JP6310598B2 - 内視鏡装置及び画像処理装置並びに内視鏡装置の作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、観察光学系及び固体撮像素子を有する内視鏡装置、及びこの内視鏡装置で得られた画像に画像処理を施してモニタに出力する画像処理装置、並びに内視鏡装置の作動方法に関する。

従来から、医療分野において電子内視鏡を利用した医療診断が行われている。例えばスコープと呼ばれる電子内視鏡には、患者の体内に挿入される挿入部が設けられている。この挿入部の先端部位である挿入部先端部の内部空間には、観察光学系、及び観察光学系により結像される光学像を撮像する固体撮像素子などが設けられている。

固体撮像素子は、挿入部先端部内の固体撮像素子枠に取り付け固定されたり、または、シールド枠の中に封止樹脂で固定されたりするので、固体撮像素子の取り付け位置精度は低くなる場合がある。また、挿入部先端部内での観察光学系の取り付け位置精度についても固体撮像素子と同様に低くなる場合がある。このような場合には、図１９に示すように、固体撮像素子の有効画素エリア３００の中心と、観察光学系の結像エリア３０２の中心とを一致させることが難しくなる。また、有効画素エリア３００の一部は画像処理に使用されるため、有効画素エリア３００の中心とモニタに表示される画像の表示エリア３０４の中心とが図１９に示すように一致するとは限らない。このため、モニタに表示される画像に偏角等の不良が発生する。

そこで、特許文献１に記載の撮像装置では、観察光学系（結像エリア）の中心と表示エリアの中心とを一致させることにより、偏角等の不良がない良好な画像を得るようにしている。

特許第４７７２８２６号公報

しかしながら、近年の電子内視鏡の観察光学系や固体撮像素子の小型化に伴い、観察光学系の結像エリアに対する有効画素エリアの余裕、及び表示エリアに対する結像エリアの余裕がそれぞれ確保できない場合がある。このような場合に、固体撮像素子等の取り付け精度が低いと、上記特許文献１に記載のように結像エリアの中心と、表示エリアの中心とを一致させたとしても、図２０に示すように、結像エリア３０２内の表示エリア３０４と重複する領域の一部（図中のハッチングで表示されている部分）が有効画素エリア３００外に位置するおそれがある。その結果、表示エリア３０４に対応する光学像の一部が有効画素エリア外に結像されてしまうことで、モニタに表示される画像にケラレが発生する。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、固体撮像素子や観察光学系の取り付け精度が低い場合でもケラレのない良好な画像を得ることができる内視鏡装置及び画像処理装置並びに内視鏡装置の作動方法を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するための内視鏡装置は、観察光学系と、観察光学系に対して相対的に位置決め固定され、観察光学系により光学像が結像される固体撮像素子であって、光学像を光電変換する複数の光電変換素子が配列された固体撮像素子と、固体撮像素子の撮像信号に基づき生成される画像から、モニタに表示する表示エリアに対応する表示用画像を切り出すための画像切り出し領域を特定する画像切り出し情報を記憶する記憶部と、記憶部に記憶されている画像切り出し情報に基づき、画像から表示用画像を切り出す画像処理部と、を備え、記憶部は、画像切り出し情報として、固体撮像素子の表示可能画素エリアと、観察光学系により固体撮像素子に結像される光学像の結像エリアとの重複領域であって、且つ結像エリアの中心と表示エリアの中心とを一致させた際の重複領域に対応する表示用画像を切り出すための画像切り出し領域を特定する情報を記憶し、画像処理部は、切り出した表示用画像を表示エリアの画像サイズに拡大する。

本発明によれば、固体撮像素子や観察光学系の取り付け精度が低いため、結像エリア内の表示エリアと重複する領域の一部が表示可能画素エリア外に位置するような場合でも、表示エリアの画像サイズに拡大された表示用画像をモニタに表示させることができる。

本発明の他の態様に係る内視鏡装置において、記憶部は、表示用画像を表示エリアの画像サイズに拡大するための倍率を示す倍率情報をさらに記憶し、画像処理部は、記憶部に記憶されている倍率情報に従って、表示用画像の拡大を行う。予め記憶部に記憶されている倍率情報に従って切り出した表示用画像を拡大するだけで、この表示用画像を表示エリアの画像サイズに簡単に調整することができる。

本発明の他の態様に係る内視鏡装置において、記憶部には、複数の表示エリアのそれぞれに対応した画像切り出し情報及び倍率情報が記憶されており、複数の表示エリアの中からモニタに表示する表示エリアを選択する選択部を備え、画像処理部は、選択部にて選択された表示エリアに対応する画像切り出し情報及び倍率情報を記憶部から取得して、画像切り出し情報に基づき画像から表示用画像を切り出し、かつ倍率情報に従って表示用画像の拡大を行う。これにより、表示エリアの選択や切り替えを行った場合でもケラレのない良好な観察像が得られる。

本発明の他の態様に係る内視鏡装置において、記憶部に記憶される画像切り出し情報は、表示エリアと同じアスペクト比を有する画像切り出し領域を示す情報である。これにより、表示用画像の拡大を行った場合でも違和感のない画像をモニタに表示させることができる。

本発明の他の態様に係る内視鏡装置において、表示可能画素エリアの垂直方向及び水平方向の画素数を２Ｖ、２Ｈとし、表示エリアの垂直方向及び水平方向の画素数を２Ｌ_Ｖ、２Ｌ_Ｈとし、表示可能画素エリアの中心と結像エリアの中心との垂直方向及び水平方向のずれ量を画素数で表したものをＤ_Ｖ、Ｄ_Ｈとした場合に、画像切り出し情報が下記の式（１）及び式（２）の少なくともいずれかが満たされる画像切り出し領域を示す情報である場合に、画像処理部による表示用画像の拡大を行う。これにより、画像切り出し処理や画像拡大処理を行う必要がない場合までこれらの処理が実行されることが防止される。

Ｖ−Ｌ_Ｖ≦Ｄ_Ｖ・・・（１）
Ｈ−Ｌ_Ｈ≦Ｄ_Ｈ・・・（２）
本発明の他の態様に係る内視鏡装置において、画像処理部は、表示用画像の拡大を行う倍率をｍとした場合に、下記の式（３）及び式（４）でそれぞれ示される倍率ｍのうち、倍率の高い方で表示用画像の拡大を行う。これにより、切り出した表示用画像の画像サイズを表示エリアの画像サイズに拡大することができる。

ｍ＝Ｌ_Ｖ／（Ｖ−Ｄ_Ｖ）・・・（３）
ｍ＝Ｌ_Ｈ／（Ｈ−Ｄ_Ｈ）・・・（４）
本発明の他の態様に係る内視鏡装置において、倍率の高い方が許容倍率以下である場合に、画像処理部による表示用画像の拡大を行う。これにより、画像品質の悪い観察像の表示を行うことが防止される。

本発明の他の態様に係る内視鏡装置において、表示用画像には、表示エリアと同形状にマスキングするマスク処理が画像処理部により施されている。これにより、表示エリアと同形状の表示用画像をモニタに表示することができる。

本発明の目的を達成するための画像処理装置は、観察光学系に対して相対的に位置決め固定され、観察光学系により光学像が結像される固体撮像素子であって、光学像を光電変換する複数の光電変換素子が配列された固体撮像素子の撮像信号に基づき生成される画像から、モニタに表示する表示エリアに対応する表示用画像を生成してモニタに出力する画像処理装置において、画像から表示用画像を切り出すための画像切り出し領域を特定する画像切り出し情報を記憶する記憶部より、画像切り出し情報を取得する情報取得部と、情報取得部が取得した画像切り出し情報に基づき、画像から表示用画像を切り出す画像処理部と、を備え、情報取得部は、画像切り出し情報として、固体撮像素子の表示可能画素エリアと、観察光学系により固体撮像素子に結像される光学像の結像エリアとの重複領域であって、且つ結像エリアの中心と表示エリアの中心とを一致させた際の重複領域に対応する表示用画像を切り出すための画像切り出し領域を特定する情報を記憶部から取得し、画像処理部は、切り出した表示用画像を表示エリアの画像サイズに拡大する。

