JP5245022B1 - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

本発明にかかる内視鏡システム（１００）は、第１の受光部（２８Ａ）および第２の受光部（２８Ｂ）と、第１の受光部（２８Ａ）および第２の受光部（２８Ｂ）から交互に画素情報が読み出されるように第１の受光部（２８Ａ）および第２の受光部（２８Ｂ）における読み出し対象の画素を設定するとともに、第１の受光部（２８Ａ）および第２の受光部（２８Ｂ）における露光処理のタイミング、ならびに、第１の受光部（２８Ａ）および第２の受光部（２８Ｂ）に対する画素情報の読み出し処理のタイミングを相関付けて制御する同調部（８１）と、第１の受光部（２８Ａ）および第２の受光部（２８Ｂ）から読み出された画素情報を同一の伝送経路によって伝送する集合ケーブル（３１）と、を備える。

Description

本発明は、撮像用の複数の画素のうち読み出し対象として任意に指定された画素から光電変換後の電気信号を画素情報として出力可能である複数の撮像部を備えた撮像装置に関する。

従来から、医療分野においては、被検体の臓器内部を観察する際に内視鏡システムが用いられている。内視鏡システムは、一般に、患者等の被検体の体腔内に細長形状をなす可撓性の挿入部を挿入し、この挿入した挿入部を介して体腔内の生体組織に白色光を照射し、その反射光を挿入部先端の撮像部によって受光して、体内画像を撮像する撮像装置の一種である。このように撮像された生体画像の画像信号は、挿入部内の伝送ケーブルを介して体外の画像処理装置に伝送され、画像処理装置において画像処理が行われてから、内視鏡システムのモニタに表示される。医師等のユーザは、モニタに表示された体内画像を通して、被検体の体腔内を観察する。

内視鏡システムを含む撮像装置として、２つの撮像部を設けるとともに、各撮像部に対応させて２つの伝送経路および２つの画像処理部を設けて、各撮像部が撮像した画像を同時表示できる構成が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。また、内視鏡システムを含む撮像装置として、各結像光学系およびフィルタに対する切替機構や調整機構を設けて、一つの撮像素子でカラー画像と他の画像とを取得する構成が提案されている。

特開２０１０−１３０５７０号公報

内視鏡システムの挿入部は、被検体の体腔内に導入されるため、細径化が要求されており、使用できるスペースにも限界がある。しかしながら、特許文献１の構成では、複数種の画像を取得するために、２つの撮像部にそれぞれ対応させてそれぞれ２つの伝送経路を内視鏡挿入部内に搭載しなければならず、挿入部の細径化が困難になるという問題があった。また、特許文献１の構成では、画像処理装置に、２つの撮像部に対応させて２つの画像処理部を設けなければならず、画像処理装置の装置構成が複雑になるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で複数種の画像を取得できる撮像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、本発明にかかる撮像装置は、撮像用の複数の画素のうち読み出し対象として任意に設定された画素から光電変換後の電気信号を画素情報として出力可能である第１の撮像部および第２の撮像部と、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部において読み出し対象として設定された画素から画素情報を読み出す読出し部と、前記読出し部によって前記第１の撮像部および前記第２の撮像部から交互に画素情報が読み出されるように前記第１の撮像部および前記第２の撮像部における読み出し対象の画素を設定するとともに、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部における露光処理のタイミング、ならびに、前記読出し部による前記第１の撮像部および前記第２の撮像部に対する画素情報の読み出し処理のタイミングを相関付けて制御する制御部と、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部から読み出された画素情報を同一の伝送経路によって伝送する伝送部と、前記伝送部によって伝送された画素情報をもとに画像を生成する画像処理部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、前記複数の画素は、２次元的にマトリックス状に配置され、前記制御部は、前記読出し部が前記第１の撮像部および前記第２の撮像部から所定のライン間隔で水平ラインの画素情報が交互に読み出されるように、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部における読み出し対象の画素を設定することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部は、同一の撮像特性を有することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部は、異なる撮像特性を有することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、前記第１の撮像部は、カラー画像を撮像する特性を有し、前記第２の撮像部は、モノクロ画像を撮像する特性を有することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、前記画素情報は、輝度値を含み、前記制御部は、前記読出し部に、前記第２の撮像部の画素の輝度値として、所定数の画素が含まれるブロック内で画素の輝度値を加算して出力させることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、前記制御部は、単位期間を分割し、分割した期間で、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部における露光処理、ならびに、前記読出し部による前記第１の撮像部および前記第２の撮像部に対する画素情報の読み出し処理がそれぞれ交互に行われるように制御することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、前記制御部は、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部の特性に合わせて、前記単位期間を互いに異なる時間の期間に分割することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、前記複数の画素は、縦横に２次元的に配置され、前記制御部は、前記読出し部が前記第１の撮像部および前記第２の撮像部の少なくとも一方からは、所定のライン間隔で一つの水平ラインの画素情報を読み出すように、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部における読み出し対象の画素を設定することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、前記単位期間は、前記第１の撮像部における露光処理と、前記第１の撮像部の全画素に対する読出し処理とに要する期間であることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、前記読出し部が読み出した画素情報をパラレル／シリアル変換した後に前記伝送部に出力する変換部をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、前記画像処理部は、前記読出し部が前記第１の撮像部および前記第２の撮像部から交互に読出した画素情報をもとに前記第１の撮像部および前記第２の撮像部にそれぞれ対応する２枚の画像を生成することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、前記画像処理部は、前記読出し部が前記第１の撮像部および前記第２の撮像部から交互に読出した画素情報を用いて１枚の画像を生成することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、前記第１の撮像部、前記第２の撮像部、前記読出し部および前記制御部を有し、被検体内に導入される先端部と、前記画像処理部と、前記画像処理部が生成した画像を表示する表示部とを有し、前記伝送部によって前記先端部と接続される信号処理装置と、を備えた内視鏡装置であることを特徴とする。

本発明にかかる撮像装置は、読出し部によって第１の撮像部および第２の撮像部から交互に画素情報が読み出されるように第１の撮像部および第２の撮像部における読み出し対象の画素を設定するとともに、第１の撮像部および第２の撮像部における露光処理のタイミング、ならびに、読出し部による第１の撮像部および第２の撮像部に対する画素情報の読み出し処理のタイミングを相関付けて制御することによって、第１の撮像部および第２の撮像部から読み出された画素情報を同一の伝送経路を用いて適切に伝送することができ、簡易な装置構成であっても複数種の画像を適切に取得できる。

