JP5959331B2 - Endoscope device - Google Patents
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Description
本発明は、内視鏡装置に関し、特に、画像の切り出しや撮像素子の駆動制御により、収差の少ない画像を得ることができる内視鏡装置に関する。 The present invention relates to an endoscope apparatus, and more particularly to an endoscope apparatus that can obtain an image with less aberration by cutting out an image and controlling driving of an image sensor.
従来、内視鏡装置には、種類の異なる光学アダプタを挿入部に着脱自在にした内視鏡装置がある。このような内視鏡装置は、光学アダプタに設けられた光学レンズや挿入部の先端に配置された撮像素子の特性に応じて、例えば歪曲収差等の収差が存在するのが一般的である。 2. Description of the Related Art Conventionally, endoscope apparatuses include endoscope apparatuses in which different types of optical adapters are detachable from an insertion portion. Such an endoscope apparatus generally has an aberration such as a distortion aberration according to the characteristics of an optical lens provided in the optical adapter or an image sensor disposed at the tip of the insertion portion.
一般的に、収差補正を行う場合、収差補正用のレンズを光学アダプタに設けて収差補正を行う。また、収差補正用のレンズによる収差補正が完全にできない場合や、光学アダプタに収差補正用のレンズが設けられていない場合、画像処理回路により収差補正を行う。 In general, when aberration correction is performed, aberration correction is performed by providing an aberration correction lens in the optical adapter. If the aberration correction lens cannot completely correct the aberration, or if the optical adapter is not provided with the aberration correction lens, the image processing circuit corrects the aberration.
画像処理回路で収差補正を行う場合、例えば、特許文献1及び特許文献2に開示されているように、装着される光学レンズの補正特性に対応した補正データのテーブルを用いて、収差補正を行っている。
When aberration correction is performed by the image processing circuit, for example, as disclosed in
しかしながら、レンズによる収差補正を行った場合、収差補正用のレンズが必要となりレンズの枚数が増える。収差補正用のレンズの枚数が増えると先端硬質部長が長くなり、挿入部の挿入性が悪くなってしまう。 However, when aberration correction is performed using a lens, an aberration correction lens is required, and the number of lenses increases. When the number of aberration correction lenses increases, the length of the hard tip portion becomes longer, and the insertion property of the insertion portion becomes worse.
また、画像処理回路による収差補正を行う場合、画像処理回路には収差検知ブロック、収差補正処理ブロックが必要である。収差補正処理は、演算処理を含むため、収差補正の精度を上げれば上げるほど演算処理回路が大きくなる。また、補正する画像データが大きければ大きいほど補正にかかる時間が増えてしまう。 When performing aberration correction by the image processing circuit, the image processing circuit requires an aberration detection block and an aberration correction processing block. Since the aberration correction processing includes arithmetic processing, the arithmetic processing circuit becomes larger as the accuracy of aberration correction increases. Further, the larger the image data to be corrected, the longer the time required for correction.
そのため、収差補正処理ブロックの処理能力、処理する画像の解像度によってはリアルタイムで被写体を表示部に表示することができなくなる可能性がある。 Therefore, depending on the processing capability of the aberration correction processing block and the resolution of the image to be processed, the subject may not be displayed on the display unit in real time.
そこで、本発明は、収差の少ない画像を回路規模を小さくし、且つ、リアルタイムに取得することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an endoscope apparatus that can acquire an image with little aberration in a circuit scale and can be acquired in real time.
