专利名称：摄像装置、内窥镜系统以及摄像装置的控制方法在内窥镜等摄像装置中，为了不影响医师的诊断，需要全焦点(pan-focus)的图像。为此在内窥镜中使用F值较大的光学系统来加深景深，从而达成了这种性能。专利文献1日本特开2007-13270号公报近些年来，内窥镜系统也开始使用数十万像素左右的高像素的摄像元件。当光学系统为一定的情况下，其景深是根据容许弥散圆的大小而确定的，而在高像素的摄像元件中容许弥散圆与像素间距一同变小，因而摄像装置的景深也会变小。这种情况下，可以考虑通过进一步减小光学系统的光圈，增大光学系统的F值，来维持景深，然而光学系统会变暗且噪声增加，从而画质恶化。另外，如果F值变大则衍射的影响也会变大，存在由于成像功能恶化而即便使得摄像元件像素变高也无法获得较高分辨率图像的课题。并且，日本特开 2007-13270号公报公开了在动态图像和静态图像中变更像素混合读出方法的发明，然而却完全没有触及到扩展景深的内容。
根据本发明的若干方面，能够提供一种设定观察模式，按照所设定的观察模式进行读出模式和对焦位置的控制的摄像装置、内窥镜系统以及摄像装置的控制方法。另外，根据本发明的若干方面，能够提供一种设定近距观察模式和远景观察模式， 在远景观察模式中进行像素混合读出，从而实现宽景深的摄像装置、内窥镜系统以及摄像装置的控制方法。作为本发明的一个方面，涉及一种摄像装置，其具有摄像部，其对被摄体进行拍摄；观察模式设定部，其设定通过上述摄像部拍摄上述被摄体时的观察模式；以及控制部， 其按照由上述观察模式设定部设定的观察模式，控制从上述摄像部读出图像的读出模式和上述摄像部的对焦位置。在本发明的一个方面中，设定观察模式，然后按照所设定的观察模式控制对从摄像部读出图像的读出模式和摄像部的对焦位置。因而能够实现与观察模式下的摄影状况对应的恰当的读出模式的控制和对焦位置的控制。本发明的另一方式涉及一种摄像装置，其具有摄像部，其对被摄体进行拍摄；观察模式设定部，其设定通过上述摄像部拍摄上述被摄体时的观察模式；以及控制部，在上述观察模式被设定为第1观察模式的情况下，上述控制部进行如下控制即使上述摄像部的对焦位置相同，也使景深可变。根据本发明的另一方面，设定观察模式，在所设定的观察模式为第1观察模式的情况下，能实现即便在对焦位置恒定的条件下，也使景深可变的控制。本发明的又一个方面涉及一种内窥镜系统，其具有摄像部，其对被摄体进行拍摄；观察模式设定部，其设定通过上述摄像部拍摄上述被摄体时的观察模式；以及控制部， 其按照由上述观察模式设定部设定的观察模式，控制从上述摄像部读出图像的读出模式和上述摄像部的对焦位置。本发明的又一个方面涉及一种内窥镜系统，其具有摄像部，其对被摄体进行拍摄；观察模式设定部，其设定通过上述摄像部拍摄上述被摄体时的观察模式；以及控制部， 其按照由上述观察模式设定部设定的观察模式，进行用于设定上述摄像部的景深的控制和对焦位置的控制。本发明的又一个方式涉及一种摄像装置的控制方法，该方法进行拍摄被摄体时的观察模式的设定处理，按照所设定的上述观察模式控制从摄像部读出图像的读出模式，按照所设定的上述观察模式控制上述摄像部的对焦位置，控制摄像装置，使得该摄像装置根据上述读出模式的控制和上述对焦位置的控制对上述被摄体进行拍摄。图1是本实施方式的摄像装置的基本构成例。图2(A)、图2(B)是说明增大像素间距以扩展景深的图。图3是本实施方式的系统构成例。图4(A)、图4(B)是进行像素混合读出时的读出图像的说明图。图5是景深的说明图。图6是使对焦位置恒定时的像素间距与景深的关系图。图7是使对焦位置可变时与景深的关系图。图8(A)是远景观察模式下的景深的说明图，图8(B)是不改变对焦位置而进行所有像素读出时的景深的说明图，图8(C)是近距观察模式下的景深的说明图。