図１は、実施の形態１における内視鏡部分の概略構成を示す図である。 図２は、図１に示す内視鏡の先端部の先端面を示す図である。 図３は、図２に示す先端部をＡ−Ａ線で切断した切断面の一部を示す図である。 図４は、図２に示す先端部をＢ−Ｂ線で切断した切断面の一部を示す図である。 図５は、図４に示す基板の主面を説明する図である。 図６は、実施の形態１にかかる内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 図７Ａは、実施の形態１における第１の受光部の読み出し対象の画素を説明する図である。 図７Ｂは、実施の形態１における第２の受光部の読み出し対象の画素を説明する図である。 図７Ｃは、実施の形態１における画素情報の伝送処理を説明する図である。 図７Ｄは、実施の形態１における画像処理部が生成する画像を説明する図である。 図８Ａは、実施の形態１の変形例１における第１の受光部の読み出し対象の画素を説明する図である。 図８Ｂは、実施の形態１の変形例１における第２の受光部の読み出し対象の画素を説明する図である。 図８Ｃは、実施の形態１の変形例１における画素情報の伝送処理を説明する図である。 図８Ｄは、実施の形態１の変形例１における画像処理部が生成する画像を説明する図である。 図９は、実施の形態１の変形例２における内視鏡の先端部を切断した切断面の一部を示す図である。 図１０Ａは、実施の形態１の変形例２における第１の受光部の読み出し対象の画素を説明する図である。 図１０Ｂは、実施の形態１の変形例２における第２の受光部の読み出し対象の画素を説明する図である。 図１１は、実施の形態１の変形例２における読出し処理および画素信号の転送処理を説明する図である。 図１２は、実施の形態１の変形例２における読出し処理および画素信号の転送処理の他の例を説明する図である。 図１３は、実施の形態２における第１の受光部および第２の受光部における露光処理および第１の受光部および第２の受光部に対する画素情報の読み出し処理を説明する図である。 図１４は、全ライン読み出し方式とライン間引き読み出し方式との同時露光時間を説明する図である。 図１５は、受光部の単位画素の構成を示す回路図である。 図１６は、図１５に示すトランジスタに対するオン／オフ制御に関するタイミングチャートを含む図である。 図１７は、実施の形態２の変形例１における第１の受光部および第２の受光部における露光処理および第１の受光部および第２の受光部に対する画素情報の読み出し処理を説明する図である。 図１８は、実施の形態２の変形例１における第１の受光部および第２の受光部における露光処理および第１の受光部および第２の受光部に対する画素情報の読み出し処理の他の例を説明する図である。

以下に、本発明にかかる実施の形態として、挿入部先端に撮像素子を備え、患者等の被検体の体腔内の画像を撮像して表示する医療用の内視鏡システムについて説明する。なお、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。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率などは、現実と異なることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

（実施の形態１）
まず、実施の形態１における内視鏡システムについて説明する。本実施の形態１においては、白色光による通常のカラー画像とともに、カラー画像とは異なる蛍光観察用画像等の他の画像を取得できる内視鏡システムを例に説明する。図１は、本実施の形態１にかかる内視鏡システムの内視鏡部分の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施の形態１における内視鏡１は、細長な挿入部２と、この挿入部２の基端側であって内視鏡装置操作者が把持する操作部３と、この操作部３の側部より延伸する可撓性のユニバーサルコード４とを備える。ユニバーサルコード４は、ライトガイドケーブルや電気系ケーブルなどを内蔵する。

挿入部２は、撮像素子としてＣＭＯＳセンサを内蔵した先端部５と、複数の湾曲駒によって構成され湾曲自在な湾曲部６と、この湾曲部６の基端側に設けられた長尺であって可撓性を有する長尺状の可撓管部７とを備える。

ユニバーサルコード４の端部にはコネクタ部８が設けられている。コネクタ部８には、光源装置に着脱自在に接続されるライトガイドコネクタ９、ＣＭＯＳセンサで光電変換した被写体像の電気信号を信号処理用の制御装置に伝送するため制御装置に接続される電気接点部１０、先端部５のノズルに空気を送るための送気口金１１などが設けられている。ここで、光源装置は、白色光源や特殊光源などを有し、白色光源あるいは特殊光源からの光を、ライトガイドコネクタ９を介して接続された内視鏡１へ照明光として供給する。また、制御装置は、撮像素子に電源を供給し、撮像素子から光電変換された電気信号が入力される装置であり、撮像素子によって撮像された電気信号を処理して接続する表示部に画像を表示させるとともに、撮像素子のゲイン調整などの制御および駆動を行なう駆動信号の出力を行なう。

操作部３には、湾曲部６を上下方向および左右方向に湾曲させる湾曲ノブ１２、体腔内に生検鉗子、レーザプローブ等の処置具１６を挿入する処置具挿入部１３、制御装置、光源装置あるいは送気、送水、送ガス手段などの周辺機器の操作を行なう複数のスイッチ１４が設けられている。処置具挿入部１３から挿入された処置具１６は、内部に設けられた処置具用チャンネルを経て挿入部２先端の開口部１５から表出する。たとえば処置具１６が生検鉗子の場合には、生検鉗子によって患部組織を採取する生検などを行なう。

次に、挿入部２の先端部５における構成について説明する。図２は、図１に示す内視鏡１の先端部５の先端面を示す図である。図３は、図２に示す先端部５をＡ−Ａ線で切断した切断面の一部を示す図である。図４は、図２に示す先端部５をＢ−Ｂ線で切断した切断面の一部を示す図である。

図２に示すように、図１に示す内視鏡１の先端部５の先端面には、処置具表出用の開口部１５、洗浄用ノズル１７、照明光が出射する照明窓１８、観察窓２１および観察窓２２が設けられる。

図３に示すように、照明窓１８においては、グラスファイバ束等で構成されるライトガイド１９を介して光源装置から供給された白色光あるいは特殊光が、照明レンズ１８ａから出射する。処置具表出用の開口部１５は、処置具用チャンネル２０と連通する。

図４に示すように、観察窓２１および観察窓２２は、閉塞されている。観察窓２１を介して外部から入射した光は、複数のレンズ２３ａ，２３ｂによって構成される第１の光学系２３Ａに入射し、集光されてから、第１の受光部２８Ａに入射する。観察窓２２を介して外部から入射した光は、複数のレンズ２３ｃ，２３ｄによって構成される第２の光学系２３Ｂに入射し、集光されてから、第２の受光部２８Ｂに入射する。

第１の受光部２８Ａは、２次元的にマトリックス状に配置された撮像用の複数の画素を有し、第１の光学系２３Ａから出射した光が入射するように配置される。第１の受光部２８Ａは、第１の光学系２３Ａを介して入射した光を受光して体腔内を撮像する。第１の受光部２８Ａの受光面側には、カバーガラス２５Ａが設けられている。カバーガラス２５Ａと第１の受光部２８Ａとの間には、第１の受光部２８Ａの画素の配列に対応して赤（Ｒ），緑（Ｇ）あるいは青（Ｂ）のフィルタが配列するオンチップフィルタ２７Ａが設けられており、第１の受光部２８Ａは、カラー画像を撮像する。なお、オンチップフィルタ２７Ａは、シアン、マゼンタ、黄および緑のフィルタが配列する補色フィルタであってもよい。

第２の受光部２８Ｂは、２次元的にマトリックス状に配置された撮像用の複数の画素を有し、第２の光学系２３Ｂから出射した光が入射するように配置される。第２の受光部２８Ｂの受光面側には、所定波長帯の光のみを透過する分光フィルタ２４と、カバーガラス２５Ｂとが設けられており、第２の受光部２８Ｂは、所定波長帯の蛍光に対応する蛍光観察用画像を、モノクロ画像として撮像する特性を有する。

第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂは、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂに撮像タイミングを指示するとともに電源供給を行うドライバ２９や、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂによる画像信号を読み出して電気信号に変換する変換回路３０などとともに、回路基板２６に実装される。第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂは、図５に示すように、受光面が左右に並んで回路基板２６に実装される。回路基板２６には、電極３２が設けられる。電極３２は、たとえば異方性導電性樹脂フィルムを介して、制御装置との間で電気信号を伝送する信号線３１ａと接続する。受光部２８が出力した電気信号である画像信号を伝送する信号線３１ａのほか、制御装置から制御信号を伝送する信号線を含む複数の信号線によって、集合ケーブル３１が形成される。