本発明の目的を達成するための内視鏡装置の作動方法は、観察光学系と、観察光学系に対して相対的に位置決め固定され、観察光学系により光学像が結像される固体撮像素子であって、光学像を光電変換する複数の光電変換素子が配列された固体撮像素子と、固体撮像素子の撮像信号に基づき生成される画像から、モニタに表示する表示エリアに対応する表示用画像を切り出すための画像切り出し領域を特定する画像切り出し情報を記憶する記憶部と、記憶部に記憶されている画像切り出し情報に基づき、画像から表示用画像を切り出す画像処理部と、を備える内視鏡装置の作動方法において、記憶部が、画像切り出し情報として、固体撮像素子の表示可能画素エリアと、観察光学系により固体撮像素子に結像される光学像の結像エリアとの重複領域であって、且つ結像エリアの中心と表示エリアの中心とを一致させた際の重複領域に対応する表示用画像を切り出すための画像切り出し領域を特定する情報を記憶し、画像処理部が、切り出した表示用画像を表示エリアの画像サイズに拡大する。

本発明の他の態様に係る内視鏡装置の作動方法において、記憶部は、表示用画像を表示エリアの画像サイズに拡大するための倍率を示す倍率情報をさらに記憶し、画像処理部は、記憶部に記憶されている倍率情報に従って、表示用画像の拡大を行う。

本発明の内視鏡装置及び画像処理装置並びに内視鏡装置の作動方法は、固体撮像素子や観察光学系の取り付け精度が低い場合でもケラレのない良好な画像を得ることができる。

本発明に係る内視鏡装置の斜視図である。 内視鏡装置の電気的構成を示すブロック図である。 有効画素エリアの中心と観察光学系の中心とが一致する理想状態での有効画素エリアと結像エリアと表示エリアとの位置関係を説明するための説明図である。 有効画素エリアの中心と観察光学系の中心とにずれが生じている現実状態での有効画素エリアと結像エリアと表示エリアとの位置関係を説明するための説明図である。 画像切り出し領域、及び画像切り出し情報を説明するための説明図である。 倍率情報を説明するための説明図である。 図２に示した画像処理部の機能ブロック図である。 マスク処理部によるマスク処理を説明するための説明図である。 電子内視鏡の製造工程の一部の工程であり、画像切り出し情報及び倍率情報の記憶工程の流れを示すフローチャートである。 本発明の画像調整方法に係る画像処理を含む観察像の表示処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の画像調整方法に係る画像処理を説明するための説明図である。 他実施例１の内視鏡装置における有効画素エリア（表示可能画素エリア）と結像エリアと表示エリアとの位置関係を説明するための説明図である。 他実施例１の内視鏡装置で実行される画像処理を説明するための説明図である。 他実施例２の内視鏡装置における有効画素エリア（表示可能画素エリア）と結像エリアと表示エリアとの位置関係を説明するための説明図である。 他実施例２の内視鏡装置で実行される画像処理を説明するための説明図である。 他実施例３の内視鏡装置のプロセッサ装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の内視鏡装置に用いられるカプセルシステムの概略図である。 他実施形態のカプセルシステムの概略図である。 有効画素エリアの中心と観察光学系の中心とが一致する状態での有効画素エリアと結像エリアと表示エリアとの位置関係を説明するための説明図である。 有効画素エリアの中心と観察光学系の中心とにずれが生じている状態での有効画素エリア（表示可能画素エリア）と結像エリアと表示エリアとの位置関係を説明するための説明図である。

以下、添付図面に従って本発明に係る内視鏡装置について説明する。

［内視鏡装置の全体構成］
図１は、本発明に係る内視鏡装置（内視鏡システムともいう）１０の外観斜視図である。内視鏡装置１０は、大別して、患者体内の観察部位を撮像するスコープ（ここでは軟性内視鏡）としての電子内視鏡１１、光源装置１２、プロセッサ装置１３、及びモニタ１４などを備えている。

光源装置１２は、観察部位を照明する照明光を電子内視鏡１１へ供給する。プロセッサ装置１３は、本発明の画像処理装置の一形態に相当するものであり、電子内視鏡１１により得られた撮像信号に基づいてモニタ１４に表示する表示用画像の画像データ（以下、表示用画像データという）を生成してモニタ１４に出力する。モニタ１４は、プロセッサ装置１３から入力される画像データに基づき観察部位の観察像を表示する。

電子内視鏡１１は、患者体内に挿入される可撓性の挿入部１６と、挿入部１６の基端部に連設され、電子内視鏡１１の把持及び挿入部１６の操作に用いられる操作部１７と、操作部１７を光源装置１２及びプロセッサ装置１３に接続するユニバーサルコード１８とを備えている。

挿入部１６の先端部位である挿入部先端部１６ａには、観察部位の照明や撮影に用いられる観察光学系、固体撮像素子などが内蔵されている。挿入部先端部１６ａの後端には、湾曲自在な湾曲部１６ｂが連設されている。また、湾曲部１６ｂの後端には、可撓性を有する可撓管部１６ｃが連設されている。

操作部１７には、アングルノブ２１、操作ボタン２２、及び鉗子入口２３などが設けられている。アングルノブ２１は、湾曲部１６ｂの湾曲方向及び湾曲量を調整する際に回転操作される。操作ボタン２２は、送気・送水や吸引等の各種の操作に用いられる。鉗子入口２３は、挿入部１６内の鉗子チャネルに連通している。

ユニバーサルコード１８には、送気・送水チャンネル、信号ケーブル、及びライトガイドなどが組み込まれている。ユニバーサルコード１８の先端部には、光源装置１２に接続されるコネクタ部２５ａと、プロセッサ装置１３に接続されるコネクタ部２５ｂとが設けられている。これにより、コネクタ部２５ａを介して、光源装置１２から電子内視鏡１１に照明光が供給されると共に、コネクタ部２５ｂを介して、電子内視鏡１１により得られた撮像信号がプロセッサ装置１３に入力される。

［内視鏡装置の電気的構成］
図２は、内視鏡装置１０の電気的構成を示すブロック図である。図２に示すように、光源装置１２は、光源ＣＰＵ３１、光源３２、光源ドライバ３３、絞り機構３４、及び集光レンズ３５を有している。光源ＣＰＵ３１は、光源ドライバ３３及び絞り機構３４の制御を行う。また、光源ＣＰＵ３１は、プロセッサ装置１３のプロセッサＣＰＵ６１と通信を行い、各種情報の遣り取りを行う。

光源３２は、ＬＥＤやＬＤなどの半導体光源あるいはキセノンランプなどが用いられ、光源ドライバ３３により照明光の出射が制御される。絞り機構３４は、光源３２の光射出側に配置され、光源３２から集光レンズ３５に入射される照明光の光量を増減させる。集光レンズ３５は、絞り機構３４を通過した照明光を集光して、光源装置１２に接続されたコネクタ部２５ａ内のライトガイド４０の入射端に導く。

電子内視鏡１１は、大別して、ライトガイド４０、照明窓４２、観察窓４３、観察光学系４４、固体撮像素子４５、内視鏡ＣＰＵ４７、ＲＯＭ４８、及び内視鏡記憶部４９を有している。

ライトガイド４０は、大口径光ファイバ、バンドルファイバなどが用いられる。ライトガイド４０は、その入射端がコネクタ部２５ａを介して光源装置１２に挿入されており、その出射端が挿入部１６を通って挿入部先端部１６ａ内に設けられた照明窓４２に対向している。光源装置１２からライトガイド４０に供給された照明光は、照明窓４２を通して観察部位に照射される。そして、観察部位で反射／散乱した照明光は、観察窓４３を通して観察光学系４４に入射する。

