CN104039213A - 摄像单元和摄像系统 - Google Patents

Abstract

提供能够容易地判断摄像单元内部的异常部位的摄像单元和摄像系统。摄像单元具有：摄像部，其具有接收来自摄像对象的光并进行光电转换的摄像元件；分支部，其将从摄像部输入的包含图像信息的信号分支成2个信号；第1转换部，其对分支后的一个信号进行将其转换为光信号的转换处理；第2转换部，其对分支后的另一个信号进行将其转换为电信号的转换处理；第1输出部，其将由第1转换部转换后的光信号输出到外部；第2输出部，其将由第2转换部转换后的电信号输出到外部；检测部，其检测与摄像单元连接的单元；以及控制部，其进行如下控制：在检测到的单元是控制单元的情况下，使第1输出部输出光信号，在检测到的单元是检查单元的情况下，使第2输出部输出电信号。

Description

摄像单元和摄像系统

技术领域

本发明涉及具有摄像元件和光学部件的摄像单元和摄像系统。

背景技术

以往，以数字照相机和数字摄像机为首，具有摄像功能的便携电话机、用于观察被检者的脏器内部的内窥镜系统等进行各种应对的电子摄像系统登场。其中，内窥镜系统具备具有对被检者的脏器内部进行摄像的摄像单元的内窥镜装置、以及对该内窥镜装置进行控制的控制单元。摄像单元在具有挠性的细长的插入器具的前端部中内置安装有摄像元件。通过将该插入器具插入到体腔内，能够进行被检部位的观察等。

摄像单元安装有CCD图像传感器或CMOS图像传感器等摄像元件，通过透镜等光学系统在摄像元件的受光部中形成被摄体的光学像，通过对该光学像的图像信号进行光电转换处理，对被摄体的图像数据进行摄像。

近年来，为了进行顺畅的诊断和处置，要求体内图像的高精细化。在这种状况下，为了传送与高精细化对应的信息量较多的图像信号，提出了如下的内窥镜系统：，将电信号转换为光信号，使用光纤缆线将该转换后的光信号传送到信号处理装置(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-260066号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，现有的内窥镜系统使用光纤缆线将图像信息传送到信号处理装置(控制单元)，其传送路径仅是基于光纤缆线的路径。摄像单元在转换部中将来自摄像元件的图像信号转换为光信号后，将该光信号输出到外部。

此时，在从摄像单元得到的图像信息存在异常的情况下、或未从摄像单元得到图像信息的情况下，控制单元例如能够通过更换光纤缆线来判断是摄像单元侧的异常还是光纤缆线侧的异常。

但是，在摄像单元侧的异常的情况下，由于传送路径仅是基于光纤缆线的路径，所以，在其内部，很难判断是摄像元件侧存在异常还是将图像信号转换为光信号的转换部存在异常。

本发明是鉴于上述而完成的，其目的在于，提供能够容易地判断摄像单元内部的异常部位的摄像单元和摄像系统。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题并实现目的，本发明的摄像单元以能够通信的方式与动作控制用的控制单元连接，在该控制单元的控制下进行摄像对象的摄像，另一方面，该摄像单元以能够通信的方式与导通检查用的检查单元连接以供进行导通检查，其特征在于，该摄像单元具有：摄像部，其具有接收来自所述摄像对象的光并进行光电转换的摄像元件；分支部，其将从所述摄像部输入的包含图像信息的信号分支成2个信号；第1转换部，其被输入由所述分支部分支后的信号中的一个信号，对该输入的信号进行将其转换为光信号的转换处理；第2转换部，其被输入由所述分支部分支后的信号中的另一个信号，对该输入的信号进行将其转换为电信号的转换处理；第1输出部，其将由所述第1转换部转换后的所述光信号输出到外部；第2输出部，其将由所述第2转换部转换后的所述电信号输出到外部；检测部，其检测与该摄像单元连接的单元；以及控制部，其进行如下控制：在由所述检测部检测到的单元是所述控制单元的情况下，使所述第1输出部输出所述光信号，在由所述检测部检测到的单元是所述检查单元的情况下，使所述第2输出部输出所述电信号。

并且，本发明的摄像单元的特征在于，在上述发明中，所述检测部通过检测光纤缆线的连接，来检测所述控制单元的连接。

并且，本发明的摄像单元的特征在于，在上述发明中，所述控制部进行如下控制：使与所述控制单元连接时由所述第2输出部输出的信息量少于与所述检查单元连接时由所述第2输出部输出的信息量。

