專(zhuān)利名稱(chēng)：攝像裝置、內(nèi)窺鏡系統(tǒng)以及攝像裝置的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及攝像裝置、內(nèi)窺鏡系統(tǒng)以及攝像裝置的控制方法等。
背景技術(shù)：
在內(nèi)窺鏡等攝像裝置中，為了不影響醫(yī)師的診斷，需要全焦點(diǎn)(pan-focus)的圖像。為此在內(nèi)窺鏡中使用F值較大的光學(xué)系統(tǒng)來(lái)加深景深，從而達(dá)成了這種性能。專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)2007-13270號(hào)公報(bào)近些年來(lái)，內(nèi)窺鏡系統(tǒng)也開(kāi)始使用數(shù)十萬(wàn)像素左右的高像素的攝像元件。當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)為一定的情況下，其景深是根據(jù)容許彌散圓的大小而確定的，而在高像素的攝像元件中容許彌散圓與像素間距一同變小，因而攝像裝置的景深也會(huì)變小。這種情況下，可以考慮通過(guò)進(jìn)一步減小光學(xué)系統(tǒng)的光圈，增大光學(xué)系統(tǒng)的F值，來(lái)維持景深，然而光學(xué)系統(tǒng)會(huì)變暗且噪聲增加，從而畫(huà)質(zhì)惡化。另外，如果F值變大則衍射的影響也會(huì)變大，存在由于成像功能惡化而即便使得攝像元件像素變高也無(wú)法獲得較高分辨率圖像的課題。并且，日本特開(kāi) 2007-13270號(hào)公報(bào)公開(kāi)了在動(dòng)態(tài)圖像和靜態(tài)圖像中變更像素混合讀出方法的發(fā)明，然而卻完全沒(méi)有觸及到擴(kuò)展景深的內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的若干方面，能夠提供一種設(shè)定觀察模式，按照所設(shè)定的觀察模式進(jìn)行讀出模式和對(duì)焦位置的控制的攝像裝置、內(nèi)窺鏡系統(tǒng)以及攝像裝置的控制方法。另外，根據(jù)本發(fā)明的若干方面，能夠提供一種設(shè)定近距觀察模式和遠(yuǎn)景觀察模式， 在遠(yuǎn)景觀察模式中進(jìn)行像素混合讀出，從而實(shí)現(xiàn)寬景深的攝像裝置、內(nèi)窺鏡系統(tǒng)以及攝像裝置的控制方法。作為本發(fā)明的一個(gè)方面，涉及一種攝像裝置，其具有攝像部，其對(duì)被攝體進(jìn)行拍攝；觀察模式設(shè)定部，其設(shè)定通過(guò)上述攝像部拍攝上述被攝體時(shí)的觀察模式；以及控制部， 其按照由上述觀察模式設(shè)定部設(shè)定的觀察模式，控制從上述攝像部讀出圖像的讀出模式和上述攝像部的對(duì)焦位置。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，設(shè)定觀察模式，然后按照所設(shè)定的觀察模式控制對(duì)從攝像部讀出圖像的讀出模式和攝像部的對(duì)焦位置。因而能夠?qū)崿F(xiàn)與觀察模式下的攝影狀況對(duì)應(yīng)的恰當(dāng)?shù)淖x出模式的控制和對(duì)焦位置的控制。本發(fā)明的另一方式涉及一種攝像裝置，其具有攝像部，其對(duì)被攝體進(jìn)行拍攝；觀察模式設(shè)定部，其設(shè)定通過(guò)上述攝像部拍攝上述被攝體時(shí)的觀察模式；以及控制部，在上述觀察模式被設(shè)定為第1觀察模式的情況下，上述控制部進(jìn)行如下控制即使上述攝像部的對(duì)焦位置相同，也使景深可變。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，設(shè)定觀察模式，在所設(shè)定的觀察模式為第1觀察模式的情況下，能實(shí)現(xiàn)即便在對(duì)焦位置恒定的條件下，也使景深可變的控制。本發(fā)明的又一個(gè)方面涉及一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其具有攝像部，其對(duì)被攝體進(jìn)行拍攝；觀察模式設(shè)定部，其設(shè)定通過(guò)上述攝像部拍攝上述被攝體時(shí)的觀察模式；以及控制部， 其按照由上述觀察模式設(shè)定部設(shè)定的觀察模式，控制從上述攝像部讀出圖像的讀出模式和上述攝像部的對(duì)焦位置。