観察光学系４４は、観察窓４３の奥側に配置されている。観察光学系４４は、観察窓４３を通して入射した照明光の反射光または散乱光、すなわち、観察部位の光学像を固体撮像素子４５の撮像面に結像させる。

固体撮像素子４５は、ＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）型又はＣＣＤ（charge coupled device）型の撮像素子であり、観察光学系４４よりも奥側の位置で観察光学系４４に相対的に位置決め固定されている。固体撮像素子４５の撮像面には、光学像を光電変換する複数の光電変換素子ＰＤ（図３参照）により構成される複数の画素が２次元配列されている。固体撮像素子４５は、観察光学系４４により結像される光学像を電気的な撮像信号に変換してプロセッサ装置１３に出力する。

なお、固体撮像素子４５がＣＭＯＳ型である場合には、Ａ／Ｄ変換器が内蔵されており、固体撮像素子４５からプロセッサ装置１３に対してデジタルの撮像信号が直接出力される。また、固体撮像素子４５がＣＣＤ型である場合には、固体撮像素子４５から出力される撮像信号は図示しないＡ／Ｄ変換器等でデジタルな撮像信号に変換された後、プロセッサ装置１３に出力される。

内視鏡ＣＰＵ４７は、ＲＯＭ４８等から読み出した各種プログラムやデータを逐次実行して、主として固体撮像素子４５の駆動を制御する。なお、固体撮像素子４５がＣＭＯＳ型である場合には、内視鏡ＣＰＵ４７が固体撮像素子４５に内蔵されていてもよい。

また、内視鏡ＣＰＵ４７は、プロセッサ装置１３のプロセッサＣＰＵ６１と通信を行って、ＲＯＭ４８や内視鏡記憶部４９に記憶されている情報を、プロセッサ装置１３に送信する。ＲＯＭ４８には、プロセッサ装置１３に送信される情報として、例えば、電子内視鏡１１の種類を識別するための識別情報が記憶されている。

内視鏡記憶部４９は、本発明の記憶部の一形態に相当するものである。内視鏡記憶部４９には、プロセッサ装置１３に送信される情報として、詳しくは後述する画像切り出し情報５１及び倍率情報５３が電子内視鏡１１の製造時に予め記憶されている。

プロセッサ装置１３は、プロセッサＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、デジタル信号処理回路（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）６３、プロセッサ記憶部６４、画像処理部６５、及び表示ドライバ６６を有している。

プロセッサＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２から必要なプログラムやデータを読み出して逐次処理することで、プロセッサ装置１３の各部を制御する。また、プロセッサＣＰＵ６１は、内視鏡ＣＰＵ４７から送信された識別情報をＤＳＰ６３に出力すると共に、画像切り出し情報５１及び倍率情報５３を画像処理部６５に出力する。従って、プロセッサＣＰＵ６１は、本発明の情報取得部の一形態に相当するものである。

ＤＳＰ６３は、プロセッサＣＰＵ６１の制御の下、電子内視鏡１１から入力された１フレーム分の画像信号に対し、色補間、色分離、色バランス調整、ガンマ補正、画像強調処理等の各種信号処理を行い、１フレーム分の画像データを生成する。なお、ＤＳＰ６３は、プロセッサＣＰＵ６１から入力された識別情報に基づき、電子内視鏡１１の種類（機種）に応じた各種の信号処理を行う。そして、ＤＳＰ６３は、生成した１フレーム分ごとの画像データを逐次に画像処理部６５に出力する。

プロセッサ記憶部６４は、本発明の記憶部の一形態に相当するものである。プロセッサ記憶部６４は、プロセッサＣＰＵ６１から入力された画像切り出し情報５１及び倍率情報５３を記憶する。

画像処理部６５は、プロセッサＣＰＵ６１の制御の下、プロセッサ記憶部６４から取得した画像切り出し情報５１及び倍率情報５３に基づき、ＤＳＰ６３から入力される画像データに対して画像切り出し処理、画像拡大処理、マスク処理を施すことで、表示用画像データを生成する。そして、画像処理部６５は、表示用画像データを表示ドライバ６６に出力する。

表示ドライバ６６は、画像処理部６５から入力される表示用画像データに基づき、モニタ１４に観察部位の観察像を表示させる。

［画像切り出し情報］
図３は、固体撮像素子４５の有効画素エリア１５０（表示可能画素エリア１５５）の中心と、観察光学系４４の中心とが一致している理想状態での有効画素エリア１５０（表示可能画素エリア１５５）と結像エリア１６０と表示エリア１７０との位置関係を説明するための説明図である。また、図４は、固体撮像素子４５の有効画素エリア１５０の中心と、観察光学系４４の中心とにずれが生じている現実状態での有効画素エリア１５０と結像エリア１６０と表示エリア１７０との位置関係を説明するための説明図である。

図３に示すように、有効画素エリア１５０は、固体撮像素子４５の撮像面上において画素の信号が実際に撮像した信号として用いられる画素エリアであり、本実施形態では矩形状の画素エリアである。

また、有効画素エリア１５０内には、モニタ１４での画像表示に用いられるエリアである表示可能画素エリア１５５が含まれている。具体的に、表示可能画素エリア１５５は、有効画素エリア１５０から画像処理等に使用する部分と、数画素の余裕しろとを除いたエリアである。本実施形態の表示可能画素エリア１５５は矩形状の画素エリアであり、その垂直方向及び水平方向の画素数は、「２Ｖ」、「２Ｈ」である。本実施形態では、図面の煩雑化を防止するため、有効画素エリア１５０の中心である画素エリア中心ＣＧの位置と、表示可能画素エリア１５５の中心の位置とを一致させている。従って、画素エリア中心ＣＧは、表示可能画素エリア１５５の中心に相当する。なお、有効画素エリア１５０の中心と表示可能画素エリア１５５の中心との位置がずれていてもよい。

結像エリア１６０は、観察光学系４４により固体撮像素子４５の撮像面に結像される光学像のエリアであり、本実施形態では円形状のエリアである。

表示エリア１７０は、モニタ１４に表示される、後述するマスク処理が施された画像の観察部位表示エリアである。本実施形態の表示エリア１７０は円形状のエリアであり、その垂直方向及び水平方向の最大画素数は、「２Ｌ_Ｖ」、「２Ｌ_Ｈ」（２Ｌ_Ｖ＝２Ｌ_Ｈ）である。

本実施形態では、上記特許文献１と同様に結像エリア１６０の中心である結像エリア中心ＣＫと、表示エリア１７０の中心である表示エリア中心ＣＨとを一致させている。例えば、結像エリア中心ＣＫを基準として、ＤＳＰ６３から入力される画像データから表示用画像データを切り出すことにより、結像エリア中心ＣＫと表示エリア中心ＣＨとを一致させることができる。これにより、偏角のない観察像が得られる。

画像切り出し情報５１は、ＤＳＰ６３から出力される画像データから、モニタ１４に表示する表示エリア１７０に対応する表示用画像データを切り出すための画像切り出し領域ＴＲ（図５参照）を特定する情報である。この画像切り出し情報５１は、表示可能画素エリア１５５と、結像エリア１６０との重複領域であって、且つ結像エリア中心ＣＫと表示エリア中心ＣＨとを一致させた際の重複領域に対応する表示用画像データを切り出すための画像切り出し領域ＴＲを特定する情報である。

図３に示したような理想状態では、画素エリア中心ＣＧの位置と結像エリア中心ＣＫの位置とが一致しているので、表示エリア１７０の全てが表示可能画素エリア１５５内に位置する。

一方、図４に示すように、現実状態では、固体撮像素子４５や観察光学系４４の取り付け精度が低いため、画素エリア中心ＣＧと結像エリア中心ＣＫとにずれが生じする。図中の符号「Ｄ_Ｖ」は、画素エリア中心ＣＧと結像エリア中心ＣＫとの垂直方向のずれ量である垂直方向ずれ量を示し、図中の符号「Ｄ_Ｈ」は、画素エリア中心ＣＧと結像エリア中心ＣＫとの水平方向のずれ量である水平方向ずれ量を示す。

