JP5463210B2 - 内視鏡システム - Google Patents
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Description
被検体の撮像画像信号を出力する撮像部を備えた内視鏡と、該内視鏡とは別体に構成され前記内視鏡に信号線を介して接続された制御装置とを備え、前記内視鏡と前記制御装置との間で、前記撮像部から出力される撮像画像信号をデジタル画像データとしてシリアル伝送する内視鏡システムであって、
前記撮像部が、2次元配列された複数の受光部と、各受光部にそれぞれ蓄積された電荷信号を読み出す駆動部と、を有し、
前記駆動部が、前記受光部の並び方向である主走査方向のラインに沿って当該ラインに配列された受光部から前記電荷信号を読み出すことを、前記主走査方向に直交する副走査方向に1ラインずつ順次行う第1の走査モードと、
前記副走査方向に所定ライン飛び越しながら順次行うと共に、飛び越されたラインから前記所定ライン飛び越しながら順次行うことで、前記撮像画像を構成する全ラインに対して行う第2の走査モードと、
を切り替え自在に構成され、前記画像データの前記各ラインの出力順序を変更するものであり、
更に、前記シリアル伝送時にエラー発生要因となる外乱を検知する外乱検知手段と、
前記外乱検知手段が外乱の発生を検知したときに、前記駆動部を前記第1の走査モードから前記第2の走査モードに切り替える制御手段と、
を備えた内視鏡システム。
図1は本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡装置を含む内視鏡システムの全体構成図である。
図3は高周波処置具の概略構成を示す要部縦断面図である。同図に示すように、高周波ナイフである高周波処置具71は、内視鏡100の処置具挿通孔47(図2参照)内に挿通可能な可撓性を有し、密巻きコイル75a、及び密巻きコイル75aを被覆するテトラフルオロエチレン材等の絶縁チューブ75bからなるシース75と、シース75の基端に設けられた操作部77と、を備えている。密巻きコイル75aの先端には、筒状のストッパ部材79及びリング状のシース先端絶縁チップ81が、絶縁チューブ75bで被覆されて配設されている。
図4に内視鏡システムの概念的なブロック構成図を示した。同図に示すように内視鏡システム200は、内視鏡100とプロセッサ部69とがユニバーサルコード25を介して接続されている。内視鏡100には撮像素子55と周辺回路57を有する撮像チップ51が搭載されている。この撮像チップ51内の周辺回路57は、内部クロック信号を生成するPLL(Phase-Locked Loop)回路101と、撮像素子55に制御データを設定するレジスタ103と、撮像素子55から出力された撮像信号をデジタル化するアナログ/デジタル(A/D)変換器105と、デジタル化された撮像信号に対して8B10B方式のエンコードを行う8B10Bエンコーダ107と、内部クロック信号の周波数を逓倍し、シリアル伝送用のクロック信号を生成するPLL回路109と、エンコードされた撮像信号をシリアル信号に変換して出力するパラレル/シリアル(P/S)変換器111とを含んで構成されている。
図5は撮像素子55の構成を概略的に示す回路図である。同図に示すように、撮像素子55は、受光部である単位画素131が2次元マトリクス状に配置された画素部133と、画素部133からの出力信号である電荷信号に対してノイズ抑制処理等の処理を行う相関二重サンプリング(CDS)回路135と、画素部133の垂直方向の走査を制御すると共に画素部133のリセット動作を制御する垂直走査回路137と、水平方向の走査を制御する水平走査回路139と、読み出した電荷信号の出力を行う出力回路141と、各回路135〜139に制御信号を与え、垂直・水平走査及びサンプリングのためのタイミング等を制御する制御回路143とを有して構成されている。
撮像素子55は、プロセッサ部69のCPU115(図4参照)からの指令により通常走査モードと、インターリーブ走査モードとが選択的に設定できる。通常走査モードは、主走査方向に並ぶ単位画素(フォトダイオード)131のラインからの電荷信号の走査読み出しを、それぞれ副走査方向に順次行って、各ラインの電荷信号を読み出すモードである。また、インターリーブ走査モードは、単位画素131のラインの走査読み出しを、副走査方向に所定ライン飛び越しながら順次行うことを繰り返し、全ライン分を水平走査して電荷信号を読み出すモードである。
