JP2009537283A - ビデオアーチファクトの影響を低減するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

ビデオアーチファクトの影響を低減すための方法は、第２撮像素子のビデオ同期信号の位相が第１撮像素子のビデオ同期信号の位相と一致するように、第２撮像素子のビデオクロック信号の位相を調整することを含む。内視鏡システムは、第１撮像素子、第２撮像素子、光源、および第１撮像素子によって生成される画像のアーチファクトを低減するコントローラを含む。一部の実施形態では、第１撮像素子は光源と対面する。
【選択図】 図１

Description

関連出願

本出願は、２００６年５月１９日に出願した米国特許仮出願第６０／８０１，７４８号の特典を主張し、その開示全体が参照によって本明細書に組み込まれる。

本発明は、ビデオアーチファクトの影響を低減するための装置および方法に関する。

複数のカメラおよび光源を備えた複数の内視鏡装置は、医療処置、小管の点検、または遠隔監視に使用することができる。例えばそのような内視鏡装置として、可撓性チューブと、該可撓性チューブの遠端に装着されたカメラおよび光源とを含む、医療用内視鏡がある。内視鏡は、診断のため体腔および組織を検査するために、身体開口部を通して体腔内に挿入可能である。内視鏡のチューブは１つまたはそれ以上の長手方向チャネルを有し、それを通して器具は体腔に到達して、疑わしい組織のサンプルを採取するか、またはポリープ切除術のような他の外科的処置を実行することができる。

多くの種類の内視鏡が存在し、それらが使用される器官または領域に関連して命名される。例えば、胃内視鏡は食道、胃、および十二指腸の検査および治療に使用され、結腸鏡は結腸に、気管支鏡は気管支に、腹腔鏡は腹腔に、Ｓ状結腸鏡は直腸およびＳ状結腸に、関節鏡は関節に、膀胱鏡は膀胱に、血管鏡は血管の検査に使用される。

各内視鏡は、近端の接眼レンズまたはビデオカメラに画像を伝達するために、可撓性チューブの遠端に装着された単一の前方ビューイングカメラを有する。カメラは、医療専門家が内視鏡を体腔内に前進させ、かつ異常を探すのを支援するために使用される。カメラは医療専門家に、内視鏡の遠端からの二次元像を提供する。異なる角度からの像または異なる部分の像を捕捉するには、内視鏡を再配置するか、前後に移動させなければならない。内視鏡の再配置および移動は処置を長引かせ、患者の不快感、合併症、およびリスクの増大の原因になる。加えて、下部消化管と同様の環境では、器官の屈曲、組織の皺襞、および特異な形状のため、内視鏡のカメラで器官の全領域を観察することが妨げられえる。見えない領域は、潜在的に悪性の（癌性の）ポリープを見落とす原因になり得る。

この問題は、補助カメラおよび補助光源を設けることによって克服することができる。補助カメラおよび光源は、主カメラおよび光源と対面するように向き付けられ、こうして内視鏡の主カメラによって見ることのできない領域の画像を提供することができる。これらのカメラおよび光源のこの配置により、領域または異常の正面像および背面像の両方を提供することができる。ポリープの基部の周りにワイヤループを配置することによってポリープを切除するポリープ切除術の場合、該カメラ配置により、隣接する健康な組織の損傷を最小化するように、ワイヤループをより適切に配置することが可能になる。

２つのカメラは異なる技術に基づくかもしれず、かつ異なる特性を持つかもしれない。多くの場合、主カメラは、照明のために非常に強力な光源を必要とする電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラである。そのような光源は光ファイバ束とすることができる。補助カメラは、照明を提供するために発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えた、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）カメラとすることができる。

本願の発明者らは、本明細書の背景の節に記載するように複数の撮像素子および発光素子が使用されるときに、撮像素子によって生成されるビデオ画像にアーチファクトが生じることがあることを観察した。観察されたアーチファクトの一例は、ＣＣＤ撮像素子が逆向撮像素子および発光素子と共に対として使用されるときに、主内視鏡のＣＣＤ撮像素子によって生成されるビデオ画像の上縁付近の「細い線」である。

この「細い線」状アーチファクトは、画像がＣＣＤ撮像素子によってどのように捕捉されかつ／または処理されるかによって生じると、発明者らは信じる。代替的に、または追加的に、アーチファクトはビデオ処理回路構成に関係するかもしれない。ＣＣＤカメラシステムでは、画像データは、一度に１行の画像ずつ捕捉および／または処理される。その結果、逆向発光素子のような明るい光源が存在する場合、画像の個々の画素は、同じ行の他の受光器に波及し得る電荷「漏れ」に屈することがあり得る。これは、ビデオ画像の部分的な喪失、およびビデオ画像における「細い線」の出現の原因になることがある。

本発明は、「細い線」状アーチファクトの影響を低減するために使用することができる。本発明の一態様では、内視鏡システムは、第１撮像素子、第２撮像素子、光源、および第１撮像素子によって生成される画像のアーチファクトを低減するコントローラを含む。一部の実施形態では、第１撮像素子は光源と対面する。

１つの好適な実施形態では、コントローラは、第２撮像素子のビデオ同期信号の周波数が第１撮像素子のビデオ同期信号の周波数と一致するように、第２撮像素子のビデオクロック信号の周波数を調整する。

別の好適な実施形態では、コントローラは、第２撮像素子のビデオ同期信号と第１撮像素子のビデオ同期信号との間の位相を変化させるように、第２撮像素子のビデオクロック信号の位相を調整する。２つのビデオ同期信号間の位相は、零または非零とすることができる。