本発明の一態様の内視鏡装置は、所定の有効画素数を有する撮像素子と、前記撮像素子の前記所定の有効画素数よりも少ない有効画素数を有する表示部と、前記撮像素子で撮像した撮像信号から生成される画像信号から、輝度情報及びエッジ情報に基づいて、収差エリアを検知する収差検知部と、前記収差検知部で検知された収差検知結果に基づき、前記収差エリアが最も少なくなるように、前記撮像素子の有効画素領域から前記表示部の有効画素領域に合わせた画像を切り出す画像切り出し部と、を備える。 An endoscope apparatus according to an aspect of the present invention includes an imaging element having a predetermined effective pixel number, a display unit having an effective pixel number smaller than the predetermined effective pixel number of the imaging element, and imaging with the imaging element. An aberration detection unit that detects an aberration area based on luminance information and edge information from an image signal generated from the captured image signal, and the smallest aberration area based on the aberration detection result detected by the aberration detection unit And an image cutout unit that cuts out an image that matches the effective pixel region of the display unit from the effective pixel region of the image sensor.
本発明の内視鏡装置によれば、収差の少ない画像を回路規模を小さくし、且つ、リアルタイムに取得することができる。 According to the endoscope apparatus of the present invention, an image with little aberration can be acquired in real time with a small circuit scale.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
まず、図1を用いて、本発明の第1の実施の形態の内視鏡装置の構成について説明する。 First, the configuration of the endoscope apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1は、第1の実施の形態に係る内視鏡装置の構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an endoscope apparatus according to the first embodiment.
図1に示すように、内視鏡装置1は、先端部に着脱自在な光学アダプタ2を備えた挿入部3と、この挿入部3が着脱自在に接続され、挿入部3に搭載された撮像素子に対する信号処理を行う本体部4と、この本体部4から出力される映像信号が入力されることにより撮像素子で撮像された画像を内視鏡画像として表示する表示部5とを有する。
As shown in FIG. 1, an
光学アダプタ2には、タイプに応じた光学レンズ6が設けられている。この光学アダプタ2のタイプには、直視タイプ、側視タイプ、広角タイプ、狭角タイプ等の様々なタイプが存在する。また、挿入部3の先端部も細径タイプ、太径タイプ等が存在し、内視鏡検査の用途や状況に応じて、最適なタイプの光学アダプタ2が挿入部3の先端部に取り付けられる。
The
このように、光学アダプタ2及び挿入部3の先端部の組み合わせは様々であり、組み合わせによっては収差が大きくなることがある。また、光学アダプタ2及び挿入部3の先端部の個々のばらつきにより、収差の位置も変化することもある。
As described above, there are various combinations of the
挿入部3は、パイプ等の検査対象に挿入可能な細長で可撓性を有しており、端部に設けられたコネクタ7により、本体部4に対して着脱可能に構成されている。また、挿入部3の先端部には、対物レンズ8が取り付けてあり、その結像位置に撮像素子として例えば電荷結合素子(以下、CCDと略記)9が配置されている。
The
本実施の形態では、CCD9は、高解像度、例えば表示部5の解像度よりも十分に高い解像度(有効画素数)を有し、表示部5は、CCD9よりも解像度の低い、例えばXGA(1024×768画素)の解像度(有効画素数)を有している。
In the present embodiment, the
本体部4は、アナログフロントエンド(以下、AFEと略記)11と、カメラコントロールユニット(以下、CCUと略記)12と、制御部13とを有する。また、本体部4には、記録メディア14が着脱可能に構成されており、この記録メディア14は、制御部13から出力される画像を静止画像または動画像として記録する。
