JP6352673B2 - Endoscope apparatus and operation method of endoscope apparatus - Google Patents
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本発明は内視鏡装置及び内視鏡装置の操作方法に係り、特に所望の視野角をもった高品位の内視鏡画像を取得する技術に関する。 The present invention relates to an endoscope apparatus and an operation method of the endoscope apparatus, and more particularly to a technique for acquiring a high-quality endoscope image having a desired viewing angle.
従来から、医療分野において内視鏡を利用した医療診断が行われている。例えば電子スコープと呼ばれる電子内視鏡には、患者の体内に挿入される挿入部が設けられている。この挿入部の先端部位である挿入部先端部の内部空間には、観察光学系、及び観察光学系により結像される光学像を撮像する固体撮像素子などが設けられている。 Conventionally, medical diagnosis using an endoscope has been performed in the medical field. For example, an electronic endoscope called an electronic scope is provided with an insertion portion that is inserted into a patient's body. An observation optical system and a solid-state imaging device that captures an optical image formed by the observation optical system are provided in the internal space of the insertion portion distal end, which is the distal end portion of the insertion portion.
管腔形状を観察する内視鏡の場合、管腔内にひだや突起物があると、それらに隠れた箇所は内視鏡先端を湾曲させても観察が困難である。そこで、内視鏡の観察光学系の視野を広角にすることで、観察範囲を広げるようにしているが、広角の観察光学系は、歪曲収差が発生しやすく、視野周辺での画像がつぶれて見えるという問題がある。 In the case of an endoscope for observing the shape of a lumen, if there are folds or projections in the lumen, it is difficult to observe the portion hidden by them even if the tip of the endoscope is curved. Therefore, the field of view of the endoscope's observation optical system is widened to widen the observation range, but the wide-angle observation optical system is prone to distortion and the image around the field of view is crushed. There is a problem of being visible.
これに対し、特許文献1に記載の内視鏡用画像装置は、撮像素子に結像された光学像の位置を移動及び変換する際に、放射方向と同心方向とで画像の電子拡大倍率を独立して操作し、これにより中心部よりも周辺部の見えがよくなるように歪曲を補正している。
On the other hand, the endoscope image device described in
一方、固体撮像素子は、挿入部先端部内の固体撮像素子枠に取り付け固定されたり、または、シールド枠の中に封止樹脂で固定されたりするので、固体撮像素子の取り付け位置精度は低くなる場合がある。また、挿入部先端部内での観察光学系の取り付け位置精度についても固体撮像素子と同様に低くなる場合がある。 On the other hand, since the solid-state image sensor is attached and fixed to the solid-state image sensor frame in the distal end of the insertion section or is fixed with a sealing resin in the shield frame, the mounting position accuracy of the solid-state image sensor is low There is. In addition, the mounting position accuracy of the observation optical system in the distal end portion of the insertion portion may be lowered as in the case of the solid-state imaging device.
ところで、観察光学系を広視野角化すると、観察光学系の僅かな光軸の倒れ等により、撮影画面の上下端又は左右端の視野角の差が大きく生じる。この場合、特許文献1に記載の発明のように、歪曲補正をしても視野角の差を補正することができず、画面周辺が最適な見えにはならない。尚、管腔形状を観察する内視鏡では、画面周辺の見えが重要である。
By the way, when the viewing optical system is widened, a difference in viewing angle between the upper and lower ends or the left and right ends of the photographing screen is greatly caused by a slight tilt of the optical axis of the observation optical system. In this case, as in the invention described in
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、広角の観察光学系と固体撮像素子との取り付け精度が低い場合や観察光学系の光学特性のばらつきによらず、表示画像の視野角範囲を、希望する視野角範囲にすることができる内視鏡装置及び内視鏡装置の操作方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the viewing angle range of the display image is not affected when the mounting accuracy between the wide-angle observation optical system and the solid-state imaging device is low or the optical characteristics of the observation optical system are not uniform. It is an object of the present invention to provide an endoscope apparatus and an operation method of the endoscope apparatus that can make a desired viewing angle range.
