JP2018202006A - 撮像システム、撮像方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】可視光と特殊光とを切り替えながら両方を照射する場合において、ピントがあった両画像を取得することができる撮像システム、撮像方法およびプログラムを提供する。
【解決手段】撮像システム1は、焦点距離を変更可能であり、光源装置3が可視光または特殊光を照射した被写体の被写体像を結像する光学系51と、二次元マトリクス状に配置されてなる複数の画素の各々が光学系51によって結像された被写体像を受光して画像信号を生成する撮像素子52と、記複数の画素から画像信号を読み出す読み出し領域を制御する撮像制御部58と、読み出し領域に基づいて、光源装置3が照射する可視光および特殊光の照射時間を制御する照明制御部994と、読み出し領域に基づいて、光学系51の焦点距離を制御する光学制御部993と、を備える。
【選択図】図2
【解決手段】撮像システム1は、焦点距離を変更可能であり、光源装置3が可視光または特殊光を照射した被写体の被写体像を結像する光学系51と、二次元マトリクス状に配置されてなる複数の画素の各々が光学系51によって結像された被写体像を受光して画像信号を生成する撮像素子52と、記複数の画素から画像信号を読み出す読み出し領域を制御する撮像制御部58と、読み出し領域に基づいて、光源装置3が照射する可視光および特殊光の照射時間を制御する照明制御部994と、読み出し領域に基づいて、光学系51の焦点距離を制御する光学制御部993と、を備える。
【選択図】図2
Description
本発明は、被写体を撮像して該被写体の画像データを生成する撮像システム、撮像方法およびプログラムに関する。
従来、医療分野において、患者等の被検体内を観察するために内視鏡を備えた内視鏡システムが用いられている。内視鏡は、被検体内に挿入した挿入部の先端から照明光を照射し、この照明光の反射光を撮像素子で受光することによって体内画像を撮像する。このように内視鏡の撮像素子によって撮像された体内画像は、内視鏡が接続された処理装置において所定の画像処理が施されて表示装置に表示される。
このような内視鏡システムでは、可視光を照射する可視光観察モードと特殊光を照射する特殊光観察モードを行うことができる技術が知られている(例えば特許文献1参照)。この技術によれば、可視光観察モードが設定された場合、赤色、緑色および青色の各々の波長帯域を含む可視光を被写体に照射する一方、特殊光観察の1つである蛍光観察モードが設定された場合、撮像素子の前面に、被写体から反射されてくる励起光をカットする励起光カットフィルタを挿入した状態で青色および緑色の各々を含む照明光を照射する。
しかしながら、上述した特許文献1では、可視光と特殊光とを切り替えながら両方を照射する場合、照射する照明光の波長の差による収差のために撮像光学系の焦点位置が異なることで、どちらか一方の画像がぼけてしまうという問題点があった。
さらに、上述した特許文献1では、特殊光を照射する場合、可視光の光量と比べて少ないため、撮像光学系のF値を小さくする必要があり、可視光および特殊光の各々の画像の結像位置の差により被写体深度が異なることで、より一方の画像のぼけが顕著に表れてしまうという問題点があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、可視光と特殊光とを切り替えながら両方を照射する場合において、ピントがあった両画像を取得することができる撮像システム、撮像方法およびプログラムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る撮像システムは、互いに波長帯域が異なる可視光および特殊光の各々を被写体に切り替え可能に照射する照明部と、焦点距離を変更可能であり、前記照明部が前記可視光または前記特殊光を照射した前記被写体の被写体像を結像する光学系と、二次元マトリクス状に配置されてなる複数の画素の各々が前記光学系によって結像された前記被写体像を受光して画像信号を生成する撮像素子と、前記複数の画素から前記画像信号を読み出す読み出し領域を制御する撮像制御部と、前記読み出し領域に基づいて、前記照明部が照射する前記可視光および前記特殊光の照射時間を制御する照明制御部と、前記読み出し領域に基づいて、前記光学系の焦点距離を制御する光学制御部と、を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る撮像システムは、上記発明において、前記撮像制御部は、前記照明部が前記可視光および前記特殊光を交互に照射する場合、前記複数の画素の全てから前記画像信号を読み出す第1の読み出し領域より小さい第2の読み出し領域から前記画像信号を読み出す制御を行い、前記照明制御部は、前記第2の読み出し領域の露光時間が前記照明部によって前記可視光のみ照射される際の露光時間よりも長くなるように前記照射時間を延長する制御を行い、前記光学制御部は、前記第2の読み出し領域の大きさに対応する前記被写体像となるように前記焦点距離を短くする制御を行うことを特徴とする。
また、本発明に係る撮像システムは、上記発明において、前記光学系を光軸上に移動させる駆動部をさらに有し、前記光学系は、前記光軸上に挿脱可能な広角光学系を有し、前記撮像制御部は、前記駆動部に前記広角光学系を前記光軸上に挿入させることによって前記焦点距離を短くする制御を行うことを特徴とする。
また、本発明に係る撮像システムは、上記発明において、前記光学系は、前記光軸上に挿脱可能な絞りをさらに有し、前記撮像制御部は、前記駆動部に前記絞りを前記光軸上に挿入させる制御を行うことを特徴とする請求項3に記載の撮像システム。
また、本発明に係る撮像システムは、上記発明において、前記撮像素子が生成した前記画像信号に対応する画像から所定のトリミング領域を切り出してトリミング画像を生成するトリミング部と、前記トリミング部が前記画像から切り出す前記トリミング領域を制御するトリミング制御部と、をさらに備え、前記撮像制御部は、前記照明部が前記可視光および前記特殊光を交互に照射する場合、前記複数の画素の全てから前記画像信号を読み出す第1の読み出し領域と同じ読み出し領域から前記画像信号を読み出す制御を行い、前記照明制御部は、前記撮像制御部が前記複数の画素の各々から前記画像信号を読み出す読み出し期間の一部を含むように前記照射時間を延長する制御を行い、前記トリミング制御部は、前記読み出し期間にかからない前記画像の領域を前記トリミング領域に設定して前記トリミング部に前記トリミング画像を生成させる制御を行い、前記光学制御部は、前記トリミング領域に対応する前記被写体像となるように前記焦点距離を短くする制御を行うことを特徴とする。
また、本発明に係る撮像システムは、上記発明において、前記撮像素子が生成した前記画像信号に対応する画像から所定のトリミング領域を切り出してトリミング画像を生成するトリミング部と、前記トリミング部が前記画像から切り出す前記トリミング領域を制御するトリミング制御部と、前記焦点距離の変更を指示する指示信号の入力を受け付ける入力部と、をさらに備え、前記撮像制御部は、前前記照明部が前記可視光および前記特殊光を交互に照射する場合、前記複数の画素の全てから前記画像信号を読み出す第1の読み出し領域と同じ読み出し領域から前記画像信号を読み出す制御を行い、前記光学制御部は、前記入力部から前記指示信号が入力された場合、前記焦点距離を徐々に短くする制御を行い、前記トリミング制御部は、前記被写体像の大きさに対応する前記トリミング領域を設定して前記トリミング部に前記トリミング画像を生成させる制御を行い、前記照明制御部は、前記トリミング領域の大きさに対応する前記照射時間を前記照明部に照射させる制御を行うことを特徴とする。
また、本発明に係る撮像システムは、上記発明において、前記光学系は、光軸上に配置され、絞り値を変更可能な絞りをさらに有し、前記撮像制御部は、前記焦点距離に応じて前記絞りの絞り値を制御することを特徴とする。
また、本発明に係る撮像システムは、上記発明において、前記撮像素子は、CMOSイメージセンサであることを特徴とする。
また、本発明に係る撮像システムは、上記発明において、前記特殊光は、狭帯域光であることを特徴とする。
また、本発明に係る撮像システムは、上記発明において、前記狭帯域光は、紫、励起光および赤外光のいずれか1つ以上であることを特徴とする。
また、本発明に係る撮像方法は、互いに波長帯域が異なる可視光および特殊光の各々を被写体に切り替え可能に照射する照明部と、焦点距離を変更可能であり、前記照明部が前記可視光または前記特殊光を照射した前記被写体の被写体像を結像する光学系と、二次元マトリクス状に配置されてなる複数の画素の各々が前記光学系によって結像された前記被写体像を受光して画像信号を生成する撮像部と、を備える撮像システムが実行する撮像方法であって、前記複数の画素から前記画像信号を読み出す読み出し領域を制御する撮像制御ステップと、前記読み出し領域に基づいて、前記照明部が照射する前記可視光および前記特殊光の照射時間を制御する照明制御ステップと、前記読み出し領域に基づいて、前記光学系の焦点距離を制御する光学制御ステップと、を含むことを特徴とする。
