JP2018153479A - 内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】装置を大型化することなく、被写界深度を拡大することができる内視鏡システムを提供する。
【解決手段】内視鏡システム１は、電圧が印加されることによって、焦点距離を変更可能な電気レンズ５１１と、電気レンズ５１１が結像した被写体像を撮像して画像信号を生成する撮像部５２と、電気レンズ５１１の焦点距離を、２つ以上に値で順次切り替えて周期的に繰り返す制御を行う焦点制御部９４２と、撮像部５２が生成した画像信号から表示装置７への映像信号を生成する映像信号生成部９１と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、被検体を撮像して該被検体の画像信号を処理する内視鏡システムに関する。

近年、内視鏡等の医療用装置において、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子の高画素化が図られている。撮像素子が高画素化されると、解像度が上がる一方で、被写界深度が浅くなるという問題が生じる。この問題を解決するため、被検体に挿入する内視鏡の挿入部内に異なる焦点距離を有する複数の光学系を設け、この複数の光学系それぞれによって撮像された複数の画像を合成することによって、被写界深度を拡大する技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１４−２２８８５１号公報

しかしながら、上述した特許文献１では、挿入部内に複数の光学系を設けているため、装置が大型化するという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置を大型化することなく、被写界深度を拡大することができる内視鏡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、本発明に係る内視鏡システムは、電圧が印加されることによって、焦点距離を変更可能な電気レンズと、前記電気レンズが結像した被写体像を撮像して画像信号を生成する撮像部と、前記電気レンズの焦点距離を、２つ以上の値の間で順次切り替えて周期的に繰り返す制御を行う焦点制御部と、前記撮像部が生成した前記画像信号から表示装置への映像信号を生成する映像信号生成部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、前記焦点制御部は、前記映像信号の１フレーム毎に前記焦点距離を順次切り替える制御を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、前記焦点制御部は、前記撮像部が前記画像信号を出力する出力期間に、前記焦点距離を切り替える制御を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、前記焦点制御部は、長焦点側と該長焦点側より焦点距離が短い短焦点側とで前記電気レンズの焦点距離を交互に切り替える制御を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、前記映像信号生成部は、前記撮像部が異なる前記焦点距離で生成した２つ以上の前記画像信号を用いて、被写界深度を拡大した前記映像信号を生成する深度合成部を有することを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、前記映像信号生成部は、前記焦点距離毎に複数のフレームの前記画像信号を記録するフレームメモリをさらに有し、前記深度合成部は、前記フレームメモリに記録された前記複数のフレームの前記画像信号のいずれか１つを用いて被写界深度を拡大した前記映像信号を生成することを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、前記長焦点側における前記撮像部の露光時間が前記短焦点側における前記撮像部の露光時間より長くするように前記撮像部を制御する撮像制御部をさらに備えることを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、所定の波長帯域の照明光を照射する光源装置と、前記長焦点側における前記照明光の強度が前記短焦点側における前記照明光の強度より大きくするように前記光源装置を制御する光源制御部と、をさらに備えることを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、前記電気レンズの焦点距離を前記長焦点側と前記短焦点側とで交互に切り替える深度拡大モード、前記電気レンズの焦点距離を前記長焦点側で固定する探索モードおよび前記電気レンズの焦点距離を前記短焦点側で固定する処置モードのいずれか１つのモードを指示する指示信号の入力を受け付ける入力部をさらに備え、前記焦点制御部は、前記入力部が受け付けた前記指示信号に応じて、前記電気レンズの焦点距離を制御することを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、被検体に挿入可能な挿入部であって、複数の光学部材と、当該挿入部の種別を識別する識別情報を記録する識別情報記録部と、を有する挿入部と、前記識別情報記録部から前記識別情報を取得する識別情報取得部と、前記識別情報取得部が取得した前記識別情報に基づいて、前記電気レンズの焦点距離を複数設定する焦点距離設定部と、を備え、前記焦点制御部は、前記焦点距離設定部が設定した複数の前記焦点距離の中で前記電気レンズの焦点距離を順次切り替えて周期的に繰り返す制御を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、互いに異なる波長帯域を有する複数の照明光を周期的に繰り返し照射する光源装置をさらに備え、前記焦点制御部は、前記光源装置が１つの前記照明光を照射している照射期間に、前記電気レンズの焦点距離を前記長焦点側と前記短焦点側とを交互に切り替える制御を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、前記電気レンズは、液体レンズであることを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、被検体に挿入可能な挿入部と、前記挿入部が着脱自在に接続される内視鏡用撮像装置と、をさらに備え、前記内視鏡用撮像装置は、前記撮像部を有し、前記撮像部の有効画素数は、８メガピクセル以上であることを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、被検体に挿入可能な挿入部をさらに備え、前記挿入部は、先端部に前記撮像部を有し、前記撮像部の有効画素数は、２メガピクセル以上であることを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、前記映像信号に対応する画像を表示する表示装置をさらに備え、前記表示装置は、モニタサイズが３１インチ以上であることを特徴とする。

本発明によれば、装置を大型化することなく、被写界深度を拡大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に係る内視鏡システムの概略構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムが備える光源装置、内視鏡用撮像装置および制御装置の機能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に係る電気レンズの構成を模式的に示す断面図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係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５は、本発明の実施の形態２に係る内視鏡システムが備える光源装置、内視鏡用撮像装置および制御装置の機能構成を示すブロック図である。 図６は、本発明の実施の形態２に係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７は、本発明の実施の形態２に係る電気レンズの焦点距離が長焦点側である際に撮像部が生成した画像の一例を模式的に示す図である。 図８は、本発明の実施の形態２に係る電気レンズの焦点距離が短焦点側である際に撮像部が生成した画像の一例を模式的に示す図である。 図９は、本発明の実施の形態２に係る深度合成部が生成した画像の一例を示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態３に係る内視鏡システムが実行する処理のタイミングチャートを示す図である。 図１１は、本発明の実施の形態３の変形例に係る内視鏡システムが実行する処理のタイミングチャートを示す図である。 図１２は、本発明の実施の形態４に係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は、本発明の実施の形態５に係る内視鏡システムが備える挿入部、光源装置、内視鏡用撮像装置および制御装置の機能構成を示すブロック図である。 図１４は、本発明の実施の形態５に係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１５は、本発明の形態６に係る内視鏡システムが備える挿入部、光源装置、内視鏡用撮像装置および制御装置の機能構成を示すブロック図である。 図１６は、本発明の実施の形態６に係る内視鏡システムが実行する処理のタイミングチャートを示す図である。 図１７は、本発明の実施の形態６に係る内視鏡システムが実行する別の処理のタイミングチャートを示す図である。 図１８は、本発明の実施の形態７に係る内視鏡システムの概略構成を示す図である。 図１９Ａは、本発明のその他の実施の形態に係る撮像部によって撮像された画像の一例を示す図である。 図１９Ｂは、本発明のその他の実施の形態に係る撮像部によって撮像された画像の一例を示す図である。 図１９Ｃは、本発明のその他の実施の形態に係る撮像部によって撮像された画像の一例を示す図である。 図１９Ｄは、本発明のその他の実施の形態に係る深度合成部が生成した画像の一例を示す図である。

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。

（実施の形態１）
〔内視鏡システムの概略構成〕
図１は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムの概略構成を示す図である。
図１に示す内視鏡システム１は、医療分野に用いられ、生体等の被検体内を撮像する装置である。なお、本実施の形態１では、内視鏡システム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、これに限定されず、軟性内視鏡システムであってもよい。

図１に示すように、内視鏡システム１は、挿入部２と、光源装置３と、ライトガイド４と、内視鏡用撮像装置５（カメラヘッド）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。

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の内部には、１または複数のレンズを用いて構成され、観察像を結像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光を出射（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。ライトガイド４は、光源装置３から出射された光を一端から他端に伝達し、挿入部２に供給する。

内視鏡用撮像装置５は、挿入部２の接眼部２１が着脱自在に接続される。内視鏡用撮像装置５は、制御装置９の制御のもと、挿入部２によって結像された観察像を撮像し、この撮像信号（電気信号）を光信号に変換して出力する。