The main body 4 includes an analog front end (hereinafter abbreviated as AFE) 11, a camera control unit (hereinafter abbreviated as CCU) 12, and a
制御部13は、内視鏡装置1全体の制御を行うとともに、光学アダプタ2の取り付けを検知する。さらに、制御部13は、表示部5や記録メディア14への画像の出力を制御する。
The
CCU12は、画像処理部15と、タイミングジェネレータ(以下、TGと略記)16と、収差検知部17と、画像切り出し部18とを有して構成される。
The CCU 12 includes an
CCD9は、後述するTG16からのCCD駆動信号に基づいて、撮像面に結像された検査対象からの戻り光に対して光電変換を施し、得られた撮像信号を出力する。この撮像信号は、挿入部3に挿通された信号ケーブルを介して、本体部4に設けられたAFE11に入力される。
The
AFE11は、CDS回路及びA/D回路等を有して構成されている。入力された撮像信号は、CDS回路部分において、TG16からのタイミング信号に応じて、相関二重サンプリング(CDS)処理が行われ、A/D回路部分において、デジタル信号に変換される。このデジタル信号は、画像処理部15に入力される。
The AFE 11 includes a CDS circuit, an A / D circuit, and the like. The input imaging signal is subjected to correlated double sampling (CDS) processing in the CDS circuit portion in accordance with the timing signal from the
画像処理部15は、入力されたデジタル信号中の同期信号を検出してTG16に出力するとともに、入力されたデジタル信号に所定の画像処理を施し、表示部5に表示するための画像信号を生成し、収差検知部17に出力する。
The
TG16は、画像処理部15からの同期信号に基づき、CDS回路に出力するタイミング信号及びCCD9を駆動するためのCCD駆動信号を生成し、それぞれAFE11及びCCD9に出力する。
The
収差検知部17は、画像処理部15から出力された画像信号から、輝度情報及びエッジ情報に基づいて、画像のどの部分に収差が発生しているかを検知する。なお、収差検知の方法として、レンズの収差情報から補正する方法や、レンズの補正情報がない場合は格子状のチャートなど被写体の状態が認識できる被写体を観察して収差情報を得る方法でも可能である。収差検知部17は、このように検知した収差検知結果を、画像信号とともに画像切り出し部18に出力する。
The
画像切り出し部18は、収差検知結果に基づき、収差エリアが最も少なくなるように画像を切り出す。より具体的には、画像切り出し部18は、収差検知結果に基づき、収差エリアが最も少なくなるように、CCD9の有効画素領域から表示部5の有効画素領域に合わせた画像を切り出す。
The
例えば、画像切り出し部18は、収差検知結果から、画面の上下左右を比較し左側に収差が大きければ画像の切り出し位置を右方向にずらす。同様に、画像切り出し部18は、上方向に収差が大きければ、画像の切り出し位置を下方向にずらす。この場合、画像の切り出しサイズは、表示部5の解像度に合わせて行う。また、画像切り出し部18は、初期(デフォルト)の切り出し位置として、CCD9の出力画像の略中央部分となるように切り出しを行う。
For example, the
図2は、画像切り出し部での画像切り出し処理について説明するための図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining the image cutout process in the image cutout unit.
画像切り出し部18は、図2(a)に示すように、初期の切り出し位置20を、CCD9の出力画像21の略中央部分となるように切り出しを行う。
As illustrated in FIG. 2A, the
収差検知部17により、図2(b)に示すように、画像(具体的には、切り出し位置20の画像)の上下左右のうち、画面の右側(図面に向かって)に収差があるエリア22が存在すると検知された場合、画像切り出し部18は、収差検知部17の収差検知結果から、図2(c)に示すように、画像の切り出し位置20を図面に向かって左側にずらして、画像の切り出しを行う。この変更した切り出し位置を切り出し位置20aとする。
As shown in FIG. 2B, the
図2(c)に示すように、仮に収差があるエリア22が大きく、表示部5の解像度で切り出しを行った際にも、切り出し位置20aに収差があるエリア22が存在する場合には、表示部5の解像度アスペクト比を維持したまま、解像度を落として切り出しを行い、スケーリング処理を行って表示部5に表示をさせてもよい。
As shown in FIG. 2C, if the
また、CCU12に収差補正部を備える構成として、切り出し画像の収差があるエリア22の収差補正を行うようにしてもよい。この場合、図2(b)の切り出し画像の収差があるエリア22よりも、図2(c)の切り出し画像の収差があるエリア22が小さくなるため、収差補正の処理時間を短くすることができる。
In addition, as a configuration in which the
次に、このように構成された内視鏡装置1の動作について説明する。
Next, the operation of the
図3は、画像切り出し処理の流れの例を示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of the flow of the image cutout process.
