CN103648364B - 摄像系统 - Google Patents

Abstract

摄像系统具有：受光元件，其从多个像素输出光电转换后的电信号作为图像信息；发送部，其将所述受光元件输出的所述图像信息发送到外部；接收部，其接收从外部周期性地发送的同步信号；VD运算电路，其针对所述接收部接收到的所述同步信号，进行对该同步信号的周期实施规定的运算的处理；以及TG，其根据以基于所述VD运算电路的运算结果的值为周期的第2同步信号，对所述发送部进行控制。

Description

摄像系统

技术领域

本发明涉及配设在内窥镜前端的摄像装置和包含具有该摄像装置的内窥镜的摄像系统。

背景技术

近年来，在医疗用领域和工业用领域中广泛使用具有摄像元件的内窥镜。

并且，还公知有如下技术：由以装卸自如的方式与内窥镜连接的被称为处理器的信号处理装置负责内窥镜的各种信号处理，构成内窥镜系统。

进而，在这种内窥镜系统中，还公知有如下例子：在处理器侧具有内窥镜图像的显示控制用的同步信号生成单元，另一方面，在内窥镜插入部的前端部配设摄像元件的动作用的同步信号的生成部。

在该例中，配设在内窥镜插入部的前端部且生成摄像元件的动作用的同步信号的单元具有如下功能：输入来自处理器侧的同步信号生成部的外部同步信号，并使内部的同步信号追随该外部同步信号。

该情况下，对配设在内窥镜插入部前端的同步信号生成单元和处理器进行连接的缆线涉及比较长的距离（作为同步信号的发送例，参照日本特开2009-45113号公报）。

但是，如上所述，由于对配设在内窥镜插入部前端的摄像元件或同步信号生成单元和处理器进行连接的缆线为比较长的距离，并且，在使用内窥镜装置的手术现场还在接近的位置配设较多的电刀等噪声产生源，所以，因外界干扰导致的噪声容易混入该连接缆线，由此，可能造成所传送的同步信号紊乱等影响。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供如下的摄像装置：在配设在内窥镜前端的摄像装置输入外部同步信号并使内部的同步信号追随该外部同步信号的情况下，针对所输入的外部同步信号，能够降低混入外界干扰的噪声的影响。

发明内容

用于解决课题的手段

本发明的一个方式的摄像系统具有：摄像部，其从多个像素输出光电转换后的电信号作为图像信息；发送部，其将所述摄像部输出的所述图像信息发送到外部；接收部，其接收从外部周期性地发送的同步信号；运算单元，其针对所述接收部接收到的所述同步信号，进行对该同步信号的周期实施规定的运算的处理；以及发送控制部，其根据以基于所述运算单元的运算结果的值为周期的第2同步信号，对所述发送部进行控制。

附图说明

图1是示出本发明的第1实施方式的具有摄像装置的摄像系统的整体结构的图。

图2是示出第1实施方式的具有摄像装置的摄像系统中的电气系统的结构的图。

图3是示出本发明的由于外界干扰而紊乱的同步信号的一例的图。

图4是示出本发明的第3实施方式的具有摄像装置的摄像系统中的针对由于外界干扰而紊乱的同步信号的处理例的图。

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）

如图1所示，本发明的第1实施方式的具有摄像装置的摄像系统1具有：内窥镜2，其具有摄像元件100；光源装置3，其以装卸自如的方式连接有内窥镜2，对内窥镜2提供照明光；作为信号处理装置的处理器4，其以装卸自如的方式连接有内窥镜2，进行规定的信号处理；以及作为显示装置的监视器5，其显示由处理器4生成的图像信号作为内窥镜图像。

内窥镜2具有被插入体腔内的细长的插入部6、在该插入部6的后端设置的操作部7、以及从该操作部7延伸出的通用软线8。通用软线8在其基端附近或中途分支为光导软线9和信号软线（信号缆线）10。光导软线9的端部的光源用连接器11以装卸自如的方式与光源装置3连接，信号软线10的端部的信号用连接器12以装卸自如的方式与处理器4连接。

