JP5618624B2 - 内視鏡システム - Google Patents
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Description
(1) 撮像部を備える内視鏡と、この内視鏡が着脱自在に接続されて前記撮像部により生成された撮像画像の信号が入力される外部制御装置と、前記外部制御装置に接続され画像情報を表示する表示装置と、を備える内視鏡システムであって、
前記撮像部が、2次元配列された複数の受光部と、各受光部にそれぞれ蓄積された電荷信号を前記受光部の並び方向である主走査方向に沿って読み出すことを前記主走査方向に直交する副走査方向に向けて複数回繰り返す走査読み出しを行う走査駆動部と、を有し、
前記走査駆動部は、前記主走査方向に並ぶ前記受光部のラインの走査読み出しをそれぞれ副走査方向に順次行って、全ての前記受光部から前記電荷信号を読み出す第1の撮像モードと、
前記受光部のラインの走査読み出しを、副走査方向に所定ライン飛び越しながら順次行うと共に、飛び越されたラインから前記所定ライン飛び越しながら順次行うことで、前記撮像画像を構成する全ラインを水平走査して前記受光部から前記電荷信号を読み出す第2の撮像モードと、
が切替え自在であり、
前記外部制御装置が、前記撮像部によって静止画情報を取得する場合に前記第1の撮像モードに切替え、動画像情報を取得する場合に前記第2の撮像モードに切り替えて前記表示装置に表示される前記撮像画像の画面端部にシャギーを発生させる内視鏡システム。
(2) 撮像部を備える内視鏡と、この内視鏡が着脱自在に接続されて前記撮像部により生成された撮像画像の信号が入力される外部制御装置と、前記外部制御装置に接続され画像情報を表示する表示装置と、を備える内視鏡システムであって、
前記撮像部が、2次元配列された複数の受光部と、各受光部にそれぞれ蓄積された電荷信号を前記受光部の並び方向である主走査方向に沿って読み出すことを前記主走査方向に直交する副走査方向に向けて複数回繰り返す走査読み出しを行う走査駆動部と、を有し、
前記走査駆動部は、第1の撮像モード時には、前記主走査方向に並ぶ前記受光部のラインの走査読み出しをそれぞれ副走査方向に順次行って、全ての前記受光部から前記電荷信号を読み出す第1の撮像モードと、
前記受光部のラインの走査読み出しを、隣接する前記受光部のラインを2ライン連続して水平走査してから次の2ラインを飛び越すことを繰り返して、全ての前記受光部から前記電荷信号を読み出す第2の撮像モードと、
が切替え自在であり、
前記外部制御装置が、前記撮像部によって静止画情報を取得する場合に前記第1の撮像モードに切替え、動画像情報を取得する場合に前記第2の撮像モードに切り替えて前記表示装置に表示される前記撮像画像の画面端部にシャギーを発生させる内視鏡システム。
図1は本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡システムの概念的なブロック構成図、図2は図1に示す内視鏡システムの一例としての外観図である。
撮像部21の撮像素子61は、制御部59からの指令により第1の撮像モードである通常走査モードと、第2の撮像モードである飛び越し走査モードとが選択的に設定できる。通常走査モードは、主走査方向に並ぶ単位画素63のラインの走査読み出しを、それぞれ主走査方向とは直交する副走査方向に順次行って、電荷信号を読み出すモードである(図16参照)。また、飛び越し走査モードは、単位画素63のラインの走査読み出しを、副走査方向に所定ライン飛び越しながら順次行うことを繰り返し、全ライン分を水平走査して電荷信号を読み出すモードである。
図4は、1ライン飛び越し走査モードにおいてローリングシャッタを用いた撮像素子のリセット、露光、読出しの各タイミングの例を示す図である。同図に示すように、例えばLine(1)のリセット用トランジスタM1(図3参照)に垂直走査回路69からリセット信号を出力して、Line(1)に配置される各フォトダイオードD1に蓄積された電荷をリセットし、露光を開始する。その後、垂直方向(副走査方向)に1ライン飛び越してLine(3)を同様にリセットして露光を開始する。更に垂直方向に1ライン飛び越してLine(5)をリセットして露光を開始することを繰り返し行う。
本変形例においては、前述の1ラインを飛び越す飛び越し走査モードに代えて、2ラインを飛び越す飛び越し走査モードが採用される。
