JP5618624B2 - Endoscope system - Google Patents
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Description
本発明は、内視鏡システムに関する。 The present invention relates to an endoscope system.
撮像素子として、例えば各画素を構成する光電変換素子で光電変換された電荷信号をCCD(Charge Coupled Device)により転送し、転送された電荷信号を後段で増幅するCCD型イメージセンサがある。これに対して、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)ロジックの製造プロセスを応用することで大量生産が可能で、安価で消費電力の少ないCMOS型イメージセンサがある。このCMOS型イメージセンサは、単位セル毎に光変換された電気信号を任意の順番で読み出すことができ、最近では光感度の向上や低雑音化の技術が確立して、高解像度の撮像素子としての利用が進められている。 As an imaging device, for example, there is a CCD type image sensor that transfers a charge signal photoelectrically converted by a photoelectric conversion device constituting each pixel by a CCD (Charge Coupled Device) and amplifies the transferred charge signal in a subsequent stage. On the other hand, there is a CMOS image sensor that can be mass-produced by applying a manufacturing process of CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) logic, is inexpensive, and consumes less power. This CMOS image sensor can read out electrical signals that have been photo-converted for each unit cell in any order. Recently, technologies for improving photosensitivity and reducing noise have been established, and as a high-resolution image sensor. Is being used.
このCMOS型イメージセンサは、メカニカルシャッタを使用しない場合、CCD型イメージセンサのシャッタ方式とは異なるローリングシャッタ方式で駆動され、2次元配列された多数の画素を画素行毎に順次露光開始し、各画素に蓄積された電荷を行単位で順次読み出す方式となっている。そのため、フレームの上下で電荷蓄積期間に時間差が生じ、被写体が動いている場合には、走査行毎に露光時間がずれて、画面の上下で被写体が流れたような不自然な画像となる。 When a mechanical shutter is not used, this CMOS type image sensor is driven by a rolling shutter system different from the shutter system of the CCD type image sensor, and starts to sequentially expose a large number of two-dimensionally arranged pixels for each pixel row. In this method, charges accumulated in the pixels are sequentially read out in units of rows. Therefore, when there is a time difference in the charge accumulation period at the top and bottom of the frame and the subject is moving, the exposure time is shifted for each scanning row, resulting in an unnatural image in which the subject flows at the top and bottom of the screen.
図16はローリングシャッタを用いた撮像素子の露光・読出しタイミングの例を示すタイミングチャートである。同図において、例えば走査ラインとなる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、主走査方向に並ぶ受光部(フォトダイオード)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電荷を読み出してn行m列の画像を生成する(以下、通常走査モードとも言う)。 FIG. 16 is a timing chart showing an example of exposure / read timing of an image sensor using a rolling shutter. In the figure, for example, in a CMOS sensor having each pixel row of Line (1) to Line (n) (n is an integer of 2 or more) to be a scanning line, after resetting each pixel (0 to m) on the line. Exposure to the photodiode is started, and after a predetermined exposure time has elapsed, the charge accumulated in each photodiode is transferred and a charge signal is output. Such operations are sequentially delayed from Line (1) to Line (n). That is, scanning and reading of the lines of the light receiving portions (photodiodes) arranged in the main scanning direction are sequentially performed in the sub-scanning direction to read out the charges to generate an n-row m-column image (hereinafter also referred to as a normal scanning mode). .
このため、静止した被写体に対してはフレームの上下での時間差が殆ど問題にならないが、例えば被写体Sが図17の水平方向右側へ移動している場合に、この被写体Sを撮像した画像信号は、図17の最終行のLine(n)で移動量Δを生じ、被写体Sは、各ラインの左右端を繋ぐ細線で示される台形Saのように傾いた状態となる。このように、CMOS型イメージセンサを用いた内視鏡装置では、画面全体が動いたときに画面が流れるように映出されてしまい、特に内視鏡診断においては、観察画面を注視しながら内視鏡挿入部を動かすことが多いため、違和感を感じやすくなる。 For this reason, the time difference between the top and bottom of the frame is hardly a problem for a stationary subject. For example, when the subject S moves to the right in the horizontal direction in FIG. 17, a movement amount Δ is generated in Line (n) in the last line in FIG. 17, and the subject S is inclined like a trapezoid Sa indicated by a thin line connecting the left and right ends of each line. Thus, in an endoscopic device using a CMOS image sensor, when the entire screen is moved, the screen is projected so as to flow. Since the endoscope insertion part is often moved, it becomes easy to feel uncomfortable.
この問題を解決するため、特許文献1には画像処理により画像の歪みを軽減する技術が提案されている。しかし、内視鏡装置の場合、画像処理により被写体の正確な移動量を推定することは困難で、特許文献1の技術では画面の歪みを十分に補正しきれずに表示されてしまう。更に、内視鏡装置の場合、撮像した画像信号を細く長いケーブルで制御装置まで伝送しなくてはならず、高周波帯域における信号の減衰量が大きく、伝送速度が制限されるため、撮像した画面の最初と最後の時間差が大きくなり、画面流れ量が多くなる不利がある。
In order to solve this problem,
また、特許文献2には、メカニカルシャッタと、全画素リセットにより全画素の露光タイミングを揃えることで、画面の歪みをなくす技術が提案されている。この構成では、メカニカルシャッタを用いて、読み出しを行っていない時間にのみ電荷を蓄積することで露光期間の同時性を確保している。しかし、内視鏡装置による観察においては受光できる光量に限りがあり、上記方式では充分な電荷を蓄積できず、観察画像に必要なダイナミックレンジが確保できない。
本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、ローリングシャッタ方式によるCMOS型イメージセンサからの画像情報の取得時に、撮像タイミングの時間的なずれに起因する撮像画像の歪みを目立たないようにして、違和感を軽減することができる内視鏡システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and when acquiring image information from a CMOS image sensor using a rolling shutter method, the distortion of a captured image caused by a temporal shift in imaging timing is made inconspicuous. An object of the present invention is to provide an endoscope system that can reduce a sense of incongruity.
本発明は下記構成からなる。
(1) 撮像部を備える内視鏡と、この内視鏡が着脱自在に接続されて前記撮像部により生成された撮像画像の信号が入力される外部制御装置と、前記外部制御装置に接続され画像情報を表示する表示装置と、を備え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前記受光部の並び方向である主走査方向に沿って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向けて複数回繰り返す走査読み出しを行う走査駆動部と、を有し、
前記走査駆動部は、前記主走査方向に並ぶ前記受光部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、全ての前記受光部から前記電荷信号を読み出す第1の撮像モードと、
前記受光部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を水平走査して前記受光部から前記電荷信号を読み出す第2の撮像モードと、
が切替え自在であり、
前記外部制御装置が、前記撮像部によって静止画情報を取得する場合に前記第1の撮像モードに切替え、動画像情報を取得する場合に前記第2の撮像モードに切り替えて前記表示装置に表示される前記撮像画像の画面端部にシャギーを発生させる内視鏡システム。
(2) 撮像部を備える内視鏡と、この内視鏡が着脱自在に接続されて前記撮像部により生成された撮像画像の信号が入力される外部制御装置と、前記外部制御装置に接続され画像情報を表示する表示装置と、を備え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前記受光部の並び方向である主走査方向に沿って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向けて複数回繰り返す走査読み出しを行う走査駆動部と、を有し、
前記走査駆動部は、第1の撮像モード時には、前記主走査方向に並ぶ前記受光部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、全ての前記受光部から前記電荷信号を読み出す第1の撮像モードと、
前記受光部のラインの走査読み出しを、隣接する前記受光部のラインを2ライン連続して水平走査してから次の2ラインを飛び越すことを繰り返して、全ての前記受光部から前記電荷信号を読み出す第2の撮像モードと、
が切替え自在であり、
前記外部制御装置が、前記撮像部によって静止画情報を取得する場合に前記第1の撮像モードに切替え、動画像情報を取得する場合に前記第2の撮像モードに切り替えて前記表示装置に表示される前記撮像画像の画面端部にシャギーを発生させる内視鏡システム。
The present invention has the following configuration.