また、本発明に係るプログラムは、互いに波長帯域が異なる可視光および特殊光の各々を被写体に切り替え可能に照射する照明部と、焦点距離を変更可能であり、前記照明部が前記可視光または前記特殊光を照射した前記被写体の被写体像を結像する光学系と、二次元マトリクス状に配置されてなる複数の画素の各々が前記光学系によって結像された前記被写体像を受光して画像信号を生成する撮像部と、を備える撮像システムに、前記複数の画素から前記画像信号を読み出す読み出し領域を制御する撮像制御ステップと、前記読み出し領域に基づいて、前記照明部が照射する前記可視光および前記特殊光の照射時間を制御する照明制御ステップと、前記読み出し領域に基づいて、前記光学系の焦点距離を制御する光学制御ステップと、を実行させることを特徴とする。
本発明によれば、可視光と特殊光とを切り替えながら同時に両方を行う場合において、ピントがあった両画像を取得することができるという効果を奏する。
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)
〔撮像システムの概略構成〕
図1は、本実施の形態1に係る撮像システムの概略構成を示す図である。
図1に示す撮像システム1は、医療分野に用いられ、生体等の被検体内を観察するシステムである。なお、本実施の形態1では、撮像システム1として、図1に示す硬性鏡(挿入部2)を用いた硬性内視鏡システムについて説明するが、これに限定されることなく、軟性の内視鏡を備えた内視鏡システムであってもよい。もちろん、医療分野以外であっても適用することができ、工業内視鏡を備えた工業用内視鏡システム、顕微鏡システムおよび撮像装置と監視システムであっても適用することができる。
〔撮像システムの概略構成〕
図1は、本実施の形態1に係る撮像システムの概略構成を示す図である。
図1に示す撮像システム1は、医療分野に用いられ、生体等の被検体内を観察するシステムである。なお、本実施の形態1では、撮像システム1として、図1に示す硬性鏡(挿入部2)を用いた硬性内視鏡システムについて説明するが、これに限定されることなく、軟性の内視鏡を備えた内視鏡システムであってもよい。もちろん、医療分野以外であっても適用することができ、工業内視鏡を備えた工業用内視鏡システム、顕微鏡システムおよび撮像装置と監視システムであっても適用することができる。
図1に示すように、撮像システム1は、挿入部2と、光源装置3と、ライトガイド4と、内視鏡カメラヘッド5(内視鏡用撮像装置)と、第1の伝送ケーブル6と、表示装置7と、第2の伝送ケーブル8と、制御装置9と、第3の伝送ケーブル10と、を備える。
挿入部2は、硬質または少なくとも一部が軟性で細長形状を有し、患者等の被検体内に挿入される。挿入部2は、内部に観察像を結像する光学系を有する。
光源装置3は、ライトガイド4の一端が接続され、制御装置9による制御のもと、ライトガイド4の一端に被検体内を照明するための可視光または特殊光を供給する。なお、本実施の形態1では、光源装置3が照明部として機能する。
ライトガイド4は、一端が光源装置3に着脱自在に接続されるとともに、他端が挿入部2に着脱自在に接続される。ライトガイド4は、光源装置3から供給された光を一端から他端に伝達し、挿入部2に供給する。
内視鏡カメラヘッド5は、挿入部2の接眼部21が着脱自在に接続される。内視鏡カメラヘッド5は、制御装置9による制御のもと、挿入部2によって結像された観察像を受光して光電変換を行うことによって画像信号(電気信号)を生成し、この生成した画像信号を第1の伝送ケーブル6を介して制御装置9へ出力する。
第1の伝送ケーブル6は、一端がビデオコネクタ61を介して制御装置9に着脱自在に接続され、他端がカメラヘッドコネクタ62を介して内視鏡カメラヘッド5に接続される。第1の伝送ケーブル6は、内視鏡カメラヘッド5から出力される画像信号を制御装置9へ伝送するとともに、制御装置9から出力される制御信号、同期信号、クロックおよび電力等を内視鏡カメラヘッド5に伝送する。
表示装置7は、制御装置9による制御のもと、制御装置9において処理された映像信号に基づく観察画像や撮像システム1に関する各種情報を表示する。表示装置7は、液晶または有機EL(Electro Luminescence)等を用いて構成される。また、表示装置7は、モニタサイズが31インチ以上、好ましく55インチ以上である。なお、表示装置7は、モニタサイズを31インチ以上で構成しているが、これに限定されることなく、他のモニタサイズ、例えば2メガピクセル(例えば1920×1080ピクセルの所謂2Kの解像度)以上の解像度、好ましくは8メガピクセル(例えば3840×2160ピクセルの所謂4Kの解像度)以上の解像度、より好ましくは32メガピクセル(例えば7680×4320ピクセルの所謂8Kの解像度)以上の解像度を有する画像を表示可能なモニタサイズであればよい。
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、内視鏡カメラヘッド5および表示装置7の動作を統括的に制御する。
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。
〔撮像システムの要部の機能構成〕
次に、上述した撮像システム1の要部の機能構成について説明する。図2は、撮像システム1の要部の機能構成を示すブロック図である。
次に、上述した撮像システム1の要部の機能構成について説明する。図2は、撮像システム1の要部の機能構成を示すブロック図である。
〔挿入部の硬性〕
まず、挿入部2の構成について説明する。
挿入部2は、光を集光する光学系22と、ライトガイド4から供給された照明光を照射する照明レンズ23と、を有する。光学系22は、1または複数のレンズを用いて構成される。照明レンズ23は、1または複数のレンズを用いて構成される。
まず、挿入部2の構成について説明する。
挿入部2は、光を集光する光学系22と、ライトガイド4から供給された照明光を照射する照明レンズ23と、を有する。光学系22は、1または複数のレンズを用いて構成される。照明レンズ23は、1または複数のレンズを用いて構成される。
〔光源装置の構成〕
次に、光源装置3の構成について説明する。
光源装置3は、挿入部2およびライトガイド4を介して被検体内に照明光を照射する。光源装置3は、第1の光源部31と、第2の光源部32と、光源駆動部33と、光源ドライバ34と、を備える。
次に、光源装置3の構成について説明する。
光源装置3は、挿入部2およびライトガイド4を介して被検体内に照明光を照射する。光源装置3は、第1の光源部31と、第2の光源部32と、光源駆動部33と、光源ドライバ34と、を備える。
第1の光源部31は、光源駆動部33による制御のもと、可視光である白色光を照射する。第1の光源部31は、白色LED(Light Emitting Diode)ランプを用いて構成される。なお、第1の光源部31は、赤色LEDランプ、緑色LEDランプおよび青色LEDランプを用いて同時に照射することによって可視光の白色光を照射してもよい。もちろん、第1の光源部31は、ハロゲンランプやキセノンランプ等を用いて構成されてもよい。
第2の光源部32は、光源駆動部33による制御のもと、特殊光を照射する。第2の光源部32は、白色LEDランプおよび所定の波長帯域の光を透過する透過フィルタを用いて構成される。ここで、ここで、特殊光としては、狭帯域光観察(NBI:Narrow Band Imaging)観察に用いられる狭帯域光、蛍光観察(AFI:Auto Fluorescence Imaging)に用いられる狭帯域光、赤外光観察(IRI:Infra Red Imaging)に用いられる狭帯域光および紫外線観察に用いられる狭帯域光のいずれか1つ以上である。具体的には、NBI観察に用いられる狭帯域光は、波長帯域が390〜445nmの青色(紫)の狭帯域光と、波長帯域が530nm〜550nmの緑色の狭帯域光と、を含む。また、蛍光観察に用いられる励起光としての狭帯域光は、波長帯域が390〜440nmの青色の狭帯域光と、波長帯域が540〜560nmの狭帯域光と、を含む。また、赤外光観察に用いられる狭帯域光は、波長帯域が790〜820nmの狭帯域光と、波長帯域が905〜970nmの狭帯域光と、を含む。紫外線観察に用いられる狭帯域光は、波長帯域が380〜450nmの狭帯域光を含む。
光源駆動部33は、第2の伝送ケーブル8を介して制御装置9から出力された光源同期信号および制御信号に基づいて、光源ドライバ34が第1の光源部31および第2の光源部32に供給する電力を制御する。