图9是本实施方式的其他的系统构成例。图10是旋转滤波器的例子。图11是滤波器r、g、b的分光特性。图12(A)、图12(B)是进行像素混合读出时的读出图像的说明图。图13是本实施方式的其他的系统构成例。图14是观察模式设定部的构成例。图15㈧是周缘部比中心部明亮的情况的说明图，图15⑶是中心部比周缘部明亮的情况的说明图。图16(A)是对空管状被摄体进行拍摄时的说明图，图16(B)是正对被摄体时的说明图。图17是本实施方式的 其他的系统构成例。符号说明10摄像部；20图像处理部；30显示部；40控制部；50观察模式设定部；100光源部；110白色光源；120聚光透镜；130旋转滤波器；140滤波器驱动部；200摄像部；210光导光纤；220照明透镜；230物镜；240对焦调整透镜；250摄像元件；260镜头驱动部；270读出模式控制部；300处理部；310AD转换部；320图像处理部；330控制部；340观察模式设定部；341区域设定部；342平均亮度计算部；343观察模式确定部；350自动对焦控制部；400显示部；500外部I/F部AD转换部310将从读出模式控制部270输出的模拟信号转换为数字信号并输出。 图像处理部320对从AD转换部310输出的数字信号实施白平衡、插值处理(除马赛克处理)、颜色转换、灰度转换等图像处理，对显示部400输出图像。观察模式设定部340按照来自外部I/F部500的控制信号判定观察模式，将观察模式信息输出给控制部330。控制部 330按照接收到的观察模式信息控制镜头驱动部沈0、读出模式控制部270。显示部400例如是液晶监视器，显示从图像处理部320输出的图像。外部I/F部500是用于进行用户对该摄像装置的输入等的接口，构成为具有用于进行电源的导通/截止的电源开关、用于开始摄影操作的快门按钮、用于切换摄影模式和其他各种模式的模式切换按钮等。而且该外部I/F部500将所输入的信息中与观察模式有关的信息输出给观察模式设定部；340。接着详细说明读出模式控制部270。读出模式控制部270被输入有由摄像元件250 按照光栅顺序扫描输出的模拟信号。所输入的模拟信号在读出模式控制部270被分离为与滤色器种类对应的R、Gr、(ib、B这4个信道。然后按照如下的读出模式实施预定的处理，接着重新合成为与从摄像元件250输出的按照光栅顺序扫描的模拟信号相同的形式，从读出模式控制部270进行输出。读出模式控制部270能够按照来自控制部330的控制信号切换所有像素读出模式和像素混合读出模式。选择了所有像素读出模式的情况下，所输入的模拟信号在读出模式控制部270被分离为与滤色器种类对应的R、Gr、(ib、B这4个信道，不经任何处理而被重新合成为与从摄像元件250输出的模拟信号同样的形式，从读出模式控制部270进行输出。另外，当选择了像素混合读出模式的情况下，所输入的模拟信号在读出模式控制部270被分离为与滤色器种类对应的R、Gr、(ib、B这4个信道，在各自的信道被加上水平、 垂直方向相邻的2X2像素的信号值。此时，通过下式(1)加上由摄像元件250输入到读出模式控制部270的信号值。其中，1 0^，7)、61~0^，7)、(^0^，7)、80^，7)是所输入的信号值， R_out (X，y)、Gr_out (χ, y)、Gb_out (χ, y)、B_out (χ, y)是相加后的信号值。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)使用图4(A)说明上式(1)。例如求出R_out(0，0)时，设定3X3的区域，加入其中所包含的4个R信号、即R(0，0)、1^2，0)、R(0，2)和R(2，2)。