JP5274720B2 - 撮像装置 - Google Patents

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。内視鏡システムにおいては、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。このように撮像された生体画像は、この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、内視鏡システムの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。

ここで、白色光による通常画像とともに、通常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が実現されている。このような内視鏡システムとして、通常画像取得用の撮像素子に加えて、他の画像取得用の撮像素子を内視鏡先端部に配置した構成が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。また、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、一つの撮像素子で通常画像と他の画像とを取得する構成が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

特開２００９−０３４２２４号公報 特開２００２−３３６１９６号公報

ここで、内視鏡挿入部先端は、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、従来の構成では、複数種の画像を取得するために、複数の撮像素子あるいは切替機構および調整機構といった複雑な機構を内視鏡挿入部先端に搭載しなければならず構造が複雑となり、挿入部先端の細径化が困難になるとともに、撮像素子、ドライバおよび変換回路などの実装にも多くの制約が生じてしまう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、１つの撮像素子で複数種の画像を取得できる簡易な構成の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、入射した光を集光して出射する第１の光学系と、入射した光を集光して出射する光学系であって前記第１の光学系とは異なる第２の光学系と、前記第１の光学系から出射した光が入射する領域である第１の領域と、前記第１の領域と異なる領域であって前記第２の光学系から出射した光が入射する領域である第２の領域とを有し、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撮像部と、前記撮像部における読み出し対象の画素を任意に設定可能であって、前記第１の領域の画素および前記第２の領域の画素の少なくとも一方を読み出し対象の画素として設定する設定部と、前記撮像部における前記撮像用の複数の画素のうち前記設定部により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、前記設定部が設定する読み出し対象の画素を取得対象の画像に応じて変更する制御部と、前記読出し部によって読み出された画素の画素情報の少なくとも一方をもとに前記取得対象の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、上記の発明において、前記制御部は、前記取得対象の画像に対応させて、前記設定部による読み出し対象の画素の設定処理、前記読出し部による読み出し処理および前記画像処理部による画像生成処理を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、上記の発明において、前記制御部による制御条件を各取得対象の画像に対応させて記憶する制御条件記憶部をさらに備え、前記制御部は、前記制御条件記憶部に記憶された制御条件のうち前記取得対象の画像に対応した制御条件にしたがって、前記設定部による読み出し対象の画素の設定処理、前記読出し部の読み出し処理および前記画像処理部による画像生成処理を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、上記の発明において、前記画像処理部が生成した画像を表示する表示部をさらに備え、前記画素情報は、輝度値を含み、前記第１の光学系は、入射した光のうち第１の偏光面に偏光した成分のみを前記撮像部の第１の領域に出射し、前記制御部は、前記設定部に前記第１の領域の画素および前記第２の領域の画素を前記読み出し対象の画素として設定させ、前記読出し部に前記第１の領域の画素および前記第２の領域の画素の画素情報をそれぞれ読み出させるとともに前記第１の領域の画素の輝度値を前記第２の領域の画素の輝度値に対する増幅率よりも高い増幅率で増幅して出力させ、前記画像処理部に、前記読出し部によって読み出された前記第１の領域の画素の画素情報と前記第２の領域の画素の画素情報とのそれぞれに基づく２枚の画像を生成させ、前記表示部は、前記画像処理部が生成した２枚の画像を表示することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記の発明において、光源と、前記光源によって発せられた光のうち第２の偏光面に偏光した成分を前記被写体に出射する偏光部と、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、上記の発明において、前記第２の光学系は、入射した光のうち、前記第１の偏光面と異なる第３の偏光面に偏光した成分のみを前記撮像部の第２の領域に出射することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記の発明において、第１の光を照射する第１の照射部と、前記第１の光よりも広い波長帯域の光である第２の光を照射する第２の照射部と、をさらに備え、前記第１の光学系は、前記第１の光に対応して外部から入射した光を分光する分光部材を有し、前記制御部は、前記第１の照射部および前記第２の照射部に交互に光を照射させるとともに、前記第１の照射部から照射される第１の光で照明された被写体を撮像して画素情報を出力させる第１のフレームにおいては、前記設定部に前記第１の領域の画素を前記読み出し対象の画素として設定させて前記読出し部に前記第１の領域の画素の画素情報を読み出させ、前記第２の照射部から照射される第２の光で照明された前記被写体を撮像して画素情報を出力させる第２のフレームにおいては、前記設定部に前記第２の領域の画素を読み出し対象の画素として設定させて前記読出し部に前記第２の領域の画素の画素情報を読み出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、上記の発明において、前記制御部は、前記第１のフレームにおける露光時間が前記第２のフレームにおける露光時間よりも長くなるように前記第１の照射部および前記第２の照射部における照射処理と前記読出し部における読み出し処理とを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、上記の発明において、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１のフレームにおいては、前記第１の領域の画素の輝度値を、前記第２のフレームにおける前記第２の領域の画素の輝度値に対する増幅率よりも高い増幅率で増幅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、上記の発明において、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１の領域の画素の輝度値として、互いに隣り合う複数の画素で構成されるブロックに含まれる複数の画素の輝度値を加算してブロック単位で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、上記の発明において、白色光よりも狭い波長帯域の特殊光を照射する第１の照射部と、白色光を照射する第２の照射部と、をさらに備え、前記第１の光学系は、入射した光のうち赤色光および緑色光を透過させる第１の透過フィルタを備え、前記第２の光学系は、入射した光のうち青色光を透過させる第２の透過フィルタを備え、前記制御部は、前記取得対象の画像に対応させて、前記第１の照明部および前記第２の照明部による照明処理、前記設定部による読み出し対象の画素の設定処理、前記読出し部による読み出し処理、前記画像処理部による画像生成処理を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、上記の発明において、前記取得対象の画像は、白色光照明による画像であり、前記制御部は、前記取得対象の画像が前記白色光照明による画像である場合、前記第２の照明部に白色光を照射させ、前記設定部に前記第１の領域の全画素および前記第２の領域の全画素を読み出し対象の画素として設定させ、前記読出し部に前記第１の領域の全画素および前記第２の全画素をそれぞれ読み出させ、前記画像処理部に前記第１の領域の全画素の画素情報に対応する画像と前記第２の全画素の画素情報に対応する画像とを合成して１枚の画像を生成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、上記の発明において、前記取得対象の画像は、前記取得対象の画像が特定物質の分布を強調させた強調画像であり、前記制御部は、前記取得対象の画像が前記強調画像である場合、前記第１の照射部に前記特殊光として緑色光および青色光の波長帯域に含まれる光を照射させ、前記設定部に前記第１の領域の緑色光が入射する画素および前記第２の領域の全画素を読み出し対象の画素として設定させ、前記読出し部に前記第１の領域の緑色光が入射する画素および前記第２の領域の全画素をそれぞれ読み出させ、前記画像処理部に前記第１の領域の緑色光が入射する画素の画素情報に対応する画像と前記第２の領域の全画素の画素情報に対応する画像とを合成して１枚の画像を生成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、上記の発明において、前記取得対象の画像は、蛍光観察用画像であり、前記制御部は、前記取得対象の画像が前記蛍光観察用画像である場合、前記第１の照射部に前記特殊光として赤色光および緑色光の波長帯域に含まれる蛍光を発する物質に対する励起光を照射させ、前記設定部に前記第１の領域の全画素を読み出し対象の画素として設定させ、前記読出し部に前記第１の領域の全画素の画素情報を読み出させ、前記画像処理部に前記第１の領域の全画素の画素情報をもとに１枚の前記蛍光観察用画像を生成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、上記の発明において、前記制御部は、前記設定部に前記第１の領域の全画素とともに前記第２の領域の全画素を読み出し対象の画素として設定させ、前記読出し部に前記第１の領域の全画素とともに前記第２の領域の全画素から画素情報をそれぞれ読み出させ、前記画像処理部に前記第２の領域の全画素の画素情報をもとに１枚の白黒画像を生成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、上記の発明において、前記画素情報は、輝度値を含み、前記制御部は、前記設定部に前記第１の領域の全画素とともに前記第２の領域の全画素を読み出し対象の画素として設定させ、前記読出し部に前記第１の領域の全画素とともに前記第２の領域の全画素から画素情報をそれぞれ読み出させ、前記画像処理部に前記第１の領域の全画素の輝度値を前記第２の領域の全画素の輝度値を用いて補正させてから１枚の前記蛍光観察用画像を生成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、上記の発明において、前記第１の光学系の焦点距離は、前記第２の光学系の焦点距離と異なり、前記制御部は、前記設定部に前記第１の領域の画素と前記第２の領域の画素とを読み出し対象の画素として設定させて前記読出し部に前記第１の領域の画素および前記第２の領域の画素の画素情報をそれぞれ読み出させるとともに、前記画像処理部に前記読出し部によって読み出された前記第１の領域の画素の画素情報に対応する画像と前記第２の領域の画素の画素情報に対応する画像とを重ね合わせて１枚の画像を生成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、上記の発明において、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１の領域の画素の輝度値を、前記第２の領域の画素の輝度値に対する増幅率と異なる増幅率で増幅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、上記の発明において、前記画像処理部が生成した画像を表示する表示部をさらに備え、前記第１の光学系の視野角は、前記第２の光学系の視野角と異なり、前記制御部は、前記設定部に前記第１の領域の画素および前記第２の領域の画素を前記読み出し対象の画素として設定させて前記読出し部に前記第１の領域の画素および前記第２の領域の画素の画素情報をそれぞれ読み出させるとともに、前記画像処理部に前記読出し部によって読み出された前記第１の領域の画素の画素情報と前記第２の領域の画素の画素情報とのそれぞれに基づく２枚の画像を生成させ、前記表示部は、前記画像処理部が生成した２枚の画像を表示することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記の発明において、前記第１の光学系の視野角は、前記第２の光学系の視野角よりも広く、前記第１の領域は、前記第２の領域よりも狭いことを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記の発明において、当該撮像装置は、体内に導入される先端部と信号処理装置とを有し、前記先端部と前記信号処理装置とが伝送部によって接続されている内視鏡装置であって、前記先端部は、前記第１の光学系、前記第２の光学系、前記撮像部および前記読出し部を有し、前記信号処理装置は、前記設定部、前記制御部および前記画像処理部を有することを特徴とする。