この実施の形態１にかかる内視鏡システムにおいては、撮像素子として、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂの画素のうち任意に設定したアドレスの画素のみを読み出し可能であるＣＭＯＳ撮像素子８０を採用する。そして、実施の形態１にかかる内視鏡システムでは、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂから交互に画素情報が読み出されるとともに、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂにおける露光処理および第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂに対する画素情報の読み出し処理のタイミングが同期制御される。そして、実施の形態１にかかる内視鏡システムでは、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂから読み出された画素情報が同一の伝送経路によって伝送され、この伝送された画素情報をもとに画像が生成される。

実施の形態１にかかる内視鏡システムの構成について詳細に説明する。図６は、本実施の形態１にかかる内視鏡システムの構成を示すブロック図である。図６に示すように、実施の形態１にかかる内視鏡システム１００は、先端部５に設けられたＣＭＯＳ撮像素子８０と複数の信号線を有する集合ケーブル３１を介して接続する制御装置４０、白色光あるいは特殊光を供給する光源装置６０、ＣＭＯＳ撮像素子８０が撮像した体内画像を表示する表示部７１を有し、体内観察に関する情報を出力する出力部７３、体内観察に要する各種指示情報を入力する入力部７２および体内画像等を記憶する記憶部７４を備える。

先端部５には、ＣＭＯＳ撮像素子８０が設けられる。ＣＭＯＳ撮像素子８０は、第１の受光部２８Ａ、制御回路３３Ａ、タイミングジェネレータ３４Ａ、ノイズ除去部３６Ａとゲイン調整部３７ＡとＡ／Ｄ変換部３８Ａとによって構成されるＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）部３５Ａ、第２の受光部２８Ｂ、制御回路３３Ｂ、タイミングジェネレータ３４Ｂ、ノイズ除去部３６Ｂとゲイン調整部３７ＢとＡ／Ｄ変換部３８Ｂとによって構成されるＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）部３５Ｂ、入力したデジタル信号をパラレル信号からシリアル信号に変換するＰ／Ｓ変換部３９、および、同調部８１によって構成される。ＣＭＯＳ撮像素子８０を構成する第１の受光部２８Ａ、第２の受光部２８ＢおよびＣＭＯＳセンサ周辺回路は、たとえば１チップ化されている。

第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂは、２次元的にマトリックス状に配置された撮像用の複数の画素のうち読み出し対象として任意に指定された画素から光電変換後の電気信号を画素情報として出力する。各画素情報は、輝度値を含む。第１の受光部２８Ａは、特許請求の範囲における第１の撮像部として機能する。第１の受光部２８Ａは、白色光によるカラー画像を撮像する。第２の受光部２８Ｂは、前述したように、特許請求の範囲における第２の撮像部として機能し、所定波長帯の蛍光に対応する蛍光観察用画像であるモノクロ画像を撮像する。

制御回路３３Ａは、制御装置４０から出力された設定データにしたがって、後述する同調部８１の制御のもと、第１の受光部２８Ａにおける露光処理、第１の受光部２８Ａに対する撮像処理、第１の受光部２８Ａの撮像速度、第１の受光部２８Ａの画素からの画素情報の読み出し処理および読み出した画素情報の伝送処理を制御する。制御回路３３Ｂは、後述する同調部８１の制御のもと、第２の受光部２８Ｂにおける露光処理、第２の受光部２８Ｂに対する撮像処理、第２の受光部２８Ｂの撮像速度、第２の受光部２８Ｂの画素からの画素情報の読み出し処理および読み出した画素情報の伝送処理を制御する。

タイミングジェネレータ３４Ａは、後述する同調部８１の制御のもと、読出アドレス設定部５３の設定に応じた読み出し順にしたがって、第１の受光部２８Ａを構成する複数の画素において読み出し対象として指定された位置（アドレス）の画素から光電変換後の電気信号を画素情報として出力させる。タイミングジェネレータ３４Ｂは、タイミングジェネレータ３４Ａと同様の機能を有し、第２の受光部２８Ｂを構成する複数の画素において読み出し対象として指定された位置の画素から光電変換後の電気信号を画素情報として出力させる。

ノイズ除去部３６Ａは、第１の受光部２８Ａの所定の画素から出力された画素情報の信号のノイズを除去する。ゲイン調整部３７Ａは、ノイズ除去部３６Ａから出力された画素情報の輝度値を、制御部５５から出力された設定データにおいて指示された増幅率で増幅した後に、Ａ／Ｄ変換部３８Ａに出力する。Ａ／Ｄ変換部３８Ａは、ノイズ除去された画素情報の信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、Ｐ／Ｓ変換部３９に出力する。また、ノイズ除去部３６Ｂは、第２の受光部２８Ｂの所定の画素から出力された画素情報の信号のノイズを除去する。ゲイン調整部３７Ｂは、ノイズ除去部３６Ｂから出力された画素情報の輝度値を、制御部５５から出力された設定データにおいて指示された増幅率で増幅した後に、Ａ／Ｄ変換部３８Ｂに出力する。Ａ／Ｄ変換部３８Ｂは、ノイズ除去された画素情報の信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、Ｐ／Ｓ変換部３９に出力する。

Ｐ／Ｓ変換部３９は、タイミングジェネレータ３４ＡおよびＡＦＥ部３５Ａによって第１の受光部２８Ａから読み出された画素情報、および、タイミングジェネレータ３４ＢおよびＡＦＥ部３５Ｂによって第２の受光部２８Ｂから読み出された画素情報をシリアル信号の画像信号に変換した後、集合ケーブル３１の所定の信号線に出力する。タイミングジェネレータ３４ＡおよびＡＦＥ部３５Ａと、タイミングジェネレータ３４ＢおよびＡＦＥ部３５Ｂとは、特許請求の範囲における読出し部として機能する。

同調部８１は、タイミングジェネレータ３４Ａ，３４ＢおよびＡＦＥ部３５Ａ，３５Ｂによって第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂから交互に画素情報が読み出されるように、読出アドレス設定部５３の設定に応じて第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂの読み出し対象の画素を設定する。同調部８１は、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂにおける露光処理、ならびに、タイミングジェネレータ３４Ａ，３４ＢおよびＡＦＥ部３５Ａ，３５Ｂによる第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂに対する画素情報の読み出し処理のタイミングを相関付けて制御する。そして、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂから読み出された画素情報は、同一の伝送路によって伝送される。すなわち、集合ケーブル３１の所定の信号線を介して、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂから読み出された画素情報は、集合ケーブル３１内の信号線のうち、同じ信号線を介して制御装置４０に出力される。

制御装置４０は、画像信号を処理して表示部７１に体内画像を表示させるとともに、内視鏡システム１００の各構成部位を制御する。制御装置４０は、Ｓ／Ｐ変換部４１、画像処理部４２、明るさ検出部５１、調光部５２、読出アドレス設定部５３、ＣＭＯＳ駆動信号生成部５４、制御部５５および基準クロック生成部５６を有する。

Ｓ／Ｐ変換部４１は、先端部５から受信したデジタル信号である画像信号をシリアル信号からパラレル信号に変換する。

画像処理部４２は、Ｓ／Ｐ変換部４１から出力されたパラレル形態の画像信号、すなわち、タイミングジェネレータ３４Ａ，３４ＢおよびＡＦＥ部３５Ａ，３５Ｂが第１の受光部２８Ａ、第２の受光部２８Ｂから交互に読み出した画素の画素情報をもとに、表示部７１に表示される画像を生成する。画像処理部４２は、タイミングジェネレータ３４Ａ，３４ＢおよびＡＦＥ部３５Ａ，３５Ｂが読み出した第１の受光部２８Ａの画素のアドレス、第２の受光部２８Ｂの画素のアドレスをもとに体内画像を生成する。画像処理部４２は、Ｓ／Ｐ変換部４１から出力されたパラレル形態の画像信号の出力タイミングに対応させて、画像処理タイミングを調整する。