本發(fā)明的又一個(gè)方面涉及一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其具有攝像部，其對(duì)被攝體進(jìn)行拍攝；觀察模式設(shè)定部，其設(shè)定通過(guò)上述攝像部拍攝上述被攝體時(shí)的觀察模式；以及控制部， 其按照由上述觀察模式設(shè)定部設(shè)定的觀察模式，進(jìn)行用于設(shè)定上述攝像部的景深的控制和對(duì)焦位置的控制。本發(fā)明的又一個(gè)方式涉及一種攝像裝置的控制方法，該方法進(jìn)行拍攝被攝體時(shí)的觀察模式的設(shè)定處理，按照所設(shè)定的上述觀察模式控制從攝像部讀出圖像的讀出模式，按照所設(shè)定的上述觀察模式控制上述攝像部的對(duì)焦位置，控制攝像裝置，使得該攝像裝置根據(jù)上述讀出模式的控制和上述對(duì)焦位置的控制對(duì)上述被攝體進(jìn)行拍攝。


圖1是本實(shí)施方式的攝像裝置的基本構(gòu)成例。圖2(A)、圖2(B)是說(shuō)明增大像素間距以擴(kuò)展景深的圖。圖3是本實(shí)施方式的系統(tǒng)構(gòu)成例。圖4(A)、圖4(B)是進(jìn)行像素混合讀出時(shí)的讀出圖像的說(shuō)明圖。圖5是景深的說(shuō)明圖。圖6是使對(duì)焦位置恒定時(shí)的像素間距與景深的關(guān)系圖。圖7是使對(duì)焦位置可變時(shí)與景深的關(guān)系圖。圖8(A)是遠(yuǎn)景觀察模式下的景深的說(shuō)明圖，圖8(B)是不改變對(duì)焦位置而進(jìn)行所有像素讀出時(shí)的景深的說(shuō)明圖，圖8(C)是近距觀察模式下的景深的說(shuō)明圖。圖9是本實(shí)施方式的其他的系統(tǒng)構(gòu)成例。圖10是旋轉(zhuǎn)濾波器的例子。圖11是濾波器r、g、b的分光特性。圖12(A)、圖12(B)是進(jìn)行像素混合讀出時(shí)的讀出圖像的說(shuō)明圖。圖13是本實(shí)施方式的其他的系統(tǒng)構(gòu)成例。圖14是觀察模式設(shè)定部的構(gòu)成例。圖15㈧是周緣部比中心部明亮的情況的說(shuō)明圖，圖15⑶是中心部比周緣部明亮的情況的說(shuō)明圖。圖16(A)是對(duì)空管狀被攝體進(jìn)行拍攝時(shí)的說(shuō)明圖，圖16(B)是正對(duì)被攝體時(shí)的說(shuō)明圖。圖17是本實(shí)施方式的 其他的系統(tǒng)構(gòu)成例。符號(hào)說(shuō)明10攝像部；20圖像處理部；30顯示部；40控制部；50觀察模式設(shè)定部；100光源部；110白色光源；120聚光透鏡；130旋轉(zhuǎn)濾波器；140濾波器驅(qū)動(dòng)部；200攝像部；210光導(dǎo)光纖；220照明透鏡；230物鏡；240對(duì)焦調(diào)整透鏡；250攝像元件；260鏡頭驅(qū)動(dòng)部；270讀出模式控制部；300處理部；310AD轉(zhuǎn)換部；320圖像處理部；330控制部；340觀察模式設(shè)定部；341區(qū)域設(shè)定部；342平均亮度計(jì)算部；343觀察模式確定部；350自動(dòng)對(duì)焦控制部；400顯示部；500外部I/F部
具體實(shí)施例方式下面說(shuō)明本實(shí)施方式。并且，如下所說(shuō)明的實(shí)施方式并非是不當(dāng)限定權(quán)利要求書(shū)所述內(nèi)容的方式。而且本實(shí)施方式所說(shuō)明的全部構(gòu)成并非是本發(fā)明的必須構(gòu)成要件。1.本實(shí)施方式的手法參照?qǐng)D1、圖2 (A)和圖2 (B)說(shuō)明本實(shí)施方式的手法的概要。 圖1是表示本實(shí)施方式的攝像裝置的基本構(gòu)成例的框圖。攝像裝置具有攝像部 10、圖像處理部20、顯示部30、控制部40、觀察模式設(shè)定部50。并且，能夠進(jìn)行省略這些構(gòu)成要素的一部分(例如顯示部)等各種的變形來(lái)實(shí)施。另外，本實(shí)施方式的攝像裝置不限于數(shù)字照相機(jī)，既可以是數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，也可以是內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。