JP5636177B2 - Endoscope system and endoscope - Google Patents
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Description
本発明は、内視鏡システム、特に撮像素子としてCMOSを備えた内視鏡に明滅光を供給する内視鏡システムに関する。 The present invention relates to an endoscope system, and more particularly to an endoscope system that supplies flickering light to an endoscope provided with a CMOS as an imaging device.
一般に、患者の体腔内を診断又は治療するための内視鏡システムは、先端部に備えられた固体撮像素子で体腔内を撮像する電子内視鏡と、電子内視鏡により生成された画像信号を処理してモニタに出力するビデオプロセッサと、体腔内の観察部位を照明するための光を電子内視鏡に供給する光源装置とから構成される。また、ビデオプロセッサには、光源装置を内蔵しているものもある。このような電子内視鏡システムでは、光源装置からの照明光が電子内視鏡の先端から体腔内へ向けて照射され、体腔壁で反射した反射光が撮像素子によって光電変換される。そして、光電変換によって生成された電荷は、画像信号として読み取られ、ビデオプロセッサに転送されてモニタに出力される。 In general, an endoscope system for diagnosing or treating the inside of a body cavity of a patient includes an electronic endoscope that images the inside of the body cavity with a solid-state imaging device provided at a distal end portion, and an image signal generated by the electronic endoscope And a light source device that supplies light for illuminating the observation site in the body cavity to the electronic endoscope. Some video processors incorporate a light source device. In such an electronic endoscope system, illumination light from the light source device is irradiated from the tip of the electronic endoscope into the body cavity, and the reflected light reflected by the body cavity wall is photoelectrically converted by the imaging device. The electric charge generated by the photoelectric conversion is read as an image signal, transferred to a video processor, and output to a monitor.
また、従来電子内視鏡システムにおいて、動きのある被写体を鮮明に撮像するために、撮像素子で撮影される各フレームにおける露光時間を短くする手法が知られている。特許文献1には、このような露光時間の調整を行なうために、内視鏡のライトガイドと光源との間に照明光を明滅させるためのオプティカルチョッパ(以下、「チョッパ」という。)を備えた内視鏡用光源装置が記載されている。特許文献1に記載のチョッパは、開口部と遮光部とからなる回転盤を有しており、回転盤が照明光の光路を横断するように配置されている。そして、回転盤が一定の回転速度で回転することにより、照明光が開口部を通過する状態と、遮光部によって遮断される状態とが交互に繰り返され、回転盤を通過する光が周期的に点滅を繰り返す間欠的な照明光(以下、「明滅光」という)としてライトガイドに入射する。また、回転盤における開口部または遮光部の割合等を調整することにより、撮像素子における露光時間の調整を行うことができる。さらに、特許文献1の内視鏡では、通過する光が内視鏡の画像転送信号に同期して明滅するように、回転盤の回転が制御される。これにより、撮像素子によって撮像される各フレームにおける露光時間が一定時間に調節される構成となっている。
In addition, in a conventional electronic endoscope system, a method for shortening an exposure time in each frame photographed by an imaging element is known in order to clearly capture a moving subject.
ところで、光電変換を行う撮像素子としてはCCD(Charge Coupled Device)またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)を用いたイメージセンサが良く知られている。CMOSイメージセンサは、CCDに比べて低消費電力、低コストであり、また小型化も容易であるというメリットがある。その一方で、CMOSは暗時ノイズ等のノイズの発生が大きく、画質の面においてCCDに劣っていることから、従来の電子内視鏡システムにおいては、主にCCDが採用されている。しかしながら、近年、ノイズの改善によってCMOSにおける高画質化が進み、CCDと比べて遜色のない画像を取得できるようになってきた。これに伴い、細径化、小型化という恒常的な課題を持つ電子内視鏡にも、撮像素子としてCMOSイメージセンサを採用したいという要望がある。 By the way, an image sensor using a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) is well known as an imaging device for performing photoelectric conversion. A CMOS image sensor has the advantages of lower power consumption and lower cost than a CCD, and being easy to downsize. On the other hand, since CMOS generates a large amount of noise such as dark noise and is inferior to CCD in terms of image quality, CCDs are mainly used in conventional electronic endoscope systems. However, in recent years, improvement in noise has led to an increase in image quality in CMOS, and it has become possible to acquire images that are comparable to CCDs. Along with this, there is a demand for adopting a CMOS image sensor as an imaging element even in an electronic endoscope having a constant problem of diameter reduction and size reduction.
