JP2010082224A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus.
撮像装置の一例として、撮像素子である例えばCCDを先端内に有する挿入部と、CCDが撮像した撮像信号を信号処理する信号処理装置とから構成される内視鏡装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の内視鏡装置は、細長の挿入部が管腔内に挿入され、撮像素子が先端部の先端面に設けられた対物光学系を介して管腔内の検査箇所を撮像する。また、先端部の先端面には、LEDを発光素子とする光源が設けられている。そして、信号処理装置は、CCDを駆動すると共に、CCDからの撮像信号を信号処理して検査箇所の観察画像を表示部に表示させる信号処理部と、LEDを点灯させるドライバであるLEDドライバと、装置内部を制御する制御部とを有している。
As an example of an imaging apparatus, an endoscope apparatus has been proposed that includes an insertion unit that has an imaging element, for example, a CCD in its tip, and a signal processing apparatus that processes an imaging signal captured by the CCD (for example, , See Patent Document 1).
The endoscope apparatus described in Patent Document 1 images an examination site in a lumen through an objective optical system in which an elongated insertion portion is inserted into the lumen and an imaging element is provided on the distal end surface of the distal end portion. To do. In addition, a light source using LEDs as light emitting elements is provided on the distal end surface of the distal end portion. Then, the signal processing device drives the CCD, performs signal processing on the imaging signal from the CCD and displays an observation image of the inspection location on the display unit, an LED driver which is a driver for lighting the LED, And a control unit for controlling the inside of the apparatus.
管腔内に挿入される先端部のLEDの照射光量の調整などを行うには、その制御信号をPWM等の方式でLEDドライバより直接印加、伝達する必要がある。
また、CCDを駆動するための駆動信号は信号処理部から細長の挿入部内の伝送路を介して先端側に設けられたCCDに伝達される。そして、CCDから出力されたアナログの画像信号は、細長のケーブル内の伝送路を介して信号処理部に伝達されデジタル信号に変換された後に表示部に表示される。
In order to adjust the irradiation light amount of the LED at the distal end inserted into the lumen, it is necessary to directly apply and transmit the control signal from the LED driver by a method such as PWM.
A drive signal for driving the CCD is transmitted from the signal processing unit to the CCD provided on the distal end side through a transmission path in the elongated insertion unit. The analog image signal output from the CCD is transmitted to the signal processing unit via the transmission path in the elongated cable, converted into a digital signal, and then displayed on the display unit.
このように、LEDドライバや信号処理部と先端部との間で、制御信号や画像信号を高速かつ大量に伝送する必要がある。そのため、伝送路が煩雑となり、高コストを招いてしまう。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、先端部へ信号を伝送する伝送路を簡素化し、低コスト化を図ることができる撮像装置を提供することにある。
As described above, it is necessary to transmit a large amount of control signals and image signals between the LED driver or the signal processing unit and the tip. For this reason, the transmission path becomes complicated and high costs are incurred.
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of simplifying a transmission path for transmitting a signal to the tip and reducing the cost. is there.
請求項1に記載の発明は、駆動信号を取得し、取得した当該駆動信号に応じて画像信号を出力する撮像素子を有する先端部と、前記撮像素子に対する制御信号を出力する本体制御部を有する装置本体部とを含み、前記先端部は、前記撮像素子による撮像を補助する補助部材と、当該撮像素子を駆動するとともに当該撮像素子から出力される画像信号を信号処理する機能と前記装置本体部の本体制御部からの制御信号に基づいて当該補助部材を制御する機能を有する先端側制御部とを含む撮像装置である。 The invention according to claim 1 includes a tip portion having an image pickup device that acquires a drive signal and outputs an image signal in accordance with the acquired drive signal, and a main body control portion that outputs a control signal for the image pickup device. A main body part, and the front end part is an auxiliary member for assisting imaging by the image sensor, a function of driving the image sensor and a signal processing of an image signal output from the image sensor, and the apparatus main body part And a distal end side control unit having a function of controlling the auxiliary member based on a control signal from the main body control unit.