(1) an endoscope comprising an imaging unit, an external controller signal is input of captured images generated by the imaging unit the endoscope is detachably connected, is connected to the external control device An endoscope system comprising a display device for displaying image information ,
It is orthogonal to the main scanning direction that the imaging unit reads out a plurality of light receiving units arranged two-dimensionally and a charge signal stored in each light receiving unit along a main scanning direction that is an arrangement direction of the light receiving units. A scanning drive unit that performs scanning and reading that is repeated a plurality of times in the sub-scanning direction.
The scan driver, the main scanning reading of lines of the light receiving portions arranged in the scanning direction are sequentially performed respectively in the sub-scanning direction, a first imaging mode to read out the charge signals from all of the light receiving portion,
The scan reading of the line of the light receiving portion, sequentially performs while interlaced predetermined line in the sub-scanning direction, by sequentially performed while jumping from skipped a line predetermined line, all lines constituting the captured image and the horizontal scanning A second imaging mode for reading out the charge signal from the light receiving unit ;
Is switchable,
When the external control device acquires still image information by the imaging unit, it switches to the first imaging mode, and when it acquires moving image information, it switches to the second imaging mode and is displayed on the display device. An endoscope system for generating shaggy at a screen end of the captured image.
(2) An endoscope including an imaging unit, an external control device to which the endoscope is detachably connected and a signal of a captured image generated by the imaging unit is input, and the external control device An endoscope system comprising a display device for displaying image information,
It is orthogonal to the main scanning direction that the imaging unit reads out a plurality of light receiving units arranged two-dimensionally and a charge signal stored in each light receiving unit along a main scanning direction that is an arrangement direction of the light receiving units. A scanning drive unit that performs scanning and reading that is repeated a plurality of times in the sub-scanning direction.
In the first imaging mode, the scan driving unit sequentially scans and reads the lines of the light receiving units arranged in the main scanning direction in the sub-scanning direction, and reads the charge signals from all the light receiving units. Imaging modes,
Scanning and reading the lines of the light receiving unit is performed by repeating the horizontal scanning of two adjacent light receiving unit lines and then jumping over the next two lines to read the charge signals from all the light receiving units. A second imaging mode;
Is switchable,
When the external control device acquires still image information by the imaging unit, it switches to the first imaging mode, and when it acquires moving image information, it switches to the second imaging mode and is displayed on the display device. An endoscope system for generating shaggy at a screen end of the captured image.
本発明に係る内視鏡システムによれば、静止画情報の取得時には、第1の撮像モードで各受光部のラインの電荷信号を副走査方向に順次読み出し、動画情報の取得時には、第2の撮像モードで各受光部のラインの電荷信号を、ライン飛び越ししながら読み出すことにより、撮像タイミングの時間的なずれに起因する撮像画像の歪みを抑制することができる。これにより、観察画面を注視しながら内視鏡挿入部を動かしても、違和感のない画像が得られる。 According to the endoscope system of the present invention, when acquiring still image information, the charge signals of the lines of the respective light receiving units are sequentially read in the sub-scanning direction in the first imaging mode, and when acquiring moving image information, the second image signal is acquired. By reading out the charge signal of the line of each light receiving unit in the imaging mode while skipping the line, it is possible to suppress the distortion of the captured image due to the time lag of the imaging timing. Thereby, even if the endoscope insertion part is moved while gazing at the observation screen, an image without a sense of incongruity can be obtained.
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡システムの概念的なブロック構成図、図2は図1に示す内視鏡システムの一例としての外観図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention, and is a conceptual block diagram of an endoscope system. FIG. 2 is an external view as an example of the endoscope system shown in FIG.
図1、図2に示すように、内視鏡システム100は、内視鏡11と、この内視鏡11が接続される外部制御装置である制御装置13と、制御装置13に接続され画像情報を表示する表示装置15と、を有する。更に制御装置13には、入力操作を受け付ける入力部17が接続されている。内視鏡11は、内視鏡挿入部19の先端から照明光を出射する照明光学系と、被観察領域を撮像する撮像手段である撮像素子、対物レンズユニット(いずれも図示せず)を含んで構成される撮像部21とを有する、電子内視鏡である。
As shown in FIGS. 1 and 2, an
内視鏡11は、先端側が被検体内に挿入される内視鏡挿入部19と、内視鏡挿入部19の基端部に連設され内視鏡挿入部19の先端の湾曲操作や観察のための操作を行う操作部25と、操作部25から延設されるユニバーサルケーブル27と、ユニバーサルケーブル27の先端に設けられ内視鏡11を制御装置13に着脱自在に接続するコネクタ部29A,29Bとを含んで構成される(図2参照)。
The
内視鏡挿入部19は、可撓性を持つ軟性部31と、湾曲部33と、先端部(以降、内視鏡先端部とも呼称する)35から構成される。内視鏡先端部35には、図示はしないが、被観察領域へ光を照射する照射口と、被観察領域の画像情報を取得するCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の撮像素子が配置され、撮像素子の受光面には上記対物レンズユニットが配置される。
The
湾曲部33は、軟性部31と内視鏡先端部35との間に設けられ、操作部25に配置されたアングルノブ41の回動操作により湾曲自在にされている。この湾曲部33は、内視鏡11が使用される被検体の部位等に応じて、任意の方向、任意の角度に湾曲でき、内視鏡先端部35の照射口及び撮像素子の観察方向を、所望の観察部位に向けることができる。
The bending
内視鏡先端部35には、内視鏡先端部35が移動したことを検出するための動き検出部37が配設されている。内視鏡先端部35に配設することができる小型の動き検出部37としては、例えば、小型加速度センサが例示され、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術によって作製可能である。また、操作部25には、後述する走査モードを、通常走査モードと飛び越し走査モードとに手動で切り替えるための操作部である切替えスイッチ39が配置されている。更に、湾曲部33を湾曲させるためにアングルノブ41が操作されたことを検出する操作検出部47が設けられている。
The endoscope
制御装置13は、図1に示すにように、内視鏡先端部35の照射口に供給する照明光を発生する照明手段である光源装置43、撮像素子からの画像信号を画像処理する内視鏡画像処理装置であるプロセッサ45を備え、コネクタ部29A,29Bを介して内視鏡11と接続される。また、プロセッサ45には、前述の表示装置15と入力部17が接続されている。プロセッサ45は、内視鏡11の操作部25や入力部17からの指示に基づいて、内視鏡11から伝送されてくる撮像信号を画像処理し、表示用画像を生成して表示装置15へ供給する。