第１の伝送ケーブル６は、一端がコネクタＣＮ１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を介して内視鏡用撮像装置５に接続される。第１の伝送ケーブル６は、内視鏡用撮像装置５から出力される撮像信号を制御装置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用撮像装置５にそれぞれ伝送する。

表示装置７は、制御装置９の制御のもと、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内視鏡システム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、本実施の形態１では、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）以上の解像度を有する画像を表示可能なモニタサイズであればよい。これにより、後述する内視鏡用撮像装置５に設けられた撮像素子の高画素化になった場合であっても、高精細な画像を得ることができ、画像への没入感をより高めることができる一方、被写界深度の狭さが問題となるが、後述する処理を行うことによって、仮想的に被写体深度を広くすることができるので、この問題を解決することができる。

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。

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、内視鏡用撮像装置５、および表示装置７の動作を統括的に制御する。

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。

次に、光源装置３、内視鏡用撮像装置５および制御装置９の機能構成について説明する。図２は、内視鏡システム１が備える光源装置３、内視鏡用撮像装置５および制御装置９の機能構成を示すブロック図である。なお、図２においては、説明の便宜上、内視鏡用撮像装置５および制御装置９と第１の伝送ケーブル６との間のコネクタＣＮ１，ＣＮ２、表示装置７および制御装置９と第２の伝送ケーブル８との間のコネクタの図示を省略している。

〔光源装置の構成〕
まず、光源装置３の構成について説明する。
光源装置３は、図２に示すように、光源部３１と、光源駆動部３２と、を備える。光源部３１は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）等の固体発光素子や、キセノンランプやメタルハライドランプ等の放電ランプや、ハロゲンランプ等の発光部材を用いて構成され、光源駆動部３２の駆動のもと、所定の強度を有する白色光の照明光を照射する。

光源駆動部３２は、制御装置９の制御のもと、光源部３１が所定の強度で照射するように光源部３１に電力を供給する。

〔内視鏡用撮像装置の構成〕
次に、内視鏡用撮像装置５の構成について説明する。
内視鏡用撮像装置５は、図２に示すように、レンズユニット５１と、撮像部５２と、を備える。

レンズユニット５１は、電圧が印加されることによって焦点距離および焦点を変更可能な電気レンズ５１１、複数の光学レンズおよびプリズム等を用いて構成され、挿入部２によって集光された被写体像を撮像部５２の撮像面に結像する。レンズユニット５１は、制御装置９の制御のもと、焦点距離を変更する。即ち、レンズユニット５１は、制御装置９の制御のもと、画角を変化させる光学ズーム機能および焦点距離を変化させるフォーカス機能を有する。本実施の形態１では、電気レンズ５１１として、液体レンズを用いて構成される。

図３は、電気レンズ５１１の構成を模式的に示す断面図である。図３では、電気レンズ５１１として液体レンズを用いて構成した場合について説明するが、これに限定されず、例えば電圧が印加されることによって焦点距離を変更可能な液晶レンズを用いてもよい。なお、図３では、説明の便宜上、液体レンズの要部のみを説明する。

図３に示すように、電気レンズ５１１は、液体レンズ５１２と、液体レンズ５１２を駆動する駆動部５１３と、を備える。

液体レンズ５１２は、透明な部材によって形成され、密閉されたセル５１２ａと、セル５１２ａに注入された非混和性の液体である水５１２ｂと、セル５１２ａに注入された非混和性の液体である油５１２ｃと、水５１２ｂおよび油５１２ｃの各々に静電圧力を印加する印加部５１２ｄと、を有する。

駆動部５１３は、制御装置９の制御のもと、印加部５１２ｄに印加する電圧を調整することによって、液体レンズ５１２の焦点位置Ｐ１および焦点距離を変更する。

このように構成された電気レンズ５１１は、制御装置９の制御のもと、駆動部５１３が印加部５１２ｄに電圧を印加することによって、静電圧力で水５１２ｂと油５１２ｃの位置を変化させることで、焦点距離を変化させる。

図２に戻り、内視鏡用撮像装置５の構成について説明を続ける。
撮像部５２は、制御装置９の制御のもと、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ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子（図示せず）、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）を行ってデジタルの画像信号を出力する信号処理部（図示せず）等が一体的に形成されたセンサチップ（図示せず）を用いて構成される。また、撮像部５２（撮像素子）の有効画素数は、８メガピクセル以上（例えば３８４０×２１６０ピクセルの所謂４Ｋの解像度）である。この場合、撮像部５２の有効画素数の高画素化に伴って、被写体深度が狭くなるが、後述する処理を行うことによって、仮想的に被写体深度を広くすることができるので、この問題を解決することができる。なお、本実施の形態１では、撮像部５２がデジタルの画像信号を電気信号によって制御装置９へ伝送するが、これに限定されることなく、例えば撮像部５２にＥ／Ｏ変換部を設け、画像信号を光信号によって制御装置９へ伝送するようにしてもよい。また、本実施の形態１では、撮像部５２の受光面には、ベイヤー配列（Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色））の原色カラーフィルタが設けられている。もちろん、カラーフィルタに換えて、補色フィルタ（Ｍｇ（マゼンダ），Ｃｙ（シアン），Ｙｅ（イエロー））によって構成してもよい。

〔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。
図２に示すように、制御装置９は、映像信号生成部９１と、入力部９２と、記録部９３と、制御部９４と、を備える。

映像信号生成部９１は、第１の伝送ケーブル６を介して内視鏡用撮像装置５から画像信号を取得し、取得した画像信号に各種の処理を施して映像信号を生成して表示装置７へ出力する。映像信号生成部９１は、画像取得部９１１と、信号処理部９１２と、フレームメモリ９１３と、深度合成部９１４と、を有する。

画像取得部９１１は、第１の伝送ケーブル６を介して内視鏡用撮像装置５から画像信号を取得し、取得した画像信号を信号処理部９１２へ出力する。

信号処理部９１２は、画像取得部９１１から入力された画像信号に対して、ホワイトバランス処理、γ補正処理およびデモザイキング処理を行って、Ｒ，Ｇ，Ｂの各々の映像信号（デモザイキング画像）を生成し、生成した各色の映像信号を合成してカラー画像の映像信号を生成して表示装置７へ出力する。

入力部９２は、内視鏡システム１に関する各種の操作を指示する指示信号の入力を受け付け、受け付けた指示信号を制御部９４へ出力する。入力部９２は、ボタン、タッチパネルおよびスイッチ等を用いて構成される。

記録部９３は、内視鏡システム１が実行する各種のプログラムおよび処理中の情報を記録する。記録部９３は、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）やＦｌａｓｈメモリ等を用いて構成される。

制御部９４は、内視鏡システム１の各部を統括的に制御する。制御部９４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて構成される。制御部９４は、撮像制御部９４１と、焦点制御部９４２と、光源制御部９４３と、を有する。

撮像制御部９４１は、撮像部５２の撮像を制御する。具体的には、撮像制御部９４１は、撮像部５２のフレームレートや露光時間を制御する。なお、撮像制御部９４１は、撮像部５２が画像信号を生成するフレームレートを表示装置７が映像信号に対応する画像を表示するフレームレートより大きいフレームレートで撮像部５２に撮像させてもよい。例えば、撮像制御部９４１は、表示装置７のフレームレートが６０ｆｐｓである場合、１２０ｆｐｓで撮像部５２に撮像させてもよい（表示装置７のフレームレートの１以上の整数倍）。

焦点制御部９４２は、レンズユニット５１の焦点距離を制御する。具体的には、焦点制御部９４２は、電気レンズ５１１の焦点距離を、２つ以上の値で順次切り替えて周期的に繰り返す制御を行う。例えば、焦点制御部９４２は、長焦点側と、この長焦点側より焦点距離が短い短焦点側とで電気レンズ５１１の焦点距離を交互に切り替えて周期的に繰り返す制御を行う。また、焦点制御部９４２は、映像信号生成部９１が生成する映像信号の１フレーム毎に電気レンズ５１１の焦点距離を切り替える制御を行う。さらに、焦点制御部９４２は、撮像部５２が画像信号を出力する出力期間に、電気レンズ５１１の焦点距離を切り替える制御を行う。