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指定された画素から輝度値を含む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撮像部を用い、取得対象の画像に対応させて、撮像部における第１の光学系に対応する第１の領域および第２の光学系に対応する第２の領域の少なくとも一方から画素情報を読出して画像を生成することによって、光学系を切り替えることなく、一つの撮像部で複数種の画像を取得できる。

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３に示す受光部に設定される受光領域の一例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７は、図６に示す制御条件メモリが記憶する制御条件の一覧テーブルの一例を示す図である。 図８は、実施の形態１の変形例１における内視鏡の先端部の先端面の一例を示す図である。 図９は、図８に示す先端部をＣ−Ｃ線で切断した切断面の一部を示す図である。 図１０は、実施の形態１の変形例２における内視鏡の先端部の先端面の一例を示す図である。 図１１は、図１０に示す先端部をＤ−Ｄ線で切断した切断面の一部を示す図である。 図１２は、実施の形態２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１３は、実施の形態２における内視鏡の先端部の先端面を示す図である。 図１４は、図１２に示す第１の光学系および第２の光学系を説明する図である。 図１５は、図１４に示す受光部に設定される受光領域の一例を説明する図である。 図１６は、図１２に示す制御条件メモリが記憶する制御条件の一覧テーブルの一例を示す図である。 図１７は、図１２に示す第１の光学系および第２の光学系の一例を説明する図である。 図１８は、実施の形態３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１９は、図１８に示す第１の光学系および第２の光学系を説明する図である。 図２０は、図１９に示す受光部に設定される受光領域の一例を説明する図である。 図２１は、図１９に示すオンチップフィルタのフィルタ配列を示す平面図である。 図２２は、図１８に示す制御条件メモリが記憶する制御条件の一覧テーブルの一例を示す図である。 図２３は、図１８に示す制御条件メモリが記憶する制御条件の一覧テーブルの他の例を示す図である。 図２４は、図１８に示す制御条件メモリが記憶する制御条件の一覧テーブルの他の例を示す図である。 図２５は、実施の形態４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２６は、図２５に示す近点用光学系および遠点用光学系の一例を説明する図である。 図２７は、図２５に示す受光部に設定される受光領域の一例を説明する図である。 図２８は、図２５に示す制御条件メモリが記憶する制御条件の一覧テーブルの一例を示す図である。 図２９は、近点画像および遠点画像における照明からの距離と解像度との関係を示す図である。 図３０は、実施の形態５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３１は、図３０に示す広角画像用光学系および主画像用光学系の一例を説明する図である。 図３２は、図３１に示す受光部に設定される受光領域の一例を説明する図である。 図３３は、実施の形態６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３４は、図３３に示す右画像用光学系および左画像用光学系の一例を説明する図である。 図３５は、図３４に示す受光部に設定される受光領域の一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。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、カバーガラス２１ａ，２２ａを用いてそれぞれ閉塞されている。観察窓２１を介して外部から入射した光は、第１の光学系２３に入射し、集光される。観察窓２２を介して外部から入射した光は、第１の光学系２３とは異なる第２の光学系２４に入射し、集光される。

受光部２８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２３から出射した光および第２の光学系２４から出射した光の双方が入射するように配置される。受光部２８は、第１の光学系２３および第２の光学系２４を介して入射した光をそれぞれ受光して体腔内を撮像する。受光部２８は、図５に示すように、第１の光学系２３から出射した光が入射する領域Ｓ１と、領域Ｓ１と異なる領域であって第２の光学系２４から出射した光が入射する領域Ｓ２とを有する受光面を備える。

受光部２８の受光面側には、カバーガラス２５が設けられている。カバーガラス２５と受光部２８との間には、受光部２８の画素の配列に対応してＲ，ＧあるいはＢのフィルタが配列するオンチップフィルタ２７が設けられる。受光部２８は、受光部２８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、受光部２８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。この回路基板２６には、電極３２が複数設けられる。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あるいは制御装置から制御信号を伝送する信号線などの複数の信号線３１ａによって、集合ケーブル３１が形成される。

第１の光学系２３は、レンズ２３ａ〜２３ｃと、入射した光のうち第１の偏光面に偏光した成分のみを検出して透過させる観察窓側に設けられた検光部材２３ｄとによって構成される。したがって、第１の光学系２３は、観察窓２１を介して入射した光のうち第１の偏光面に偏光した成分のみを受光部２８の領域Ｓ１に出射している。第２の光学系２４は、レンズ２４ａ〜２４ｃによって構成され、観察窓２２を介して入射した光をそのまま受光部２８の領域Ｓ２に出射している。領域Ｓ１と領域Ｓ２とは、それぞれ異なる領域である。

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、受光部２８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撮像センサ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、取得対象の画像に応じて、読出アドレス設定部５３は読み出し対象の画素を設定している。実施の形態１の場合では、第１の偏光面に偏光した成分のみを出射する第１の光学系２３に対応する受光部２８の領域Ｓ１の画素および無偏光で光を出射する第２の光学系に対応する受光部２８の領域Ｓ２の画素からそれぞれ画素情報を読み出すことによって、所定面に偏光した成分による偏光画像と、無偏光の通常画像とを観察画像として同時に取得する。

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、第１の光学系２３、第２の光学系２４およびＣＭＯＳ撮像素子８０が設けられる。ＣＭＯＳ撮像素子８０は、受光部２８、制御回路３３、タイミングジェネレータ３４、ノイズ除去部３６とゲイン調整部３７とＡ／Ｄ変換部３８とによって構成されるＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）部３５、および、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によって構成される。ＣＭＯＳ撮像素子８０を構成する受光部２８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。

受光部２８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。受光部２８は、特許請求の範囲における撮像部として機能する。

制御回路３３は、制御装置４０から出力された設定データにしたがって、受光部２８に対する撮像処理、受光部２８の撮像速度、受光部２８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３４は、制御装置４０から出力されたタイミング信号にしたがって駆動し、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、受光部２８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。

ノイズ除去部３６は、受光部２８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３７は、ノイズ除去部３６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３８に出力する。Ａ／Ｄ変換部３８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。タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５によって受光部２８から読み出された画素情報は、Ｐ／Ｓ変換部３９によってシリアル信号の画像信号に変換された後、集合ケーブル３１の所定の信号線を介して、制御装置４０に伝送される。タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５は、特許請求の範囲における読出し部として機能する。

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、基準クロック生成部５６および制御条件用メモリ５７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３４およびＡＦＥ部３５が読み出した画素の画素情報から、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５が読み出した受光部２８の画素のアドレスをもとに表示部７１に表示される体内画像を生成する。

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３４およびＡＦＥ部３５が読み出した受光部２８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３４およびＡＦＥ部３５が読み出す受光部２８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３４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、受光部２８の撮像速度、受光部２８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３４およびＡＦＥ部３５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。

制御条件用メモリ５７は、制御部５５による制御条件を各取得対象の画像に対応させてそれぞれ記憶する。制御部５５は、制御条件用メモリ５７に記憶された制御条件のうち取得対象の画像に対応した制御条件にしたがって、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３４およびＡＦＥ部３５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、偏光画像および通常画像が取得対象の画像である。制御部５５が、制御条件用メモリ５７に保持された制御条件のうち、たとえば図７のテーブルＴ１に示す制御条件にしたがって、各構成部位を制御することによって、内視鏡システム１００は、観察画像として偏光画像および通常画像の双方を同時取得している。

