CN114727753A - 内窥镜系统、控制方法及控制程序 - Google Patents

内窥镜系统、控制方法及控制程序 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够在还进行基于特殊光的摄像的同时，进行根据基于通常光的摄像的高品质的实时图像的显示的内窥镜系统、控制方法及控制程序。摄像元件(23)以比由显示装置(7)显示摄像图像的帧速率高的帧速率进行摄像。光源装置(5)反复进行如下动作：在横跨基于摄像元件(23)的连续的多个帧的第1期间连续照射照明光之后，在横跨基于摄像元件(23)的至少1帧的期间即第2期间照射具有与在第1期间照射的照明光的光谱不同的光谱的照明光。

Description

内窥镜系统、控制方法及控制程序
技术领域
本发明涉及一种内窥镜系统、控制方法及控制程序。
背景技术
以往，已知有一种内窥镜系统，其一边将白色光等通常光照射到受检体内一边进行连续摄像，并显示实时图像。已知有一种内窥镜系统，其一边将窄频带光等特殊光照射到受检体内一边进行连续摄像，并进行IEE(Image-Enhanced Endoscopy：图像增强观察)等分析。
并且，已知有一种内窥镜系统，其作为摄像时的照明光，能够切换通常光及特殊光。例如，在专利文件1中，记载有一种内窥镜系统，其具有经由熄灭期间交替照射通常光及特殊光，并在各熄灭期间从摄像元件进行信号读出的特殊观察模式。在专利文件2中，记载有一种内窥镜系统，其获取通过在向被摄体照射特殊光的期间进行摄像而生成的特殊光图像和通过在向被摄体照射通常光的期间进行摄像而生成的通常光图像。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：WO2015/136963号公报
专利文献2：日本特开2016-19569号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
然而，在上述以往技术中，无法在还进行基于特殊光的摄像的同时，进行根据基于通常光的摄像的高品质的实时图像的显示。例如，若一边切换通常光和特殊光一边进行摄像，则实时图像中所使用的通常光时的摄像图像信息的帧速率降低，因此实时图像的显示的帧速率降低，从而无法进行高品质的实时图像的显示。
并且，在专利文件1的结构中，由于交替照射通常光及特殊光，因此通常光的曝光时间变短，从而无法进行高品质的实时图像的显示。并且，在专利文件2中也没有公开解决上述课题的手段。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种能够在还进行基于特殊光的摄像的同时，进行根据基于通常光的摄像的高品质的实时图像的显示的内窥镜系统、控制方法及控制程序。
用于解决技术课题的手段
本发明的内窥镜系统具备：内窥镜，具备摄像部；光源部，向基于上述摄像部的摄像对象照射照明光；摄像控制部，根据从上述摄像部获得的摄像信号来获取摄像图像信息；及显示部，显示基于上述摄像图像信息的摄像图像，上述摄像部以比由上述显示部显示上述摄像图像的帧速率高的帧速率进行上述摄像对象的摄像，上述光源部反复进行如下动作：在横跨基于上述摄像部的连续的多个帧的第1期间连续照射照明光之后，在横跨基于上述摄像部的至少1帧的期间即第2期间照射具有与在上述第1期间照射的照明光的光谱不同的光谱的照明光。
并且，在本发明的内窥镜系统的控制方法中，所述内窥镜系统具备：内窥镜，具备摄像部；光源部，向基于上述摄像部的摄像对象照射照明光；摄像控制部，根据从上述摄像部获得的摄像信号来获取摄像图像信息；及显示部，显示基于上述摄像图像信息的摄像图像，其中，通过上述摄像部，以比由上述显示部显示上述摄像图像的帧速率高的帧速率进行上述摄像对象的摄像，通过上述光源部反复进行如下动作：在横跨基于上述摄像部的连续的多个帧的第1期间连续照射照明光之后，在横跨基于上述摄像部的至少1帧的期间即第2期间照射具有与在上述第1期间照射的照明光的光谱不同的光谱的照明光。
并且，用于本发明的控制程序控制内窥镜系统，所述内窥镜系统具备：内窥镜，具备摄像部；光源部，向基于上述摄像部的摄像对象照射照明光；摄像控制部，根据从上述摄像部获得的摄像信号来获取摄像图像信息；及显示部，显示基于上述摄像图像信息的摄像图像，所述控制程序用于使计算机执行如下处理，即，使上述摄像部以比由上述显示部显示上述摄像图像的帧速率高的帧速率进行上述摄像对象的摄像，使上述光源部反复进行如下动作：在横跨基于上述摄像部的连续的多个帧的第1期间连续照射照明光之后，在横跨基于上述摄像部的至少1帧的期间即第2期间照射具有与在上述第1期间照射的照明光的光谱不同的光谱的照明光。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够在还进行基于特殊光的摄像的同时，进行根据基于通常光的摄像的高品质的实时图像的显示的内窥镜系统、控制方法及控制程序。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的内窥镜装置100的一例的图。
图2是表示图1所示的内窥镜装置100的内部结构的示意图。
图3是表示由图2所示的光源装置5产生的光的光谱的一例的图。
图4是表示图2所示的摄像元件23的概略结构的平面示意图。
图5是表示图2所示的信号处理部42的系统控制部44的功能框图的一例的图。
图6是表示显示在显示装置7上的画面的一例的图。
图7是表示内窥镜装置100中的各动作的时序图的一例的图。
图8是表示内窥镜装置100的变形例1中的各动作的时序图的一例的图。
图9是表示内窥镜装置100的变形例2中的各动作的时序图的一例的图。
具体实施方式
以下，参考附图并对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本发明的一实施方式的内窥镜装置100的一例的图。