ここで、CCDとCMOSとの動作上の相違点の一つとして、電荷の蓄積および転送方法の違いが挙げられる。詳しくは、CCDでは受光面の全画素において同時に電荷の蓄積が開始され、全画素に蓄積された電荷が同時に転送される。これに対し、CMOSでは、受光面の先頭ラインに含まれる画素から順に電荷の蓄積が開始され、蓄積が終了した先頭ラインから電荷が順に転送される。このようなラインごとに電荷蓄積および転送のタイミングが異なるCMOSを電子内視鏡に備える場合、特許文献1に記載されるように画像転送信号に同期した明滅光を供給すると、明滅光のタイミングによっては、画像の上部と下部とで電荷の蓄積のタイミングが異なってしまう。そして、これにより、特に動きがある被写体に対して明滅光を用いて静止画の撮影を行った場合には、露光のムラが発生し、モニタに表示される画像に割れやひずみが生じてしまうことがある。
Here, one of the operational differences between CCD and CMOS is the difference in charge accumulation and transfer methods. Specifically, in the CCD, charge accumulation is started simultaneously in all pixels on the light receiving surface, and charges accumulated in all pixels are transferred simultaneously. On the other hand, in the CMOS, charge accumulation is started in order from the pixels included in the leading line of the light receiving surface, and the charges are sequentially transferred from the leading line after the accumulation is completed. When the electronic endoscope is provided with a CMOS having different charge accumulation and transfer timings for each line as described in
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、CMOSイメージセンサを備えた内視鏡に適した明滅光を供給することが可能な内視鏡システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an endoscope system capable of supplying blinking light suitable for an endoscope having a CMOS image sensor.
上記の課題を解決するため、本発明により、体腔内の画像を撮像するための撮像手段と、体腔内を照明する光を供給するための光源と、光源から供給される照明光の光路上に配置され、通過する照明光を周期的に明滅させる照明光明滅手段と、照明光が撮像手段におけるグローバル露光期間にのみ、体腔内を照明するように、照明光の明滅を制御するための制御信号を生成する制御信号生成手段と、制御信号に従って、照明光明滅手段を制御する明滅制御手段と、を備える内視鏡システムが提供される。また、本発明は、例えば上記撮像手段がCMOSイメージセンサの場合に好適に実施される。 In order to solve the above problems, according to the present invention, an imaging means for capturing an image in a body cavity, a light source for supplying light for illuminating the body cavity, and an optical path of illumination light supplied from the light source are provided. Illumination light flickering means that periodically flickers illumination light that is arranged and passed, and a control signal for controlling flickering of the illumination light so that the illumination light illuminates the body cavity only during the global exposure period in the imaging means There is provided an endoscope system including a control signal generation unit that generates the illumination light and a blinking control unit that controls the illumination light blinking unit according to the control signal. In addition, the present invention is preferably implemented when, for example, the imaging means is a CMOS image sensor.
このように構成することにより、撮像手段のグローバル露光期間にのみ照明光を照射することができ、動きが速い被写体を撮影した場合でも、画像の割れやひずみ等を発生させることなく、適切な画像を提供することが可能となる。 With this configuration, it is possible to irradiate illumination light only during the global exposure period of the imaging means, and even when shooting a fast-moving subject, an appropriate image is generated without causing image cracking or distortion. Can be provided.
また、上記制御信号生成手段は、CMOSイメージセンサにおける先頭ラインの電荷蓄積開始のタイミングと最終ラインの電荷蓄積開始のタイミングに基づいて、制御信号を生成するものであっても良い。 The control signal generation means may generate a control signal based on the charge accumulation start timing of the first line and the charge accumulation start timing of the last line in the CMOS image sensor.