図7は、2ライン飛び越し走査モードにおいてローリングシャッタを用いた撮像素子のリセット、露光、読出しの各タイミングの例を示す図である。図7に示すように、例えばLine(1)のリセット用トランジスタM1(図3参照)に垂直走査回路69からリセット信号を出力して、Line(1)に配置される各フォトダイオードD1に蓄積された電荷をリセットし、露光を開始する。その後、垂直方向に2ライン飛び越してLine(4)を同様にリセットして露光を開始する。更に垂直方向に2ライン飛び越したラインをリセットすることを繰り返し行う。
本変形例においては、飛び越し走査モードとして、2ラインを単位とした読出しを2ラインずつ飛び越して行う、2ライン一括2ライン飛び越し走査モードが採用される。
図13は、この2ライン一括2ライン飛び越し走査モードにおいてローリングシャッタを用いた撮像素子のリセット、露光、読出しの各タイミングの例を示す図である。同図に示すように、例えばLine(1),Line(2)のリセット用トランジスタM1(図3参照)に垂直走査回路69からリセット信号を順次出力して、Line(1),Line(2)に配置される各フォトダイオードD1に蓄積された電荷をリセットし、露光を開始する。その後、垂直方向に2ライン飛び越してLine(5),Line(6)を同様に順次リセットして露光を開始する。更に垂直方向に2ライン飛び越してリセットすることを繰り返し行う。
(1) 撮像部を備える内視鏡と、この内視鏡が着脱自在に接続されて前記撮像部により生成された撮像画像の信号が入力される外部制御装置と、を備える内視鏡システムであって、
前記撮像部が、2次元配列された複数の受光部と、各受光部にそれぞれ蓄積された電荷信号を前記受光部の並び方向である主走査方向に沿って読み出すことを前記主走査方向に直交する副走査方向に向けて複数回繰り返す走査読み出しを行う走査駆動部と、を有し、
前記走査駆動部は、第1の撮像モード時には、前記主走査方向に並ぶ前記受光部のラインの走査読み出しをそれぞれ副走査方向に順次行って、全ての前記受光部から前記電荷信号を読み出し、
第2の撮像モード時には、前記受光部のラインの走査読み出しを、副走査方向に所定ライン飛び越しながら順次行うと共に、飛び越されたラインから前記所定ライン飛び越しながら順次行うことで、前記撮像画像を構成する全ラインを水平走査して前記受光部から前記電荷信号を読み出す内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、撮像モードとして、主走査方向に並ぶ受光部のラインの走査読み出しを、それぞれ副走査方向に順次行う第1の撮像モードと、副走査方向に所定ライン飛び越しながら順次行う第2の撮像モードと、に切替え可能としたので、静止画情報の取得時には第1の撮像モードで電荷信号を読み出し、動画情報の取得時には第2の撮像モードで電荷信号を読み出すようにすれば、撮像タイミングの時間的なずれに起因して起こる撮像画像の歪みを抑制することができる。これにより、観察画面を注視しながら内視鏡挿入部を動かしても、違和感のない画像が得られる。また、従来のように、画像歪み量の推定により画像の歪みを抑制するものではないので、推定誤りによる画像形成がなく、画像への変更(アーティファクト)が最小となる。更に、同時性を確保するためのメカニカルシャッタを用いていないので、光学系を変更することなく、受光部の読み出し手順を変更するだけで良好な動画情報が得られる。
前記第2の撮像モードが、未走査の第1のラインを選択して水平走査し、該第1のラインに対応する各受光部から前記電荷信号を読み出す第1の読み出し走査と、前記第1のラインから前記副走査方向に所定ライン飛び越した未走査の第2のラインを選択して水平走査し、該第2のラインに対応する各受光部から前記電荷信号を読み出す第2の読み出し走査とを、前記第1のラインと前記第2のラインとの間隔を前記所定ラインに保持しつつ、前記副走査方向下端まで繰り返した後、副走査方向上端から未走査のラインを選択して前記第1の読み出し走査と前記第2の読み出し走査とを、前記副走査方向下端まで繰り返すことを、複数回実行するモードである内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、第2の撮像モードが、未走査のラインを選択して水平走査した後、副走査方向に所定ライン飛び越して未走査のラインを選択して水平走査することを、副走査方向下端まで複数回繰り返して実行することで、1フレームを複数の領域に分割して読み出し、画面読み出しを等価的に高速化できる。これにより、観察画面を注視しながら内視鏡挿入部を動かしても、画面歪みの目立ちにくい画像を得ることができる。
正方格子状に配置された前記複数の受光部が、ベイヤー配列にされたカラーフィルタで覆われてそれぞれ異なる色成分の光を検出し、