内窥镜装置100为本发明的内窥镜系统的一例。如图1所示，内窥镜装置100具备内窥镜1和与该内窥镜1连接的控制装置4及光源装置5。控制装置4构成本发明的摄像控制部。光源装置5构成本发明的光源部。
控制装置4与显示装置7和输入部6连接，所述显示装置7显示通过内窥镜1拍摄受检体内而获得的摄像图像等，所述输入部6为用于对控制装置4输入各种信息的接口。控制装置4控制内窥镜1、光源装置5及显示装置7。
显示装置7具有显示像素以二维状排列的显示面，通过在该显示面的各显示像素上描绘构成图像数据的像素数据来进行基于该图像数据的图像的显示。显示装置7构成根据来自控制装置4的指令来切换显示图像的显示部。
内窥镜1包括：插入部10，为沿一个方向延伸的管状部件，并且插入到受检体内；操作部11，设置于插入部10的基端部，并且设置有用于进行观察模式切换操作、摄像记录操作、钳子操作、送气送水操作及抽吸操作等的操作部件；弯角钮12，与操作部11相邻而设置；及通用塞绳13，包括将内窥镜1分别装卸自如地连接于控制装置4和光源装置5上的连接器部13A、13B。
另外，虽在图1中省略，但是在操作部11及插入部10的内部设置有插入用于采集细胞或息肉等生物组织的钳子的钳子孔、送气及送水用通道、抽吸用通道等各种通道。
插入部10由具有挠性的柔性部10A、设置于柔性部10A的前端的弯曲部10B及设置于弯曲部10B的前端的硬质的前端部10C构成。
弯曲部10B构成为通过弯角钮12的转动操作而弯曲自如。该弯曲部10B根据使用内窥镜1的受检体的部位等，能够向任意方向及任意角度弯曲，从而能够使前端部10C朝向所希望的方向。
图2是表示图1所示的内窥镜装置100的内部结构的示意图。图3是表示由图2所示的光源装置5产生的光的光谱的一例的图。
光源装置5能够切换并照射通常光和特殊光作为照明光。通常光为具有白色光等适合由医生等人类识别的发光光谱的光。特殊光为发光光谱与通常光不同的、具有适合由IEE等计算机分析的发光光谱的光。
具体而言，光源装置5具备光源用处理器51、光源部52及光路耦合部54。光源用处理器51与控制装置4的系统控制部44连接，并根据来自系统控制部44的指令来控制光源部52。
光源部52例如具有多个半导体光源，将它们分别点亮或熄灭，在点亮的情况下，通过控制各半导体光源的发光量来发出照亮观察对象的照明光。在本实施方式中，光源部52具有V-LED(Violet Light Emitting Diode：紫光发光二极管)52a、B-LED(Blue LightEmitting Diode：蓝光发光二极管)52b、G-LED(Green Light Emitting Diode：绿光发光二极管)52c及R-LED(Red Light Emitting Diode：红光发光二极管)52d这4种颜色的LED。
光源用处理器51通过分别独立地控制V-LED52a、B-LED52b、G-LED52c及R-LED52d，能够将紫色光V、蓝色光B、绿色光G或红色光R分别独立地改变光量来发光。如图3所示，V-LED52a产生中心波长405±10nm、波长范围380～420nm的紫色光V。B-LED52b产生中心波长450±10nm、波长范围420～500nm的蓝色光B。G-LED52c产生波长范围达到480～600nm的绿色光G。R-LED52d产生中心波长为620～630nm且波长范围达到600～650nm的红色光R。
并且，在照射通常光时，光源用处理器51控制各LED52a～52d，以使紫色光V、蓝色光B、绿色光G及红色光R之间的光量比成为Vc：Bc：Gc：Rc的白色光发光。另外，Vc、Bc、Gc、Rc＞0。
并且，在照射特殊光时，光源用处理器51控制各LED52a～52d，以使作为短波长的窄频带光的紫色光V、蓝色光B、绿色光G及红色光R之间的光量比成为Vs∶Bs∶Gs∶Rs的特殊光发光。
光量比Vs∶Bs∶Gs∶Rs与照射通常光时所使用的光量比Vc∶Bc∶Gc∶Rc不同，根据观察目的适当确定。例如，在强调表层血管的情况下，优选使Vs大于其他Bs、Gs、Rs，在强调中深层血管的情况下，优选使GS大于其他Vs、Gs、RS。
光路耦合部54将从V-LED52a、B-LED52b、G-LED52c及R-LED52d射出的各光进行耦合，并将耦合的光作为照明光射出。从光源部52的光路耦合部54射出的照明光入射到内置在通用塞绳13中的后述光导件53上，并穿过设置于插入部10的前端部10C的照明用透镜50而照射到被摄体上。
在内窥镜1的前端部10C设置有包括物镜21及透镜组22的摄像光学系统、穿过该摄像光学系统而拍摄被摄体的摄像元件23、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等存储器25、通信接口(I/F)26、摄像驱动部27、用于将从光源部52射出的照明光引导到照明用透镜50的光导件53。摄像元件23构成本发明的摄像部。
光导件53从前端部10C延伸至通用塞绳13的连接器部13A。在通用塞绳13的连接器部13A与光源装置5连接的状态下，从光源装置5的光源部52射出的照明光成为能够入射到光导件53的状态。
摄像元件23可以使用CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合元件)图像传感器或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)图像传感器等。在本实施方式中，摄像元件23为使用卷帘快门的CMOS。
摄像元件23具有多个像素以二维状配置的受光面，将通过上述摄像光学系统在该受光面上成像的光学像在各像素中转换成电信号(摄像信号)。然后，摄像元件23将转换后的摄像信号从模拟信号转换成规定位数的数字信号，并将转换成数字信号的摄像信号输出至存储器25。摄像元件23例如可以使用搭载原色或补色等滤色器的摄像元件。将从摄像元件23的受光面的各像素输出的摄像信号的集合称为摄像图像信号。
