JP5221722B2 - 撮像装置及び内視鏡装置 - Google Patents
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Description
(第1の実施形態)
この第1の実施形態では、撮像装置として内視鏡装置を例に、その構成を説明する。図1は、第1の実施形態に係る内視鏡装置1(以下、内視鏡装置1と記載する)の構成を示す図である。この第1の実施形態では、撮像素子としてCMOSイメージセンサを採用した実施形態について説明する。なお、内視鏡装置1は、硬性内視鏡装置(被検査体内へ挿入するスコープが曲がらない硬性のタイプ)でも、軟性内視鏡装置(被検査体内へ挿入するスコープが曲がる軟性のタイプ)でも構わない。
ヘッド20は、CMOSイメージセンサ20a、接続端子21、I/F回路22及びメモリ23を具備する。CMOSイメージセンサ20aは、フルHD(high density)に対応したカラーCMOSイメージセンサである。この第1の実施形態では、CMOSイメージセンサ20aは、プログレッシブスキャンで駆動されるが、インターレーススキャンで駆動してもよい。
接続端子31、I/F回路32、画像信号処理回路33、画像出力回路34、動き判定回路35、システム制御回路36及び電源回路37を具備する。接続端子31には、カメラケーブル50が接続される。I/F回路32は、デシリアライザ32a及びLVDS変換回路32bを備え、ヘッド20から送信される画像信号を画像信号処理回路33へ出力する。また、I/F回路32は、システム制御回路36から出力される制御信号を接続端子31に接続されたカメラケーブル50を介してヘッド20へ送信する。
動き算出部35aは、取り込んだ画像を複数のエリアに分割(例えば、16分割)し、分割したエリアごとに既知の手法を用いて動きベクトルの絶対値を算出する。次に、動き算出部35aは、算出した各エリアの動きベクトルの絶対値を足し合わせる。次に、動き算出部35aは、足し合わせた動きベクトルの絶対値をエリア数で除算して動きベクトルの平均値VMを得る。
VM>TH2: 速い
TH2≧VM≧TH1:ふつう
TH1>VM: 遅い
ライトソース40は、LED(light emitting diode)41、レンズ42及びLEDドライバ43を具備する。また、ライトソース40には、光ファイバ60が接続される。LED41は、CMOSイメージセンサ20aの撮像範囲を露光するための光を発する。レンズ42は、LED41からの光を光ファイバ60へ導入する。光ファイバ60へ導入された光は、スコープ10の先端部へ導かれ、CMOSイメージセンサ20aの撮像範囲を露光する。
なお、この内視鏡装置1では、上記露光時間及び輝度の制御に加えて、次に説明する疑似グローバルシャッタを採用している。内視鏡装置1では、上述した被写体の動きの速さに応じて露光時間を変更するのに加え、該疑似グローバルシャッタを採用することにより、CMOSイメージセンサ20aで撮像される画像の歪みをさらに抑制している。以下、疑似グローバルシャッタについて説明する。
図8は、第1の実施形態に係る内視鏡装置の動作を示すフローチャートである。以下、内視鏡装置1の動作について図8を参照して説明する。
初めに、動き算出部35aは、画像信号処理部33aから取り込んだ画像から動きベクトルの平均値VMを算出する(ステップS101)。
第1の実施形態では、露光期間を1フレームにおける最後の走査線の電荷の蓄積開始時から最初の走査線の電荷の蓄積終了時の範囲内とし、画像の動きに応じて露光時間及び輝度を変化させる実施形態について説明した。
図12は、内視鏡装置2の動作を示すフローチャートである。以下、内視鏡装置2の動作について図12を参照して説明する。
初めに、動き算出部35aは、画像信号処理部33aから取り込んだ画像から動きベクトルの平均値VMを算出する(ステップS201)。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、上記第1,第2の実施形態では、比較部35bでの比較結果に基づいて露光時間及び輝度(明るさ)を変更しているが、外部の切替信号を受信部36d又は操作受付部36eで受信し、この受信した切替信号に基づいて露光時間及び輝度(明るさ)を変更するように構成してもよい。また、第2の実施形態では、比較部35bでの比較結果に基づいて第1の動作モードと第2の動作を切り替えているが、外部の切替信号を受信部36d又は操作受付部36eで受信し、この受信した切替信号に基づいて第1の動作モードと第2の動作を切り替えるように構成してもよい。
Claims (24)
- 複数のラインに対応する複数の光電変換素子を有し、前記複数の光電変換素子による電荷の蓄積期間の始期が前記ライン毎に異なると共に、該蓄積された電荷を読みだして画像信号として繰り返し出力するCMOSイメージセンサと、