As shown in FIG. 1, the
内視鏡11は、撮像素子を含む撮像部21と、アナログ信号処理部49と、A/D変換部51と、信号変換部53と、駆動部55と、動き検出部37と、操作部である切替えスイッチ39と、操作検出部47と、を備える。また、内視鏡11とユニバーサルケーブル27を介して接続されているプロセッサ45は、デジタル信号処理部57と、制御部59とを備え、表示装置15及び入力部17が接続されている。
The
アナログ信号処理部49は、撮像部21で得られた撮像信号に所定のアナログ信号処理を施す。A/D変換部51は、アナログ信号処理部49で処理後のアナログ信号をデジタル信号に変換する。A/D変換部51の出力は、所謂、RAW画像データとして、信号変換部53でエンコード処理によりシリアルデータに変換されて、プロセッサ45のデジタル信号処理部57に送られる。RAW画像データは、撮像部21からの撮像信号の形式のままデジタル化したデジタル画像データである。デジタル信号処理部57では、信号変換部53から入力されたシリアルデータをデコード処理して、エンコードされる前のRAW画像データを再生する。そして、このRAW画像データに対して各種の処理を施して表示装置15に表示用画像として表示させる。
The analog
図3は撮像部21が有する固体撮像素子の構成を示す回路図であり、撮像素子61は、受光部である単位画素63が2次元マトリクス状に配置された画素部65と、画素部65からの電荷信号(受光部に蓄積された蓄積電荷に基づく信号)に対してノイズ抑制処理等の処理を行なう相関二重サンプリング(CDS)回路67と、画素部65の垂直方向の走査を制御すると共に画素部65のリセット動作を制御する垂直走査回路69と、水平方向の走査を制御する水平走査回路71と、読み出した電荷信号の出力を行う出力回路73と、各回路67〜71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(走査駆動部)75とから構成されている。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a solid-state imaging device included in the
単位画素63は、1個のフォトダイオードD1、リセット用トランジスタM1、ドライブ用(増幅用)トランジスタM2、及び画素選択用トランジスタM3とからなる。各単位画素63は、垂直走査線(行選択線)L1及び水平走査線(列選択線)L2に接続されており、垂直走査回路69と水平走査回路71によって順次に走査される。
The
制御回路75は、画素部65の行及び列を走査するために垂直走査回路69及び水平走査回路71に入力する制御信号、フォトダイオードD1に蓄積された電荷をリセットするために垂直走査回路69に入力する制御信号、及び画素部65とCDS回路67との接続を制御するためにCDS回路67に入力する制御信号をそれぞれ生成する。
The
CDS回路67は、列選択線L2毎に区分して設けられており、垂直走査回路69によって選択された行選択線L1に接続された各単位画素63の電荷信号を、水平走査回路71が出力する水平走査信号に従って順次に出力する。水平走査回路71は、CDS回路67と、出力回路73に接続された出力バスラインL3との間に設けられた列選択用トランジスタM4のオン/オフを水平走査信号により制御する。出力回路73は、CDS回路67から出力バスラインL3に順次に転送される電荷信号を増幅して出力する。以下では、フォトダイオードD1から読み出す信号を電荷信号、出力回路73から出力される信号を、撮像画像の信号と称する。
The
なお、図示は省略するが、撮像素子61は、複数の色セグメントからなるカラーフィルタ(例えば、ベイヤー配列の原色カラーフィルタ)を備えた単板カラー撮像方式の固体撮像素子である。
Although illustration is omitted, the
画素部65は、垂直方向を列方向、水平方向を行方向としたとき、単位画素63が半導体基板表面に行方向及び列方向に格子状に配設された正方配列構造を有する。また、奇数行の単位画素63と偶数行の単位画素63とが、1/2ピッチずつずらして配列された、所謂、ハニカム画素配列の構成であってもよい。
The
次に、上記構成の撮像部21における電荷信号の取り出し方法について図4〜図6を参照して説明する。
撮像部21の撮像素子61は、制御部59からの指令により第1の撮像モードである通常走査モードと、第2の撮像モードである飛び越し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63のラインの走査読み出しを、それぞれ主走査方向とは直交する副走査方向に順次行って、電荷信号を読み出すモードである(図16参照)。また、飛び越し走査モードは、単位画素63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。
Next, a charge signal extraction method in the
The
制御部59は、内視鏡挿入部19の先端部35の動きを検出する動き検出部37の検出信号、アングルノブ41が操作されたことを検出する操作検出部47の検出信号、又は切替えスイッチ39から飛び越し走査モードへの切替え信号が入力されたとき、駆動部55に指令信号を出力して、撮像部21の制御回路75を通常走査モードから飛び越し走査モードに切り替える。これにより、被写体が静止している静止画情報の取得時には通常走査モードで、被写体が移動する動画情報の取得時には飛び越し走査モードで画像を生成する。
The
ここで、飛び越し走査モードについて詳細に説明する。
図4は、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、例えばLine(1)のリセット用トランジスタM1(図3参照)に垂直走査回路69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、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露光を開始する。更に垂直方向に1ライン飛び越してLine(5)をリセットして露光を開始することを繰り返し行う。
Here, the interlaced scanning mode will be described in detail.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of reset, exposure, and readout timings of the image sensor using the rolling shutter in the one-line interlaced scanning mode. As shown in the figure, for example, a reset signal is output from the
そして、飛び越し先が無くなった時点で再びLine(2)に戻り、Line(2)をリセットして露光を開始した後に、垂直方向に1ライン飛び越してLine(4)をリセットする。上記のリセット処理をLine(n)(nは全ライン数)まで繰り返す。これにより、各ラインの受光部63に蓄積された電荷信号を一旦掃き出した状態から露光が開始される。
Then, when there is no jump destination, the process returns to Line (2) again, and after resetting Line (2) and starting exposure, the line (4) is reset by jumping one line in the vertical direction. The above reset processing is repeated until Line (n) (n is the total number of lines). As a result, the exposure is started from the state where the charge signal accumulated in the
そして、所定の露光時間後に、受光部63に蓄積された電荷信号をCDS回路67(図3参照)に出力させるため、行選択線L1を通じて入力される画素選択用トランジスタM3への選択信号と、列選択用トランジスタM3から列選択線L2を通じて入力される読み出し信号とによって、各受光部63の電荷信号が、Line(1)→Line(3)→・・・Line(n−1)→Line(2)→Line(4)→・・・→Line(n)の順で、出力バスラインL3(図3参照)に出力される。
Then, after a predetermined exposure time, in order to output the charge signal accumulated in the
この電荷信号の出力順は、図5(A)に示すように、撮像画像が例えば「A」の文字であった場合、上述のように、画像原点P0から主走査方向に走査し、副走査方向に1ライン飛び越したラインを走査することを繰り返すと、出力バスラインL3に出力される信号は、そのまま画像データ化すると、図5(B)に示すように副走査方向に2分割された画像データとなる。 As shown in FIG. 5A, the output order of the charge signals is as follows. When the captured image is, for example, the letter “A”, the scanning is performed in the main scanning direction from the image origin P0 as described above, and the sub scanning is performed. When scanning a line that skips one line in the direction is repeated, if the signal output to the output bus line L3 is converted into image data as it is, an image divided into two in the sub-scanning direction as shown in FIG. It becomes data.
上記の飛び越し走査モードによれば、図6に各ラインを読み出し順に水平方向に移動させて、画面上での各ラインLaの表示を模式的に示すように、通常走査モードによる画面である図17に示す画面よりも変形量が視感的に少なくなる。図6の表示内容では隣接するラインが比較的大きな時間差を有するため、飛び越しライン毎に不連続点が生じ、画面端部にシャギーが発生する。ところが、人間の視感特性は、画面全体の動きに対しては敏感であるが、細部には鈍感であり、この程度のシャギーに対する刺激は小さく、認識しにくいものとなる。そのため、水平方向に動きのある被写体が、大局的に水平方向の変形が緩和された状態で観察される。 According to the above-described interlaced scanning mode, as shown in FIG. 6, each line is moved in the horizontal direction in the order of reading and the display of each line La on the screen is schematically shown in FIG. The amount of deformation is visually less than the screen shown in FIG. In the display content of FIG. 6, since adjacent lines have a relatively large time difference, discontinuous points occur for each interlaced line, and shaggy occurs at the edge of the screen. However, human visual characteristics are sensitive to the movement of the entire screen, but are insensitive to details, and this level of shaggy stimulation is small and difficult to recognize. For this reason, a subject that moves in the horizontal direction is observed in a state where the deformation in the horizontal direction is relaxed globally.