摄像元件23可以在受光面与物镜21的光轴Ax垂直的状态下配置于前端部10C，也可以在受光面与物镜21的光轴Ax平行的状态下配置于前端部10C。
设置于内窥镜1上的摄像光学系统由摄像元件23与物镜21之间的位于来自被摄体的光的光路上的透镜、棱镜等光学部件(包括上述透镜组22)和物镜21构成。摄像光学系统也有时仅由物镜21构成。
存储器25临时记录从摄像元件23输出的数字摄像信号。
通信I/F26与控制装置4的通信接口(I/F)41连接。通信I/F26通过通用塞绳13内的信号线将记录于存储器25中的摄像信号传输至控制装置4中。
摄像驱动部27经由通信I/F26与控制装置4的系统控制部44连接。摄像驱动部27根据由通信I/F26接收的来自系统控制部44的指令来驱动摄像元件23及存储器25。
控制装置4具备通过通用塞绳13与内窥镜1的通信I/F26连接的通信I/F41、信号处理部42、显示控制器43、系统控制部44及记录介质45。
通信I/F41接收从内窥镜1的通信I/F26传输过来的摄像信号并传递至信号处理部42中。
信号处理部42内置有临时记录从通信I/F41接收到的摄像信号的存储器，对作为记录于存储器中的摄像信号的集合的摄像图像信号进行处理(去马赛克处理或伽马补正处理等图像处理)以生成能够进行识别处理等的形式的摄像图像信息。由信号处理部42生成的摄像图像信息记录于硬盘或闪存等记录介质45中。
显示控制器43将基于由信号处理部42生成的摄像图像信息的摄像图像显示在显示装置7上。构成由信号处理部42生成的摄像图像信息的各像素数据的坐标与构成显示装置7的显示面的任一个显示像素的坐标建立关联而进行管理。
系统控制部44控制控制装置4的各部，并向内窥镜1的摄像驱动部27和光源装置5的光源用处理器51发送指令，从而集中控制内窥镜装置100的整体。例如，系统控制部44经由摄像驱动部27进行摄像元件23的控制。并且，系统控制部44经由光源用处理器51进行光源部52的控制。
系统控制部44或信号处理部42包括执行程序而进行处理的各种处理器、RAM及ROM(Read Only Memory：只读存储器)。
作为各种处理器，包括执行程序而进行各种处理的通用的处理器即CPU(CentralProcessing Unit：中央处理器)、FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程阵列)等在制造后能够变更电路结构的处理器即可编程逻辑器件(Programmable LogicDevice：PLD)或ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)等具有为了执行特定的处理而专门设计的电路结构的处理器即专用电路等。
更具体而言，这些各种处理器的结构为将半导体元件等电路元件组合而成的电路。
系统控制部44或信号处理部42可以由各种处理器中的1个构成，也可以由相同种类或不同种类的2个以上的处理器的组合(例如，多个FPGA的组合或CPU与FPGA的组合)构成。
图4是表示图2所示的摄像元件23的概略结构的平面示意图。
摄像元件23具备：摄像面60，由在行方向X上排列的多个像素61形成的像素行62在与行方向X正交的列方向Y上排列多个；驱动电路63，驱动在摄像面60上排列的像素61；及信号处理电路64，对从在摄像面60上排列的像素行62的各像素61读出到信号线的像素信号进行处理。摄像面60构成受光面。
以下，在图4中，将摄像面60的列方向Y的其中一端侧(图中的上侧)的端部称为上端，将摄像面60的列方向Y的另一端侧(图中的下侧)的端部称为下端。
图4所示的驱动电路63根据来自摄像驱动部27的信号，独立驱动各像素行62，并进行像素行62中所包括的各像素61的复位(排出积蓄在光电转换元件中的电荷)、与积蓄在该各像素61的光电转换元件中的电荷对应的像素信号向信号线的读出等。
图4所示的信号处理电路64对从像素行62的各像素61读出到信号线的像素信号进行相关双采样处理，并将相关双采样处理后的像素信号转换成数字信号而输出。信号处理电路64由摄像驱动部27控制。
信号处理部42对从摄像元件23输出的像素信号实施去马赛克处理及伽马补正处理等信号处理而生成摄像图像信息。
内窥镜装置100搭载有根据1次摄像指示连续生成多个摄像图像信息的连拍模式。在连拍模式下，系统控制部44通过摄像驱动部27以卷帘快门方式驱动摄像元件23而拍摄被摄体。
卷帘快门方式的驱动包含卷帘复位驱动和卷帘读出驱动。卷帘复位驱动为一边改变像素行62一边依次进行将像素行62的各像素61复位并开始该各像素61的曝光的处理的驱动。卷帘读出驱动为一边改变像素行62一边依次进行从被曝光的像素行62的各像素61读出信号并结束该像素行62的曝光的处理的驱动。
图5是表示图2所示的信号处理部42的系统控制部44的功能框图的一例的图。
信号处理部42的处理器通过执行存储于内置在信号处理部42中的ROM中的控制程序来作为具备摄像图像信息生成部42a、实时图像生成部42b、分析部42c及分析图像生成部42d的控制装置而发挥作用。
摄像图像信息生成部42a通过对由摄像元件23的摄像而获得的摄像信号进行去马赛克处理或伽马补正处理等图像处理而生成摄像图像信息。摄像图像信息生成部42a将所生成的摄像图像信息中的、基于通过照射通常光时的摄像而获得的摄像信号的摄像图像信息作为摄像帧输出至实时图像生成部42b，并将基于通过照射特殊光时的摄像而获得的摄像信号的摄像图像信息作为摄像帧输出至分析部42c。摄像帧为通过1次摄像而获得的摄像信号。
实时图像生成部42b根据从摄像图像信息生成部42a输出的摄像帧来生成用于显示实时图像的实时图像信息，并将所生成的实时图像信息作为摄像图像信息输出至显示控制器43(参考图2)。实时图像为实时显示由摄像元件23连续摄像的结果的图像(动画)，并构成本发明的摄像图像。