具体的には、テーブルＴ１に示すように、制御部５５は、偏光画像用として、所定の第１の偏光面に偏光した成分のみを出射する第１の光学系２３に対応する受光部２８の領域Ｓ１の画素と、無偏光画像用として、無偏光で光を出射する第２の光学系に対応する受光部２８の領域Ｓ２の画素とを、読出アドレス設定部５３が設定する読み出し対象の画素として変更する。これによって、読出アドレス設定部５３は、制御部５５の制御のもと、受光部２８の画素のうち、偏光画像に対応した領域Ｓ１の画素と、無偏光画像に対応した領域Ｓ２の画素との双方を読み出し対象の画素として設定する。そして、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５は、受光部２８における撮像用の複数の画素のうち読出アドレス設定部５３により読み出し対象として設定された領域Ｓ１の画素および領域Ｓ２の画素のそれぞれから画素情報を読み出す。なお、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５は、受光部２８における領域Ｓ１，Ｓ２の画素以外の画素からは画素情報を読み出さない。

制御部５５は、画像処理部４２に、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５によって読み出された領域Ｓ１の画素の画素情報と領域Ｓ２の領域の画素の画素情報とのそれぞれに基づく２枚の画像を生成させる。画像処理部４２は、領域Ｓ１の画素の画素情報をもとに偏光画像を生成し、第２の領域の画素情報をもとに偏光画像を生成する。表示部７１は、画像処理部４２が生成した偏光画像および無偏光画像の２枚の画像を同時に表示する。

このように、実施の形態１では、取得対象の偏光画像および無偏光画像に応じて第１の光学系２３および第２の光学系２４を設け、偏光画像用の第１の光学系２３および無偏光画像用の第２の光学系２４に対応する読み出し領域として、受光部２８に、それぞれ異なる受光部２８の読み出し領域を設定する。そして、実施の形態１では、各領域の画素からそれぞれ画素情報を読み出すことによって、トリミング処理を行うことなく、偏光画像のもととなる画素情報と無偏光画像のもととなる画素情報とのそれぞれを同時に取得している。したがって、実施の形態１によれば、一つのＣＭＯＳ撮像素子８０を有する簡易な構成のままで、効率的に複数種の画像を取得可能である。実施の形態１では、光学系に対する切替機構および調整機構や複数の受光部を設けずともよく、また、撮像素子周辺の回路や配線も削減可能であるため、内視鏡１の先端部５の細径化も実現できる。

さらに、本実施の形態１では、取得対象の画像ごとに、取得対象の画像に対応させて、読み出し対象の画素を設定するほか、ＡＦＥ部３５のゲイン調整部３７が行う増幅処理の増幅率を変更することによって、さらに適切な偏光画像および無偏光画像を取得する。第１の光学系２３は、外部から入射した光のうち所定の第１の偏光面に偏光した成分のみを受光部２８の第１の領域に出射する。このため、領域Ｓ１における受光量は、第２の光学系２４によって外部から入射した光が無偏光で入射する領域Ｓ２と比較すると低くなる。

そこで、制御部５５は、ゲイン調整部３７に、領域Ｓ１の画素の輝度値を領域Ｓ２の画素の輝度値に対する増幅率よりも高い増幅率で増幅して出力させる。たとえば、図７のテーブルＴ１に示すように、制御部５５は、ＣＭＯＳ撮像素子８０におけるゲイン調整条件を、無偏光の光が入射する領域Ｓ２は１倍のままとし、第１の偏光面に偏光した成分が入射する領域Ｓ１の増幅率は２倍に設定する。この結果、領域Ｓ２と比較して受光量が低い領域Ｓ１の画素の輝度値は、ゲイン調整部３７によって、領域Ｓ２よりも高い増幅率で増幅されて、制御装置４０に出力される。

このように、ゲイン調整部３７が領域ごとに増幅率を変えて画素情報の輝度値を増幅することによって、ＣＭＯＳ撮像素子８０は、適切な輝度値を有する画素情報を出力している。これによって、制御装置４０側の画像処理部４２でゲイン調整を行わなくとも適切な明るさの無偏光画像を生成できるため、効率よく画像生成処理を行うことができる。

また、実施の形態１では、偏光画像と無偏光画像との双方を同時表示した場合を例に説明したが、もちろん、偏光画像、無偏光画像のいずれかの表示に切り替えることも可能である。この場合、実施の形態１では、制御部５５は、入力部７２から制御装置４０に入力された表示画像選択情報にしたがって、表示部７１が表示する画像を切り替えればよい。また、実施の形態１では、偏光画像および無偏光画像の双方に対応する画素情報を同時に読み出すため、リアルタイムに表示画像を切り替えることができる。また、偏光画像および無偏光画像を解像度を合わせて取得したい場合には、同画素数とするために、受光部２８の領域Ｓ２を、領域Ｓ１と同面積および同形状に設定すればよい。

（実施の形態１の変形例１）
次に、実施の形態１の変形例１について説明する。図８は、実施の形態１の変形例１における内視鏡の先端部の先端面の一例を示す図である。図９は、図８に示す先端部５ＡをＣ−Ｃ線で切断した切断面の一部を示す図である。

図８および図９に示すように、実施の形態１の変形例１においては、ライトガイド１９と照明レンズ１８ａとの間に、入射した光のうち、第１の光学系２３における検光部材２３ｄによる第１の偏光面との直交面である第２の偏光面に偏光した成分のみを透過させる検光部材１８ｂを設けることによって、白色光光源６１から発せられた光のうち、検光部材２３ｄによる第１の偏光面との直交面に偏光した成分を照明窓１８Ａから被写体に照射する。

このように、被写体に照射する照明光に偏光をかけて、照明光の偏光面との直交面に偏光した成分を透過する検光部材２３ｄを偏光画像取得用の第１の光学系２３に設けることで、組織表面での反射を抑えたコントラストの高い偏光画像を取得できる。

（実施の形態１の変形例２）
次に、実施の形態１の変形例２について説明する。図１０は、実施の形態１の変形例２における内視鏡の先端部の先端面の一例を示す図である。図１１は、図１０に示す先端部５ＢをＤ−Ｄ線で切断した切断面の一部を示す図である。

図１０および図１１に示すように、実施の形態１の変形例２における内視鏡の先端部５Ｂは、第２の光学系２４に代えて、第２の光学系２４Ｂを有する。第２の光学系２４Ｂは、入射した光のうち、第１の光学系２３における検光部材２３ｄによる第１の偏光面および照明窓１８Ａとライトガイド１９との間に設けられた検光部材１８ｂによる第２の偏光面とのいずれとも異なる第３の偏光面に偏光した成分のみを透過させる検光部材２４ｄをさらに備える。検光部材２４ｄは、入射した光のうち、第１の光学系２３における検光部材２３ｄによる偏光面に対して４５°回転した面に偏光した成分のみを透過させる。言い換えると、第２の光学系２４Ｂは、観察窓２２Ｂから入射した光のうち、第１の光学系２３における検光部材２３ｄによる偏光面に対して４５°回転した面に偏光した成分のみを、受光部２８の領域Ｓ２に出射する。

この結果、それぞれ異なる偏光面に対する偏光画像を取得でき、深さ方向を変えて組織性状を観察できる。さらに、それぞれ異なる偏光面に対する偏光画像を用いて画像演算を行うことによって、組織性状の分布画像を取得することもできる。

（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では、取得対象の画像として、通常の白色光による通常画像とともに、特殊光として励起光の照射によって蛍光を発する蛍光物質を観察するための蛍光観察用画像を取得する。

図１２は、本実施の形態２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１２に示すように、実施の形態２にかかる内視鏡システム２００は、先端部２０５に、図６に示す第１の光学系２３に代えて、第１の光学系２２３を有する。内視鏡システム２００の制御装置２４０は、図６に示す制御部５５に代えて、制御部５５と同様の機能を有する制御部２５５を有し、取得対象の通常画像および蛍光観察用画像に対応した制御条件を記憶する制御条件用メモリ２５７を有する。

実施の形態２では、生体組織に本来存在する緑色ないし赤色の範囲にスペクトルを有する蛍光物質、または、被検体内に導入された赤色蛍光あるいは緑色蛍光を発する標識物質を検出するため、蛍光観察用画像取得時には、特殊光光源６２は、青色または青色よりも短波長の紫色の励起光を照射する。なお、通常画像取得時には、白色光光源６１が白色光を照射する。

図１３は、実施の形態２における内視鏡の先端部の先端面を示す図である。図１３に示すように、内視鏡の先端部２０５の先端面には、実施の形態１と同様に、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、および、観察窓２２が設けられるとともに観察窓２２１が設けられる。観察窓２２１を介して外部から入射した光は、第１の光学系２２３に入射し、集光される。また、観察窓２２を介して外部から入射した光は、第１の光学系２２３に入射し、集光される。観察窓２２１は、図４と同様に、カバーガラス２１ａを閉塞されている。

図１４は、図１２に示す第１の光学系２２３および第２の光学系２４を説明する図である。図１４は、図１３に示すＥ−Ｅ線で切断した場合の先端部２０５における第１の光学系、第２の光学系、オンチップフィルタおよび受光部２８の断面図を示し、図４に示すカバーガラス２１ａ，２２ａ，２５、回路基板２６、ドライバ２９、変換回路３０、集合ケーブル３１および電極３２の図示は省略している。

