に相当する輝度信号（Ｙ信号）に対してＹガンマ補正を行うと、当該マスク領域ＭＡ内の黒色部分が正しく黒として表示されない所謂、黒浮が生じ、ノイズが目立ってしまう場合がある。
本実施の形態３に係る制御装置９Ｂは、被写体像ＳＩとマスク領域ＭＡとの境界点ＢＰを検出するエッジ検出部９２３３を備える。そして、Ｙガンマ補正部９２３１Ｂは、境界点ＢＰで囲まれる被写体像ＳＩの領域内の画素に相当する輝度信号（Ｙ信号）に対してのみＹガンマ補正を行う。
このため、マスク領域ＭＡに黒浮きが生じることがなく、撮像画像ＣＩを適切に表示することができる。
また、撮像画像ＣＩにおける全画素について画素毎の輝度信号（Ｙ信号）のヒストグラムを算出した場合には、黒色となる輝度値の低いマスク領域ＭＡ内の各画素もカウントされるため、被写体像ＳＩの状態（明るさ）を適切に判別することが難しい。
本実施の形態３に係る制御装置９Ｂでは、ヒストグラム算出部９２３２Ｂは、境界点ＢＰで囲まれる被写体像ＳＩの領域内の画素について、画素毎の輝度信号（Ｙ信号）のヒストグラムを算出する。
このため、マスク領域ＭＡ内の各画素がカウントされないため、被写体像ＳＩの状態（明るさ）を適切に判別することができる。したがって、当該ヒストグラムに基づいて、撮像部５４を適切な駆動モードに設定することができ、さらに、Ｙガンマカーブも適切に設定することができる。
（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。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
上述した実施の形態１では、硬性内視鏡（挿入部２）を用いた医療用観察システム１に本発明を適用していた。
これに対して、本実施の形態４では、挿入部の先端側に撮像部を有する所謂ビデオスコープを用いた医療用観察システムに本発明を適用している。
図１３は、本実施の形態４に係る医療用観察システム１Ｃの概略構成を示す図である。
本実施の形態４に係る医療用観察システム１Ｃは、図１３に示すように、生体内に挿入部２Ｃ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画像信号を出力する内視鏡１１と、内視鏡１１の先端から出射する照明光を発生する光源装置３と、内視鏡１１から出力された画像信号を処理する制御装置９と、制御装置９に第２伝送ケーブル８を介して接続し、制御装置９にて処理された映像信号に基づく画像を表示する表示装置７とを備える。
内視鏡１１は、図１３に示すように、可撓性を有する細長形状をなす挿入部２Ｃと、挿入部２Ｃ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１１１と、操作部１１１から挿入部２Ｃが延びる方向と異なる方向に延び、光源装置３及び制御装置９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１１２とを備える。
挿入部２Ｃは、図１３に示すように、先端部２２と、先端部２２の基端側に接続され、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部２３と、湾曲部２３の基端側に接続され、可撓性を有する長尺状の可撓管部２４とを備える。
そして、先端部２２内部には、具体的な図示は省略したが、上述した実施の形態１で説明した撮像部５４と同様の構成が内蔵されている。また、操作部１１１内部には、具体的な図示は省略したが、上述した実施の形態１で説明した通信部５５と同様の構成が内蔵されている。そして、先端部２２（撮像部）にて撮像された画像信号は、操作部１１１及びユニバーサルコード１１２を介して、制御装置９に出力される。
そして、内視鏡１１及び制御装置９は、本発明に係る医療用撮像装置１００Ｃ（図１３）としての機能を有する。
以上説明した本実施の形態４のように軟性内視鏡（内視鏡１１）を用いた場合であっても、上述した実施の形態１と同様の効果を奏する。
（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。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
上述した実施の形態１では、硬性内視鏡（挿入部２）を用いた医療用観察システム１に本発明を適用していた。