このように構成することにより、CMOSイメージセンサの電荷蓄積タイミングに基づいた制御信号を生成することができ、CMOSイメージセンサのグローバル露光期間にのみ、照明光を照射するよう、光を明滅させることが可能となる。 With this configuration, a control signal based on the charge accumulation timing of the CMOS image sensor can be generated, and the light can be blinked so as to emit illumination light only during the global exposure period of the CMOS image sensor. It becomes possible.
また、上記照明光明滅手段は、光源から供給される照明光を通過させるための開口部と、光源から供給される照明光を遮蔽するための遮光部とを有する回転盤からなるものであっても良い。また、上記内視鏡システムは、回転盤の開口部の大きさを調整する開口部調整手段を更に備え、開口部調整手段は、撮像手段におけるグローバル露光期間にのみ、照明光が体腔内を照明するように、開口部の開口角を調整するものであっても良い。 The illumination light blinking means is composed of a rotating disk having an opening for allowing illumination light supplied from a light source to pass therethrough and a light shielding part for shielding illumination light supplied from the light source. Also good. The endoscope system further includes an opening adjustment unit that adjusts the size of the opening of the turntable, and the opening adjustment unit illuminates the inside of the body cavity only during the global exposure period of the imaging unit. As described above, the opening angle of the opening may be adjusted.
このように構成することにより、撮像手段のグローバル露光期間の長さに応じて、開口部の開口角を調整することができ、グローバル露光期間にのみ照明光を照射させることが可能となる。 With this configuration, the opening angle of the opening can be adjusted according to the length of the global exposure period of the imaging unit, and illumination light can be irradiated only during the global exposure period.
さらに、本発明により、体腔内の画像を撮像するための撮像手段と、体腔内を照明するための照明光を伝播する導光手段と、照明光が撮像手段におけるグローバル露光期間にのみ、体腔内を照明するように、照明光の明滅を制御するための制御信号を生成する制御信号生成手段と、を備える内視鏡が提供される。 Further, according to the present invention, the imaging means for capturing an image in the body cavity, the light guiding means for propagating the illumination light for illuminating the inside of the body cavity, and the illumination light in the body cavity only during the global exposure period in the imaging means. And a control signal generating means for generating a control signal for controlling blinking of the illumination light so as to illuminate the endoscope.
したがって、本発明によれば、内視鏡の撮像素子としてCMOSを用いた場合でも、適切なタイミングで明滅する光を供給することが可能となり、割れのない画像を提供することが可能となる。 Therefore, according to the present invention, even when a CMOS is used as the imaging element of the endoscope, it is possible to supply light that blinks at an appropriate timing, and it is possible to provide an image without breakage.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における電子内視鏡システム1について説明する。