通常走査モードは、図7に通常走査モードにおける撮像素子の露光・読出しのタイミングチャートを示すように、走査ラインとなるLine(1)〜Line(n) (nは2以上の整数)の各画素行を備えるCMOSセンサでは、ライン上の各単位画素(0〜m)をリセットした後にフォトダイオードへの露光を開始し、所定の露光時間の経過後に各フォトダイオードに蓄積された電荷を転送し、電荷信号を出力する。そして、このような動作がLine(1)からLine(n)に向かって順に遅延して行われる。即ち、主走査方向に並ぶ単位画素のラインの走査読み出しを、それぞれ副走査方向に順次行って、各電荷信号を読み出してn行m列の撮像画像を生成するモードである。
図9は、インターリーブ走査モードである1ライン飛び越し走査モードにおいて、ローリングシャッタを用いた撮像素子のリセット、露光、読出しの各タイミングの例を示す図である。同図に示すように、Line(1)のリセット用トランジスタM1(図5参照)に垂直走査回路137からリセット信号を出力して、Line(1)に配置される各フォトダイオードD1に蓄積された電荷をリセットし、電荷蓄積(露光)を開始する。その後、垂直方向(副走査方向)に1ライン飛び越してLine(3)を同様にリセットして電荷蓄積を開始する。更に垂直方向に1ライン飛び越してLine(5)をリセットして電荷蓄積を開始することを繰り返し行う。
次に、図14から図16を参照して他の内視鏡システムの制御例について説明する。本構成の内視鏡システム200は、伝送されるシリアルデータにエラーが発生したとき、このエラーを検出して走査モードを通常走査モードからインターリーブ走査モードに切り替える。
撮像素子55の制御回路143が、通常走査モードにより単位画素131(図5参照)の電荷信号を読み出し、内視鏡100は、この電荷信号に基づいて生成された画像信号をプロセッサ部69にシリアル伝送する。プロセッサ部69のCDR回路121が、伝送途中の画像信号にエラーを検出した場合、即ち、エラー検出信号SeがCPU115に入力されたとき、CPU115は、このエラーが検出された領域を含むフィールドFiの画像に対しては、そのまま通常走査モードで全ラインの電荷信号を読み出し、シリアル伝送を完了させる。そして、このフィールドFiの画像伝送が終了したときに、CPU115はモード切り替えを行うモード切り替え信号Smを内視鏡100に出力し、内視鏡100の撮像素子55の制御回路143は、このモード切り替え信号Smに基づいて走査モードを通常走査モードからインターリーブ走査モードに切り替ええる。モードの切り替え後、制御回路143はフィールドFi+1をインターリーブ走査モードで電荷信号の読み出しを行う。
例えば、上記のシリアルデータは、撮像素子の電荷信号読み出し順を変更したインターリーブ走査モードにより生成しているが、電荷信号の読み出し順を制御することに限らず、他の方式で各ラインの信号の順序を変更することであってもよい。例えば、撮像素子の電荷信号を通常走査モードで読み出して一旦メモリに蓄積しておき、このメモリから前述のインターリーブ走査モードに相当する順序で各ラインの電荷信号を並べ替えて、シリアルデータを生成することでもよい。
(1) 被検体の撮像画像信号を出力する撮像部を備えた内視鏡と、該内視鏡とは別体に構成され前記内視鏡に信号線を介して接続された制御装置とを備え、前記内視鏡と前記制御装置との間で、前記撮像部から出力される撮像画像信号をデジタル画像データとしてシリアル伝送する内視鏡システムであって、
前記撮像部が、2次元配列された複数の受光部と、各受光部にそれぞれ蓄積された電荷信号を読み出す駆動部と、を有し、
前記駆動部は、前記受光部の並び方向である主走査方向のラインに沿って当該ラインに配列された受光部から前記電荷信号を読み出すことを、前記主走査方向に直交する副走査方向に対して複数回繰り返す走査読み出しを行うものであり、
前記駆動部が、前記走査読み出しを、前記副走査方向に所定ライン飛び越しながら順次行うと共に、飛び越されたラインから前記所定ライン飛び越しながら順次行うことで、前記撮像画像を構成する全ラインに対して行い、前記画像データの前記各ラインの出力順序を変更する内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、各ラインの出力順序を変更してシリアル化したデジタル画像データを伝送するため、その伝送途中でノイズの影響を受け、データの一部にエラーが発生した場合であっても、この発生したエラーを視感的に目立たなくすることができる。つまり、駆動部を、副走査方向に所定ライン飛び越して走査読み出しすることを繰り返す走査モードに設定する。この走査モードにより生成された撮像画像信号は、所定ライン飛び越して形成される複数のフィールド画面がシーケンシャルデータとして生成される。