さらに別の好適な実施形態では、コントローラは、アーチファクトのサイズを低減させるために、第１撮像素子が垂直帰線消去区間にあるときにだけ光源の電源を投入するように、光源のデューティサイクルを同期させる。

さらに別の好適な実施形態では、コントローラは、光源のパルス幅および／または遅延タイミングを調整することによって、アーチファクトを移動させる。コントローラはアーチファクトを垂直方向に移動させることが好ましい。

さらになお別の好適な実施形態では、コントローラは、第１撮像素子のビデオ同期信号を受信するために第１撮像素子に接続されると共に、第２撮像素子のビデオ同期信号を受信しかつ第２撮像素子のためのビデオクロック信号を送信するために第２撮像素子に接続された、位相同期ループ回路を含み、該位相同期ループ回路は、第２撮像素子のビデオ同期信号の位相が第１撮像素子のビデオ同期信号の位相と一致するように、第２撮像素子のビデオクロック信号の位相を調整する。

さらなる好適な実施形態では、位相同期ループ回路は、第２撮像素子のビデオ同期信号の周波数が第１撮像素子のビデオ同期信号の周波数と一致するように、第２撮像素子のビデオクロック信号の周波数を調整する。

さらに別の好適な実施形態では、コントローラは光源ドライバを含み、該光源ドライバは、ビデオクロック信号を受信するために位相同期ループ回路に接続される。光源ドライバは、アーチファクトのサイズを低減するために、第１撮像素子が垂直帰線消去区間にあるときにだけ光源の電源を投入するように、光源のデューティサイクルを同期させることが好ましい。

さらに別の好適な実施形態では、光源ドライバは、光源のパルス幅および／または遅延タイミングを調整することによって、アーチファクトを移動させる。コントローラはアーチファクトを垂直方向に移動させることが好ましい。

さらに別の好適な実施形態では、位相同期ループ回路は、第１撮像素子のビデオ同期信号を受信するために第１撮像素子に接続されると共に、第２撮像素子のビデオ同期信号を受信するために第２撮像素子に接続された、同期セパレータを含む。同期セパレータは、第１撮像素子のビデオ同期信号から垂直同期信号を抽出し、かつ第２撮像素子のビデオ同期信号から別の垂直同期信号を抽出することが好ましい。

別の好適な実施形態では、位相同期ループ回路は、垂直同期信号を受信するために同期セパレータに接続された位相検出器を含む。位相検出器は、第１撮像素子の垂直同期信号を基準信号として使用して、垂直同期信号間の位相差を算出することが好ましい。

さらに別の好適な実施形態では、位相同期ループ回路は、位相差を受信するために位相検出器に接続されると共に、位相差のノイズ成分を低減するために位相差を平均化する、低域通過フィルタを含む。

さらに別の好適な実施形態では、位相同期ループ回路は、平均化された位相差を受信するために低域通過フィルタに接続されると共に、ビデオクロック信号を生成する、発振器を含む。

本発明の別の態様では、内視鏡システムは、第１撮像素子、第２撮像素子、光源、および第１撮像素子によって生成される画像のアーチファクトを低減させるように、第１および第２撮像素子のビデオ同期信号間の位相差を変化させるコントローラを含む。

本発明のさらに別の態様では、内視鏡システムは、第１撮像素子、第１光源、第２撮像素子、第２光源、およびコントローラを含む。第１撮像素子および光源は、第２撮像素子および光源に対面することができる。コントローラは、第１撮像素子のビデオ同期信号を受信するために第１撮像素子に接続されると共に、第２撮像素子のビデオ同期信号を受信するため、および撮像素子の画像フレームが同一周波数を有しかつ同相となるように、第２撮像素子のためのビデオクロック信号を送信するために第２撮像素子に接続された、位相同期ループ回路を含むことが好ましい。第１撮像素子および光源は１フレーム周期の２分の１の期間中に電源を投入され、第２撮像素子および光源は１フレーム周期の残りの２分の１の期間中に電源を投入される。

好適な実施形態では、第１および第２撮像素子ならびにそれらの光源が断続的に電源を投入かつ切断されることを目で感知することができないように、フレーム周波数が充分に高い。

本発明のさらなる態様では、ビデオアーチファクトの影響を低減するための方法は、第２撮像素子のビデオ同期信号の位相が第１撮像素子のビデオ同期信号の位相と一致するように、第２撮像素子のビデオクロック信号の位相を調整することを含む。

好適な実施形態では、該方法は、第２撮像素子のビデオ同期信号の周波数が第１撮像素子のビデオ同期信号の周波数と一致するように、第２撮像素子のビデオクロック信号の周波数を調整することをさらに含む。

別の好適な実施形態では、該方法は、光源が第１撮像素子と対面する場合に、アーチファクトのサイズを低減させるために、第１撮像素子が垂直帰線消去区間にあるときにだけ光源の電源を投入するように、光源のデューティサイクルを同期させることをさらに含む。

さらに別の好適な実施形態では、該方法は、光源のパルス幅および／または遅延タイミングを調整することによって、アーチファクトを移動することをさらに含む。移動ステップは、アーチファクトを垂直方向に移動させることを含むことが好ましい。

さらに別の好適な実施形態では、調整ステップは、第１撮像素子のビデオ同期信号から垂直同期信号を抽出し、かつ第２撮像素子のビデオ同期信号から別の垂直同期信号を抽出することを含む。