これに対して、本実施の形態５では、被検体内部（生体内）や被検体表面（生体表面）の所定の視野領域を拡大して撮像する手術用顕微鏡を用いた医療用観察システムに本発明を適用している。
図１４は、本実施の形態５に係る医療用観察システム１Ｄの概略構成を示す図である。
本実施の形態５に係る医療用観察システム１Ｄは、図１４に示すように、被検体を観察するための画像を撮像して画像信号を出力する手術用顕微鏡１２と、手術用顕微鏡１２から出力された画像信号を処理する制御装置９と、制御装置９に第２伝送ケーブル８を介して接続し、制御装置９にて処理された映像信号に基づく画像を表示する表示装置７とを備える。
手術用顕微鏡１２は、図１４に示すように、被写体の微小部位を拡大して撮像し、画像信号を出力する顕微鏡部１２１と、顕微鏡部１２１の基端部に接続し、顕微鏡部１２１を回動可能に支持するアームを含む支持部１２２と、支持部１２２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１２３とを備える。
そして、制御装置９は、図１４に示すように、ベース部１２３に設置されている。
なお、ベース部１２３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１２２を支持する構成としてもよい。また、ベース部１２３は、手術用顕微鏡１２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１２１には、具体的な図示は省略したが、上述した実施の形態１で説明した撮像部５４及び通信部５５と同様の構成が内蔵されている。そして、顕微鏡部１２１（撮像部）にて撮像された画像信号は、支持部１２２に沿って配線された第１伝送ケーブル６を介して、制御装置９に出力される。
そして、手術用顕微鏡１２、第１伝送ケーブル６、及び制御装置９は、本発明に係る医療用撮像装置１００Ｄ（図１４）としての機能を有する。
以上説明した本実施の形態５のように手術用顕微鏡１２を用いた場合であっても、上述した実施の形態１と同様の効果を奏する。
（その他の実施の形態）
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１〜５によってのみ限定されるべきものではない。
図１５Ａないし図１５Ｄは、本実施の形態１〜５の変形例１を示す図である。具体的に、図１５Ａは、図３Ａに対応し、通常モードを説明する図である。図１５Ｂ及び図１５Ｃは、図３Ｂに対応し、ＨＤＲモードを説明する図である。図１５Ｄは、図３Ｃに対応し、高感度モードを説明する図である。
上述した実施の形態１〜５では、撮像素子５４１の全画素は、隣接する４つの画素Ｐｉを１組として複数組に組分けされていたが、１組に含まれる画素Ｐｉの数は、４つに限らず、その他の数でも構わない。例えば、図１５Ａないし図１５Ｄに破線で示したように、撮像素子５４１の全画素を、隣接する９つの画素Ｐｉ（同一の列にそれぞれ３つの画素Ｐｉを有し、同一の行にそれぞれ３つの画素Ｐｉを有する９つの画素Ｐｉ）を１組として複数組に組分けしても構わない。この際、Ｒ，Ｇ，Ｂフィルタ５４２Ｒ，５４２Ｇ，５４２Ｂは、図１５Ａないし図１５Ｄに示すように、１組に含まれる９つの画素Ｐｉで同一のフィルタとなり、当該１組（９つの画素Ｐｉ）を１つの画素と考えた場合にベイヤ配列で配列されている。
また、上記のように構成した場合での通常モード、ＨＤＲモード、及び高感度モードについて図１５Ａないし図１５Ｄを参照しつつ説明する。なお、図１５Ａないし図１５Ｄでは、図３Ａないし図３Ｃに対応させて、各画素Ｐｉの色の濃さにより、当該各画素Ｐｉの露光時間を表現している（色が薄いほど露光時間が短い）。
通常モードである場合には、撮像素子５４１の全画素の露光時間は、図１５Ａに示すように、全て同一（例えば、フレームレートが６０ｆｐｓである場合には１／６０[秒]）に設定される。そして、撮像部５４は、各画素Ｐｉから出力した各画素信号をそれぞれ１画素の画素信号として出力する。