光源制御部９４３は、光源装置３の駆動を制御する。具体的には、光源制御部９４３は、カラー画像の映像信号に含まれる輝度情報に基づいて、光源装置３の光源部３１が発光する照明光の強度を制御する。

〔内視鏡システムの処理〕
次に、内視鏡システム１が実行する処理について説明する。
図４は、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、以下においては、説明の便宜上、電気レンズ５１１の焦点距離を長焦点側と短焦点側の２点の切り替えについて説明するが、これに限定されることなく、焦点制御部９４２が電気レンズ５１１の焦点距離を、例えば入力部９２の操作に応じて設定された複数の焦点距離で順次切り替えながら繰り返す制御を行うようにしてもよい。

図４に示すように、まず、焦点制御部９４２は、電気レンズ５１１の焦点距離を長焦点側に切り替える（ステップＳ１０１）。この場合、焦点制御部９４２は、撮像部５２が画像信号または垂直同期信号や水平同期信号を出力する出力期間に、電気レンズ５１１の焦点距離を長焦点側に切り替える制御を行う。

続いて、撮像制御部９４１は、撮像部５２に撮影を実行させる（ステップＳ１０２）。

その後、映像信号生成部９１は、撮像部５２が生成した画像信号に基づいて生成したカラー画像の映像信号を表示装置７に出力する（ステップＳ１０３）。

続いて、焦点制御部９４２は、電気レンズ５１１の焦点距離を短焦点側に切り替える（ステップＳ１０４）。この場合、焦点制御部９４２は、撮像部５２が画像信号を出力する出力期間に、電気レンズ５１１の焦点距離を短焦点距離に切り替える制御を行う。

その後、撮像制御部９４１は、撮像部５２に撮影を実行させる（ステップＳ１０５）。

続いて、映像信号生成部９１は、撮像部５２が生成した画像信号に基づいて生成したカラー画像の映像信号を表示装置７に出力する（ステップＳ１０６）。

続いて、入力部９２を介して被検体の検査を終了する指示信号が入力された場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、内視鏡システム１は、本処理を終了する。これに対して、入力部９２を介して被検体の検査を終了する指示信号が入力されていない場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、内視鏡システム１は、上述したステップＳ１０１へ戻る。

以上説明した本発明の実施の形態１によれば、焦点制御部９４２が電気レンズ５１１の焦点距離を２つ以上の値に順次切り替えて周期的に繰り返す制御を行い、映像信号生成部９１が撮像部５２によって生成された焦点距離が異なる画像信号を用いて生成した映像信号を表示装置７へ交互に出力するので、大型化することなく、被写界深度を拡大することができる。

また、本発明の実施の形態１によれば、焦点制御部９４２が映像信号生成部９１によって生成された映像信号の１フレーム毎に電気レンズ５１１の焦点距離を順次切り替える制御を行うので、表示装置７が異なる焦点距離の映像信号を交互に高速で表示することによって、模式的に被写界深度を拡大した画像を表示することができる。この結果、ユーザに対して違和感がなく被写体深度が拡大された画像を自然に視認させることができる。

また、本発明の実施の形態１によれば、焦点制御部９４２が撮像部５２によって画像信号が出力される出力期間に、電気レンズ５１１の焦点距離を切り替える制御を行うので、撮像部５２のフレームレートを遅延させることなく、高速な撮像を行うことができる。

また、本発明の実施の形態１によれば、焦点制御部９４２が長焦点側と短焦点側とで交互に繰り返し切り替える制御を行うので、電気レンズ５１１を簡易に制御することができる。

（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。上述した実施の形態１では、焦点距離が異なる映像信号を表示装置７に順次高速で表示させることで、模式的に被写界深度を拡大していたが、本実施の形態２では、異なる焦点距離の映像信号を合成することによって被写界深度を拡大した画像を生成して表示装置に出力する。以下においては、本実施の形態２に係る内視鏡システムの構成を説明後、本実施の形態２に係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、上述した実施の形態１に係る内視鏡システム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。

〔内視鏡システムの構成〕
図５は、本発明の実施の形態２に係る内視鏡システムが備える光源装置、内視鏡用撮像装置および制御装置の機能構成を示すブロック図である。

図５に示す内視鏡システム１Ａは、上述した実施の形態１に係る内視鏡システム１の制御装置９に換えて、制御装置９Ａを備える。

〔制御装置の構成〕
制御装置９Ａの構成について説明する。
制御装置９Ａは、上述した実施の形態１に係る映像信号生成部９１に換えて、映像信号生成部９１Ａを備える。映像信号生成部９１Ａは、第１の伝送ケーブル６を介して内視鏡用撮像装置５から画像信号を取得し、取得した画像信号に各種の処理を施して映像信号を生成して表示装置７へ出力する。映像信号生成部９１Ａは、上述した実施の形態１に係る映像信号生成部９１の構成に加えて、フレームメモリ９１３と、深度合成部９１４と、を有する。

フレームメモリ９１３は、信号処理部９１２が生成したカラー画像の映像信号を順次記録し、所定のフレーム数の映像信号を記録する。

深度合成部９１４は、フレームメモリ９１３に記録された焦点距離が異なる複数の映像信号に基づいて、被写界深度を拡大した映像信号を生成して表示装置７へ出力する。例えば、深度合成部９１４は、撮像部５２が電気レンズ５１１の長焦点側の焦点距離で撮像したカラー画像の映像信号と、撮像部５２が電気レンズ５１１の短焦点側の焦点距離で撮像したカラー画像の映像信号とに基づいて、被写界深度を拡大した映像信号を生成して表示装置７へ出力する。具体的には、深度合成部９１４は、撮像部５２が電気レンズ５１１の長焦点側の焦点距離で撮像したカラー画像の映像信号および撮像部５２が電気レンズ５１１の短焦点側の焦点距離で撮像したカラー画像の映像信号の各々の鮮鋭度（コントラスト）を画素毎に比較し、鮮鋭度（コントラスト）が高い方の画素の画素値を用いて被写界深度を拡大した映像信号を生成する。

また、深度合成部９１４は、撮像部５２が生成した電気レンズ５１１の焦点距離が異なる複数の映像信号を用いて被写界深度を拡大した映像信号を生成する場合、周知技術のラプラシアンフィルタ処理を用いて、複数の画素間で対応する画素（画素座標）の鮮鋭度（コントラスト）の高い画素の重みを大きくするように加重平均して、画素毎（画素座標毎）の画素値を合成することによって、被写界深度を拡大した映像信号（深度合成画像）を生成してもよい。もちろん、深度合成部９１４は、複数の画素間で対応する画素（画素座標）の中で最も鮮鋭度（コントラスト）が高い画素の画素値のみを用いることによって、被写界深度を拡大した映像信号（深度合成画像）を生成してもよい。

また、深度合成部９１４は、焦点距離が異なる複数の映像信号を用いて被写界深度を拡大した映像信号を生成する場合、複数の映像信号に対応する複数の画像の各々に対して、鮮鋭度（コントラスト）の高い領域を抽出し、抽出した複数の画像の各々の鮮鋭度（コントラスト）が高い領域の画素値を合成することによって、被写界深度を拡大した映像信号（深度合成画像）を生成してもよい。なお、深度合成部９１４は、上述した被写界深度合成処理に限定されることなく、他の周知技術の被写界深度合成処理を用いてよい。

〔内視鏡システムの処理〕
次に、内視鏡システム１が実行する処理について説明する。
図６は、内視鏡システム１Ａ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、以下においては、説明の便宜上、電気レンズ５１１の焦点距離を長焦点側と短焦点側の２点の切り替えについて説明するが、これに限定されることなく、焦点制御部９４２が電気レンズ５１１の焦点距離を、例えば入力部９２の操作に応じて設定された複数の焦点距離で順次切り替える制御を行うようにしてもよい。