Hereinafter, an
図1は、本実施形態の電子内視鏡システム1の概略構成を示す図である。電子内視鏡システム1は、患者の体腔内を術者が観察・診断するための医療用観察システムである。電子内視鏡システム1は、体腔内の画像を撮影するための電子内視鏡10、電子内視鏡10が着脱自在に接続されるプロセッサ20、およびモニタ30から構成される。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an
電子内視鏡10は、患者の体内に挿入される長尺の可撓管からなる挿入部10a、およびプロセッサ20に電気的および光学的に接続される接続部10cからなる。電子内視鏡10の接続部10cから挿入部10aの先端まで、プロセッサ20から供給される光を伝搬するためのライトガイド101が延在している。また、挿入部10aの先端には、ライトガイド101にて伝搬された光を観察部位に射出するための配光レンズ102、観察部位で反射された光を撮像素子の受光面に結像させるための対物レンズ103、および受光面に結像された被写体像に基づいて画像信号を生成する固体撮像素子であるCMOSイメージセンサ104(以下、「CMOS104」という)が配置される。
The
また、電子内視鏡10の接続部10cには、CMOS104で生成された画像信号に対して所定の画像処理を行う初段信号処理回路105、CMOS104の駆動制御を行うCMOS駆動回路106、および電子内視鏡10の各部を統括的に制御する制御回路107が備えられている。
Further, the
プロセッサ20は、電子内視鏡システム1全体の駆動制御や同期を図るためのシステムコントローラ201およびタイミングコントローラ202、電子内視鏡10から出力される映像信号をモニタ30への表示に適した形式へ変換するための後段信号処理回路203、および電子内視鏡10に照明光を供給するための光源部205を備えている。また、光源部205は、ハロゲンランプやキセノンランプなどの高輝度ランプからなる光源251、ならびに光源251から照射される光を明滅させるためのオプティカルチョッパを構成するモータ制御部252、モータドライバ253、モータ254、エンコーダ255、回転盤256、および開口制御モータ257(図2にのみ記載)からなる。また、モニタ30は、後段信号処理回路203によって処理されたビデオ信号に基づいて画像を表示する、一般的な受像機能を備えた表示装置である。
The
上記の構成を備えた電子内視鏡システム1における体腔内観察は、以下のように行われる。まず、プロセッサ20の電源が投入されると、システムコントローラ201の制御の下、光源251が駆動される。そして、術者によって電子内視鏡10の挿入部10aが患者の体内に挿入される。光源251から照射された連続光は、その光路中に配置された回転盤256によって明滅光へと変換される。尚、図示しないスイッチを押すまでは回転盤は光通過状態で停止制御され、連続光が先端から照射される。図2は、回転盤256を拡大して示した図である。図2(a)は回転盤256の正面図であり、図2(b)は回転盤256の側面図である。
In-body cavity observation in the
回転盤256は、回転軸256aを中心とした同一形状の2枚の円盤2561および2562によって構成される。回転盤256を構成する各円盤2561および2562には、180度の開口角を有する開口部が設けられている。そして、回転盤256における開口部256cは、開口制御モータ257によって円盤2561および2562が別々に回転されることによって、その開口角が0度から180度の間で調整される。円盤2561および2562は、回転盤256における開口部256cの開口角が所望の角度に調整されると、その状態で固定され、その後は一体の回転盤256として同時に回転制御される。開口制御モータ257における開口角の調整は、プロセッサ20の図示しないフロントパネルによって手動で設定されても良いし、プロセッサ20に接続される電子内視鏡10の種類に基づいて、システムコントローラ201によって自動的に設定されても良い。
The
回転盤256の回転軸256aには、モータ254およびエンコーダ255が取り付けられている。モータ254は、モータドライバ253から供給される駆動信号に従って駆動し、回転盤256を所定の速度で回転させる。エンコーダ255は、回転軸256aに連動しており、回転盤256が一回転する毎にインデックスパルス信号を出力する。また、モータドライバ253は、モータ制御部252から出力される制御信号に従って、モータ254を駆動させる。
A
モータ制御部252には、電子内視鏡10から出力される回転盤制御信号と、エンコーダ255から出力されるインデックスパルス信号とが入力される。モータ制御部252は、位相比較器を備えており、入力された回転盤制御信号とインデックスパルス信号の位相とを比較し、位相差をなくすようにモータ254を制御して回転盤256を回転させる。すなわち、本実施形態では電子内視鏡10から送られる回転盤制御信号を基準として、回転盤256の回転制御が行われる。尚、回転盤制御信号については、後で詳述する。
The
光源251から照射された連続光は、回転盤256の開口部256bがその光路中にあるときは、ライトガイド101の一端に入射する。一方、回転盤256の遮光部256cがその光路中にあるときは、遮光部256cによって光が遮られるため回転盤256を通過することができない。つまり、モータ254によって回転盤256が回転されることにより、光源251から照射された連続光を明滅光に変換することができる。