また、この飛び越し走査モードでは、動画像の表示を行う際に画面揺らぎ感を減少できる。即ち、図5(B)に示すように、各分割領域(偶数ライン、奇数ライン)は、それぞれ解像度は低いものの画面全体の大局的な情報を有しており、通常走査モードよりも一画面の読み出しを等価的に高速化できる。これにより、内視鏡システム100に対しては厳しい信号伝送の周波数(読み出しデータレート:単位時間当たりの読み出しライン数)まで上げることなく、画面歪みの目立ちにくい画像を簡単に得ることができる。
Further, in this interlaced scanning mode, the feeling of screen fluctuation can be reduced when moving images are displayed. That is, as shown in FIG. 5B, each divided region (even line, odd line) has global information of the entire screen although the resolution is low, and is one screen than in the normal scanning mode. Reading can be speeded up equivalently. Thus, an image with less noticeable screen distortion can be easily obtained without increasing the signal transmission frequency (reading data rate: the number of read lines per unit time) to the
(変形例1)
本変形例においては、前述の1ラインを飛び越す飛び越し走査モードに代えて、2ラインを飛び越す飛び越し走査モードが採用される。
図7は、2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。図7に示すように、例えばLine(1)のリセット用トランジスタM1(図3参照)に垂直走査回路69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、露光を開始する。その後、垂直方向に2ライン飛び越してLine(4)を同様にリセットして露光を開始する。更に垂直方向に2ライン飛び越したラインをリセットすることを繰り返し行う。
(Modification 1)
In this modification, an interlaced scanning mode that skips two lines is employed instead of the interlaced scanning mode that skips one line.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of reset, exposure, and readout timings of the image sensor using the rolling shutter in the 2-line interlaced scanning mode. As shown in FIG. 7, for example, a reset signal is output from the
そして、飛び越し先が無くなった時点で再びLine(2)に戻り、Line(2)をリセットして露光を開始した後に、垂直方向に2ライン飛び越してLine(5)をリセットする。ことを繰り返し、飛び越し先が無くなった時点で再びLine(3)に戻り、Line(3)をリセットして露光を開始した後に、垂直方向に2ライン飛び越してLine(6)をリセットする。上記のリセットをLine(n) (nは全ライン数)まで繰り返す。これにより、各ラインの受光部63に蓄積された電荷信号が掃き出された状態で、露光が開始される。
Then, when there are no more jump destinations, the process returns to Line (2) again, Line (2) is reset and exposure is started. Then, two lines are skipped in the vertical direction to reset Line (5). This is repeated, and when there is no jump destination, the process returns to Line (3) again. After resetting Line (3) and starting exposure, the line (6) is reset by jumping two lines in the vertical direction. The above reset is repeated until Line (n) (n is the total number of lines). As a result, the exposure is started in a state where the charge signal accumulated in the
次いで、所定の露光時間後に、受光部63に蓄積された電荷信号をCDS回路(図3参照)に出力させるため、行選択線L1を通じて入力される画素選択用トランジスタM3への選択信号と、列選択用トランジスタM3から列選択線L2を通じて入力される読み出し信号とによって、各受光部63の電荷信号が、Line(1)→Line(4)→・・・→Line(2)→Line(5)→・・・→Line(3)→Line(6)→・・・→Line(n)の順で、出力バスラインL3(図3参照)に出力される。
Next, after a predetermined exposure time, in order to output the charge signal accumulated in the
このように、図5(A)の画像を画像原点P0から主走査方向に走査し、副走査方向に2ライン飛び越したラインを走査することを繰り返して出力バスラインL3に出力される信号を、そのまま画像データ化すると、図8に示すように副走査方向に3分割された画像データとなる。 In this way, the signal output to the output bus line L3 by repeatedly scanning the image of FIG. 5A from the image origin P0 in the main scanning direction and scanning the line that has jumped two lines in the sub-scanning direction, When converted into image data as it is, the image data is divided into three in the sub-scanning direction as shown in FIG.
これにより、図9に画面上での表示を模式的に示すように、図6に示す1ライン飛び越し走査による画面よりも変形量が視感的に更に少なくなり、また、動画像の表示を行う際に画面揺らぎ感を低減できる。 As a result, as shown schematically in FIG. 9 on the screen, the amount of deformation is visibly smaller than the screen by one-line interlaced scanning shown in FIG. 6, and a moving image is displayed. The feeling of screen fluctuation can be reduced.
ここで、本変形例における各受光部63から読み出したそれぞれ一色分の色成分に対して、該色成分とは異なる色成分の信号を補間する同時化処理について、図10〜図12に基づいて説明する。図10はベイヤー配列された受光部の一部を表す模式的平面図、図11は2ライン飛び越し走査モードにおいて各受光部が検出する色成分を示す模式的平面図、図12は読出しライン順に並べた各受光部が検出する色成分を示す模式的平面図である。この同時化処理は、撮像素子61内で行うものではなく、外部制御装置であるプロセッサ45のデジタル信号処理部57で行うものである。
Here, a synchronization process for interpolating a signal of a color component different from the color component for each color component read from each light receiving
図10に示すように、本構成例の撮像素子61(画素部65)は、G(Green)の色成分を検出する受光部63Gと、B(Blue)の色成分を検出する受光部63Bとが行方向に沿って繰り返し配置されたラインと、R(Red)の色成分を検出する受光部63Rと、G(Green)の色成分を検出する受光部63Gとが行方向に沿って繰り返し配置されたラインとが、列方向に交互に繰り返し配置された、所謂、ベイヤー配列となっている。
As shown in FIG. 10, the image sensor 61 (pixel unit 65) of this configuration example includes a
ベイヤー配列された撮像素子61を用いて2ライン飛び越し走査モードで撮像したとき、各受光部63G,63B,63Rが検出する各色成分は、露光時間差を加味して図中の横方向に移動(図示例では1つの受光部分だけ移動)させて考えると、図9に示す画面変形の様子と同様に、擬似的に図11に示すようになる。これを、電荷信号の読み出しライン順に並べると、図12に示すように配列される。即ち、図12(A)に示す1巡目に読み出されたデータブロック(Line(1)、Line(4)、・・)、図12(B)に示す2巡目に読み出されたデータブロック(Line(2)、Line(5)、・・)、図12(C)に示す3巡目に読み出されたデータブロック(Line(3)、Line(6)、・・)のそれぞれは、いずれもベイヤー配列となる。
When the
同時化処理は、2ライン単位の隣接する4つの受光部63を単位ブロック81とし、この単位ブロック81の持つ情報を参照して、1つの受光部63の色成分の信号を補間することにより行われる。具体的には、図12(A)に示すように、補間すべき受光部63Gの画素情報は、単位ブロック81内にR及びBが各1つ、Gが2つあるので、(R,G,B)=(R/k, (G+G)/(2k), B/k)として求められる。ここで、kは、階調変換のための係数であり、例えば、4096階調のデータを、256階調に変換するときの係数kは、16(4096/256)となる。
The synchronization processing is performed by interpolating the color component signals of one
次に、単位ブロック81を1画素分(1つの受光部63)右方向にずらし、次の補間すべき受光部63Bの位置の画素情報を上記と同様にして求める。以下、単位ブロック81を1画素分ずつ右方向にずらしながら各受光部63の画素情報を求める。2巡目、3巡目に読み出された各受光部63の電荷信号についても、各単位ブロック81の持つ情報を参照して全く同様に処理し、画素情報を求める。このようなデータ処理は、図1に示すデジタル信号処理部57によって処理され、得られた3つの色成分(R,G,B)の信号から撮像画像データを生成し、適宜な処理を施した後に表示装置15に表示する。
Next, the
なお、厳密には、飛び越したライン同士の間には時間差があるため、この時間差が大きいと時間的に異なる撮像データに基づいて同時化処理が行われ、実際とは異なる色を推定してしまう虞がある。しかし、本構成例の飛び越し走査モードによれば、飛び越して読み出した行(例えば、Line(1),Line(4),Line(7),・・・)に対しては、行間の時間差は短いため、時間的な連続性が略確保される。 Strictly speaking, since there is a time difference between the skipped lines, if this time difference is large, a synchronization process is performed based on imaging data different in time, and a color different from the actual is estimated. There is a fear. However, according to the interlace scanning mode of this configuration example, the time difference between the lines is short for the interlaced lines (for example, Line (1), Line (4), Line (7),...)). Therefore, temporal continuity is substantially ensured.
(変形例2)
本変形例においては、飛び越し走査モードとして、2ラインを単位とした読出しを2ラインずつ飛び越して行う、2ライン一括2ライン飛び越し走査モードが採用される。
図13は、この2ライン一括2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、例えばLine(1),Line(2)のリセット用トランジスタM1(図3参照)に垂直走査回路69からリセット信号を順次出力して、Line(1),Line(2)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、露光を開始する。その後、垂直方向に2ライン飛び越してLine(5),Line(6)を同様に順次リセットして露光を開始する。更に垂直方向に2ライン飛び越してリセットすることを繰り返し行う。
(Modification 2)
In this modified example, a two-line batch two-line interlaced scanning mode in which reading in units of two lines is skipped by two lines is employed as the interlaced scanning mode.
