内窥镜系统、控制方法以及摄像装置制造方法及图纸

提供内窥镜系统、控制方法以及摄像装置等，通过自动判定观察状态，判断进行使景深和分辨率中的哪一个优先的光圈控制等。内窥镜系统包括：摄像部（200），其经由光学系统和摄像元件（206）拍摄被摄体；观察状态判定部（320），其判定由摄像部（200）取得的被摄体的观察状态；以及光圈控制部，其根据由观察状态判定部（320）判定出的观察状态，对包含在光学系统中的光圈的状态进行控制，光圈控制部在判定为观察状态是第一观察状态的情况下，控制光圈状态，使得通过光学系统的光圈的衍射极限确定的分辨率大于等于通过摄像元件（206）确定的分辨率，在判定为观察状态是第二观察状态的情况下，与第一观察状态下的光圈状态相比，缩小光圈。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及内窥镜系统、控制方法以及摄像装置等。
技术介绍
在内窥镜那样的摄像装置中，为了不对医生的诊断造成妨碍，对于在体腔内拍摄的图像，要求实现全景对焦的图像。但是，在内窥镜的情况下，作为对象的被摄体不限于平面，而是大肠或支气管等的管腔状的被摄体。因此内窥镜使用光圈值(以下也称之为F值)较大的光学系统来加深景深，从而实现这样的性能。另一方面,近些年来在内窥镜系统中逐渐开始使用超过100万像素的高像素的摄像元件。但是，在内窥镜系统的情况下，设置于末端部的摄像元件的大小存在制约，为了增大像素数，必须减小像素节距(I个像素的纵横尺寸)。因此，光学系统的景深是根据容许弥散圆的大小来确定的，但由于高像素的摄像元件中容许弥散圆与像素节距都很小，因而摄像装置的景深变小。这种情况下，虽然可考虑通过增大光学系统的光圈值来维持景深，但是光学系统会变暗且噪声增加，由此导致画质变差。另外，如果光圈值增大，则衍射的影响也会增大，成像性能会变差，从而会产生即便提高了摄像元件的像素，也无法取得较高分辨率的图像的问题。在专利文献I中示出了在存在有上述问题且具有可变光圈的内窥镜系统中兼顾景深和光量的例子。专利文献I是如下技术能够通过使对焦功能和光圈动作适当地联动，使得不会徒劳地观察景深的范围。 另外，专利文献2示出了抑制基于光圈值而产生的分辨率变化的例子。在该例子中，在减小光学系统的光圈值的情况下减弱轮廓强调，在增大光学系统的光圈值的情况下加强轮廓强调，从而能与光圈值无关地取得固定的分辨率。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平6-342122号公报专利文献2 :日本特开平8-181909号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在专利文献I的方法中，具有对焦功能的光学系统以固定最远点的亮度的方式调整光圈，由此能够使得不会徒劳地观察景深内的范围，但在将焦点对准到近点侧的情况下，缩小光圈，因此无法得到原本摄像元件所具备的分辨率。并且，该方法无法应用于原本没有对焦功能的内窥镜系统。通过把专利文献2的方法应用于以无法忽视上述衍射影响的F值拍摄的摄像图像，能一定程度地恢复分辨率，但是会产生这样的问题由于高频成分原本就不具备足够的能量，因此会成为极端地提升高频的处理，噪声会增大。根据本专利技术的几个方式，能够提供一种内窥镜系统、控制方法以及摄像装置等，通过自动判定观察状态，判断进行使景深和分辨率中的哪一个优先的光圈控制等。另外，根据本专利技术的几个方式，能够提供一种内窥镜系统、控制方法以及摄像装置等，所述内窥镜系统具有可变光圈，即使在使用了如下像素节距的摄像元件的情况下，也能拍摄原本摄像元件所具备的分辨率的图像，其中，上述像素节距使得为了得到实用的景深而增大F值时，其弥散圆由于衍射的影响而无法收敛于作为目标的容许弥散圆以下。