このシーケンシャルデータの一部にエラーが生じて、撮像画像信号に欠損が生じた場合、その欠損は、シーケンシャルデータ上で連続する、ある一部分のデータの欠損であり、撮像画像上で隣接するラインや時系列的に連続する複数のフィールド画面に跨って現れることはない。つまり、シーケンシャルデータ中の特定の連続する狭いデータ部分は、撮像画像上で隣接するラインが続けて存在せず、また、時系列的に連続するフィールド画面が続けて存在しないため、視感的に目立ちやすい隣接ラインの欠落や、時系列的に連続してフィールド画面に生じる欠陥が発生しなくなる。従って、シリアル伝送された後のエラーを含む撮像画像信号を表示した場合、データの欠損は、例えばある特定のフィールド画面1枚にのみ現れ、この欠損を有するフィールド画面は直ぐに次のフィールド画面により置き換わる。また、データの欠損は、所定ライン跨いだ位置に現れ、撮像画像上の隣接ラインとして生じることがない。
前記駆動部が、前記走査読み出しを前記副走査方向に1ラインずつ順次行う第1の走査モードと、
前記走査読み出しを、前記副走査方向に所定ライン飛び越しながら順次行うと共に、飛び越されたラインから前記所定ライン飛び越しながら順次行うことで、前記撮像画像を構成する全ラインに対して行う第2の走査モードとを切り替え自在に構成された内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、第1の走査モードと第2の走査モードを切り替え自在にすることで、各走査モードを選択的に行うことができ、必要なタイミングで走査モードに切り替えて、これにより生成される画像データをシリアル伝送させることができる。
前記シリアル伝送時にエラー発生要因となる外乱を検知する外乱検知手段と、
前記外乱検知手段が外乱の発生を検知したときに、前記駆動部を前記第1の走査モードから前記第2の走査モードに切り替える制御手段と、を備えた内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、外乱が生じたときに、この外乱によるエラーの影響の少ない画像データの転送方式に切り替えることで、表示画像を高品質に保つことができる。
前記外乱検知手段が、前記内視鏡の挿入部と共に被検体内に挿入され、先端に高周波電極が露出された高周波処置具による高周波電流の印加タイミングを検知するものであり、
前記制御手段が、前記外乱検知手段が検知する高周波電流の印加タイミングに基づいて、前記駆動部を前記第1の走査モードから前記第2の走査モードに切り替える内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、高周波処置具により処置を行う場合、スイッチをオンにするタイミングで信号線にノイズが生じやすくなるが、第1の走査モードから第2の走査モードに切り替えることで、仮にノイズが生じてデータの欠損が生じても、視感的に目立たなくすることができる。これにより、高周波処置具の取り扱い状況によらず、常に良好な撮像画像を提供できる。
前記シリアル伝送するデジタル画像データは、前記撮像画像信号が前記ライン単位で区分され、該区分された各ラインのそれぞれに当該ラインの伝送エラーの有無を検出するための検知データが付帯されたものであり、
前記制御手段が、前記検知データを用いて伝送エラーの発生を検出し、該伝送エラーを検出したタイミングに基づいて前記駆動部を前記第1の走査モードから前記第2の走査モードに切り替える内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、検知データがライン単位で付帯されるため、ライン単位で伝送エラーの有無が検出でき、エラーを生じたラインの修復が容易となる。また、伝送エラーの発生を検知したタイミングに基づいて、第1の走査モードから第2の走査モードに切り替えるため、任意のタイミングで発生するエラーに随時対応して、適切なモードに切り替えでき、常に良好な撮像画像を提供できる。
前記所定ラインの飛び越しが、1ラインの飛び越しである内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、1ライン毎に交互に走査読み込みすることで、奇数ラインのフィードと偶数ラインのフィールドとが交互に得られる。これにより、通常のNTSC方式の画像表示方式に準じた画像表示を行うことができる
前記シリアル伝送された前記撮像画像信号に基づく画像情報を表示する表示部を備えた内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、得られた撮像画像情報を、表示部からデータの欠損が目立ちにくい状態で表示できる。