図６に示すように、まず、焦点制御部９４２は、レンズユニット５１の焦点距離を長焦点側に切り替える（ステップＳ２０１）。この場合、焦点制御部９４２は、撮像部５２が画像信号または垂直同期信号や水平同期信号を出力する出力期間に、電気レンズ５１１の焦点距離を長焦点側に切り替える制御を行う。

続いて、撮像制御部９４１は、撮像部５２に撮影を実行させる（ステップＳ２０２）。この場合、図７に示すように、撮像部５２が生成した画像信号に対応する画像Ｗ１は、奥行き方向（後方側）に焦点があったものとなり、間口側（前方側）がぼけたものとなる。

その後、焦点制御部９４２は、レンズユニット５１の焦点距離を短焦点側に切り替える（ステップＳ２０３）。この場合、焦点制御部９４２は、撮像部５２が画像信号を出力する出力期間に、電気レンズ５１１の焦点距離を短焦点距離に切り替える制御を行う。

続いて、撮像制御部９４１は、撮像部５２に撮影を実行させる（ステップＳ２０４）。この場合、図８に示すように、撮像部５２が生成した画像信号に対応する画像Ｗ２は、間口側に焦点があったものとなり、奥行き方向がぼけたものとなる。

その後、深度合成部９１４は、フレームメモリ９１３に記録された焦点距離が異なる長焦点側および短焦点側の各々の映像信号に基づいて、被写界深度を拡大した合成画像の映像信号を生成し（ステップＳ２０５）、合成画像の映像信号を表示装置７へ出力する（ステップＳ２０６）。具体的には、図９に示すように、深度合成部９１４は、上述したステップＳ２０２で生成された長焦点側の画像Ｗ１と、ステップＳ２０４で生成された短焦点側の画像Ｗ２とに基づいて、被写界深度を拡大した合成画像Ｗ３の映像信号を生成する。これにより、被写体に対して被写界深度が拡大された画像を得ることができる。

続いて、入力部９２を介して被検体の検査を終了する指示信号が入力された場合（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、内視鏡システム１Ａは、本処理を終了する。これに対して、入力部９２を介して被検体の検査を終了する指示信号が入力されていない場合（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、内視鏡システム１Ａは、上述したステップＳ２０１へ戻る。

以上説明した本発明の実施の形態２によれば、深度合成部９１４が撮像部５２によって異なる焦点距離で生成された２つ以上の画像信号を用いて、被写界深度を拡大した映像信号を生成するので、上述した実施の形態１と同様の効果を有し、大型化することなく、被写界深度を拡大することができる。

なお、本発明の実施の形態２では、深度合成部９１４が撮像部５２によって長焦点側と短焦点側で生成された時間的に前後する２つの画像信号を用いて、被写界深度を拡大した映像信号を生成していたが、例えばフレームメモリ９１３に記録された焦点距離毎の複数のフレームのいずれか１つの画像信号を用いて被写界深度を拡大した映像信号（被写界深度合成画像）を生成してもよい。この場合、深度合成部９１４は、焦点距離毎の複数のフレームのうち、焦点距離毎に最もコントラストが高いまたは鮮鋭度が高いフレームの画像信号（画像）を選択し、選択した各フレームの画像信号を上述した被写界深度合成処理を用いて被写界深度を拡大した映像信号（被写界深度合成画像）を生成するようにすればよい。これにより、解像度が優れるとともに、被写界深度を拡大した映像信号を得ることができる。

（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。本実施の形態３に係る内視鏡システムは、上述した実施の形態２に係る内視鏡システム１Ａと同一の構成を有し、内視鏡システムが実行する処理が異なる。具体的には、上述した実施の形態２では、撮像制御部９４１が電気レンズ５１１の焦点距離に関わらず、一定の露光時間で撮像部５２に露光させていたが、本実施の形態３では、電気レンズの焦点距離に応じて、撮像部の露光時間を制御する。以下においては、本実施の形態３に係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、上述した実施の形態２に係る内視鏡システム１Ａと同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

〔内視鏡システムの処理〕
図１０は、本発明の実施の形態３に係る内視鏡システム１が実行する処理のタイミングチャートを示す図である。図１０において、図１０の（ａ）が光源装置３によって出射される照明光の強度を示し、図１０の（ｂ）が撮像部５２の露光時間を示し、図１０の（ｃ）が電気レンズ５１１の焦点距離の状態を示す。なお、図１０においては、説明の便宜上、電気レンズ５１１の焦点距離を長焦点側と短焦点側の２点の切り替えについて説明するが、これに限定されることなく、焦点制御部９４２が電気レンズ５１１の焦点距離を、例えば入力部９２の操作に応じて設定された複数の焦点距離で順次切り替えながら繰り返す制御を行うようにしてもよい。

図１０に示すように、撮像制御部９４１は、電気レンズ５１１の焦点距離が長焦点側であるときの露光時間Ｔ１を、電気レンズ５１１の焦点距離が短焦点側であるときの露光時間Ｔ２よりも長くなるように撮像部５２の露光時間（Ｔ１＞Ｔ２）を制御する。具体的には、撮像制御部９４１は、電気レンズ５１１が長焦点側で撮像する場合、光源装置３が出射する照明光が被検体の奥行き方向まで届きにくくなり、被検体からの反射光が弱くなるため、撮像部５２の露光時間Ｔ１を長くすることによって、露光量不足を防止する。これに対して、撮像制御部９４１は、電気レンズ５１１が短焦点側で撮像する場合、被検体からの反射光が強くなるため、撮像部５２の露光時間Ｔ２を露光時間Ｔ１より短くすることによって、撮像部５２が適切な露出量を超えることを防止する。

以上説明した本発明の実施の形態３によれば、撮像制御部９４１が長焦点側における撮像部５２の露光時間Ｔ１を短焦点側における撮像部５２の露光時間Ｔ２より長くなるように撮像部５２を制御するので、適切な露出で被写界深度を拡大した映像信号を生成することができる。

なお、本発明の実施の形態３では、撮像制御部９４１が電気レンズ５１１の長焦点側および短焦点側それぞれで撮像部５２の露光時間を切り替えて撮像部５２を制御していたが、これに限定されず、電気レンズ５１１が切り替え可能な焦点距離毎に撮像部５２の露光時間を切り替えるように撮像部５２を制御してもよい。具体的には、撮像制御部９４１は、電気レンズ５１１の焦点距離が大きいほど、撮像部５２の露光時間が長くなるように撮像部５２の露光時間を制御するようにすればよい。

（実施の形態３の変形例）
次に、本発明の実施の形態３の変形例について説明する。
図１１は、本発明の実施の形態３の変形例に係る内視鏡システム１が実行する処理のタイミングチャートを示す図である。図１１において、図１１の（ａ）が光源装置３によって出射される照明光の強度を示し、図１１の（ｂ）が撮像部５２の露光時間を示し、図１１の（ｃ）が電気レンズ５１１の焦点距離の状態を示す。なお、図１１においては、説明の便宜上、電気レンズ５１１の焦点距離を長焦点側と短焦点側の２点の切り替えについて説明するが、これに限定されることなく、焦点制御部９４２が電気レンズ５１１の焦点距離を、例えば入力部９２の操作に応じて設定された複数の焦点距離で順次切り替えながら繰り返す制御を行うようにしてもよい。

図１１に示すように、撮像制御部９４１は、電気レンズ５１１の焦点距離に関わらず、一定の露光時間で撮像部５２に撮像させる。この場合、光源制御部９４３は、電気レンズ５１１の焦点距離に応じて、光源装置３が出射する照明光の強度を調整する制御を行う。具体的には、光源制御部９４３は、電気レンズ５１１の焦点距離が長焦点側である場合に光源装置３に出射させる照明光の強度Ｄ２を、電気レンズ５１１の短焦点側である場合に光源装置３に出射させる照明光の強度Ｄ３より強く照射させる（Ｄ２＞Ｄ３）。これにより、撮像部５２のフレームレートを変更することなく、適切な露光量で撮像部５２に撮像させることができる。

