CN103347433A - 医疗设备 - Google Patents

Abstract

医疗设备具有：照明部，其对被检体照射特殊光；摄像部，其取入根据所述特殊光的照射而产生的返回光；帧率设定部，其设定所述摄像部中的帧率；以及电荷读出控制部，其根据所述帧率设定部的设定值，选择在所述摄像部中读出的像素并且控制读出期间，能够一边维持摄像图像的明亮度一边调整帧率，减少特殊光观察时应该观察的部位的遗漏。

Description

医疗设备

技术领域

本发明涉及适于荧光观察的医疗设备。

背景技术

近年来，使用分子标靶药剂的癌诊断技术受到关注。出现了如下方法：在向活体的对象部位散布或注入将癌细胞中特异发现的活体蛋白质作为目标的荧光探针（荧光药剂）后，根据在该对象部位发出的荧光来判别有无癌。该方法在消化道领域的癌的早期发现中是有用的。

在内窥镜装置中，能够利用该技术进行诊断。即，经由内窥镜插入部对被摄体照射来自光源装置的激励光，并在设于插入部的摄像部中捕捉来自聚集在癌处的荧光药剂的荧光，从而进行癌的存在诊断和恶性度等质的诊断。

但是，例如在大肠粘膜的诊断中，将内窥镜插入部插入大肠内，一边移动插入部一边观察大肠粘膜，发现作为荧光药剂的聚集区域（标记聚集区域）的荧光区域。

但是，由于标记聚集区域微小，所以，在内窥镜插入部的移动速度较快的情况下、或被摄体的运动激烈的情况下等，有时标记聚集区域仅在一瞬间进入摄像部的视野内。因此，遗漏标记聚集区域的风险增大。

因此，在被摄体与内窥镜的相对速度较快的情况下，考虑提高摄像部的帧率而使动画的追随性提高从而减低遗漏风险的方法。例如，在日本国特开2007-313170号公报中公开了能够调整帧率的内窥镜系统。

但是，当提高帧率时，用于进行荧光检测的曝光时间缩短，摄像图像变暗，存在荧光区域的视觉辨认性降低的问题。另外，不限于荧光观察时，在进行窄带观察等特殊光观察的情况下也产生同样问题。

本发明的目的在于，提供如下的医疗设备：能够在维持摄像图像的明亮度的同时调整帧率，减少特殊光观察时应该观察的部位的遗漏。

发明内容

用于解决课题的手段

本发明的一个方式的医疗设备具有：照明部，其对被检体照射特殊光；摄像部，其取入根据所述特殊光的照射而产生的返回光；帧率设定部，其设定所述摄像部中的帧率；以及电荷读出控制部，其根据所述帧率设定部的设定值，选择在所述摄像部中读出的像素并且控制读出期间。

附图说明

图1是示出本发明的第1实施方式的医疗设备的框图。

图2是示出荧光观察的状况的说明图。

图3是示出通过图2的荧光观察而得到的动态图像71的各帧的说明图。

图4是用于说明来自摄像部的图像信号的读出和照明光的照射定时的关系的说明图。

图5是用于说明从摄像部读出的像素的说明图。

图6是示出CMOS传感器的结构的示意电路图。

图7是用于说明本发明的第1实施方式的动作的时序图。

图8是用于说明本发明的第1实施方式的动作的流程图。

图9是用于说明本发明的第2实施方式的时序图。

图10是示出本发明的第3实施方式的框图。

图11是示出本发明的第4实施方式的框图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

（第1实施方式）

图1是示出本发明的第1实施方式的医疗设备的框图。

首先，参照图2～图6对变更帧率的本实施方式的方法进行说明。图2是示出荧光观察的状况的说明图。

在大肠粘膜61等管腔内插入内窥镜插入部63。在内窥镜插入部63上设有未图示的摄像部，在图2中，利用虚线示出摄像部的观察范围。一边使内窥镜插入部63向图2的箭头方向移动，一边进行管腔内的大肠粘膜61的荧光观察。另外，在大肠粘膜61的一部分中存在有荧光药剂聚集的标记聚集区域62。

图3是示出通过图2的荧光观察而得到的动态图像71的各帧的说明图。

设于内窥镜插入部63中的摄像部对管腔内进行摄像并输出动态图像。如图3所示，在动态图像71的各帧中，对大肠粘膜61进行摄像，并且，对与标记聚集区域62对应的图像部分72、73进行摄像。在内窥镜插入部63的移动速度较快的情况下，动态图像71的各帧中的对标记聚集区域62进行摄像的期间较短（帧数较少）。因此，存在观察者容易遗漏标记聚集区域62的图像72、73这样的缺点。另外，在由于搏动等而使被摄体（粘膜）的运动激烈的情况下，也产生同样课题。并且，不限于荧光观察时，在窄带观察等特殊光观察时也产生同样课题。

因此，在本实施方式中，根据设于内窥镜插入部等中的摄像部与被摄体的相对速度来切换摄像部的帧率，由此，在摄像部与被摄体的相对速度较快的情况下，通过提高帧率，使动画的追随性提高，降低遗漏风险。