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of reset, exposure, and readout timings of the image sensor using the rolling shutter in the 2-line batch 2-line interlace scanning mode. As shown in the figure, for example, reset signals are sequentially output from the
そして、飛び越し先が無くなった時点で再びLine(3)に戻り、Line(3),Line(4)を順次リセットした後に、垂直方向に2ライン飛び越してLine(7),Line(8)を順次リセットする。上記のリセットをLine(n) (nは全ライン数)まで繰り返し行い、各ラインの受光部63に蓄積された電荷信号が掃き出された状態で、露光が開始される。
Then, when there are no more jump destinations, the process returns to Line (3) again, Line (3) and Line (4) are reset sequentially, and then the lines (7) and Line (8) are sequentially jumped by two lines in the vertical direction. Reset. The above reset is repeated until Line (n) (n is the total number of lines), and exposure is started in a state where the charge signal accumulated in the
そして、所定の露光時間後に、受光部63に蓄積された電荷信号を、Line(1),Line(2)→Line(5),Line(6)→・・・→Line(3),Line(4)→Line(7),Line(8)→・・・→Line(n−1),Line(n)の順で、出力バスラインL3に出力する。
Then, after a predetermined exposure time, the charge signal accumulated in the
このように2ラインずつ2ライン飛び越しで出力することを繰り返して出力バスラインL3に出力される撮像画像の信号を、そのまま画像データ化すると、図示はしないが副走査方向に2分割された画像データとなり、このときの画像は、画面上での表示を模式的に示す図14のようになり、画面の変形量が視感的に少なくなり、動画像の表示を行う際に画面揺らぎ感を減少できる。 When the captured image signal output to the output bus line L3 is repeatedly output as it is by repeating the output of two lines by two lines in this way, the image data is divided into two in the sub-scanning direction (not shown). The image at this time is as shown in FIG. 14 schematically showing the display on the screen, the amount of deformation of the screen is visually reduced, and the feeling of screen fluctuation is reduced when displaying moving images. it can.
図15は、2ライン一括2ライン飛び越し走査モードにおいて各受光部が検出する色成分を示す模式的平面図であり、2ラインずつ纏めて読み出される各受光部63B,63G,63G,63Rの電荷信号はベイヤー配列となっている。従って、隣接する4つの受光部63B,63G,63G,63Rを単位ブロック81とし、この単位ブロック81の持つ情報を参照して、1つの受光部の色成分の信号を補間することにより、同時化処理を行うことができる。同時化処理手順は、前述した変形例1で説明した手順と同一であるので説明を省略する。
FIG. 15 is a schematic plan view showing the color components detected by the light receiving sections in the 2-line batch 2-line interlaced scanning mode, and the charge signals of the
上記の通常走査モードと飛び越し走査モードとの切替えは、動き検出部37が内視鏡挿入部19の先端部35の動き(所定値を超える変化速度)を検出したとき、又は操作検出部47がアングルノブ41の操作を検出したとき、自動的に通常走査モードから飛び越し走査モードに切り替える。これにより、内視鏡11の先端部35(撮像部21)が、被検体に対して相対的に停止している静止画情報の取得時には通常走査モードで、撮像部21及び被検体が相対的に動いている動画情報の取得時には飛び越し走査モードで撮像して、動画像の表示を行う際の画面揺らぎ感を減少させる。
The switching between the normal scanning mode and the interlaced scanning mode is performed when the
或いは、術者が切替えスイッチ39を操作して走査モードを切り替えることにより、撮像に最適な通常走査モード、又は飛び越し走査モードを状況に応じて任意に選択することもできる。更に、入力部17から切替え指令を制御部59に入力して、通常走査モードと飛び越し走査モードとを切り替えるようにしてもよい。
Alternatively, the surgeon operates the
走査モードの切替えは、上記の他に、例えば、撮像画像の奇数ラインと偶数ラインとを比較することで観察対象の動きを推定し、動きの有無や移動量の長さに応じて切り替えることでもよい。なお、観察対象の動きの推定には、奇数ラインと偶数ラインとのライン間の相関が強いときは隣接ラインを用いて推定し、相関が弱いときは同一ライン内の画素を使って推定するとよい。これにより、動きの大きさによらずに常に正確な切替え動作が可能となる。あるいは、現在のフレームと、1つ前のフレームとを比較することで観察対象の動きを推定して切り替えることもできる。 In addition to the above, the scan mode can be switched by, for example, estimating the motion of the observation target by comparing the odd and even lines of the captured image, and switching according to the presence or absence of the motion and the length of the movement amount. Good. In addition, when estimating the motion of the observation target, it is preferable to estimate using the adjacent line when the correlation between the odd-numbered line and the even-numbered line is strong, and using the pixels in the same line when the correlation is weak. . This makes it possible to always perform an accurate switching operation regardless of the magnitude of the movement. Alternatively, the movement of the observation target can be estimated and switched by comparing the current frame with the previous frame.
このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications and applications by those skilled in the art based on the description of the specification and well-known techniques are also within the scope of the present invention. It is included in the range to calculate.
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 撮像部を備える内視鏡と、この内視鏡が着脱自在に接続されて前記撮像部により生成された撮像画像の信号が入力される外部制御装置と、を備え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前記受光部の並び方向である主走査方向に沿って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向けて複数回繰り返す走査読み出しを行う走査駆動部と、を有し、
前記走査駆動部は、第1の撮像モード時には、前記主走査方向に並ぶ前記受光部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、全ての前記受光部から前記電荷信号を読み出し、
第2の撮像モード時には、前記受光部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を水平走査して前記受光部から前記電荷信号を読み出す内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、撮像モードとして、主走査方向に並ぶ受光部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う第1の撮像モードと、副走査方向に所定ライン飛び越しながら順次行う第2の撮像モードと、に切替え可能としたので、静止画情報の取得時には第1の撮像モードで電荷信号を読み出し、動画情報の取得時には第2の撮像モードで電荷信号を読み出すようにすれば、撮像タイミングの時間的なずれに起因して起こる撮像画像の歪みを抑制することができる。これにより、観察画面を注視しながら内視鏡挿入部を動かしても、違和感のない画像が得られる。また、従来のように、画像歪み量の推定により画像の歪みを抑制するものではないので、推定誤りによる画像形成がなく、画像への変更(アーティファクト)が最小となる。更に、同時性を確保するためのメカニカルシャッタを用いていないので、光学系を変更することなく、受光部の読み出し手順を変更するだけで良好な動画情報が得られる。
As described above, the following items are disclosed in this specification.
(1) An endoscope system including: an endoscope including an imaging unit; and an external control device to which the endoscope is detachably connected and a signal of a captured image generated by the imaging unit is input. There,
It is orthogonal to the main scanning direction that the imaging unit reads out a plurality of light receiving units arranged two-dimensionally and a charge signal stored in each light receiving unit along a main scanning direction that is an arrangement direction of the light receiving units. A scanning drive unit that performs scanning and reading that is repeated a plurality of times in the sub-scanning direction.
In the first imaging mode, the scan driver sequentially scans and reads the lines of the light receiving units arranged in the main scanning direction in the sub-scanning direction, and reads the charge signals from all the light receiving units,
In the second imaging mode, scanning and reading of the lines of the light receiving unit are sequentially performed while skipping a predetermined line in the sub-scanning direction, and are sequentially performed while skipping the predetermined line from the skipped line. An endoscope system that horizontally scans all lines to read out the charge signal from the light receiving unit.
According to this endoscope system, as the imaging mode, the first imaging mode in which scanning and reading of the lines of the light receiving units arranged in the main scanning direction are sequentially performed in the sub scanning direction and the predetermined line in the sub scanning direction are sequentially skipped. Since it is possible to switch to the second imaging mode to be performed, the charge signal is read out in the first imaging mode when acquiring still image information, and the charge signal is read out in the second imaging mode when acquiring moving image information. For example, it is possible to suppress the distortion of the captured image that occurs due to the temporal shift in the imaging timing. Thereby, even if the endoscope insertion part is moved while gazing at the observation screen, an image without a sense of incongruity can be obtained. Further, unlike the prior art, since image distortion is not suppressed by estimating the amount of image distortion, there is no image formation due to an estimation error, and changes to the image (artifact) are minimized. Furthermore, since a mechanical shutter for ensuring simultaneity is not used, good moving picture information can be obtained only by changing the reading procedure of the light receiving unit without changing the optical system.