并且，本发明的摄像系统的特征在于，该摄像系统具有：上述发明的摄像单元；所述控制单元，其具有以能够通信的方式与所述第1输出部连接并接收来自所述摄像单元的信号的第1接收部、和根据该第1接收部接收到的信号生成图像信息的第1图像处理部；所述检查单元，其具有以能够通信的方式与所述第2输出部连接并接收来自所述摄像单元的信号的第2接收部、和根据该第2接收部接收到的信号生成图像信息的第2图像处理部；以及显示部，其根据由所述第1图像处理部或所述第2图像处理部生成的图像信息进行图像显示。

并且，本发明的摄像系统的特征在于，在上述发明中，所述控制单元还具有第3接收部，该第3接收部以能够通信的方式与所述第2输出部连接并接收来自所述摄像单元的信号，所述第1图像处理部根据该第3接收部接收到的信号生成图像信息。

发明效果

根据本发明，在摄像单元的内部设置对摄像部取得的信号进行分支的分支部和与分支部连接的多个输出部，根据所连接的单元对将信号输出到外部的输出路径进行变更，所以，发挥能够容易地判断摄像单元内部的异常部位的效果。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的内窥镜系统的整体结构的示意图。

图2是示出本发明的实施方式的内窥镜系统的控制单元和内窥镜装置的前端部上搭载的摄像单元的框图。

图3是示出本发明的实施方式的内窥镜系统的内窥镜装置的前端部上搭载的摄像单元和检查单元的框图。

图4是示出本发明的实施方式的变形例的内窥镜系统的控制单元和内窥镜装置的前端部上搭载的摄像单元的框图。

具体实施方式

下面，与附图一起对用于实施本发明的方式进行详细说明。另外，本发明并不由以下实施方式限定。并且，以下说明中参照的各图只不过以能够理解本发明的内容的程度概略地示出形状、大小和位置关系。即，本发明不限于各图中例示的形状、大小和位置关系。另外，在以下的说明中，作为摄像系统的例子，对内窥镜系统进行说明。

首先，对实施方式中的内窥镜系统进行说明。图1是示出本实施方式的内窥镜系统1的整体结构的示意图。如图1所示，本实施方式1中的内窥镜系统1具有：内窥镜装置2，其具有对被检者的脏器内部进行摄像的摄像单元；动作控制用的控制单元3，其对该内窥镜装置2进行控制；以及显示单元4，其与控制单元3连接，显示由内窥镜装置2进行摄像而得到的摄像图像等。

内窥镜装置2具有细长的插入部21、位于该插入部21的基端侧且由内窥镜装置操作者把持的操作部22、以及从该操作部22的侧部延伸的挠性的通用软线23。通用软线23内置有光纤缆线和电气系统缆线等。

插入部21具有内置了具有CCD等摄像元件的摄像单元的前端部24、由多个弯曲件构成且弯曲自如的弯曲部25、设置在该弯曲部25的基端侧的长条且具有挠性的挠性管部26。摄像单元以能够通信的方式与动作控制用的控制单元3连接，在控制单元3的控制下进行摄像对象的摄像，另一方面，摄像单元以能够通信的方式与导通检查用的检查单元6(参照图3)连接，以用于进行导通检查。

在通用软线23的靠控制单元3侧的端部设有以拆装自如的方式与光源装置连接的光导连接器、用于将由CCD等进行光电转换后的被摄体像的电信号传送到控制单元3的电触点部、用于对前端部24的喷嘴输送空气的送气接头等(未图示)。另外，光源装置内置有卤素灯等，将来自卤素灯的光作为照明光供给到经由光导连接器连接的内窥镜装置2。

在操作部22中设有使弯曲部25在上下方向和左右方向上弯曲的弯曲旋钮27、将活检钳子和激光探针等处置器具插入到体腔内的处置器具插入部28、进行信号处理装置、控制装置或送气、送水、送气单元等周边设备的操作的多个开关29。在处置器具插入部28的处置器具插入口中插入有处置器具的内窥镜装置2经由设于内部的处置器具贯穿插入用通道使处置器具的前端处置部突出，例如通过活检钳子进行采集患部组织的活检等。

控制单元3对摄像元件供给电源，从摄像元件输入光电转换后的电信号，对由摄像元件摄像而得到的电信号进行处理，使所连接的显示单元4显示图像，并且，进行摄像元件的增益调整等的控制以及用于进行驱动的驱动信号的输出。