The continuous light emitted from the
電子内視鏡10のライトガイド101に入射した明滅光は、ライトガイド101内を伝播し、配光レンズ102を介して、挿入部10aの先端から射出される。そして、体腔内の生体組織で反射した光は、対物レンズ103を介してCMOS104の受光面に結像される。CMOS104では、CMOS駆動回路106からの駆動制御信号に従い、受光面の先頭ラインから順に電荷の蓄積が開始される。そして、CMOS駆動回路106からの転送信号に従って、先頭ラインから順に光電変換された画像信号が読み出され、初段信号処理回路105に送られる。
The blinking light that has entered the
初段信号処理回路105では、画像信号に所定の処理を施して、輝度信号Yおよび色差信号R−Y、B−Yを含む映像信号が生成される。ここでいう所定の処理には、例えば、画像信号のダイナミックレンジを所定の範囲に制限するクリッピング処理、輝度の階調特性や色再現性が適切になるようにγ(ガンマ)特性を補正するガンマ補正処理等が含まれる。初段信号処理回路105によって生成された映像信号は、プロセッサ20の後段信号処理回路203に出力される。
The first-stage
後段信号処理回路203では、受信した映像信号における輝度信号成分に、ノイズリダクション処理等が施され、ノイズが低減された輝度信号、色差信号および復号同期信号を多重したNTSC方式のコンポジットビデオ信号などのビデオ信号が生成される。そして、ビデオ信号はプロセッサ20からモニタ30へ出力され、モニタ30にて、ビデオ信号に基づいた被写体像が表示される。これにより術者や診断者は、モニタ30に映し出される被写体像から患者の体腔内の状態を観察することができる。また、上述のような体腔内観察中に、電子内視鏡10の操作部に備えられたフリーズボタン(不図示)を操作することによって、被写体の静止画像を取得することができる。
In the post-stage
続いて、回転盤制御信号による回転盤256の制御について、図3を参照して説明する。図3の各波形において、横軸は時間、縦軸は出力値(図3(a)においては電荷量)を示す。図3(a)は、CMOS104における電荷の蓄積の状態を示す図である。図3(a)においては、CMOS104の受光面における先頭ラインの電荷蓄積状態が実線で示され、最終ラインの電荷蓄積状態が破線で示される。図3(a)に示されるように、CMOS104では、先頭ラインと最終ラインとで、電荷の蓄積を開始するタイミングが異なる。ここで、CMOS104の先頭ラインから最終ラインまでの全ての画素において電荷の蓄積が行われている期間、すなわち、最終ラインにおける電荷の蓄積が開始されてから先頭ラインの電荷が転送されるまでの間をグローバル露光期間という。本実施形態においては、CMOS104のグローバル露光期間にのみ照明光がライトガイド101に入射するように、回転盤256の制御を行うための回転盤制御信号が電子内視鏡10のCMOS駆動回路106にて生成される。
Next, control of the
CMOS駆動回路106では、まず中間タイミング検出信号が生成される。この中間タイミング検出信号は、CMOS104の先頭ラインの蓄積開始のタイミングと、最終ラインの電荷の蓄積開始のタイミングとの中間のタイミングを検出した結果を示すパルス信号である。ここで、先頭ラインにおける電荷の蓄積開始タイミングと、最終ラインにおける電荷の蓄積開始タイミングとの時間差は、CMOS104の駆動周波数と画素数(ライン数)によって求められる。そのため、CMOS駆動回路106では、この時間差に基づいて、先頭ラインの蓄積開始のタイミングと、最終ラインの電荷の蓄積開始のタイミングとの中間タイミングが検出され、図3(b)に示されるパルス信号が生成される。
In the
続いて、CMOS駆動回路106では、上記のように生成された中間タイミング検出信号およびCMOS104におけるフレーム周波数に基づいて、回転盤制御信号が生成される。回転盤制御信号は、図3(c)に示されるように、中間タイミング検出信号に同期して立ち上がり、先頭ラインの画像信号の電荷蓄積終了のタイミングに同期して立ち下がる信号である。そして、CMOS駆動回路106にて生成された回転盤制御信号は、モータ制御部252に送られる。
Subsequently, in the
図3(d)は、CMOS駆動回路106にて生成された回転盤制御信号とともにモータ制御部252に入力される、エンコーダ255から出力されるインデックスパルス信号である。ここで、エンコーダ255から出力されるインデックスパルス信号は、光源251から照射される連続光の光束位置が、図2(a)に示される位置、すなわち回転盤256の遮光部256dの中央に位置する毎に立ち上がるパルス信号である。そして、モータ制御部252にて、回転盤制御信号とインデックスパルス信号とが同期するように回転盤256が制御されることにより、図3(e)に示されるように、グローバル露光期間内において光源251からの照明光がライトガイド101に入射するように、回転盤256の回転が制御される。
FIG. 3D shows an index pulse signal output from the
このような動作を行う各部のタイミングについて、具体的な数値を用いて説明する。図3では、例としてCMOS104のフレーム周波数が30Hzで、先頭ラインにおける電荷の蓄積開始タイミングと、最終ラインにおける電荷の蓄積開始タイミングとの時間差が、約11ms(ミリ秒)である場合について説明する。尚、この場合、1フレームが約33msとなるため、CMOS104におけるグローバル露光期間は約22msとなる。