(2) (1)の内視鏡システムであって、
前記第2の撮像モードが、未走査の第1のラインを選択して水平走査し、該第1のラインに対応する各受光部から前記電荷信号を読み出す第1の読み出し走査と、前記第1のラインから前記副走査方向に所定ライン飛び越した未走査の第2のラインを選択して水平走査し、該第2のラインに対応する各受光部から前記電荷信号を読み出す第2の読み出し走査とを、前記第1のラインと前記第2のラインとの間隔を前記所定ラインに保持しつつ、前記副走査方向下端まで繰り返した後、副走査方向上端から未走査のラインを選択して前記第1の読み出し走査と前記第2の読み出し走査とを、前記副走査方向下端まで繰り返すことを、複数回実行するモードである内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、第2の撮像モードが、未走査のラインを選択して水平走査した後、副走査方向に所定ライン飛び越して未走査のラインを選択して水平走査することを、副走査方向下端まで複数回繰り返して実行することで、1フレームを複数の領域に分割して読み出し、画面読み出しを等価的に高速化できる。これにより、観察画面を注視しながら内視鏡挿入部を動かしても、画面歪みの目立ちにくい画像を得ることができる。
(2) The endoscope system according to (1),
In the second imaging mode, a first readout scanning for selecting the unscanned first line, performing horizontal scanning, and reading out the charge signal from each light receiving unit corresponding to the first line; A second scanning line that selects a second unscanned line that skips a predetermined line in the sub-scanning direction from the first line, performs horizontal scanning, and reads the charge signal from each light receiving unit corresponding to the second line; Is repeated to the lower end in the sub-scanning direction while maintaining the distance between the first line and the second line at the predetermined line, and then the unscanned line is selected from the upper end in the sub-scanning direction. An endoscope system which is a mode in which repeating one readout scan and the second readout scan to the lower end in the sub-scanning direction is executed a plurality of times.
According to this endoscope system, after the second imaging mode selects an unscanned line and performs horizontal scanning, it skips a predetermined line in the sub-scanning direction and selects an unscanned line and performs horizontal scanning. By repeatedly executing a plurality of times up to the lower end in the sub-scanning direction, one frame can be divided into a plurality of areas for reading, and screen reading can be equivalently accelerated. Thereby, even if the endoscope insertion portion is moved while gazing at the observation screen, an image with less noticeable screen distortion can be obtained.
(3) (1)又は(2)の内視鏡システムであって、
正方格子状に配置された前記複数の受光部が、ベイヤー配列にされたカラーフィルタで覆われてそれぞれ異なる色成分の光を検出し、
前記第2の撮像モードが、前記副走査方向に飛び越す所定ライン数を2ラインとするものであり、
前記外部制御装置が、特定の第1のラインと、該第1のラインから前記副走査方向に飛び越して選択される第2のラインとの2ラインに対応する各受光部から読み出した電荷信号を用い、前記各受光部から読み出したそれぞれ一色分の色成分に対して、該色成分とは異なる色成分の信号を補間する同時化処理を行う同時化手段を備え、
前記第2の撮像モード時に、前記各受光部から読み出した電荷信号の色成分と、前記同時化処理によって得られた色成分との信号から撮像画像データを生成する内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、第2の撮像モードが、副走査方向に2ライン飛び越して受光部のラインの走査読み出しを行うと共に、同時化手段が、連続して読み出される2ラインの各受光部の電荷信号を用いて色成分を補間する同時化処理を行って撮像画像データを生成するので、撮像タイミングの時間的なずれに起因して起こる動画像の歪みが抑制されたカラー画像が得られる。
(3) The endoscope system according to (1) or (2),
The plurality of light receiving portions arranged in a square lattice shape are covered with a color filter arranged in a Bayer array to detect light of different color components,
In the second imaging mode, the predetermined number of lines jumping in the sub-scanning direction is two lines,
The external control device reads out the charge signal read from each light receiving unit corresponding to two lines of a specific first line and a second line selected from the first line in the sub-scanning direction. Using synchronization means for performing a synchronization process for interpolating a signal of a color component different from the color component for each color component read from each light receiving unit,
An endoscope system that generates captured image data from a signal of a color component of a charge signal read from each light receiving unit and a color component obtained by the synchronization process in the second imaging mode.
According to this endoscope system, the second imaging mode skips two lines in the sub-scanning direction, scans and reads the lines of the light receiving unit, and the synchronization unit receives each of the two lines of light received continuously. Since the captured image data is generated by performing the synchronization process that interpolates the color components using the charge signals of the image capturing section, a color image in which the distortion of the moving image caused by the time lag of the imaging timing is suppressed can be obtained. It is done.
(4) 撮像部を備える内視鏡と、この内視鏡が着脱自在に接続されて前記撮像部により生成された撮像画像の信号が入力される外部制御装置と、を備え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前記受光部の並び方向である主走査方向に沿って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向けて複数回繰り返す走査読み出しを行う走査駆動部と、を有し、
前記走査駆動部は、第1の撮像モード時には、前記主走査方向に並ぶ前記受光部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、全ての前記受光部から前記電荷信号を読み出し、
第2の撮像モード時には、前記受光部のラインの走査読み出しを、隣接する前記受光部のラインを2ライン連続して水平走査してから次の2ラインを飛び越すことを繰り返して、全ての前記受光後部から前記電荷信号を読み出す内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、第2の撮像モードが、連続する2ラインの各受光部の電荷信号を水平走査した後、次の2ラインを飛び越して走査読み出しを行うので、撮像タイミングの時間的なずれに起因して起こる撮像画像の歪みを抑制することができる。
(4) An endoscope system including: an endoscope including an imaging unit; and an external control device to which the endoscope is detachably connected and a signal of a captured image generated by the imaging unit is input. There,
It is orthogonal to the main scanning direction that the imaging unit reads out a plurality of light receiving units arranged two-dimensionally and a charge signal stored in each light receiving unit along a main scanning direction that is an arrangement direction of the light receiving units. A scanning drive unit that performs scanning and reading that is repeated a plurality of times in the sub-scanning direction.
In the first imaging mode, the scan driver sequentially scans and reads the lines of the light receiving units arranged in the main scanning direction in the sub-scanning direction, and reads the charge signals from all the light receiving units,
In the second imaging mode, the scanning and reading of the lines of the light receiving unit are repeated by horizontally scanning the adjacent light receiving unit lines continuously for two lines and then skipping the next two lines. An endoscope system for reading out the charge signal from the rear.
According to this endoscope system, since the second imaging mode performs horizontal scanning of the charge signals of the respective two light receiving sections in succession and then scans and reads out the next two lines, the time of imaging timing is obtained. Therefore, it is possible to suppress the distortion of the captured image that occurs due to a general shift.
(5) (4)の内視鏡システムであって、
正方格子状に配置された前記複数の受光部が、ベイヤー配列にされたカラーフィルタで覆われてそれぞれ異なる色成分の光を検出し、
前記外部制御装置が、特定のラインと、該特定のラインに続いて選択される次ラインとの2ラインに対応する各受光部から読み出した電荷信号を用い、前記2ラインに対応する各受光部から読み出されるそれぞれ一色分の色成分である電荷信号に対し、前記色成分とは異なる色成分の信号を補間する同時化処理を行う同時化手段を備え、
前記第2の撮像モード時に、前記各受光部から読み出される電荷信号の色成分と、前記同時化処理によって得られる色成分の信号から撮像画像データを生成する内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、同時化手段が、読み出された連続する2ラインの各受光部の電荷信号を用いて色成分を補間する同時化処理を行って撮像画像データを生成するので、撮像タイミングの時間的なずれに起因する画像歪みが抑制されたカラー画像が得られる。
(5) The endoscope system according to (4),
The plurality of light receiving portions arranged in a square lattice shape are covered with a color filter arranged in a Bayer array to detect light of different color components,
Each light receiving unit corresponding to the two lines using the charge signal read from each light receiving unit corresponding to two lines of the specific line and the next line selected following the specific line by the external control device Synchronization means for performing a synchronization process for interpolating a signal of a color component different from the color component with respect to a charge signal that is a color component for each color read from
An endoscope system that generates captured image data from a color component of a charge signal read from each light receiving unit and a signal of a color component obtained by the synchronization processing in the second imaging mode.
According to this endoscope system, the synchronization unit performs the synchronization process of interpolating the color components using the read out charge signals of the light receiving units of the two continuous lines, and generates captured image data. As a result, a color image in which image distortion due to temporal shift in imaging timing is suppressed is obtained.
(6) (1)〜(5)のいずれか1つの内視鏡システムであって、
前記外部制御装置が、前記撮像部によって静止画情報を取得する場合に前記第1の撮像モードに切替え、動画像情報を取得する場合に前記第2の撮像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、外部制御装置が、静止画情報を取得する場合に第1の撮像モードに、動画像情報を取得する場合に第2の撮像モードに切り替えるので、画面歪みのない静止画像が得られると共に、動画においても撮像タイミングの時間的なずれに起因して起こる撮像画像の歪みを抑制して、違和感のない画像が得られる。
(6) The endoscope system according to any one of (1) to (5),
An endoscope system in which the external control device switches to the first imaging mode when acquiring still image information by the imaging unit, and switches to the second imaging mode when acquiring moving image information.