電子内視鏡１１の固体撮像素子４５や観察光学系４４の小型化に伴い、結像エリア１６０に対する有効画素エリア１５０の余裕、及び表示エリア１７０に対する結像エリア１６０の余裕をそれぞれ確保することができない。このため、現実状態では、結像エリア中心ＣＫと、表示エリア中心ＣＨとを一致させたとしても、結像エリア１６０内の表示エリア１７０と重複する領域の一部（図中のハッチングで表示されている部分）が表示可能画素エリア１５５外に位置する。その結果、表示エリア１７０に対応する光学像の一部が表示可能画素エリア１５５外に結像される。

図５は、現実状態における画像切り出し領域ＴＲ、及び画像切り出し情報５１を説明するための説明図である。図５に示すように、画像切り出し領域ＴＲは、ＤＳＰ６３から入力される画像データ７１に基づく画像内で、結像エリア中心ＣＫを基準として表示エリア１７０と同じアスペクト比を有する最大の領域である。なお、本実施形態の表示エリア１７０は円形状であるので、ここでいう「同じアスペクト比を有する領域」とは例えば正方形状の領域である。

ここで、画像切り出し領域ＴＲの中心に対応する位置、すなわち画像データ７１に基づく画像内での結像エリア中心ＣＫ（観察光学系４４の光軸）に対応する位置は、例えば、電子内視鏡１１で同心円状のパターンなどの各種テストチャートの撮像を行い、この撮像により得られた画像データを解析することで求められる。また、表示エリア１７０の形状及び大きさは既知である。従って、結像エリア中心ＣＫの位置と、表示エリア１７０の形状及び大きさとに基づき、画像切り出し領域ＴＲを決定することができる。この画像切り出し領域ＴＲの位置及び大きさ等を示す情報が、画像切り出し情報５１として電子内視鏡１１の製造時に予め求められ、内視鏡記憶部４９に記憶されている。これにより、画像切り出し情報５１に基づき、画像データ７１から画像切り出し領域ＴＲに対応する表示用画像データ７３を切り出すことができる。

また、本実施形態の画像切り出し情報５１は、図４に示したように、固体撮像素子４５等の取り付け精度が低く、結像エリア中心ＣＫと表示エリア中心ＣＨとを一致させた際に表示エリア１７０の一部が表示可能画素エリア１５５外に位置する場合の画像切り出し領域ＴＲを示す情報である。すなわち、画像切り出し情報５１は、下記の式（１）、式（２）の少なくともいずれかが満たされる場合の画像切り出し領域ＴＲを示す情報である。従って、表示用画像データ７３の垂直方向及び水平方向の画素数（画像サイズ）は、表示エリア１７０の垂直方向及び水平方向の画素数２Ｌ_Ｖ，２Ｌ_Ｈよりも小さくなる。

［倍率情報］
図６は、倍率情報５３を説明するための説明図である。図６に示すように、倍率情報５３は、表示用画像データ７３を表示エリア１７０の画像サイズに拡大するための倍率ｍを示す情報である。倍率ｍは、下記の式（３）及び式（４）で示される倍率ｍのうち、倍率の高い方が選択される。また、倍率ｍは、前述の画像切り出し情報５１と同様に、電子内視鏡１１の製造時に予め求められ、倍率情報５３として内視鏡記憶部４９に記憶されている。これにより、倍率情報５３に基づき、表示用画像データ７３を表示エリア１７０の画像サイズに拡大してなる表示用画像データ７３Ａが得られる。

なお、上記式（１）及び式（２）のいずれも満たされない場合、または倍率ｍが許容倍率である２倍よりも高くなる場合（ｍ＞２となる場合）には、倍率ｍがｍ＝１に設定されて画像拡大は行われない。上記式（１）及び式（２）のいずれも満たされない場合には、結像エリア中心ＣＫと表示エリア中心ＣＨとを一致させた状態において表示エリア１７０の全てが表示可能画素エリア１５５内に位置するので（図３参照）、表示用画像データ７３の拡大を行う必要がないためである。

また、倍率ｍが許容倍率「２倍」よりも高くなる場合（ｍ＞２）とは、固体撮像素子４５や観察光学系４４の取り付け精度が著しく低くなり、画素エリア中心ＣＧと結像エリア中心ＣＫとのずれ量が大きくなる場合である。この場合には、表示用画像データ７３の画像サイズが小さくなるので、表示用画像データ７３を表示エリア１７０の画像サイズに拡大するためには倍率ｍを高くする必要があるが、一般的に表示用画像データ７３の拡大倍率が２倍を超えると画像品質が悪くなる。このため、倍率ｍがｍ≦２となる場合、すなわち、許容倍率以下となる場合に画像拡大を行う。なお、許容倍率は、「２倍」に限定されるものではなく、表示エリア１７０の画像サイズ等に応じて適宜決定される。

［画像処理部の構成］
図７は、画像処理部６５の機能ブロック図である。図７に示すように、画像処理部６５は、フレームメモリ８０、画像切り出し部８１、画像拡大部８２、及びマスク処理部８３を有している。

フレームメモリ８０は、ＤＳＰ６３から入力される１フレーム分ごとの画像データ７１を一時的に記憶するメモリであり、複数フレーム分の画像データ７１を同時に記憶する。なお、ＤＳＰ６３から入力される新たな画像データ７１は、フレームメモリ８０に記憶されている最も古い画像データ７１に上書きされる。

画像切り出し部８１は、フレームメモリ８０から新たに記録された画像データ７１を読み出して、図５に示したように、プロセッサ記憶部６４から取得した画像切り出し情報５１に基づき、画像データ７１から表示用画像データ７３を切り出す。画像切り出し部８１は、切り出した表示用画像データ７３を画像拡大部８２に出力する。

画像拡大部８２は、図６に示したように、プロセッサ記憶部６４から取得した倍率情報５３に基づき、画像切り出し部８１から入力された表示用画像データ７３を倍率ｍで電子拡大して表示用画像データ７３Ａを生成する。画像拡大部８２は、生成した表示用画像データ７３Ａをマスク処理部８３に出力する。

図８は、マスク処理部８３によるマスク処理を説明するための説明図である。図８に示すように、マスク処理部８３は、マスク画像データ８６に基づき、表示用画像データ７３Ａを表示エリア１７０と同形状にマスキングするマスク処理を行い、表示用画像データ７３Ｂを生成する。マスク画像データ８６は、表示用画像データ７３Ａと同一サイズの矩形画像である。マスク画像データ８６は、表示エリア１７０のみを露呈する露呈部８６ａを有している。

マスク処理は、マスク処理部８３内で表示用画像データ７３Ａを１画素ずつ流しながら、マスク画像データ８６に基づき、表示エリア１７０内に対応する画素はそのまま出力し、表示エリア１７０外に対応する画素は破棄して代わりにマスク画素を出力する方法で行われる。マスク画素は、マスク画像の色に対応するビデオ信号である。マスク処理部８３は、マスク処理が施された表示用画像データ７３Ｂを、表示ドライバ６６に出力する。これにより、表示ドライバ６６によって表示用画像データ７３Ｂに基づく観察部位の観察像がモニタ１４に表示される。

［内視鏡装置の画像調整方法］
次に、図９から図１１を用いて上記構成の内視鏡装置１０の画像調整方法について説明を行う。図９は、電子内視鏡１１の製造工程の一部であり、本発明の画像調整方法に係る画像処理で使用する画像切り出し情報５１及び倍率情報５３の記憶工程の流れを示すフローチャートである。図１０は、本発明の画像調整方法に係る画像処理を含む観察像の表示処理の流れを示すフローチャートである。図１１は、本発明の画像調整方法に係る画像処理を説明するための説明図である。