该情况下，在本实施方式中，通过对用于进行荧光观察的激励光和参照光的照射定时和来自摄像部的读出进行控制，提高帧率而不会缩短用于进行荧光检测的曝光时间。由此，在提高帧率的情况下，也能够防止摄像图像变暗，提高荧光区域的视觉辨认性。

图4和图5用于说明本实施方式中的该处理。图4是用于说明来自摄像部的图像信号的读出和照明光的照射定时的关系的说明图，图5是用于说明从摄像部读出的像素的说明图。图4（a）和图5（a）示出摄像部与被摄体的相对速度比较慢的情况下的控制，图4（b）和图5（b）示出摄像部与被摄体的相对速度比较快的情况下的控制。另外，在图5中，通过四边框仅示出像素区域的一部分区域的纵横6×6像素。

在本实施方式中，如后所述，作为对来自被摄体的荧光图像进行摄像的摄像元件，使用CMOS传感器。而且，根据帧率而从CMOS传感器进行间疏读出。

图6是示出CMOS传感器的结构的示意电路图。CMOS传感器以矩阵状配置像素，各像素由光电二极管PD、放大部A和开关S构成。光电二极管PD根据所受的光而产生电荷。基于在光电二极管PD中产生的电荷而导致的电压变化通过放大部A进行放大后，经由开关S输出到列线CA。

1列的全部开关S与共同的列线CA连接，通过使相同行的开关S同时接通，从相同行的全部像素经由各列线CA向各CDS电路80供给信号。通过未图示的垂直扫描电路按照每行选择性地接通开关S，由此，经由列线CA输出全部像素的信号。

各CDS电路80从经由各列线CA输入的信号中去除复位噪声后，分别输出到各ADC81。各ADC81将所输入的信号转换为数字信号后进行输出。关于各ADC81的输出，通过未图示的水平扫描电路而依次输出。

当通过水平扫描电路而使1行像素的读出结束时，进行下1行的像素的读出。另外，每当1行像素的读出结束时，按照每行对各像素进行复位。

在图4（a）、（b）中，各水平线表示时间轴，表示摄像部的各读出行中的处理。1个水平线对应于1个读出行，各水平线上的粗线部分表示摄像元件的1行的像素的读出期间。另外，在图4（a）、（b）中，为了附图的简化，水平线的数量与摄像元件的实际行数不同。

图4（a）示出从摄像元件中读出摄像元件的全部行的像素的情况。如图4（a）所示，当粗线所示的1行的读出结束时，进行下一行的读出。图4（a）所示的读出期间是全部行的读出、即1个画面的读出所需要的期间。在该读出期间结束且经过规定消隐期间后，如图4（a）的粗线所示，按照每行进行下一个画面的读出。

如上所述，每当1行的读出结束时，对读出结束的行的像素进行复位。图4的粗线与粗线之间的期间是在各行的像素中进行曝光的可曝光期间。如图4所示，在根据每行而不同的偏移定时产生可曝光期间。

在内窥镜中，由于摄像部被插入体腔内，所以，仅在对被摄体照射照明光的期间内，照明光的返回光入射到摄像部并在像素中蓄积电荷。因此，可曝光期间中的照射照明光的期间成为实际的曝光期间。

但是，在荧光观察中，不仅是用于产生荧光的激励光，有时还对被摄体照射用于取得插入部位的形状的参照光。以时间分割的方式照射激励光和参照光，通过对照射激励光而得到的荧光图像和照射参照光而得到的参照光图像进行合成，能够生成可同时观察插入部位的形状和标记聚集区域的合成观察图像。例如，通过按照每1帧期间对激励光和参照光进行切换，得到合成观察图像。

在图4（a）的粗线的读出期间内，进行读出之前的行是前一帧的可曝光期间，进行读出之后的行是后一帧的可曝光期间。因此，在读出中，当照射激励光或参照光时，跨越前后的帧进行曝光，所以，激励光和参照光混合，无法得到荧光图像和参照光图像。

由于该理由，在本实施方式中，如图4（a）所示，激励光照射期间和参照光照射期间被设定为读出期间与读出期间之间的消隐期间。为了提高帧率，当考虑读出的高速化的限制时，考虑缩短消隐期间的方法。但是，在以画面为单位切换照射激励光和参照光等多种照明光的情况下，需要在消隐期间内照射照明光，所以，通过缩短消隐期间，照明期间即曝光期间也被缩短，来自摄像元件的图像变暗。特别地，与激励光对应的荧光比较暗，由于曝光期间的缩短可能导致标记聚集区域的视觉辨认性显著劣化。

因此，在本实施方式中，为了提高帧率而不缩短曝光期间，对像素进行间疏读出。图5（a）、（b）通过斜线部示出不进行读出的像素。图5（a）对应于图4（a），示出读出全部像素的情况。与此相对，在高帧率模式下，如图5（b）所示，间疏读出像素。例如，在图5（b）的例子中，按照每1列且每1行读出像素。因此，1行中读出的像素数成为全部像素读出的1/2，1行的读出所需要的时间成为读出1行的全部像素的时间的大约1/2。并且，由于读出1个画面的行数的1/2的行数的像素，所以，能够以进行1个画面的全部行的读出的时间的大约1/2的时间进行1个画面的读出。