攝像部10與圖像處理部20連接，圖像處理部20與顯示部30連接?？刂撇?0與攝像部10和圖像處理部20雙向連接。另外，控制部40與觀察模式設(shè)定部50也雙向連接。觀察模式設(shè)定部50設(shè)定觀察模式，將所設(shè)定的信息傳達(dá)給控制部40。控制部40 根據(jù)所設(shè)定的觀察模式，生成使得攝像部10和圖像處理部20分別執(zhí)行攝像處理和圖像處理的控制信號(hào)。像素間距相當(dāng)于攝像部10的攝像元件的實(shí)際像素間距的情況下，對(duì)焦位置與景深和容許彌散圓的關(guān)系如圖2(A)所示。圖2(A)中直接使用攝像元件的像素間距，因而可被認(rèn)為是最大程度使用了攝像元件的分辨率的模式。此時(shí)，容許彌散圓的大小能通過(guò)使用由濾波器等要素確定的系數(shù)K來(lái)表現(xiàn)為K ·Ρ1，通過(guò)該大小K ·Ρ1的容許彌散圓來(lái)確定景深寬度D1。然而隨著攝像裝置的分辨率提高，像素間距Pl會(huì)變小，景深寬度Dl也會(huì)隨之變小。例如在內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，為了不妨礙醫(yī)師的診斷，就需要擴(kuò)展景深。然而圖2(A)所示根據(jù)實(shí)際的攝像元件的像素間距確定的景深寬度Dl無(wú)法滿(mǎn)足該條件。于是本申請(qǐng)人提出了設(shè)定近距觀察模式和遠(yuǎn)景觀察模式這2種模式，在需要全焦點(diǎn)的情況下使用擴(kuò)展了景深的遠(yuǎn)景觀察模式。圖2(B)表示遠(yuǎn)景觀察模式的概要。其中，設(shè)圖2(A)與圖2(B)的光學(xué)系統(tǒng)為相同條件。在遠(yuǎn)景觀察模式中，圖2(B)的像素間距Ρ2相當(dāng)于將多個(gè)像素作為1個(gè)像素時(shí)的像素間距。這例如是通過(guò)像素混合讀出等實(shí)現(xiàn)的。具體而言是后述的圖4(A)、圖4(B)那樣的手法。求出圖4㈧中R(0，0)、R(0，2)、R(2，0)以及R(2，2)這4個(gè)像素的像素值之和，將求出的值作為R_out(0，0)。因此，圖4(A)中，包含上述4個(gè)像素的3X3像素的區(qū)域?qū)?yīng)于圖 4(B)的R_out(0，0)這1個(gè)像素。因而3X3像素會(huì)被作為1個(gè)像素進(jìn)行處理，所以如果設(shè)圖4(A)的像素間距為P，則進(jìn)行像素混合讀出時(shí)的像素間距為3XP。此時(shí)P2>P1，能夠增大容許彌散圓。由于容許彌散圓變大，因而比較圖2(A)與圖2(B)可知，景深寬度D2能滿(mǎn)足 D2 > Dl0由此就能夠使用景深小而分辨率高的近距觀察模式和分辨率低而景深大的遠(yuǎn)景觀察模式這2種模式。按照情形恰當(dāng)切換這2種模式，就能例如在內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中進(jìn)行高效的診斷。具體而言，例如可以對(duì)病變部的尋找采用遠(yuǎn)景觀察模式，在詳細(xì)觀察所發(fā)現(xiàn)的病變部時(shí)采用近距觀察模式。如后述的圖16(A)所示，可以當(dāng)病變部的尋找時(shí)在空管狀的被攝體之中移動(dòng)，從攝像部到被攝體的距離可從近到遠(yuǎn)有多種。此時(shí)若景深小，則僅能在被攝體的局部對(duì)焦，此外的范圍變虛，難以進(jìn)行正確的診斷。關(guān)于這一點(diǎn)，景深大的遠(yuǎn)景觀察模式對(duì)各種距離的被攝體均可對(duì)焦，因而在尋找病變部時(shí)能發(fā)揮效果。另外，當(dāng)詳細(xì)觀察所發(fā)現(xiàn)的病變部的情況下，如后述圖16(B)所示，可正對(duì)被攝體進(jìn)行觀察。因而醫(yī)師欲觀察的范圍與攝像部的距離不會(huì)出現(xiàn)較大差異，即使景深變小也不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。其中，為了進(jìn)行正確的診斷，就要求分辨率更高且詳細(xì)的圖像。因此，在詳細(xì)觀察病變部時(shí)，通過(guò)使用近距觀察模式，能提供符合醫(yī)師要求的觀察圖像。例如近些年來(lái)為了應(yīng)對(duì)全高清等，攝像元件的像素間距逐漸變小。通常都是最大程度地發(fā)揮通過(guò)最新制造工藝生產(chǎn)出的攝像元件的性能。