According to this endoscope system, since the external control device switches to the first imaging mode when acquiring still image information and to the second imaging mode when acquiring moving image information, there is no screen distortion. In addition to obtaining a still image, even in a moving image, distortion of a captured image caused by a temporal shift in image capturing timing is suppressed, and an image with no sense of incongruity is obtained.
(7) (6)の内視鏡システムであって、
前記内視鏡の撮像部の動きを検出して、前記外部制御装置に検出信号を出力する動き検出部を備え、
前記外部制御装置が、前記内視鏡の動き検出部からの検出情報から得られる変化速度が所定値を超えた場合に、前記第2の撮像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、動き検出部が内視鏡の撮像部の動きを検出したとき、第2の撮像モードに切り替えるので、例えば、内視鏡挿入部を体腔内に挿入する際、動き検出部が撮像部の動きを検出して第2の撮像モードに自動的に切り替えて、撮像タイミングの時間的なずれに起因して起こる動画像の歪みを自動的に抑制して良好な画像が得られる。
(7) The endoscope system according to (6),
A motion detection unit that detects a motion of the imaging unit of the endoscope and outputs a detection signal to the external control device;
An endoscope system in which the external control device switches to the second imaging mode when a change speed obtained from detection information from a motion detection unit of the endoscope exceeds a predetermined value.
According to this endoscope system, when the motion detection unit detects the movement of the imaging unit of the endoscope, the mode is switched to the second imaging mode. For example, when inserting the endoscope insertion unit into the body cavity, The motion detection unit detects the motion of the imaging unit and automatically switches to the second imaging mode, and automatically suppresses the distortion of the moving image caused by the time lag in the imaging timing. Is obtained.
(8) (6)の内視鏡システムであって、
前記内視鏡が、被検体内に挿入する内視鏡挿入部の先端側に形成され湾曲自在な湾曲部と、該湾曲部を湾曲操作するための湾曲操作部と、該湾曲操作部からの操作を検出する操作検出部と、を有し、
前記外部制御装置が、前記操作検出部により前記湾曲操作部の操作を検出した場合に前記第2の撮像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、湾曲部を湾曲させるために湾曲操作部が操作されたことを操作検出部が検出したとき、第2の撮像モードに切り替えるので、内視鏡の先端部を所望の方向に向けて移動する際、第2に撮像モードに自動的に切り替えられ、撮像タイミングの時間的なずれに起因して起こる動画像の歪みを自動的に抑制することができ、撮像部が動いていても良好な画像を取得することができる。
(8) The endoscope system according to (6),
The endoscope is formed on the distal end side of an endoscope insertion portion to be inserted into a subject, a bendable bending portion, a bending operation portion for bending the bending portion, and a bending operation portion from the bending operation portion. An operation detection unit for detecting an operation,
An endoscope system that switches to the second imaging mode when the external control device detects an operation of the bending operation unit by the operation detection unit.
According to this endoscope system, when the operation detection unit detects that the bending operation unit has been operated in order to bend the bending unit, the endoscope is switched to the second imaging mode. Secondly, when moving in the direction of the image, second, it is automatically switched to the imaging mode, and distortion of the moving image caused by the time lag of the imaging timing can be automatically suppressed, and the imaging unit A good image can be obtained even if the image is moving.
(9) (6)の内視鏡システムであって、
前記内視鏡が、前記第1の撮像モードと前記第2の撮像モードとを切り替える操作部を有し、
前記外部制御装置が、前記内視鏡の操作部からの操作を検出した場合に前記第1の撮像モードと前記第2の撮像モードとを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、操作部により、第1の撮像モード又は第2の撮像モードへの切替え操作が行われたとき、操作内容に応じて第1の撮像モード又は第2の撮像モードに切り替えるので、撮像に最適な任意のモードで読み出し走査することができ、常に鮮明な画像が得られる。
(9) The endoscope system according to (6),
The endoscope has an operation unit that switches between the first imaging mode and the second imaging mode,
An endoscope system that switches between the first imaging mode and the second imaging mode when the external control device detects an operation from an operation unit of the endoscope.
According to this endoscope system, when a switching operation to the first imaging mode or the second imaging mode is performed by the operation unit, the first imaging mode or the second imaging mode is performed according to the operation content. Therefore, readout scanning can be performed in an arbitrary mode optimal for imaging, and a clear image can always be obtained.
(10) (1)〜(9)のいずれか1つの内視鏡システムであって、
前記内視鏡と前記外部制御装置との間を接続する信号線が、前記撮像画像の信号をシリアル伝送する内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、重みの異なるデータを時系列で送信するシリアル通信により画像信号を外部制御装置に伝送するので、伝送速度が速いほど、また、信号線が長くなるほどノイズの影響を受けやすくなる。このような場合でも、各ラインの読み出し速度を速めることなく、また、信号線を短縮させることなく、画像歪みの発生を抑えることができ、動きのある被写体であっても良好な画像を取得できる。
(10) The endoscope system according to any one of (1) to (9),
An endoscope system in which a signal line connecting the endoscope and the external control device serially transmits a signal of the captured image.
According to this endoscope system, the image signal is transmitted to the external control device by serial communication that transmits data with different weights in time series. Therefore, the higher the transmission speed and the longer the signal line, the more the influence of noise. It becomes easy to receive. Even in such a case, it is possible to suppress the occurrence of image distortion without increasing the readout speed of each line and without shortening the signal line, and a good image can be obtained even with a moving subject. .
11 内視鏡本体
13 制御装置(外部制御装置)
19 内視鏡挿入部
21 撮像部
27 ユニバーサルケーブル(信号線)
33 湾曲部
37 動き検出部
39 切替えスイッチ(操作部)
41 アングルノブ(湾曲操作部)
47 操作検出部
55 駆動部
57 デジタル信号処理部(同時化手段)
63 受光部(単位画素)
100 内視鏡システム
11
19
33
41 Angle knob (bending operation part)
47
63 Light receiver (unit pixel)
100 Endoscope system
Claims (10)
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前記受光部の並び方向である主走査方向に沿って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向けて複数回繰り返す走査読み出しを行う走査駆動部と、を有し、
前記走査駆動部は、前記主走査方向に並ぶ前記受光部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、全ての前記受光部から前記電荷信号を読み出す第1の撮像モードと、
前記受光部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を水平走査して前記受光部から前記電荷信号を読み出す第2の撮像モードと、
が切替え自在であり、
前記外部制御装置が、前記撮像部によって静止画情報を取得する場合に前記第1の撮像モードに切替え、動画像情報を取得する場合に前記第2の撮像モードに切り替えて前記表示装置に表示される前記撮像画像の画面端部にシャギーを発生させる内視鏡システム。 An endoscope including an imaging unit, an external control device to which the endoscope is detachably connected and a signal of a captured image generated by the imaging unit is input, and image information connected to the external control device An endoscope system including a display device for displaying ,
It is orthogonal to the main scanning direction that the imaging unit reads out a plurality of light receiving units arranged two-dimensionally and a charge signal stored in each light receiving unit along a main scanning direction that is an arrangement direction of the light receiving units. A scanning drive unit that performs scanning and reading that is repeated a plurality of times in the sub-scanning direction.
The scan driver, the main scanning reading of lines of the light receiving portions arranged in the scanning direction are sequentially performed respectively in the sub-scanning direction, a first imaging mode to read out the charge signals from all of the light receiving portion,
The scan reading of the line of the light receiving portion, sequentially performs while interlaced predetermined line in the sub-scanning direction, by sequentially performed while jumping from skipped a line predetermined line, all lines constituting the captured image and the horizontal scanning A second imaging mode for reading out the charge signal from the light receiving unit ;
Is switchable,
When the external control device acquires still image information by the imaging unit, it switches to the first imaging mode, and when it acquires moving image information, it switches to the second imaging mode and is displayed on the display device. An endoscope system for generating shaggy at a screen end of the captured image.
前記内視鏡の撮像部の動きを検出して、前記外部制御装置に検出信号を出力する動き検出部を備え、A motion detection unit that detects a motion of the imaging unit of the endoscope and outputs a detection signal to the external control device;
前記外部制御装置が、前記内視鏡の動き検出部からの検出情報から得られる変化速度が所定値を超えた場合に、前記第2の撮像モードに切り替える内視鏡システム。An endoscope system in which the external control device switches to the second imaging mode when a change speed obtained from detection information from a motion detection unit of the endoscope exceeds a predetermined value.