分析部42c进行基于从摄像图像信息生成部42a输出的摄像帧的分析，并将其分析结果输出至分析图像生成部42d。其中，分析图像生成部42d设为进行提取摄像图像的轮廓的处理作为分析。
例如，分析部42c确定在通过照射特殊光时的摄像而获得的摄像图像信息所表示的图像中映入的生物结构的轮廓。特定对象的生物结构例如为表层血管结构、中层血管结构或深层血管结构等。分析图像生成部42d生成用于显示在通过照射特殊光时的摄像而获得的摄像图像信息所表示的图像中强调了由分析部42c确定的轮廓的轮廓强调图像的图像信息。由此，轮廓强调图像显示在子画面72上，内窥镜1的操作者能够容易识别受检体内的结构。
分析图像生成部42d生成用于显示表示从分析部42c输出的分析结果的IEE图像的IEE图像信息，并将所生成的IEE图像信息作为摄像图像信息输出至显示控制器43(参考图2)。IEE图像为基于通过照射蓝色激光等特殊光时的摄像而获得的摄像信号的、强调了被摄体的结构的轮廓的图像。此时，蓝色激光等特殊光构成图像增强观察用的光。例如，IEE图像为强调了表层血管结构的图像、强调了中层血管结构的图像、强调了深层血管结构的图像等。
另外，由分析图像生成部42d生成的图像并不限于摄像图像或对摄像图像进行加工而获得的图像，也可以为基于由分析部42c进行的分析的、表示数值(数量、准确度等)或字符(肿瘤类别)等的图像。
如在图5中所说明那样，内窥镜装置100具备分析部42c，所述分析部42c进行基于摄像图像信息中的、通过照射特殊光的第2期间的摄像而获得的摄像图像信息的分析。另一方面，内窥镜装置100显示基于摄像图像信息中的、通过照射通常光的第1期间的摄像而获得的摄像图像信息的实时图像。由此，能够在显示基于通常光的实时图像的同时，进行基于特殊光的分析。
图6是表示显示在显示装置7上的画面的一例的图。
显示控制器43根据从信号处理部42输出的摄像图像信息，例如将图6所示的画面70显示在显示装置7上。画面70包含主画面71和子画面72。
在主画面71上显示基于从信号处理部42的实时图像生成部42b输出的实时图像信息的实时图像。在子画面72上显示基于从信号处理部42的分析图像生成部42d输出的IEE图像信息的IEE图像。
如在图6中所说明那样，内窥镜装置100显示包含基于通过照射通常光的第1期间的摄像而获得的摄像图像信息的实时图像和基于通过照射特殊光的第2期间的摄像而获得的摄像图像信息的分析结果的画面70。
图7是表示内窥镜装置100中的各动作的时序图的一例的图。
照明光时刻81为光源装置5根据来自控制装置4的指令照射照明光的时刻。照明光时刻81中的WLI为光源装置5照射白色光等通常光作为照明光的时刻。照明光时刻81中的IEE1为光源装置5照射窄频带光等第1特殊光作为照明光的时刻。照明光时刻81中的IEE2为光源装置5照射与第1特殊光不同的第2特殊光作为照明光的时刻。
如照明光时刻81所示，光源装置5以周期T反复执行预先设定的照射动作。该照射动作为照射通常光，然后照射特殊光(第1特殊光或第2特殊光)的动作。在图7所示的例中，光源装置5按每个周期T将要照射的特殊光交替切换为第1特殊光和第2特殊光。但是，光源装置5也可以按每个周期T仅照射第1特殊光。
摄像时刻82为摄像元件23根据来自控制装置4的指令进行摄像(曝光)的时刻。摄像时刻82中的纵向表示像素行62的列方向Y(参考图4)的位置。如上所述，本实施方式中的摄像元件23进行卷帘快门方式的摄像，因此摄像时刻82按每个像素行62错开。在图7所示的例中，摄像元件23以90fps(frames per second：每秒帧数)的帧速率进行摄像。
如照明光时刻81及摄像时刻82所示，光源装置5连续照射通常光的第1期间横跨基于摄像元件23的摄像中的连续的多个帧。并且，光源装置5连续照射特殊光的第2期间横跨基于摄像元件23的摄像中的至少1帧。在图7所示的例中，第2期间横跨基于摄像元件23的连续的多个帧。
主画面显示时刻83为显示装置7根据来自控制装置4的指令显示(描绘)主画面71的时刻。在图7所示的例中，显示装置7以比60fps即基于摄像元件23的摄像的帧速率低的帧速率进行主画面71的显示。子画面显示时刻84为显示装置7根据来自控制装置4的指令显示(描绘)子画面72的时刻。
如照明光时刻81、摄像时刻82及主画面显示时刻83所示，显示装置7根据通过摄像时刻82所示的各摄像中的、照射通常光时的摄像而获得的摄像信号来显示主画面71。例如，显示装置7根据由摄像82a获得的摄像信号进行主画面显示83a。
并且，如照明光时刻81、摄像时刻82及子画面显示时刻84所示，显示装置7根据通过摄像时刻82所示的各摄像中的、照射特殊光时的摄像而获得的摄像信号来显示子画面72。例如，显示装置7根据由第1照射特殊光时(IEE1)的摄像82b获得的摄像信号进行子画面显示84b(IEE1分析结果的显示)。并且，显示装置7根据由第2照射特殊光时(IEE2)的摄像82c获得的摄像信号进行子画面显示84c(IEE2分析结果的显示)。
并且，控制装置4进行通过摄像时刻82所示的各摄像中的、包含由光源装置5照射的照明光从通常光切换为特殊光的时刻的摄像而获得的摄像信号的空白读数。摄像信号的空白读数是指不通过显示装置7显示基于该摄像信号的图像，例如为该摄像信号的废弃。例如，控制装置4通过进行与积蓄在光电转换元件中的电荷对应的像素信号向信号线的读出，在以与上述复位相同的方式排出积蓄在光电转换元件中的电荷的同时，废弃所读出的信号。另外，所读出的信号的废弃可以在内窥镜1中进行，也可以在控制装置4中进行。
例如，控制装置4废弃由摄像82d获得的摄像信号。由此，即使不在由光源装置5照射的照明光从通常光切换为特殊光的时刻进行全局复位，也能够抑制照明光的切换对上述分析或主画面71的显示造成的影响。