請求項2に記載の発明は、前記先端側制御部は、前記撮像素子からの画像信号をサンプル/ホールド処理し、当該サンプル/ホールド処理された画像信号を予め定められたレベルまで増幅した後にアナログ−デジタル変換し、デジタル出力するアナログ前段処理部と、当該アナログ前段処理部から出力されたデジタル信号に対して処理を施すデジタル信号処理部とを有することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置である。
請求項3に記載の発明は、前記先端部の前記先端側制御部と前記装置本体部の前記本体制御部とはケーブルで接続され、前記本体制御部から出力された制御信号は前記ケーブルを介して前記先端側制御部に伝送されるとともに、当該先端側制御部にて信号処理された画像信号は当該ケーブルを介して当該本体制御部に伝送されることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置である。
According to a second aspect of the present invention, the distal end side control unit samples / holds the image signal from the image sensor, and amplifies the sample / hold processed image signal to a predetermined level. The imaging according to claim 1, further comprising: an analog pre-processing unit that performs digital conversion and digital output; and a digital signal processing unit that performs processing on a digital signal output from the analog pre-processing unit. Device.
According to a third aspect of the present invention, the distal end side control unit of the distal end portion and the main body control unit of the apparatus main body unit are connected by a cable, and a control signal output from the main body control unit is transmitted via the cable. The image signal processed by the distal end side control unit and transmitted to the distal end side control unit is transmitted to the main body control unit via the cable. It is an imaging device of description.
請求項4に記載の発明は、前記補助部材は、前記撮像素子にて撮像される被写体を照明する発光素子であり、前記先端側制御部は、前記発光素子の照度を制御することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像装置である。
請求項5に記載の発明は、前記補助部材は、前記先端部の向きを変えるために駆動する駆動部材であり、前記先端側制御部は、前記先端部の姿勢を制御するべく当該駆動部材の駆動を制御することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の撮像装置である。
The invention according to claim 4 is characterized in that the auxiliary member is a light emitting element that illuminates a subject imaged by the imaging element, and the tip side control unit controls illuminance of the light emitting element. The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3.
According to a fifth aspect of the present invention, the auxiliary member is a drive member that is driven to change the direction of the tip portion, and the tip side control unit is configured to control the posture of the tip portion. The imaging apparatus according to claim 1, wherein driving is controlled.
本発明の請求項1によれば、本発明を採用しない場合に比べて、先端部へ信号を伝送する伝送路をより簡素化することができる。
本発明の請求項2によれば、本発明を採用しない場合に比べて、より精度高い画像信号を得ることができる。
本発明の請求項3によれば、本発明を採用しない場合に比べて、伝送路をよりシンプルにすることができる。
本発明の請求項4によれば、本発明を採用しない場合に比べて、先端部に発光素子を備えた場合においても伝送路をより簡略化することができる。
本発明の請求項5によれば、本発明を採用しない場合に比べて、先端部の向きを変えるために駆動する駆動部材を備えた場合においても伝送路をより簡略化することができる。
According to the first aspect of the present invention, it is possible to further simplify the transmission path for transmitting a signal to the tip portion as compared with the case where the present invention is not adopted.
According to claim 2 of the present invention, it is possible to obtain an image signal with higher accuracy than in the case where the present invention is not adopted.
According to claim 3 of the present invention, the transmission path can be made simpler than when the present invention is not adopted.
According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to further simplify the transmission path even in the case where the light emitting element is provided at the tip, compared to the case where the present invention is not adopted.
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to further simplify the transmission path even when a drive member that is driven to change the direction of the tip portion is provided, as compared with the case where the present invention is not adopted.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(実施の形態)について詳細に説明する。
図1は、実施の形態に係る撮像装置1の概略構成を示す図である。
この撮像装置1は、体腔内の観察や検査を行う内視鏡装置、あるいは監視カメラとして用いられるものである。
撮像装置1は、図1に示すように、例えば管腔内に挿入される挿入部10と、装置本体部20と、画像を表示する表示部30と、操作部40とから構成される。
The best mode (embodiment) for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an imaging apparatus 1 according to the embodiment.
The imaging apparatus 1 is used as an endoscope apparatus that performs observation and examination in a body cavity or a surveillance camera.