本實(shí)施方式中設(shè)置觀察模式，特別在遠(yuǎn)景觀察模式中將多個(gè)像素設(shè)定為1個(gè)像素，從而擴(kuò)展景深。這樣就能應(yīng)對(duì)放大概觀被攝體的攝影狀況。而在近距觀察模式中，最大程度地發(fā)揮攝像元件的性能，能在近距觀察模式中以高分辨率觀察被攝體。 并且，將多個(gè)像素設(shè)定為1個(gè)像素的手法不限于像素混合讀出。例如在上述圖 4(A)、圖4(B)的例子中，作為R_out(0，0)的值，可不求出4個(gè)像素之和(或者平均)，而直接使用特定的1個(gè)像素(例如R(0，0))的值。另外，通過(guò)后述的圖像處理部20的濾波處理也能獲得同樣效果(圖像混合讀出是在攝像部10進(jìn)行的)。具體而言，與像素混合讀出同樣地，可設(shè)置將多個(gè)像素的像素值之和作為輸出像素的像素值的濾波器。下面詳細(xì)說(shuō)明第1 第4實(shí)施方式。以下以?xún)?nèi)窺鏡系統(tǒng)為例說(shuō)明攝像裝置，如上所述攝像裝置并不限于內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。2.第1實(shí)施方式參照?qǐng)D3說(shuō)明本發(fā)明第1實(shí)施方式涉及的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。本實(shí)施方式涉及的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)具有光源部100、攝像部200、處理部300、顯示部400、外部I/F部500。并且可以實(shí)施省略其中一部分構(gòu)成要素或者追加其他構(gòu)成要素等各種變形。光源部100具有產(chǎn)生白色光的白色光源110和用于將白色光會(huì)聚于光導(dǎo)光纖210 的聚光透鏡120。攝像部200例如為了能夠插入到體腔內(nèi)，形成為細(xì)長(zhǎng)且能夠彎曲。攝像部200具有用于引導(dǎo)光源部所會(huì)聚的光的光導(dǎo)光纖210、使通過(guò)該光導(dǎo)光纖被引導(dǎo)至前端的光擴(kuò)散并照射到觀察對(duì)象的照明透鏡220、收集從觀察對(duì)象返回的反射光的物鏡230、用于調(diào)整對(duì)焦位置的對(duì)焦調(diào)整透鏡240、用于檢測(cè)所會(huì)聚的反射光的攝像元件250、控制讀出來(lái)自攝像元件的信號(hào)時(shí)的讀出模式并輸出模擬信號(hào)的讀出模式控制部270、用于驅(qū)動(dòng)對(duì)焦調(diào)整透鏡 240的鏡頭驅(qū)動(dòng)部260。并且，可以實(shí)施省略其中一部分構(gòu)成要素或者追加其他構(gòu)成要素等各種變形。鏡頭驅(qū)動(dòng)部260例如是步進(jìn)電機(jī)，與對(duì)焦調(diào)整透鏡240連接。鏡頭驅(qū)動(dòng)部260通過(guò)變更對(duì)焦調(diào)整透鏡的位置來(lái)調(diào)整對(duì)焦位置。攝像元件250是具有圖4(A)所示的拜爾排列的濾色器的攝像元件，其中Gr與Gb具有相同分光特性。后面詳細(xì)敘述讀出模式控制部 270。處理部300具有AD轉(zhuǎn)換部310、圖像處理部320、控制部330、觀察模式設(shè)定部340。 并且，可以實(shí)施省略其中一部分構(gòu)成要素或者追加其他構(gòu)成要素等各種變形。
AD轉(zhuǎn)換部310將從讀出模式控制部270輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸出。 圖像處理部320對(duì)從AD轉(zhuǎn)換部310輸出的數(shù)字信號(hào)實(shí)施白平衡、插值處理(除馬賽克處理)、顏色轉(zhuǎn)換、灰度轉(zhuǎn)換等圖像處理，對(duì)顯示部400輸出圖像。觀察模式設(shè)定部340按照來(lái)自外部I/F部500的控制信號(hào)判定觀察模式，將觀察模式信息輸出給控制部330?？刂撇?330按照接收到的觀察模式信息控制鏡頭驅(qū)動(dòng)部沈0、讀出模式控制部270。顯示部400例如是液晶監(jiān)視器，顯示從圖像處理部320輸出的圖像。外部I/F部500是用于進(jìn)行用戶(hù)對(duì)該攝像裝置的輸入等的接口，構(gòu)成為具有用于進(jìn)行電源的導(dǎo)通/截止的電源開(kāi)關(guān)、用于開(kāi)始攝影操作的快門(mén)按鈕、用于切換攝影模式和其他各種模式的模式切換按鈕等。