画像処理部４２は、同時化部４３、ＷＢ調整部４４、ゲイン調整部４５、γ補正部４６、Ｄ／Ａ変換部４７、フォーマット変更部４８、サンプル用メモリ４９および静止画像用メモリ５０を備える。

同時化部４３は、入力された各Ｒ，Ｇ，Ｂ画素の画像信号を画素ごとに設けられたメモリ（図示しない）に入力し、タイミングジェネレータ３４Ａ，３４ＢおよびＡＦＥ部３５Ａ，３５Ｂがそれぞれ読み出した第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂの画素のアドレスに対応させて、各メモリの値を入力された各画像信号で順次更新しながら保持するとともに、これら３つのメモリの各画像信号をＲＧＢ画像信号として同時化する。同時化部４３は、Ｓ／Ｐ変換部４１から出力された各画素情報が、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂのいずれから読み出されたかを対応付けてから、フレームメモリ４３ａに一時的に記憶する。同時化されたＲＧＢ画像信号は、ＷＢ調整部４４に順次出力されるとともに、同時化されたＲＧＢ画像信号のうちのいくつかは明るさ検出などの画像解析用にサンプル用メモリ４９にも出力され、保持される。

ＷＢ調整部４４は、ＲＧＢ画像信号のホワイトバランスを調整する。ゲイン調整部４５は、ＲＧＢ画像信号のゲイン調整を行う。γ補正部４６は、表示部７１に対応させてＲＧＢ画像信号を階調変換する。

Ｄ／Ａ変換部４７は、階調変換後のＲＧＢ画像信号をデジタル信号からアナログ信号に変換する。フォーマット変更部４８は、アナログ信号に変換された画像信号をハイビジョン方式などのフォーマットに変更して表示部７１に出力する。この結果、表示部７１には、１枚の体内画像が表示される。なお、ゲイン調整部４５によってゲイン調整されたＲＧＢ画像信号のうちの一部は、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５０にも保持される。

明るさ検出部５１は、サンプル用メモリ４９に保持されたＲＧＢ画像信号から、各画素に対応する明るさレベルを検出し、検出した明るさレベルを明るさ検出部５１内部に設けられたメモリに記憶する。また、明るさ検出部５１は、検出した明るさレベルをもとにゲイン調整値および光照射量を算出する。算出されたゲイン調整値はゲイン調整部４５へ出力され、算出された光照射量は、調光部５２に出力される。さらに、明るさ検出部５１による検出結果は、制御部５５にも出力される。

調光部５２は、制御部５５の制御のもと、明るさ検出部５１から出力された光照射量をもとに、各光源に供給する電流量、減光フィルタの駆動条件を設定して、設定条件を含む光源同期信号を光源装置６０に出力する。調光部５２は、光源装置６０が発する光の種別、光量、発光タイミングを設定する。

読出アドレス設定部５３は、受光部２８における読み出し対象の画素および読出し順序を任意に設定可能である。すなわち、読出アドレス設定部５３は、タイミングジェネレータ３４Ａ，３４ＢおよびＡＦＥ部３５Ａ，３５Ｂが読み出す第１の受光部２８Ａ、第２の受光部２８Ｂの画素のアドレスを任意に設定可能である。また、読出アドレス設定部５３は、設定した読み出し対象の画素のアドレスを同時化部４３に出力する。

ＣＭＯＳ駆動信号生成部５４は、受光部２８とＣＭＯＳセンサ周辺回路とを駆動するための駆動用のタイミング信号を生成し、集合ケーブル３１内の所定の信号線を介してタイミングジェネレータ３４Ａ，３４Ｂに出力する。なお、このタイミング信号は、読み出し対象の画素のアドレスを含むものである。

制御部５５は、ＣＰＵなどによって構成され、図示しないメモリに格納された各種プログラムを読み込み、プログラムに示された各処理手順を実行することで、各構成部の各駆動制御、これらの各構成部に対する情報の入出力制御、および、これらの各構成部との間で各種情報を入出力するための情報処理とを行う。制御装置４０は、撮像制御のための設定データを、集合ケーブル３１内の所定の信号線を介して先端部５の制御回路３３に出力する。設定データは、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂにおける露光処理、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂの撮像速度、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂの任意の画素からの画素情報の読出し速度を指示する指示情報、読み出した画素情報の輝度値の増幅率を指示する指示情報、読み出した画素情報の伝送制御情報などを含む。

制御部５５は、読出アドレス設定部５３が設定する読み出し対象の画素および読み出し順序を変更する。そして、制御部５５は、取得対象の画像に応じて、読出アドレス設定部５３が設定する読み出し対象の画素および読み出し順序を変更する。制御部５５は、取得対象の画像に対応させて、読出アドレス設定部５３による読み出し対象の画素の設定処理、タイミングジェネレータ３４Ａ，３４ＢおよびＡＦＥ部３５Ａ，３５Ｂの読み出し処理および画像処理部４２による画像生成処理を制御する。

基準クロック生成部５６は、内視鏡システム１００の各構成部の動作基準となる基準クロック信号を生成し、内視鏡システム１００の各構成部に生成した基準クロック信号を供給する。

光源装置６０は、制御部５５の制御のもと光照射処理を行う。光源装置６０は、ＬＥＤなどによって構成される白色光を照射する白色光源６１、白色照射光とは波長帯域が異なる波長帯域の光であって狭帯域バンドパスフィルタによって狭帯域化したＲＧＢいずれかの光を特殊光として照射する特殊光光源６２、調光部５２から送信された光源同期信号にしたがって白色光源６１あるいは特殊光光源６２に供給する電流量や減光フィルタの駆動を制御する光源駆動回路６３、白色光源６１あるいは特殊光光源６２に光源駆動回路６３の制御のもと所定量の電流を供給するＬＥＤドライバ６４を備える。白色光源６１あるいは特殊光光源６２から発せられた光は、ライトガイド１９を介して挿入部２に供給され、先端部５先端から外部に出射する。

この実施の形態１では、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂの２つの受光部から読み出した画素情報を同一の伝送経路で伝送している。ここで、１フレーム期間は、第１の受光部２８Ａにおける露光処理と、第１の受光部２８Ａの全画素に対する読出しおよび転送処理とに要する期間とする。実施の形態１では、第１の受光部２８Ａの全画素および第２の受光部２８Ｂの全画素からではなく、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂのうち画素のみから画素情報を間引き読み出すことによって、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂの２つの受光部から画素情報を読み出す場合であっても、集合ケーブル３１の画像信号を伝送する信号線の単位時間当たりの伝送量を、１つの受光部から全画素の画素情報を読み出して送信する場合と同等として、フレーム期間を１つの受光部を有する場合と同等としている。したがって、実施の形態１では、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂが撮像した各画像を、１つの受光部を有する場合のフレームレートと同フレームレートで同時表示している。