图4（b）示出这种间疏读出的例子，1个画面的读出期间为图4（a）的1个画面的读出期间的大约1/4。与此相对，在本实施方式中，如图4（b）所示，激励光和参照光的照明期间与图4（a）相同。该情况下，由于1个画面的读出期间也被缩短，所以，能够提高帧率。

通过进行图4（b）所示的读出控制和与该读出控制对应的照明定时的控制，能够提高帧率而不会缩短曝光期间。另外，图4和图5的例子示出在水平和垂直方向上分别对1/2像素进行间疏的例子，但是，间疏的间隔等能够适当设定。

（电路结构）

在图1中，内窥镜2构成为具有：照明光学系统21，其对被摄体射出从光源装置3供给并由光导7传送的光；白色光观察用摄像部22；荧光观察用摄像部23；模式切换开关24，其能够进行与内窥镜装置1的观察模式的切换有关的操作；以及帧率选择开关53，其用于进行帧率的切换。

白色光观察用摄像部22构成为具有：物镜光学系统22a，其使被摄体的像成像；以及CMOS传感器22b，其按照物镜光学系统22a的成像位置而配置具有原色滤镜的摄像面。

CMOS传感器22b的驱动由处理器4内的摄像元件驱动器48控制，通过对成像在摄像面上的来自被摄体的返回光实施光电转换，生成摄像信号并输出到处理器4。

荧光观察用摄像部23构成为具有：物镜光学系统23a，其使被摄体的像成像；单色的CMOS传感器23b，其按照物镜光学系统23a的成像位置而配置摄像面；以及激励光截止滤镜23c，其配置在CMOS传感器23b的前级。

CMOS传感器23b的驱动由处理器4的摄像元件驱动器48控制，通过对成像在摄像面上的来自被摄体的返回光实施光电转换，生成摄像信号并输出到处理器4。CMOS传感器23b具有像素的选择读出功能，构成为能够通过摄像元件驱动器48来控制读出画面中的哪个像素。

激励光截止滤镜23c形成为具有如下的光学特性：遮断从后述激励光LED31b发出的激励光的波段，并且使从该激励光所激励的荧光药剂等荧光物质发出的荧光的波段、从后述参照光LED31c发出的参照光的波段分别透射。

模式切换开关24将与手术医生的操作对应的操作信号输出到模式切换电路41。手术医生能够通过模式切换开关来指定白色光观察模式、荧光观察模式。

在本实施方式中，在内窥镜2中（例如操作部等中）设有帧率选择开关53。帧率选择开关53输出用于根据手术医生的操作来选择帧率的帧率选择信号。

另外，示出将帧率选择开关53设置在内窥镜2中的例子，但是，也可以设置在处理器4的未图示的前面面板或键盘等上。

光源装置3具有LED光源部31、LED驱动器32、使在LED光源部31中发出的光会聚并供给到光导7的会聚光学系统33。LED光源部31构成为具有白色光LED31a、激励光LED31b、参照光LED31c、半透半反镜31d、半透半反镜31e、反射镜31f。白色光LED31a构成为能够发出包含R（红色）、G（绿色）和B（蓝色）的各波段的白色光（例如400-690nm的可视光）。

激励光LED31b构成为能够发出可激励荧光药剂等荧光物质的波段的激励光（例如700nm的近红外光）。参照光LED31c构成为能够发出不与从激励光LED31b发出的激励光的波段重复、且不与从该激励光所激励的荧光药剂等荧光物质发出的荧光的波段重复的波段的参照光（例如800nm的近红外光）。

半透半反镜31d配置在白色光LED31a与会聚光学系统33之间的光路上，构成为具有如下的光学特性：使从白色光LED31a发出的白色光向会聚光学系统33侧透射，并且，使经由半透半反镜31e射出的激励光和参照光向会聚光学系统33侧反射。

半透半反镜31e配置在半透半反镜31d与反射镜31f之间的光路上，构成为具有如下的光学特性：使从激励光LED31b发出的激励光向半透半反镜31d侧反射，并且，使经由反射镜31f射出的参照光向半透半反镜31d侧透射。反射镜31f构成为具有如下的光学特性：使从参照光LED31c发出的参照光向半透半反镜31e侧反射。

LED驱动器32构成为能够供给用于对设于LED光源部31中的各LED进行驱动的驱动电流。因此，例如伴随从LED驱动器32对LED光源部31供给的驱动电流的大小的变化，从LED光源部31发出的光（白色光、激励光和参照光）的强度变化。或者，也可以以脉冲波形来供给照明期间中的驱动电流，通过脉冲宽度的调整来改变光的强度。

另一方面，LED驱动器32进行动作，使得根据处理器4的控制，使设于LED光源部31中的各LED发光或消光。即，LED驱动器32根据观察模式对LED光源部31进行控制。观察模式能够通过模式切换开关24来设定。