而且該外部I/F部500將所輸入的信息中與觀察模式有關(guān)的信息輸出給觀察模式設(shè)定部；340。接著詳細(xì)說(shuō)明讀出模式控制部270。讀出模式控制部270被輸入有由攝像元件250 按照光柵順序掃描輸出的模擬信號(hào)。所輸入的模擬信號(hào)在讀出模式控制部270被分離為與濾色器種類(lèi)對(duì)應(yīng)的R、Gr、(ib、B這4個(gè)信道。然后按照如下的讀出模式實(shí)施預(yù)定的處理，接著重新合成為與從攝像元件250輸出的按照光柵順序掃描的模擬信號(hào)相同的形式，從讀出模式控制部270進(jìn)行輸出。讀出模式控制部270能夠按照來(lái)自控制部330的控制信號(hào)切換所有像素讀出模式和像素混合讀出模式。選擇了所有像素讀出模式的情況下，所輸入的模擬信號(hào)在讀出模式控制部270被分離為與濾色器種類(lèi)對(duì)應(yīng)的R、Gr、(ib、B這4個(gè)信道，不經(jīng)任何處理而被重新合成為與從攝像元件250輸出的模擬信號(hào)同樣的形式，從讀出模式控制部270進(jìn)行輸出。另外，當(dāng)選擇了像素混合讀出模式的情況下，所輸入的模擬信號(hào)在讀出模式控制部270被分離為與濾色器種類(lèi)對(duì)應(yīng)的R、Gr、(ib、B這4個(gè)信道，在各自的信道被加上水平、 垂直方向相鄰的2X2像素的信號(hào)值。此時(shí)，通過(guò)下式(1)加上由攝像元件250輸入到讀出模式控制部270的信號(hào)值。其中，1 0^，7)、61~0^，7)、(^0^，7)、80^，7)是所輸入的信號(hào)值， R_out (X，y)、Gr_out (χ, y)、Gb_out (χ, y)、B_out (χ, y)是相加后的信號(hào)值。R_out(x，y) = R(x, y)+R(x+2, y)+R(x, y+2)+R(x+2, y+2)Gr_out (x, y) = Gr (x, y) +Gr (x+2, y) +Gr (x, y+2) +Gr (x+2, y+2)Gb_out (x，y) = Gb (x，y) +Gb (x+2，y) +Gb (χ，y+2) +Gb (x+2，y+2)B_out (x，y) = B (x, y) +B (x+2, y) +B (x, y+2) +B (x+2, y+2) ... (1)使用圖4(A)說(shuō)明上式(1)。例如求出R_out(0，0)時(shí)，設(shè)定3X3的區(qū)域，加入其中所包含的4個(gè)R信號(hào)、即R(0，0)、1^2，0)、R(0，2)和R(2，2)。求出R_out(0，4)時(shí)，以與上述區(qū)域重疊的方式設(shè)定3X3的區(qū)域，加入其中所包含的4個(gè)R信號(hào)的值即可。對(duì)于Gr、 Gb、B而言也相同。如上就能生成具有與輸入信號(hào)的像素?cái)?shù)相同的像素?cái)?shù)的輸出信號(hào)。這種情況下， 每當(dāng)求出輸出信號(hào)的1個(gè)像素時(shí)，就使用3X3個(gè)像素的輸入信號(hào)，因而像素間距為混合讀出前的3倍。并且像素混合的方法不限于上式(1)。還可以使用下式(2)代替上式(1)。R_out(x，y = R (2x, 2y) +R (2x+2, 2y) +R (2x, 2y+2) +R (2x+2, 2y+2)Gr_out(x, y) = Gr(2x,2y-l)+Gr(2x+2,2y-l)+Gr(2x,2y+l)+Gr(2x+2,2y+l)Gb_out(x, y) = Gb(2χ-1，2y)+GB(2x+l，2y)+Gb(2χ-1，2y+2)+Gb(2x+l，2y+2)
Bout (χ, y) = B (2χ-1, 2y-l)+B (2x+l, 2y-l)+B (2χ-1, 2y+l)+B (2x+l, 2y+l) ....(2)使用圖4 (B)說(shuō)明上式(2)。求出R_out(0，0)時(shí)，設(shè)定3 X 3的區(qū)域，加入其中所包含的4個(gè)R信號(hào)、即R (0，0)、R (2，0)、R (0，2)和R (2，2)，這一點(diǎn)與圖4 (A)的情況相同。圖 4⑶的不同之處在于，求出R out (0,4)時(shí)，以與上述3X3區(qū)域不重疊的方式設(shè)定3X3的區(qū)域。也就是說(shuō)，求出 R_out(0，2)時(shí)，加入 R(0，4)、R(2，4)、R(0，6)和 R(2，6)。