さらなる好適な実施形態では、調整ステップは、第１撮像素子の垂直同期信号を基準信号として使用して、垂直同期信号間の位相差を算出することを含む。

さらに別の好適な実施形態では、調整ステップは、位相差のノイズ成分を低減するために位相差を平均化することを含む。

さらに別の好適な実施形態では、調整ステップは、ビデオクロック信号を生成することを含む。

本発明の一実施形態に係る撮像アセンブリを備えた内視鏡の斜視図を示す。 図１の内視鏡の挿入チューブの遠端の斜視図を示す。 図１の撮像アセンブリの斜視図を示す。 図１の内視鏡の遠端および撮像アセンブリの斜視図を示す。 図１の内視鏡と共に内視鏡システムを形成するコントローラの略図を示す。

図１は、本発明の例示的内視鏡１０を示す。この内視鏡１０は、体組織、器官、体腔または管腔の撮像が要求される多種多様な医療処置に使用することができる。処置の種類として、例えば肛門鏡検査、関節鏡検査、気管支鏡検査、結腸鏡検査、膀胱鏡検査、ＥＧＤ、腹腔鏡検査、およびＳ状結腸鏡検査が挙げられる。

図１の内視鏡１０は挿入チューブ１２と、一部分が挿入チューブ１２の内部に収容された撮像アセンブリ１４とを含む。図２に示す通り、挿入チューブ１２は２つの長手方向チャネル１６を有する。しかし、一般的に、挿入チューブ１２は任意の数の長手方向チャネルを持つことができる。器具はチャネル１６の１つを通して体腔に到達し、疑わしい組織のサンプルを採取するか、またはポリープ切除術のような他の外科的処置を実行するような、任意の所望の処置を実行することができる。器具は例えば薬剤注入用の伸縮自在な針、油圧作動式はさみ、クランプ、把持具、電気凝固システム、超音波トランスデューサ、電気的センサ、加熱素子、レーザ機構、および他の焼灼手段とすることができる。一部の実施形態では、チャネルの１つを使用して、洗浄用の水のような洗浄液を供給することができる。別のチャネルまたは同じチャネルを使用して、ＣＯ_２または空気のようなガスを器官内に供給することができる。チャネル１６はまた、流体を抽出するため、または液状担体中の薬剤のような流体を体内に注入するために使用することもできる。チャネル１６を介して種々の生検、薬剤送達、ならびに他の診断および治療用装置を挿入し、特定の機能を実行することもできる。

挿入チューブ１２は操縦自在であるか、または図１に示すように操縦自在の遠端領域１８を有することが好ましい。遠端領域１８の長さは、挿入チューブ１２の長さの任意の適切な分数、例えば２分の１、３分の１、４分の１、６分の１、１０分の１、または２０分の１とすることができる。挿入チューブ１２は、挿入チューブ１２の操作のための制御ケーブル（図示せず）を持つことができる。制御ケーブルは挿入チューブ１２内に対称的に配置され、かつ挿入チューブ１２の長さに沿って延びることが好ましい。制御ケーブルは、挿入チューブ１２の遠端３６またはその付近に固定することができる。各々の制御ケーブルは、可撓性被覆中空チューブに収容されたワイヤを含む、ボーデンケーブルとすることができる。ボーデンケーブルのワイヤは、ハンドル２２内のコントロール２０に取り付けられる。コントロール２０を用いて、ワイヤを引っ張り、挿入チューブ１２の遠端領域１８を所与の方向に屈曲させることができる。ボーデンケーブルは、挿入チューブ１２の遠端領域１８を様々な方向に連接させるために使用することができる。

図１に示すように、内視鏡１０は、挿入チューブ１２の近端２４に接続された制御ハンドル２２をも含むことができる。制御ハンドル２２は、挿入チューブ１２のチャネル１６へのアクセスを制御するための１つまたはそれ以上のポートおよび／または弁（図示せず）を有することが好ましい。ポートおよび／または弁は、空気弁または送水弁、吸入弁、計装ポート、および吸入／計装ポートとすることができる。図１に示すように、制御ハンドル２２はさらに、挿入チューブ１２上の撮像素子、撮像アセンブリ１４、または両方により写真を撮影するためのボタン２６を含むことができる。制御ハンドル２２の近端２８は、空気、送水、および吸入チャネル、ならびにポンプおよび関連処置具の間の流体連通をもたらす処置具出口３０（図１）を含むことができる。同じ出口３０または異なる出口を、内視鏡１０の遠端の照明部品および撮像部品への電線のために使用することができる。

図２に示す通り、内視鏡１０はさらに、どちらも挿入チューブ１２の遠端３６に配置された、撮像素子３２および光源３４を含むことができる。撮像素子３２は、例えばレンズ、シングルチップセンサ、マルチチップセンサ、または光ファイバ実現素子を含むことができる。プロセッサおよび／またはモニタと電気的に通信する撮像素子３２は、静止画像または録画もしくは生のビデオ画像を提供することができる。光源３４は、均等な照明を提供するために、撮像素子３２から等距離にあることが好ましい。最適な撮像を達成するために、各光源３４の強度は調整することができる。撮像素子３２および光源３４のための回路は、プリント基板（ＰＣＢ）に組み込むことができる。