以上説明した本発明の実施の形態３の変形例によれば、光源制御部９４３が電気レンズ５１１の焦点距離に応じて、光源装置３が出射する照明光の強度を調整する制御を行うので、撮像部５２のフレームレートを変更することなく、適切な露光量で撮像部５２に撮像させることができる。

なお、本発明の実施の形態３の変形例では、光源制御部９４３が長焦点側における照明光の強度Ｄ２を短焦点側における照明光の強度Ｄ３より大きくなるように光源装置３を制御していたが、これに限定されず、電気レンズ５１１が切り替え可能な焦点距離毎に光源装置３が出射する照明光の強度を調整するようにしてもよい。具体的には、光源制御部９４３は、電気レンズ５１１の焦点距離が大きいほど、光源装置３が出射する照明光の強度が大きくなるように光源装置３を制御するようにしてもよい。

（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に係る内視鏡システムは、上述した実施の形態２に係る内視鏡システム１Ａと同一の構成を有し、内視鏡システムが実行する処理が異なる。具体的には、本実施の形態４は、入力部から入力された指示信号に応じたモードに応じて処理を切り替える。以下においては、本実施の形態４に係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、上述した実施の形態２に係る内視鏡システム１Ａと同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

〔内視鏡システムの処理〕
図１２は、本発明の実施の形態３に係る内視鏡システム１Ａが実行する処理の概要を示すフローチャートである。

図１２に示すように、まず、制御部９４Ａは、入力部９２の操作に応じて、内視鏡システム１Ａが電気レンズ５１１の被写界深度を拡大する深度拡大モードに設定されたか否かを判断する（ステップＳ３０１）。制御部９４Ａによって内視鏡システム１Ａが深度拡大モードに設定されていると判断された場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、内視鏡システム１Ａは、後述するステップＳ３０２へ移行する。

ステップＳ３０２〜ステップＳ３０８は、上述した図６のステップＳ２０１〜ステップＳ２０７それぞれに対応する。

ステップＳ３０１において、制御部９４Ａによって内視鏡システム１Ａが深度拡大モードに設定されていないと判断された場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、内視鏡システム１Ａは、後述するステップＳ３０９へ移行する。

続いて、制御部９４Ａは、入力部９２の操作に応じて、内視鏡システム１Ａが被検体の病変を探索する探索モードに設定されたか否かを判断する（ステップＳ３０９）。制御部９４によって内視鏡システム１Ａが探索モードに設定されていると判断された場合（ステップＳ３０９：Ｙｅｓ）、内視鏡システム１Ａは、後述するステップＳ３１０へ移行する。

その後、焦点制御部９４２は、電気レンズ５１１の焦点距離を、長焦点側に切り替える制御を行う（ステップＳ３１０）。

続いて、撮像制御部９４１は、撮像部５２に撮像を実行させ（ステップＳ３１１）、映像信号生成部９１は、撮像部５２が生成した画像信号に対して、各種の画像処理を施して映像信号を生成して表示装置７へ出力する（ステップＳ３１２）。ステップＳ３１２の後、内視鏡システム１Ａは、ステップＳ３０８へ移行する。

ステップＳ３０９において、制御部９４Ａによって内視鏡システム１Ａが探索モードに設定されていないと判断された場合（ステップＳ３０９：Ｎｏ）、内視鏡システム１Ａは、後述するステップＳ３１３へ移行する。

続いて、制御部９４は、入力部９２の操作に応じて、内視鏡システム１Ａが被検体に対して処置を行うための処置モードに設定されたか否かを判断する（ステップＳ３１３）。制御部９４Ａによって内視鏡システム１Ａが処置モードに設定されていると判断された場合（ステップＳ３１３：Ｙｅｓ）、内視鏡システム１Ａは、後述するステップＳ３１４へ移行する。

その後、焦点制御部９４２は、電気レンズ５１１の焦点距離を、短焦点側に切り替える制御を行う（ステップＳ３１４）。

続いて、撮像制御部９４１は、撮像部５２に撮像を実行させ（ステップＳ３１５）、映像信号生成部９１は、撮像部５２が生成した画像信号に対して、各種の画像処理を施して映像信号を生成して表示装置７へ出力する（ステップＳ３１６）。ステップＳ３１６の後、内視鏡システム１Ａは、ステップＳ３０８へ移行する。

ステップＳ３１３において、制御部９４Ａによって内視鏡システム１Ａが処置モードに設定されていないと判断された場合（ステップＳ３１３：Ｎｏ）、内視鏡システム１Ａは、ステップＳ３０８へ移行する。

以上説明した本発明の実施の形態４によれば、焦点制御部９４２が入力部９２の操作により設定されたモードに応じて、電気レンズ５１１の焦点距離を切り替えるので、術者の要望に応じた焦点距離で被検体を撮像することができる。

なお、本発明の実施の形態４では、焦点制御部９４２が入力部９２の操作により設定されたモードに応じて、電気レンズ５１１の焦点距離を切り替えていたが、例えば映像信号生成部９１Ａが生成した映像信号に基づいて、電気レンズ５１１の焦点距離を切り替えるようにしてもよい。

（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。本実施の形態５は、上述した実施の形態２に係る内視鏡システム１Ａと構成が異なるうえ、実行する処理が異なる。以下においては、本実施の形態５に係る内視鏡システムの構成を説明後、本実施の形態５に係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、上述した実施の形態２に係る内視鏡システム１Ａと同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

〔内視鏡システムの構成〕
図１３は、本発明の実施の形態５に係る内視鏡システムが備える挿入部、光源装置、内視鏡用撮像装置および制御装置の機能構成を示すブロック図である。

図１３に示す内視鏡システム１Ｂは、上述した実施の形態２に係る内視鏡システム１Ａの挿入部２および制御装置９に換えて、挿入部２Ｂおよび制御装置９Ｂを備える。

〔挿入部の構成〕
まず、挿入部２Ｂの構成について説明する。
挿入部２Ｂ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２Ｂの内部には、１または複数のレンズを用いて構成され、観察像を結像する光学系が設けられている。また、挿入部２Ｂは、挿入部２Ｂを識別する識別情報を記録する識別情報記録部２０１を有する。ここで、識別情報には、挿入部２Ｂの倍率、焦点距離、経口、挿入長、形式および種別が含まれる。

〔制御装置の構成〕
次に、制御装置９Ｂの構成について説明する。
制御装置９Ｂは、上述した実施の形態２に係る制御装置９Ａの制御部９４Ａに換えて、制御部９４Ｂを備えるとともに、識別情報取得部９５をさらに備える。

識別情報取得部９５は、内視鏡用撮像装置５、第１の伝送ケーブル６を介して、挿入部２Ｂの識別情報記録部２０１から識別情報を取得し、取得した識別情報を制御部９４Ｂへ出力する。

制御部９４Ｂは、内視鏡システム１の各部を統括的に制御する。制御部９４は、ＣＰＵ等を用いて構成される。制御部９４Ｂは、上述した実施の形態２に係る制御部９４の構成に加えて、焦点距離設定部９４４をさらに有する。

焦点距離設定部９４４は、識別情報取得部９５が取得した識別情報に基づいて、電気レンズ５１１の焦点距離を複数設定する。例えば、焦点距離設定部９４４は、識別情報取得部９５が取得した識別情報に含まれる焦点距離が大きいほど、電気レンズ５１１に設定する焦点距離の数を増加させる。

〔内視鏡システムの処理〕
次に、内視鏡システム１Ｂが実行する処理について説明する。
図１４は、内視鏡システム１Ｂが実行する処理の概要を示すフローチャートである。

図１４に示すように、まず、識別情報取得部９５は、内視鏡用撮像装置５、第１の伝送ケーブル６を介して、挿入部２Ｂの識別情報記録部２０１から識別情報を取得する（ステップＳ４０１）。

続いて、焦点距離設定部９４４は、識別情報取得部９５が取得した識別情報に基づいて、電気レンズ５１１における長焦点側および短焦点側それぞれの焦点距離を設定する（ステップＳ４０２）。

ステップＳ４０３〜ステップＳ４０９は、上述したステップＳ２０１〜ステップＳ２０７それぞれに対応する。ステップＳ４０９の後、内視鏡システム１Ｂは、本処理を終了する。