まず、内視鏡装置1のシステム起動が行われると(ステップS1)、光学アダプタ2が挿入部3に取り付けられているか否かが判定される(ステップS2)。光学アダプタ2が挿入部3に取り付けられていないと判定された場合、NOとなり、ステップS2に戻り、同様の処理を繰り返す。一方、光学アダプタ2が挿入部3に取り付けられていると判定された場合、YESとなり、CCU12のTG16からのCCD駆動信号によりCCD9が駆動される(ステップS3)。次に、収差検知部17により、CCD9の出力画像の収差エリアが検出される(ステップS4)。画面上の収差エリアが最も少なくなるように、画像切り出し部18により画像が切り出される(ステップS5)。そして、制御部13から表示部5へ画像が表示され(ステップS6)、処理を終了する。
First, when the system of the
次に、光学アダプタ2が挿入部3から取り外される際の処理について説明する。
Next, processing when the
図4は、光学アダプタ2が挿入部3から取り外される際の処理の流れの例を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of the flow of processing when the
まず、光学アダプタ2が挿入部3から取り外されたか否かが判定される(ステップS11)。光学アダプタ2が挿入部3から取り外されていないと判定された場合、NOとなり、ステップS11に戻り、同様の処理を繰り返す。一方、光学アダプタ2が挿入部3から取り外されたと判定された場合、YESとなり、画像の切り出し位置が初期(デフォルト)の切り出し位置に戻され(ステップS12)、処理を終了する。
First, it is determined whether or not the
次に、光学アダプタ2が挿入部3に取り付けられる際の処理について説明する。
Next, processing when the
図5は、光学アダプタ2が挿入部3に取り付けられる際の処理の流れの例を示すフローチャートである。なお、図5において、図3と同様の処理については、同一の符号を付して説明を省略する。
FIG. 5 is a flowchart showing an example of the flow of processing when the
まず、光学アダプタ2が挿入部3に取り付けられた否かが判定される(ステップS21)。光学アダプタ2が挿入部3に取り付けられていないと判定された場合、NOとなり、ステップS21に戻り、同様の処理を繰り返す。一方、光学アダプタ2が挿入部3に取り付けられたと判定された場合、YESとなり、ステップS3に進む。ステップS3〜S6は、図3と同様であり、新たに取り付けられた光学アダプタ2に応じた収差エリアが検知され、画像の切り出し位置が変更される。
First, it is determined whether or not the
なお、挿入部3の取り替えは、システムの起動中に行うことができないため、挿入部3を取り替える場合は、システムを一旦停止した後、挿入部3を取り替え、再度、図3に示す処理を実行することになる。そして、内視鏡装置1は、取り替えられた挿入部3と光学アダプタ2との組み合わせによる収差を新たに検知し、画像の切り出し位置を変更することになる。
The replacement of the
以上の処理により、光学アダプタ2及び挿入部3の組み合わせによらず、収差の少ない画像を表示部5に表示することができる。
Through the above processing, an image with less aberration can be displayed on the
以上のように、内視鏡装置1は、収差検知部17により表示部5に表示される画像の収差エリアを検知し、画像切り出し部18により収差エリアが小さくなるように、CCD9の出力画像から画像の切り出しを行うようにした。この結果、収差を補正する収差補正回路を設ける必要がないため、回路規模を小さくすることができる。また、収差補正回路により収差補正の処理が必要なくなるため、リアルタイムに収差の少ない画像を得ることができる。
As described above, the
よって、本実施の形態の内視鏡装置によれば、収差の少ない画像を回路規模を小さくし、且つ、リアルタイムに取得することができる。 Therefore, according to the endoscope apparatus of the present embodiment, an image with less aberration can be acquired in real time with a reduced circuit scale.