図３および４に示す通り、撮像アセンブリ１４は管状体３８、管状体３８の近端４０に接続されたハンドル４２、補助撮像素子４４、補助撮像素子４４から管状体３８の遠端４８の間の物理的および／または電気的接続を提供するリンク４６、および補助光源５０（図４）を含むことができる。補助光源５０はＬＥＤ素子とすることができる。

図４に示す通り、内視鏡１０の撮像アセンブリ１４は、挿入チューブ１２の遠端に補助撮像素子を提供するために使用される。この目的を達成するために、撮像アセンブリ１４は内視鏡の挿入チューブ１２のチャネル１６の１つの内部に配置され、その補助撮像素子４４は挿入チューブ１２の遠端３６より先に配置される。これは、最初に撮像アセンブリ１４の遠端を内視鏡のハンドル１８から挿入チューブのチャネル１６内に挿入し、次いで補助撮像素子４４および撮像アセンブリ１４のリンク４６が図４に示すように挿入チューブ１２の遠端３６の外側に配置されるまで、撮像アセンブリ１４をさらにアセンブリ１４内に押し込むことによって達成することができる。

主および補助撮像素子３２、４４は各々、感光性半導体素子に入射した光を電気信号に変換する電子装置とすることができる。撮像センサはカラーまたは白黒いずれかの画像を検出することができる。撮像センサからの信号はデジタル化して、撮像センサに入射した画像を再生するために使用することができる。一般的に使用される２つの型の画像センサとして、日本国大阪の三洋電機によって製造されたＶＣＣ５７７４のような電荷結合素子（ＣＣＤ）、およびカリフォルニア州サニーベールのＯｍｎｉＶｉｓｉｏｎによって製造されたＯＶＴ６９１０のような相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）カメラチップがある。主撮像素子３２はＣＣＤ撮像素子であり、補助撮像素子４４はＣＭＯＳ撮像素子であることが好ましい。

撮像アセンブリ１４が挿入チューブ１２に適切に設置されるとき、撮像アセンブリ１４の補助撮像素子４４は、図４に示すように後ろ向きに主撮像素子３２の方を向くことが好ましい。補助撮像素子４４は、補助撮像素子４４および主撮像素子３２が隣接または重複する観察領域を持つように向き付けることができる。代替的に、補助撮像素子４４は、補助撮像素子４４および主撮像素子３２が同一領域の異なる像を同時に提供するように、向き付けることができる。補助撮像素子４４は領域の逆向像を提供する一方、主撮像素子３２は領域の正面像を提供することが好ましい。しかし、補助撮像素子４４は、主撮像素子３２の軸線と略平行な像を含め、他の像を提供するように他の方向に向き付けることができる。

図４に示すように、リンク４６は補助撮像素子４４を管状体３８の遠端４８に接続する。リンク４６は、変形後に実質的にその原形に戻る傾向のある可撓性形状記憶材料から少なくとも部分的に作られた、可撓性リンクであることが好ましい。形状記憶材料は周知であり、形状記憶合金および形状記憶ポリマを含む。適切な可撓性形状記憶材料は、ニチノールのような形状記憶合金である。可撓性リンク４６は、撮像アセンブリ１４の遠端を挿入チューブ１２のアセンブリ１４の近端内に挿入し、次いで挿入チューブ１２の遠端３６に向かって押し込むことができるように、直線化される。補助撮像素子４４および可撓性リンク４６が挿入チューブ１２の遠端３６から充分に押し出されると、可撓性リンク４６は、図３に示すようにその自然屈曲形状を回復する。可撓性リンク４６の自然形状とは、可撓性リンク４６が力または応力を何ら受けないときの可撓性リンク４６の形状である。可撓性リンク４６がその自然屈曲形状を回復すると、補助撮像素子４４は図５に示すように、実質的に後ろ向きに挿入チューブ１２の遠端３６の方を向く。

図示した実施形態では、撮像アセンブリ１４の補助光源５０は可撓性リンク４６に、特に可撓性リンク４６の湾曲凹部に配置される。補助光源５０は補助撮像素子４４のための照明を提供し、図４に示すように補助撮像素子４４と実質的に同じ方向を向く。

図１に示す内視鏡１０のような本発明の内視鏡は、コントローラをも含む内視鏡システムの一部とすることができる。本明細書で使用する用語「コントローラ」は、広義に定義される。例えば一部の実施形態では、用語「コントローラ」は、単に信号処理ユニットとすることができる。

コントローラは、とりわけ、上述した「細い線」状アーチファクトを低減または除去するために使用することができる。図５は、コントローラの好適な実施形態５２を示す。好適なコントローラ５２は位相同期ループ（ＰＬＬ）回路５４を含む。ＰＬＬ回路５４は同期セパレータ５６、位相検出器５８、低域通過フィルタ６０、および発振器６２を含む。

同期セパレータ５６は、各撮像素子３２、４４からビデオ同期信号６４を受信するために、主および補助撮像素子３２、４４の各々に接続される。同期セパレータ５６は各ビデオ同期信号６４から垂直同期信号を抽出する。位相検出器５８は同期セパレータ５６に接続され、同期セパレータ５６から垂直同期信号を受信する。位相検出器５６は次いで、主撮像素子３２の垂直同期信号を基準信号として使用して、垂直同期信号間の位相差を算出する。低域通過フィルタ６０は位相検出器５８に接続され、位相検出器５８から位相差を受け取る。低域通過フィルタ６０は位相差を平均化して、位相差のノイズ成分を低減する。発振器６２は低域通過フィルタ６０に接続され、平均化された位相差を受け取る。平均化された位相差に基づき、発振器６２は、主撮像素子３２の垂直同期信号の周波数および位相と一致する出力信号を生成する。ＰＬＬ回路５４のこの出力信号は次いで増幅され、ビデオクロック信号６６として補助撮像素子４４に送信することができる。このフィードバック制御ループは、補助撮像素子のビデオ同期信号６４の位相および周波数が主撮像素子３２のビデオ同期信号６４の位相および周波数と一致するように、補助撮像素子のビデオクロックの位相および／または周波数を調整する。換言すると、２つの撮像素子３２、４４は同一フレーム周波数およびフレーム位相を有する。