以上説明した本発明の実施の形態５によれば、焦点距離設定部９４４が内視鏡用撮像装置５に接続される挿入部２Ｂの識別情報に応じて、電気レンズ５１１における長焦点側および短焦点側それぞれの焦点距離を設定するので、挿入部２Ｂに適した状態で焦点深度を拡大した画像を得ることができる。

なお、本発明の実施の形態５では、焦点距離設定部９４４が内視鏡用撮像装置５に接続される挿入部２Ｂの識別情報に応じて、電気レンズ５１１における長焦点側および短焦点側それぞれの焦点距離を設定していたが、例えば内視鏡用撮像装置５に接続される挿入部２Ｂの識別情報に応じて、電気レンズ５１１における焦点距離を複数設定してもよい。これにより、より被写界深度を拡大した画像を得ることができる。

また、本発明の実施の形態５では、焦点距離設定部９４４が内視鏡用撮像装置５に接続される挿入部２Ｂの識別情報に応じて、電気レンズ５１１における長焦点側および短焦点側それぞれの焦点距離を設定していたが、例えば映像信号生成部９１が生成した映像信号に基づいて、挿入部２Ｂの種別を判定し、この判定結果に基づいて電気レンズ５１１における長焦点側および短焦点側それぞれの焦点距離を設定してもよい。この場合、焦点距離設定部９４４は、映像信号生成部９１が生成した映像信号に対応する画像と、予め記録部９３に記録された複数の挿入部２Ｂそれぞれを識別するための画像（テンプレート画像）とに基づいて、挿入部２Ｂの種別を判定し、この判定結果に基づいて電気レンズ５１１における長焦点側および短焦点側それぞれの焦点距離を設定するようにすればよい。もちろん、焦点距離設定部９４４は、映像信号生成部９１が生成した映像信号に対応する画像のマスク、倍率およびホワイトバランスのいずれか１つ以上のパラメータと、予め記録部９３に記録された複数の挿入部２Ｂそれぞれを識別するためのパラメータとを用いて、挿入部２Ｂの種別を判定し、この判定結果に基づいて電気レンズ５１１における長焦点側および短焦点側それぞれの焦点距離を設定するようにしてもよい。

（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６について説明する。上述した実施の形態２に係る内視鏡システム１Ａは、同時式によって撮像を行っていたが、本実施の形態６に係る内視鏡システムは、面順次式によって撮像を行う。以下においては、本実施の形態６に係る内視鏡システムの構成を説明後、本実施の形態６に係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、上述した実施の形態２に係る内視鏡システム１Ａと同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

〔内視鏡システムの構成〕
図１５は、本発明の実施の形態６に係る内視鏡システムが備える挿入部、光源装置、内視鏡用撮像装置および制御装置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１Ｃは、上述した実施の形態２に係る内視鏡システム１Ａの光源装置３および内視鏡用撮像装置５に換えて、光源装置３Ｃおよび内視鏡用撮像装置５Ｃを備える。

〔光源装置の構成〕
まず、光源装置３Ｃの構成について説明する。
光源装置３Ｃは、所定のタイミング毎に、互いに異なる波長帯域を有する複数の照明光を挿入部２に向けて周期的に繰り返し照射する。光源装置３Ｃは、図１３に示すように、第１光源部３１１と、第２光源部３１２と、第３光源部３１３と、第４光源部３１４と、光源駆動部３２と、を備える。

第１光源部３１１は、青色の波長帯域（４５０〜４９５ｎｍ）の光を挿入部２に向けて出射する。第１光源部３１１は、ＬＥＤランプ等を用いて構成される。

第２光源部３１２は、緑色の波長帯域（４９５〜５７０ｎｍ）の光を挿入部２に向けて出射する。第２光源部３１２は、ＬＥＤランプ等を用いて構成される。

第３光源部３１３は、赤色の波長帯域（６２０〜７５９ｎｍ）の光を挿入部２に向けて出射する。第３光源部３１３は、ＬＥＤランプ等を用いて構成される。

第４光源部３１４は、所定の波長帯域を有する特殊光（例えば３９０〜４４５ｎｍと５３０〜５５０ｎｍとを含む光または７９０〜８２０ｎｍと９０５ｎｍ〜９７０ｎｍとを含む光）を挿入部２に向けて出射する。第４光源部３１４は、ＬＥＤランプ等を用いて構成される。

〔内視鏡用撮像装置の構成〕
次に、内視鏡用撮像装置５Ｃの構成について説明する。
内視鏡用撮像装置５Ｃは、挿入部２の接眼部２１（図１を参照）が着脱自在に接続される。内視鏡用撮像装置５Ｃは、制御装置９Ａの制御のもと、挿入部２によって結像された観察像を撮像し、この撮像信号を光信号に変換して出力する。内視鏡用撮像装置５Ｃは、図１３に示すように、レンズユニット５１と、撮像部５２Ｃと、を有する。

撮像部５２Ｃは、制御装置９Ａの制御のもと、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ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子（図示せず）、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）を行ってデジタルの画像信号を出力する信号処理部（図示せず）等が一体的に形成されたセンサチップ（図示せず）を用いて構成される。なお、本実施の形態６では、撮像部５２Ｃの受光面に、モノクロフィルタが設けられている。

〔内視鏡システムの処理〕
次に、内視鏡システム１Ｃが実行する処理について説明する。図１６は、内視鏡システム１Ｃが実行する処理のタイミングチャートを示す図である。図１６において、図１６の（ａ）が光源装置３Ｃによって出射される照明光の種別を示し、図１６の（ｂ）がレンズユニット５１の焦点距離の切り替えタイミングを示し、図１６の（ｃ）が撮像部５２Ｃによる画像の生成タイミングを示す。なお、図１６においては、説明の便宜上、青色の波長帯域を有する光、緑色の波長帯域を有する光、赤色の波長帯域の光および特殊光の波長帯域を有する光の各々を、Ｂ、Ｇ、ＲおよびＳとして表現する。また、図１６では、光源装置３ＣがＳを出射しているが、入力部９２の操作に応じて、Ｂ、ＧおよびＲのみを出射させてもよいし、Ｓのみを出射させてもよい。さらに、説明の便宜上、電気レンズ５１１の焦点距離を長焦点側と短焦点側の２点の切り替えについて説明するが、これに限定されることなく、焦点制御部９４２が電気レンズ５１１の焦点距離を、例えば入力部９２の操作に応じて設定された複数の焦点距離で順次切り替えながら繰り返す制御を行うようにしてもよい。

図１６に示すように、光源制御部９４３は、所定のタイミングに従って、光源装置３ＣにＢ、Ｇ、ＲおよびＳの順で照明光を出射させる。例えば、光源制御部９４３は、１２０ｆｐｓのタイミングに基づいて、光源装置３Ｃの光源駆動部３２を制御することによって、第１光源部３１１、第２光源部３１２、第３光源部３１３および第４光源部３１４の順でＢ、Ｇ、ＲおよびＳを出射させる。この場合、焦点制御部９４２は、光源装置３Ｃが１つの照明光を出射する時間内において、電気レンズ５１１の焦点距離を長焦点側と短焦点側とに切り替える。例えば、焦点制御部９４２は、２４０ｆｐｓのタイミングで電気レンズ５１１の焦点距離を長焦点側と短焦点側とを切り替える。また、撮像制御部９４１は、電気レンズ５１１の焦点距離の切り替えタイミングに基づいて、撮像部５２Ｃに撮像させる。例えば、撮像制御部９４１は、２４０ｆｐｓのタイミングで、撮像部５２Ｃに撮像させることによって、電気レンズ５１１の焦点距離の切り替えタイミングに同期した画像を生成させる。

具体的には、図１６に示すように、撮像制御部９４１は、光源装置３ＣがＢを出射している場合において、電気レンズ５１１の焦点距離が長焦点側のとき、撮像部５２Ｃに撮像させることによって、長焦点側に焦点があった青色の画像ＷＢ１１を生成させる。