显示单元4具有显示部41，该显示部41在控制单元3的控制下，显示由摄像元件摄像而得到的摄像图像。

接着，对内窥镜装置2的前端部24上搭载的摄像单元的结构和控制单元的结构进行说明。图2是示出本实施方式的内窥镜系统1的控制单元3和内窥镜装置2的前端部24上搭载的摄像单元5的框图。

控制单元3具有：控制部30，其对包含摄像单元5的内窥镜系统1整体进行控制；接收部31(第1接收部)，其从摄像单元5接收从摄像单元5输出的光信号；以及图像处理部32(第1图像处理部)，其对接收部31接收到的光信号进行处理(转换为电信号的转换处理)，生成显示在显示部41上的图像的图像信息。

摄像单元5具有对摄像单元5整体进行控制的控制部50、取得被摄体的图像的图像取得部51、检测与摄像单元5连接的其他单元的检测部52。

图像取得部51由以下部分构成：光学成像部511，其由多个透镜构成；摄像部512，其具有接收来自摄像对象的光并进行光电转换的摄像元件；分支部513，其对从摄像部512输入的包含图像信息的信号进行分支；第1转换部514，其被输入由分支部513分支后的信号中的一个信号，对该输入的信号进行转换处理；第1输出部515，其将由第1转换部514转换后的信号输出到摄像单元5的外部；第2转换部516，其被输入由分支部513分支后的信号中的另一个信号，对该输入的信号进行转换处理；以及第2输出部517，其将由第2转换部516转换后的信号输出到摄像单元5的外部。

光学成像部511具有使来自外部的光会聚的多个透镜。多个透镜例如以各自的中心位于同一轴上的方式组装在透镜保持架等上。另外，透镜保持架例如由耐腐蚀钢形成，至少外侧被遮光。

摄像部512具有至少接收来自摄像对象的光并进行光电转换的摄像元件。另外，也可以在摄像元件上载置棱镜，由摄像元件接收入射到棱镜并折曲的光。

摄像元件是CCD或CMOS图像传感器等所例示的裸芯片状的半导体元件，具有接收来自被摄体的光并对被摄体的图像进行摄像的摄像功能。在摄像元件中，在芯片基板的上表面形成有接收来自被摄体的光并对该接收的光进行光电转换处理的受光部。在摄像单元5完成时，摄像元件例如配置成，使得光学成像部511的透镜的光轴和受光部表面大致平行。

利用配置成格子形状等规定形状的像素群和为了高效会聚光而形成在像素群上的微型透镜等实现受光部。受光部的表面呈长方形，受光部形成在摄像元件的芯片基板上的规定位置。

摄像部512根据由摄像元件的受光部接收并进行光电转换处理后的电信号来生成被摄体的图像信号，将该生成的图像信号输出到分支部513。

分支部513在控制部50的控制下，将从摄像部512输入的信号分支成2个信号，将它们输出到第1转换部514和/或第2转换部516。

第1转换部514将从分支部513输入的作为电信号的图像信号转换为光信号。第1转换部514例如具有将包含图像信号的电信号转换为光信号的E/O转换模块。第1转换部514在将电信号转换为光信号后，将其输出到第1输出部515。

第2转换部516将从分支部513输入的作为电信号的图像信号转换为由第2输出部517输出的方式的电信号。该电信号的转换包括模拟/数字转换、频率特性的调整等。第2转换部516在对电信号进行转换后，将其输出到第2输出部517。

在摄像单元5上连接有外部单元的情况下，检测部52取得所连接的单元的信息，将所取得的单元检测信息输出到控制部50。控制单元3的接收部31与摄像单元5(第1输出部515和第2输出部517)中的任意一方机械连接。检测部52例如通过光纤缆线(通用软线23)是否与第1输出部515连接，来判断是否连接了控制单元3。

在本实施方式中，如图2所示，在摄像单元5(内窥镜装置2)与控制单元3连接的情况下，摄像单元5和控制单元3通过第1输出部515和接收部31以能够通信的方式连接。此时，检测部52取得所连接的单元的信息，将所连接的单元的检测信息输出到控制部50。控制部50根据从检测部52取得的单元检测信息，对分支部513、第1输出部515和第2输出部517进行控制。

由此，控制单元3从摄像单元5接收由第1转换部514转换后的包含图像信息的光信号，所以，在控制单元3与摄像单元5之间，能够传送与高精细化对应的信息量较多的图像信号。

控制部30根据接收部31接收的光信号，使图像处理部32对该光信号进行处理并生成图像信息，根据该图像信息使显示单元4的显示部41进行图像显示。由此，观察者能够确认显示部41显示的图像，并判断从摄像单元5得到的图像是否存在异常。