光源ドライバ34は、光源駆動部33による制御のもと、第1の光源部31および第2の光源部32の各々に対して電力を供給することにより、第1の光源部31および第2の光源部32の各々に光を発生させる。第1の光源部31および第2の光源部32の各々が発生した光は、ライトガイド4を経由し、挿入部2の照明レンズ23を介して外部へ照射される。
〔内視鏡カメラヘッドの構成〕
次に、内視鏡カメラヘッド5の構成について説明する。
内視鏡カメラヘッド5は、光学系51と、駆動部52と、撮像素子53と、アナログフロントエンド部54(以下、「AFE部54」という)と、P/S変換部55と、タイミングジェネレーター56(以下、「TG56」という)と、撮像記録部57と、撮像制御部58と、を備える。
次に、内視鏡カメラヘッド5の構成について説明する。
内視鏡カメラヘッド5は、光学系51と、駆動部52と、撮像素子53と、アナログフロントエンド部54(以下、「AFE部54」という)と、P/S変換部55と、タイミングジェネレーター56(以下、「TG56」という)と、撮像記録部57と、撮像制御部58と、を備える。
光学系51は、挿入部2の光学系22が集光した被写体像を撮像素子53の受光面に結像する。光学系51は、焦点距離を変更可能であり、複数のレンズ511を用いて構成される。光学系51は、駆動部52によって光軸L1上を移動することによって、焦点距離を変更する(ズーム倍率を変更する)。
駆動部52は、撮像制御部58による制御のもと、光学系51を光軸L1上に沿って移動させることによって、光学系51の焦点距離を制御する。例えば、駆動部52は、撮像システム1が特殊光観察モードに設定されている場合、撮像制御部58による制御のもと、光学系51の焦点距離を可視光観察モード(通常観察モード)の場合と比べて短くなるように光学系51を光軸L1上に沿って移動させることによって光学系51の焦点距離を短くする。駆動部52は、ステッピングモータ、ボイスコイルモータまたはDCモータ等のモータと、光学系51にモータの回転を伝達するギア等で構成された伝達機構と、を用いて構成される。
撮像素子53は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサを用いて構成され、光学系51が結像した被写体像を受光して光電変換を行って画像信号を生成し、この画像信号をAFE部54へ出力する。撮像素子53は、光量に応じた電荷を蓄積するフォトダイオード等の複数の画素が二次元マトリクス状に配置された受光部531(画素部)と、撮像制御部58による制御のもと、受光部531を構成する複数の画素のうち読み出し対象として任意に設定された読み出し領域の画素から画像信号を読み出す読み出し部532と、を有する。受光部531の受光面には、画素毎にRフィルタ、Gフィルタ、Bフィルタのカラーフィルタからなるベイヤー配列のフィルタが配置されている。また、撮像素子53の有効画素数は、8メガピクセル(例えば3840×2160ピクセルの所謂4Kの解像度)以上であり、好ましくは32メガピクセル(例えば7680×4320ピクセルの所謂8Kの解像度)以上である。
AFE部54は、TG56から入力されるタイミング信号に従って撮像素子53から入力された画像信号に含まれるノイズ成分を低減してA/D変換部542へ出力するノイズ低減部541と、TG56から入力されるタイミング信号に従ってノイズ低減部541から入力されたアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換してP/S変換部55へ出力するA/D変換部542と、を有する。ノイズ低減部541は、例えば相関二重サンプリング(Correleted Double Sampling)法を用いて画像信号に含まれるノイズを低減する。なお、ノイズ低減部541とA/D変換部542との間に、画像信号のゲインを調整して常に一定の出力レベルを維持するAGC(Auto Gain Control)回路等を設けてもよい。
P/S変換部55は、TG56から入力されるタイミング信号に従ってA/D変換部542から入力されたデジタルの画像信号をパラレル/シリアル変換を行って出力する。P/S変換部55によって変換された画像信号は、第1の伝送ケーブル6を介して制御装置9へ伝送される。なお、P/S変換部55に換えて、画像信号を光信号に変換するE/O変換部を設け、光信号によって制御装置9へ出力するようにしてもよい。
TG56は、第1の伝送ケーブル6を介して制御装置9から入力されたタイミング信号に基づいて、撮像素子53、AFE部54、P/S変換部55および撮像制御部58の各々に駆動タイミングを示すパルスを発生して出力する。
撮像記録部57は、内視鏡カメラヘッド5に関する各種情報、第1の伝送ケーブル6を介して制御装置9から伝送されてくる各種設定データおよび制御用のパラメータを記録する。撮像記録部57は、不揮発性メモリや揮発性メモリを用いて構成される。
撮像制御部58は、第1の伝送ケーブル6を介して制御装置9から受信した設定データに基づいて、駆動部52、撮像素子53、AFE部54およびP/S変換部55の各々の動作を制御する。撮像制御部58は、CPU(Central Processing Unit)等を用いて構成される。具体的には、撮像制御部58は、第1の伝送ケーブル6を介して制御装置9から受信した設定データに基づいて、受光部531の複数の画素から画像信号を読み出す読み出し領域を制御する。例えば、撮像制御部58は、光源装置3が可視光および特殊光を交互に照射する場合、受光部531の複数の画素の全てから画像信号を読み出す第1の読み出し領域(全画素領域)より小さい第2の読み出し領域の画素から画像信号を読み出す制御を行う。また、撮像制御部58は、第1の伝送ケーブル6を介して制御装置9から受信した設定データに基づいて、駆動部52を駆動させて光学系51の焦点距離を変更する。
〔制御装置の構成〕
次に、制御装置9の構成について説明する。
制御装置9は、S/P変換部91と、画像処理部92と、明るさ検出部93と、調光部94と、読み出しアドレス設定部95と、駆動信号生成部96と、入力部97と、記録部98と、制御部99と、を備える。
次に、制御装置9の構成について説明する。
制御装置9は、S/P変換部91と、画像処理部92と、明るさ検出部93と、調光部94と、読み出しアドレス設定部95と、駆動信号生成部96と、入力部97と、記録部98と、制御部99と、を備える。
S/P変換部91は、第1の伝送ケーブル6を介して内視鏡カメラヘッド5から受信した画像信号をシリアル/パラレル変換を行って画像処理部92へ出力する。なお、内視鏡カメラヘッド5が光信号で画像信号を出力する場合、S/P変換部91に換えて、光信号を電気信号に変換するO/E変換部を設けてもよい。
画像処理部92は、S/P変換部91から入力されたパラレルデータの画像信号に画像処理を施して表示装置7へ出力する。画像処理部92は、同時化部921、ホワイトバランス調整部922(以下、「WB調整部922」という)、ゲイン調整部923と、γ補正部924と、D/A変換部925と、フォーマット変更部926と、サンプル用メモリ927と、静止画像用メモリ928と、トリミング部929と、を有する。
同時化部921は、画像信号を、画素毎に設けられた3つのメモリ(図示せず)に入力し、読み出し部532が読み出した受光部531の画素のアドレスに対応させて、各メモリの値を順次更新しながら保持するとともに、これら3つのメモリの画像信号をRGB画像信号として同時化する。同時化部921は、同時化した画像信号をWB調整部922へ順次出力するとともに、一部の画像信号を、明るさ検出などの画像解析用としてサンプル用メモリ927へ出力する。
WB調整部922は、同時化部921から入力された画像信号のホワイトバランスを調整してゲイン調整部923へ出力する。
ゲイン調整部923は、WB調整部922から入力された画像信号のゲイン調整を行い、ゲイン調整を行った画像信号をγ補正部924へ出力するとともに、一部の画像信号を静止画像表示用、拡大画像表示用または強調画像表示用として静止画像用メモリ928へ出力する。
γ補正部924は、ゲイン調整部923から入力された画像信号またはトリミング部929から入力された画像信号の階調補正を行ってD/A変換部925へ出力する。
D/A変換部925は、γ補正部924から入力されたデジタルの画像信号をアナログの画像信号に変換してフォーマット変更部926へ出力する。
フォーマット変更部926は、D/A変換部925から入力された画像信号を動画用のファイルフォーマットに変更して表示装置7に出力する。
サンプル用メモリ927は、同時化部921から入力された画像信号を記録するとともに、この画像信号を明るさ検出部93へ出力する。