第１の光学系２２３は、第１の光学系２３における検光部材２３ｄに代えて、分光フィルタ２２３ｄを備え、観察窓２２１を介して入射した光を分光後に集光した状態で受光部２８の領域Ｓ２１（図１５参照）に出射している。第２の光学系２４は、レンズ２４ａ〜２４ｃによって構成されており、観察窓２２を介して入射した光をそのまま集光して、領域Ｓ２１とは異なる領域である受光部２８の領域Ｓ２２（図１５参照）に出射している。

制御部２５５は、白色光源６１と特殊光光源６２に交互に白色光と特殊光を照射させ、照射光の種別に応じて、１フレームごとに読み出し対象の画素を変更することによって、通常画像と蛍光観察用画像とをほぼ同時に取得している。制御部２５５は、たとえば図１６に示すテーブルＴ２に示す制御条件にしたがい、取得対象の画像に対応させて、各光源の照明処理、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５の読み出し処理をそれぞれ制御する。このテーブルＴ２は、制御条件用メモリ２５７に保持される。

まず、蛍光観察用画像を取得するフレームについて説明する。この場合には、テーブルＴ２に示すように、制御部２５５は、特殊光光源６２に、特殊光として青色または青色よりも短波長の紫色の励起光を照射させる。そして、制御部２５５は、励起光によって励起された蛍光物質による蛍光の輝度を取得するため、第１の光学系２２３によって分光後に集光された光Ｌ２１（図１４参照）が入射する受光部２８の領域Ｓ２１を、読出アドレス設定部５３が設定する読み出し対象の画素として変更する。

これによって、読出アドレス設定部５３は、制御部２５５の制御のもと、受光部２８の画素のうち、第１の光学系２２３に対応する領域Ｓ２１の画素を読み出し対象の画素として設定し、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５は、受光部２８における撮像用の複数の画素のうち読出アドレス設定部５３により読み出し対象として設定された領域Ｓ２１の画素から画素情報を読み出す。なお、このフレームにおいては、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５は、受光部２８における領域Ｓ２１の画素以外の画素からは画素情報を読み出さない。そして、画像処理部４２は、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５が読み出した受光部２８の領域Ｓ２１の画素情報をもとに、蛍光観察用画像を生成する。

また、通常画像を取得するフレームでは、テーブルＴ２（図１６参照）に示すように、制御部２５５は、白色光光源６１に白色光を照射させる。そして、制御部２５５は、通常画像生成時には、第２の光学系２４によって集光された光Ｌ２２（図１４参照）が入射する受光部２８の領域Ｓ２２を、読出アドレス設定部５３が設定する読み出し対象の画素として変更する。

これによって、読出アドレス設定部５３は、制御部２５５の制御のもと、受光部２８の画素のうち、第２の光学系２４に対応する領域Ｓ２２の画素を読み出し対象の画素として設定し、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５は、受光部２８における撮像用の複数の画素のうち読出アドレス設定部５３により読み出し対象として設定された領域Ｓ２２の画素から画素情報を読み出す。なお、このフレームにおいては、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５は、受光部２８における領域Ｓ２２の画素以外の画素からは画素情報を読み出さない。そして、画像処理部４２は、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５が読み出した受光部２８の領域Ｓ２２の画素情報をもとに、通常画像を生成する。

ここで、微弱な蛍光を受光して蛍光観察用画像を生成している。このため、実施の形態２では、観察に適した明るい蛍光観察用画像を生成するために、制御部２５５は、蛍光観察用画像取得時と通常観察用画像取得時とで制御条件を変えて、各構成部位を制御している。

具体的には、テーブルＴ２に示すように、制御部２５５は、特殊光光源６２から照射される特殊光で照明された被写体を撮像して画素情報を出力するフレームにおける露光時間が、白色光光源６１から照射される白色光で照明された被写体を撮像して画素情報を出力するフレームにおける露光時間よりも長くなるように、白色光光源６１および特殊光光源６２における照射処理と、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５における読み出し処理とを制御して、蛍光の実際の受光感度を高める。

そして、制御部２５５は、ゲイン調整部３７に対し、特殊光光源６２から照射される特殊光で照明された被写体を撮像して画素情報を出力するフレームにおいては、領域Ｓ２１の画素の輝度値を、白色光光源６１から照射される白色光で照明された被写体を撮像して画素情報を出力するフレームにおける領域Ｓ２１の画素の輝度値に対する標準増幅率よりも高い増幅率で増幅して出力させる。さらに、制御部２５５は、ＡＦＥ部３５に、領域Ｓ２１の画素の輝度値として、互いに隣り合う複数の画素で構成されるブロックに含まれる複数の画素の輝度値を加算してブロック単位でビニング出力させる。これによって、制御部２５５は、蛍光を受光した領域Ｓ２１の画素の輝度値を底上げする。

制御部２５５によるこのような制御によって、画像処理部４２は、蛍光観察用画像に対する画像処理時には、輝度値が高められた領域Ｓ２１の画素の画素情報を用いることができるため、明るい蛍光観察用画像を生成することができる。

このように、実施の形態２では、実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、取得対象の画像に対応させて、露光時間、増幅処理およびビニング出力処理を制御することによって、観察に適した明るい蛍光観察用画像を取得することができる。

さらに、実施の形態２では、観察対象の画像にそれぞれ対応させて光学系を固有のものに設定できるため、第１の光学系２２３および第２の光学系２４を構成するレンズや分光フィルタを対応する画像に応じて最適化させることができる。たとえば、第１の光学系２２３における分光フィルタ２２３ｄを半値幅の狭い透過率を有するフィルタとして、蛍光の特異度を高めた画像が取得できるようにしてもよい。

また、図１７に示すように、蛍光観察時の光Ｌ２１が入射する領域からはフィルタを除き、第２の光学系２４によって集光された光Ｌ２２が入射する受光部２８の領域Ｓ２２のみにオンチップフィルタ２２７を設けることによって、蛍光観察用画像取得時の読み出し対象である領域Ｓ２１の画素の受光感度をさらに高めてもよい。また、蛍光画像と通常画像とを解像度を合わせて取得したい場合には、同画素数とするために、受光部２８の領域Ｓ２２を、領域Ｓ２１と同面積および同形状に設定すればよい。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３では、取得対象の画像として、通常の白色光による通常画像、蛍光観察用画像に加えて、血液中のヘモグロビンに吸収されやすい狭帯域化された青色光および緑色光の２種の帯域の光を照射することによって、粘膜表層の毛細血管および粘膜微細模様を強調表示したＮＢＩ観察用画像を取得する。

図１８は、実施の形態３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１８に示すように、実施の形態３にかかる内視鏡システム３００は、先端部３０５に、図６に示す第１の光学系２３に代えて第１の光学系３２３を有し、第２の光学系２４に代えて第２の光学系３２４を有する。内視鏡システム３００の制御装置３４０は、図６に示す制御部５５に代えて、制御部５５と同様の機能を有する制御部３５５を有し、取得対象の通常画像、蛍光観察用画像およびＮＢＩ観察用画像に対応した制御条件を記憶する制御条件用メモリ３５７を有し、２つの画像を合成して１枚の画像を生成する合成部３５８をさらに備えた画像処理部３４２を有する。

実施の形態３では、実施の形態２と同様に、通常画像取得時には白色光光源６１が白色光を照射し、蛍光観察用画像取得時には、特殊光光源６２が、白色光よりも狭い波長帯域であって青色または青色よりも短波長の紫色の励起光を照射する。さらに、実施の形態３では、ＮＢＩ観察用画像取得時には、特殊光光源６２が、血液中のヘモグロビンに吸収されやすい狭帯域化された青色光および緑色光の２種の帯域のＮＢＩ照明光を照射する。

次に、図１８に示す第１の光学系３２３および第２の光学系３２４について説明する図１９は、先端部３０５における第１の光学系、第２の光学系、オンチップフィルタおよび受光部２８の断面図を示す。図１９では、先端部３０５におけるカバーガラス２１ａ，２２ａ，２５、回路基板２６、ドライバ２９、変換回路３０、集合ケーブル３１および電極３２の図示は省略している。

図１９に示すように、第１の光学系３２３は、レンズ２３ａ〜２３ｃとともに、入射した光のうち赤色光および緑色光を透過させるフィルタ３２３ｄを有し、観察窓を介して入射した光のうち赤色光および緑色光のみを集光して受光部２８の領域Ｓ３１（図２０参照）に出射している。

第２の光学系３２４は、レンズ２４ａ〜２４ｃとともに、入射した光のうち青色光を透過させるフィルタ３２４ｄを有し、観察窓を介して入射した光のうち青色光のみを集光して、領域Ｓ３１とは異なる領域である受光部２８の領域Ｓ３２（図２０参照）に出射している。なお、取得対象の各画像を解像度を合わせて取得したい場合には、同画素数とするために、受光部２８の領域Ｓ３２を、領域Ｓ３１と同面積および同形状に設定すればよい。