前記第2の撮像モードが、前記副走査方向に飛び越す所定ライン数を2ラインとするものであり、
前記外部制御装置が、特定の第1のラインと、該第1のラインから前記副走査方向に飛び越して選択される第2のラインとの2ラインに対応する各受光部から読み出した電荷信号を用い、前記各受光部から読み出したそれぞれ一色分の色成分に対して、該色成分とは異なる色成分の信号を補間する同時化処理を行う同時化手段を備え、
前記第2の撮像モード時に、前記各受光部から読み出した電荷信号の色成分と、前記同時化処理によって得られた色成分との信号から撮像画像データを生成する内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、第2の撮像モードが、副走査方向に2ライン飛び越して受光部のラインの走査読み出しを行うと共に、同時化手段が、連続して読み出される2ラインの各受光部の電荷信号を用いて色成分を補間する同時化処理を行って撮像画像データを生成するので、撮像タイミングの時間的なずれに起因して起こる動画像の歪みが抑制されたカラー画像が得られる。
前記撮像部が、2次元配列された複数の受光部と、各受光部にそれぞれ蓄積された電荷信号を前記受光部の並び方向である主走査方向に沿って読み出すことを前記主走査方向に直交する副走査方向に向けて複数回繰り返す走査読み出しを行う走査駆動部と、を有し、
前記走査駆動部は、第1の撮像モード時には、前記主走査方向に並ぶ前記受光部のラインの走査読み出しをそれぞれ副走査方向に順次行って、全ての前記受光部から前記電荷信号を読み出し、
第2の撮像モード時には、前記受光部のラインの走査読み出しを、隣接する前記受光部のラインを2ライン連続して水平走査してから次の2ラインを飛び越すことを繰り返して、全ての前記受光後部から前記電荷信号を読み出す内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、第2の撮像モードが、連続する2ラインの各受光部の電荷信号を水平走査した後、次の2ラインを飛び越して走査読み出しを行うので、撮像タイミングの時間的なずれに起因して起こる撮像画像の歪みを抑制することができる。
正方格子状に配置された前記複数の受光部が、ベイヤー配列にされたカラーフィルタで覆われてそれぞれ異なる色成分の光を検出し、
前記外部制御装置が、特定のラインと、該特定のラインに続いて選択される次ラインとの2ラインに対応する各受光部から読み出した電荷信号を用い、前記2ラインに対応する各受光部から読み出されるそれぞれ一色分の色成分である電荷信号に対し、前記色成分とは異なる色成分の信号を補間する同時化処理を行う同時化手段を備え、
前記第2の撮像モード時に、前記各受光部から読み出される電荷信号の色成分と、前記同時化処理によって得られる色成分の信号から撮像画像データを生成する内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、同時化手段が、読み出された連続する2ラインの各受光部の電荷信号を用いて色成分を補間する同時化処理を行って撮像画像データを生成するので、撮像タイミングの時間的なずれに起因する画像歪みが抑制されたカラー画像が得られる。
前記外部制御装置が、前記撮像部によって静止画情報を取得する場合に前記第1の撮像モードに切替え、動画像情報を取得する場合に前記第2の撮像モードに切り替える内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、外部制御装置が、静止画情報を取得する場合に第1の撮像モードに、動画像情報を取得する場合に第2の撮像モードに切り替えるので、画面歪みのない静止画像が得られると共に、動画においても撮像タイミングの時間的なずれに起因して起こる撮像画像の歪みを抑制して、違和感のない画像が得られる。
前記内視鏡の撮像部の動きを検出して、前記外部制御装置に検出信号を出力する動き検出部を備え、
前記外部制御装置が、前記内視鏡の動き検出部からの検出情報から得られる変化速度が所定値を超えた場合に、前記第2の撮像モードに切り替える内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、動き検出部が内視鏡の撮像部の動きを検出したとき、第2の撮像モードに切り替えるので、例えば、内視鏡挿入部を体腔内に挿入する際、動き検出部が撮像部の動きを検出して第2の撮像モードに自動的に切り替えて、撮像タイミングの時間的なずれに起因して起こる動画像の歪みを自動的に抑制して良好な画像が得られる。