静止画像用メモリ928は、ゲイン調整部923から入力された画像信号を記録するとともに、この画像信号をトリミング部929へ出力する。
トリミング部929は、静止画像用メモリ928から入力された画像信号に対応する画像に対して、所定のトリミング領域を切り出すトリミング処理や所定の領域を切り出して拡大する拡大処理等のリサイズ処理を行ってγ補正部924へ出力する。
明るさ検出部93は、サンプル用メモリ927から入力された画像信号に基づいて、各画素に対応する明るさレベルを検出し、この明るさレベルを制御部99、調光部94およびゲイン調整部923の各々へ出力する。
調光部94は、制御部99による制御のもと、明るさ検出部93が検出した明るさレベルに基づいて、光源装置3が照射する照明光の光量、照明期間および照射タイミング等の照射条件を設定し、この照射条件を含む光源同期信号を光源装置3へ出力する。
読み出しアドレス設定部95は、制御部99による制御のもと、撮像素子53の受光部531における読み出し対象の画素および読み出し順序を設定する。具体的には、読み出しアドレス設定部95は、読み出し部532が読み出す受光部531を構成する複数の画素から画像信号を読み出す読み出し領域(撮像範囲)のアドレスを設定する。また、読み出しアドレス設定部95は、設定した読み出し対象の読み出し領域(撮像範囲)のアドレス情報を同時化部921およびトリミング部929へ出力する。
駆動信号生成部96は、撮像素子53を駆動するための駆動用のタイミング信号を生成し、第1の伝送ケーブル6を介してTG56へ出力する。このタイミング信号には、読み出し対象の画素のアドレス情報が含まれる。
入力部97は、撮像システム1に関する各種操作の入力を受け付け、受け付けた操作を制御部99へ出力する。入力部97は、マウス、キーボード、ボタン、スイッチおよびタッチパネル等を用いて構成される。
記録部98は、フラッシュメモリやDRAM(Dynamic Random Access Memory)等を用いて構成される。記録部98は、撮像システム1の動作に必要な各種パラメータ等を含むデータを記録する。記録部98は、撮像システム1を動作させるための各種プログラムを記録するプログラム記録部981を有する。
制御部99は、CPU等を用いて構成され、撮像システム1を構成する各部を統括的に制御する。制御部99は、モード判定部991と、撮像範囲制御部992と、光学制御部993と、光学制御部993と、照明制御部994と、を有する。
モード判定部991は、撮像システム1に設定された観察モードを判定する。具体的には、モード判定部991は、撮像システム1が可視光観察モードまたは特殊光観察モードであるか否かを判定する。
撮像範囲制御部992は、撮像制御部58が読み出し部532を介して受光部531の画素から画像信号を読み出す読み出し領域(撮像範囲)を設定し、この読み出し領域(撮像範囲)を読み出しアドレス設定部95へ出力する。
光学制御部993は、光学系51の焦点距離を制御する。具体的には、光学制御部993は、撮像制御部58が読み出し部532を介して受光部531の画素から画像信号を読み出す読み出し領域(撮像範囲)に基づいて、光学系51の焦点距離を制御する。
照明制御部994は、光源装置3が照射する可視光および特殊光の少なくとも一方の照射時間を制御する。具体的には、照明制御部994は、撮像制御部58が読み出し部532を介して受光部531の画素から画像信号を読み出す読み出し領域(撮像範囲)に基づいて、光源装置3が照射する可視光および特殊光の少なくとも一方の照射時間を制御する。
〔撮像システムの処理〕
次に、撮像システム1が実行する処理について説明する。図3は、撮像システム1が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
次に、撮像システム1が実行する処理について説明する。図3は、撮像システム1が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
図3に示すように、まず、モード判定部991は、撮像システム1が可視光観察モードであるか否かを判定する(ステップS101)。具体的には、モード判定部991は、入力部97から入力される観察モードを指示する指示信号に基づいて、撮像システム1が可視光観察モードであるか否かを判定する。モード判定部991によって撮像システム1が可視光観察モードであると判定された場合(ステップS101:Yes)、撮像システム1は、後述するステップS102へ移行する。これに対して、モード判定部991によって撮像システム1が可視光観察モードでないと判定された場合(ステップS101:No)、撮像システム1は、後述するステップS108へ移行する。
ステップS102において、撮像制御部58は、第1の伝送ケーブル6を介して制御装置9から送信された設定データに基づいて、可視光観察モードに応じた読み出し領域、照射時間、読み出し期間、焦点距離および露光期間を設定する。具体的には、撮像制御部58は、撮像素子53における受光部531の読み出し領域(撮像範囲)を全範囲(第1の読み出し領域)に設定するとともに、読み出し部532による受光部531からの画像信号の読み出し期間を撮像素子53のフレームレートにおける通常の1フレームのタイミング(60fps)に設定する。さらに、撮像制御部58は、光学系51の焦点距離を所定の焦点距離となるように駆動部52に光学系51を光軸L1上に沿って移動させるとともに、光源装置3による照明光による露光期間を撮像素子53のフレームレートにおける通常の1フレームのタイミング(60fps)に設定する。
続いて、照明制御部994は、第1の光源部31にステップS102で設定した露光期間だけ可視光である白色光の照明光を照射させ(ステップS103)、撮像制御部58は、撮像素子53にステップS102で設定した露光時間だけ撮像させるとともに(ステップS104)、読み出し部532に受光部531の読み出し領域の各画素から画像信号を順次読み出させて制御装置9を介して表示装置7へ出力させる(ステップS105)。この場合、制御部99は、画像処理部92が画像処理を施して生成した白色光の可視光画像を表示装置7の表示領域に拡大させて表示させる。
図4は、撮像システム1が可視光観察モード時に光源装置3が照射する照明光の照射タイミング、撮像素子53の露光期間および読み出し期間を模式的に示す図である。図5は、図4に示す画像P1の光学像と撮像素子53から画像信号を読み出す読み出し領域との関係を模式的に示す図である。
図4に示すように、照明制御部994は、第1の光源部31に前の画像信号の転送期間が終了したタイミングから次の画像信号の転送期間まで可視光の白色光を照射させる。この場合、撮像制御部58は、撮像素子53のフレームレートにおける通常の1フレームのタイミング(60fps)で撮像素子53に露光させる。これにより、図5に示すように、撮像素子53の読み出し領域R1(撮像範囲)に合わせた光学像O1で結像された画像P1を制御装置9へ出力することができる。このように、可視光観察モードでは、撮像素子53から画像信号を読み出す読み出し領域(撮像範囲)を撮像素子53の有効領域の全範囲に設定することによって、画像P1、画像P2等が順次生成される。
ステップS106において、入力部97から終了を指示する指示信号が入力された場合(ステップS106:Yes)、撮像システム1は、本処理を終了する。これに対して、入力部97から終了を指示する指示信号が入力されていない場合(ステップS106:No)、撮像システム1は、後述するステップS107へ移行する。
ステップS107において、入力部97から観察モードを切り換える指示信号が入力された場合(ステップS107:Yes)、撮像システム1は、上述したステップS101へ戻る。これに対して、入力部97から観察モードを切り換える指示信号が入力されていない場合(ステップS107:No)、撮像システム1は、上述したステップS103へ戻る。
ステップS108において、モード判定部991は、撮像システム1が特殊光観察モードであるか否かを判定する(ステップS108)。モード判定部991によって撮像システム1が特殊光観察モードであると判定された場合(ステップS108:Yes)、撮像システム1は、後述するステップS109へ移行する。これに対して、モード判定部991によって撮像システム1が特殊光観察モードでないと判定された場合(ステップS108:No)、撮像システム1は、上述したステップS101へ戻る。
ステップS109において、撮像制御部58は、特殊光観察モードに応じた撮像素子53から画像信号を読み出す読み出し領域(撮像範囲)、照射時間、読み出し期間、焦点距離および露光期間の各々を設定する。
図6は、撮像システム1が特殊光観察モード時に光源装置3が照射する照明光の照射タイミング、撮像素子53の露光期間および読み出し期間を模式的に示す図である。図7および図8は、図6に示す画像の光学像と撮像素子53から画像信号を読み出す読み出し領域との関係を模式的に示す図である。