次に、図１９に示すオンチップフィルタ３２７について説明する。図２１は、図１９に示すオンチップフィルタ３２７のフィルタ配列を示す平面図である。図２１に示すように、オンチップフィルタ３２７のうち、受光部２８の領域Ｓ３１上に位置する領域Ｓ３１ａのうち画素Ｐ１１上にはＲフィルタが位置し、画素Ｐ１１の図中右側に隣り合う画素Ｐ１２上にはフィルタが設けられていない。また、画素Ｐ１１の図中下側に隣り合う画素Ｐ２１上にはフィルタが設けられておらず、画素Ｐ２１の図中右側に隣り合う画素Ｐ２２上にはＲフィルタが位置する。このように、領域Ｓ３１ａにおいては、Ｒフィルタが上下左右の１画素おきに設けられる。したがって、第２の光学系３２４から出射した赤色光および緑色光のうち、Ｒフィルタが設けられる画素（たとえば、図２１の画素Ｐ１１，Ｐ２２）には赤色光が入射し、フィルタが設けられていない画素（たとえば、図２１の画素Ｐ１２，Ｐ２１）には、赤色光および緑色光のいずれもがそのまま入射する。

また、オンチップフィルタ３２７のうち、受光部２８の領域Ｓ３２上に位置する領域Ｓ３２ａにおいては、いずれのフィルタも設けられていない。したがって、第２の光学系３２４から出射した青色光が、全画素にそのまま入射する。

実施の形態３では、制御部３５５は、取得対象の画像に対応させて、白色光源６１と特殊光光源６２による照明処理、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３４およびＡＦＥ部３５による読み出し処理および画像処理部３４２による画像生成処理を制御する。制御部３５５は、たとえば図２２に示すテーブルＴ３に示す制御条件にしたがい、取得対象の画像に対応させて、各光源、読出アドレス設定部５３、タイミングジェネレータ３４、ＡＦＥ部３５および画像処理部３４２をそれぞれ制御する。このテーブルＴ３は、制御条件用メモリ３５７に保持される。

まず、通常画像を取得する場合について説明する。この場合には、テーブルＴ３に示すように、制御部３５５は、白色光光源６１に白色光を照射させる。そして、制御部３５５は、通常画像生成時には、第１の光学系３２３によって集光された光Ｌ３１（図１９参照）が入射する受光部２８の領域Ｓ３１の全画素と、第２の光学系３２４によって集光されたＬ３２が入射する受光部２８の領域Ｓ３２の全画素とを、読出アドレス設定部５３が設定する読み出し対象の画素として変更する。

これによって、読出アドレス設定部５３は、制御部３５５の制御のもと、受光部２８の画素のうち、領域Ｓ３１の全画素および領域Ｓ３２の全画素を読み出し対象の画素として設定し、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５は、受光部２８における撮像用の複数の画素のうち読出アドレス設定部５３により読み出し対象として設定された領域Ｓ３１の全画素および領域Ｓ３２の全画素から画素情報を読み出す。

このとき、受光部２８の領域Ｓ３１には、外部から入射した白色光のうち、第１の光学系３２３によって集光された赤色光および緑色光のみが入射する。このとき、オンチップフィルタ３２７の領域Ｓ３１ａにおけるフィルタ配列にしたがって、Ｒフィルタが設けられる領域Ｓ３１のＲ画素には赤色光のみが入射し、領域Ｓ３１のフィルタが設けられていない画素には赤色光および緑色光のいずれもがそのまま入射する。したがって、画像処理部３４２は、同時化部４３において、領域Ｓ３１の全画素から読み出された画素情報をもとにＲ画像およびＧ画像を生成する。

また、受光部２８の領域Ｓ３２には、外部から入射した白色光のうち、第２の光学系３２４によって集光された青色光のみが入射する。このとき、オンチップフィルタ３２７の領域Ｓ３２ａにはフィルタが設けられていないため、領域Ｓ３２の全画素に青色光が入射する。したがって、画像処理部３４２は、同時化部４３において、領域Ｓ３２の全画素から読み出された画素情報をもとにＢ画像を生成する。

そして、画像処理部３４２では、合成部３５８が、領域Ｓ３１の全画素の画素情報に対応するＲ画像およびＧ画像と、領域Ｓ３２の全画素の画素情報に対応するＢ画像とを合成して、通常画像を生成する。表示部７１は、このように生成された白色光観察時の通常画像を表示する。

次に、ＮＢＩ観察用画像を取得する場合について説明する。この場合には、テーブルＴ３に示すように、制御部３５５は、特殊光光源６２に、狭帯域化された青色光および緑色光の２種の帯域のＮＢＩ照明光を照射させる。そして、制御部３５５は、ＮＢＩ画像生成時には、第１の光学系３２３によって集光された光Ｌ３１（図１９参照）が入射する受光部２８の領域Ｓ３１のうちＲ画素以外の画素と、第２の光学系３２４によって集光されたＬ３２が入射する受光部２８の領域Ｓ３２の全画素とを、読出アドレス設定部５３が設定する読み出し対象の画素として変更する。

これによって、読出アドレス設定部５３は、制御部３５５の制御のもと、受光部２８の画素のうち、領域Ｓ３１のＲ画素以外の画素および領域Ｓ３２の全画素を読み出し対象の画素として設定し、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５は、受光部２８における撮像用の複数の画素のうち読出アドレス設定部５３により読み出し対象として設定された領域Ｓ３１のＲ画素以外の画素および領域Ｓ３２の全画素から画素情報を読み出す。

このとき、受光部２８の領域Ｓ３１には、外部から入射した緑色光および青色光のうち、第１の光学系３２３によって集光された緑色光のみが入射する。このとき、オンチップフィルタ３２７の領域Ｓ３１ａにおけるフィルタ配列にしたがって、Ｒフィルタが設けられる領域Ｓ３１のＲ画素には光が入射せず、領域Ｓ３１のフィルタが設けられていない画素には緑色光がそのまま入射する。したがって、この場合には、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５は、領域Ｓ３１のＲ画素以外の画素から画素情報を読み出して、Ｇ画像のもととなる画素情報を取得する。そして、画像処理部３４２は、同時化部４３において、読み出された画素情報をもとにＧ画像を生成する。

また、受光部２８の領域Ｓ３２には、外部から入射した緑色光および青色光のうち、第２の光学系３２４によって集光された青色光のみが入射する。このとき、オンチップフィルタ３２７の領域Ｓ３２ａにはフィルタが設けられていないため、領域Ｓ３２の全画素に青色光が入射する。したがって、画像処理部３４２は、同時化部４３において、領域Ｓ３２の全画素から読み出された画素情報をもとにＢ画像を生成する。

そして、画像処理部３４２では、合成部３５８が、領域Ｓ３１のＲ画素以外の画素の画素情報に対応するＧ画像と、領域Ｓ３２の全画素の画素情報に対応するＢ画像とを合成して、ＮＢＩ観察用画像を生成する。表示部７１は、このように生成されたＮＢＩ観察用画像を表示する。

さらに、制御部３５５は、ＮＢＩ観察用画像取得時には、通常画像取得時における標準の露光時間よりも長い露光時間となるように、タイミングジェネレータ３４の読み出しタイミングを制御することによって、受光部２８における青色光および緑色光の受光感度を高める。また、制御部３５５は、ゲイン調整部３７に対し、ＮＢＩ観察用画像取得時には、通常画像取得時における標準増幅率よりも高い増幅率で、領域Ｓ３１および領域Ｓ３２の画素の輝度値を増幅して出力させる。

このように制御することによって、制御部３５５は、青色光および緑色光を受光した画素の輝度値を底上げして、観察に適した明るいＮＢＩ観察用画像を取得する。なお、制御部３５５は、領域Ｓ３２上からはオンチップフィルタ自体を取り除き、さらに、ＡＦＥ部３５に領域Ｓ３２の画素の輝度値としてブロック単位でビニング出力させて、感度および照明光量が低い青色光の受光感度を高めてもよい。

次に、蛍光観察用画像を取得する場合について説明する。この場合には、図２２のテーブルＴ３に示すように、制御部３５５は、特殊光光源６２に、青色または青色よりも短波長の紫色の励起光を照射させる。この結果、観察対象の蛍光物質は励起されて赤色蛍光および緑色蛍光を発する。そして、制御部３５５は、蛍光観察画像生成時には、第１の光学系３２３によって集光された赤色光および緑色光が入射する受光部２８の領域Ｓ３１の前画を、読出アドレス設定部５３が設定する読み出し対象の画素として変更する。

これによって、読出アドレス設定部５３は、制御部３５５の制御のもと、受光部２８の画素のうち、領域Ｓ３１の全画素を読み出し対象の画素として設定し、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５は、受光部２８における撮像用の複数の画素のうち読出アドレス設定部５３により読み出し対象として設定された領域Ｓ３１の全画素から画素情報を読み出す。なお、先端部３０５には、青色光は入射しないため、領域Ｓ３２の画素には光が入射しない。このため、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５は、領域Ｓ３２の画素からは画素情報を読み出さない。