對(duì)于 Gr、 Gb、B而言也相同。如上就能生成具有比輸入信號(hào)的像素?cái)?shù)少的像素?cái)?shù)的輸出圖像(具體而言，從輸入信號(hào)4X4像素生成輸出信號(hào)2X2像素)。并且像素間距為混合讀出前的3倍這一點(diǎn)也與圖4(A)的情況相同。進(jìn)而，相加后的信號(hào)值被重新合成為與從攝像元件250輸出的模擬信號(hào)相同的形式，從讀出模式控制部270進(jìn)行輸 出。下面說(shuō)明讀出模式與景深的關(guān)系。首先使用圖5詳細(xì)說(shuō)明景深。其中，朝右的箭頭表示正值的矢量，朝左的箭頭表示負(fù)值的矢量。首先考慮在從光學(xué)系統(tǒng)的后側(cè)焦點(diǎn)位置起距XB’的位置配置像素間距(1個(gè)像素的縱橫尺寸)為P的攝像元件的情況。此時(shí)，攝像元件的攝像面上光學(xué)系統(tǒng)的成像性能最為良好的被攝體的位置(對(duì)焦位置)表示為從光學(xué)系統(tǒng)的前側(cè)焦點(diǎn)位置起距XB的位置。當(dāng)通過(guò)如下的牛頓成像式確定了 XB’時(shí)，XB可通過(guò)下式(3)計(jì)算出來(lái)。其中f是光學(xué)系統(tǒng)的焦距。XB*XB，= -f2.....(3)使被攝體從XB移動(dòng)到XN的位置時(shí)，此時(shí)的像面位置XN’從攝像面向與光學(xué)系統(tǒng)的相反方向移動(dòng)。然而當(dāng)攝像面的彌散圓直徑小于攝像裝置的分辨率κ ·Ρ(其中K是由濾波器排列和插值處理確定的系數(shù))的情況下，XN的物體可被看做對(duì)準(zhǔn)了焦點(diǎn)。將攝像面的彌散圓直徑以下K · P的范圍定義為近點(diǎn)側(cè)景深，將彌散圓直徑與K · P 一致的被攝體的位置稱(chēng)作近點(diǎn)。此后將近點(diǎn)位置表示為從前側(cè)焦點(diǎn)位置起距XN的位置。遠(yuǎn)點(diǎn)側(cè)的景深的定義也相同，將遠(yuǎn)點(diǎn)側(cè)處彌散圓直徑與K ·Ρ —致的被攝體的位置稱(chēng)作遠(yuǎn)點(diǎn)。此后將遠(yuǎn)點(diǎn)位置表示為從前側(cè)焦點(diǎn)位置起距XF的位置。被攝體處于近點(diǎn)時(shí)的攝像面的彌散圓直徑可使用光學(xué)系統(tǒng)的孔徑光闌ΝΑ’ = sin (U’)(其中U’是圖5所示射入攝像面的光線與光軸構(gòu)成的角)來(lái)按照下式(4)近似得
出ο彌散圓直徑=2(XN，-XB，)*NA，.....(4)由于近點(diǎn)處彌散圓的直徑與K · P 一致，因而下式成立。2(XN，-XB，)*NA，= K*P.....(5)使用作為F值與孔徑光闌的關(guān)系式的下式(6)對(duì)上式(5)進(jìn)行變形，于是成為下式(7)。其中F為光學(xué)系統(tǒng)的F值。F = 1/2ΝΑ，.....(6)XN，-XB，= K*P*F.....(7)如果使用上式(3)所示牛頓的式子對(duì)式(7)進(jìn)行變形，則下式(8)所示近點(diǎn)側(cè)的景深的關(guān)系式成立。
權(quán)利要求
1.一種攝像裝置，其特征在于具有 攝像部，其對(duì)被攝體進(jìn)行拍攝；觀察模式設(shè)定部，其設(shè)定通過(guò)上述攝像部拍攝上述被攝體時(shí)的觀察模式；以及控制部，其按照由上述觀察模式設(shè)定部設(shè)定的觀察模式，控制從上述攝像部讀出圖像的讀出模式和上述攝像部的對(duì)焦位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，在遠(yuǎn)景觀察模式下，上述控制部將從上述攝像部讀出圖像的讀出模式控制為進(jìn)行像素混合讀出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像裝置，其特征在于，在近距觀察模式下，上述控制部將從上述攝像部讀出圖像的讀出模式控制為進(jìn)行所有像素讀出，并且將攝像部的對(duì)焦位置控制為，上述攝像部的對(duì)焦位置比上述遠(yuǎn)景觀察模式下的攝像部的對(duì)焦位置更接近攝像部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像裝置，其特征在于，上述控制部通過(guò)進(jìn)行上述像素混合讀出，即使上述攝像部的對(duì)焦位置相同，也能改變景深。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像裝置，其特征在于，在設(shè)由與上述攝像部所包含的攝像元件的像素間距對(duì)應(yīng)的容許彌散圓指定的景深寬度為D1，上述遠(yuǎn)景觀察模式下的景深寬度為 D2 時(shí)，D2 > Dl0