図6および図7に示すように、撮像制御部58は、撮像素子53における受光部531の撮像範囲(有効範囲)から画像信号を読み出す読み出し領域R2(第2の読み出し領域)を、可視光観察モード時に設定された撮像素子53から画像信号を読み出す読み出し領域R1(全画素領域である第1の読み出し領域)より小さく設定するとともに(図5→図7)、読み出し部532が受光部531から画像信号を読み出す読み出し期間を、可視光観察モード時に設定された読み出し期間よりも短縮し、かつ、光源装置3による照明光の照射時間(露光時間)を可視光観察モード時に設定された照射時間よりも延長する。さらに、図7および図8に示すように、光学制御部993は、撮像素子53の受光部531から画像信号を読み込し領域R2が小さくなるため、撮像制御部58を介して駆動部52を駆動させて光学系51を光軸L1に沿って移動させて焦点距離を短くする制御を行うことによって、可視光観察モードの画像内で写る光学像O1(図5を参照)と同等の割合で占める大きさの光学像O2を得る(図7→図8)。これにより、特殊光観察モードでは、光学系51の広角化によって開口(F値)を、可視光観察モード時の開口よりも小さくすることができるうえ、感度を向上させることができるとともに、被写体深度を大きくすることができるため、光源装置3が照射する互いに異なる波長帯域の照明光による焦点位置の差を吸収することができる。
続いて、照明制御部994は、第1の光源部31にステップS109で設定した露光時間だけ可視光である白色光の照明光を照射させ(ステップS110)、撮像制御部58は、撮像素子53にステップS109で設定した露光時間だけ撮像させるとともに(ステップS111)、読み出し部532に受光部531の読み出し領域R2の各画素から画像信号を順次読み出させて制御装置9へ出力させる(ステップS112)。
その後、照明制御部994は、第2の光源部32にステップS109で設定した露光時間だけ特殊光を照射させ(ステップS113)、撮像制御部58は、撮像素子53にステップS109で設定した露光時間だけ撮像させるとともに(ステップS114)、読み出し部532に受光部531の読み込し領域R2の各画素から画像信号を順次読み出させて制御装置9を介して表示装置7へ出力させる(ステップS115)。この場合、制御部99は、画像処理部92が画像処理を施して生成した特殊光の特殊光画像を表示装置7の表示領域に合わせて拡大させて表示させる。このように、特殊光観察モードでは、撮像制御部58が撮像素子53から画像信号を読み出す読み出し領域R2を小さくし、撮像素子53から画像信号を読み出す読み出し時間を短縮するとともに、照明制御部994が光源装置3によって照射される可視光または特殊光による露光時間を延長し、かつ、光学制御部993が光学系51の焦点距離を短くする制御を行うことによって、互いに異なる波長帯域の照明光による焦点位置の差を吸収した画像P11および画像P12を順次生成することができる。
続いて、入力部97から終了を指示する指示信号が入力された場合(ステップS116:Yes)、撮像システム1は、本処理を終了する。これに対して、入力部97から終了を指示する指示信号が入力されていない場合(ステップS116:No)、撮像システム1は、後述するステップS117へ移行する。
ステップS117において、入力部97から観察モードを切り換える指示信号が入力された場合(ステップS117:Yes)、撮像システム1は、上述したステップS101へ戻る。これに対して、入力部97から観察モードを切り換える指示信号が入力されていない場合(ステップS117:No)、撮像システム1は、上述したステップS110へ戻る。
以上説明した本発明の実施の形態1によれば、撮像制御部58が受光部531の複数の画素から画像信号を読み出す読み出し領域を制御し、照明制御部994が読み出し領域に基づいて光源装置3が照射する可視光および特殊光の照射時間を制御し、光学制御部993が光学系51の焦点距離を制御するので、可視光と特殊光とを切り替えながら同時に両方を行う場合において、ピントがあった両画像を取得することができる。
また、本発明の実施の形態1によれば、特殊光観察モードでは、撮像制御部58が撮像素子53から画像信号を読み出す読み出し領域R2を小さくし、撮像素子53から画像信号を読み出す読み出し時間を短縮するとともに、照明制御部994が光源装置3によって照射される可視光または特殊光による露光時間を延長し、かつ、光学制御部993が光学系51の焦点距離を短くする制御を行うことによって、被写界深度を深くすることができるので、互いに異なる波長帯域の照明光による焦点位置の差を吸収した画像P11および画像P12を順次生成することができる。
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態2に係る撮像システムは、上述した実施の形態1に係る撮像システム1と構成が異なる。以下においては、本実施の形態2に係る撮像システムの構成を説明する。なお、上述した実施の形態1に係る撮像システム1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態2に係る撮像システムは、上述した実施の形態1に係る撮像システム1と構成が異なる。以下においては、本実施の形態2に係る撮像システムの構成を説明する。なお、上述した実施の形態1に係る撮像システム1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
〔撮像システムの要部の機能構成〕
図9は、本実施の形態2に係る撮像システムの要部の機能構成を示すブロック図である。図9に示す撮像システム1aは、上述した実施の形態1に係る内視鏡カメラヘッド5に換えて、内視鏡カメラヘッド5aを備える。また、内視鏡カメラヘッド5aは、上述した実施の形態1に係る光学系51および駆動部52に換えて、光学系51aおよび駆動部52aを備える。
図9は、本実施の形態2に係る撮像システムの要部の機能構成を示すブロック図である。図9に示す撮像システム1aは、上述した実施の形態1に係る内視鏡カメラヘッド5に換えて、内視鏡カメラヘッド5aを備える。また、内視鏡カメラヘッド5aは、上述した実施の形態1に係る光学系51および駆動部52に換えて、光学系51aおよび駆動部52aを備える。
光学系51aは、挿入部2の光学系22の光軸L1に、挿脱可能に配置され、1または複数のレンズで構成された広角光学系512と、挿入部2の光学系22の光軸L1に挿脱可能に配置され、開口が固定されたアパ−チャー等の絞り513と、を有する。
駆動部52aは、撮像制御部58による制御のもと、広角光学系512および絞り513を光軸L1に移動させる。駆動部52aは、ステッピングモータやDCモータ等のモードと、広角光学系512および絞り513にモータの回転を伝達するギア等で構成された伝達機構と、を用いて構成される。
〔撮像システムの処理〕
次に、撮像システム1aが実行する処理について説明する。撮像システム1aは、上述した実施の形態1で説明した図3と同様の処理を行う。この場合において、撮像制御部58は、撮像システム1aに可視光観察モードが設定されているとき、駆動部52aを制御することによって、光学系51aの広角光学系512および絞り513を光軸L1上から退避させる一方(図9を参照)、撮像システム1aに特殊光観察モードが設定されているとき、駆動部52aを制御することによって、光学系51aの広角光学系512および絞り513を光軸L1に挿入させる(図10を参照)。これにより、上述した実施の形態1と比して素早く観察モードを切り替えることができる。
次に、撮像システム1aが実行する処理について説明する。撮像システム1aは、上述した実施の形態1で説明した図3と同様の処理を行う。この場合において、撮像制御部58は、撮像システム1aに可視光観察モードが設定されているとき、駆動部52aを制御することによって、光学系51aの広角光学系512および絞り513を光軸L1上から退避させる一方(図9を参照)、撮像システム1aに特殊光観察モードが設定されているとき、駆動部52aを制御することによって、光学系51aの広角光学系512および絞り513を光軸L1に挿入させる(図10を参照)。これにより、上述した実施の形態1と比して素早く観察モードを切り替えることができる。
以上説明した本発明の実施の形態2によれば、撮像システム1aに特殊光観察モードが設定されている場合、撮像制御部58が駆動部52aを制御することによって、光学系51aの広角光学系512および絞り513を光軸L1に挿入させるので、可視光と特殊光とを切り替えながら同時に両方を行う場合において、ピントがあった両画像を得ることができるとともに、素早く観察モードを切り替えることができる。