The timing of each part performing such an operation will be described using specific numerical values. In FIG. 3, as an example, the case where the frame frequency of the
まず、CMOS駆動回路106では、CMOS104の先頭ラインの蓄積開始のタイミングと、最終ラインの電荷の蓄積開始のタイミングとの中間タイミングを検出し、先頭ラインの蓄積開始から約5.5ms後に立ち上がる中間タイミング検出信号が生成される(図3(b))。また、中間タイミング検出信号に同期して生成される回転盤制御信号は、先頭ラインの蓄積開始から約5.5ms後に立ち上がり、先頭ラインの電荷蓄積終了のタイミングである約33ms後に立ち下がる信号となる(図3(c))。
First, the
続いて、モータ制御部252によって、先頭ラインの蓄積開始から約5.5ms後に立ち上がる回転盤制御信号と、エンコーダ255から出力されるインデックスパルス信号とを同期させるよう回転盤256が制御される。すなわち、先頭ラインの蓄積開始から約5.5ms後に、インデックスパルス信号が出力されるように、回転盤256の回転が制御される。ここで、回転盤256の開口部256cの開口角は、図2(a)に示されるように180度に設定されている。そして、回転盤256におけるインデックスパルス信号の基準位置と開口部256cとの位置関係により、インデックスパルス信号の立ち上がりから、約8.75ms後、すなわち先頭ラインの蓄積開始から約13.75ms後に、光源251からの連続光が回転盤256の開口部256cに到達する。そして、その後16.5msの間、開口部256cを通過した照明光がライトガイド101に入射される。このように、回転盤制御信号に基づいて、回転盤256を制御することにより、CMOS104における22msのグローバル露光期間にのみ、ライトガイド101に照明光を入射させるよう、光源251からの照明光を明滅させることが可能となる。
Subsequently, the
ここで、上述のように、CMOS104のグローバル露光期間は、CMOS104のフレーム周波数、駆動周波数、および画素数(ライン数)によって決定される。そのため、例えば、CMOS104とフレーム周波数および駆動周波数が同じで画素数(ライン数)が2倍のCMOS104’(不図示)では、先頭ラインにおける電荷の蓄積開始タイミングと、最終ラインにおける電荷の蓄積開始タイミングとの時間差が2倍の約22msとなり、グローバル露光期間が約11msと短くなる。この場合、回転盤256の開口部256cの開口角を上記同様の180度とすると、回転盤256が1フレーム(33ms)で1周することにより、グローバル露光期間以上の約16.5msの間、照明光がライトガイド101に入射されてしまう。本実施形態では、グローバル露光期間の長さに応じて、開口部256cの開口角を調整することで、グローバル露光期間が短くなった場合でも、CMOSのグローバル露光期間にのみ、照明光が電子内視鏡10に供給される構成となっている。
Here, as described above, the global exposure period of the
この場合の各部のタイミングについて、図4を参照して具体的な数値を用いて説明する。図4(a)は、CMOS104’における電荷の蓄積の状態を示す図である。図4(a)では、例としてCMOS104’のフレーム周波数が30Hzで、先頭ラインにおける電荷の蓄積開始タイミングと、最終ラインにおける電荷の蓄積開始タイミングとの時間差が、約22ms(ミリ秒)である場合について説明する。この場合、CMOS104におけるグローバル露光期間は約11msとなる。
The timing of each part in this case will be described using specific numerical values with reference to FIG. FIG. 4A is a diagram showing a state of charge accumulation in the CMOS 104 '. In FIG. 4A, for example, the frame frequency of the
まず、CMOS駆動回路106では、上記と同様にCMOS104の先頭ラインの蓄積開始のタイミングと、最終ラインの電荷の蓄積開始のタイミングとの中間タイミングを検出し、図4(b)に示されるように、先頭ラインの蓄積開始から11ms後に立ち上がる中間タイミング検出信号が生成される。また、中間タイミング検出信号に同期して生成される回転盤制御信号は、図4(c)に示されるように、先頭ラインの蓄積開始から11ms後に立ち上がり、先頭ラインの転送開始タイミングである33ms後に立ち下がる信号となる。
First, the
一方、回転盤256の開口部256cの開口角は、開口制御モータ257によって、CMOS104におけるグローバル露光期間(11ms)の半分の時間(すなわち5.5ms)だけ開口するように制御される。この場合の開口制御モータ257への指示は、プロセッサ20の図示しないフロントパネルによって手動で設定されても良いし、システムコントローラ201によってCMOS104’の駆動周波数や画素数に関する情報に基づいて、自動的に設定されても良い。尚、回転盤256は、33msで1回転することから、5.5ms照明光を通過させるための開口角は、60度となる。また、この60度の開口部256cは、インデックスパルス信号の立ち上がりの基準点と回転軸256aを挟んで対向する点を中心に設けられる。