図１５Ｂに示したＨＤＲモードである場合には、撮像素子５４１の全画素において、１組に含まれる９つの画素Ｐｉのうち図１５Ｂ中、最も上側にある３つの画素Ｐｉ３の露光時間は、全て同一（例えば、フレームレートが６０ｆｐｓである場合には１／６０[秒]）に設定される。また、撮像素子５４１の全画素において、１組に含まれる９つの画素Ｐｉのうち３つの画素Ｐｉ３に隣接する３つの画素Ｐｉ４の露光時間は、画素Ｐｉ３の露光時間よりも短く、全て同一（例えば、フレームレートが６０ｆｐｓである場合には１／１２０[秒]）に設定される。さらに、撮像素子５４１の全画素において、１組に含まれる９つの画素Ｐｉのうち３つの画素Ｐｉ４に隣接する３つの画素Ｐｉ５の露光時間は、画素Ｐｉ４の露光時間よりも短く、全て同一（例えば、フレームレートが６０ｆｐｓである場合には１／２４０[秒]）に設定される。そして、撮像部５４は、組毎に１組に含まれる９つの画素Ｐｉ３〜Ｐｉ５の画素信号を加算した各加算画素信号をそれぞれ１画素Ｐｉ´´（図１５Ｂ）の画素信号として出力する。
または、図１５Ｃに示したＨＤＲモードである場合には、撮像素子５４１の全画素において、１組に含まれる９つの画素Ｐｉのうち４つの角部分に位置する画素Ｐｉ６，Ｐｉ７を除く５つの画素Ｐｉ８の露光時間は、全て同一（例えば、フレームレートが６０ｆｐｓである場合には１／６０[秒]）に設定される。また、撮像素子５４１の全画素において、１組に含まれる９つの画素Ｐｉのうち図１５Ｃ中、上側の角部分に位置する画素Ｐｉ６の露光時間は、画素Ｐｉ８の露光時間よりも短く、全て同一（例えば、フレームレートが６０ｆｐｓである場合には１／１２０[秒]）に設定される。さらに、撮像素子５４１の全画素において、１組に含まれる９つの画素Ｐｉのうち図１５Ｃ中、下側の角部分に位置する画素Ｐｉ７の露光時間は、画素Ｐｉ６の露光時間よりも短く、全て同一（例えば、フレームレートが６０ｆｐｓである場合には１／２４０[秒]）に設定される。そして、撮像部５４は、組毎に１組に含まれる９つの画素Ｐｉ６〜Ｐｉ８の画素信号を加算した各加算画素信号をそれぞれ１画素Ｐｉ´´（図１５Ｃ）の画素信号として出力する。
高感度モードである場合には、撮像素子５４１の全画素の露光時間は、図１５Ｄに示すように、全て同一（例えば、フレームレートが６０ｆｐｓである場合には１／６０[秒]）に設定される。そして、撮像部５４は、組毎に１組に含まれる９つの画素Ｐｉの画素信号を加算した各加算画素信号をそれぞれ１画素Ｐｉ´´（図１５Ｄ）の画素信号として出力する。
図１６は、本実施の形態１〜５の変形例２を示す図である。具体的に、図１６は、図３Ａないし図３Ｃに対応し、撮像素子５４１の画素Ｐｉの配列状態を模式的に示した図である。
また、図１６に破線で示したように、撮像素子５４１の全画素を、隣接する１６個の画素Ｐｉ（同一の列にそれぞれ４つの画素Ｐｉを有し、同一の行にそれぞれ４つの画素Ｐｉを有する１６個の画素Ｐｉ）を１組として複数組に組分けしても構わない。この際、Ｒ，Ｇ，Ｂフィルタ５４２Ｒ，５４２Ｇ，５４２Ｂは、図１６に示すように、１組に含まれる１６個の画素Ｐｉで同一のフィルタとなり、当該１組（１６個の画素Ｐｉ）を１つの画素と考えた場合にベイヤ配列で配列されている。
なお、上記のように構成した場合には、通常モードでは、撮像素子５４１の全画素の露光時間は、全て同一に設定される。そして、撮像部５４は、各画素Ｐｉから出力した各画素信号をそれぞれ１画素の画素信号として出力する。
また、ＨＤＲモードでは、撮像素子５４１の全画素において、１組に含まれる１６個の画素Ｐｉのうち少なくともいずれかの画素Ｐｉは、他の画素Ｐｉとは異なる露光時間に設定される。そして、撮像部５４は、組毎に１組に含まれる１６個の画素Ｐｉの画素信号を加算した各加算画素信号をそれぞれ１画素の画素信号として出力する。
さらに、高感度モードでは、撮像素子５４１の全画素の露光時間は、全て同一に設定される。そして、撮像部５４は、組毎に１組に含まれる１６個の画素Ｐｉの画素信号を加算した各加算画素信号をそれぞれ１画素の画素信号として出力する。
図１７は、本実施の形態１〜５の変形例３を示す図である。
上述した実施の形態１〜５では、撮像部５４の駆動モードを通常モード、ＨＤＲモード、及び高感度モードのいずれかに自動で設定していたが、これに限らず、ユーザによる操作入力や、ユーザが発する声に応じて設定しても構わない。例えば、図１７に示すように、表示装置７に表示されたメニュー画面ＭＳ上で、ユーザによる入力部９５への操作や、カメラヘッド５に設けられた操作部（図示略）への操作により、ユーザが通常モード、ＨＤＲモード、及び高感度モードのいずれかを選択する構成を採用しても構わない。
図１８は、本実施の形態１〜５の変形例４を示す図である。