領域Ｓ３１のＲ画素には赤色光のみが入射し、領域Ｓ３１のフィルタが設けられていない画素には赤色光および緑色光のいずれもがそのまま入射する。したがって、画像処理部３４２は、領域Ｓ３１の全画素から読み出された画素情報をもとにＲ画像およびＧ画像を生成して、このＲ画像およびＧ画像をもとに、赤色蛍光および緑色蛍光観察用の蛍光観察用画像を生成する。表示部７１は、このように生成された蛍光観察用画像を表示する。

さらに、制御部３５５は、蛍光観察用画像取得時には、通常画像取得時における標準の露光時間よりも長い露光時間となるように、タイミングジェネレータ３４の読み出しタイミングを制御することによって、受光部２８における赤色蛍光および緑色蛍光の受光感度を高めている。また、制御部３５５は、ゲイン調整部３７に対し、蛍光観察用画像取得時には、通常画像取得時における標準増幅率よりも高い増幅率で、領域Ｓ３１の全画素の輝度値を増幅して出力させる。このように制御することによって、制御部３５５は、赤色蛍光および緑色蛍光を受光した画素の輝度値を底上げして、観察に適した明るい蛍光観察用画像を取得する。

このように、実施の形態３では、実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、取得対象の画像に対応させて、照明処理、読み出し対象の画素の設定および画像処理を行うことによって、通常画像、蛍光観察用画像およびＮＢＩ観察用画像の３種の画像を取得することができる。また、実施の形態３では、取得外相の画像に対応させて、露光時間、増幅処理およびビニング出力処理を制御することによって、観察に適した明るいＮＢＩ観察用画像および蛍光観察用画像を取得することができる。

（実施の形態３の変形例１）
実施の形態３の変形例１として、蛍光観察用画像とともに、形状観察用のモノクロ画像を取得する場合について説明する。

図２３のテーブルＴ３１に示すように、制御部３５５は、特殊光光源６２に励起光を照射させる。そして、制御部３５５は、モノクロ画像用に、読出アドレス設定部５３に青色光のみが入射する領域Ｓ３２の全画素を読み出し対象の画素として設定させてタイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５に、領域Ｓ３１とともに領域Ｓ３２の全画素の画素情報を読み出させる。そして、制御部３５５は、画像処理部３４２に、領域Ｓ３２の全画素の画素情報をもとに１枚の白黒画像を生成させる。このように制御することによって、蛍光観察用画像とともに、形状観察用のモノクロ画像も同時に取得可能であり、さらに円滑な観察を実現できる。

（実施の形態３の変形例２）
次に、実施の形態３の変形例２として、蛍光観察用画像を、光が入射しない領域Ｓ３２の画素の輝度値をもとに補正して、規格化した蛍光観察用画像を取得する場合について説明する。

図２４のテーブルＴ３２に示すように、制御部３５５は、読出アドレス設定部５３に領域Ｓ３１の全画素とともに光が入射しない領域Ｓ３２の全画素を読み出し対象の画素として設定させてタイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５に領域Ｓ３１の全画素とともに領域Ｓ３２の全画素から画素情報をそれぞれ読み出させる。なお、ゲイン調整部３７は、領域Ｓ３２の画素情報の輝度値についても、領域Ｓ３１と同じ高い増幅率で増幅してから出力する。

そして、制御部３５５は、画像処理部３４２に、Ｒ画像およびＧ画像を形成する領域Ｓ３１の全画素の輝度値を、光が入射しない領域Ｓ３１の全画素の輝度値を用いて補正させてから、１枚の蛍光観察用画像を生成させる。このように制御することによって、規格化した蛍光観察用画像を取得でき、さらに適切な観察を実現できる。

（実施の形態４）
次に、実施の形態４について説明する。実施の形態４では、焦点距離が異なるように２つの光学系を構成し、焦点距離の異なる２つの画像を同時に取得し合成することによって、近点から遠点まで合焦する被写界深度を拡大させた画像を取得する。

図２５は、実施の形態４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２５に示すように、実施の形態４にかかる内視鏡システム４００は、先端部４０５に、図６に示す第１の光学系２３に代えて近点用光学系４２３を有し、第２の光学系２４に代えて遠点用光学系４２４を有する。内視鏡システム４００の制御装置４４０は、図６に示す制御部５５に代えて、制御部５５と同様の機能を有する制御部４５５を有し、被写界深度を拡大させた画像取得のための制御条件を記憶する制御条件用メモリ４５７を有し、２つの画像を合成して１枚の画像を生成する合成部４５８をさらに備えた画像処理部４４２を有する。

次に、図２５に示す近点用光学系４２３および遠点用光学系４２４について説明する図２６は、先端部４０５における近点用光学系４２３、遠点用光学系４２４、オンチップフィルタ２７および受光部２８の断面図を示す。図２５では、先端部４０５におけるカバーガラス２１ａ，２２ａ，２５、回路基板２６、ドライバ２９、変換回路３０、集合ケーブル３１および電極３２の図示は省略している。

図２６に示すように、近点用光学系４２３と遠点用光学系４２４とは、それぞれ異なる焦点距離となるように、レンズ４２３ａ〜４２３ｄおよびレンズ４２４ａ〜４２４ｄの構成が設定される。近点用光学系４２３における焦点位置は、遠点用光学系４２４における焦点位置よりも観察窓側に近くなるように設定され、近点用光学系４２３は、近点画像形成のための光Ｌ４１を、受光部２８の領域Ｓ４１（図２７参照）に出射する。遠点用光学系４２４は、遠点画像形成のための光Ｌ４２を、領域Ｓ４１とは異なる領域である受光部の領域Ｓ４２（図２７参照）に出射している。なお、後述する合成部４５８による重ね合わせ処理のため、受光部２８の領域Ｓ４２を、領域Ｓ４１と同面積および同形状に設定することが望ましい。

制御部４５５は、たとえば図２８に示すテーブルＴ４に示す制御条件にしたがい、読出アドレス設定部５３、タイミングジェネレータ３４、ＡＦＥ部３５、画像処理部４４２をそれぞれ制御する。このテーブルＴ４は、制御条件用メモリ４５７に保持される。

具体的には、制御部４５５は、テーブルＴ４に示すように、近点用光学系４２３に対応する領域Ｓ４１の画素および遠点用光学系４２４に対応する領域Ｓ４２の画素の双方を読出アドレス設定部５３が設定する読み出し対象の画素として変更する。

これによって、読出アドレス設定部５３は、制御部４５５の制御のもと、受光部２８の画素のうち、領域Ｓ４１の画素および領域Ｓ４２の画素の双方を読み出し対象の画素として設定し、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５は、受光部２８における撮像用の複数の画素のうち読出アドレス設定部５３により読み出し対象として設定された領域Ｓ４１の画素および領域Ｓ４２の画素のそれぞれから画素情報を読み出す。なお、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５は、受光部２８における領域Ｓ４１，Ｓ４２の画素以外の画素からは画素情報を読み出さない。

また、近点用光学系４２３の方が遠点光学系４２４よりも観察窓に近く露出オーバー気味となるため、制御部４５５は、ゲイン調整部３７に、近点画像に対応する領域Ｓ４１の画素のゲインが低くなるように、領域Ｓ４１の画素の輝度値については低い増幅率で増幅させる。また、遠点光学系４２４の方が近点用光学系４２３よりも観察窓から遠く露出アンダーとなるため、制御部４５５は、ゲイン調整部３７に、遠点画像に対応する領域Ｓ４２の画素のゲインが高くなるように、領域Ｓ４２の画素の輝度値については高い増幅率で増幅させる。このように、制御部４５５は、ゲイン調整部３７に、領域Ｓ４１の画素の輝度値に対する増幅率を、領域Ｓ４２の画素の輝度値に対する増幅率と異なる増幅率で増幅して出力させて、輝度値を調整することで、画像全体のダイナミックレンジを拡大している。

そして、画像処理部４４２は、制御部４５５の制御のもと、合成部４５８において、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５によって読み出された領域Ｓ４１の画素の画素情報に対応する近点画像と、領域Ｓ４２の画素の画素情報に対応する遠点画像とを重ね合わせて、１枚の画像を生成する。

図２９は、近点画像および遠点画像における照明からの距離と解像度との関係を示す図である。近点画像は、図２９の曲線Ｃ１に示すように、観察窓よりの近い距離で解像度が高くなる。これに対して、遠点画像は、図２９のＣ２に示すように、観察窓よりも遠い距離で解像度が高くなる。したがって、領域Ｓ４１の画素の画素情報に対応する近点画像と、領域Ｓ４２の画素の画素情報に対応する遠点画像とを重ね合わせることによって、遠点から近点まで合焦した画像を取得できる。