図５に示す好適なコントローラ５２は、補助光源５０を「パルス化」するために使用される補助光源ドライバ６８をも含むことができる。「パルス化された」光源は、電源が常時投入されてはいない。それどころか、該光源は特定の周波数で断続的に投入かつ切断される。補助光源５０の周波数、位相、およびデューティサイクル（パルス幅）は、補助光源ドライバ６８によって調整することができる。加えて、補助光源５０の周波数を撮像素子３２、４４の周波数と一致させるために、ＰＬＬ回路５４の出力信号も補助光源ドライバ６８に送信することができる。

本願の発明者らは、主撮像素子３２によって生成される画像のアーチファクトのサイズおよび位置が、補助光源５０の少なくともデューティサイクルを変化させることにより、および補助光源５０の少なくとも位相を撮像素子３２、４４に対して変化させることにより、調整することができることを発見した。例えば補助光源５０のデューティサイクルを調整して、アーチファクトの少なくともサイズを変化させることができる。特に、アーチファクトのサイズは、補助光源５０のデューティサイクルを低下させることによって低減させることができる。「細い線」状アーチファクトの場合、アーチファクトの長さは、補助光源５０のデューティサイクルを低下させることによって低減させることができる。

別の実施例では、主撮像素子３２によって生成される画像のアーチファクトは、補助光源５０の少なくとも位相を撮像素子３２、４４に対して変化させることによって、例えば垂直方向に移動させることができる。コントローラ５２は、ユーザが補助光源５０の位相を調整して、アーチファクトを補助光源５０の位置のような画像の非関心領域に移動させることを可能にする。

さらなる実施例では、主撮像素子３２が垂直帰線消去区間にあるときにだけ補助光源５０が電源を投入され、結果的にアーチファクトのサイズが低減されるように、補助光源５０のデューティサイクルおよび／または位相を調整することができる。

同様に、上述のプロセスおよび装置を使用して、補助撮像素子４４によって生成される画像のアーチファクトのサイズおよび／または位置は、主光源３４の少なくともデューティサイクルを変化させることに、および主光源３４の少なくとも位相を撮像素子３２、４４に対して変化させることにより、調整することができる。

加えて、画像素子３２、４４の１つによって生成された画像のアーチファクトを、主および補助撮像素子３２、４４のビデオ同期信号間の位相差を導入する（すなわち、２つのビデオ信号のフレームレート間の位相遅延を導入する）ことによって、最小化することもできる。ＰＬＬ回路５４は、ビデオ同期信号間の所望の位相差を維持するために使用することができる。コントローラ５２は、アーチファクトを最小化するように、ビデオ同期信号間の位相差を調整するために使用することができる。

補助撮像素子４４およびその光源５０は、撮像素子４４および光源５０からリンク４６、管状体３８、およびハンドル４２を経てコントローラ５２まで延びる導電体を介して、コントローラ５２（図示せず）に接続することができる。導電体は電力および制御コマンドを補助撮像素子４４およびその光源５０に伝達し、かつ補助撮像素子４４からコントローラ５２に画像信号を伝達することができる。

コントローラ５２は、輝度、露光時間、およびモード設定のような、撮像素子３２、４４およびそれらの光源３４、５０のパラメータを調整するために使用することができる。パラメータを制御する特定のレジスタにデジタルコマンドを書くことによって、調整を行なうことができる。レジスタはそれらの一意のアドレスによってアドレス指定することができ、デジタルコマンドをレジスタに読み書きして様々なパラメータを変更することができる。コントローラ５２は、データコマンドをレジスタに送信することによって、レジスタ値を変化させることができる。

代替的実施形態では、コントローラ５２は、主撮像素子３２および光源３４と補助撮像素子４４および光源５０との間の光の干渉を低減するために使用することができる。主撮像素子３２および光源３４は補助撮像素子４４および光源５０に対面するため、主光源３４は補助撮像素子４４と干渉し、補助光源５０は主撮像素子３２と干渉する。光の干渉は、光源からの光が撮像素子に直接投影される結果である。これは光のグレア、カメラのブルーミング、または光の過飽和の原因となり、結果的に画像品質を低下させることがある。

光の干渉を低減または排除するために、撮像素子３２、４４およびそれらの光源３４、５０は交互に電源を投入および切断することができる。換言すると、主撮像素子３２および光源３４が電源を投入されるとき、補助撮像素子４４および光源５０は電源を切断される。また、主撮像素子３２および光源３４が電源を切断されるとき、補助撮像素子４４および光源５０が電源を投入される。撮像素子３２、４４およびそれらの光源３４、５０は、光源３４、５０が電源を投入および切断されることが目で感知されない充分に高い周波数で、電源を投入および切断されることが好ましい。