用于解决课题的手段本专利技术的一个方式涉及内窥镜系统，其包括摄像部，其经由光学系统和摄像元件拍摄被摄体；观察状态判定部，其判定由所述摄像部取得的所述被摄体的观察状态；以及光圈控制部，其根据由所述观察状态判定部判定出的所述观察状态，对包含在所述光学系统中的光圈的状态进行控制，所述光圈控制部在判定为所述观察状态是第一观察状态的情况下，控制光圈状态，使得通过所述光学系统的光圈的衍射极限确定的分辨率大于等于通过所述摄像元件确定的分辨率，在判定为所述观察状态是第二观察状态的情况下，与所述第一观察状态下的光圈状态相比，缩小光圈。在本专利技术的一个方式中，在例如自动判定出观察状态后，根据判定出的观察状态进行光圈的控制。因此，能够实现可变光圈，即使在使用了如下像素节距的摄像元件等的情况下，也能拍摄摄像元件原本所具备的分辨率的图像，其中，上述像素节距是例如为了得到实用的景深而增大F值时，其弥散圆由于衍射的影响而无法收敛于作为目标的容许弥散圆以下。本专利技术的另一方式涉及控制方法，其中，经由光学系统和摄像元件拍摄被摄体，对所拍摄的所述被摄体的观察状态进行判定，在判定为所述观察状态是第一观察状态的情况下，控制光圈状态，使得通过所述光学系统的光圈的衍射极限确定的分辨率大于等于通过所述摄像元件确定的分辨率， 在判定为所述观察状态是第二观察状态的情况下，与所述第一观察状态下的光圈状态相比，缩小光圈。本专利技术的又一方式涉及摄像装置，其包括摄像部，其经由光学系统和摄像元件拍摄被摄体；观察状态判定部，其判定由所述摄像部取得的所述被摄体的观察状态；以及光圈控制部，其根据由所述观察状态判定部判定出的所述观察状态，对包含在所述光学系统中的光圈的状态进行控制，所述光圈控制部在判定为所述观察状态是第一观察状态的情况下，控制光圈状态，使得通过所述光学系统的光圈的衍射极限确定的分辨率大于等于通过所述摄像元件确定的分辨率，在判定为所述观察状态是第二观察状态的情况下，与所述第一观察状态下的光圈状态相比，缩小光圈。附图说明图1 (A)是没有考虑衍射极限时的光的会聚的例子，图1 (B)是考虑到衍射极限时的光的会聚的例子。图2是艾里斑(Airy disk)直径d与F值的值F之间的关系图。图3是景深的说明图。图4是艾里斑直径d小于容许弥散圆的大小K · P的情况下的例子。图5 (A)是景深的远点的说明图，图5 (B)是景深的近点的说明图。图6是艾里斑直径d大于容许弥散圆的大小K · P的情况下的例子。图7 (A)是景深的远点的说明图，图7 (B)是景深的近点的说明图。图8是第一观察模式(诊察状态)和第二观察模式(搜索状态)之间的关系图。图9是F值的值F与容许弥散圆的大小之间的关系图。图10是景深幅度与F值的值F之间的关系图。图11是用于实现景深幅度D的F值的值F的说明图。图12是本实施方式的系统结构例。图13是使用了 LED光源的光源部的结构例。图14是旋转滤色器的结构例。图15是滤色器的分光特性。图16是图像处理部的结构例。图17是观察状态判定部的结构例。图18是控制部的结构例。图19 (A) 图19 (C)是不出运动信息与F值之间的关系的例子的图。图20是观察状态判定部的另一结构例。 图21 (A)是周缘部比中心部亮的情况下的说明图，图21 (B)是中心部比周缘部亮的情况下的说明图。图22 (A)是拍摄管腔状的被摄体时的说明图，图22 (B)是正对被摄体时的说明图。图23是观察状态判定部的又一结构例。具体实施例方式下面对本实施方式进行说明。另外，以下说明的本实施方式并不对权利要求书中记载的本专利技术的内容进行不恰当的限定。另外，本实施方式所说明的所有结构并非都是本专利技术所必须的构成要件。1.本实施方式的方法首先说明衍射极限和艾里斑。