模式切换电路41生成用于使内窥镜装置1的各部进行与通过模式切换开关24的操作而选择出的观察模式对应的动作的模式切换控制信号，并输出到调光控制电路42、LED驱动器32和摄像元件驱动器48。

调光控制电路42在调光电路50中设定与观察模式对应的明亮度的目标值等。调光电路50被调光控制电路42设定与观察模式对应的明亮度的目标值，根据所设定的目标值和摄像信号的电平，生成用于对摄像信号的明亮度进行调整的调光信号，并输出到LED驱动器32。

还向LED驱动器32提供来自定时发生器51的定时信号。定时发生器51生成用于使处理器4的各部的动作适当同步的定时信号并输出。例如，在内窥镜装置1被切换为荧光观察模式的情况下，定时发生器51生成用于使处理器4的各部进行与激励光LED31b发光（或消光）的期间和参照光LED31c发光（或消光）的期间同步的动作的定时信号，并进行输出。

LED驱动器32在根据从处理器4的模式切换电路41输出的模式切换控制信号检测到内窥镜装置1被切换为白色光观察模式时，进行动作以使白色光LED31a发光，并且使激励光LED31b和参照光LED31c消光。并且，LED驱动器32在根据从模式切换电路41输出的模式切换控制信号检测到内窥镜装置1被切换为荧光观察模式时，进行动作以使白色光LED31a消光，并且使激励光LED31b和参照光LED31c交替发光。

处理器4具有进行色彩平衡调整处理的色彩平衡调整电路43、进行与信号分配有关的动作的多路转换器44、同时化存储器45a、45b和45c、进行规定图像处理的图像处理电路46、以及进行D/A转换处理的DAC47a、47b和47c。

在白色光观察模式下从CMOS传感器22b输出的摄像信号和在荧光观察模式下从CMOS传感器23b输出的数字摄像信号均被输入到处理器4。色彩平衡调整电路43根据来自定时发生器51的定时信号，对数字摄像信号实施色彩平衡调整处理并输出到选择器44。

选择器44根据来自定时发生器51的定时信号，按照模式将从色彩平衡调整电路43输出的摄像信号分离为3个通道的信号，将分离后的各信号分配给同时化存储器45a、45b和45c并输出。同时化存储器45a、45b和45c具有能够临时存储从选择器44输出的各信号的结构。例如，在白色光观察模式时，在同时化存储器45a、45、45c中分别存储有从摄像信号分离出的各颜色成分的信号。并且，在荧光观察模式时，在同时化存储器45a、45、45c中存储有基于通过激励光曝光而得到的荧光图像和通过参照光曝光而得到的参照图像的信号。

图像处理电路46根据来自定时发生器51的定时信号，同时读入存储在同时化存储器45a、45b和45c中的各通道的信号后，对该读入的各信号实施伽马校正等图像处理。然后，图像处理电路46将实施了伽马校正等图像处理后的各信号分别分配给第1颜色通道（例如R成分）、第2颜色通道（例如G成分）和第3颜色通道（例如B成分），并输出到DAC47a、47b和47c。

从图像处理电路46输出的第1～第3颜色通道的信号在DAC47a、47b和47c中分别被转换为模拟信号后，输出到监视器5。由此，在监视器5中显示与各观察模式对应的观察图像。

另外，DAC47a、47b、47c的输出还被提供给编码电路49。编码电路49对所输入的信号进行编码处理，输出到归档装置52。归档装置52对所输入的编码数据进行归档。

从定时发生器51向摄像元件驱动器48供给定时信号，摄像元件驱动器48对CMOS传感器22b和CMOS传感器23b进行驱动。例如，摄像元件驱动器48在根据模式切换电路41的模式切换控制信号检测到内窥镜装置1被切换为白色光观察模式时，使CMOS传感器22b进行驱动，并且使CMOS传感器23b的驱动停止。并且，摄像元件驱动器48在根据模式切换控制信号检测到内窥镜装置1被切换为荧光观察模式时，使CMOS传感器23b进行驱动，并且使CMOS传感器22b的驱动停止。

在本实施方式中，通过来自帧率选择开关53的帧率选择信号对LED驱动器32、定时发生器51和摄像元件驱动器48进行控制。例如，能够通过帧率选择信号来指定通常帧率模式和高帧率模式。在通常帧率模式下，例如进行图4（a）所示的读出和照明控制。

即，该情况下，定时发生器51生成与CMOS传感器23b的水平和垂直像素数对应的定时信号，根据该定时信号，产生用于驱动水平扫描电路和垂直扫描电路的各种定时信号、例如水平同步信号、垂直同步信号、消隐信号。摄像元件驱动器48使用来自定时发生器51的各种定时信号，驱动COMS传感器23b，按照每行读出CMOS传感器23b的所有行。当各行的读出结束时，摄像元件驱动器48在对各行的像素进行复位后成为可曝光状态。当COMS传感器23b的所有行的像素读出结束时，在基于消隐信号的消隐期间后，摄像元件驱动器48进行下一个画面的读出。