＜像切り出し情報及び倍率情報の記憶工程＞
図９に示すように、電子内視鏡１１の観察光学系４４及び固体撮像素子４５を含む撮像モジュールの組み立てが完了した後（電子内視鏡１１の組み立て完了後でも可）、撮像モジュールでテストチャートの撮像を行う（ステップＳ１）。テストチャートの撮像により得られた画像データを解析することで、画像データ７１に基づく画像内での結像エリア中心ＣＫに対応する位置、垂直方向ずれ量Ｄ_Ｖ及び水平方向ずれ量Ｄ_Ｈが求められる（ステップＳ２）。

次いで、結像エリア中心ＣＫに対応する位置と、既知の表示エリア１７０の形状及び大きさとに基づき画像切り出し領域ＴＲを決定し、この画像切り出し領域ＴＲを示す画像切り出し情報５１を内視鏡記憶部４９に記憶させる（ステップＳ３）。

また、垂直方向ずれ量Ｄ_Ｖ及び水平方向ずれ量Ｄ_Ｈが上記式（１）、式（２）の少なくともいずれかを満たすか否かを確認し（ステップＳ４）、いずれも満たさない場合には倍率ｍをｍ＝１に決定する（ステップＳ４でＮＯ、ステップＳ５）。

一方、垂直方向ずれ量Ｄ_Ｖ及び水平方向ずれ量Ｄ_Ｈが上記式（１）、式（２）の少なくともいずれかを満たす場合には、上記式（３）及び式（４）に基づきそれぞれ倍率ｍを求める（ステップＳ４でＹＥＳ、ステップＳ６）。そして、求めた倍率ｍのうちで倍率の高い方がｍ≦２となる否かを確認し（ステップＳ７）、ｍ≦２を満たす場合には倍率の高い方を倍率ｍとして決定する（ステップＳ７でＹＥＳ、ステップＳ８）。逆にｍ＞２となる場合には、倍率ｍをｍ＝１に決定する（ステップＳ７でＮＯ、ステップＳ５）。

次いで、決定した倍率ｍを倍率情報５３として内視鏡記憶部４９に記憶させる（ステップＳ８）。以上で本発明の記憶ステップの一態様に相当する画像切り出し情報５１及び倍率情報５３の記憶工程が完了する。

＜観察像の表示処理＞
図１０に示すように、最初に内視鏡装置１０の起動が開始される。具体的には電子内視鏡１１のコネクタ部２５ａ，２５ｂを光源装置１２、プロセッサ装置１３にそれぞれ接続して、光源装置１２及びプロセッサ装置１３の電源をＯＮする。これにより、光源装置１２及びプロセッサ装置１３がそれぞれ起動すると共に、光源装置１２等からの給電により電子内視鏡１１が起動する。

電子内視鏡１１、光源装置１２、及びプロセッサ装置１３の起動の際に、内視鏡ＣＰＵ４７は、内視鏡記憶部４９に記憶されている画像切り出し情報５１及び倍率情報５３を、プロセッサＣＰＵ６１に送信する。これにより、プロセッサＣＰＵ６１は、画像切り出し情報５１及び倍率情報５３を取得することができる。プロセッサＣＰＵ６１は、取得した画像切り出し情報５１及び倍率情報５３をプロセッサ記憶部６４に記憶させる。

次いで、画像切り出し部８１がプロセッサ記憶部６４から画像切り出し情報５１を取得すると共に（ステップＳ１１）、画像拡大部８２がプロセッサ記憶部６４から倍率情報５３を取得する（ステップＳ１２）。

また、光源ＣＰＵ３１、内視鏡ＣＰＵ４７、及びプロセッサＣＰＵ６１との間でその他の必要な情報の遣り取りが行われて、内視鏡装置１０の起動が完了する。

内視鏡装置１０の起動完了後、電子内視鏡１１の挿入部１６が患者体内に挿入されて、観察部位の撮像が行われる（ステップＳ１３）。光源装置１２から供給される照明光がライトガイド４０を通って照明窓４２から観察部位に向けて出射される。観察部位にて反射又は散乱された照明光は、観察窓４３を通して観察光学系４４により光学像として固体撮像素子４５の撮像面に結像される。固体撮像素子４５は、撮像面に結像された光学像を撮像信号に変換してプロセッサ装置１３のＤＳＰ６３へ出力する。

ＤＳＰ６３は、電子内視鏡１１から入力された１フレーム分の画像信号に対し、色補間、色分離、色バランス調整、ガンマ補正、画像強調処理等の各種信号処理を行い、１フレーム分の画像データ７１を生成する（ステップＳ１４）。この画像データ７１は、ＤＳＰ６３から画像処理部６５に出力されて、画像処理部６５のフレームメモリ８０に一時的に記憶される。

次いで、フレームメモリ８０に記憶された画像データ７１に対して、画像処理部６５の各部により本発明の画像処理ステップの一形態に相当する画像処理が開始される（ステップＳ１５）。具体的には、画像データ７１に対して、画像切り出し処理（ステップＳ１６）、画像拡大処理（ステップＳ１７）、マスク処理（ステップＳ１８）が順番に施される。

図１１（Ａ），（Ｂ）に示すように、画像切り出し部８１は、フレームメモリ８０から画像データ７１を読み出して、先に取得した画像切り出し情報５１に基づき、画像データ７１から画像切り出し領域ＴＲに対応する表示用画像データ７３を切り出す画像切り出し処理を行う。この際に、結像エリア中心ＣＫを基準として画像データ７１から表示用画像データ７３を切り出すことにより、結像エリア中心ＣＫと表示エリア中心ＣＨとを一致させることができる。これにより、偏角のない観察像が得られる。表示用画像データ７３は、画像切り出し部８１から画像拡大部８２に出力される。

図１１（Ｃ）に示すように、画像拡大部８２は、先に取得した倍率情報５３に基づき、画像切り出し部８１から入力された表示用画像データ７３を倍率ｍで電子拡大する画像拡大処理を行う。これにより、表示用画像データ７３を表示エリア１７０の画像サイズに拡大してなる表示用画像データ７３Ａが得られる。この表示用画像データ７３Ａは、画像拡大部８２からマスク処理部８３に出力される。

図１１（Ｄ）に示すように、マスク処理部８３は、表示用画像データ７３Ａに対してマスク処理を施して表示用画像データ７３Ｂを生成する。マスク処理が施された表示用画像データ７３Ｂは、マスク処理部８３から表示ドライバ６６に出力される。

図１０に戻って、表示ドライバ６６は、マスク処理部８３から入力される表示用画像データ７３Ｂに基づき、モニタ１４に観察部位の観察像を表示させる（ステップＳ１９）。以下、観察部位の撮像が終了するまで、前述のステップＳ１３からステップＳ１９までの処理が繰り返し実行される（ステップＳ２０）。

［本発明の効果］
本発明の内視鏡装置１０では、表示可能画素エリア１５５と結像エリア１６０との重複領域であって、かつ結像エリア中心ＣＫと表示エリア中心ＣＨとを一致させた際の重複領域に対応する画像切り出し領域ＴＲに基づき、画像データ７１から表示用画像データ７３を切り出し、この表示用画像データ７３を表示エリア１７０の画像サイズに拡大してモニタ１４に表示させる。これにより、固体撮像素子４５や観察光学系４４の取り付け精度が低いため結像エリア１６０内の表示エリア１７０に対応する部分の一部が表示可能画素エリア１５５外に位置していても、ケラレのない良好な観察像が得られる。

また、本発明の内視鏡装置１０では、画像切り出し情報５１及び倍率情報５３を電子内視鏡１１の内視鏡記憶部４９に予め記憶させておくことにより、画像切り出し情報５１及び倍率情報５３に従って画像切り出し処理及び画像拡大処理を行うだけで、表示用画像データを表示エリア１７０の画像サイズに簡単に調整することができる。また、電子内視鏡１１ごとの固体撮像素子４５等の取り付け精度に対応した画像切り出し処理や画像拡大処理を、プロセッサ装置１３の画像処理部６５が実行することができる。