例如，若将通过包含照明光从通常光切换为特殊光的时刻的摄像而获得的摄像信号用于上述分析中，则由于照明光的切换而无法正确地进行上述分析，显示在子画面72上的分析结果图像的内容变得不准确。并且，若将通过包含照明光从通常光切换为特殊光的时刻的摄像而获得的摄像信号用于主画面71上，则由于照明光的切换而显示在主画面71上的实时图像的颜色暂时变化。通过进行上述空白读数，能够抑制对这些主画面71或子画面72的显示造成的影响。
虽未图示，但是控制装置4可以进一步进行通过摄像时刻82所示的各时刻的摄像中的、包含由光源装置5照射的照明光从特殊光切换为通常光的时刻的摄像而获得的摄像信号的空白读数。例如，控制装置4可以废弃由摄像82e获得的摄像信号。由此，即使不在由光源装置5照射的照明光从特殊光切换为通常光的时刻进行全局复位，也能够抑制照明光的切换对上述分析或主画面71的显示造成的影响。
如在图7中所说明那样，摄像元件23通过以比由显示装置7显示的帧速率高的帧速率进行摄像，能够抑制由切换通常光及特殊光引起的实时图像的显示的帧速率的降低，从而能够进行高品质的实时图像的显示。
并且，由于光源装置5连续照射通常光的第1期间比光源装置5连续照射特殊光的第2期间长，例如与按基于摄像元件23的摄像中的每一帧交替切换通常光和特殊光的结构相比，能够延长照射通常光时的曝光时间，从而进行高品质的实时图像的显示。
并且，通过在切换由光源装置5照射的照明光的时刻进行上述空白读数，关于光源装置5连续照射特殊光的第2期间刚开始后的摄像信号，能够将至少除基于摄像元件23的1帧量的摄像信号以外的摄像信号作为显示为显示装置7的子画面72的摄像信号而获取。由此，即使不在切换由光源装置5照射的照明光的时刻进行全局复位，也能够抑制照明光的切换对分析结果造成的影响。
由于不需要进行全局复位，因此即使在进行卷帘快门方式的摄像的结构中，也不需要在摄像元件23上设置全局复位电路，能够抑制电路规模。
如此，在内窥镜装置100中，摄像元件23以比由显示装置7显示摄像图像的帧速率高的帧速率进行摄像。然后，光源装置5反复进行如下动作：在横跨基于摄像元件23的连续的多个帧的第1期间连续照射照明光之后，在横跨基于摄像元件23的至少1帧的期间即第2期间照射具有与在第1期间照射的照明光的光谱不同的光谱的照明光。由此，无需基于用户的照明光的切换操作，就能够在还进行基于特殊光的摄像的同时，进行根据基于通常光的摄像的高品质的实时图像的显示。
图8是表示内窥镜装置100的变形例1中的各动作的时序图的一例的图。
对通过进行空白读数而在摄像元件23中不进行全局复位的结构进行了说明，但是也可以设为进行全局复位的结构。在图8的摄像时刻82中，黑色的矩形表示进行摄像元件23的全局复位的时刻。
在图8所示的例中，摄像元件23在由光源装置5照射的照明光从通常光切换为特殊光的时刻进行全局复位来代替上述空白读数。例如，摄像元件23在摄像82a与摄像82b之间的时刻进行全局复位91。由此，即使不在由光源装置5照射的照明光从通常光切换为特殊光的时刻进行上述空白读数，也能够抑制照明光的切换对上述分析或主画面71的显示造成的影响。
虽未图示，但是控制装置4可以进一步使摄像元件23在由光源装置5照射的照明光从特殊光切换为通常光的时刻进行全局复位。例如，控制装置4可以进行全局复位来代替摄像82e。由此，即使不在由光源装置5照射的照明光从特殊光切换为通常光的时刻进行空白读数，也能够抑制照明光的切换对上述分析或主画面71的显示造成的影响。
如图8所示，在照射通常光的第1期间之后进行摄像元件23的全局复位，并获取进行全局复位之后的摄像图像信息作为照射特殊光的第2期间的摄像图像信息。由此，能够抑制照明光的切换对分析结果造成的影响。
图9是表示内窥镜装置100的变形例2中的各动作的时序图的一例的图。
对摄像元件23进行卷帘快门方式的摄像的结构进行了说明，但是也可以设为摄像元件23进行全局快门方式的摄像的结构。图9的摄像时刻82表示摄像元件23进行全局快门方式的摄像时的摄像(曝光)的时刻。如图9的摄像时刻82所示，在全局快门方式中，摄像的时刻在各像素行62中相同。
此时，如图9所示，光源装置5在全局快门方式的摄像期间进行照射光的切换。由此，即使不进行全局复位或上述空白读数，也能够抑制照明光的切换对上述分析或主画面71的显示造成的影响。如图9所示，摄像元件23可以进行全局快门方式的摄像动作。
(分析的其他例)
对提取摄像图像的轮廓作为由基于通过照射特殊光时的摄像而获得的摄像图像信息的分析部42c(信号处理部42)进行的分析进行了说明，但是由分析部42c进行的分析并不限于此。
例如，分析部42c可以进行内窥镜1的插入形状的分析作为上述分析。具体而言，内窥镜1的插入形状的分析为插入到受检体内的内窥镜1的插入部10的插入形状的确定。例如，分析部42c根据通过照射特殊光时的摄像而获得的摄像图像信息的变化来确定内窥镜1的插入形状。分析图像生成部42d生成用于显示表示由分析部42c确定的内窥镜1的插入形状的图像的图像信息。由此，表示内窥镜1的插入形状的图像显示在子画面72上，内窥镜1的操作者能够容易将内窥镜1的插入部10插入到受检体内。
或者，分析部42c可以进行插入有内窥镜1的受检体内的关注区域的检测作为上述分析。例如，分析部42c根据通过照射特殊光时的摄像而获得的摄像图像信息所表示的图像来检测受检体内的关注区域。关注区域为受检体内的观察中推荐关注的区域，例如病变的可能性高的区域等。分析图像生成部42d生成用于显示在通过照射特殊光时的摄像而获得的摄像图像信息所表示的图像中强调了由分析部42c检测到的关注区域的关注区域强调图像的图像信息。由此，关注区域强调图像显示在子画面72上，内窥镜1的操作者能够容易识别受检体内的关注区域。’或者，分析图像生成部42d也可以生成用于显示在通过照射特殊光时的摄像而获得的摄像图像信息所表示的图像中进行了色差扩展处理的色差扩展图像的图像信息，所述色差扩展处理扩展作为关注区域的异常部(病变部等)与正常部的色差。由此，色差扩展图像显示在子画面72上，内窥镜1的操作者能够容易分辨受检体内的异常部和正常部。