并且，定时发生器51还对LED驱动器32输出消隐信号。LED驱动器32根据模式切换控制信号和帧率选择信号来控制照射。在荧光观察模式时，LED驱动器32在消隐信号所示的消隐期间内交替照射激励光和参照光。由此，在荧光观察模式时指示了通常帧率模式的情况下，LED驱动器32在图4（a）所示的定时交替照射激励光和参照光。

另一方面，在指定了高帧率模式的情况下，例如进行图4（b）所示的读出和照明控制。即，该情况下，定时发生器51生成与CMOS传感器23b的水平和垂直像素数对应的定时信号，并且，根据该定时信号，产生用于高速驱动水平扫描电路和垂直扫描电路的各种定时信号、例如水平同步信号、垂直同步信号、消隐信号。

摄像元件驱动器48使用来自定时发生器51的各种定时信号，驱动COMS传感器23b，从CMOS传感器23b进行间疏读出。例如，摄像元件驱动器48从CMOS传感器23b按照每1列进行间疏读出，并且按照每1行进行间疏读出。即，该情况下，与全部像素读出的情况相比，水平周期大约为1/2，垂直周期也大约为1/2。因此，该情况下的1个画面的读出期间为全部像素读出时的大约1/4。

当读出行的间疏读出结束时，摄像元件驱动器48对读出行的像素进行复位。另外，摄像元件驱动器48也可以针对间疏后的行进行像素的复位。当COMS传感器23b的读出行的像素读出结束时，在基于消隐信号的消隐期间后，摄像元件驱动器48进行下一个画面的读出。

在本实施方式中，定时发生器51在通常帧率模式和高帧率模式的任意模式的情况下均设定充分的消隐期间。例如，定时发生器51在通常帧率模式和高帧率模式中设定相同的消隐期间。由此，在荧光观察模式时，LED驱动器32也在充分期间的消隐期间内交替照射激励光和参照光。这样，在荧光观察模式时指示了高帧率的情况下，LED驱动器32例如在图4（b）所示的定时交替照射激励光和参照光。

接着，参照图7的时序图和图8的流程图对这样构成的实施方式的动作进行说明。图7（a1）～（f1）示出通常帧率模式下的控制，图7（a2）～（f2）示出高帧率模式下的控制。图7（a1）、（a2）示出读出开始信号，图7（b1）、（b2）对应于图4（a）、（b），图7（c1）、（c2）示出摄像图像输出，图7（d1）、（d2）示出消隐信号，图7（e1）、（e2）示出激励光照射定时，图7（f1）、（f2）示出参照光照射定时。

手术医生通过对模式切换开关24进行操作，指定白色光观察模式和荧光观察模式。模式切换电路41生成基于模式切换开关24的操作的模式切换控制信号，将所生成的模式切换控制信号输出到调光控制电路42、LED驱动器32和摄像元件驱动器48。

现在，假设例如通过手术医生指示了白色光观察模式。该情况下，LED驱动器32根据模式切换控制信号，使白色光LED31a发光，并且使激励光LED31b和参照光LED31c消光。摄像元件驱动器48根据模式切换控制信号，使CMOS传感器22b进行驱动，并且使CMOS传感器23b的驱动停止。

由此，从光源装置3供给的白色光经由光导7和照明光学系统21向被摄体射出，该白色光的返回光（反射光）在CMOS传感器22b的摄像面上成像。然后，从CMOS传感器22b输出对白色光的返回光（反射光）进行摄像而得到的摄像信号。

从CMOS传感器22b输出的摄像信号被输入到调光电路50。调光电路50根据模式切换控制信号，生成用于将摄像信号的明亮度调整为白色光观察模式下的明亮度的目标值的调光信号，并输出到LED驱动器32。LED驱动器32根据调光信号改变对白色光LED31a供给的驱动电流，从而使摄像信号的明亮度与目标值一致。

另一方面，从CMOS传感器22b输出的摄像信号依次经过色彩平衡调整电路43、选择器44、同时化存储器45a～45c、图像处理电路46和DAC47a～47c的各部后，作为影像信号而输出到监视器5。这样，在监视器5中显示与白色光观察模式对应的观察图像（彩色图像）。

接着，假设手术医生进行被检体的荧光观察。手术医生在对被检体内部的期望观察部位进行观察之前，对被检体投放聚集在该期望观察部位的病变组织处的荧光药剂。然后，手术医生通过一边观看监视器5中显示的观察图像一边进行内窥镜2的插入操作，使内窥镜2的前端部配置在被检体内的期望观察部位附近。然后，在这种状态下，手术医生通过对模式切换开关24进行操作，选择荧光观察模式。

模式切换电路41在检测到通过模式切换开关24的操作而选择了荧光观察模式时，生成与荧光观察模式对应的模式切换控制信号，并输出到调光控制电路42、LED驱动器32和摄像元件驱动器48。

LED驱动器32根据模式切换控制信号，使白色光LED31a消光并使激励光LED31b发光，或者使激励光LED31b和参照光LED31c交替发光。另外，LED驱动器32根据来自定时发生器51的定时信号，对使激励光LED31b发光和消光的期间以及使参照光LED31c发光和消光的期间进行控制。并且，摄像元件驱动器48根据模式切换控制信号，使CMOS传感器23b进行驱动，并且使CMOS传感器22b的驱动停止。