各受光部に対する読み出し処理および画像処理について、図７Ａ〜図７Ｄを参照して具体的に説明する。Ｂａｙｅｒ配列型のオンチップフィルタ２７Ａを用いた場合、第１の受光部２８Ａにおいては、表示用画像の１画素として、図７Ａに示すように、上下左右で隣り合うＲ，Ｇ，Ｇ，Ｂの４画素で構成されるブロックＰが対応する。このため、表示用画像の１画素に対応する画素情報が分離されないように、第１の受光部２８Ａにおいては、上下で隣り合う２列の水平ラインおきに、画素情報が読み出される。第１の受光部２８Ａを構成する水平ラインのうち、水平ラインＬａ１，Ｌａ２で構成されるラインペアＬａｐ１と、水平ラインＬａ５，Ｌａ６で構成されるラインペアＬａｐ３の画素情報は読み出されて、制御装置４０に転送される。これに対し、ラインペアＬａｐ１の次のラインペアＬａｐ２と、ラインペアＬａｐ３の次のラインペアＬａｐ４の画素情報は読み出されず、転送されることもない。同様に、図７Ｂに示すように、第２の受光部２８Ｂにおいても、上下で隣り合う２列の水平ラインおきに、画素情報が読み出される。すなわち、第２の受光部２８Ｂを構成する水平ラインのうち、水平ラインＬｂ１，Ｌｂ２で構成されるラインペアＬｂｐ１の画素情報と、ラインペアＬｂｐ３の画素情報とは読み出されて転送され、ラインペアＬｂｐ１の次のラインペアＬｂｐ２の画素情報と、ラインペアＬｂｐ３の次のラインペアＬｂｐ４の画素情報とは読み出されず、転送されることもない。

このとき、同調部８１は、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂから、上記に示す所定のライン間隔で水平ラインの画素情報が交互に画素情報が読み出されて転送されるように、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂにおける露光処理および第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂに対する画素情報の読み出し処理のタイミングを同期させる。具体的には、図７Ｃに示すように、第１の受光部２８ＡのラインペアＬａｐ１を構成する水平ラインＬａ１，Ｌａ２の画素情報が読み出されて転送された後に、第２の受光部２８ＢのラインペアＬｂｐ１を構成する水平ラインＬｂ１，Ｌｂ２の画素情報が読み出されて転送され、その後に、第１の受光部２８ＡのラインペアＬａｐ３を構成する水平ラインＬａ５，Ｌａ６の画素情報が読み出されて転送される。

そして、制御装置４０においては、画像処理部４２は、図７Ｃに示す順で転送されたラインペアの画素情報をもとに、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂが撮像した各画像を用いて、１枚の画像を生成する。具体的には、画像処理部４２は、図７Ｃに示す順で転送されたラインペアＬａｐ１，Ｌｂｐ１，Ｌａｐ３，Ｌｂｐ３の画素情報を、図７Ｄに示すように、転送順に縦に１ラインずつ配置することによって、通常のカラー画像と、特殊画像である蛍光画像とを重ね合わせた画像Ｇ１を生成する。この画像Ｇ１は、表示部７１において表示される。または、画像処理部４２は、図７Ｃに示す順で転送されたラインペアの画素情報を、第１の受光部２８Ａに対応する画素情報および第２の受光部２８Ｂに対応する画素情報を切り分けた上で、カラー画像と、蛍光画像とをそれぞれ生成し、表示部７１は、カラー画像と蛍光画像とを同時表示する。この場合に生成されるカラー画像および蛍光画像は、２列の水平ラインおきに画素情報が間引きされた画像となる。

このように、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂの２つの撮像部の画素情報を交互に読み出して交互に転送するため、２つの受光部において撮像された複数の画素情報を制御装置４０に同一の伝送経路を用いて適切に伝送することができるとともに、２つの受光部に対応させてそれぞれ２つの画像処理部を設けずとも、取得対象の画像を適切に取得することができる。

また、実施の形態１においては、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂの２つの受光部の画素情報を所定のライン間隔で間引きしながら水平ラインの画素情報を交互に読み出して転送することによって、集合ケーブル３１の画像信号を伝送する信号線の単位時間当たりの伝送量を、１つの受光部の全ラインから読み出された画素情報を送信する場合と同等とするとともに、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂが撮像した各画像を、１つの受光部を有する構成におけるフレームレートと同フレームレートで同時表示できる。このため、実施の形態１によれば、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂが撮像した各画像を同時表示するために、２つの受光部にそれぞれ対応させて２つの伝送経路を内視鏡挿入部内に搭載する必要はなく、挿入部の細径化を維持することができる。

なお、同調部８１は、制御装置４０から出力された設定データおよびタイミング信号をもとに、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂの露光処理および読み出し処理を制御して同期させる。または、同調部８１は、制御回路３３Ａが制御装置４０から出力された設定データおよびタイミング信号をもとに第１の受光部２８Ａに露光処理および読み出し処理を制御するのに同期させて、第２の受光部２８Ｂの露光処理および読み出し処理を制御する。

また、第２の受光部２８Ｂを、第１の受光部２８Ａと同数の画素および同等の感度を有する素子で構成するほか、第１の受光部２８Ａよりも画素数が少なく、感度の高い素子で構成してもよい。

（実施の形態１の変形例１）
次に、実施の形態１の変形例１として、第２の受光部２８Ｂに対して、いわゆるビニング処理を行わせる場合について説明する。

図８Ａに示すように、実施の形態１と同様に、第１の受光部２８Ａにおいては、上下で隣り合う２列の水平ラインおきに画素情報が読み出される。すなわち、第１の受光部２８Ａを構成する水平ラインのうち、ラインペアＬａｐ１とラインペアＬａｐ３との画素情報は読み出されて転送され、ラインペアＬａｐ２とラインペアＬａｐ４の画素情報とは、読み出されない。

そして、第２の受光部２８Ｂにおいては、上下２列の水平ライン間隔で水平ラインから画素情報が読み出される。そして、第２の受光部２８Ｂにおいては、４つの画素が含まれるブロックＰ内で画素の輝度値を加算して出力させるビニング処理が行われ、ブロックＰ単位で輝度値が転送される。すなわち、図８Ｂに示すように、第２の受光部２８Ｂにおいては、ラインペアＬｂｐ１の画素情報と、ラインペアＬｂｐ３の画素情報とが、読み出された後にビニング処理され、転送される。これに対し、第２の受光部２８Ｂにおいては、ラインペアＬｂｐ２とラインペアＬｂｐ４の画素情報とは読み出されない。

そして、図８Ｃに示すように、第１の受光部２８ＡのラインペアＬａｐ１を構成する水平ラインＬａ１，Ｌａ２の画素情報が転送された後に、第２の受光部２８ＢのラインペアＬｂｐ１を構成する水平ラインＬｂ１，Ｌｂ２の画素情報（Ｌｂｐ１−Ｂ）が転送される。この場合、第２の受光部２８Ｂにおいては、４つの画素で構成されるブロックごとにビニング処理されるため、第２の受光部２８Ｂのラインペアの画素情報（Ｌｂｐ１−Ｂ）の情報量は、第１の受光部２８ＡのラインペアＬａｐ１の画素情報の情報量の４分の１となる。したがって、第２の受光部２８Ｂのラインペアあたりの画素情報の転送時間が、第１の受光部２８Ａのラインペアあたりの画素情報の転送時間よりも短縮化される。同調部８１は、第２の受光部２８Ｂに対し、転送時間の短縮化によって余った時間Ｔ１を露光時間に振り分けて、露光時間を延長するように制御する。蛍光はもともと強度が弱いことから、露光時間延長によって、第２の受光部２８Ｂにおける蛍光の受光量を高めることができ、蛍光受光量の高感度検出が可能になる。