前記制御手段が、前記高周波処置具へ高周波電流を供給する前に、前記駆動部を前記第1の走査モードから前記第2の走査モードに切り替える内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、高周波処置具へ高周波電流を供給する前に、予め駆動部を第2の走査モードに切り替えておくことで、信号線にノイズが生じやすくなり始めるタイミングから、ノイズの発生によるデータの欠損を目立たなくすることができる。このように、良好な撮像画像を常に安定して供給することができる。
この内視鏡システムによれば、伝送エラーが生じた撮像画像の読み出し走査を完了した後に第2の走査モード切り替えすることで、走査読み出しの処理を複雑化することなく、伝送エラー発生後に伝送される撮像画像に対して、伝送エラーの発生によるデータの欠損を目立たなくすることができる。このように、良好な撮像画像を安定して供給することができる。
前記被検体の撮像画像信号に基づく撮像画像を、該撮像画像の水平ライン単位で、撮像画像の垂直方向に所定ライン飛び越しながら再配列することを順次行い、飛び越された水平ラインから前記所定ライン飛び越しながら再配列することを順次行うことで、前記撮像画像を構成する全水平ラインを再配列したインターリーブ画像データを形成するインターリーブ画像データ形成手段を備えた内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、撮像部からの信号電荷の読み出し順を変更する駆動方式によらず、通常のライン順次の駆動方式としても、撮像画像を伝送エラーの発生によるデータの欠損を目立たなくすることができる。
15 表示部
23 内視鏡挿入部
55 撮像素子(撮像部)
71 高周波処置具
73 高周波電極部
97 高周波電源制御部
99 スイッチ
100 内視鏡
115 CPU(制御手段)
121 CDR回路
131 単位画素(受光部)
143 制御回路(駆動部)
200 内視鏡システム
ECC 検知データ
Claims (5)
- 被検体の撮像画像信号を出力する撮像部を備えた内視鏡と、該内視鏡とは別体に構成され前記内視鏡に信号線を介して接続された制御装置とを備え、前記内視鏡と前記制御装置との間で、前記撮像部から出力される撮像画像信号をデジタル画像データとしてシリアル伝送する内視鏡システムであって、
前記撮像部が、2次元配列された複数の受光部と、各受光部にそれぞれ蓄積された電荷信号を読み出す駆動部と、を有し、
前記駆動部が、前記受光部の並び方向である主走査方向のラインに沿って当該ラインに配列された受光部から前記電荷信号を読み出すことを、前記主走査方向に直交する副走査方向に1ラインずつ順次行う第1の走査モードと、
前記副走査方向に所定ライン飛び越しながら順次行うと共に、飛び越されたラインから前記所定ライン飛び越しながら順次行うことで、前記撮像画像を構成する全ラインに対して行う第2の走査モードと、
を切り替え自在に構成され、前記デジタル画像データの前記各ラインの出力順序を変更するものであり、
更に、前記シリアル伝送時にエラー発生要因となる外乱を検知する外乱検知手段と、
前記外乱検知手段が外乱の発生を検知したときに、前記駆動部を前記第1の走査モードから前記第2の走査モードに切り替える制御手段と、
を備えた内視鏡システム。 - 請求項1記載の内視鏡システムであって、
前記外乱検知手段が、前記内視鏡の挿入部と共に被検体内に挿入され、先端に高周波電極が露出された高周波処置具による高周波電流の印加タイミングを検知するものであり、
前記制御手段が、前記外乱検知手段が検知する高周波電流の印加タイミングに基づいて、前記駆動部を前記第1の走査モードから前記第2の走査モードに切り替える内視鏡システム。 - 請求項1又は請求項2記載の内視鏡システムであって、
前記シリアル伝送するデジタル画像データは、前記撮像画像信号が前記ライン単位で区分され、該区分された各ラインのそれぞれに当該ラインの伝送エラーの有無を検出するための検知データが付帯されたものであり、
前記制御手段が、前記検知データを用いて伝送エラーの発生を検出し、該伝送エラーを検出したタイミングに基づいて前記駆動部を前記第1の走査モードから前記第2の走査モードに切り替える内視鏡システム。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項記載の内視鏡システムであって、
前記所定ラインの飛び越しが、1ラインの飛び越しである内視鏡システム。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の内視鏡システムであって、
前記シリアル伝送された前記撮像画像信号に基づく画像情報を表示する表示部を備えた内視鏡システム。
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