また、本発明の内視鏡装置１０では、画像切り出し領域ＴＲが表示エリア１７０と同じアスペクト比を有しているので、表示用画像データの拡大を行ったとしても見た目上ではモニタ１４に表示される観察像の画角が僅かに狭くなるだけあり、違和感のない観察像が得られる。

また、本発明の内視鏡装置１０では、上記式（１）及び式（２）の少なくともいずれかが満たされる場合に、画像切り出し処理や画像拡大処理を行う。これにより、上記式（１）及び式（２）のいずれも満たされない場合、すなわち、結像エリア中心ＣＫと表示エリア中心ＣＨとを一致させた状態において表示エリア１７０の全てが表示可能画素エリア１５５内に位置するような画像切り出し処理や画像拡大処理を行う必要がない場合までこれらの処理が実行されることが防止される。

また、本発明の内視鏡装置１０では、上記式（３）及び式（４）で求めた倍率ｍのうちの高い方の倍率ｍがｍ≦２となる場合に画像拡大処理を行う。これにより、ｍ＞２となる場合、すなわち、画素エリア中心ＣＧと結像エリア中心ＣＫとのずれ量が大きくなり表示用画像データ７３の画像サイズが小さくなる場合に、表示用画像データ７３を表示エリア１７０の画像サイズに拡大することが防止される。これにより、画像品質の悪い観察像の表示を行うことが防止される。

［内視鏡装置の他実施例１］
次に、図１２及び図１３を用いて本発明の内視鏡装置の他実施例１について説明を行う。図１２は、他実施例の内視鏡装置における有効画素エリア１５０（表示可能画素エリア１５５）と結像エリア１６０と表示エリア１７０ｎとの位置関係を説明するための説明図である。図１３は、他実施例１の内視鏡装置で実行される画像処理を説明するための説明図である。

上記実施形態の内視鏡装置１０では、表示エリア１７０が円形状に形成されているが、図１２に示す他実施例の内視鏡装置のように、表示エリア１７０ｎが略矩形状に形成されていてもよい。なお、他実施例の内視鏡装置は、表示エリア１７０ｎの形状が異なる点を除けば、上記実施形態の内視鏡装置１０と基本的には同じ構成であるので、上記実施形態と機能・構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。

図１３（Ａ）に示すように、表示エリア１７０ｎが略矩形状である場合に、画像切り出し領域ＴＲｎは、前述の画像データ７１に基づく画像内で、結像エリア中心ＣＫを基準として表示エリア１７０ｎと同じアスペクト比を有する最大の矩形領域となる。そして、この画像切り出し領域ＴＲｎを示す画像切り出し情報５１が内視鏡記憶部４９に記憶される。また、倍率ｍは、上記実施形態と同様に求められ、倍率情報５３として内視鏡記憶部４９に記憶される。

以下、上記実施形態と同様にして、図１３（Ｂ）に示すように、画像切り出し部８１が、画像切り出し情報５１に基づき、画像データ７１から画像切り出し領域ＴＲｎに対応する表示用画像データ７３ｎを切り出す画像切り出し処理を行う。そして、図１３（Ｃ）に示すように、画像拡大部８２は、倍率情報５３に基づき、表示用画像データ７３ｎを倍率ｍで拡大する画像拡大処理を行って表示用画像データ７３Ａｎを生成する。

次いで、図１３（Ｄ）に示すように、マスク処理部８３が表示用画像データ７３Ａｎに対してマスク処理を施して表示用画像データ７３Ｂｎを生成して、表示ドライバ６６に出力する。これにより、表示ドライバ６６によって表示用画像データ７３Ｂｎに基づく観察部位の観察像がモニタ１４に表示される。表示エリア１７０ｎの形状が異なる点を除けば、上記実施形態の内視鏡装置１０と基本的には同じ構成であるので、上記実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。

［内視鏡装置の他実施例２］
次に、図１４及び図１５を用いて本発明の内視鏡装置の他実施例２について説明を行う。図１４は、他実施例２の内視鏡装置における有効画素エリア１５０（表示可能画素エリア１５５）と結像エリア１６０と表示エリア１７０ｐとの位置関係を説明するための説明図である。図１５は、他実施例２の内視鏡装置で実行される画像処理を説明するための説明図である。

上記実施形態の内視鏡装置１０では、表示エリア１７０が円形状に形成されているが、図１４に示す他実施例２の内視鏡装置のように、表示エリア１７０ｐが略円形状に形成されていてもよい。なお、他実施例２の内視鏡装置についても、表示エリア１７０ｐの形状が異なる点を除けば、上記実施形態の内視鏡装置１０と基本的には同じ構成であるので、上記実施形態と機能・構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。

図１５（Ａ）に示すように、表示エリア１７０ｐが略円形状である場合に、画像切り出し領域ＴＲｐは、前述の画像データ７１に基づく画像内で、結像エリア中心ＣＫを基準として表示エリア１７０ｐと同じアスペクト比を有する最大の矩形領域となる。そして、この画像切り出し領域ＴＲｐを示す画像切り出し情報５１が内視鏡記憶部４９に記憶される。また、倍率ｍは、上記実施形態と同様に求められ、倍率情報５３として内視鏡記憶部４９に記憶される。

以下、上記実施形態と同様にして、図１５（Ｂ）に示すように、画像切り出し部８１が、画像切り出し情報５１に基づき、画像データ７１から画像切り出し領域ＴＲｐに対応する表示用画像データ７３ｐを切り出す画像切り出し処理を行う。そして、図１５（Ｃ）に示すように、画像拡大部８２は、倍率情報５３に基づき、表示用画像データ７３ｐを倍率ｍで拡大する画像拡大処理を行って表示用画像データ７３Ａｐを生成する。

次いで、図１５（Ｄ）に示すように、マスク処理部８３が表示用画像データ７３Ａｐに対してマスク処理を施して表示用画像データ７３Ｂｐを生成して、表示ドライバ６６に出力する。これにより、表示ドライバ６６によって表示用画像データ７３Ｂｐに基づく観察部位の観察像がモニタ１４に表示される。表示エリア１７０ｐの形状が異なる点を除けば、上記実施形態の内視鏡装置１０と基本的には同じ構成であるので、上記実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。

なお、有効画素エリア、表示可能画素エリア、結像エリア、及び表示エリアの形状及び大きさは、上記各実施形態で表されている形状及び大きさに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。

［内視鏡装置の他実施例３］
次に、図１６を用いて本発明の内視鏡装置の他実施例３について説明を行う。図１６は、他実施例３の内視鏡装置のプロセッサ装置１３Ｓの要部の電気的構成を示すブロック図である。上記実施形態の内視鏡装置１０では表示エリア１７０のパターンが１種類であるが、他実施例３の内視鏡装置では、複数のパターンの表示エリア中から１つの表示エリアを選択可能、すなわち、表示エリアを切替可能にしている。

図１６に示すように、プロセッサ装置１３Ｓは、プロセッサ記憶部６４Ｓ、画像処理部６５Ｓ、及び選択部２００を備える点を除けば、上記実施形態のプロセッサ装置１３と基本的には同じ構成であるので、上記実施形態と機能・構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。

プロセッサ記憶部６４Ｓには、複数パターンの表示エリアと、画像切り出し情報５１及び倍率情報５３及びマスク画像データ８６とが対応付けて記憶されている。換言すると、プロセッサ記憶部６４Ｓには、複数パターンの表示エリアにそれぞれに対応した画像切り出し情報５１及び倍率情報５３及びマスク画像データ８６が記憶されている。なお、これらの情報をプロセッサ記憶部６４Ｓに記憶させる代わりに内視鏡記憶部４９に記憶させておき、内視鏡記憶部４９からこれらの情報を取得してもよい。

選択部２００は、例えば、プロセッサ装置１３Ｓの操作パネルに設けられており、ユーザが表示エリアの選択または切り替えを行う際に操作される。ユーザが選択部２００にて表示エリアの選択または切り替え操作を行うと、選択等された表示エリアを示す表示エリア情報がプロセッサＣＰＵ６１から画像処理部６５Ｓに入力される。