続いて、制御装置４０においては、画像処理部４２が、ラインペアＬａｐ１，Ｌｂｐ１−Ｂ，Ｌａｐ３，Ｌｂｐ３−Ｂの画素情報を、図８Ｄに示すように、転送順に縦に１ラインずつ配置することによって、白色光による通常のカラー画像と、特殊画像である蛍光画像とを重ね合わせた画像Ｇ２を生成する。このうち、ラインペアＬｂｐ１，Ｌｂｐ３の画素情報は、４つの画素で構成されるブロックごとに輝度値が加算された画素情報Ｌｂｐ１−Ｂ，Ｌｂｐ３−Ｂとなる。もちろん、画像処理部４２は、転送された各ラインペアの画素情報を、第１の受光部２８Ａに対応する画素情報および第２の受光部２８Ｂに対応する画素情報を切り分けた上で、カラー画像と蛍光画像とをそれぞれ生成してもよい。

このように、実施の形態１の変形例１においては、第２の受光部２８Ｂに対してビニング処理を行わせることによって、集合ケーブル３１の画像信号を伝送する信号線の単位時間当たりの伝送量を、実施の形態１における伝送量よりも減らすことができる。さらに、実施の形態１の変形例１においては、第２の受光部２８Ｂの画素情報の転送時間を短縮化できるため、その分、露光時間を延長して、第２の受光部２８Ｂにおける高感度撮像も実現できる。

（実施の形態１の変形例２）
次に、実施の形態１の変形例２として、第２の受光部に対してもオンチップフィルタを設け、第１の受光部および第２の受光部にそれぞれカラーの右画像および左画像を同時投影させて、いわゆる立体画像を生成する場合について説明する。

図９は、実施の形態１の変形例２における内視鏡の先端部を切断した切断面の一部を示す図である。図９に示すように、実施の形態１の変形例２の先端部１０５においては、第２の受光部２８Ｂに代えて、第１の受光部２８Ａと同様に、カラー画像を撮像する特性を有する第２の受光部１２８Ｂを設け、第２の受光部１２８Ｂの受光面側には、第１の受光部２８Ａと同様に、カバーガラス２５Ｂとの間に、オンチップフィルタ２７Ａと同じ構成のオンチップフィルタ１２７Ｂが設けられる。第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部１２８Ｂは、受光面が左右に並んで回路基板２６に実装されており、第１の受光部２８Ａはたとえば右画像を撮像し、第２の受光部１２８Ｂはたとえば左画像を撮像する。

この場合も、実施の形態１と同様に、第１の受光部２８Ａにおいては、上下で隣り合う２列の水平ラインおきに画素情報が読み出される。すなわち、図１０Ａおよび図１１に示すように、第１の受光部２８Ａを構成する水平ラインのうち、ラインペアＬａｐ１とラインペアＬａｐ３との画素情報は読み出されて転送され、ラインペアＬａｐ２とラインペアＬａｐ４の画素情報とは読み出されない。

そして、第２の受光部１２８Ｂにおいても、上下２列の水平ライン間隔で水平ラインから画素情報が読み出される。すなわち、図１０Ｂおよび図１１に示すように、第２の受光部１２８Ｂにおいては、ラインラインペアＬｂｐ１−１の画素情報とラインペアＬｂｐ１−３の画素情報とが、読み出された後に転送され、ラインペアＬｂｐ１−２とラインペアＬｂｐ１−４の画素情報とは読み出されない。

そして、図１１に示すように、第１の受光部２８ＡのラインペアＬａｐ１の画素情報が転送された後に、第２の受光部１２８ＢのラインペアＬｂｐ１−１の画素情報が転送され、その後に、第１の受光部２８ＡのラインペアＬａｐ３の画素情報が転送される。このように、第１の受光部２８Ａのラインペアの画素情報と第２の受光部１２８Ｂのラインペアの画素情報は、交互に転送される。そして、制御装置においては、画像処理部が、１フレーム期間Ｔｆ内において順次交互に転送された第１の受光部２８Ａのラインペアの画素情報と第２の受光部１２８Ｂのラインペアの画素情報とを受光部ごとに切り分け、第１の受光部２８Ａが撮像した右画像と、第２の受光部１２８Ｂが撮像した左画像とを生成してから、生成した右画像および左画像を合成して１枚の立体画像を生成する。

このように、右画像および左画像を同時取得して立体画像を生成する実施の形態１の変形例２においても、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部１２８Ｂの２つの受光部の画素情報を所定のライン間隔で間引きながら交互に読み出して転送するため、実施の形態１と同様の効果を奏する。

なお、実施の形態１の変形例２において、通常の平面画像を取得する場合には、第１の受光部２８Ａと第２の受光部１２８Ｂのうち、第１の受光部２８Ａのみに対して撮像処理を行わせれば足りる。この場合、片方の受光部に対してのみ撮像処理を行わせるため、図１２のように１フレーム期間Ｔｆ内において、第１の受光部２８Ａの全ラインペアＬａ１〜Ｌｐｎを読み出して転送することができるため、間引き読み出しを行わずともよい。また、第２の受光部１２８Ｂを、第１の受光部２８Ａと同数の画素で構成するほか、第１の受光部２８Ａよりも画素数を少なくしてもよい。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２にかかる内視鏡は、実施の形態１にかかる内視鏡と同構成を有する。図１３は、実施の形態２における第１の受光部および第２の受光部における露光処理および第１の受光部および第２の受光部に対する画素情報の読み出し処理を説明する図である。

実施の形態２では、受光部の全ラインが一定期間、同時に露光されるように、グローバルシャッタ方式が採用されており、同調部８１は、図１３に示すように、１フレーム期間Ｔｆを同期間に２分割し、分割した期間で、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂにおける露光処理、ならびに、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂに対する画素情報の読出し・転送処理をそれぞれ交互に行わせる。同調部８１は、１フレーム期間Ｔｆを２分割した前半期間においては、第１の受光部２８Ａに読出し・転送処理を行わせるとともに、第２の受光部２８Ｂに露光処理を行わせる。そして、同調部８１は、１フレーム期間Ｔｆを２分割した後半期間においては、第１の受光部２８Ａに露光処理を行わせるとともに、第２の受光部２８Ｂに読出し・転送処理を行わせる。

この場合、同調部８１は、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂのいずれに対しても、２列間隔で水平ラインから画素信号が読み出されるように読出し・転送処理を制御している。この結果、実施の形態２においては、集合ケーブル３１の画像信号を伝送する信号線の単位時間当たりの伝送量を、１つの受光部の全ラインから読み出された画素情報を送信する場合と同等とすることができ、１つの受光部を有する構成におけるフレームレートと同フレームレートで同時表示できる。

画像処理部４２は、第１の受光部２８Ａの各ラインペアの画素情報と、第２の受光部２８Ｂの各ラインペアの画素情報とを、ラインペアごとに交互に配置することによって、白色光による通常のカラー画像と、特殊画像である蛍光画像とを重ね合わせた画像を生成する。または、画像処理部４２は、転送された第１の受光部２８Ａの画素情報および第２の受光部２８Ｂの画素情報をもとに、カラー画像と、蛍光画像とを別画像として生成する。

ここで、図１４（１）に示す全ラインから画素情報を読み出す全ライン読み出し方式と比較し、図１４（２）に示すラインを間引きして画素情報を読み出すライン間引き読み出し方式においては転送する画素情報の情報量が少なくなるため、読出し・転送期間ＴＦｃを全ライン読み出し方式における読出し・転送期間ＴＦｆよりも短くすることができる。ライン間引き読み出し方式においては、全ライン読み出し方式における全ラインに対する同時露光時間ＴＬｆに比して、全ラインに対する同時露光時間ＴＬｃを、この読出し・転送期間の短縮化分、長くすることができる。