在插入部6、操作部7、通用软线8内贯穿插入有用于传送照明光的光导13。而且，通过将光源用连接器11与光源装置3连接，由光导13传送来自光源装置3的照明光，从安装在照明窗上的光导前端面射出所传送的照明光，该照明窗设置在插入部6的前端部14上。另外，也可以采用如下结构：将光源用连接器11和信号用连接器12是一体的连接器与光源装置3连接，通过连接光源装置3和处理器4的缆线，与处理器4交换信号用连接器12的信号。

在前端部14中，与照明窗相邻地设有观察窗（摄像窗），在观察窗上安装有形成被照明的患部等被摄体的光学像的物镜15。在该物镜15的成像位置配设有例如由CMOS图像传感器构成的摄像元件（以下简记为CIS）100。

所述CIS100经由贯穿插入到插入部6和通用软线8内的综合同轴缆线101而与设于信号用连接器12内部的连接器16连接，并且，该连接器16以装卸自如的方式与处理器4连接。

处理器4具有产生摄像元件等的动作所需要的多个电源电压的电源的未图示的电源电路、对从摄像元件输出的摄像信号进行规定的信号处理的信号处理电路（图1中未图示）、进行包含所述电源电路和信号处理电路在内的控制的控制电路（图1中未图示）。

图2是示出本实施方式的具有摄像装置的摄像系统中的电气系统的结构的框图。

本实施方式的摄像元件（CIS）100由所谓的CMOS（互补型金属氧化膜半导体）图像传感器构成，其构成为具有：受光元件111，其配置在所述物镜15的成像位置；AFE（模拟前端）112，其从由受光元件111输出的信号中去除噪声并进行数字化；同步重叠电路113，其在作为AFE112的输出信号的影像信号中重叠同步信号；P/S转换电路114，其用于将该影像信号转换为发送用的串行信号并输出到外部；发送部115，其用于将该串行信号输出到外部；接收部116，其接收来自外部的例如处理器4的垂直同步信号（VD）等；VD运算电路117，其在规定的情况下对由所述接收部116接收到的来自外部的同步信号（从处理器4接收到的垂直同步信号（VD））实施规定的运算；以及定时发生器（TG）118，其生成该CIS100中的自己的同步信号，并且，使自己的同步信号追随由所述VD运算电路117实施了规定的运算后的外部同步信号，作为该CIS100中的各种同步信号提供到各电路。

另外，在本实施方式中，设由所述定时发生器（TG）118生成的同步信号为第1基准同步信号，设由所述VD运算电路117实施了规定的运算后的外部同步信号为第2基准同步信号。

另一方面，所述处理器4构成为具有：接收部121，其接收从所述CIS100发送的具有影像数据的影像信号（串行信号）；S/P转换电路122，其将由该接收部121接收到的重叠有同步信号的影像信号（串行信号）转换为并行信号；信号处理部123，其对接收到的影像信号实施规定的信号处理并将其输出到所述监视器5等；定时发生器（TG）125，其生成该处理器4中的图像处理用的垂直同步信号（VD）并提供给各种电路；以及发送部124，其向所述CIS100发送从该定时发生器（TG）125提供的该处理器4中的垂直同步信号（VD）。

并且，虽然没有图示，但是，在处理器4中，除了上述电路以外，还具有产生摄像元件等的动作所需要的多个电源电压的电源的未图示的电源电路、以及进行所述电源电路和所述信号处理部等的控制的控制电路等电路。

所述综合同轴缆线101从所述CIS100的输出端起在所述插入部6中延伸，进而贯穿插入通用软线8内，经由设于所述信号用连接器12内部的连接器16，以装卸自如的方式与处理器4连接。

该综合同轴缆线101是连接所述CIS100和处理器4的缆线，除了传送提供到所述CIS100的电源以外，还收发从该CIS100发送的重叠有同步信号的影像信号（串行信号）、从处理器4发送的垂直同步信号（VD）等。

并且，该综合同轴缆线101由基于插入部6的外装部件的屏蔽部件屏蔽。进而，该屏蔽部件与基于操作部7的外装部件的屏蔽部件、基于通用软线8的外装部件的屏蔽部件和信号用连接器12的屏蔽部件等电连接。

这样，在本实施方式中，对综合同轴缆线101实施一定的噪声对策，但是，近年来，内窥镜日益要求细径化且缆线本身的直径也变细，与此相伴，成为要求更高的耐噪声对策的状况。