图3是示出本实施方式的内窥镜系统1的内窥镜装置2的前端部24上搭载的摄像单元5和导通检查用的检查单元6的框图。检查单元6能够对摄像元件供给电源，检查摄像单元5的输出状态，该检查单元6具有对检查单元6整体进行控制的控制部60、从摄像单元5接收由摄像单元5输出的光信号的接收部61(第2接收部)、对接收部61接收的光信号进行处理并生成图像信息的图像处理部62(第2图像处理部)、进行与由图像处理部62生成的图像信息对应的图像的显示的显示部63。

如图3所示，在摄像单元5(内窥镜装置2)与检查单元6连接的情况下，摄像单元5和检查单元6通过第2输出部517和接收部61以能够通信的方式连接。此时，检测部52取得所连接的单元的信息，将所连接的单元的检测信息输出到控制部50。控制部50根据从检测部52取得的单元检测信息，对分支部513、第1输出部515和第2输出部517进行控制。即，控制部50进行如下控制：在由检测部52检测到的单元是控制单元3的情况下，使第1输出部515输出光信号，在检测到的单元是检查单元6的情况下，使第2输出部517输出电信号。

控制部60根据接收部61接收的电信号，使图像处理部62对该电信号进行处理并生成图像信息，根据该图像信息使显示部63进行图像显示。由此，观察者能够确认显示部63显示的图像，并判断摄像部512进行摄像而得到的图像是否存在异常。

这里，由于由第2转换部516转换后的信号是包含图像信息的电信号，所以，摄像单元5与检查单元6之间传送的信息量比控制单元3与摄像单元5之间传送的信息量少。例如，作为电信号传送的信息量是作为光信号传送的信息量的几十分之一～几百分之一左右。由此，与控制单元3和摄像单元5之间相比，进行信息量减少的信号传送，但是，能够确认不同输出形式的信号中的图像。另外，使用光纤缆线在接收部31与第1输出部515之间传送光信号，但是，由于该光纤缆线为玻璃制，所以，与电信号用的信号线缆相比，在屈曲和扭转方面较差，可能在观察中途断线。与此相对，由于传送电信号的线缆可以使用在屈曲和扭转方面较强的材质形成，所以，不容易引起断线，能够进行更加可靠的信号传送。

如上所述，摄像单元5根据所连接的单元而改变信号的输出路径和输出形式，将包含图像信息的信号传送到所连接的单元。此时，摄像单元5在与控制单元3连接的情况下，输出由第1转换部514转换后的光信号，在与检查单元6连接的情况下，输出由第2转换部516转换后的电信号。另外，摄像单元5以能够通信的方式与控制单元3和检查单元6中的任意一方连接。

由此，在从摄像单元5得到的图像存在异常的情况下，观察者通过确认各显示部41、63上显示的图像，能够判断是摄像部512、分支部513侧的异常还是第1转换部514和第1输出部515侧的异常。

并且，在摄像单元5与控制单元3连接的情况下，摄像单元5的控制部50优选使与控制单元3连接时由第2输出部517输出的信息量小于与检查单元6连接时由第2输出部517输出的信息量，更加优选使与控制单元3连接时第2输出部517的输出为0。由此，能够抑制不必要的输出，能够减小电力消耗和由于通电而引起的发热。

根据上述实施方式，在摄像单元的内部设置对摄像部取得的信号进行分支的分支部和与分支部连接的多个输出部，根据所连接的单元对输出路径进行变更，所以，能够容易地判断摄像单元内部的异常部位。

图4是示出本实施方式的变形例的内窥镜系统的控制单元3a和内窥镜装置2的前端部24上搭载的摄像单元5a的框图。在上述实施方式中，说明了控制单元3以能够通信的方式仅与一个输出部(第1输出部515)连接的情况，但是，如变形例的控制单元3a那样，也可以以能够通信的方式与多个输出部连接。

变形例的控制单元3a具有：控制部30a，其对包含摄像单元5a的内窥镜系统整体进行控制；第1接收部31a(第1接收部)，其以能够通信的方式与摄像单元5a的第1输出部515连接，接收从第1输出部515输出的光信号；第2接收部31b(第3接收部)，其以能够通信的方式与摄像单元5的第2输出部517连接，接收从第2输出部517输出的电信号；以及图像处理部32a(第1图像处理部)，其对第1接收部31a或第2接收部31b接收的包含图像信息的信号进行处理，生成显示在显示部41上的图像的图像信息。