As shown in FIG. 1, the imaging apparatus 1 includes an
挿入部10は、レンズ等の光学系111と、固体撮像素子であるCCD112と、光源としての発光素子の一例であるLED113とを有する先端部100と、信号ケーブル211を内部に有する可撓性の管200とから構成される。LED113は、CCD112による撮像を補助する補助部材として機能する。
また、先端部100は、CCD112を駆動するとともにCCD112からの撮像信号を信号処理する機能と、LED113による照射光量を制御する機能とを併せ持つ先端側制御部の一例としての信号処理/制御部114を有している。この信号処理/制御部114については後で詳述する。また、以下では、固体撮像素子としてCCD112を例示して説明するが、固体撮像素子はCCDに限らず、CMOSセンサでも同様の構成にできる。
The
Further, the
装置本体部20は、挿入部10、表示部30、操作部40に接続され、これらとの間で信号の授受や電力供給を行い、装置全体の制御を行う本体制御部21を有する。
表示部30は、例えば、LCDなどの表示デバイスからなる表示画面部31と、本体制御部21に接続され本体制御部21から送出される表示用画像データを表示画面部31に表示可能な表示用画像信号、例えばRGB信号などに変換する表示制御部32とから構成される。
操作部40は、例えば、操作入力を行うためのジョイスティックや、複数の操作ボタンが表面に設けられ、操作者がそれらを操作することにより、内部に設けられた操作制御部41により操作入力信号を生成し、本体制御部21に送出する。
The apparatus
The
The
次に、挿入部10の先端部100の信号処理/制御部114について説明する。
図2は、信号処理/制御部114の概略構成を示すブロック図である。
先ず、先端部100のCCD112は、対象物の光学像を電気的信号に変換し、2次元の画像として出力する装置であり、光電変換を行う複数の受光素子(フォトダイオード)を含む受光部と、転送ゲートと、シフトレジスタ(転送部)とを備えている。受光部の各受光素子は受光量に応じた電荷を生成して蓄積する。そして電荷蓄積に必要な所定の時間が経過した後にシフト信号がアクティブになると、転送ゲートがオンになる。これにより、アナログの画像データである蓄積電荷が、転送ゲートを介して各受光素子に対応して設けられたシフトレジスタに転送される。そして、各シフトレジスタに転送された画像(画素)信号(蓄積電荷)Voutは、2相の駆動クロック(制御信号)であるH1,H2に基づいて、CCD112からシリアル出力される。
Next, the signal processing /
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the signal processing /
First, the
信号処理/制御部114には、CCD112からの出力信号である画像信号Voutを処理するアナログ前段処理部の一例としてのAFE(アナログフロントエンド)114aと、AFE114aの出力をデジタル信号処理するデジタル信号処理部114bとを備えている。また、信号処理/制御部114は、CCD112向け制御信号である駆動クロックH1,H2を発生するとともに、AFE114a向け制御信号であるAFE駆動パルスSHP,SHDなどの各種タイミング信号を発生するTG(Timing Generator)114cを備えている。
The signal processing /
AFE114aは、CCD112から入力される画像信号(蓄積電荷)Voutをノイズ除去しながらサンプル/ホールド処理を行う画像信号処理部としてのCDS(Correlated Double Sampling:相関二重サンプリング)と、サンプル/ホールド処理された画像信号を所定のレベルまで増幅するPGA(Programmable Gain Amplifier:可変利得増幅回路)を備えている。また、AFE114aは、PGAにて増幅されたアナログの画像信号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、A/D変換器にて変換されたデジタル信号をデジタル信号処理部114bへ送出するラッチ部とを備えている。
The AFE 114a is subjected to sample / hold processing with CDS (Correlated Double Sampling) as an image signal processing unit that performs sample / hold processing while removing noise from the image signal (accumulated charge) Vout input from the
デジタル信号処理部114bは、AFE114aから出力されたデジタル信号に対して処理を施し、この撮像装置1において必要とされる撮像データ処理を行う。例えば、デジタル信号処理部114bは、ホワイトバランス、ガンマ補正などの映像処理や、フォーマット処理、圧縮処理等のエンコード処理を行う。そして、デジタル信号処理部114bにて所与の処理が施されたデータは、信号ケーブル211を介して本体制御部21に伝送され、表示部30において画像表示が行われたり、図示しない記録部において記録メディアに記録されたり、図示しない送信部から出力されたりする。
The digital
TG114cは、CCD112の画像信号出力の基となる駆動クロックH1,H2、およびCCD112のゲートに入力されるリセットゲートパルスRGを発生し、CCD112に向けて供給する。また、TG114cは、CCD112向けの制御信号(タイミング信号)であるH1,H2,RGと同期したタイミング信号であり、AFE114aのCDSのサンプル/ホールド処理の基となるAFE駆動パルスSHP,SHDを発生し、AFE114aに向けて供給する。
なお、信号処理/制御部114は、本体制御部21からの制御コマンドを取得する取得部114dを有しており、この取得部114dが取得した制御コマンドに基づいてCCD112を駆動する。
The
The signal processing /
また、信号処理/制御部114は、本体制御部21からの制御コマンドを受けて、LED113を制御するLED制御部114e有している。LED制御部114eは、本体制御部21からの制御コマンドに基づいてLED113を制御するための制御信号をLED113に向けて出力する。
以下、フローチャートを用いて、信号処理/制御部114のLED制御部114eが行う照度制御処理について説明する。
図3は、信号処理/制御部114が行う処理である照度制御処理の手順を示すフローチャートである。この処理は、信号処理/制御部114が、本体制御部21からの制御コマンドを受信したことをトリガーとして行う。
In addition, the signal processing /
Hereinafter, the illuminance control processing performed by the