而且，如本申请发明那样，当采用在内窥镜前端配设CIS100、必须从处理器4侧以比较长的距离传送同步信号的结构的情况下，关于因外界干扰导致的噪声的混入对策，要求比以往更高的对应。

本申请发明通过以下所示的解决手段，如上所述降低混入因外界干扰导致的噪声的影响。

图3是示出本发明的由于外界干扰而紊乱的同步信号的一例的图。

在本第1实施方式中，在处理器4的定时发生器（TG）125中生成垂直同步信号（VD），经由综合同轴缆线101发送到CIS100。这里，在综合同轴缆线101中传送的垂直同步信号（VD）中，如图3所示，可能由于因外界干扰导致的噪声的影响而使同步信号的一部分的周期紊乱。

与此相对，VD运算电路117检测由接收部116依次接收到的该外部同步信号（垂直同步信号（VD））的周期，针对该检测到的周期，施加时间轴上的低通滤波并实施求出平均值的运算。进而，VD运算电路117将基于所求出的平均值的垂直同步信号（VD）作为第2基准同步信号输出到定时发生器（TG）118。

定时发生器（TG）118使自己生成的同步信号（第1基准同步信号）追随由所述VD运算电路117实施了运算后的垂直同步信号（VD），将其提供到各种电路。

在本实施方式中，如下所述计算上述平均值。

即，当设VD运算电路117中依次检测到的k个同步信号的周期中的、第n个接收到的同步信号的周期为周期（Tn）时，在本实施方式中，求出平均值（Tave）作为移动平均值，即，

Tave=Σ（Tn-i）/k这里i=1～k。

如以上说明的那样，在本第1实施方式的具有摄像装置的摄像系统中，即使在从处理器侧发送的垂直同步信号（VD）中混入因外界干扰导致的噪声而使同步信号的周期紊乱，也能够降低该紊乱的影响。

（第2实施方式）

本发明的第2实施方式的具有摄像装置的摄像系统采用与上述第1实施方式相同的结构，但是，VD运算电路117中的运算方法不同。由于其他结构与第1实施方式相同，所以这里省略详细说明。

在本实施方式中，VD运算电路117检测由接收部116依次接收到的该外部同步信号（垂直同步信号（VD））的周期，对该检测到的周期实施求出加权平均值的运算。

然后，与第1实施方式同样，VD运算电路117将基于所求出的平均值的垂直同步信号（VD）作为第2基准同步信号输出到定时发生器（TG）118，定时发生器（TG）118使自己生成的同步信号（第1基准同步信号）追随由所述VD运算电路117实施了运算后的垂直同步信号（VD），将其提供给各种电路。

在本第2实施方式中，在求解加权平均值时，根据周期（Tn）与之前刚过去的平均值（Tave）的差分（偏离量），设定该周期（Tn）的权重。

另外，当调整权重系数使得相对于过去的平均值（Tave）与周期（Tn）的差分具有负相关时，平均值（Tave）的稳定度提高。

如以上说明的那样，在本第2实施方式的具有摄像装置的摄像系统中，与上述同样，即使在从处理器侧发送的垂直同步信号（VD）中混入因外界干扰导致的噪声而使同步信号的周期紊乱，也能够降低该紊乱的影响。

（第3实施方式）

本发明的第3实施方式的具有摄像装置的摄像系统采用与上述第1实施方式相同的结构，但是，VD运算电路117中的运算方法不同。由于其他结构与第1实施方式相同，所以这里省略详细说明。

图4是示出本发明的第3实施方式的具有摄像装置的摄像系统中的针对由于外界干扰而紊乱的同步信号的处理例的图。

在本第3实施方式中，与上述第1实施方式同样，在处理器4的定时发生器（TG）125中生成垂直同步信号（VD），将其发送到CIS100，然后，VD运算电路117检测由接收部116依次接收到的该外部同步信号（垂直同步信号（VD））的周期，针对该检测到的周期，施加时间轴上的低通滤波，与上述第1实施方式同样地实施求出平均值的运算。