现在，假设指示了通常帧率模式。该情况下，定时发生器51、摄像元件驱动器48和LED驱动器32根据来自帧率选择开关53的帧率选择信号，使处理从图8的步骤S1转移到步骤S2，在步骤S2～S5中进行通常帧率模式的设定。即，进行通常帧率所需要的各种定时信号的产生、全部像素读出的设定和通常消隐期间的设定。

即，定时发生器51产生图7（d1）所示的消隐信号。该消隐信号被设定为CMOS传感器23b中的各画面的读出期间之间的期间内。

消隐信号被供给到LED驱动器32，LED驱动器32在从消隐信号所示的消隐期间的开始后的规定延迟时间到消隐期间的结束为止的期间内，从LED光源部31射出激励光或参照光（图7（e1）、（f1）、图7（b1）的斜线部）。基于这些激励光和参照光的照射的来自被摄体的返回光在CMOS传感器23b中成像为光学像，在CMOS传感器23b的各像素中蓄积电荷。这样，在CMOS传感器23b的可曝光期间中的消隐期间内，得到基于激励光或参照光的摄像图像。

摄像元件驱动器48根据来自定时发生器51的各种定时信号，生成用于指示COMS传感器23b的读出开始定时的读出开始信号（图7（a1）），发送到CMOS传感器23b。CMOS传感器23b与读出开始信号的上升沿的定时同步地开始进行读出。另外，该情况下，摄像元件驱动器48指示CMOS传感器23b读出全部像素。这样，在图7（c1）的高电平期间内，从CMOS传感器23b按照每行依次读出基于激励光或参照光的照明的曝光期间中蓄积的电荷的信号。从CMOS传感器23b读出的荧光图像和参照光图像被供给到处理器4进行处理，在监视器5上显示合成观察图像。

这里，由于内窥镜2与被摄体的相对速度比较快，所以，假设操作者对帧率选择开关53进行操作而指示高帧率模式。该情况下，定时发生器51、摄像元件驱动器48和LED驱动器32根据帧率选择信号，使处理从步骤S1转移到步骤S6，在步骤S6～S9中进行高速帧率模式的设定。

即，定时发生器51根据帧率选择信号生成与高帧率模式对应的高频率的定时信号。并且，摄像元件驱动器48根据帧率选择信号，从CMOS传感器23b进行间疏读出。

并且，在高帧率模式时，定时发生器51输出图7（d2）所示的消隐信号。如图7（d2）所示，与通常帧率模式时相比，高帧率模式时的消隐信号的周期较短，但是消隐期间没有变化。LED驱动器32在从消隐信号所示的消隐期间的开始后的规定延迟时间到消隐期间的结束为止的期间内，从LED光源部31射出激励光或参照光（图7（e2）、（f2）、图7（b2）的斜线部）。基于这些激励光和参照光的照射的来自被摄体的返回光在CMOS传感器23b中成像为光学像，在CMOS传感器23b的各像素中蓄积电荷。这样，在CMOS传感器23b的可曝光期间中的消隐期间内，得到基于激励光或参照光的摄像图像。

另一方面，摄像元件驱动器48根据来自定时发生器51的各种定时信号，生成用于指示COMS传感器23b的读出开始定时的读出开始信号（图7（a2）），发送到CMOS传感器23b。CMOS传感器23b与读出开始信号的上升沿的定时同步地开始进行读出。该情况下，摄像元件驱动器48指示CMOS传感器23b进行间疏读出。

例如，摄像元件驱动器48指示CMOS传感器23b进行隔1列且隔1行的读出。CMOS传感器23b以隔1列且隔1行的方式在图7（c2）的高电平期间内输出基于蓄积电荷的信号。从CMOS传感器23b读出的荧光图像和参照光图像被供给到处理器4，输出到监视器5。该情况下，1个画面的读出期间为全部像素读出时的读出期间的1/4。

这样，进行图7（a2）～（f2）所示的高帧率的读出。在该高帧率模式时，激励光和参照光的照射时间也与通常帧率模式时相同，摄像图像不会变暗。

这样，在本实施方式中，在摄像部与被摄体的相对速度比较快的情况下，进行高帧率的读出。由此，在所摄像的动态图像中对标记聚集区域进行摄像的张数增加，能够降低标记聚集区域遗漏的风险。并且，在高帧率模式时，不会缩短消隐期间，通过间疏读出来缩短读出期间从而提高速率，在高帧率模式时，也能够确保充分的消隐期间，由于延长了激励光和参照光等的照射期间，所以，能够得到充分明亮度的图像。

另外，在上述实施方式中，对通常帧率模式和高帧率模式这2种帧率的动作进行了说明，但是，显而易见，也可以设定3种以上的帧率，通过操作者的操作而以3种帧率中的期望帧率进行动作。

并且，在上述实施方式中，说明了在荧光观察时以高帧率进行读出的例子，但是，显而易见，在窄带光观察等特殊光观察时，在摄像部与被摄体的相对速度比较快的情况下，也可以使用上述实施方式的方法进行高帧率的读出。