前記内視鏡が、被検体内に挿入する内視鏡挿入部の先端側に形成され湾曲自在な湾曲部と、該湾曲部を湾曲操作するための湾曲操作部と、該湾曲操作部からの操作を検出する操作検出部と、を有し、The endoscope is formed on the distal end side of an endoscope insertion portion to be inserted into a subject, a bendable bending portion, a bending operation portion for bending the bending portion, and a bending operation portion from the bending operation portion. An operation detection unit for detecting an operation,
前記外部制御装置が、前記操作検出部により前記湾曲操作部の操作を検出した場合に前記第2の撮像モードに切り替える内視鏡システム。An endoscope system that switches to the second imaging mode when the external control device detects an operation of the bending operation unit by the operation detection unit.
前記第2の撮像モードが、未走査の第1のラインを選択して水平走査し、該第1のラインに対応する各受光部から前記電荷信号を読み出す第1の読み出し走査と、前記第1のラインから前記副走査方向に所定ライン飛び越した未走査の第2のラインを選択して水平走査し、該第2のラインに対応する各受光部から前記電荷信号を読み出す第2の読み出し走査とを、前記第1のラインと前記第2のラインとの間隔を前記所定ラインに保持しつつ、前記副走査方向下端まで繰り返した後、副走査方向上端から未走査のラインを選択して前記第1の読み出し走査と前記第2の読み出し走査とを、前記副走査方向下端まで繰り返すことを、複数回実行するモードである内視鏡システム。In the second imaging mode, a first readout scanning for selecting the unscanned first line, performing horizontal scanning, and reading out the charge signal from each light receiving unit corresponding to the first line; A second scanning line that selects a second unscanned line that skips a predetermined line in the sub-scanning direction from the first line, performs horizontal scanning, and reads the charge signal from each light receiving unit corresponding to the second line; Is repeated to the lower end in the sub-scanning direction while maintaining the distance between the first line and the second line at the predetermined line, and then the unscanned line is selected from the upper end in the sub-scanning direction. An endoscope system which is a mode in which repeating one readout scan and the second readout scan to the lower end in the sub-scanning direction is executed a plurality of times.
正方格子状に配置された前記複数の受光部が、ベイヤー配列にされたカラーフィルタで覆われてそれぞれ異なる色成分の光を検出し、The plurality of light receiving portions arranged in a square lattice shape are covered with a color filter arranged in a Bayer array to detect light of different color components,
前記第2の撮像モードが、前記副走査方向に飛び越す所定ライン数を2ラインとするものであり、In the second imaging mode, the predetermined number of lines jumping in the sub-scanning direction is two lines,
前記外部制御装置が、特定の第1のラインと、該第1のラインから前記副走査方向に飛び越して選択される第2のラインとの2ラインに対応する各受光部から読み出した電荷信号を用い、前記各受光部から読み出したそれぞれ一色分の色成分に対して、該色成分とは異なる色成分の信号を補間する同時化処理を行う同時化手段を備え、The external control device reads out the charge signal read from each light receiving unit corresponding to two lines of a specific first line and a second line selected from the first line in the sub-scanning direction. Using synchronization means for performing a synchronization process for interpolating a signal of a color component different from the color component for each color component read from each light receiving unit,
前記第2の撮像モード時に、前記各受光部から読み出した電荷信号の色成分と、前記同時化処理によって得られた色成分との信号から撮像画像データを生成する内視鏡システム。An endoscope system that generates captured image data from a signal of a color component of a charge signal read from each light receiving unit and a color component obtained by the synchronization process in the second imaging mode.
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前記受光部の並び方向である主走査方向に沿って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向けて複数回繰り返す走査読み出しを行う走査駆動部と、を有し、It is orthogonal to the main scanning direction that the imaging unit reads out a plurality of light receiving units arranged two-dimensionally and a charge signal stored in each light receiving unit along a main scanning direction that is an arrangement direction of the light receiving units. A scanning drive unit that performs scanning and reading that is repeated a plurality of times in the sub-scanning direction.
前記走査駆動部は、前記主走査方向に並ぶ前記受光部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、全ての前記受光部から前記電荷信号を読み出す第1の撮像モードと、The scan driving unit sequentially scans and reads the lines of the light receiving units arranged in the main scanning direction in the sub-scanning direction, and reads out the charge signals from all the light receiving units;
前記受光部のラインの走査読み出しを、隣接する前記受光部のラインを2ライン連続して水平走査してから次の2ラインを飛び越すことを繰り返して、全ての前記受光部から前記電荷信号を読み出す第2の撮像モードと、Scanning and reading the lines of the light receiving unit is performed by repeating the horizontal scanning of two adjacent light receiving unit lines and then jumping over the next two lines to read the charge signals from all the light receiving units. A second imaging mode;
が切替え自在であり、Is switchable,
前記外部制御装置が、前記撮像部によって静止画情報を取得する場合に前記第1の撮像モードに切替え、動画像情報を取得する場合に前記第2の撮像モードに切り替えて前記表示装置に表示される前記撮像画像の画面端部にシャギーを発生させる内視鏡システム。When the external control device acquires still image information by the imaging unit, it switches to the first imaging mode, and when it acquires moving image information, it switches to the second imaging mode and is displayed on the display device. An endoscope system for generating shaggy at a screen end of the captured image.
前記内視鏡の撮像部の動きを検出して、前記外部制御装置に検出信号を出力する動き検出部を備え、
前記外部制御装置が、前記内視鏡の動き検出部からの検出情報から得られる変化速度が所定値を超えた場合に、前記第2の撮像モードに切り替える内視鏡システム。 The endoscope system according to claim 6, wherein
A motion detection unit that detects a motion of the imaging unit of the endoscope and outputs a detection signal to the external control device;
An endoscope system in which the external control device switches to the second imaging mode when a change speed obtained from detection information from a motion detection unit of the endoscope exceeds a predetermined value.
前記内視鏡が、被検体内に挿入する内視鏡挿入部の先端側に形成され湾曲自在な湾曲部と、該湾曲部を湾曲操作するための湾曲操作部と、該湾曲操作部からの操作を検出する操作検出部と、を有し、
前記外部制御装置が、前記操作検出部により前記湾曲操作部の操作を検出した場合に前記第2の撮像モードに切り替える内視鏡システム。 The endoscope system according to claim 6, wherein
The endoscope is formed on the distal end side of an endoscope insertion portion to be inserted into a subject, a bendable bending portion, a bending operation portion for bending the bending portion, and a bending operation portion from the bending operation portion. An operation detection unit for detecting an operation,
An endoscope system that switches to the second imaging mode when the external control device detects an operation of the bending operation unit by the operation detection unit.
正方格子状に配置された前記複数の受光部が、ベイヤー配列にされたカラーフィルタで覆われてそれぞれ異なる色成分の光を検出し、The plurality of light receiving portions arranged in a square lattice shape are covered with a color filter arranged in a Bayer array to detect light of different color components,
前記外部制御装置が、特定のラインと、該特定のラインに続いて選択される次ラインとの2ラインに対応する各受光部から読み出した電荷信号を用い、前記2ラインに対応する各受光部から読み出されるそれぞれ一色分の色成分である電荷信号に対し、前記色成分とは異なる色成分の信号を補間する同時化処理を行う同時化手段を備え、Each light receiving unit corresponding to the two lines using the charge signal read from each light receiving unit corresponding to two lines of the specific line and the next line selected following the specific line by the external control device Synchronization means for performing a synchronization process for interpolating a signal of a color component different from the color component with respect to a charge signal that is a color component for each color read from
前記第2の撮像モード時に、前記各受光部から読み出される電荷信号の色成分と、前記同時化処理によって得られる色成分の信号から撮像画像データを生成する内視鏡システム。An endoscope system that generates captured image data from a color component of a charge signal read from each light receiving unit and a signal of a color component obtained by the synchronization processing in the second imaging mode.
前記内視鏡と前記外部制御装置との間を接続する信号線が、前記撮像画像の信号をシリアル伝送する内視鏡システム。 The endoscope system according to any one of claims 1 to 9,
An endoscope system in which a signal line connecting the endoscope and the external control device serially transmits a signal of the captured image.
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