撮像素子３２、４４およびそれらの光源３４、５０の電源投入および切断のタイミングは、図５に示すＰＬＬ回路５４を用いて達成することができる。ＰＬＬ回路５４は、上述の通り撮像素子３２、４４のフレーム周波数および位相を一致させるために使用することができる。そうすると、主撮像素子３２および光源３４は１フレーム周期の２分の１の期間中に電源を投入され、補助撮像素子４４および光源５０は１フレーム周期の残りの２分の１の期間中に電源を投入される。

上述のプロセスおよび装置は、３つ以上の撮像素子および３つ以上の光源が存在する場合、ならびに撮像素子および光源が２つまたはそれ以上の内視鏡に搭載されている場合にも使用することができる。

Claims (59)

1. 第１撮像素子と、
   第２撮像素子と、
   光源と、
   前記第１撮像素子によって生成される画像のアーチファクトを低減するコントローラと、
   を備えた内視鏡システム。
2. 前記第１撮像素子が前記光源と対面する、請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記第２撮像素子のビデオ同期信号と前記第１撮像素子のビデオ同期信号との間の位相が約零となるように、前記コントローラが前記第２撮像素子のビデオクロック信号の位相を調整する、請求項１に記載の内視鏡システム。
4. 前記第２撮像素子のビデオ同期信号の周波数が前記第１撮像素子のビデオ同期信号の周波数と一致するように、前記コントローラが前記第２撮像素子のビデオクロック信号の周波数を調整する、請求項１に記載の内視鏡システム。
5. 前記第２撮像素子のビデオ同期信号と前記第１撮像素子のビデオ同期信号との間の位相が約零となるように、前記コントローラが前記第２撮像素子のビデオクロック信号の位相を調整する、請求項４に記載の内視鏡システム。
6. 前記光源の位相を前記撮像素子に対して調整することによって、前記コントローラがアーチファクトを移動させる、請求項５に記載の内視鏡システム。
7. 前記コントローラがアーチファクトを垂直方向に移動させる、請求項６に記載の内視鏡システム。
8. 前記光源のデューティサイクルを低下させることによって、前記コントローラがアーチファクトのサイズを低減させる、請求項５に記載の内視鏡システム。
9. 前記第１撮像素子が垂直帰線消去区間にあるときにだけ前記光源が電源を投入されるように、前記コントローラが前記光源の位相を調整する、請求項５に記載の内視鏡システム。
10. 前記コントローラが、前記第１撮像素子のビデオ同期信号を受信するために前記第１撮像素子に接続されると共に、前記第２撮像素子のビデオ同期信号を受信しかつ前記第２撮像素子のためのビデオクロック信号を送信するために前記第２撮像素子に接続された、位相同期ループ回路を備える、請求項１に記載の内視鏡システム。
11. 前記第２撮像素子のビデオ同期信号と前記第１撮像素子のビデオ同期信号との間の位相が約零となるように、前記位相同期ループ回路が前記第２撮像素子のビデオクロック信号の位相を調整する、請求項１０に記載の内視鏡システム。
12. 前記第２撮像素子のビデオ同期信号の周波数が前記第１撮像素子のビデオ同期信号の周波数と一致するように、前記位相同期ループ回路が前記第２撮像素子のビデオクロック信号の周波数を調整する、請求項１０に記載の内視鏡システム。
13. 前記第２撮像素子のビデオ同期信号と前記第１撮像素子のビデオ同期信号との間の位相が約零となるように、前記位相同期ループ回路が前記第２撮像素子のビデオクロック信号の位相を調整する、請求項１２に記載の内視鏡システム。
14. 前記コントローラが光源ドライバを含み、前記光源ドライバが前記ビデオクロック信号を受信するために前記位相同期ループ回路に接続された、請求項１３に記載の内視鏡システム。
15. 前記撮像素子に対して前記光源の位相を調整することによって、前記光源ドライバがアーチファクトを移動させる、請求項１４に記載の内視鏡システム。
16. 前記光源ドライバがアーチファクトを垂直方向に移動させる、請求項１５に記載の内視鏡システム。
17. 前記光源のデューティサイクルを低下させることによって、前記光源ドライバがアーチファクトのサイズを低減させる、請求項１４に記載の内視鏡システム。
18. 前記第１撮像素子が垂直帰線消去区間にあるときにだけ前記光源が電源を投入されるように、前記光源ドライバが前記光源の位相を調整する、請求項１４に記載の内視鏡システム。
19. 第１撮像素子と、
    第２撮像素子と、
    光源と、
    前記第２撮像素子のビデオ同期信号の周波数が前記第１撮像素子のビデオ同期信号の周波数と一致するように、前記第２撮像素子のビデオクロック信号の周波数を調整すると共に、前記第１撮像素子によって生成される画像のアーチファクトを低減させるために、前記第１および第２撮像素子のビデオ同期信号間の位相差を変化させる、コントローラと、
    を備えた内視鏡システム。
20. 第１撮像素子、第２撮像素子、および光源を含む内視鏡システムによって生成されるアーチファクトの影響を低減するための装置であって、
    前記第１撮像素子のビデオ同期信号を受信するために前記第１撮像素子に接続されると共に、前記第２撮像素子のビデオ同期信号を受信しかつ前記第２撮像素子のためのビデオクロック信号を送信するために前記第２撮像素子に接続された、位相同期ループ回路、
    を備えた装置。