(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態3に係る撮像システムは、上述した実施の形態1に係る撮像システム1と構成が異なる。以下においては、本実施の形態3に係る撮像システムの構成について説明する。なお、上述した実施の形態1に係る撮像システム1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
次に、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態3に係る撮像システムは、上述した実施の形態1に係る撮像システム1と構成が異なる。以下においては、本実施の形態3に係る撮像システムの構成について説明する。なお、上述した実施の形態1に係る撮像システム1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
〔撮像システムの要部の機能構成〕
図11は、本実施の形態3に係る撮像システムの要部の機能構成を示すブロック図である。図11に示す撮像システム1bは、上述した実施の形態1に係る制御装置9に換えて、制御装置9bを備える。また、制御装置9bは、上述した実施の形態1に係る制御部99に換えて、制御部99bを備える。
図11は、本実施の形態3に係る撮像システムの要部の機能構成を示すブロック図である。図11に示す撮像システム1bは、上述した実施の形態1に係る制御装置9に換えて、制御装置9bを備える。また、制御装置9bは、上述した実施の形態1に係る制御部99に換えて、制御部99bを備える。
制御部99bは、上述した実施の形態1に係る制御部99の構成に加えて、トリミング部929を制御するトリミング制御部995をさらに有する。
トリミング制御部995は、トリミング部929が画像信号に対応する画像からトリミング処理を行うトリミング領域を設定する。具体的には、トリミング制御部995は、読み出し部532が受光部531から読み出した画像信号に対応する画像の読み出し期間にかからない中央領域のみをトリミング部929にトリミング処理させる制御を行う。
〔撮像システムの処理〕
次に、撮像システム1bが実行する処理について説明する。図12は、撮像システム1bが実行する特殊光観察モード時に光源装置3が照射する照明光の照射タイミング、撮像素子53の露光期間および読み出し期間を模式的に示す図である。なお、撮像システム1bは、上述した実施の形態1で説明した図3と同様の処理のため、詳細な説明は省略する。
次に、撮像システム1bが実行する処理について説明する。図12は、撮像システム1bが実行する特殊光観察モード時に光源装置3が照射する照明光の照射タイミング、撮像素子53の露光期間および読み出し期間を模式的に示す図である。なお、撮像システム1bは、上述した実施の形態1で説明した図3と同様の処理のため、詳細な説明は省略する。
図12に示すように、照明制御部994は、読み出し部532が受光部531から読み出す読み出し期間を含む期間であって、1フレーム期間を超えて光源装置3が照射する照明光の照射期間を延長する。この場合において、撮像制御部58は、撮像素子53の受光部531の露光時間も延長する。このとき、光学制御部993は、撮像制御部58を介して、駆動部52を駆動させて光学系51を光軸L1上に沿って移動させて焦点距離を可視光観察モード時と比して短くする制御を行う。続いて、図13および図14に示すように、トリミング制御部995は、撮像素子53が生成した画像信号に対応する画像P10に対して、読み出し部532による読み出し期間にかからない受光部531の読み出し領域(撮像領域)に対応するトリミング領域R20をトリミング部929に切り取らせるトリミング処理を実行させて画像P20を生成させる。この場合、図14に示すように、光学制御部993は、撮像制御部58を介してトリミング部929がトリミング処理を行うトリミング領域R20に対応させて光学系51の焦点距離を短くさせる制御を行うことによって、可視光観察モードの画像内で写る光学像O1(図5を参照)と同等の割合で占める大きさの光学像O2を得ることができる。この結果、撮像素子53の駆動方法を変更することなく、画像処理部92の処理のみで、光源装置3が照射する互いに異なる波長帯域の照明光による焦点位置の差を吸収することができる。
以上説明した本発明の実施の形態3によれば、トリミング制御部995が読み出し期間にかからない画像の領域をトリミング領域に設定してトリミング部929にトリミング画像を生成させる制御を行い、光学制御部993がトリミング領域に対応する被写体像となるように光学系51aの焦点距離を短くする制御を行うので、撮像素子53の駆動方法を変更することなく、画像処理部92の処理のみで、光源装置3が切り替えながら照射する可視光と特殊光とを照射したとしても、互いに異なる波長帯域の照明光による焦点位置の差を吸収することができるので、ピントがあった両画像を得ることができる。
(実施の形態4)
次に、本発明の実施の形態4について説明する。本実施の形態4に係る撮像システムは、上述した実施の形態3に係る撮像システム1bと構成が異なる。以下においては、本実施の形態4に係る撮像システムの構成について説明する。なお、上述した実施の形態3に係る撮像システム1bと同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
次に、本発明の実施の形態4について説明する。本実施の形態4に係る撮像システムは、上述した実施の形態3に係る撮像システム1bと構成が異なる。以下においては、本実施の形態4に係る撮像システムの構成について説明する。なお、上述した実施の形態3に係る撮像システム1bと同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
〔撮像システムの要部の機能構成〕
図15は、本実施の形態4に係る撮像システムの要部の機能構成を示すブロック図である。図15に示す撮像システム1cは、上述した実施の形態3に係る内視鏡カメラヘッド5に換えて、内視鏡カメラヘッド5cを備える。また、内視鏡カメラヘッド5cは、上述した実施の形態3に係る光学系51に換えて、光学系51cと、駆動部52cと、を備える。
図15は、本実施の形態4に係る撮像システムの要部の機能構成を示すブロック図である。図15に示す撮像システム1cは、上述した実施の形態3に係る内視鏡カメラヘッド5に換えて、内視鏡カメラヘッド5cを備える。また、内視鏡カメラヘッド5cは、上述した実施の形態3に係る光学系51に換えて、光学系51cと、駆動部52cと、を備える。
光学系51cは、挿入部2の光学系22からの光を伝播して撮像素子53の受光面に被写体像を結像する。光学系51cは、光軸L1上を移動可能に配置された複数のレンズ511と、光軸L1上に配置され、開口(F値)を可変することによって撮像素子53に入射される光量を調整する絞り514と、を有する。
駆動部52cは、撮像制御部58による制御のもと、レンズ511を光軸L1に沿って移動させることによって、光学系51cの焦点距離を変更するとともに、絞り514の絞り値を変更する。駆動部52cは、ステッピングモータ、ボイスコイルモータまたはDCモータ等のモータと、光学系51cにモータの回転を伝達するギア等で構成された伝達機構と、を用いて構成される。
〔撮像システムの処理〕
次に、撮像システム1cが実行する処理について説明する。撮像システム1cは、上述した実施の形態1で説明した図3と同様の処理を行い、特殊光観察モードの処理が異なる。以下においては、撮像システム1cに特殊光観察モードが設定された場合において、撮像システム1cが実行する処理について説明する。図16A〜図16Cは、撮像システム1cが実行する特殊光観察モード時に光源装置3が照射する照明光の照射タイミング、撮像素子53の露光期間および読み出し期間を模式的に示す図である。図17A〜図17Cは、撮像システム1cが実行する特殊光観察モード時における撮像素子53の読み出し範囲と、光学系51cによる光学像との関係を模式的に示す図である。図18A〜図18Cは、撮像システム1cが実行する特殊光観察モード時における絞り514の状態を模式的に示す図である。なお、図16A〜図16C、図17A〜図17Cおよび図18A〜18Cでは、光学系51cのズーム倍率を高倍(例えば3倍)から低倍(例えば1倍)へ連続的に変化させる際の状態について説明する。