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的攝像裝置，其特征在于，上述遠(yuǎn)景觀察模式下的景深寬度D2 是由與將多個(gè)像素作為1個(gè)像素時(shí)的像素間距對(duì)應(yīng)的容許彌散圓指定的景深寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的攝像裝置，其特征在于，該攝像裝置具有受理來(lái)自用戶(hù)的指示的輸入受理部，上述觀察模式設(shè)定部按照所受理的上述來(lái)自用戶(hù)的指示，設(shè)定觀察模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的攝像裝置，其特征在于，上述觀察模式設(shè)定部按照?qǐng)D像的特征量設(shè)定觀察模式。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的攝像裝置，其特征在于，上述圖像的特征量是圖像的亮度信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的攝像裝置，其特征在于，上述觀察模式設(shè)定部計(jì)算圖像中心部的亮度平均值Ll和圖像周緣部的亮度平均值L2，在Ll大于L2時(shí)，將上述觀察模式設(shè)定為近距觀察模式，在L2大于Ll時(shí)，將上述觀察模式設(shè)定為遠(yuǎn)景觀察模式。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的攝像裝置，其特征在于，上述圖像的特征量是圖像的頻率特性。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的攝像裝置，其特征在于，上述觀察模式設(shè)定部計(jì)算圖像的頻率特性，在低頻成分比高頻成分多時(shí)，將上述觀察模式設(shè)定為近距觀察模式，在高頻成分比低頻成分多時(shí)，將上述觀察模式設(shè)定為遠(yuǎn)景觀察模式。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，在進(jìn)行上述對(duì)焦位置的控制時(shí)，上述控制部按照上述被攝體的位置確定對(duì)焦位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的攝像裝置，其特征在于，在遠(yuǎn)景觀察模式下，上述控制部將從上述攝像部讀出圖像的讀出模式控制為進(jìn)行像素混合讀出，并且將上述攝像部的對(duì)焦位置控制為將對(duì)焦位置設(shè)定到事先設(shè)定的位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的攝像裝置，其特征在于，在近距觀察模式下，上述控制部將從上述攝像部讀出圖像的讀出模式控制為進(jìn)行所有像素讀出，并且將上述攝像部的對(duì)焦位置控制為按照上述被攝體的位置確定對(duì)焦位置。
16.一種攝像裝置，其特征在于具有攝像部，其對(duì)被攝體進(jìn)行拍攝；觀察模式設(shè)定部，其設(shè)定通過(guò)上述攝像部拍攝上述被攝體時(shí)的觀察模式；以及控制部，在上述觀察模式被設(shè)定為第1觀察模式的情況下，上述控制部進(jìn)行如下控制即使上述攝像部的對(duì)焦位置相同，也使景深可變。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的攝像裝置，其特征在于，在上述觀察模式被設(shè)定為第2觀察模式的情況下，上述控制部進(jìn)行如下控制使上述攝像部的對(duì)焦位置相比于上述第1觀察模式時(shí)更接近上述攝像部。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的攝像裝置，其特征在于，上述第1觀察模式是遠(yuǎn)景觀察模式，上述第2觀察模式是近距觀察模式。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的攝像裝置，其特征在于，在上述觀察模式是上述近距觀察模式的情況下，上述控制部進(jìn)行縮小景深寬度的設(shè)定，在上述觀察模式是上述遠(yuǎn)景觀察模式的情況下，上述控制部進(jìn)行擴(kuò)展景深寬度的設(shè)定。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的攝像裝置，其特征在于，在設(shè)由與上述攝像部所包含的攝像元件的像素間距對(duì)應(yīng)的容許彌散圓指定的景深寬度為D1，上述遠(yuǎn)景觀察模式下的景深寬度為D2時(shí)，D2 > Dl0