求出R_out(0，4)时，以与上述区域重叠的方式设定3X3的区域，加入其中所包含的4个R信号的值即可。对于Gr、 Gb、B而言也相同。如上就能生成具有与输入信号的像素数相同的像素数的输出信号。这种情况下， 每当求出输出信号的1个像素时，就使用3X3个像素的输入信号，因而像素间距为混合读出前的3倍。并且像素混合的方法不限于上式(1)。还可以使用下式(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)使用图4 (B)说明上式(2)。求出R_out(0，0)时，设定3 X 3的区域，加入其中所包含的4个R信号、即R (0，0)、R (2，0)、R (0，2)和R (2，2)，这一点与图4 (A)的情况相同。图 4⑶的不同之处在于，求出R out (0,4)时，以与上述3X3区域不重叠的方式设定3X3的区域。也就是说，求出 R_out(0，2)时，加入 R(0，4)、R(2，4)、R(0，6)和 R(2，6)。对于 Gr、 Gb、B而言也相同。如上就能生成具有比输入信号的像素数少的像素数的输出图像(具体而言，从输入信号4X4像素生成输出信号2X2像素)。并且像素间距为混合读出前的3倍这一点也与图4(A)的情况相同。进而，相加后的信号值被重新合成为与从摄像元件250输出的模拟信号相同的形式，从读出模式控制部270进行输 出。下面说明读出模式与景深的关系。首先使用图5详细说明景深。其中，朝右的箭头表示正值的矢量，朝左的箭头表示负值的矢量。首先考虑在从光学系统的后侧焦点位置起距XB’的位置配置像素间距(1个像素的纵横尺寸)为P的摄像元件的情况。此时，摄像元件的摄像面上光学系统的成像性能最为良好的被摄体的位置(对焦位置)表示为从光学系统的前侧焦点位置起距XB的位置。当通过如下的牛顿成像式确定了 XB’时，XB可通过下式(3)计算出来。其中f是光学系统的焦距。XB*XB，= -f2.....(3)使被摄体从XB移动到XN的位置时，此时的像面位置XN’从摄像面向与光学系统的相反方向移动。然而当摄像面的弥散圆直径小于摄像装置的分辨率κ ·Ρ(其中K是由滤波器排列和插值处理确定的系数)的情况下，XN的物体可被看做对准了焦点。将摄像面的弥散圆直径以下K · P的范围定义为近点侧景深，将弥散圆直径与K · P 一致的被摄体的位置称作近点。此后将近点位置表示为从前侧焦点位置起距XN的位置。远点侧的景深的定义也相同，将远点侧处弥散圆直径与K ·Ρ —致的被摄体的位置称作远点。此后将远点位置表示为从前侧焦点位置起距XF的位置。被摄体处于近点时的摄像面的弥散圆直径可使用光学系统的孔径光阑ΝΑ’ = sin (U’)(其中U’是图5所示射入摄像面的光线与光轴构成的角)来按照下式(4)近似得
出ο弥散圆直径=2(XN，-XB，)*NA，.....(4)由于近点处弥散圆的直径与K · P 一致，因而下式成立。2(XN，-XB，)*NA，= K*P.....(5)使用作为F值与孔径光阑的关系式的下式(6)对上式(5)进行变形，于是成为下式(7)。其中F为光学系统的F值。F = 1/2ΝΑ，.....(6)XN，-XB，= K*P*F.....(7)如果使用上式(3)所示牛顿的式子对式(7)进行变形，则下式(8)所示近点侧的景深的关系式成立。


本发明提供一种摄像装置、内窥镜系统以及摄像装置的控制方法，其课题在于设定观察模式，按照所设定的观察模式，进行读出模式和对焦位置的控制。作为解决手段，摄像装置(100)具有对被摄体进行拍摄的摄像部(200)；设定通过摄像部(200)拍摄被摄体时的观察模式的观察模式设定部(340)；以及按照由观察模式设定部(340)设定的观察模式，控制对从摄像部(200)读出图像的读出模式和摄像部(200)的对焦位置的控制部(330)。