并且，变形例的摄像单元5a具有对上述图像取得部51和检测部52进行控制的控制部50a。并且，控制部50a进行如下控制：根据从检测部52取得的单元检测信息，从第1输出部515和第2输出部517中选择对作为连接目的地的单元输出信号的输出部，从选择出的输出部输出信号。

如上述变形例那样，通过根据单元检测信息选择输出部并使其输出信号，也能够得到上述实施方式的效果。

并且，在上述变形例中，还能够使作为非输出对象的输出部成为断开状态，由此，能够减小电力消耗和由于通电而引起的发热。

另外，说明了图像处理部32a对第1接收部31a或第2接收部31b接收的包含图像信息的信号进行处理的情况，但是，也可以具有根据第1接收部31a和第2接收部31b而设置的多个图像处理部，该多个图像处理部单独对由第1接收部31a和第2接收部31b分别输出的信号进行处理。

在上述本实施方式中，说明了在内窥镜装置的插入器具的前端部上搭载的摄像单元的例子，但是，当然也可以应用于以数字照相机和数字摄像机为首、具有摄像功能的便携电话机等各种形式的电子摄像单元。

产业上的可利用性

如上所述，本发明的摄像单元和摄像系统对于容易地判断摄像单元内部的异常部位是有用的。

标号说明

1：内窥镜系统；2：内窥镜装置；3、3a：控制单元；4：显示单元；5、5a：摄像单元；6：检查单元；21：插入部；22：操作部；23：通用软线；24：前端部；25：弯曲部；26：挠性管部；27：弯曲旋钮；28：处置器具插入部；29：开关；30、30a、50、50a、60：控制部；31、61：接收部；31a：第1接收部；31b：第2接收部；32、32a、62：图像处理部；41、63：显示部；51：图像取得部；52：检测部；511：光学成像部；512：摄像部；513：分支部；514：第1转换部；515：第1输出部；516：第2转换部；517：第2输出部。

Claims (5)

1.一种摄像单元，其以能够通信的方式与动作控制用的控制单元连接，在该控制单元的控制下进行摄像对象的摄像，另一方面，该摄像单元以能够通信的方式与导通检查用的检查单元连接以供进行导通检查，其特征在于，该摄像单元具有：

摄像部，其具有接收来自所述摄像对象的光并进行光电转换的摄像元件；

分支部，其将从所述摄像部输入的包含图像信息的信号分支成2个信号；

第1转换部，其被输入由所述分支部分支后的信号中的一个信号，对该输入的信号进行将其转换为光信号的转换处理；

第2转换部，其被输入由所述分支部分支后的信号中的另一个信号，对该输入的信号进行将其转换为电信号的转换处理；

第1输出部，其将由所述第1转换部转换后的所述光信号输出到外部；

第2输出部，其将由所述第2转换部转换后的所述电信号输出到外部；

检测部，其检测与该摄像单元连接的单元；以及

控制部，其进行如下控制：在由所述检测部检测到的单元是所述控制单元的情况下，使所述第1输出部输出所述光信号，在由所述检测部检测到的单元是所述检查单元的情况下，使所述第2输出部输出所述电信号。

2.根据权利要求1所述的摄像单元，其特征在于，

所述检测部通过检测光纤缆线的连接，来检测所述控制单元的连接。

3.根据权利要求1或2所述的摄像单元，其特征在于，

所述控制部进行如下控制：使与所述控制单元连接时由所述第2输出部输出的信息量少于与所述检查单元连接时由所述第2输出部输出的信息量。

4.一种摄像系统，其特征在于，该摄像系统具有：

权利要求1～3中的任意一项所述的摄像单元；

所述控制单元，其具有以能够通信的方式与所述第1输出部连接并接收来自所述摄像单元的信号的第1接收部、和根据该第1接收部接收到的信号生成图像信息的第1图像处理部；

所述检查单元，其具有以能够通信的方式与所述第2输出部连接并接收来自所述摄像单元的信号的第2接收部、和根据该第2接收部接收到的信号生成图像信息的第2图像处理部；以及

显示部，其根据由所述第1图像处理部或所述第2图像处理部生成的图像信息进行图像显示。

5.根据权利要求4所述的摄像系统，其特征在于，

所述控制单元还具有第3接收部，该第3接收部以能够通信的方式与所述第2输出部连接并接收来自所述摄像单元的信号，

所述第1图像处理部根据该第3接收部接收到的信号生成图像信息。