このように、実施の形態２においては、１フレーム期間を２分割し、分割した期間ごとに第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂにおける露光処理、ならびに、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂに対する画素情報の読出し・転送処理をそれぞれ交互に行わせた場合も、２つの受光部において撮像された複数の画素情報を制御装置４０に同一の伝送経路を用いて適切に伝送することができるとともに、２つの受光部に対応させてそれぞれ２つの画像処理部を設けずとも、取得対象の画像を適切に取得することができる。

また、実施の形態２においては、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂの２つの受光部の画素情報を所定のライン間隔で間引きながら読み出して転送することによって、集合ケーブル３１の画像信号を伝送する信号線の単位時間当たりの伝送量を、１つの受光部の全ラインから読み出された画素情報を送信する場合と同等とする。この結果、実施の形態２においては、実施の形態１と同様に、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂが撮像した各画像を同時表示するために、２つの受光部にそれぞれ対応させて２つの伝送経路を内視鏡挿入部内に搭載する必要はなく、挿入部の細径化を維持することができる。

また、実施の形態２においては、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂの２つの受光部の画素情報を所定のライン間隔で間引きながら読み出して転送することによって、全ラインに対する同時露光時間を十分に確保することができる。

なお、第１の受光部２８Ａ、第２の受光部２８Ｂにおいては、画素単位で露光時間を調整することができる。図１５は、受光部の単位画素の構成を示す回路図である。図１５に示すように、単位画素は、入射光をその光量に応じた信号電荷量に光電変換して蓄電するフォトダイオードＰＤと、オン期間においてフォトダイオードＰＤに変換蓄電されている信号電荷をコンデンサＦＤに転送する転送トランジスＦ−ＴＲと、オン期間においてコンデンサＦＤに蓄積された信号電荷を放出してリセットする第１リセットトランジスタＲ−ＴＲと、オン期間においてフォトダイオードＰＤに蓄電されている信号電荷を放出してフォトダイオードＰＤをリセットする第２リセットトランジスタＲ２−ＴＲと、選択トランジスタＳ−ＴＲがオンしたときに転送トランジスタＦ−ＴＲによって読み出された電圧（変換信号電圧）を同レベルの画素信号Ｖｐ−ｏｕｔに変換して所定の信号線に出力する出力トランジスタＳＦ−ＴＲと、を備える。選択トランジスタＳ−ＴＲは、この単位画素が含まれる水平ラインが読み出し対象のラインとして選択される場合に、オン制御される。

図１６に示すように、同調部８１の制御のもと、１フレーム期間Ｔｆを２分割した前半期間（時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間）は、特殊光光源６２が照明処理を行い、これに対応して、第２の受光部２８Ｂが露光処理を行う。具体的には、第２の受光部２８Ｂの全単位画素において、第１リセットトランジスタＲ−ＴＲ、第２リセットトランジスタＲ２−ＴＲおよび転送トランジスタＦ−ＴＲがオフ制御され、フォトダイオードＰＤに入射光量に応じた信号電荷が蓄電される。また、この前半期間（時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間）においては、第１の受光部２８Ａが読出し・転送処理を行う。第１の受光部２８Ａにおける各トランジスタの動作制御については後述する。

続いて、１フレーム期間Ｔｆを２分割した後半期間（時間Ｔ２から時間Ｔ３までの間）は、白色光源６１が照明処理を行い、これに対応して、第１の受光部２８Ａが露光処理を行う。具体的には、第１の受光部２８Ａの全単位画素において、第１リセットトランジスタＲ−ＴＲ、第２リセットトランジスタＲ２−ＴＲおよび転送トランジスタＦ−ＴＲがオフ制御され、フォトダイオードＰＤに入射光量に応じた信号電荷が蓄電される。

また、この後半期間（時間Ｔ２から時間Ｔ３までの間）においては、第２の受光部２８Ｂが読出し・転送処理を行う。具体的には、第２の受光部２８Ｂのうち、読み出し対象のラインペアに含まれる単位画素において、時間Ｔ２から時間Ｔ２１の間、転送トランジスタＦ−ＴＲがオン制御されてフォトダイオードＰＤの信号電荷がコンデンサＦＤに転送される。この後、時間Ｔ２１から時間Ｔ３までの間、読み出し対象のラインにおいては、読み出し順に、順次、選択トランジスタＳ−ＴＲがオン制御されて、各ラインの画素情報が順次出力される。読み出し対象のラインペアに含まれる単位画素においては、時間Ｔ２１から時間Ｔ３までの間、転送トランジスタＦ−ＴＲがオフ制御されるとともに、第２リセットトランジスタＲ２−ＴＲがオン制御されて、フォトダイオードＰＤがリセットされる。そして、時間Ｔ２２から時間Ｔ３までの間、第１リセットトランジスタＲ−ＴＲがオン制御されて、コンデンサＦＤをリセットする。

次のフレームにおいても、同様に、前半期間（時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間）は、特殊光光源６２が照明処理を行い、これに対応して、第２の受光部２８Ｂが露光処理を行う。具体的には、第２の受光部２８Ｂの全単位画素において、第１リセットトランジスタＲ−ＴＲ、第２リセットトランジスタＲ２−ＴＲおよび転送トランジスタＦ−ＴＲがオフ制御され、フォトダイオードＰＤに入射光量に応じた信号電荷が蓄電される。

また、この前半期間（時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間）においては、第１の受光部２８Ａが読出し・転送処理を行う。具体的には、第１の受光部２８Ａのうち、読み出し対象のラインペアに含まれる単位画素において、時間Ｔ３から時間Ｔ３１の間、転送トランジスタＦ−ＴＲがオン制御されてフォトダイオードＰＤの信号電荷がコンデンサＦＤに転送される。この後、時間Ｔ３１から時間Ｔ４までの間、読み出し対象のラインにおいては、読み出し順に、順次、選択トランジスタＳ−ＴＲがオン制御されて、各ラインの画素情報が順次出力される。読み出し対象のラインペアに含まれる単位画素においては、時間Ｔ３１から時間Ｔ４までの間、転送トランジスタＦ−ＴＲがオフ制御されるとともに、第２リセットトランジスタＲ２−ＴＲがオン制御されて、フォトダイオードＰＤがリセットされる。そして、時間Ｔ３２から時間Ｔ４までの間、第１リセットトランジスタＲ−ＴＲがオン制御されて、コンデンサＦＤをリセットする。

（実施の形態２の変形例１）
実施の形態２においては、必ずしも１フレーム期間を同じ時間の期間に２分割する必要はなく、図１７に示すように、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂの性能に合わせて、１フレーム期間を互いに異なる長さの時間の期間に分割してもよい。同調部８１は、たとえば、１フレーム期間の前半期間Ｔｆ１を、後半期間Ｔｆ２よりも長くなるように分割する。たとえば、前半期間Ｔｆ１が、後半期間Ｔｆ２の２倍の期間となるように１フレーム期間を分割する。

そして、同調部８１は、期間の長い前半期間Ｔｆ１において、第２の受光部２８Ｂに露光処理を行わせる。第２の受光部２８Ｂにおいては、長い期間、露光が行われるため、第２の受光部２８Ｂにおける蛍光の受光量を高めることができ、蛍光受光量の高感度検出が可能になる。また、同調部８１は、この前半期間Ｔｆ１においては、第１の受光部２８Ａに読出し・転送処理を行わせる。