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of illuminance control processing which is processing performed by the signal processing /
先ず、信号処理/制御部114は、CCD112の情報を取得する(ステップ(以下、単に「S」と記す場合もある。)101)。その後、ステップ101にて取得した情報から照度が、本体制御部21からの制御コマンドに基づいた所望の照度を満足しているか否かを判別する(ステップ102)。そして、肯定判定された場合には、本処理を終了し、否定判定された場合にはステップ103へ進む。ステップ103においては、所望の照度にLED113の照度を調整するべくLED113に向けて制御信号を出力する。つまり、ステップ101にて取得した現時点の照度が小さい場合には、照度を大きくするための制御信号をLED113に向けて出力し、現時点の照度が大きい場合には、照度を小さくするための制御信号をLED113に向けて出力する。その後、ステップ101以降の処理を継続する。
First, the signal processing /
上述したように、本実施の形態に係る信号処理/制御部114は、CCD112を駆動するとともにCCD112からの撮像信号を信号処理する機能と、LED113による照射光量を制御する機能とを併せ持つ。そして、このような機能を有する信号処理/制御部114は、挿入部10の先端部100内において、CCD112とともに同一の制御基板115に実装されている。
As described above, the signal processing /
図4は、挿入部10の先端部100の斜視図である。図4に示すように、先端部100には、制御基板115が設けられており、この制御基板115上に、信号処理/制御部114とCCD112とがともに実装されている。また、LED113が制御基板115に接続されている。そして、信号ケーブル211内の信号線211aが制御基板115に実装されたコネクタ116に接続されている。
FIG. 4 is a perspective view of the
そして、このように信号処理/制御部114を先端部100に設けることにより、先端部100内において、信号処理/制御部114からCCD112に向けて駆動クロックH1,H2、およびリセットゲートパルスRGが伝達されるとともに、CCD112から信号処理/制御部114に向けて画像信号(蓄積電荷)Voutが伝達される。また、信号処理/制御部114からLED113への制御信号が伝達される。それゆえ、信号ケーブル211を伝送される信号は、本体制御部21から信号処理/制御部114へ伝送される各種制御コマンドと、信号処理/制御部114から本体制御部21へ伝送されるデジタルの画像データである。
By providing the signal processing /
図5は、信号処理/制御部114を先端部100に設けずに、CCD112を駆動するとともにCCD112からの撮像信号を信号処理する機能と、LED113による照射光量を制御する機能とを装置本体部20に設けた場合における先端部100の斜視図である。
CCD112を駆動するとともにCCD112からの撮像信号を信号処理する機能を、例えば、装置本体部20に設けた場合においては、装置本体部20と先端部100との間を、装置本体部20から先端部100に設けたCCD112に向けて出力される駆動クロックH1,H2、およびリセットゲートパルスRGが伝送されるとともに、CCD112から装置本体部20に画像信号(蓄積電荷)Voutが伝送されるので、本実施の形態に係る撮像装置よりも多量の信号線211aが必要となる。加えて、LED113による照射光量を制御する機能を、装置本体部20に設けた場合においては、装置本体部20からLED113へ、PWM等の方式の制御信号が装置本体部20と先端部100との間を伝送されることとなり、その分の信号線が必要となる。
FIG. 5 shows a function of driving the
For example, in the case where the function of driving the
上述したように、本実施の形態に係る撮像装置1においては、CCD112を駆動するとともにCCD112からの撮像信号を信号処理する機能と、LED113による照射光量を制御する機能とを有する信号処理/制御部114を先端部100に設けているので、装置本体部20と先端部100との間の信号線211aを少なくすることができるなど、伝送路をシンプルにすることができる。それゆえ、装置の部品点数を少なくすることができるとともに、信号線211aを組み付けるのに要する工数をも削減することができるので低コスト化を図ることができる。
As described above, in the imaging apparatus 1 according to the present embodiment, the signal processing / control unit having the function of driving the
なお、上述した実施の形態においては、挿入部10の先端部100に、LED113を設け、信号処理/制御部114で制御する態様について説明したが、LED113以外の補助部材をも先端部100あるいは先端部100近傍に設ける場合には、その補助部材も信号処理/制御部114で制御することが好適である。
In the above-described embodiment, the
以下に、挿入部10の先端部100の姿勢を制御するための湾曲機構部が挿入部10の内部に設けられた撮像装置について説明する。
湾曲機構部は、管200を湾曲させることにより、先端部100の姿勢を調整し、光学系111の光軸の姿勢を制御するための機構である。この湾曲機構部としては、管200の軸直交断面において、互いに直交する2方向にそれぞれ対向する合計4本のアングルワイヤを設け、それぞれの引張り量、繰り出し量を制御して、適宜ピッチに配列された複数のディスク部材(補助部材)を回転させる機構であることを例示することができる。そして、アングルワイヤを、先端部100あるいは先端部100近傍に設けた、正逆回転可能な複数のモータ(駆動部材)に巻き掛ける。
Hereinafter, an imaging apparatus in which a bending mechanism unit for controlling the posture of the
The bending mechanism unit is a mechanism for adjusting the posture of the