前記CMOSイメージセンサの撮像範囲を露光する光源と、
前記CMOSイメージセンサで撮像される映像の動きベクトルを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した動きベクトルの値を閾値と比較する比較手段と、
前記複数の光電変換素子の蓄積期間が重複する範囲内で前記撮像範囲を露光するように前記光源の露光時間を制御する制御手段と、
を具備し、
前記制御手段は、
前記検出手段で検出した動きベクトルの値が、前記閾値よりも小さい場合は、前記光源の露光時間を長くし、前記検出手段で検出した動きベクトルの値が、前記閾値以上の場合は、前記光源の露光時間を短くする撮像装置。 - 前記制御手段は、
前記露光時間を長くした場合は、前記光源の輝度を下げ、前記露光時間を短くした場合は、前記光源の輝度を上げる請求項1に記載の撮像装置。 - 前記制御手段は、
前記露光の開始と終了が、同一フレーム内における前記蓄積期間が重複する範囲内となるよう前記光源を制御する請求項1に記載の撮像装置。 - 前記制御手段は、
前記露光の開始が、互いに隣り合う複数のフレームのうちの最初のフレーム内における前記蓄積期間が重複する範囲内で、前記露光の終了が、前記互いに隣り合う複数のフレームのうちの最後のフレーム内における前記蓄積期間が重複する範囲内となるよう前記光源を制御する請求項1に記載の撮像装置。 - 前記撮像素子から出力される画像信号を蓄積する記憶手段と、
接続先を前記CMOSイメージセンサと前記記憶手段との間で切り替えるスイッチと、
をさらに具備する請求項4に記載の撮像装置。 - 前記露光時間又は前記光源の輝度の少なくとも一方の変更を受け付ける受付手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記受付手段での受付結果に応じて前記露光時間又は前記光源の輝度の少なくとも一方を変更する請求項1に記載の撮像装置。 - 複数のラインに対応する複数の光電変換素子を有し、前記複数の光電変換素子による電荷の蓄積期間の始期が前記ライン毎に異なると共に、該蓄積された電荷を読みだして画像信号として繰り返し出力するCMOSイメージセンサと、
前記CMOSイメージセンサの撮像範囲を露光する光源と、
前記CMOSイメージセンサで撮像される映像の動きベクトルを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出される動きベクトルの値と閾値との比較により、前記複数の光電変換素子の蓄積期間が重複する範囲内で前記撮像範囲を露光するように前記光源の露光時間を制御する制御手段とを具備する撮像装置。 - 前記制御手段は、
前記露光時間を長くした場合は、前記光源の輝度を下げ、前記露光時間を短くした場合は、前記光源の輝度を上げる請求項7に記載の撮像装置。 - 被検体内に挿入されるスコープと、
前記スコープの先端に設けられた、複数のラインに対応する複数の光電変換素子を有し、前記複数の光電変換素子による電荷の蓄積期間の始期が前記ライン毎に異なると共に、該蓄積された電荷を読みだして画像信号として繰り返し出力するCMOSイメージセンサと、
前記CMOSイメージセンサの撮像範囲を露光する光源と、
前記CMOSイメージセンサで撮像される映像の動きベクトルを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した動きベクトルの値を閾値と比較する比較手段と、
前記複数の光電変換素子の蓄積期間が重複する範囲内で前記撮像範囲を露光するように前記光源の露光時間を制御する制御手段と、
前記CMOSイメージセンサから出力される画像信号を映像として表示する表示手段と、
を具備し、
前記制御手段は、
前記検出手段で検出した動きベクトルの値が、前記閾値よりも小さい場合は、前記光源の露光時間を長くし、前記検出手段で検出した動きベクトルの値が、前記閾値以上の場合は、前記光源の露光時間を短くする内視鏡装置。 - 前記制御手段は、
前記露光時間を長くした場合は、前記光源の輝度を下げ、前記露光時間を短くした場合は、前記光源の輝度を上げる請求項9に記載の内視鏡装置。 - 前記制御手段は、
前記露光の開始と終了が、同一フレーム内における前記蓄積期間が重複する範囲内となるよう前記光源を制御する請求項9に記載の内視鏡装置。 - 前記制御手段は、
前記露光の開始が、互いに隣り合う複数のフレームのうちの最初のフレーム内における前記蓄積期間が重複する範囲内で、前記露光の終了が、前記互いに隣り合う複数のフレームのうちの最後のフレーム内における前記蓄積期間が重複する範囲内となるよう前記光源を制御する請求項9に記載の内視鏡装置。 - 前記撮像素子から出力される画像信号を蓄積する記憶手段と、
接続先を前記CMOSイメージセンサと前記記憶手段との間で切り替えるスイッチと、