次に、撮像システム1cが実行する処理について説明する。撮像システム1cは、上述した実施の形態1で説明した図3と同様の処理を行い、特殊光観察モードの処理が異なる。以下においては、撮像システム1cに特殊光観察モードが設定された場合において、撮像システム1cが実行する処理について説明する。図16A〜図16Cは、撮像システム1cが実行する特殊光観察モード時に光源装置3が照射する照明光の照射タイミング、撮像素子53の露光期間および読み出し期間を模式的に示す図である。図17A〜図17Cは、撮像システム1cが実行する特殊光観察モード時における撮像素子53の読み出し範囲と、光学系51cによる光学像との関係を模式的に示す図である。図18A〜図18Cは、撮像システム1cが実行する特殊光観察モード時における絞り514の状態を模式的に示す図である。なお、図16A〜図16C、図17A〜図17Cおよび図18A〜18Cでは、光学系51cのズーム倍率を高倍(例えば3倍)から低倍(例えば1倍)へ連続的に変化させる際の状態について説明する。
図16A〜図16C、図17A〜図17Cおよび図18A〜図18Cに示すように、光学制御部993は、入力部97から入力されるズーム倍率を変更する指示信号に応じて、撮像制御部58を介して駆動部52cを駆動させて光学系51cの焦点距離を変更することによって光学系51cのズーム倍率を変更する。この場合、図17A〜図17Cに示すように、トリミング制御部995は、読み出し部532が受光部531から読み出す読み出し領域R1に占める光学像O1との割合が一定の大きさとなるように、トリミング部929が撮像素子53によって生成された画像信号に対応する画像からトリミング処理を行うトリミング領域を設定する。例えば、トリミング制御部995は、図17A〜図17Cに示すように、ズーム倍率が小さくなるにつれて、光学系51によって結像される光学像も小さくなるので(光学像O1→光学像O2→光学像O3)、トリミング部929が撮像素子53によって生成された画像信号に対応する画像からトリミング処理を行うトリミング領域を小さくなるように設定する(トリミング領域R1→トリミング領域R10→トリミング領域R11)。この場合、照明制御部994は、図16A〜図16Cに示すように、トリミング部929が画像からトリミング処理を行うトリミング領域の大きさに相当する照射期間を光源装置3に照射させる。さらに、光学制御部993は、図18Aおよび図18Cに示すように、画像の明るさがズーム倍率に関係なく同等となるように、撮像制御部58を介して駆動部52cを駆動させて絞り514の絞り値(F値)を変更する制御を行う。これにより、画像の被写界深度を所定の範囲で一定にすることができる。
以上説明した本発明の実施の形態4によれば、ズーム倍率を連続的に変更した場合であっても、画像の被写界深度を所定の範囲で一定にすることができるので、可視光と特殊光とを切り替えながら同時に両方を行う場合において、ピントがあった両画像を得ることができるとともに、素早く観察モードを切り替えることができる。
なお、本発明の実施の形態4では、ズーム倍率を連続的に変更した場合、トリミング制御部995が撮像素子53によって生成された画像信号に対応する画像と光学系51の光学像O1が占める割合が一定となるようにトリミング部929が画像からトリミング処理を行うトリミング領域を設定していたが、これに限定されることなく、例えば撮像制御部58が光学系51のズーム倍率に応じて、受光部531の複数の画素から画像信号を読み出す読み出し領域を制御してもよい。
(その他の実施の形態)
上述した実施の形態1〜4に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、上述した実施の形態1〜4に記載した全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、上述した実施の形態1〜4で説明した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
上述した実施の形態1〜4に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、上述した実施の形態1〜4に記載した全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、上述した実施の形態1〜4で説明した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
また、本実施の形態1〜4では、可視光による可視光画像と特殊光による特殊光画像を切り替えながら表示装置7に表示させていたが、これに限定されることなく、可視光画像と特殊光画像とを並列に表示装置7に表示させてもよい。もちろん、表示装置7は、可視光画像に特殊光画像を重畳して表示してもよいし、特殊光画像に可視光画像を重畳して表示してもよい。
また、本実施の形態1〜4では、制御装置と光源装置とが別体であったが、一体的に形成してもよい。
また、本実施の形態では、上述してきた「部」は、「手段」や「回路」などに読み替えることができる。例えば、制御部は、制御手段や制御回路に読み替えることができる。
また、本実施の形態では、伝送ケーブルを介して内視鏡カメラヘッドから制御装置へ送信していたが、例えば有線である必要はなく、無線であってもよい。この場合、所定の無線通信規格(例えばWi−Fi(登録商標)やBluetooth(登録商標))に従って、内視鏡カメラヘッドから画像信号等を制御装置へ送信するようにすればよい。もちろん、他の無線通信規格に従って無線通信を行ってもよい。
また、本実施の形態では、撮像システムであったが、例えばカプセル型の内視鏡、被検体を撮像するビデオマイクロスコープ、撮像機能を有する携帯電話および撮像機能を有するタブレット型端末であっても適用することができる。
なお、本明細書におけるフローチャートの説明では、「まず」、「その後」、「続いて」等の表現を用いて各処理の前後関係を明示していたが、本発明を実施するために必要な処理の順序は、それらの表現によって一意的に定められるわけではない。即ち、本明細書で記載したフローチャートにおける処理の順序は、矛盾のない範囲で変更することができる。
以上、本願の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
1,1a,1b,1c 撮像システム
2 挿入部
3 光源装置
4 ライトガイド
5,5a,5c 内視鏡カメラヘッド
6 第1の伝送ケーブル
7 表示装置
8 第2の伝送ケーブル
9 制御装置
9b 制御装置
10 第3の伝送ケーブル
21 接眼部
22 光学系
23 照明レンズ
31 第1の光源部
32 第2の光源部
33 光源駆動部
34 光源ドライバ
51,51a,51c 光学系
52,52a,52c 駆動部
53 撮像素子
54 AFE部
55 P/S変換部
56 TG
57 撮像記録部
58 撮像制御部
61 ビデオコネクタ
62 カメラヘッドコネクタ
91 S/P変換部
92 画像処理部
93 明るさ検出部
94 調光部
95 読み出しアドレス設定部
96 駆動信号生成部
97 入力部
98 記録部
99,99b 制御部
511 レンズ
512 広角光学系
513,514 絞り
531 受光部
532 読み出し部
541 ノイズ低減部
542 A/D変換部
921 同時化部
922 WB調整部
923 ゲイン調整部
924 γ補正部
925 D/A変換部
926 フォーマット変更部
927 サンプル用メモリ
928 静止画像用メモリ
929 トリミング部
981 プログラム記録部
991 モード判定部
992 撮像範囲制御部
993 光学制御部
994 照明制御部
995 トリミング制御部
2 挿入部
3 光源装置
4 ライトガイド
5,5a,5c 内視鏡カメラヘッド
6 第1の伝送ケーブル
7 表示装置
8 第2の伝送ケーブル
9 制御装置
9b 制御装置
10 第3の伝送ケーブル
21 接眼部
22 光学系
23 照明レンズ
31 第1の光源部
32 第2の光源部
33 光源駆動部
34 光源ドライバ
51,51a,51c 光学系
52,52a,52c 駆動部
53 撮像素子
54 AFE部
55 P/S変換部
56 TG
57 撮像記録部
58 撮像制御部
61 ビデオコネクタ
62 カメラヘッドコネクタ
91 S/P変換部
92 画像処理部
93 明るさ検出部
94 調光部
95 読み出しアドレス設定部
96 駆動信号生成部
97 入力部
98 記録部
99,99b 制御部
511 レンズ
512 広角光学系
513,514 絞り
531 受光部
532 読み出し部
541 ノイズ低減部
542 A/D変換部
921 同時化部
922 WB調整部
923 ゲイン調整部
924 γ補正部
925 D/A変換部
926 フォーマット変更部
927 サンプル用メモリ
928 静止画像用メモリ
929 トリミング部
981 プログラム記録部
991 モード判定部
992 撮像範囲制御部
993 光学制御部
994 照明制御部
995 トリミング制御部
Claims (12)
- 互いに波長帯域が異なる可視光および特殊光の各々を被写体に切り替え可能に照射する照明部と、
焦点距離を変更可能であり、前記照明部が前記可視光または前記特殊光を照射した前記被写体の被写体像を結像する光学系と、