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的攝像裝置，其特征在于，上述遠(yuǎn)景觀察模式下的景深寬度 D2是由與將多個(gè)像素作為1個(gè)像素時(shí)的像素間距對(duì)應(yīng)的容許彌散圓指定的景深寬度。
22.一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于具有攝像部，其對(duì)被攝體進(jìn)行拍攝；觀察模式設(shè)定部，其設(shè)定通過(guò)上述攝像部拍攝上述被攝體時(shí)的觀察模式；以及控制部，其按照由上述觀察模式設(shè)定部設(shè)定的觀察模式，控制從上述攝像部讀出圖像的讀出模式和上述攝像部的對(duì)焦位置。
23.一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于具有攝像部，其對(duì)被攝體進(jìn)行拍攝；觀察模式設(shè)定部，其設(shè)定通過(guò)上述攝像部拍攝上述被攝體時(shí)的觀察模式；以及控制部，其按照由上述觀察模式設(shè)定部設(shè)定的觀察模式，進(jìn)行用于設(shè)定上述攝像部的景深的控制和對(duì)焦位置的控制。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，在上述觀察模式是近距觀察模式的情況下，上述控制部進(jìn)行縮小景深寬度的設(shè)定，在上述觀察模式是遠(yuǎn)景觀察模式的情況下，上述控制部進(jìn)行擴(kuò)展景深寬度的設(shè)定。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，上述控制部通過(guò)進(jìn)行像素混合讀出，即使上述攝像部的對(duì)焦位置相同，也能改變上述景深。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，在設(shè)由與上述攝像部所包含的攝像元件的像素間距對(duì)應(yīng)的容許彌散圓指定的景深寬度為D1，上述遠(yuǎn)景觀察模式下的景深寬度為D2時(shí)，D2 > Dl0
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，上述遠(yuǎn)景觀察模式下的景深寬度D2是由與將多個(gè)像素作為1個(gè)像素時(shí)的像素間距對(duì)應(yīng)的容許彌散圓指定的景深寬度。
28. 一種攝像裝置的控制方法，其特征在于， 進(jìn)行拍攝被攝體時(shí)的觀察模式的設(shè)定處理， 按照所設(shè)定的上述觀察模式控制從攝像部讀出圖像的讀出模式， 按照所設(shè)定的上述觀察模式控制上述攝像部的對(duì)焦位置，控制攝 像裝置，使得該攝像裝置根據(jù)上述讀出模式的控制和上述對(duì)焦位置的控制對(duì)上述被攝體進(jìn)行拍攝。
全文摘要
本發(fā)明提供一種攝像裝置、內(nèi)窺鏡系統(tǒng)以及攝像裝置的控制方法，其課題在于設(shè)定觀察模式，按照所設(shè)定的觀察模式，進(jìn)行讀出模式和對(duì)焦位置的控制。作為解決手段，攝像裝置(100)具有對(duì)被攝體進(jìn)行拍攝的攝像部(200)；設(shè)定通過(guò)攝像部(200)拍攝被攝體時(shí)的觀察模式的觀察模式設(shè)定部(340)；以及按照由觀察模式設(shè)定部(340)設(shè)定的觀察模式，控制對(duì)從攝像部(200)讀出圖像的讀出模式和攝像部(200)的對(duì)焦位置的控制部(330)。
文檔編號(hào)A61B1/05GK102151117SQ20111002579
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者吉野浩一郎 申請(qǐng)人:奧林巴斯株式會(huì)社