さらに、本実施の形態の内視鏡装置1は、光学アダプタ2に収差補正用のレンズを設ける必要がなくなるため、先端硬質部長を短くすることができ、挿入部3の挿入性を向上させることができる。また、シェーディングも同様に回避することができるため、シェーディング補正回路が必要なくなり、さらに回路規模を小さくすることができる。
(第2の実施の形態)
Furthermore, the
(Second Embodiment)
次に、第2の実施の形態について説明する。 Next, a second embodiment will be described.
図6は、第2の実施の形態に係る内視鏡装置の構成を示す図である。なお、図6において、図1と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。 FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an endoscope apparatus according to the second embodiment. In FIG. 6, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図6に示すように、内視鏡装置1aは、図1の画像処理部15、TG16及び収差検知部17に代わり、それぞれ画像処理部15a、TG16a及び収差検知部17aを用いて構成されている。
As shown in FIG. 6, the endoscope apparatus 1a is configured using an
TG16aは、CCD9の垂直方向の駆動位置(読み出し位置)を表示部5の解像度に合わせて駆動するためのCCD駆動信号をCCD9に出力する。CCD9で撮像された撮像信号は、画像処理部15aにより所定の画像処理が施された後、収差検知部17aに入力される。
The
収差検知部17aは、入力された画像信号から、画像のどの部分に収差が発生しているかを検知し、検知した収差検知結果を画像切り出し部18に出力するとともに、画像処理部15aにフィードバックする。
The
画像処理部15aは、フィードバックされた収差検知結果に基づき、画面上の収差エリアが最も少なくなるように、CCD9の垂直方向の駆動位置を変更する制御をTG16aに対して行う。
The
駆動位置制御部としてのTG16aは、画像処理部15aからの制御により、CCD9の垂直方向の駆動位置を変更したCCD駆動信号をCCD9に出力する。
The
図7は、CCDの駆動位置の変更処理について説明するための図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining the change processing of the drive position of the CCD.
TG16aは、図7(a)に示すように、CCD9の初期の垂直方向の駆動位置23を、表示部5の解像度に合わせて駆動する。このときの駆動位置23は、CCD9の本来の解像度で撮像したときの出力画像21の略中央部分とする。
As shown in FIG. 7A, the
収差検知部17aにより、図7(b)に示すように、画像の上下のうち、画面の上側(図面に向かって)に収差があるエリア22が存在すると検知された場合、画像処理部15aは、収差検知部17の収差検知結果から、図7(c)に示すように、CCD9の垂直方向の駆動位置23を図面に向かって下側にずらすようにTG16aを制御する。この変更した垂直方向の駆動位置を駆動位置23aとする。
When the
CCD9は、垂直方向の駆動位置23を制御することはできるが、水平方向の駆動位置を制御することはできず、1ライン全ての画素が読み出される。そのため、画像の左右に収差があるエリア22が存在する場合、第1の実施の形態と同様に、画像切り出し部18で左右方向の切り出し位置を変更する。
The
例えば、図7(b)に示すように、図面に向かって画像の右側に収差があるエリア22が存在する場合、画像切り出し部18は、図7(c)に示すように、画像の切り出し位置20を図面に向かって左側にずらして(切り出し位置20a)、画像の切り出しを行う。
For example, as shown in FIG. 7B, when there is an
なお、撮像素子としてCCD9に代わりCMOSを用いる場合、水平方向の駆動位置も制御できるため、収差検知結果に基づき、TG16aでCMOSの垂直及び水平方向の駆動位置を制御するようにしてもよい。
Note that when a CMOS is used instead of the
次に、このように構成された内視鏡装置1aの動作について説明する。 Next, the operation of the endoscope apparatus 1a configured as described above will be described.