二次元マトリクス状に配置されてなる複数の画素の各々が前記光学系によって結像された前記被写体像を受光して画像信号を生成する撮像素子と、
前記複数の画素から前記画像信号を読み出す読み出し領域を制御する撮像制御部と、
前記読み出し領域に基づいて、前記照明部が照射する前記可視光および前記特殊光の照射時間を制御する照明制御部と、
前記読み出し領域に基づいて、前記光学系の焦点距離を制御する光学制御部と、
を備えることを特徴とする撮像システム。 - 前記撮像制御部は、前記照明部が前記可視光および前記特殊光を交互に照射する場合、前記複数の画素の全てから前記画像信号を読み出す第1の読み出し領域より小さい第2の読み出し領域から前記画像信号を読み出す制御を行い、
前記照明制御部は、前記第2の読み出し領域の露光時間が前記照明部によって前記可視光のみ照射される際の露光時間よりも長くなるように前記照射時間を延長する制御を行い、
前記光学制御部は、前記第2の読み出し領域の大きさに対応する前記被写体像となるように前記焦点距離を短くする制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像システム。 - 前記光学系を光軸上に移動させる駆動部をさらに有し、
前記光学系は、前記光軸上に挿脱可能な広角光学系を有し、
前記撮像制御部は、前記駆動部に前記広角光学系を前記光軸上に挿入させることによって前記焦点距離を短くする制御を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の撮像システム。 - 前記光学系は、前記光軸上に挿脱可能な絞りをさらに有し、
前記撮像制御部は、前記駆動部に前記絞りを前記光軸上に挿入させる制御を行うことを特徴とする請求項3に記載の撮像システム。 - 前記撮像素子が生成した前記画像信号に対応する画像から所定のトリミング領域を切り出してトリミング画像を生成するトリミング部と、
前記トリミング部が前記画像から切り出す前記トリミング領域を制御するトリミング制御部と、
をさらに備え、
前記撮像制御部は、前記照明部が前記可視光および前記特殊光を交互に照射する場合、前記複数の画素の全てから前記画像信号を読み出す第1の読み出し領域と同じ読み出し領域から前記画像信号を読み出す制御を行い、
前記照明制御部は、前記撮像制御部が前記複数の画素の各々から前記画像信号を読み出す読み出し期間の一部を含むように前記照射時間を延長する制御を行い、
前記トリミング制御部は、前記読み出し期間にかからない前記画像の領域を前記トリミング領域に設定して前記トリミング部に前記トリミング画像を生成させる制御を行い、
前記光学制御部は、前記トリミング領域に対応する前記被写体像となるように前記焦点距離を短くする制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像システム。 - 前記撮像素子が生成した前記画像信号に対応する画像から所定のトリミング領域を切り出してトリミング画像を生成するトリミング部と、
前記トリミング部が前記画像から切り出す前記トリミング領域を制御するトリミング制御部と、
前記焦点距離の変更を指示する指示信号の入力を受け付ける入力部と、
をさらに備え、
前記撮像制御部は、前前記照明部が前記可視光および前記特殊光を交互に照射する場合、前記複数の画素の全てから前記画像信号を読み出す第1の読み出し領域と同じ読み出し領域から前記画像信号を読み出す制御を行い、
前記光学制御部は、前記入力部から前記指示信号が入力された場合、前記焦点距離を徐々に短くする制御を行い、
前記トリミング制御部は、前記被写体像の大きさに対応する前記トリミング領域を設定して前記トリミング部に前記トリミング画像を生成させる制御を行い、
前記照明制御部は、前記トリミング領域の大きさに対応する前記照射時間を前記照明部に照射させる制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像システム。 - 前記光学系は、光軸上に配置され、絞り値を変更可能な絞りをさらに有し、
前記撮像制御部は、前記焦点距離に応じて前記絞りの絞り値を制御することを特徴とする請求項6に記載の撮像システム。 - 前記撮像素子は、CMOSイメージセンサであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の撮像システム。
- 前記特殊光は、狭帯域光であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の撮像システム。
- 前記狭帯域光は、紫、励起光および赤外光のいずれか1つ以上であることを特徴とする請求項9に記載の撮像システム。
- 互いに波長帯域が異なる可視光および特殊光の各々を被写体に切り替え可能に照射する照明部と、焦点距離を変更可能であり、前記照明部が前記可視光または前記特殊光を照射した前記被写体の被写体像を結像する光学系と、二次元マトリクス状に配置されてなる複数の画素の各々が前記光学系によって結像された前記被写体像を受光して画像信号を生成する撮像部と、を備える撮像システムが実行する撮像方法であって、
前記複数の画素から前記画像信号を読み出す読み出し領域を制御する撮像制御ステップと、
前記読み出し領域に基づいて、前記照明部が照射する前記可視光および前記特殊光の照射時間を制御する照明制御ステップと、
前記読み出し領域に基づいて、前記光学系の焦点距離を制御する光学制御ステップと、
を含むことを特徴とする撮像方法。 - 互いに波長帯域が異なる可視光および特殊光の各々を被写体に切り替え可能に照射する照明部と、焦点距離を変更可能であり、前記照明部が前記可視光または前記特殊光を照射した前記被写体の被写体像を結像する光学系と、二次元マトリクス状に配置されてなる複数の画素の各々が前記光学系によって結像された前記被写体像を受光して画像信号を生成する撮像部と、を備える撮像システムに、
前記複数の画素から前記画像信号を読み出す読み出し領域を制御する撮像制御ステップと、
前記読み出し領域に基づいて、前記照明部が照射する前記可視光および前記特殊光の照射時間を制御する照明制御ステップと、
前記読み出し領域に基づいて、前記光学系の焦点距離を制御する光学制御ステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017112755A JP2018202006A (ja) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | 撮像システム、撮像方法およびプログラム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017112755A JP2018202006A (ja) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | 撮像システム、撮像方法およびプログラム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018202006A true JP2018202006A (ja) | 2018-12-27 |
Family
ID=64955867
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017112755A Pending JP2018202006A (ja) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | 撮像システム、撮像方法およびプログラム |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2018202006A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US12003861B2 (en) | 2020-12-30 | 2024-06-04 | Stryker Corporation | Systems and methods for mitigating artifacts in medical imaging |
-
2017
- 2017-06-07 JP JP2017112755A patent/JP2018202006A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US12003861B2 (en) | 2020-12-30 | 2024-06-04 | Stryker Corporation | Systems and methods for mitigating artifacts in medical imaging |
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