その後、撮像制御部９４１は、光源装置３ＣがＢを出射している場合において、電気レンズ５１１の焦点距離が短焦点側のとき、撮像部５２Ｃに撮像させることによって、短焦点側に焦点があった青色の画像ＷＢ２１を生成させる。

そして、深度合成部９１４は、撮像部５２Ｃが生成した画像ＷＢ１１および画像ＷＢ２１を用いて、焦点の深度を拡大した青色の画像ＷＢ３１を生成させる。

続いて、撮像制御部９４１は、Ｂと同様に、光源装置３ＣがＧを出射している場合において、電気レンズ５１１の焦点距離が長焦点側のとき、撮像部５２Ｃに撮像させることによって、長焦点側に焦点があった緑色の画像ＷＧ１１を生成させる。

その後、撮像制御部９４１は、光源装置３ＣがＧを出射している場合において、電気レンズ５１１の焦点距離が短焦点側のとき、撮像部５２Ｃに撮像させることによって、短焦点側に焦点があった緑色の画像ＷＧ２１を生成させる。

そして、深度合成部９１４は、撮像部５２Ｃが生成した画像ＷＧ１１および画像ＷＧ２１を用いて、焦点の深度を拡大した緑色の画像ＷＧ３１を生成させる。

続いて、撮像制御部９４１は、Ｂ、Ｇと同様に、光源装置３ＣがＲを出射している場合において、電気レンズ５１１の焦点距離が長焦点側のとき、撮像部５２Ｃに撮像させることによって、長焦点側に焦点があった赤色の画像ＷＲ１１を生成させる。

その後、撮像制御部９４１は、光源装置３ＣがＲを出射している場合において、電気レンズ５１１の焦点距離が短焦点側のとき、撮像部５２Ｃに撮像させることによって、短焦点側に焦点があった赤色の画像ＷＲ２１を生成させる。

そして、深度合成部９１４は、撮像部５２Ｃが生成した画像ＷＲ１１および画像ＷＲ２１を用いて、焦点の深度を拡大した赤色の画像ＷＲ３１を生成させる。

続いて、表示装置７は、青色の画像ＷＢ３１、緑色の画像ＷＧ３１および赤色の画像ＷＲ３１に基づいて、１フレームのカラー画像ＷＣ４１を表示する。これにより、被写界深度が拡大されたカラー画像ＷＣ４１（カラーの被写界深度合成画像）を表示することができる。

また、撮像制御部９４１は、Ｂ、Ｇ、Ｒと同様に、光源装置３ＣがＳを出射している場合において、電気レンズ５１１の焦点距離が長焦点側のとき、撮像部５２Ｃに撮像させることによって、長焦点側に焦点があった特殊光の画像ＷＳ１１を生成させる。

その後、撮像制御部９４１は、光源装置３ＣがＳを出射している場合において、電気レンズ５１１の焦点距離が短焦点側のとき、撮像部５２Ｃに撮像させることによって、短焦点側に焦点があった特殊光の画像ＷＳ２１を生成させる。

そして、深度合成部９１４は、撮像部５２Ｃが生成した画像ＷＳ１１および画像ＷＳ２１を用いて、被写界深度を拡大した特殊光の画像ＷＳ３１（特殊光の被写界深度合成画像）を生成させる。

続いて、表示装置７は、画像ＷＳ３１を表示する。これにより、焦点の深度が拡大された特殊光の画像ＷＳ３１を表示することができる。なお、図１６では、カラー画像ＷＣ４１の後に、画像ＷＳ３１を表示しているが、これに限定されることなく、画像ＷＳ３１を非表示としてもよい。

このように内視鏡システム１Ｃは、光源制御部９４３が所定のタイミングに従って、光源装置３ＣにＢ、Ｇ、ＲおよびＳの順で照明光を出射させ、焦点制御部９４２が光源装置３Ｃによって１つの照明光が出射される時間内において、電気レンズ５１１の焦点距離を長焦点側と短焦点側とに切り替え、撮像制御部９４１が電気レンズ５１１の焦点距離の切り替えタイミングに基づいて、撮像部５２Ｃに順次撮像させ、深度合成部９１４が撮像部５２Ｃによって生成された各色の焦点距離が異なる２つ以上の画像を用いて焦点を拡大した画像を生成する。そして、表示装置７は、深度合成部９１４が生成した青色、緑色および赤色の画像を合成して１フレーム毎にカラー画像ＷＣ４１、カラー画像ＷＣ４２およびカラー画像ＷＣ４３を順次表示する。

以上説明した本発明の実施の形態６によれば、面順次式であっても、大型化することなく、被写界深度を拡大することができる。

なお、本発明の実施の形態６では、深度合成部９１４が時間的に連続する画像を用いて深度を拡大した画像を生成していたが、これに限定されることなく、時間的に前後する画像を用いて焦点の深度を拡大した画像を生成してもよい。具体的には、図１６に示すように、深度合成部９１４は、フレームメモリ９１３に記録された画像ＷＢ１１、ＷＢ２２を用いて、被写界深度を拡大した青色の画像を生成してもよい。

また、本発明の実施の形態６では、深度合成部９１４がフレームメモリ９１３に記録された所定の時間内における複数の画像のいずれかを用いて被写界深度を拡大した被写界深度合成画像を生成してもよい。具体的には、深度合成部９１４は、図１６に示す、長焦点側の画像ＷＢ１１、画像ＷＢ１２および画像ＷＢ１３のいずれか１つと、短焦点画像の画像ＷＢ２１、画像ＷＢ２２および画像ＷＢ２３のいずれか１つと、を用いて、被写界深度を拡大した青色の画像を生成してもよい。同様に、深度合成部９１４は、図１６に示す長焦点側の画像ＷＧ１１、画像ＷＧ１２および画像ＷＧ１３のいずれか１つと、短焦点画像の画像ＷＧ２１、画像ＷＧ２２および画像ＷＧ２３のいずれか１つと、を用いて、被写界深度を拡大した緑色の画像を生成してもよい。もちろん、深度合成部９１４は、長焦点側の画像ＷＲ１１、画像ＷＲ１２および画像ＷＲ１３のいずれか１つと、短焦点画像の画像ＷＲ２１、画像ＷＲ２２および画像ＷＲ２３のいずれか１つと、を用いて、被写界深度を拡大した赤色の画像を生成してもよい。同様に、深度合成部９１４は、長焦点側の画像ＷＳ１１、画像ＷＳ１２および画像ＷＳ１３のいずれか１つと、短焦点画像の画像ＷＳ２１、画像ＷＳＳ２２および画像ＷＳ２３のいずれか１つと、を用いて、被写界深度を拡大した特殊光の画像を生成してもよい。

また、本発明の実施の形態５では、焦点制御部９４２が光源装置３Ｃによって１つの照明光が出射される時間内において、電気レンズ５１１の焦点距離を長焦点側と短焦点側とに切り替えていたが、これに限定されることなく、例えば光源装置３Ｃが出射するＢ、Ｇ、ＲおよびＳを出射した後に、電気レンズ５１１の焦点距離を切り替えてもよい。具体的には、図１７に示すように、焦点制御部９４２は、光源装置３ＣがＢ、Ｇ、ＲおよびＳの一巡毎に、電気レンズ５１１の焦点距離を順次切り替えるようにしてもよい。

（実施の形態７）
次に、本発明の実施の形態７について説明する。上述した実施の形態２では、硬性内視鏡（挿入部２）を用いた内視鏡システムを本発明に適用していたが、本実施の形態７では、挿入部の先端側に内視鏡用装置を有する軟性内視鏡、所謂ビデオスコープを用いた内視鏡システムに本発明を適用する。なお、上述した実施の形態２に係る内視鏡システム１Ａと同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

〔内視鏡システムの構成〕
図１８は、本発明の実施の形態７に係る内視鏡システムの概略構成を示す図である。
図１８に示す内視鏡システム１Ｄは、生体内に挿入部２Ｄを挿入することによって被検体の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して映像信号を生成して出力する制御装置９Ａと、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１８に示すように、可撓性を有する細長形状をなす挿入部２Ｄと、挿入部２Ｄ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１４１と、操作部１４１から挿入部２Ｄが延びる方向と異なる方向に延び、光源装置３および制御装置９Ａに接続し、第１の伝送ケーブル６を含む各種ケーブルを内蔵するユニバーサルコード１４２と、を備える。