このように、実施の形態４では、一つのＣＭＯＳ撮像素子８０を有する簡易な構成のままで、近点画像および遠点画像を同時に取得でき、近点から遠点まで合焦する被写界深度を拡大させた画像を適切に取得できる。また、実施の形態４では、近点画像に対応する領域Ｓ４１の画素の画素情報と遠点画像に対応する領域Ｓ４２の画素の画素情報とに対してそれぞれ適切な増幅率で増幅処理を行ってから画像合成を行うことによって、明るさ深度も適切に確保した画像を取得できる。

（実施の形態５）
次に、実施の形態５について説明する。実施の形態５では、視野角が異なるように２つの光学系を構成し、視野角の異なる２つの画像を同時に取得して、それぞれ表示することによって、高精細な主画像と、外科的処置等を補助する広角画像とを同時に観察できるようにしている。

図３０は、実施の形態５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３０に示すように、実施の形態５にかかる内視鏡システム５００は、先端部５０５に、図６に示す第１の光学系２３に代えて広角画像用光学系５２３を有し、第２の光学系２４に代えて主画像用光学系５２４を有する。内視鏡システム５００の制御装置５４０は、図６に示す制御部５５に代えて、制御部５５と同様の機能を有する制御部５５５を有し、詳細な観察用の高精細画像である主画像と、補助画像である広角画像との２つの画像取得のための制御条件を記憶する制御条件用メモリ５５７を有する。

次に、図３０に示す広角画像用光学系５２３および主画像用光学系５２４について説明する。図３１は、先端部５０５における広角画像光学系５２３、主画像用光学系５２４、オンチップフィルタ２７および受光部２８の断面図を示す。図３１では、先端部５０５におけるカバーガラス２１ａ，２２ａ，２５、回路基板２６、ドライバ２９、変換回路３０、集合ケーブル３１および電極３２の図示は省略している。

図３１に示すように、広角画像用光学系５２３は、凹レンズ、凸レンズに加え、広角レンズやリレーレンズを含むレンズ５２３ａ〜５２３ｆによって構成されており、レンズ５２４ａ〜５２４ｄで構成される主画像用光学系５２４よりも広い視野角を有する。広角画像用光学系５２３は、広角画像形成のための光Ｌ５１を、受光部２８の領域Ｓ５１（図３２参照）に出射する。主画像用光学系５２４は、主画像形成のための光Ｌ５２を、領域Ｓ５１とは異なる領域である受光部の領域Ｓ５２（図３２参照）に出射している。

ここで、広角画像は、外科的処置等を補助する補助画像であるため、処置範囲よりも広い範囲を常に観察できれば足りるものである。したがって、補助画像である広角画像には、処置範囲よりも広い範囲が確認できれば足りるため、高精細化を求められる主画像よりも解像度が低くて特に問題はない。このため、広角画像用光学系５２３によって出射された光が入射する領域Ｓ５１は、主画像用光学系５２４によって出射された光が入射する領域Ｓ５２よりも小さくできる。このように領域Ｓ５１および領域Ｓ５２を設定することによって、主画像形成のための読み出し領域を広く確保して、高精細な主画像を取得できるようにしている。

制御部５５５は、広角画像用光学系５２３に対応する領域Ｓ５１の画素および主画像用光学系５２４に対応する領域Ｓ５２の画素の双方を読み出し読出アドレス設定部５３が設定する読み出し対象の画素として変更する。

これによって、読出アドレス設定部５３は、制御部５５５の制御のもと、受光部２８の画素のうち、領域Ｓ５１の画素および領域Ｓ５２の画素の双方を読み出し対象の画素として設定し、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５は、受光部２８における撮像用の複数の画素のうち読出アドレス設定部５３により読み出し対象として設定された領域Ｓ５１の画素および領域Ｓ５２の画素のそれぞれから画素情報を読み出す。なお、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５は、受光部２８における領域Ｓ５１，Ｓ５２の画素以外の画素からは画素情報を読み出さない。そして、画像処理部４２は、制御部５５５の制御のもと、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５が読み出した受光部２８の領域Ｓ５１の画素情報をもとに補助画像である広角画像を生成し、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５が読み出した受光部２８の領域Ｓ５２の画素情報をもとに高精細画像である主画像を生成する。表示部７１は、画像処理部５４２が生成した主画像および広角画像を表示する。

従来において、広角画像を取得するために、内視鏡装置とは別の撮像装置を用いたり、術野周辺領域を確認するためにスコープを外側に引いたりしていたが、この実施の形態５によれば、１台の内視鏡のみで、主画像と補助画像である広角画像とを同時に取得できる。

なお、実施の形態１〜５において設定される受光部２８の２つの領域は、たとえば製造後の出荷検査時に撮像動作を行い、明るさ検出を行って、各光学系に対応した光が実際に入射する画素領域をそれぞれ求めた上で、各制御条件における読み出し対象の画素領域を微調整することによって、光が入射しない画素を無駄に読み出すことを確実に防止できる。また、使用継続によって、光学系などがずれた場合であっても、読み出し対象の画素領域を電気的に行えば足りるため、光学系の位置調整を行わなくともよい。

また、実施の形態１〜５では、制御装置４０，２４０，３４０，４４０，５４０における制御条件用メモリ５７，２５７，３５７，４５７，５５７に制御条件を記憶させた場合を例に説明したが、これに限らず、先端部５，２０５，３０５，４０５，５０５のＣＭＯＳ撮像素子８０内の図示しないメモリに、各制御条件を保持させておいてもよい。この場合、制御部５５，２５５，３５５，４５５，５５５は、使用する制御条件を示す指示条件を制御回路３３に通知し、制御回路３３がＣＭＯＳ撮像素子８０内の図示しないメモリから、指示条件において示された制御条件を選択して、受光部２８、タイミングジェネレータ３４、ＡＦＥ部３５を制御してもよい。

（実施の形態６）
実施の形態６では、２つの光学系を設け、ＣＭＯＳ撮像素子の受光部の受光面に、右画像および左画像を同時投影し、右画像および左画像を合成することによって、いわゆる立体画像を生成する。

図３３は、実施の形態６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３３に示すように、実施の形態６にかかる内視鏡システム６００は、先端部６０５に、右画象用光学系６２３と左画像用光学系６２４を有する。内視鏡システム６００の制御装置６４０は、図６に示す制御部５５に代えて、制御部５５と同様の機能を有する制御部６５５を有し、いわゆる立体画像生成のため制御条件を記憶する制御条件用メモリ６５７を有し、同時に取得された右画像および左画像の２つの画像を合成して１枚の立体画像を生成する合成部６５８をさらに備えた画像処理部６４２を有する。

図３４に示すように、レンズ６２３ａ〜６２３ｄによって構成される右画像用光学系６２３は、右画像形成のための光Ｌ６１を、受光部２８の右側領域Ｓ６１（図３５参照）に出射する。レンズ６２４ａ〜６２４ｄによって構成される左画像用光学系６２４は、左画像形成のための光Ｌ６２を、受光部の左側領域Ｓ６２（図３５参照）に出射している。なお、合成部６５８による合成処理のため、受光部２８の領域Ｓ６２を、領域Ｓ６１と同面積および同形状に設定することが望ましい。

制御部６５５は、読出アドレス設定部５３に、右画像用光学系６２３に対応する右側領域Ｓ６１の画素および左画像用光学系６２４に対応する左側領域Ｓ６２の画素の双方を読み出し読み出し対象の画素として設定させて、タイミングジェネレータ３４およびＡＦＥ部３５に、受光部２８における撮像用の複数の画素のうち読出アドレス設定部５３により読み出し対象として設定された右側領域Ｓ６１の画素および左側領域Ｓ６２の画素のそれぞれから画素情報を読み出させる。そして、画像処理部６４２では、合成部６５８において、同時に取得された右画像および左画像の２つの画像を合成して１枚の立体画像を生成する。

このように、実施の形態６では、一つのＣＭＯＳ撮像素子８０を有する簡易な構成のままで、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ことができる。また、実施の形態６では、図３５の矢印に示すように、たとえば右側領域Ｓ６１を基準に、もう一方の左側領域Ｓ６２を変更することで、右画像と左画像との位置合わせを行うことができるとともに、擬似的に視差を調整することもできる。

また、本実施の形態は、内視鏡システムに限らず、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しても、効率化が可能である。