光由于具有波动的性质，因而存在衍射现象，因此即便光会聚于I点(焦点对准)，也不会如图1 (A)所示会聚于无限小的点，而是会如图1 (B)所示具有某种程度的大小。该极限就称作衍射极限，会聚点的大小称作艾里斑。图1 (B)中，d表示艾里斑直径。越增大F值(越缩小光圈)，则艾里斑直径d会变得越大，成为图2所不的关系。接着使用图3来详细地说明景深。在此，朝右的箭头表示正值的矢量，朝左的箭头表示负值的矢量。首先考虑在与光学系统的后侧焦点位置相距XB’的位置处配置了像素节距(I个像素的纵横尺寸)为P的摄像元件的情况。此时，光学系统在摄像元件的摄像面上成像性能最好的被摄体位置(对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.06 JP 2010-1772981.一种内窥镜系统，其特征在于，包括 摄像部，其经由光学系统和摄像元件拍摄被摄体； 观察状态判定部，其判定由所述摄像部取得的所述被摄体的观察状态；以及光圈控制部，其根据由所述观察状态判定部判定出的所述观察状态，对包含在所述光学系统中的光圈的状态进行控制， 所述光圈控制部在判定为所述观察状态是第一观察状态的情况下，控制光圈状态，使得通过所述光学系统的光圈的衍射极限确定的分辨率大于等于通过所述摄像元件确定的分辨率， 所述光圈控制部在判定为所述观察状态是第二观察状态的情况下，与所述第一观察状态下的光圈状态相比，缩小光圈。2.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其特征在于， 所述观察状态判定部还包括对表示所述被摄体与所述摄像部的相对运动的运动信息进行检测的运动检测部， 所述观察状态判定部根据所述运动信息的检测结果判定所述被摄体的所述观察状态。3.根据权利要求2所述的内窥镜系统，其特征在于， 所述观察状态判定部在由检测到的所述运动信息表示的运动量大于给定的基准值的情况下，将所述被摄体的所述观察状态判定为所述第二观察状态。4.根据权利要求2所述的内窥镜系统，其特征在于， 所述运动检测部根据由所述摄像部在第一时刻取得的图像信号和在第二时刻取得的图像信号检测所述运动信息。5.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其特征在于，该内窥镜系统还包括 光源，其向被摄体照射照射光；以及 光量控制部，其对所述光源的射出光量进行控制， 所述光量控制部在判定为所述观察状态是所述第二观察状态的情况下，与判定为所述观察状态是所述第一观察状态的情况相比，增大所述光源的照射光量。6.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其特征在于， 该内窥镜系统还包括对由所述摄像部取得的图像信号实施降噪处理的降噪部， 所述降噪部在判定为所述观察状态是所述第二观察状态的情况下，与判定为所述观察状态是所述第一观察状态的情况相比，进行强化所述降噪处理的图像处理。7.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其特征在于， 该内窥镜系统还包括控制所述摄像元件的控制部， 所述控制部在判定为所述观察状态是所述第二观察状态的情况下，与判定为所述观察状态是所述第一观察状态的情况相比，增长所述摄像元件的每I帧的曝光时间。8.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其特征在于， 所述观察状态判定部还包括对形状信息进行检测的形状检测部，该形状信息表示从所述摄像部观察到的被摄体的形状， 所述观察状态判定部根据所述形状信息的检测结果...

【专利技术属性】
技术研发人员：森田惠仁，
申请(专利权)人：奥林巴斯株式会社，
类型：
国别省市：