或者，分析部42c可以进行类似病例图像的选择作为上述分析。例如，分析部42c通过搜索内窥镜装置100能够访问的数据库来选择与通过照射特殊光时的摄像而获得的摄像图像信息类似的病例图像。分析图像生成部42d生成用于显示表示由分析部42c选择的结果的图像的图像信息。由分析部42c选择的结果可以为分析部42c选择的病例图像本身，也可以为在上述数据库中与分析部42c选择的病例图像建立关联的、和其病例图像相关的诊断结果等信息。由此，类似病例图像的选择结果显示在子画面72上，内窥镜1的操作者能够容易进行观察中的受检体内的状态与类似病例的比较。
或者，分析部42c可以进行肿瘤及非肿瘤的判别作为上述分析。例如，分析部42c判别在通过照射特殊光时的摄像而获得的摄像图像信息所表示的图像中映入的生物区域是否为肿瘤。分析图像生成部42d生成用于显示表示由分析部42c判别的结果的图像的图像信息。由分析部42c判别的结果可以为表示在最近拍摄到的图像中映入的生物区域是否为肿瘤的信息，也可以为表示在当前的检查开始之后判别为肿瘤的生物区域的数量的信息等。由此，肿瘤及非肿瘤的判别结果显示在子画面72上，能够辅助由内窥镜1的操作者进行的观察或内窥镜1的操作。
或者，分析部42c可以进行器官的状态的确定作为上述分析。例如，分析部42c确定在通过照射特殊光时的摄像而获得的摄像图像信息所表示的图像中映入的器官的状态。器官的状态例如为每个区域的氧饱和度、血管结构的粗细、密度、花纹、均匀性或大肠的表面结构(例如pit样结构)、十二指肠的表面结构(例如绒毛结构)等。分析图像生成部42d生成用于显示表示由分析部42c确定的结果的图像的图像信息。例如，分析图像生成部42d生成将每个所确定的区域的氧饱和度图像化的氧饱和度图像。由此，器官的状态的确定结果显示在子画面72上，能够辅助由内窥镜1的操作者进行的观察或内窥镜1的操作。
或者，分析部42c可以进行切离预定线的生成作为上述分析。例如，分析部42c确定在通过照射特殊光时的摄像而获得的摄像图像信息所表示的图像中映入的生物区域中的、为了去除肿瘤等而应切离的线即切离预定线(分界线)。分析图像生成部42d生成用于显示在通过照射特殊光时的摄像而获得的摄像图像信息所表示的图像中附加了由分析部42c确定的切离预定线的图像的图像信息。由此，附加有切离预定线的图像显示在子画面72上，内窥镜1的操作者能够容易识别受检体内的切离预定线。
(第1期间、第2期间及周期T的变形例)
对照射通常光的第1期间及照射特殊光的第2期间的各长度在每个周期T的反复中恒定的结构进行了说明，但是照射通常光的第1期间及照射特殊光的第2期间的各长度在每个周期T的反复中也可以不恒定(也可以不定)。例如，一个周期T中的第1期间及第2期间的各长度之比为3∶1，另一个周期T中的第1期间及第2期间的各长度之比可以为3∶2。
并且，对照射通常光及特殊光的动作的反复周期即周期T恒定的情况进行了说明，但是周期T也可以不定。并且，对在周期T中，首先照射通常光，然后照射特殊光的结构进行了说明，但是也可以设为在周期T中，首先照射特殊光，然后照射通常光的结构。
并且，通常光的光谱可以在每个周期T的反复中恒定，也可以在每个周期T的反复中不定。同样地，特殊光的光谱可以在每个周期T的反复中恒定，也可以在每个周期T的反复中不定。
并且，对在刚照射通常光的第1期间之后，成为照射特殊光的第2期间的结构进行了说明，但是在第1期间与第2期间之间，可以存在光源装置5不照射照明光的无照射期间。
并且，可以设为同时照射窄频带短波调光和白色光作为上述通常光或特殊光的结构。由此，对颜色的微细的差异进行色彩强调而显示，从而容易进行炎症观察或拾取观察等观察。
(内窥镜系统的另一种方式)
作为本发明的内窥镜系统的一例，对内窥镜装置100进行了说明，但是本发明的内窥镜系统可以通过经由网络彼此连接的多个装置来实现。例如，可以设为通过经由网络与内窥镜装置100连接的其他装置来执行基于上述控制装置4的处理中的至少一部分的结构。
(显示部的另一种方式)
作为本发明的显示部的一例，对显示装置7进行了说明，但是本发明的显示部可以通过多个显示装置来实现。此时，可以由多个显示装置中的1个显示装置构成上述主区域，并且由多个显示装置中的剩余的显示装置构成上述子区域。
(控制程序)
存储于控制装置4的ROM中的控制程序存储于计算机能够读取程序的非临时性(non-transitory)存储介质中。这种“计算机能够读取的存储介质”例如包括CD-ROM(Compact Disc-ROM：只读光盘)等光学介质或USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)存储器或存储卡等磁存储介质等。并且，也能够通过经由网络的下载来提供这种程序。
如以上所说明，在本说明书中公开有以下事项。
(1)
一种内窥镜系统，其具备：
内窥镜，具备摄像部；
光源部，向基于上述摄像部的摄像对象照射照明光；
摄像控制部，根据从上述摄像部获得的摄像信号来获取摄像图像信息；及
显示部，显示基于上述摄像图像信息的摄像图像，
上述摄像部以比由上述显示部显示上述摄像图像的帧速率高的帧速率进行上述摄像对象的摄像，
上述光源部反复进行如下动作：在横跨基于上述摄像部的连续的多个帧的第1期间连续照射照明光之后，在横跨基于上述摄像部的至少1帧的期间即第2期间照射具有与在上述第1期间照射的照明光的光谱不同的光谱的照明光。
(2)
根据(1)所述的内窥镜系统，其中，
上述第1期间及上述第2期间的各长度在反复进行上述动作时为恒定，或在反复进行上述动作时为不定。
(3)
根据(1)或(2)所述的内窥镜系统，其中，
上述光源部在上述第1期间及上述第2期间照射的各照明光的光谱在反复进行上述动作时为恒定，或在反复进行上述动作时为不定。