１ 内視鏡
２ 挿入部
３ 操作部
４ ユニバーサルコード
５，２０５，３０５，４０５，５０５，６０５ 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
１８，１８Ａ 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
２１，２２，２２Ｂ，２２１ 観察窓
２１ａ，２２ａ，２５ カバーガラス
２３，２２３，３２３ 第１の光学系
２３ａ〜２３ｃ，２４ａ〜２４ｃ，４２３ａ〜４２３ｄ，４２４ａ〜４２４ｄ，５２３ａ〜５２３ｆ，５２４ａ〜５２４ｄ レンズ
２３ｄ，２４ｄ 検光部材
２４，３２４ 第２の光学系
２６ 回路基板
２７，２２７ オンチップフィルタ
２８ 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
３３ 制御回路
３４ タイミングジェネレータ
３５ ＡＦＥ部
３６ ノイズ除去部
３７ ゲイン調整部
３８ Ａ／Ｄ変換部
３９ Ｐ／Ｓ変換部
４０，２４０，３４０，４４０，５４０，６４０ 制御装置
４１ Ｓ／Ｐ変換部
４２，４４２，６４２ 画像処理部
４３ 同時化部
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
５５，２５５，３５５,４５５，５５５，６５５ 制御部
５６ 基準クロック生成部
５７，２５７，３５７，４５７，５５７，６５７ 制御条件用メモリ
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
１００，２００，３００，４００，５００，６００ 内視鏡システム
２２３ｄ 分光フィルタ
３２３ｄ，３２４ｄ フィルタ
４２３ 近点用光学系
４２４ 遠点用光学系
４５８，６５８ 合成部
５２３ 広角画像用光学系
５２４ 主画像用光学系
６２３ 右画像用光学系
６２４ 左画像用光学系

Claims (17)

1. 入射した光を集光して出射する第１の光学系と、
   入射した光を集光して出射する光学系であって前記第１の光学系と偏光特性、透過波長の少なくともいずれか一つが互いに異なる第２の光学系と、
   前記第１の光学系から出射した光が入射する領域である第１の領域と、前記第１の領域と異なる領域であって前記第２の光学系から出射した光が入射する領域である第２の領域とを有し、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撮像部と、
   前記撮像部における読み出し対象の画素を任意に設定可能であって、前記第１の領域の画素および前記第２の領域の画素の少なくとも一方を読み出し対象の画素として設定する設定部と、
   前記撮像部における前記撮像用の複数の画素のうち前記設定部により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、
   前記設定部が設定する読み出し対象の画素を取得対象の画像に応じて変更する制御部と、
   前記読出し部によって読み出された画素の画素情報の少なくとも一方をもとに前記取得対象の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. 前記制御部は、前記取得対象の画像に対応させて、前記設定部による読み出し対象の画素の設定処理、前記読出し部による読み出し処理および前記画像処理部による画像生成処理を制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御部による制御条件を各取得対象の画像に対応させて記憶する制御条件記憶部をさらに備え、
   前記制御部は、前記制御条件記憶部に記憶された制御条件のうち前記取得対象の画像に対応した制御条件にしたがって、前記設定部による読み出し対象の画素の設定処理、前記読出し部の読み出し処理および前記画像処理部による画像生成処理を制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記画像処理部が生成した画像を表示する表示部をさらに備え、
   前記画素情報は、輝度値を含み、
   前記第１の光学系は、入射した光のうち第１の偏光面に偏光した成分のみを前記撮像部の第１の領域に出射し、
   前記制御部は、前記設定部に前記第１の領域の画素および前記第２の領域の画素を前記読み出し対象の画素として設定させ、前記読出し部に前記第１の領域の画素および前記第２の領域の画素の画素情報をそれぞれ読み出させるとともに前記第１の領域の画素の輝度値を前記第２の領域の画素の輝度値に対する増幅率よりも高い増幅率で増幅して出力させ、前記画像処理部に、前記読出し部によって読み出された前記第１の領域の画素の画素情報と前記第２の領域の画素の画素情報とのそれぞれに基づく２枚の画像を生成させ、
   前記表示部は、前記画像処理部が生成した２枚の画像を表示することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 光源と、
   前記光源によって発せられた光のうち第２の偏光面に偏光した成分を被写体に出射する偏光部と、
   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. 前記第２の光学系は、入射した光のうち、前記第１の偏光面と異なる第３の偏光面に偏光した成分のみを前記撮像部の第２の領域に出射することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
7. 第１の光を照射する第１の照射部と、
   前記第１の光よりも広い波長帯域の光である第２の光を照射する第２の照射部と、
   をさらに備え、
   前記第１の光学系は、前記第１の光に対応して外部から入射した光を分光する分光部材を有し、
   前記制御部は、前記第１の照射部および前記第２の照射部に交互に光を照射させるとともに、前記第１の照射部から照射される第１の光で照明された被写体を撮像して画素情報を出力させる第１のフレームにおいては、前記設定部に前記第１の領域の画素を前記読み出し対象の画素として設定させて前記読出し部に前記第１の領域の画素の画素情報を読み出させ、前記第２の照射部から照射される第２の光で照明された前記被写体を撮像して画素情報を出力させる第２のフレームにおいては、前記設定部に前記第２の領域の画素を読み出し対象の画素として設定させて前記読出し部に前記第２の領域の画素の画素情報を読み出させ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のフレームにおける露光時間が前記第２のフレームにおける露光時間よりも長くなるように前記第１の照射部および前記第２の照射部における照射処理と前記読出し部における読み出し処理とを制御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１のフレームにおいては、前記第１の領域の画素の輝度値を、前記第２のフレームにおける前記第２の領域の画素の輝度値に対する増幅率よりも高い増幅率で増幅して出力させることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
10. 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１の領域の画素の輝度値として、互いに隣り合う複数の画素で構成されるブロックに含まれる複数の画素の輝度値を加算してブロック単位で出力させることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
11. 白色光よりも狭い波長帯域の特殊光を照射する第１の照射部と、
    白色光を照射する第２の照射部と、
    をさらに備え、
    前記第１の光学系は、入射した光のうち赤色光および緑色光を透過させる第１の透過フィルタを備え、
    前記第２の光学系は、入射した光のうち青色光を透過させる第２の透過フィルタを備え、
    前記制御部は、前記取得対象の画像に対応させて、前記第１の照射部および前記第２の照射部による照明処理、前記設定部による読み出し対象の画素の設定処理、前記読出し部による読み出し処理、前記画像処理部による画像生成処理を制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
12. 前記取得対象の画像は、白色光照明による画像であり、
    前記制御部は、前記取得対象の画像が前記白色光照明による画像である場合、前記第２の照射部に白色光を照射させ、前記設定部に前記第１の領域の全画素および前記第２の領域の全画素を読み出し対象の画素として設定させ、前記読出し部に前記第１の領域の全画素および前記第２の領域の全画素をそれぞれ読み出させ、前記画像処理部に前記第１の領域の全画素の画素情報に対応する画像と前記第２の領域の全画素の画素情報に対応する画像とを合成して１枚の画像を生成させることを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
13. 前記取得対象の画像は、前記取得対象の画像が特定物質の分布を強調させた強調画像であり、
    前記制御部は、前記取得対象の画像が前記強調画像である場合、前記第１の照射部に前記特殊光として緑色光および青色光の波長帯域に含まれる光を照射させ、前記設定部に前記第１の領域の緑色光が入射する画素および前記第２の領域の全画素を読み出し対象の画素として設定させ、前記読出し部に前記第１の領域の緑色光が入射する画素および前記第２の領域の全画素をそれぞれ読み出させ、前記画像処理部に前記第１の領域の緑色光が入射する画素の画素情報に対応する画像と前記第２の領域の全画素の画素情報に対応する画像とを合成して１枚の画像を生成させることを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
14. 前記取得対象の画像は、蛍光観察用画像であり、
    前記制御部は、前記取得対象の画像が前記蛍光観察用画像である場合、前記第１の照射部に前記特殊光として赤色光および緑色光の波長帯域に含まれる蛍光を発する物質に対する励起光を照射させ、前記設定部に前記第１の領域の全画素を読み出し対象の画素として設定させ、前記読出し部に前記第１の領域の全画素の画素情報を読み出させ、前記画像処理部に前記第１の領域の全画素の画素情報をもとに１枚の前記蛍光観察用画像を生成させることを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
15. 前記制御部は、前記設定部に前記第１の領域の全画素とともに前記第２の領域の全画素を読み出し対象の画素として設定させ、前記読出し部に前記第１の領域の全画素とともに前記第２の領域の全画素から画素情報をそれぞれ読み出させ、前記画像処理部に前記第２の領域の全画素の画素情報をもとに１枚の白黒画像を生成させることを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。
16. 前記画素情報は、輝度値を含み、
    前記制御部は、前記設定部に前記第１の領域の全画素とともに前記第２の領域の全画素を読み出し対象の画素として設定させ、前記読出し部に前記第１の領域の全画素とともに前記第２の領域の全画素から画素情報をそれぞれ読み出させ、前記画像処理部に前記第１の領域の全画素の輝度値を前記第２の領域の全画素の輝度値を用いて補正させてから１枚の前記蛍光観察用画像を生成させることを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。
17. 当該撮像装置は、体内に導入される先端部と信号処理装置とを有し、前記先端部と前記信号処理装置とが伝送部によって接続されている内視鏡装置であって、
    前記先端部は、前記第１の光学系、前記第２の光学系、前記撮像部および前記読出し部を有し、
    前記信号処理装置は、前記設定部、前記制御部および前記画像処理部を有す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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