并且，在上述实施方式中，说明了在照射激励光和参照光这2种照明光的情况下在消隐期间内进行照射的例子，但是，如仅照射激励光进行荧光观察的情况等那样，在照射1种照明光的情况下，也可以在消隐期间内进行照射。关于在CMOS传感器中存在运动的被摄体的摄像图像，根据旋转快门，由于每行的曝光期间的差异而产生变形。与此相对，如本实施方式那样，通过在读出期间内不进行照射，具有能够消除基于旋转快门而导致的变形影响的效果。

并且，在上述实施方式中，假设1帧的读出时间受COMS传感器的读出速度限制，示出通过读出像素的间疏处理来提高每1帧的读出速度的形式。但是，在实际的内窥镜中，不仅受CMOS传感器的读出速度限制，还假设受将读出后的影像信号传送到处理器时的信号传送速度限制。因此，除了上述实施方式中的读出像素的间疏处理以外，还可以进行如下的组合（binning）读出：在CMOS传感器的读出时对4个像素的信号进行相加处理，作为1个像素的信号进行读出。通过组合读出，削减了向处理器传送的图像信号的信息量，所以，能够缩短每1帧的读出时间，而不受所述传送速度限制。

（第2实施方式）

图9是用于说明本发明的第2实施方式的时序图。图9（a1）～（f1）和图9（a2）～（f2）分别对应于图7（a2）～（f2）。

本实施方式的硬件结构与第1实施方式相同，本实施方式与第1实施方式的不同之处在于LED驱动器32的照明控制和摄像元件驱动器48的读出控制。

在本实施方式中，如图9（a1）～（f1）、（a2）～（f2）所示，LED驱动器32在从1个画面的读出期间结束后的规定延迟时间后到下一个画面的读出期间结束的规定时间前的期间内，从LED光源31射出激励光或参照光。即，在CMOS传感器23b的各行的可曝光期间的大致全部期间内对被摄体照射激励光和照明光。

另一方面，摄像元件驱动器48在各行的读出结束后对各行的像素进行复位。在复位后，在各行的像素中进行曝光。因此，在本实施方式中，摄像元件驱动器48进行如下控制：在1个画面的读出结束后的规定延迟时间后，使用电子快门功能暂且丢弃按照各行蓄积的电荷，重新按照各行依次开始进行曝光。

由此，在图9（b1）、（b2）的斜线部所示的期间内进行基于激励光的荧光的曝光和参照光的曝光。

在这样构成的实施方式中，对摄像元件驱动器48提供来自定时发生器的各种定时信号，摄像元件驱动器48对CMOS传感器23b发送读出开始信号（图7（b1）、（b2））。CMOS传感器23b与读出开始信号同步地开始进行读出，按照每行依次输出摄像数据。

另一方面，LED驱动器32根据消隐信号，在消隐期间开始后的规定延迟时间后开始进行激励光或参照光的发光，在下一个画面读出结束时刻之前的期间内持续进行发光。

摄像元件驱动器48通过各行的读出结束而对CMOS传感器23b的摄像电荷进行复位。在各行的复位后照射激励光或参照光，在刚刚复位之后在各像素中开始进行曝光，但是，摄像元件驱动器48进行如下控制：在1个画面的读出期间的结束后，使用电子快门功能暂且丢弃此前暂定蓄积的电荷，重新按照各行依次开始进行曝光。

由此，如图9（b1）、（b2）所示，各行的实际曝光期间为与消隐期间相同的时间。相对于图9（a1）～（f1）的通常帧率模式，在图9（a2）～（f2）的高帧率模式下，1个画面的读出期间被缩短，帧率提高。与此相对，曝光期间在通常帧率模式和高帧率模式中相同。

因此，在本实施方式中，也能够得到与第1实施方式相同的效果。另外，在本实施方式中，来自LED光源31的光的照射期间与白色光观察模式时相同，照明控制容易。

（第3实施方式）

图10是示出本发明的第3实施方式的框图。在图10中，对与图1相同的结构要素标注相同标号并省略说明。

在本实施方式中，与上述各实施方式的不同之处在于，代替帧率选择开关53而设置运动检测部91。在上述各实施方式中，操作者通过对帧率选择开关53进行操作，选择多个帧率中的任意一个帧率。与此相对，在本实施方式中，检测摄像部的运动，根据检测到的运动，选择多个帧率中的任意一个帧率。

在内窥镜2前端的荧光观察用摄像部23的附近配设有用于检测白色光观察用摄像部22和荧光观察用摄像部23的运动的运动检测部91。运动检测部91例如由加速度传感器等构成，根据摄像部22、23的运动，输出用于选择帧率的帧率选择信号。运动检测部91输出摄像部22、23的运动越快则选择越高帧率的帧率选择信号。

运动检测部91例如可以检测摄像部22、23的加速度，求出一定时间内的平均加速度，根据平均加速度位于哪个范围内，来决定要选择的帧率。例如，如果平均加速度位于规定阈值以内，则运动检测部91输出用于指示通常帧率模式的帧率选择信号，当平均加速度超过规定阈值时，运动检测部91可以输出用于指示高帧率模式的帧率选择信号。