をさらに具備する請求項12に記載の内視鏡装置。 - 前記露光時間又は前記光源の輝度の少なくとも一方の変更を受け付ける受付手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記受付手段での受付結果に応じて前記露光時間又は前記光源の輝度の少なくとも一方を変更する請求項9に記載の内視鏡装置。 - 被検体内に挿入されるスコープと、
前記スコープの先端に設けられた、複数のラインに対応する複数の光電変換素子を有し、前記複数の光電変換素子による電荷の蓄積期間の始期が前記ライン毎に異なると共に、該蓄積された電荷を読みだして画像信号として繰り返し出力するCMOSイメージセンサと、
前記CMOSイメージセンサの撮像範囲を露光する光源と、
前記CMOSイメージセンサで撮像される映像の動きベクトルを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出される動きベクトルの値との比較により、前記複数の光電変換素子の蓄積期間が重複する範囲内で前記撮像範囲を露光するように前記光源の露光時間を制御する制御手段と、
前記CMOSイメージセンサから出力される画像信号を映像として表示する表示手段と、
を具備する内視鏡装置。 - 前記制御手段は、
前記露光時間を長くした場合は、前記光源の輝度を下げ、前記露光時間を短くした場合は、前記光源の輝度を上げる請求項15に記載の内視鏡装置。 - 複数のラインに対応する複数の光電変換素子を有し、前記複数の光電変換素子による電荷の蓄積期間の始期が前記ライン毎に異なると共に、該蓄積された電荷を読みだして画像信号として繰り返し出力するCMOSイメージセンサと、露光用の光源と、前記光源を制御する制御手段と、前記CMOSイメージセンサで撮像される映像の動きベクトルを検出する検出手段と、前記検出手段で検出した動きベクトルの値を閾値と比較する比較手段と、を具備する撮像装置の作動方法であって、
前記光源は、前記CMOSイメージセンサの撮像範囲を露光し、
前記制御手段は、前記複数の光電変換素子の蓄積期間が重複する範囲内で前記撮像範囲を露光するように前記光源の露光時間を制御し、前記検出手段で検出した動きベクトルの値が、前記閾値よりも小さい場合は、前記光源の露光時間を長くし、前記検出手段で検出した動きベクトルの値が、前記閾値以上の場合は、前記光源の露光時間を短くする撮像装置の作動方法。 - 前記制御手段は、
前記露光時間を長くした場合は、前記光源の輝度を下げ、前記露光時間を短くした場合は、前記光源の輝度を上げる請求項17に記載の撮像装置の作動方法。 - 前記制御手段は、
前記露光の開始と終了が、同一フレーム内における前記蓄積期間が重複する範囲内となるよう前記光源を制御する請求項17に記載の撮像装置の作動方法。 - 前記制御手段は、
前記露光の開始が、互いに隣り合う複数のフレームのうちの最初のフレーム内における前記蓄積期間が重複する範囲内で、前記露光の終了が、前記互いに隣り合う複数のフレームのうちの最後のフレーム内における前記蓄積期間が重複する範囲内となるよう前記光源を制御する請求項17に記載の撮像装置の作動方法。 - 前記撮像素子から出力される画像信号を蓄積する記憶手段と、
接続先を前記CMOSイメージセンサと前記記憶手段との間で切り替えるスイッチと、
をさらに具備する請求項20に記載の撮像装置の作動方法。 - 前記露光時間又は前記光源の輝度の少なくとも一方の変更を受け付ける受付手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記受付手段での受付結果に応じて前記露光時間又は前記光源の輝度の少なくとも一方を変更する請求項17に記載の撮像装置の作動方法。 - 複数のラインに対応する複数の光電変換素子を有し、前記複数の光電変換素子による電荷の蓄積期間の始期が前記ライン毎に異なると共に、該蓄積された電荷を読みだして画像信号として繰り返し出力するCMOSイメージセンサと、露光用の光源と、前記CMOSイメージセンサで撮像される映像の動きベクトルを検出する検出手段と、前記光源を制御する制御手段と、を具備する撮像装置の作動方法であって、
前記光源は、前記CMOSイメージセンサの撮像範囲を露光し、
前記検出手段は、前記映像の動きベクトルを検出し、
前記制御手段は、前記検出手段で検出される動きベクトルの値との比較により、前記複数の光電変換素子の蓄積期間が重複する範囲内で前記撮像範囲を露光するように前記光源の露光時間を制御する撮像装置の作動方法。 - 前記制御手段は、
前記露光時間を長くした場合は、前記光源の輝度を下げ、前記露光時間を短くした場合は、前記光源の輝度を上げる請求項23に記載の撮像装置の作動方法。
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