21. 前記第２撮像素子のビデオ同期信号と前記第１撮像素子のビデオ同期信号との間の位相が約零となるように、前記位相同期ループ回路が前記第２撮像素子のビデオクロック信号の位相を調整する、請求項２０に記載の装置。
22. 前記第２撮像素子のビデオ同期信号の周波数が前記第１撮像素子のビデオ同期信号の周波数と一致するように、位相同期ループ回路が前記第２撮像素子のビデオクロック信号の周波数を調整する、請求項２０に記載の装置。
23. 前記第２撮像素子のビデオ同期信号と前記第１撮像素子のビデオ同期信号との間の位相が約零となるように、前記位相同期ループ回路が前記第２撮像素子のビデオクロック信号の位相を調整する、請求項２２に記載の装置。
24. 光源ドライバをさらに備え、前記光源ドライバがビデオクロック信号を受信するために前記位相同期ループ回路に接続された、請求項２３に記載の装置。
25. 前記光源ドライバが、前記撮像素子に対して前記光源の位相を調整することによってアーチファクトを移動させる、請求項２４に記載の装置。
26. 前記光源ドライバがアーチファクトを垂直方向に移動させる、請求項２５に記載の装置。
27. 前記光源ドライバが、前記光源のデューティサイクルを低下することによってアーチファクトのサイズを低減させる、請求項２４に記載の装置。
28. 前記第１撮像素子が垂直帰線消去区間にあるときにだけ前記光源が電源を投入されるように、前記光源ドライバが前記光源の位相を調整する、請求項２４に記載の装置。
29. ビデオアーチファクトの影響を低減するための方法であって、
    前記第２撮像素子のビデオ同期信号の周波数が第１撮像素子のビデオ同期信号の周波数と一致するように、前記第２撮像素子のビデオクロック信号の周波数を調整するステップを備える方法。
30. 前記第２撮像素子のビデオ同期信号の位相が前記第１撮像素子のビデオ同期信号の位相と一致するように、前記第２撮像素子のビデオクロック信号の位相を調整するステップをさらに備える、請求項２９に記載の方法。
31. 前記撮像素子に対して光源の位相を調整することによってアーチファクトを移動させるステップをさらに備える、請求項３０に記載の方法。
32. 前記移動ステップが、アーチファクトを垂直方向に移動させる工程を含む、請求項３２に記載の方法。
33. 光源のデューティサイクルを低下させることによって、アーチファクトのサイズを低減するステップをさらに備える、請求項３０に記載の方法。
34. 前記第１撮像素子が垂直帰線消去区間にあるときにだけ前記光源が電源を投入されるように、前記光源の位相を調整するステップをさらに備える、請求項３７に記載の方法。
35. 第１撮像素子と、
    第２撮像素子と、
    光源と、
    前記第２撮像素子のビデオ同期信号の周波数が前記第１撮像素子のビデオ同期信号の周波数と一致するように前記第２撮像素子のビデオクロック信号の周波数を調整すると共に、前記第１および第２撮像素子のビデオ同期信号間の位相差を変化させるコントローラと、
    を備えた内視鏡システム。
36. 第１撮像素子と、第２撮像素子と、光源とを含む内視鏡システムコントローラであって、
    前記第１撮像素子のビデオ同期信号を受信するために前記第１撮像素子に接続されると共に、前記第２撮像素子のビデオ同期信号を受信しかつ前記第２撮像素子のためのビデオクロック信号を送信するために前記第２撮像素子に接続された、位相同期ループ回路、
    を備えたコントローラ装置。
37. 前記第２撮像素子のビデオ同期信号と前記第１撮像素子のビデオ同期信号との間の位相が約零になるように、前記位相同期ループ回路が前記第２撮像素子のビデオクロック信号の位相を調整する、請求項３６に記載の装置。
38. 前記第２撮像素子のビデオ同期信号の周波数が前記第１撮像素子のビデオ同期信号の周波数と一致するように、前記位相同期ループ回路が前記第２撮像素子のビデオクロック信号の周波数を調整する、請求項３７に記載の装置。
39. 前記第２撮像素子のビデオ同期信号と前記第１撮像素子のビデオ同期信号との間の位相が約零となるように、前記位相同期ループ回路が前記第２撮像素子のビデオクロック信号の位相を調整する、請求項３８に記載の装置。
40. 光源ドライバをさらに備え、前記光源ドライバが前記ビデオクロック信号を受信するために前記位相同期ループ回路に接続された、請求項３９に記載の装置。
41. 前記光源ドライバが前記撮像素子に対して前記光源の位相を調整する、請求項３７に記載の装置。
42. 前記光源ドライバが全デューティサイクルの一部分でのみ光を駆動する、請求項３７に記載の装置。
43. 前記第１撮像素子が垂直帰線消去区間にあるときにだけ前記光源が電源を投入されるように、前記光源ドライバが前記光源の位相を調整する、請求項３７に記載の装置。
44. 第１撮像素子と、
    第１光源と、
    第２撮像素子と、
    第２光源と、
    を備え、前記第１撮像素子および光源が前記第２撮像素子および光源と対面し、
    前記第１撮像素子のビデオ同期信号を受信するために前記第１撮像素子に接続されると共に、前記第２撮像素子のビデオ同期信号を受信し、かつ前記撮像素子の画像フレームが同一周波数を有しかつ同相となるように、前記第２撮像素子のためのビデオクロック信号を送信するために、前記第２撮像素子に接続された位相同期ループ回路を含むコントローラと、
    をさらに備え、前記第１撮像素子および光源が１フレーム周期の２分の１の期間中に電源を投入され、かつ前記第２撮像素子および光源が１フレーム周期中の残りの２分の１の期間中に電源を投入されるように構成された、内視鏡システム。