这里，VD运算电路117在进行该运算时，在接收到相对于当前的平均值具有规定阈值以上的时间差的同步信号的情况下，判定为由于混入因外界干扰导致的噪声而输入了伪信号，无视对该接收信号实施的运算（将运算结果除外），继续进行下一运算。

然后，VD运算电路117将基于所求出的平均值的垂直同步信号（VD）作为第2基准同步信号输出到定时发生器（TG）118，定时发生器（TG）118使自己生成的同步信号（第1基准同步信号）追随由所述VD运算电路117实施了运算后的垂直同步信号（VD），将其提供到各种电路。

如以上说明的那样，在本第3实施方式中，也与所述第1实施方式同样，即使在从处理器侧发送的垂直同步信号（VD）中混入因外界干扰导致的噪声而使同步信号的周期紊乱，也能够降低该紊乱的影响。

另外，在上述实施方式中，以在CMOS图像传感器内具有配设在内窥镜插入部的前端且生成摄像控制用的同步信号的单元的摄像系统为例，但是，本发明不限于此，例如，也可以应用于具有如下内窥镜的摄像系统：该内窥镜将所谓的CCD配设在内窥镜插入部的前端，并且将生成摄像控制用的同步信号的单元配设在该CCD附近。

并且，本发明不限于上述实施方式，能够在不改变本发明主旨的范围内进行各种变更、改变等，部分地组合上述实施方式等而构成的实施方式也属于本发明。

本申请以2012年3月1日在日本申请的日本特愿2012-45822号为优先权主张的基础进行申请，将上述公开内容引用到本申请说明书、权利要求书和附图中。

Claims (5)

1.一种摄像装置，该摄像装置具有：

受光元件，其配置在物镜对被摄体像的成像位置处；

第1定时发生器，其生成第1基准同步信号；以及

接收部，其接收在第2定时发生器中生成并经由缆线传送的外部同步信号，该第2定时发生器设置在处理器中，该处理器具有对从所述受光元件输出的图像信号进行处理的信号处理部；

其特征在于，所述摄像装置还具有：

运算电路，其依次检测所述接收部接收到的多个所述外部同步信号的周期，实施求出该检测出的多个所述外部同步信号的周期的平均值的运算，生成以基于该运算结果的值为周期的第2基准同步信号，

所述第1定时发生器以使所述第1基准同步信号追随所述第2基准同步信号的方式生成所述第1基准同步信号。

2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

所述运算电路针对所述接收部接收到的所述外部同步信号，对该外部同步信号的周期实施时间轴上的低通滤波，求出该外部同步信号的周期的平均值。

3.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

所述运算电路依次检测所述接收部接收到的多个所述外部同步信号的周期，求出该检测出的多个所述外部同步信号的周期的加权平均，在求解该加权平均值时，根据作为该加权平均值的计算对象的周期与之前刚计算出的所述多个周期的平均值的偏离量，变更对多个所述外部同步信号的周期进行加权平均时的权重。

4.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

所述运算电路在针对所述外部同步信号的运算结果超过规定的范围的情况下，将基于该运算结果的值除外，接着，计算由所述接收部接下来接收的所述外部同步信号的平均值。

5.一种摄像系统，该摄像系统具有：

摄像装置，其具有受光元件，该受光元件配置在物镜对被摄体像的成像位置处；

处理器，其经由缆线与所述摄像装置连接，具有对图像信号进行处理的信号处理部，所述图像信号是所述受光元件对所述被摄体进行摄像而得到的；

第1定时发生器，其设在所述摄像装置中，生成第1基准同步信号；

第2定时发生器，其设在所述处理器中，周期性地生成外部同步信号；

发送部，其设在所述处理器中，向所述摄像装置发送所述外部同步信号；以及

接收部，其设在所述摄像装置中，接收从所述发送部发送的所述外部同步信号；

其特征在于，所述摄像系统还具有：

运算电路，其设在所述摄像装置中，依次检测所述接收部接收到的所述外部同步信号的周期，实施求出该检测出的多个所述外部同步信号的周期的平均值的运算，生成以基于该运算结果的值为周期的第2基准同步信号，

所述第1定时发生器使所述第1基准同步信号追随所述第2基准同步信号，并将所述第1基准同步信号提供给设于所述摄像装置内的各种电路。