次に、期間の短い後半期間Ｔｆ２において、同調部８１は、第２の受光部２８Ｂに転送処理を行わせる。この場合、同調部８１は、実施の形態２における読み出し対象の画素の間引き量よりも間引き量がさらに多くなるように、第２の受光部２８Ｂの読み出し対象の画素を設定する。また、この後半期間Ｔｆ２において、第１の受光部２８Ａに露光処理を行わせる。なお、白色光によるカラー画像と、特殊画像である蛍光画像とを重ね合わせた画像を生成する場合、蛍光を発している部位が判別できれば足りるため、蛍光画像の解像度は特に必要ではないことから、読み出し対象の画素の間引き量が多い場合でも、適切に画像を生成することができる。

１フレーム期間を同期間に分割する場合に限らず、この実施の形態２の変形例１のように、生成対象の画像を適切に取得できるのであれば、１フレーム期間を、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂの性能に合わせて互いに異なる時間の期間に分割してもよい。

もちろん、分割する単位期間は、１フレーム期間に限らない。たとえば、図１８に示すように、２フレーム期間を単位期間とし、この単位期間を２分割し、分割した１フレーム期間ごとに、交互に、第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂにおける露光処理および第１の受光部２８Ａおよび第２の受光部２８Ｂに対する画素情報の読出し・転送処理を行わせてもよい。すなわち、同調部８１は、前半の１フレーム期間においては、第１の受光部２８Ａに読出し・転送処理を行わせるとともに、第２の受光部２８Ｂに露光処理を行わせる。そして、同調部８１は、後半の２フレーム期間においては、第１の受光部２８Ａに露光処理を行わせるとともに、第２の受光部２８Ｂに読出し・転送処理を行わせる。

また、本実施の形態は、内視鏡システムに限らず、撮像部と表示モニタが長いケーブルを介して接続されているテレビカメラに対しても適用可能である。もちろん、本実施の形態は、デジタルカメラ、デジタル一眼レフカメラ、デジタルビデオカメラ又はカメラ付き携帯電話等の撮影装置に適用することも可能である。

以上のように、本発明にかかる撮像装置は、簡易な構成で複数種の画像を取得することに有用である。

１ 内視鏡
２ 挿入部
３ 操作部
４ ユニバーサルコード
５，１０５ 先端部
６ 湾曲部
７ 可撓管部
８ コネクタ部
９ ライトガイドコネクタ
１０ 電気接点部
１１ 送気口金
１２ 湾曲ノブ
１３ 処置具挿入部
１４ スイッチ
１５ 開口部
１６ 処置具
１７ 洗浄用ノズル
１８ 照明窓
１８ａ 照明レンズ
１９ ライトガイド
２０ 処置具用チャンネル
２１，２２ 観察窓
２３Ａ 第１の光学系
２３Ｂ 第２の光学系
２３ａ〜２３ｄ レンズ
２４ 分光フィルタ
２５Ａ，２５Ｂ カバーガラス
２６ 回路基板
２７Ａ，１２７Ｂ オンチップフィルタ
２８Ａ 第１の受光部
２８Ｂ，１２８Ｂ 第２の受光部
２９ ドライバ
３０ 変換回路
３１ 集合ケーブル
３１ａ 信号線
３２ 電極
３３Ａ，３３Ｂ 制御回路
３４Ａ，３４Ｂ タイミングジェネレータ
３５Ａ，３５Ｂ ＡＦＥ部
３６Ａ，３６Ｂ ノイズ除去部
３７Ａ，３７Ｂ ゲイン調整部
３８Ａ，３８Ｂ Ａ／Ｄ変換部
３９ Ｐ／Ｓ変換部
４０ 制御装置
４１ Ｓ／Ｐ変換部
４２ 画像処理部
４３ 同時化部
４３ａ フレームメモリ
４４ ＷＢ調整部
４５ ゲイン調整部
４６ γ補正部
４７ Ｄ／Ａ変換部
４８ フォーマット変更部
４９ サンプル用メモリ
５０ 静止画像用メモリ
５１ 明るさ検出部
５２ 調光部
５３ 読出アドレス設定部
５４ ＣＭＯＳ駆動信号生成部
５５ 制御部
５６ 基準クロック生成部
６０ 光源装置
６１ 白色光源
６２ 特殊光光源
６３ 光源駆動回路
６４ ＬＥＤドライバ
７１ 表示部
７２ 入力部
７３ 出力部
７４ 記憶部
８１ 同調部
１００ 内視鏡システム

Claims (14)

1. 撮像用の複数の画素のうち読み出し対象として任意に設定された画素から光電変換後の電気信号を画素情報として出力可能である第１の撮像部および第２の撮像部と、
   前記第１の撮像部および前記第２の撮像部において読み出し対象として設定された画素から画素情報を読み出す読出し部と、
   前記読出し部によって前記第１の撮像部および前記第２の撮像部から交互に画素情報が読み出されるように前記第１の撮像部および前記第２の撮像部における読み出し対象の画素を設定するとともに、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部における露光処理のタイミング、ならびに、前記読出し部による前記第１の撮像部および前記第２の撮像部に対する画素情報の読み出し処理のタイミングを相関付けて制御する制御部と、
   前記第１の撮像部および前記第２の撮像部から読み出された画素情報を同一の伝送経路によって伝送する伝送部と、
   前記伝送部によって伝送された画素情報をもとに画像を生成する画像処理部と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記複数の画素は、２次元的にマトリックス状に配置され、
   前記制御部は、前記読出し部が前記第１の撮像部および前記第２の撮像部から所定のライン間隔で水平ラインの画素情報が交互に読み出されるように、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部における読み出し対象の画素を設定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第１の撮像部および前記第２の撮像部は、同一の撮像特性を有することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記第１の撮像部および前記第２の撮像部は、異なる撮像特性を有することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
5. 前記第１の撮像部は、カラー画像を撮像する特性を有し、
   前記第２の撮像部は、モノクロ画像を撮像する特性を有することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記画素情報は、輝度値を含み、
   前記制御部は、前記読出し部に、前記第２の撮像部の画素の輝度値として、所定数の画素が含まれるブロック内で画素の輝度値を加算して出力させることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記制御部は、単位期間を分割し、分割した期間で、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部における露光処理、ならびに、前記読出し部による前記第１の撮像部および前記第２の撮像部に対する画素情報の読み出し処理がそれぞれ交互に行われるように制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
8. 前記制御部は、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部の特性に合わせて、前記単位期間を互いに異なる時間の期間に分割することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記複数の画素は、縦横に２次元的に配置され、
   前記制御部は、前記読出し部が前記第１の撮像部および前記第２の撮像部の少なくとも一方からは、所定のライン間隔で一つの水平ラインの画素情報を読み出すように、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部における読み出し対象の画素を設定することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
10. 前記単位期間は、前記第１の撮像部における露光処理と、前記第１の撮像部の全画素に対する読出し処理とに要する期間であることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
11. 前記読出し部が読み出した画素情報をパラレル／シリアル変換した後に前記伝送部に出力する変換部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
12. 前記画像処理部は、前記読出し部が前記第１の撮像部および前記第２の撮像部から交互に読出した画素情報をもとに前記第１の撮像部および前記第２の撮像部にそれぞれ対応する２枚の画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
13. 前記画像処理部は、前記読出し部が前記第１の撮像部および前記第２の撮像部から交互に読出した画素情報を用いて１枚の画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
14. 前記第１の撮像部、前記第２の撮像部、前記読出し部および前記制御部を有し、被検体内に導入される先端部と、
    前記画像処理部と、前記画像処理部が生成した画像を表示する表示部とを有し、前記伝送部によって前記先端部と接続される信号処理装置と、
    を備えた内視鏡装置であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

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