On the other hand, the opening angle of the
続いて、モータ制御部252では、先頭ラインの蓄積開始から約11ms後に立ち上がる回転盤制御信号と、エンコーダ255から出力されるインデックスパルス信号とを同期させるよう回転盤256が制御される。すなわち、先頭ラインの蓄積開始から約11ms後に、インデックスパルス信号が出力されるように、回転盤256が回転制御される。ここで、回転盤256の開口部256cの開口角は、上述のように60度に設定されている。そして、回転盤256における位置関係により、インデックスパルス信号の立ち上がりから、13.75ms後、すなわち先頭ラインの蓄積開始から約24.75ms後に、光源251からの連続光が回転盤256の開口部256cに到達する。そして、その後5.5msの間、開口部256cを通過した照明光がライトガイド101に入射される。このように、開口部256cの開口角を調整し、回転盤制御信号に基づいて、回転盤256を制御することにより、CMOS104’における11msのグローバル露光期間にのみ、ライトガイド101に照明光を入射させるよう、光源251からの照明光を明滅させることが可能となる。
Subsequently, in the
上述のように、本実施形態では、電子内視鏡10にて搭載するCMOS104の駆動周波数や画素数などの情報に基づいた回転盤制御信号を生成してモータ制御部252に送信し、モータ制御部252にて回転盤制御信号に基づいた回転盤256の回転制御を行うことによって、グローバル露光期間にのみ、電子内視鏡10に照明光が供給されるように、照明光を明滅させることが可能となる。そして、このように、CMOS104のグローバル露光期間にのみ電子内視鏡10に照明光を供給することにより、CMOS104におけるライン毎の電荷の蓄積タイミングを同時にすることができる。その結果、動きが速い被写体を撮影した場合でも、画像の割れやひずみ等を発生させることなく、適切な画像を提供することが可能となる。
As described above, in this embodiment, a turntable control signal based on information such as the driving frequency and the number of pixels of the
以上が本発明の実施形態であるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。例えば、上記実施形態では、連続光を明滅光に変換する手段として、回転盤式のオプティカルチョッパを用いる構成としたが、例えば、回転するミラーを有する反射型のものや、液晶セルやカーセル等の電気光学効果を利用したシャッター、あるいはファラデー効果や磁気カー効果等の磁気光学効果を利用したシャッター等を、照明光を明滅する手段として使用してもよい。この場合も、CMOSのグローバル露光期間にのみ、電子内視鏡に照明光が供給されるように、明滅光を明滅させる構成とすれば良い。また、本発明は、CMOS以外のグローバル露光期間を有する撮像素子を備えた電子内視鏡システムにも適用可能であり、この場合も上記実施形態と同様の効果を奏することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments and can be modified in various ranges. For example, in the above-described embodiment, as a means for converting continuous light into blinking light, a rotary disk type optical chopper is used, but for example, a reflective type having a rotating mirror, a liquid crystal cell, a car cell, etc. A shutter using an electro-optical effect or a shutter using a magneto-optical effect such as a Faraday effect or a magnetic Kerr effect may be used as a means for blinking illumination light. In this case as well, the flashing light may be flashed so that the illumination light is supplied to the electronic endoscope only during the CMOS global exposure period. The present invention can also be applied to an electronic endoscope system including an image sensor having a global exposure period other than CMOS, and in this case as well, the same effects as in the above embodiment can be obtained.