(4)
根据(1)至(3)中任一项所述的内窥镜系统，其中，
在上述第1期间与上述第2期间之间存在上述光源部的无照射期间。
(5)
根据(1)至(4)中任一项所述的内窥镜系统，其中，
上述摄像部进行卷帘快门方式的摄像动作，
上述第2期间为横跨基于上述摄像部的连续的多个帧的期间，
关于上述第2期间刚开始后的上述摄像图像信息，上述摄像控制部获取至少除基于上述摄像部的1帧量的摄像图像信息以外的信息作为上述第2期间的摄像图像信息。
(6)
根据(1)至(4)中任一项所述的内窥镜系统，其中，
上述摄像部进行卷帘快门方式的摄像动作，
上述摄像控制部在上述第1期间之后进行上述摄像部的全局复位，并获取进行上述全局复位之后的摄像图像信息作为上述第2期间的摄像图像信息。
(7)
根据(1)至(4)中任一项所述的内窥镜系统，其中，
上述摄像部进行全局快门方式的摄像动作。
(8)
根据(1)至(7)中任一项所述的内窥镜系统，其具备分析部，所述分析部进行基于上述摄像图像信息中的通过上述第2期间的摄像而获得的摄像图像信息的分析，
上述显示部显示基于上述摄像图像信息中的通过上述第1期间的摄像而获得的摄像图像信息的上述摄像图像。
(9)
根据(8)所述的内窥镜系统，其中，
上述显示部显示包含上述摄像图像和上述分析结果的画面。
(10)
根据(8)或(9)所述的内窥镜系统，其中，
上述分析包含上述内窥镜的插入形状的分析。
(11)
根据(8)至(10)中任一项所述的内窥镜系统，其中，
上述分析包含基于上述摄像图像信息的摄像图像的轮廓的提取。
(12)
根据(8)至(11)中任一项所述的内窥镜系统，其中，
上述分析包含插入有上述内窥镜的受检体内的关注区域的检测。
(13)
根据(8)至(12)中任一项所述的内窥镜系统，其中，
上述分析包含类似病例图像的选择。
(14)
根据(8)至(13)中任一项所述的内窥镜系统，其中，
上述分析包含肿瘤及非肿瘤的判别。
(15)
根据(8)至(14)中任一项所述的内窥镜系统，其中，
上述分析包含器官的状态的确定。
(16)
根据(8)至(15)中任一项所述的内窥镜系统，其中，
上述分析包含切离预定线的生成。
(17)
根据(1)至(16)中任一项所述的内窥镜系统，其中，
上述第1期间为比上述第2期间长的期间。
(18)
根据(1)至(17)中任一项所述的内窥镜系统，其中，
上述光源部在上述第1期间及上述第2期间照射的各照明光为白色光或图像增强观察用的光。
(19)
一种内窥镜系统的控制方法，其中，所述内窥镜系统具备：内窥镜，具备摄像部；光源部，向基于上述摄像部的摄像对象照射照明光；摄像控制部，根据从上述摄像部获得的摄像信号来获取摄像图像信息；及显示部，显示基于上述摄像图像信息的摄像图像，在所述内窥镜系统的控制方法中，
通过上述摄像部，以比由上述显示部显示上述摄像图像的帧速率高的帧速率进行上述摄像对象的摄像，
通过上述光源部反复进行如下动作：在横跨基于上述摄像部的连续的多个帧的第1期间连续照射照明光之后，在横跨基于上述摄像部的至少1帧的期间即第2期间照射具有与在上述第1期间照射的照明光的光谱不同的光谱的照明光。
(20)
一种控制程序，其控制内窥镜系统，所述内窥镜系统具备：内窥镜，具备摄像部；光源部，向基于上述摄像部的摄像对象照射照明光；摄像控制部，根据从上述摄像部获得的摄像信号来获取摄像图像信息；及显示部，显示基于上述摄像图像信息的摄像图像，所述控制程序用于使计算机执行如下处理，即，
使上述摄像部以比由上述显示部显示上述摄像图像的帧速率高的帧速率进行上述摄像对象的摄像，
使上述光源部反复进行如下动作：在横跨基于上述摄像部的连续的多个帧的第1期间连续照射照明光之后，在横跨基于上述摄像部的至少1帧的期间即第2期间照射具有与在上述第1期间照射的照明光的光谱不同的光谱的照明光。
根据上述记载，能够掌握以下附记项1中所记载的摄像装置。
[附记项1]
一种内窥镜系统，其具备：
内窥镜，具备摄像传感器；
光源装置，向基于所述摄像传感器的摄像对象照射照明光；
摄像控制处理器，根据从所述摄像传感器获得的摄像信号来获取摄像图像信息；及
显示装置，显示基于所述摄像图像信息的摄像图像，
所述摄像传感器以比由所述显示装置显示所述摄像图像的帧速率高的帧速率进行所述摄像对象的摄像，
所述光源装置反复进行如下动作：在横跨基于所述摄像传感器的连续的多个帧的第1期间连续照射照明光之后，在横跨基于所述摄像传感器的至少1帧的期间即第2期间照射具有与在所述第1期间照射的照明光的光谱不同的光谱的照明光。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供一种能够在还进行基于特殊光的摄像的同时，进行根据基于通常光的摄像的高品质的实时图像的显示的内窥镜系统、控制方法及控制程序。
符号说明
1-内窥镜，4-控制装置，5-光源装置，6-输入部，7-显示装置，10-插入部，10A-柔性部，10B-弯曲部，10C-前端部，11-操作部，12-弯角钮，13-通用塞绳，13A、13B-连接器部，21-物镜，22-透镜组，23-摄像元件，25-存储器，26、41-通信I/F，27-摄像驱动部，42-信号处理部，42a-摄像图像信息生成部，42b-实时图像生成部，42c-分析部，42d-分析图像生成部，43-显示控制器，44-系统控制部，45-记录介质，50-照明用透镜，51-光源用处理器，52-光源部，52a-V-LED，52b-B-LED，52c-G-LED，52d-R-LED，53-光导件，54-光路耦合部，60-摄像面，61-像素，62-像素行，63-驱动电路，64-信号处理电路，70-画面，71-主画面，72-子画面，81-照明光时刻，82-摄像时刻，82a、82b、82c、82d、82e-摄像，83-主画面显示时刻，83a-主画面显示，84-子画面显示时刻，84b、84c-子画面显示，91-全局复位，100-内窥镜装置。