このような湾曲機構部を有する撮像装置のアングルワイヤを巻き掛けたモータの回転角を、先端部100に設けた信号処理/制御部114で制御することが好適である。つまり、信号処理/制御部114は、モータを制御するための本体制御部21からの制御コマンドを受け、この制御コマンドに基づいてモータの回転角を制御することが好適である。これにより、先端部100の姿勢制御を先端部100内で自動制御することができる。また、撮影中の画像信号からの特定の色彩信号を抽出することにより、LED113の照度制御および姿勢制御を先端部100内で自動制御することができる。そして、このようにすることで、本体制御部21から先端部100側へ伸びる信号線211aを削減することができる。
It is preferable to control the rotation angle of the motor around which the angle wire of the imaging apparatus having such a bending mechanism unit is wound by the signal processing /
1…撮像装置、10…挿入部、20…装置本体部、21…本体制御部、30…表示部、31…表示画面部、32…表示制御部、40…操作部、41…操作制御部、100…先端部、111…光学系、112…CCD、113…LED、114…信号処理/制御部、115…制御基板、116…コネクタ、200…管、211…信号ケーブル、211a…信号線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Imaging device, 10 ... Insertion part, 20 ... Apparatus main body part, 21 ... Main body control part, 30 ... Display part, 31 ... Display screen part, 32 ... Display control part, 40 ... Operation part, 41 ... Operation control part, DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記撮像素子に対する制御信号を出力する本体制御部を有する装置本体部と
を含み、
前記先端部は、前記撮像素子による撮像を補助する補助部材と、当該撮像素子を駆動するとともに当該撮像素子から出力される画像信号を信号処理する機能と前記装置本体部の本体制御部からの制御信号に基づいて当該補助部材を制御する機能を有する先端側制御部と
を含む撮像装置。 A distal end portion having an image sensor that acquires a drive signal and outputs an image signal in accordance with the acquired drive signal;
An apparatus main body having a main body controller that outputs a control signal for the image sensor,
The front end includes an auxiliary member that assists in imaging by the image sensor, a function of driving the image sensor and processing an image signal output from the image sensor, and a control from the main body control unit of the apparatus main body An imaging apparatus including a distal end side control unit having a function of controlling the auxiliary member based on a signal.
前記本体制御部から出力された制御信号は前記ケーブルを介して前記先端側制御部に伝送されるとともに、当該先端側制御部にて信号処理された画像信号は当該ケーブルを介して当該本体制御部に伝送されることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 The distal end side control part of the distal end part and the main body control part of the apparatus main body part are connected by a cable,
The control signal output from the main body control unit is transmitted to the distal end side control unit via the cable, and the image signal processed by the distal end side control unit is transmitted to the main body control unit via the cable. The imaging device according to claim 1, wherein the imaging device is transmitted to the imaging device.
前記先端側制御部は、前記発光素子の照度を制御することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像装置。 The auxiliary member is a light emitting element that illuminates a subject imaged by the imaging element,
The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the tip side control unit controls illuminance of the light emitting element.
前記先端側制御部は、前記先端部の姿勢を制御するべく当該駆動部材の駆動を制御することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の撮像装置。 The auxiliary member is a drive member that is driven to change the direction of the tip.
5. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the distal-end-side control unit controls driving of the driving member so as to control an attitude of the distal-end portion.
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