上述した実施の形態１〜５では、撮像素子５４１の全画素について、通常モード、ＨＤＲモード、及び高感度モードのいずれかの駆動モードで駆動させていたが、これに限らず、ユーザによる操作入力や、ユーザが発する声に応じた範囲のみを当該いずれかの駆動モードで駆動させても構わない。例えば、図１８に示すように、表示装置７の表示画面ＳＣ上で、ユーザによる入力部９５への操作や、カメラヘッド５に設けられた操作部（図示略）への操作により選択された選択範囲ＳＲ内の画素のみについて、当該いずれかの駆動モードで駆動させても構わない。なお。選択範囲ＳＲ外の画素については、例えば、通常モードで駆動させる。また、Ｙガンマ補正部９２３１は、ＲＧＢ処理部９２２にてＲＧＢ処理が施された画像信号（Ｙ，ＣＢ／ＣＲ信号）を構成する輝度信号（Ｙ信号）のうち、当該選択範囲ＳＲ内の画素に相当する輝度信号（Ｙ信号）に対してのみ当該いずれかの駆動モードに応じたＹガンマカーブによりＹガンマ補正を施す。
上述した実施の形態１〜５では、輝度信号（Ｙ信号）のヒストグラムを算出し、当該ヒストグラムに基づいて、撮像部５４を通常モード、ＨＤＲモード、及び高感度モードのいずれかの駆動モードに設定していたが、これに限らない。例えば、撮像部５４にて撮像された画像全体の明るさを判定し、当該判定結果に応じて、撮像部５４を通常モード、ＨＤＲモード、及び高感度モードのいずれかの駆動モードに設定しても構わない。
上述した実施の形態１〜５では、撮像部５４の駆動モードとして、通常モード、ＨＤＲモード、及び高感度モードの３つの駆動モードが設けられていたが、これに限らず、当該３つの駆動モードのうち２つの駆動モードのみを設けた構成を採用しても構わない。
上述した実施の形態１〜５において、第１〜第３閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ３を手動若しくは自動で変更可能とする構成を採用しても構わない。例えば、現時点での撮像部５４の駆動モードが通常モードである場合と、ＨＤＲモードまたは高感度モードである場合とで、ヒストグラムを算出する際の全画素数が異なる（ＨＤＲモードまたは高感度モードである場合の方が通常モードである場合よりも全画素数が少ない）ため、現時点での撮像部５４の駆動モードがＨＤＲモードまたは高感度モードである場合には、通常モードである場合よりも第１閾値Ｔｈ１を自動的に低く変更する構成を採用しても構わない。
上述した実施の形態１〜５において、信号処理部９２，９２Ａ，９２Ｂ、モード設定部９４１、及び撮像制御部９４２を制御装置９，９Ａ，９Ｂの外部に設けても構わない。例えば、信号処理部９２，９２Ａ，９２Ｂ、モード設定部９４１、及び撮像制御部９４２をカメラヘッド５、コネクタＣＮ１，ＣＮ２、内視鏡１１、手術用顕微鏡１２に設けても構わない。
上述した実施の形態１〜５において、モード設定部９４１が設定した駆動モードに応じて、光源装置３の調光制御を実行するように構成しても構わない。
上述した実施の形態１〜５、及び上述した変形例１，２において、ＨＤＲモードでの１組に含まれる各画素の露光時間の関係は、上述した実施の形態１〜５、及び上述した変形例１，２で説明した関係に限らない。当該１組に含まれる全ての画素の少なくともいずれかの画素を他の画素とは異なる露光時間としていれば、例えば、当該全ての画素の露光時間を異なる露光時間としても構わない。
上述した実施の形態３〜５において、上述した実施の形態２と同様に、Ｙガンマ補正部９２３１，９２３１Ｂを省略した構成を採用しても構わない。
１，１Ａ〜１Ｄ 医療用観察システム
２，２Ｃ 挿入部
３ 光源装置
４ ライトガイド
５ カメラヘッド
６ 第１伝送ケーブル
７ 表示装置
８ 第２伝送ケーブル
９，９Ａ，９Ｂ 制御装置
１０ 第３伝送ケーブル
１１ 内視鏡
１２ 手術用顕微鏡
２１ 接眼部
２２ 先端部
２３ 湾曲部
２４ 可撓管部
５１ レンズユニット
５２ アイリス
５３ 駆動部
５４ 撮像部
５５ 通信部
９１ 通信部
９２，９２Ａ，９２Ｂ 信号処理部
９３ 表示制御部
９４ 制御部
９５ 入力部
９６ 出力部
９７ 記憶部
１００，１００Ａ〜１００Ｄ 医療用撮像装置
１１１ 操作部
１１２ ユニバーサルコード
１２１ 顕微鏡部
１２２ 支持部
１２３ ベース部
５４１ 撮像素子
５４２ カラーフィルタ
５４２Ｒ Ｒフィルタ
５４２Ｇ Ｇフィルタ
５４２Ｂ Ｂフィルタ
９２１ ＲＡＷ処理部
９２２ ＲＧＢ処理部
９２３，９２３Ａ，９２３Ｂ ＹＣ処理部
９４１ モード設定部
９４２ 撮像制御部
９２３１，９２３１Ｂ Ｙガンマ補正部
９２３２，９２３２Ｂ ヒストグラム算出部