在这样构成的实施方式中，通过运动检测部91检测摄像部22、23的运动。运动检测部91输出摄像部22、23的运动越快则选择越高帧率的帧率选择信号。

来自运动检测部91的帧率选择信号被提供给定时发生器51、摄像元件驱动器48和LED32。此后的动作与上述各实施方式相同，设定基于帧率选择信号的读出期间，另一方面，激励光和参照光的曝光期间被设定为大致恒定，而与帧率无关。

由此，在本实施方式中，通过一边确保充分的明亮度一边进行高帧率的读出，也能够降低观察部位遗漏的风险。

并且，在本实施方式中，由于自动进行帧率的切换，所以便利性优良。

（第4实施方式）

图11是示出本发明的第4实施方式的框图。在图11中，对与图10相同的结构要素标注相同标号并省略说明。

在本实施方式中，与第3实施方式的不同之处在于，代替运动检测部91而设置运动检测电路95。在处理器4内设有运动检测电路95。从图像处理电路46对运动检测电路95供给图像信号。运动检测电路95根据以时间序列输入的图像信号的前后帧的运算结果，检测摄像部与被摄体的相对运动。

例如，运动检测电路95提取图像中的被摄体的边缘部等特征点，根据前后帧的特征点的移动量来估计摄像部与被摄体的相对速度。运动检测电路95求出相对移动量位于哪个范围内，根据所求出的范围来设定帧率。即，相对移动量越大，则运动检测电路95决定为越高的帧率。运动检测电路95将表示所决定的帧率的帧率选择信号输出到定时发生器51、摄像元件驱动器48和LED驱动器32。

另外，如果前后帧间的特征点的相对移动量为规定阈值以内，则运动检测电路95输出用于指示通常帧率模式的帧率选择信号，当相对移动量超过规定阈值时，运动检测电路95可以输出用于指示高帧率模式的帧率选择信号。

其他结构、作用和效果与第3实施方式相同。另外，在本实施方式中，检测摄像部与被摄体的相对运动，在摄像部和被摄体双方运动的情况下，也能够设定有效的帧率。

另外，在第3和第4实施方式中，说明了通过运动检测部91或运动检测电路95检测摄像部等的运动、并根据运动自动变更帧率的例子，但是，也可以在监视器上显示运动的检测结果，如第1和第2实施方式那样，根据操作者的操作来变更帧率。

本申请以2011年6月21日在日本申请的日本特愿2011-137752号为优先权主张的基础进行申请，上述公开内容被引用到本申请说明书、权利要求书和附图中。

Claims (13)

1.一种医疗设备，其特征在于，该医疗设备具有：

照明部，其对被检体照射特殊光；

摄像部，其取入根据所述特殊光的照射而产生的返回光；

帧率设定部，其设定所述摄像部中的帧率；以及

电荷读出控制部，其根据所述帧率设定部的设定值，选择在所述摄像部中读出的像素并且控制读出期间。

2.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在于，

所述电荷读出控制部通过根据所述帧率对读出像素进行间疏的处理来进行所述读出期间的控制，并且，读出期间的相互之间的消隐期间的长度恒定而与所述帧率无关。

3.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在于，

所述电荷读出控制部根据所述帧率的设定值将多个像素的信息转换为一个像素的信息并读出，并且，读出期间的相互之间的消隐期间的长度恒定而与所述帧率无关。

4.根据权利要求2或3所述的医疗设备，其特征在于，

所述照明部在所述消隐期间内照射所述特殊光。

5.根据权利要求2或3所述的医疗设备，其特征在于，

所述照明部在从所述消隐期间的开始到下一个消隐期间的开始的期间内照射所述特殊光。

6.根据权利要求5所述的医疗设备，其特征在于，

所述摄像部按照每行在暂且丢弃基于所述返回光的电荷后开始进行曝光，从而在各行中以相同曝光时间进行曝光。

7.根据权利要求4所述的医疗设备，其特征在于，

所述照明部照射激励光作为所述特殊光。

8.根据权利要求5所述的医疗设备，其特征在于，

所述照明部照射激励光作为所述特殊光。

9.根据权利要求4所述的医疗设备，其特征在于，

除了所述激励光以外，所述照明部还以时间序列照射参照光。

10.根据权利要求5所述的医疗设备，其特征在于，

除了所述激励光以外，所述照明部还以时间序列照射参照光。

11.根据权利要求1～3中的任意一项所述的医疗设备，其特征在于，

所述帧率设定部根据用户操作来变更所述设定值。

12.根据权利要求1～3中的任意一项所述的医疗设备，其特征在于，

在所述摄像部的附近具有加速度检测部，

所述帧率设定部根据所述加速度检测部的检测结果来变更所述设定值。

13.根据权利要求1～3中的任意一项所述的医疗设备，其特征在于，

所述医疗设备具有：

图像处理部，其根据由所述电荷读出部读出的信号生成图像信号；以及

运动检测部，其根据所述图像信号检测特征点，通过计算帧间的移动距离来检测所述特征点的运动，

所述帧率设定部根据所述运动检测部的检测结果来变更所述设定值。

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