画像処理部６５Ｓは、フレームメモリ８０、画像切り出し部８１Ｓ、画像拡大部８２Ｓ、及びマスク処理部８３Ｓを有している。

画像切り出し部８１Ｓは、プロセッサＣＰＵ６１から入力された表示エリア情報に基づき、選択部２００にて選択等された表示エリアに対応する画像切り出し情報５１をプロセッサ記憶部６４Ｓから読み出す。そして、画像切り出し部８１Ｓは、プロセッサ記憶部６４Ｓから取得した画像切り出し情報５１に基づき、画像データ７１から表示用画像データを切り出し、この表示用画像データを画像拡大部８２Ｓへ出力する。

画像拡大部８２Ｓは、プロセッサＣＰＵ６１から入力された表示エリア情報に基づき、選択部２００にて選択等された表示エリアに対応する倍率情報５３をプロセッサ記憶部６４Ｓから読み出す。そして、画像拡大部８２Ｓは、プロセッサ記憶部６４Ｓから取得した倍率情報５３に基づき、画像切り出し部８１Ｓから入力された表示用画像データを電子拡大して、この表示用画像データをマスク処理部８３Ｓへ出力する。

マスク処理部８３Ｓは、プロセッサＣＰＵ６１から入力された表示エリア情報に基づき、選択部２００にて選択等された表示エリアに対応するマスク画像データ８６をプロセッサ記憶部６４Ｓから読み出す。そして、マスク処理部８３Ｓは、プロセッサ記憶部６４Ｓから取得したマスク画像データ８６に基づき、画像拡大部８２Ｓから入力された表示用画像データに対してマスク処理を施し、マスク処理済みの表示用画像データを表示ドライバ６６に出力する。これにより、表示用画像データに基づく観察部位の観察像がモニタ１４に表示される。

このように、複数パターンの表示エリアにそれぞれに対応した画像切り出し情報５１及び倍率情報５３等を予め記憶しておくことで、表示エリアの選択や切り替えを行った場合でもケラレのない良好な観察像が得られる。その結果、上記実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。

［カプセルシステムへの適用例］
本発明の内視鏡装置を構成する電子内視鏡としては、軟性内視鏡、硬性内視鏡、工業用内視鏡、カプセルシステム（カプセル型内視鏡ともいう）などが挙げられる。以下、カプセルシステムを例に挙げ、図面を参照しつつ、詳細に説明する。

図１７で示すように、カプセルシステム５０１は、照明システム５１２と、光学系５１４及び画像センサ５１６を備えるカメラとを含む。画像センサ５１６でキャプチャされた画像は、画像プロセッサ５１８によって処理される。画像プロセッサ５１８は、デジタル信号処理部（ＤＳＰ）又は中央処理装置（ＣＰＵ）で実行されるソフトウェアにて、又はハードウェアにて、或いはソフトウェア及びハードウェアの両者の組み合わせにて実装されるようにすることができる。処理された画像は、画像圧縮サブシステム５１９（実施形態によっては、画像プロセッサ５１８のＤＳＰで実行されるソフトウェアに実装されることもある）によって圧縮される。圧縮されたデータは、アーカイブメモリシステム５２０に保存される。カプセルシステム５０１は、バッテリ電源５２１及び出力ポート５２６を含む。カプセルシステム５０１は、蠕動によって消化管（ＧＩ管）５００の中を進むことができる。

照明システム５１２は、ＬＥＤが実装されるようにすることもできる。図１７では、ＬＥＤはカメラの開口に近接して配置されているが、他の配置も可能である。光源が、例えば、開口の後ろに備えられることもある。レーザダイオードのような他の光源が使用されることもある。別の方法として、白色光源又は２つ以上の狭い波長帯域の光源を組み合わせたものが用いられることもある。長い波長の光を放射するため、ＬＥＤの光によって励起されるリン光性材料とともに、白色ＬＥＤを使用することも可能である。白色ＬＥＤには、青色ＬＥＤ又は紫ＬＥＤが含まれることがある。光を通過させるためのカプセルハウジングの所定の部分は、生物学的に適合したガラス又はポリマから作られる。

光学系５１４は、本発明の観察光学系の一形態に相当するものであり、画像センサ５１６にＧＩ管５００等の内腔の壁の画像が読み取られるようにするものであり、複数の屈折レンズ要素、回折レンズ要素、又は反射レンズ要素を含むものであって良い。

画像センサ５１６は、受光した光強度を対応する電気信号に変換するものであり、電荷結合素子（ＣＣＤ）又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）型デバイスによって提供されるようにすることができる。画像センサ５１６は、単色に反応するものであって良く、或いは（例えば、ＲＧＢ又はＣＹＭ表現を用いて）カラー画像をキャプチャすることができるカラーフィルタアレイを含むこともある。この画像センサ５１６は、本発明の固体撮像素子の一形態に相当するものである。

画像センサ５１６からのアナログ信号は、デジタル形式で処理することができるようにデジタル形式に変換されることが好ましい。そのような変換は、センサ内（今回の実施形態の場合）、又はカプセルハウジング５１０の別の部分に備えられるアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータを用いて実施される。Ａ／Ｄユニットは、画像センサ５１６とシステムの他の部分との間に備えられるようにすることもできる。照明システム５１２のＬＥＤは、画像センサ５１６の動作と同期化される。カプセルシステム５０１の制御モジュール（図示せず）には、機能の１つとして、画像のキャプチャ動作中にＬＥＤを制御するというものがある。

内視鏡記憶部５２７は、本発明の記憶部の一形態に相当するものであり、上記実施形態の内視鏡記憶部４９と同様に、光学系５１４及び画像センサ５１６の取り付け精度に対応した画像切り出し情報５１及び倍率情報５３を記憶している。内視鏡記憶部５２７に記憶されている画像切り出し情報５１及び倍率情報５３は、出力ポート５２６を介してプロセッサ装置に送信される。

図１８は、本発明の一実施形態に係る飲み込み式カプセルシステム５０２を示す。カプセルシステム５０２は、アーカイブメモリシステム５２０及び出力ポート５２６を必要としていないという点を除いて、図１７のカプセルシステム５０１と実質的に同様な構成にすることができる。カプセルシステム５０２は、ワイヤレス送信に使用される通信プロトコルエンコーダ１３２０及び送信器１３２６も含む。カプセルシステム５０１及びカプセルシステム５０２の要素のうち、実質的に同一の要素は同じ参照符号が付与されている。したがって、それらの構造及び機能はここでは再び説明しない。制御モジュール５２２は、カプセルシステム５０２の全体を統括制御する。通信プロトコルエンコーダ１３２０は、ＤＳＰ又はＣＰＵで実行されるソフトウェアにて、ハードウェアにて、又はソフトウェア及びハードウェアの組み合わせにて実装される。送信器１３２６は、キャプチャされたデジタル画像を送信するためのアンテナシステムを含む。

制御モジュール５２２のＲＯＭ（図示せず）の一部は、内視鏡記憶部５２８として機能する。内視鏡記憶部５２８は、本発明の記憶部の一形態に相当するものであり、上記実施形態の内視鏡記憶部４９と同様に、光学系５１４及び画像センサ５１６の取り付け精度に対応した画像切り出し情報５１及び倍率情報５３を記憶している。内視鏡記憶部５２８に記憶されている画像切り出し情報５１及び倍率情報５３は、送信器１３２６を介してプロセッサ装置に送信される。

上記カプセルシステム５０１及びカプセルシステム５０２に対応するプロセッサ装置は、カプセルシステムに対応しているという点を除けば、上記実施形態のプロセッサ装置と基本的に同じ構成であり、画像切り出し情報５１に基づく画像切り出し処理、及び倍率情報５３に基づく画像拡大処理などを行う。これにより、上記実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。