図8は、CCDの駆動位置の変更処理の流れの例を示すフローチャートである。なお、図8において、図3と同様の処理については、同一の符号を付して説明を省略する。 FIG. 8 is a flowchart showing an example of the flow of processing for changing the CCD drive position. In FIG. 8, the same processes as those in FIG.
まず、ステップS2において、光学アダプタ2が取り付けられていると判定されると、CCU12のTG16aで表示部5の解像度に合わせた解像度でCCD9が駆動される(ステップS31)。ステップS4において、収差検知部17aで収差エリアが検知されると、画面上の収差エリアが最も少なくなるように、CCD9の垂直方向の駆動位置がTG16aにより変更される(ステップS32)。次に、画面上の収差エリアが最も少なくなるように、水平方向の画像の切り出し位置が画像切り出し部18で決定し、画像が切り出される(ステップS33)。最後に、ステップS6において、制御部13から表示部5へ画像が表示され、処理を終了する。
First, when it is determined in step S2 that the
以上のように、内視鏡装置1aは、CCD9の垂直方向の駆動位置(読み出し位置)を表示部5の解像度に合わせて駆動し、画像の上下方向に収差エリアが存在する場合には、CCD9の垂直方向の駆動位置(読み出し位置)をTG16aで変更するようにした。この結果、収差が少ないエリアでかつ表示部5の解像度に合わせてCCD9の駆動位置を変更することができるため、CCD9のCCD駆動信号の周波数を低くすることが可能となる。
As described above, the endoscope apparatus 1a drives the drive position (reading position) in the vertical direction of the
よって、本実施の形態の内視鏡装置によれば、第1の実施の形態と同様の効果を得るとともに、CCD9のCCD駆動信号の周波数を低くすることが可能となり、低消費電力化や長時間の駆動が可能となる。
Therefore, according to the endoscope apparatus of the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the frequency of the CCD drive signal of the
なお、本明細書におけるフローチャート中の各ステップは、その性質に反しない限り、実行順序を変更し、複数同時に実行し、あるいは実行毎に異なった順序で実行してもよい。 Note that the steps in the flowchart in this specification may be executed in a different order for each execution by changing the execution order and executing a plurality of steps at the same time as long as it does not contradict its nature.
本発明は、上述した実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and various changes and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1…内視鏡装置、2…光学アダプタ、3…挿入部、4…本体部、5…表示部、6…光学レンズ、7…コネクタ、8…対物レンズ、9…CCD、11…AFE、12…CCU、13…制御部、14…記録メディア、15,15a…画像処理部、16,16a…TG、17,17a…収差検知部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記撮像素子の前記所定の有効画素数よりも少ない有効画素数を有する表示部と、
前記撮像素子で撮像した撮像信号から生成される画像信号から、輝度情報及びエッジ情報に基づいて、収差エリアを検知する収差検知部と、
前記収差検知部で検知された収差検知結果に基づき、前記収差エリアが最も少なくなるように、前記撮像素子の有効画素領域から前記表示部の有効画素領域に合わせた画像を切り出す画像切り出し部と、
を備えたことを特徴とする内視鏡装置。 An image sensor having a predetermined number of effective pixels;
A display unit having an effective pixel number smaller than the predetermined effective pixel number of the imaging element;
An aberration detector that detects an aberration area based on luminance information and edge information from an image signal generated from an imaging signal imaged by the imaging element;
Based on the aberration detection result detected by the aberration detection unit, an image cutout unit that cuts out an image that matches the effective pixel region of the display unit from the effective pixel region of the image sensor so that the aberration area is minimized,
An endoscope apparatus comprising:
前記駆動位置制御部は、前記収差エリアが最も少なくなるように、前記CCDの垂直方向の駆動位置を制御することを特徴とする請求項2に記載の内視鏡装置。 The image sensor is a CCD,
The endoscope apparatus according to claim 2, wherein the drive position control unit controls the drive position of the CCD in the vertical direction so that the aberration area is minimized.
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