前記内視鏡が、被検体内に挿入する内視鏡挿入部の先端側に形成され湾曲自在な湾曲部と、該湾曲部を湾曲操作するための湾曲操作部と、該湾曲操作部からの操作を検出する操作検出部と、を有し、
前記外部制御装置が、前記操作検出部により前記湾曲操作部の操作を検出した場合に前記第2の撮像モードに切り替える内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、湾曲部を湾曲させるために湾曲操作部が操作されたことを操作検出部が検出したとき、第2の撮像モードに切り替えるので、内視鏡の先端部を所望の方向に向けて移動する際、第2に撮像モードに自動的に切り替えられ、撮像タイミングの時間的なずれに起因して起こる動画像の歪みを自動的に抑制することができ、撮像部が動いていても良好な画像を取得することができる。
前記内視鏡が、前記第1の撮像モードと前記第2の撮像モードとを切り替える操作部を有し、
前記外部制御装置が、前記内視鏡の操作部からの操作を検出した場合に前記第1の撮像モードと前記第2の撮像モードとを切り替える内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、操作部により、第1の撮像モード又は第2の撮像モードへの切替え操作が行われたとき、操作内容に応じて第1の撮像モード又は第2の撮像モードに切り替えるので、撮像に最適な任意のモードで読み出し走査することができ、常に鮮明な画像が得られる。
前記内視鏡と前記外部制御装置との間を接続する信号線が、前記撮像画像の信号をシリアル伝送する内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、重みの異なるデータを時系列で送信するシリアル通信により画像信号を外部制御装置に伝送するので、伝送速度が速いほど、また、信号線が長くなるほどノイズの影響を受けやすくなる。このような場合でも、各ラインの読み出し速度を速めることなく、また、信号線を短縮させることなく、画像歪みの発生を抑えることができ、動きのある被写体であっても良好な画像を取得できる。
13 制御装置(外部制御装置)
19 内視鏡挿入部
21 撮像部
27 ユニバーサルケーブル(信号線)
33 湾曲部
37 動き検出部
39 切替えスイッチ(操作部)
41 アングルノブ(湾曲操作部)
47 操作検出部
55 駆動部
57 デジタル信号処理部(同時化手段)
63 受光部(単位画素)
100 内視鏡システム
Claims (10)
- 撮像部を備える内視鏡と、この内視鏡が着脱自在に接続されて前記撮像部により生成された撮像画像の信号が入力される外部制御装置と、前記外部制御装置に接続され画像情報を表示する表示装置と、を備える内視鏡システムであって、
前記撮像部が、2次元配列された複数の受光部と、各受光部にそれぞれ蓄積された電荷信号を前記受光部の並び方向である主走査方向に沿って読み出すことを前記主走査方向に直交する副走査方向に向けて複数回繰り返す走査読み出しを行う走査駆動部と、を有し、
前記走査駆動部は、前記主走査方向に並ぶ前記受光部のラインの走査読み出しをそれぞれ副走査方向に順次行って、全ての前記受光部から前記電荷信号を読み出す第1の撮像モードと、
前記受光部のラインの走査読み出しを、副走査方向に所定ライン飛び越しながら順次行うと共に、飛び越されたラインから前記所定ライン飛び越しながら順次行うことで、前記撮像画像を構成する全ラインを水平走査して前記受光部から前記電荷信号を読み出す第2の撮像モードと、
が切替え自在であり、
前記外部制御装置が、前記撮像部によって静止画情報を取得する場合に前記第1の撮像モードに切替え、動画像情報を取得する場合に前記第2の撮像モードに切り替えて前記表示装置に表示される前記撮像画像の画面端部にシャギーを発生させる内視鏡システム。 - 請求項1記載の内視鏡システムであって、
前記内視鏡の撮像部の動きを検出して、前記外部制御装置に検出信号を出力する動き検出部を備え、
前記外部制御装置が、前記内視鏡の動き検出部からの検出情報から得られる変化速度が所定値を超えた場合に、前記第2の撮像モードに切り替える内視鏡システム。 - 請求項1記載の内視鏡システムであって、
前記内視鏡が、被検体内に挿入する内視鏡挿入部の先端側に形成され湾曲自在な湾曲部と、該湾曲部を湾曲操作するための湾曲操作部と、該湾曲操作部からの操作を検出する操作検出部と、を有し、
前記外部制御装置が、前記操作検出部により前記湾曲操作部の操作を検出した場合に前記第2の撮像モードに切り替える内視鏡システム。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項記載の内視鏡システムであって、