45. 前記第１および第２撮像素子ならびにそれらの光源が断続的に電源を投入かつ切断されることを目で感知することができないように、フレーム周波数が充分に高い、請求項４５に記載のシステム。
46. 第１撮像素子と、
    第２撮像素子と、
    第１光源と、
    第２光源と、
    前記第２撮像素子のビデオ同期信号の周波数が前記第１撮像素子のビデオ同期信号の周波数と一致するように、前記第２撮像素子のビデオクロック信号の周波数を調整すると共に、前記第１および第２撮像素子のビデオ同期信号間の位相差を逆位相となるように変化させるコントローラと、
    を備えた内視鏡システム。
47. 第１撮像素子と、第２撮像素子と、第１光源と、第２光源とを含む内視鏡システムコントローラであって、
    前記第１撮像素子のビデオ同期信号を受信するために前記第１撮像素子に接続されると共に、前記第２撮像素子のビデオ同期信号を受信しかつ前記第２撮像素子のためのビデオクロック信号を送信するために前記第２撮像素子に接続された位相同期ループ回路、
    を備えたコントローラ装置。
48. 前記第２撮像素子のビデオ同期信号と前記第１撮像素子のビデオ同期信号との間で位相が約１８０度ずれるように、前記位相同期ループ回路が前記第２撮像素子のビデオクロック信号の位相を調整する、請求項４８に記載の装置。
49. 前記第２撮像素子のビデオ同期信号の周波数が前記第１撮像素子のビデオ同期信号の周波数と一致するように、前記位相同期ループ回路が前記第２撮像素子のビデオクロック信号の周波数を調整する、請求項４９に記載の装置。
50. 前記第２撮像素子のビデオ同期信号と前記第１撮像素子のビデオ同期信号との間で位相が略逆位相になるように、前記位相同期ループ回路が前記第２撮像素子のビデオクロック信号の位相を調整する、請求項５０に記載の装置。
51. 第１光源ドライバおよび第２光源をさらに備え、前記第１光源ドライバが前記ビデオクロック信号を受信するために前記位相同期ループ回路に接続された、請求項５１に記載の装置。
52. 前記第１光源ドライバが前記第１撮像素子に対して前記第１光源の位相を調整し、前記第２光源ドライバが前記第１撮像素子に対して前記第２光源の位相を調整する、請求項４９に記載の装置。
53. 前記光源ドライバが全デューティサイクルの一部分でのみ光を駆動する、請求項４９に記載の装置。
54. 前記第１撮像素子が画像を捕捉するときにだけ前記第１光源が電源を投入されるように、前記第１光源ドライバが前記第１光源の位相を調整し、かつ前記第２撮像素子が画像を捕捉するときにだけ前記第２光源が電源を投入されるように、前記第２光源ドライバが前記第２光源の位相を調整する、請求項４９に記載の装置。
55. 前記第１光源ドライバおよび第２光源ドライバが逆位相である、請求項５３に記載の装置。
56. 第１撮像素子と、
    第１光源と、
    第２撮像素子と、
    第２光源と
    を備え、前記第１撮像素子および光源が前記第２撮像素子および光源と対面し、
    前記第１撮像素子のビデオ同期信号を受信するために前記第１撮像素子に接続されると共に、前記第２撮像素子のビデオ同期信号を受信し、かつ前記撮像素子の画像フレームが同一周波数を有しかつ同相となるように、前記第２撮像素子のためのビデオクロック信号を送信するために、前記第２撮像素子に接続された位相同期ループ回路を含むコントローラと、
    をさらに備え、１フレーム周期の２分の１の期間中に、前記第１撮像素子が画像を捕捉しかつ前記第１光源が電源を投入され、１フレーム周期の残りの２分の１の期間中に、前記第２撮像素子が画像を捕捉しかつ前記第２光源が電源を投入されるように構成された、内視鏡システム。
57. 前記第１および第２撮像素子ならびにそれらの光源が断続的に利用されることを目で感知することができないように、フレーム周波数が充分に高い、請求項５７に記載のシステム。
58. 第１撮像素子および光源が第２撮像素子および光源と対面するように構成された内視鏡システムの前記第１撮像素子および光源と前記第２撮像素子および光源との間の光の干渉を低減するための方法であって、
    位相同期ループ回路を使用して、前記第１撮像素子のビデオ同期信号を受信し、前記第２撮像素子のビデオ同期信号を受信し、かつ前記撮像素子の画像フレームが同一周波数を有しかつ同相となるように、前記第２撮像素子のためのビデオクロック信号を送信するステップと、
    １フレーム周期の２分の１の期間中に前記第１撮像素子および光源の電源を投入し、かつ１フレーム周期の残りの２分の１の期間中に前記第２撮像素子および光源の電源を投入するステップと、
    を備える方法。
59. 第１撮像素子および光源が第２撮像素子および光源と対面するように構成された内視鏡システムの前記第１撮像素子および光源と前記第２撮像素子および光源との間の光の干渉を低減するための方法であって、
    前記第２撮像素子のビデオ同期信号の周波数が前記第１撮像素子のビデオ同期信号の周波数と一致するように、前記第２撮像素子のビデオクロック信号の周波数を調整するステップと、
    前記第１および第２撮像素子のビデオ同期信号間の位相差を逆相となるように調整するステップと、
    を備える方法。

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