1 電子内視鏡システム
10 電子内視鏡
20 プロセッサ
30 モニタ
104 CMOSイメージセンサ
106 CMOS駆動回路
205 光源部
251 光源
252 モータ制御部
253 モータドライバ
254 モータ
255 エンコーダ
256 回転盤
257 開口制御モータ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記体腔内を照明する光を供給するための光源と、
前記光源から供給される照明光の光路上に配置され、通過する前記照明光を周期的に明滅させる照明光明滅手段と、
前記CMOSイメージセンサにおける先頭ラインの蓄積開始のタイミングと、最終ラインの電荷の蓄積開始のタイミングとの中間のタイミングを検出して、中間タイミング検出信号を生成する中間タイミング信号生成手段と、
前記照明光が前記CMOSイメージセンサにおけるグローバル露光期間にのみ、前記体腔内を照明するように、前記照明光の明滅を制御するための制御信号を生成する制御信号生成手段と、
前記制御信号に従って、前記照明光明滅手段を制御する明滅制御手段と、
を備え、
前記照明光明滅手段は、前記光源から供給される照明光を通過させるための開口部と、前記光源から供給される照明光を遮蔽するための遮光部とを有する回転盤を備え、
前記グローバル露光期間は、前記最終ラインにおける電荷の蓄積が開始されてから前記先頭ラインの電荷が転送開始されるまでの期間であり、
前記制御信号生成手段は、前記中間タイミング検出信号に基づいて前記制御信号を生成し、
前記明滅制御手段は、前記照明光が前記遮光部の中央に位置するタイミングと前記中間タイミング検出信号とが同期するように前記回転盤を制御することを特徴とする、内視鏡システム。 A CMOS image sensor for capturing an image in a body cavity;
A light source for supplying light for illuminating the body cavity;
Illumination light blinking means arranged on an optical path of illumination light supplied from the light source and periodically blinking the illumination light passing therethrough,
Intermediate timing signal generating means for generating an intermediate timing detection signal by detecting an intermediate timing between the timing of starting accumulation of the first line and the timing of starting accumulation of charge of the last line in the CMOS image sensor;
Control signal generating means for generating a control signal for controlling blinking of the illumination light so that the illumination light illuminates the body cavity only during a global exposure period in the CMOS image sensor;
Blinking control means for controlling the illumination light blinking means in accordance with the control signal;
With
The illumination light blinking means includes a turntable having an opening for allowing the illumination light supplied from the light source to pass therethrough and a light shielding part for shielding the illumination light supplied from the light source,
Said global exposure period, the charge of the first line from the charge accumulation is started in the last line is a period until the start of transfer,
The control signal generating means generates the control signal based on the intermediate timing detection signal ;
The endoscope system according to claim 1, wherein the blinking control unit controls the rotating disk so that a timing at which the illumination light is located at a center of the light shielding unit and an intermediate timing detection signal are synchronized .
前記開口部調整手段は、前記CMOSイメージセンサにおけるグローバル露光期間にのみ、前記照明光が前記体腔内を照明するように、前記開口部の開口角を調整することを特徴とする、請求項1に記載の内視鏡システム。 Further comprising an opening adjusting means for adjusting the size of the opening of the rotating disk;
The opening adjusting means, only the global exposure period in the CMOS image sensor, said as illumination light for illuminating the body cavity, and adjusting the opening angle of the opening in claim 1 The endoscope system described.
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