［その他］
上記実施形態では、本発明の情報取得部に相当するプロセッサＣＰＵ６１が電子内視鏡１１から画像切り出し情報５１及び倍率情報５３を取得しているが、プロセッサ装置１３の図示しない操作部にて入力された画像切り出し情報５１及び倍率情報５３を取得、あるいは通信インタフェースやメモリカードなどから画像切り出し情報５１及び倍率情報５３を取得してもよい。

また、複数種類の電子内視鏡１１に対応する複数種類の画像切り出し情報５１及び倍率情報５３をプロセッサ記憶部６４に予め記憶させておき、電子内視鏡１１からプロセッサ装置１３に入力される電子内視鏡１１の識別情報等に基づき、電子内視鏡１１の種類に対応した画像切り出し情報５１及び倍率情報５３を選択させるようにしてもよい。

上記実施形態では、光源装置１２とプロセッサ装置１３とが別体に設けられているが、両者が一体に設けられていてもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

１０…内視鏡装置，１１…電子内視鏡，１３…プロセッサ装置，１４…モニタ，４４…観察光学系，４５…固体撮像素子，４７…内視鏡ＣＰＵ，４９…内視鏡記憶部，５１…画像切り出し情報，５３…倍率情報，６１…プロセッサＣＰＵ，６４…プロセッサ記憶部，６５…画像処理部，７３…表示用画像データ，７３Ａ，７３Ｂ…表示用画像データ，８１…画像切り出し部，８２…画像拡大部，８３…マスク処理部，１５０…有効画素エリア，１５５…表示可能画素エリア，１６０…結像エリア，１７０…表示エリア

Claims (11)

1. 観察光学系と、
   前記観察光学系に対して相対的に位置決め固定され、当該観察光学系により光学像が結像される固体撮像素子であって、前記光学像を光電変換する複数の光電変換素子が配列された固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子の撮像信号に基づき生成される画像から、モニタに表示する表示エリアに対応する表示用画像を切り出すための画像切り出し領域を特定する画像切り出し情報を記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶されている前記画像切り出し情報に基づき、前記画像から前記表示用画像を切り出す画像処理部と、を備え、
   前記記憶部は、前記画像切り出し情報として、前記固体撮像素子の表示可能画素エリアと、前記観察光学系により前記固体撮像素子に結像される前記光学像の結像エリアとの重複領域であって、且つ前記結像エリアの中心と前記表示エリアの中心とを一致させた際の前記重複領域に対応する前記表示用画像を切り出すための画像切り出し領域を特定する情報を記憶し、
   前記画像処理部は、前記切り出した前記表示用画像を当該表示エリアの画像サイズに拡大する内視鏡装置。
2. 前記記憶部は、前記表示用画像を前記表示エリアの画像サイズに拡大するための倍率を示す倍率情報をさらに記憶し、
   前記画像処理部は、前記記憶部に記憶されている前記倍率情報に従って、前記表示用画像の拡大を行う請求項１記載の内視鏡装置。
3. 前記記憶部には、複数の前記表示エリアのそれぞれに対応した前記画像切り出し情報及び前記倍率情報が記憶されており、
   複数の前記表示エリアの中から前記モニタに表示する前記表示エリアを選択する選択部を備え、
   前記画像処理部は、前記選択部にて選択された前記表示エリアに対応する前記画像切り出し情報及び前記倍率情報を前記記憶部から取得して、当該画像切り出し情報に基づき前記画像から前記表示用画像を切り出し、かつ当該倍率情報に従って前記表示用画像の拡大を行う請求項２記載の内視鏡装置。
4. 前記記憶部に記憶される前記画像切り出し情報は、前記表示エリアと同じアスペクト比を有する前記画像切り出し領域を示す情報である請求項１から３のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
5. 前記表示可能画素エリアの垂直方向及び水平方向の画素数を２Ｖ、２Ｈとし、前記表示エリアの垂直方向及び水平方向の画素数を２Ｌ_Ｖ、２Ｌ_Ｈとし、前記表示可能画素エリアの中心と前記結像エリアの中心との垂直方向及び水平方向のずれ量を画素数で表したものをＤ_Ｖ、Ｄ_Ｈとした場合に、
   前記画像切り出し情報が下記の式（１）及び式（２）の少なくともいずれかが満たされる前記画像切り出し領域を示す情報である場合に、前記画像処理部による前記表示用画像の拡大を行う請求項１から４のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
   Ｖ−Ｌ_Ｖ≦Ｄ_Ｖ・・・（１）
   Ｈ−Ｌ_Ｈ≦Ｄ_Ｈ・・・（２）
6. 前記画像処理部は、前記表示用画像の拡大を行う倍率をｍとした場合に、下記の式（３）及び式（４）でそれぞれ示される倍率ｍのうち、倍率の高い方で前記表示用画像の拡大を行う請求項５記載の内視鏡装置。
   ｍ＝Ｌ_Ｖ／（Ｖ−Ｄ_Ｖ）・・・（３）
   ｍ＝Ｌ_Ｈ／（Ｈ−Ｄ_Ｈ）・・・（４）
7. 前記倍率の高い方が許容倍率以下である場合に、前記画像処理部による前記表示用画像の拡大を行う請求項６記載の内視鏡装置。
8. 前記表示用画像には、前記表示エリアと同形状にマスキングするマスク処理が前記画像処理部により施されている請求項１から７のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
9. 観察光学系に対して相対的に位置決め固定され、当該観察光学系により光学像が結像される固体撮像素子であって、前記光学像を光電変換する複数の光電変換素子が配列された固体撮像素子の撮像信号に基づき生成される画像から、モニタに表示する表示エリアに対応する表示用画像を生成して前記モニタに出力する画像処理装置において、
   前記画像から前記表示用画像を切り出すための画像切り出し領域を特定する画像切り出し情報を記憶する記憶部より、前記画像切り出し情報を取得する情報取得部と、
   前記情報取得部が取得した前記画像切り出し情報に基づき、前記画像から前記表示用画像を切り出す画像処理部と、を備え、
   前記情報取得部は、前記画像切り出し情報として、前記固体撮像素子の表示可能画素エリアと、前記観察光学系により前記固体撮像素子に結像される前記光学像の結像エリアとの重複領域であって、且つ前記結像エリアの中心と前記表示エリアの中心とを一致させた際の前記重複領域に対応する前記表示用画像を切り出すための画像切り出し領域を特定する情報を前記記憶部から取得し、
   前記画像処理部は、前記切り出した前記表示用画像を当該表示エリアの画像サイズに拡大する画像処理装置。
10. 観察光学系と、前記観察光学系に対して相対的に位置決め固定され、当該観察光学系により光学像が結像される固体撮像素子であって、前記光学像を光電変換する複数の光電変換素子が配列された固体撮像素子と、前記固体撮像素子の撮像信号に基づき生成される画像から、モニタに表示する表示エリアに対応する表示用画像を切り出すための画像切り出し領域を特定する画像切り出し情報を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶されている前記画像切り出し情報に基づき、前記画像から前記表示用画像を切り出す画像処理部と、を備える内視鏡装置の作動方法において、
    前記記憶部が、前記画像切り出し情報として、前記固体撮像素子の表示可能画素エリアと、前記観察光学系により前記固体撮像素子に結像される前記光学像の結像エリアとの重複領域であって、且つ前記結像エリアの中心と前記表示エリアの中心とを一致させた際の前記重複領域に対応する前記表示用画像を切り出すための画像切り出し領域を特定する情報を記憶し、
    前記画像処理部が、前記切り出した前記表示用画像を当該表示エリアの画像サイズに拡大する内視鏡装置の作動方法。
11. 前記記憶部は、前記表示用画像を前記表示エリアの画像サイズに拡大するための倍率を示す倍率情報をさらに記憶し、
    前記画像処理部は、前記記憶部に記憶されている前記倍率情報に従って、前記表示用画像の拡大を行う請求項１０記載の内視鏡装置の作動方法。

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