Claims (20)

1.一种内窥镜系统，其具备：
内窥镜，具备摄像部；
光源部，向基于所述摄像部的摄像对象照射照明光；
摄像控制部，根据从所述摄像部获得的摄像信号来获取摄像图像信息；及
显示部，显示基于所述摄像图像信息的摄像图像，
所述摄像部以比由所述显示部显示所述摄像图像的帧速率高的帧速率进行所述摄像对象的摄像，
所述光源部反复进行如下动作：在横跨基于所述摄像部的连续的多个帧的第1期间连续照射照明光之后，在横跨基于所述摄像部的至少1帧的期间即第2期间照射具有与在所述第1期间照射的照明光的光谱不同的光谱的照明光。
2.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其中，
所述第1期间及所述第2期间的各长度在反复进行所述动作时为恒定，或在反复进行所述动作时为不定。
3.根据权利要求1或2所述的内窥镜系统，其中，
所述光源部在所述第1期间及所述第2期间照射的各照明光的光谱在反复进行所述动作时为恒定，或在反复进行所述动作时为不定。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的内窥镜系统，其中，
在所述第1期间与所述第2期间之间存在所述光源部的无照射期间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的内窥镜系统，其中，
所述摄像部进行卷帘快门方式的摄像动作，
所述第2期间为横跨基于所述摄像部的连续的多个帧的期间，
关于所述第2期间刚开始后的所述摄像图像信息，所述摄像控制部获取至少除基于所述摄像部的1帧量的摄像图像信息以外的信息作为所述第2期间的摄像图像信息。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的内窥镜系统，其中，
所述摄像部进行卷帘快门方式的摄像动作，
所述摄像控制部在所述第1期间之后进行所述摄像部的全局复位，并获取进行所述全局复位之后的摄像图像信息作为所述第2期间的摄像图像信息。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的内窥镜系统，其中，
所述摄像部进行全局快门方式的摄像动作。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的内窥镜系统，其中，
所述内窥镜系统具备分析部，所述分析部进行基于所述摄像图像信息中的通过所述第2期间的摄像而获得的摄像图像信息的分析，
所述显示部显示基于所述摄像图像信息中的通过所述第1期间的摄像而获得的摄像图像信息的所述摄像图像。
9.根据权利要求8所述的内窥镜系统，其中，
所述显示部显示包含所述摄像图像和所述分析结果的画面。
10.根据权利要求8或9所述的内窥镜系统，其中，
所述分析包含所述内窥镜的插入形状的分析。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的内窥镜系统，其中，
所述分析包含基于所述摄像图像信息的摄像图像的轮廓的提取。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的内窥镜系统，其中，
所述分析包含插入有所述内窥镜的受检体内的关注区域的检测。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的内窥镜系统，其中，
所述分析包含类似病例图像的选择。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的内窥镜系统，其中，
所述分析包含肿瘤及非肿瘤的判别。
15.根据权利要求8至14中任一项所述的内窥镜系统，其中，
所述分析包含器官的状态的确定。
16.根据权利要求8至15中任一项所述的内窥镜系统，其中，
所述分析包含切离预定线的生成。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的内窥镜系统，其中，
所述第1期间为比所述第2期间长的期间。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的内窥镜系统，其中，
所述光源部在所述第1期间及所述第2期间照射的各照明光为白色光或图像增强观察用的光。
19.一种内窥镜系统的控制方法，其中，所述内窥镜系统具备：内窥镜，具备摄像部；光源部，向基于所述摄像部的摄像对象照射照明光；摄像控制部，根据从所述摄像部获得的摄像信号来获取摄像图像信息；及显示部，显示基于所述摄像图像信息的摄像图像，在所述内窥镜系统的控制方法中，
通过所述摄像部，以比由所述显示部显示所述摄像图像的帧速率高的帧速率进行所述摄像对象的摄像，
通过所述光源部反复进行如下动作：在横跨基于所述摄像部的连续的多个帧的第1期间连续照射照明光之后，在横跨基于所述摄像部的至少1帧的期间即第2期间照射具有与在所述第1期间照射的照明光的光谱不同的光谱的照明光。
20.一种控制程序，其控制内窥镜系统，所述内窥镜系统具备：内窥镜，具备摄像部；光源部，向基于所述摄像部的摄像对象照射照明光；摄像控制部，根据从所述摄像部获得的摄像信号来获取摄像图像信息；及显示部，显示基于所述摄像图像信息的摄像图像，所述控制程序用于使计算机执行如下处理，即，
使所述摄像部以比由所述显示部显示所述摄像图像的帧速率高的帧速率进行所述摄像对象的摄像，
使所述光源部反复进行如下动作：在横跨基于所述摄像部的连续的多个帧的第1期间连续照射照明光之后，在横跨基于所述摄像部的至少1帧的期间即第2期间照射具有与在所述第1期间照射的照明光的光谱不同的光谱的照明光。
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