挿入部２Ｄは、図１８に示すように、上述したレンズユニット５１（図示略）および撮像部５２（図示略）を内蔵した先端部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に撮像部５２が設けられた、この撮像部５２にて撮像された画像信号は、操作部１４１および第１の伝送ケーブル６が内蔵されたユニバーサルコード１４２を介して、制御装置９Ａに出力される。この場合、撮像部５２（撮像素子）の有効画素数は、２メガピクセル以上（例えば１９２０×１０８０ピクセルの所謂２Ｋの解像度）である。

以上説明した本発明の実施の形態７によれば、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２と同様の効果を奏する。

なお、本発明の実施の形態７では、軟性の挿入部２Ｄの先端部２２に撮像部５２が設けられた内視鏡１１を例に説明したが、硬性の挿入部に撮像部を設けた硬性内視鏡であっても適用することができる。この場合、上述した実施の形態７の撮像部５２と同様に、撮像部の有効画素数は、２メガピクセル以上（例えば１９２０×１０８０ピクセルの所謂２Ｋの解像度）が好ましい。

（その他の実施の形態）
また、上述した実施の形態１〜７では、焦点制御部９４２が電気レンズ５１１の焦点距離を長焦点側および短焦点側を交互に切り替えていたが、これに限定されることなく、電気レンズ５１１の複数の焦点距離で切り替えるようにしてもよい。例えば、焦点制御部９４２は、電気レンズ５１１を３つの焦点距離で順次切り替えるようにしてもよい。この場合、図１９Ａ〜図１９Ｃに示すように、撮像制御部９４１は、電気レンズ５１１の焦点距離の切り替えタイミングに応じて、撮像部５２に各焦点距離に応じた画像Ｗ１０、画像Ｗ１１および画像Ｗ１２を生成させる。そして、図１９Ｄに示すように、深度合成部９１４は、撮像部５２が生成した画像Ｗ１０、画像Ｗ１１および画像Ｗ１２を用いて、被写界深度を拡大した合成画像Ｗ１３（被写界深度合成画像）を生成する。これにより、より被写界深度した画像（被写界深度合成画像）を得ることができる。

本明細書における医療用装置の製造方法の説明では、「まず」、「その後」、「続いて」および「そして」等の表現を用いて各ステップ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ステップの順序は、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内視鏡システムの順序は、矛盾のない範囲で変更することができる。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態を含みうるものであり、請求の範囲によって特定される技術的思想の範囲内で種々の設計変更等を行うことが可能である。

１,１Ａ,１Ｂ,１Ｃ,１Ｄ 内視鏡システム
２,２Ａ,２Ｂ,２Ｃ,２Ｄ 挿入部
３,３Ｂ 光源装置
４ ライトガイド
５,５Ｂ 内視鏡用撮像装置
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
９,９Ａ 制御装置
１０ 第３の伝送ケーブル
１１ 内視鏡
２１ 接眼部
２２ 先端部
２３ 湾曲部
２４ 可撓管部
３１ 光源部
３２ 光源駆動部
５１ レンズユニット
５２,５２Ｂ 撮像部
９１ 映像信号生成部
９２ 入力部
９３ 記録部
９４ 制御部
９５ 識別情報取得部
１４１ 操作部
１４２ ユニバーサルコード
２０１ 識別情報記録部
３１１ 第１光源部
３１２ 第２光源部
３１３ 第３光源部
３１４ 第４光源部
５１１ 電気レンズ
５１２ 液体レンズ
５１２ａ セル
５１２ｂ 水
５１２ｃ 油
５１２ｄ 印加部
５１３ 駆動部
９１１ 画像取得部
９１２ 信号処理部
９１３ フレームメモリ
９１４ 深度合成部
９４１ 撮像制御部
９４２ 焦点制御部
９４３ 光源制御部

Claims (15)

1. 電圧が印加されることによって、焦点距離を変更可能な電気レンズと、
   前記電気レンズが結像した被写体像を撮像して画像信号を生成する撮像部と、
   前記電気レンズの焦点距離を、２つ以上の値の間で順次切り替えて周期的に繰り返す制御を行う焦点制御部と、
   前記撮像部が生成した前記画像信号から表示装置への映像信号を生成する映像信号生成部と、
   を備えることを特徴とする内視鏡システム。
2. 前記焦点制御部は、前記映像信号の１フレーム毎に前記焦点距離を順次切り替える制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記焦点制御部は、前記撮像部が前記画像信号を出力する出力期間に、前記焦点距離を切り替える制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の内視鏡システム。
4. 前記焦点制御部は、長焦点側と該長焦点側より焦点距離が短い短焦点側とで前記電気レンズの焦点距離を交互に切り替える制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内視鏡システム。
5. 前記映像信号生成部は、
   前記撮像部が異なる前記焦点距離で生成した２つ以上の前記画像信号を用いて、被写界深度を拡大した前記映像信号を生成する深度合成部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内視鏡システム。
6. 前記映像信号生成部は、
   前記焦点距離毎に複数のフレームの前記画像信号を記録するフレームメモリをさらに有し、
   前記深度合成部は、
   前記フレームメモリに記録された前記複数のフレームの前記画像信号のいずれか１つを用いて被写界深度を拡大した前記映像信号を生成することを特徴とする請求項５に記載の内視鏡システム。
7. 前記長焦点側における前記撮像部の露光時間が前記短焦点側における前記撮像部の露光時間より長くするように前記撮像部を制御する撮像制御部をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
8. 所定の波長帯域の照明光を照射する光源装置と、
   前記長焦点側における前記照明光の強度が前記短焦点側における前記照明光の強度より大きくするように前記光源装置を制御する光源制御部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
9. 前記電気レンズの焦点距離を前記長焦点側と前記短焦点側とで交互に切り替える深度拡大モード、前記電気レンズの焦点距離を前記長焦点側で固定する探索モードおよび前記電気レンズの焦点距離を前記短焦点側で固定する処置モードのいずれか１つのモードを指示する指示信号の入力を受け付ける入力部をさらに備え、
   前記焦点制御部は、前記入力部が受け付けた前記指示信号に応じて、前記電気レンズの焦点距離を制御することを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
10. 被検体に挿入可能な挿入部であって、複数の光学部材と、当該挿入部の種別を識別する識別情報を記録する識別情報記録部と、を有する挿入部と、
    前記識別情報記録部から前記識別情報を取得する識別情報取得部と、
    前記識別情報取得部が取得した前記識別情報に基づいて、前記電気レンズの焦点距離を複数設定する焦点距離設定部と、
    を備え、
    前記焦点制御部は、前記焦点距離設定部が設定した複数の前記焦点距離の中で前記電気レンズの焦点距離を順次切り替えて周期的に繰り返す制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内視鏡システム。
11. 互いに異なる波長帯域を有する複数の照明光を周期的に繰り返し照射する光源装置をさらに備え、
    前記焦点制御部は、前記光源装置が１つの前記照明光を照射している照射期間に、前記電気レンズの焦点距離を前記長焦点側と前記短焦点側とを交互に切り替える制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
12. 前記電気レンズは、液体レンズであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の内視鏡システム。
13. 被検体に挿入可能な挿入部と、
    前記挿入部が着脱自在に接続される内視鏡用撮像装置と、
    をさらに備え、
    前記内視鏡用撮像装置は、前記撮像部を有し、
    前記撮像部の有効画素数は、８メガピクセル以上であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の内視鏡システム。
14. 被検体に挿入可能な挿入部をさらに備え、
    前記挿入部は、先端部に前記撮像部を有し、
    前記撮像部の有効画素数は、２メガピクセル以上であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の内視鏡システム。
15. 前記映像信号に対応する画像を表示する表示装置をさらに備え、
    前記表示装置は、モニタサイズが３１インチ以上であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の内視鏡システム。

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