前記第2の撮像モードが、未走査の第1のラインを選択して水平走査し、該第1のラインに対応する各受光部から前記電荷信号を読み出す第1の読み出し走査と、前記第1のラインから前記副走査方向に所定ライン飛び越した未走査の第2のラインを選択して水平走査し、該第2のラインに対応する各受光部から前記電荷信号を読み出す第2の読み出し走査とを、前記第1のラインと前記第2のラインとの間隔を前記所定ラインに保持しつつ、前記副走査方向下端まで繰り返した後、副走査方向上端から未走査のラインを選択して前記第1の読み出し走査と前記第2の読み出し走査とを、前記副走査方向下端まで繰り返すことを、複数回実行するモードである内視鏡システム。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の内視鏡システムであって、
正方格子状に配置された前記複数の受光部が、ベイヤー配列にされたカラーフィルタで覆われてそれぞれ異なる色成分の光を検出し、
前記第2の撮像モードが、前記副走査方向に飛び越す所定ライン数を2ラインとするものであり、
前記外部制御装置が、特定の第1のラインと、該第1のラインから前記副走査方向に飛び越して選択される第2のラインとの2ラインに対応する各受光部から読み出した電荷信号を用い、前記各受光部から読み出したそれぞれ一色分の色成分に対して、該色成分とは異なる色成分の信号を補間する同時化処理を行う同時化手段を備え、
前記第2の撮像モード時に、前記各受光部から読み出した電荷信号の色成分と、前記同時化処理によって得られた色成分との信号から撮像画像データを生成する内視鏡システム。 - 撮像部を備える内視鏡と、この内視鏡が着脱自在に接続されて前記撮像部により生成された撮像画像の信号が入力される外部制御装置と、前記外部制御装置に接続され画像情報を表示する表示装置と、を備える内視鏡システムであって、
前記撮像部が、2次元配列された複数の受光部と、各受光部にそれぞれ蓄積された電荷信号を前記受光部の並び方向である主走査方向に沿って読み出すことを前記主走査方向に直交する副走査方向に向けて複数回繰り返す走査読み出しを行う走査駆動部と、を有し、
前記走査駆動部は、前記主走査方向に並ぶ前記受光部のラインの走査読み出しをそれぞれ副走査方向に順次行って、全ての前記受光部から前記電荷信号を読み出す第1の撮像モードと、
前記受光部のラインの走査読み出しを、隣接する前記受光部のラインを2ライン連続して水平走査してから次の2ラインを飛び越すことを繰り返して、全ての前記受光部から前記電荷信号を読み出す第2の撮像モードと、
が切替え自在であり、
前記外部制御装置が、前記撮像部によって静止画情報を取得する場合に前記第1の撮像モードに切替え、動画像情報を取得する場合に前記第2の撮像モードに切り替えて前記表示装置に表示される前記撮像画像の画面端部にシャギーを発生させる内視鏡システム。 - 請求項6記載の内視鏡システムであって、
前記内視鏡の撮像部の動きを検出して、前記外部制御装置に検出信号を出力する動き検出部を備え、
前記外部制御装置が、前記内視鏡の動き検出部からの検出情報から得られる変化速度が所定値を超えた場合に、前記第2の撮像モードに切り替える内視鏡システム。 - 請求項6記載の内視鏡システムであって、
前記内視鏡が、被検体内に挿入する内視鏡挿入部の先端側に形成され湾曲自在な湾曲部と、該湾曲部を湾曲操作するための湾曲操作部と、該湾曲操作部からの操作を検出する操作検出部と、を有し、
前記外部制御装置が、前記操作検出部により前記湾曲操作部の操作を検出した場合に前記第2の撮像モードに切り替える内視鏡システム。 - 請求項6記載の内視鏡システムであって、
正方格子状に配置された前記複数の受光部が、ベイヤー配列にされたカラーフィルタで覆われてそれぞれ異なる色成分の光を検出し、
前記外部制御装置が、特定のラインと、該特定のラインに続いて選択される次ラインとの2ラインに対応する各受光部から読み出した電荷信号を用い、前記2ラインに対応する各受光部から読み出されるそれぞれ一色分の色成分である電荷信号に対し、前記色成分とは異なる色成分の信号を補間する同時化処理を行う同時化手段を備え、
前記第2の撮像モード時に、前記各受光部から読み出される電荷信号の色成分と、前記同時化処理によって得られる色成分の信号から撮像画像データを生成する内視鏡システム。 - 請求項1〜請求項9のいずれか1項記載の内視鏡システムであって、
前記内視鏡と前記外部制御装置との間を接続する信号線が、前記撮像画像の信号をシリアル伝送する内視鏡システム。
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