９２３３ エッジ検出部
Ａｒ１ 暗領域
Ａｒ２ 明領域
Ａｒ３ 中間領域
ＢＰ 境界点
ＣＩ 撮像画像
ＣＮ１，ＣＮ２ コネクタ
Ｌ１〜Ｌ１４ 水平ライン
ＭＡ マスク領域
ＭＳ メニュー画面
ＰＥ ピーク
Ｐｉ，Ｐｉ´，Ｐｉ´´，Ｐｉ１〜Ｐｉ８ 画素
ＳＣ 表示画面
ＳＩ 被写体像
ＳＲ 選択範囲
Ｔｈ１〜Ｔｈ３ 第１〜第３閾値

Claims (7)

  1. マトリクス状に配列された複数の画素を有する撮像部と、
    前記撮像部の駆動モードを第１駆動モード、第２駆動モード、及び第３駆動モードの少なくとも２つの駆動モードのいずれかに設定するモード設定部と、
    前記モード設定部にて設定された前記駆動モードに応じて前記撮像部を駆動させる撮像制御部とを備え、
    前記第１駆動モードは、
    前記撮像部における全画素の露光時間を同一とし、当該全画素の画素毎の各画素信号をそれぞれ１画素の画素信号として出力する駆動モードであり、
    前記第２駆動モードは、
    前記全画素のうち隣接する複数の画素を１組として当該全画素を複数組に組分けし、当該１組に含まれる全ての画素の少なくともいずれかの画素を他の画素とは異なる露光時間とし、当該組毎に１組に含まれる全ての画素の画素信号を加算した各加算画素信号をそれぞれ１画素の画素信号として出力する駆動モードであり、
    前記第３駆動モードは、
    前記全画素の露光時間を同一とし、前記組毎に１組に含まれる全ての画素の画素信号を加算した各加算画素信号をそれぞれ１画素の画素信号として出力する駆動モードである
    ことを特徴とする医療用撮像装置。
  2. 前記モード設定部は、
    前記撮像部にて撮像された画像の明るさに基づいて、前記撮像部の駆動モードを前記少なくとも２つの駆動モードのいずれかに設定する
    ことを特徴とする請求項１に記載の医療用撮像装置。
  3. 前記撮像部にて撮像された画像における画素毎の輝度信号のヒストグラムを算出するヒストグラム算出部をさらに備え、
    前記モード設定部は、
    前記ヒストグラム算出部にて算出された前記ヒストグラムに基づいて、前記撮像部の駆動モードを前記少なくとも２つの駆動モードのいずれかに設定する
    ことを特徴とする請求項２に記載の医療用撮像装置。
  4. 前記撮像部にて撮像された画像における画素毎の輝度信号に対してＹガンマ補正を施すＹガンマ補正部をさらに備え、
    前記Ｙガンマ補正でのＹガンマカーブは、
    前記撮像部の駆動モードが前記第１駆動モードに設定されている場合と、前記第２駆動モードに設定されている場合と、前記第３駆動モードに設定されている場合とで異なる
    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。
  5. 前記撮像部は、
    被検体内に挿入される内視鏡にて取り込まれた被写体像を撮像し、
    前記撮像部にて撮像された画像は、
    前記被写体像と、当該被写体像以外のマスク領域とを含み、
    当該医療用撮像装置は、
    前記撮像部にて撮像された画像における画素毎の輝度信号に基づいて、前記被写体像及び前記マスク領域の境界点を検出するエッジ検出部をさらに備え、
    前記Ｙガンマ補正部は、
    前記撮像部にて撮像された画像全体における前記エッジ検出部にて検出された境界点で囲まれる領域内にのみ前記Ｙガンマ補正を施す
    ことを特徴とする請求項４に記載の医療用撮像装置。
  6. 前記撮像部は、
    Ｒ，Ｇ，Ｂの波長帯域に応じてグループ分けされた３つのフィルタが所定の形式で配列されたカラーフィルタと、
    前記カラーフィルタが受光面上に設けられた撮像素子とを備え、
    前記３つのフィルタは、
    前記１組に含まれる全ての画素で同一のフィルタとなり、前記組毎に異なるフィルタとなるように配列されている
    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. 請求項１〜６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て撮像された画像を表示する表示装置とを備える
    ことを特徴とする医療用観察システム。
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