上記目的を達成するために本発明の一の態様に係る内視鏡装置は、観察光学系と、観察光学系に対して相対的に位置決め固定され、観察光学系により光学像が結像される固体撮像素子であって、光学像を光電変換する複数の光電変換素子が配列された固体撮像素子と、固体撮像素子の表示可能画素エリアに対応する画像から、モニタに表示する表示エリアに対応する画像を切り出すための画像切り出し領域を特定する画像切り出し情報を記憶する記憶部と、を備え、記憶部は、表示エリアに対応する画像の上下端の視野の角度差、及び左右端の視野の角度差が、それぞれ許容角度以内になる画像切り出し情報を記憶する。 To achieve the above object, an endoscope apparatus according to one aspect of the present invention is positioned and fixed relative to an observation optical system and an observation optical system, and an optical image is formed by the observation optical system. A solid-state imaging device that corresponds to a display area that is displayed on a monitor from a solid-state imaging device in which a plurality of photoelectric conversion elements that photoelectrically convert an optical image are arrayed and an image that corresponds to a displayable pixel area of the solid-state imaging device A storage unit that stores image cutout information for specifying an image cutout region for cutting out an image, and the storage unit includes an angular difference between the upper and lower visual fields corresponding to the display area, and an angle of the left and right visual fields. Image cutout information in which the difference is within an allowable angle is stored.
本発明の一の態様によれば、記憶部に記憶された画像切り出し情報に基づいて固体撮像素子の表示可能画素エリアに対応する画像から、表示エリアに対応する画像を切り出すことにより、表示エリアに対応する画像の上下端の視野の角度差、及び左右端の視野の角度差を、それぞれ許容角度以内にすることができる。これにより、観察光学系の僅かな光軸の倒れ等の観察光学系と固体撮像素子との相対的な取り付け位置の誤差や、観察光学系の光学特性のばらつき等により、固体撮像素子の表示可能画素エリアに対応する画像の上下端の視野の角度差又は左右端の視野の角度差が大きくなっていても、表示エリアに対応する画像を希望する視野角範囲に収めることができる。したがって、同じ像高の画像の視野角を合わせることができ、あるいは極端に視野角が大きくなり、歪曲収差が大きい部分の画像が表示されないようにすることができる。 According to one aspect of the present invention, the image corresponding to the display area is cut out from the image corresponding to the displayable pixel area of the solid-state imaging device based on the image cut-out information stored in the storage unit. The angle difference between the visual fields at the upper and lower ends of the corresponding image and the angular difference between the visual fields at the left and right ends can be set within allowable angles. This makes it possible to display solid-state image sensors due to errors in the relative mounting position between the observation optical system and the solid-state image sensor, such as slight tilting of the optical axis of the observation optical system, and variations in the optical characteristics of the observation optical system. Even if the angle difference between the visual fields at the upper and lower ends of the image corresponding to the pixel area or the angular difference between the visual fields at the left and right ends is large, the image corresponding to the display area can be within the desired viewing angle range. Therefore, the viewing angles of the images having the same image height can be matched, or the viewing angle can be extremely increased, so that an image of a portion having a large distortion can be prevented from being displayed.
本発明の他の態様に係る内視鏡装置において、記憶部に記憶される画像切り出し情報は、表示エリアと同じアスペクト比を有する切り出し領域であって、表示可能画素エリアに対応する画像から切り出し領域により切り出される画像の上下端の視野の角度差、及び左右端の視野の角度差が、許容角度以内になる画像のうち、表示エリアの画像サイズに最も近い切り出し領域を示す情報であることが好ましい。 In the endoscope apparatus according to another aspect of the present invention, the image cutout information stored in the storage unit is a cutout region having the same aspect ratio as the display area, and is cut out from an image corresponding to the displayable pixel area. It is preferable that the information indicating the cut-out area closest to the image size of the display area among the images in which the angle difference between the upper and lower visual fields and the angle difference between the left and right visual fields is within an allowable angle. .
即ち、画像切り出し情報は、表示エリアと同じアスペクト比を有する切り出し領域であり、かつ切り出し領域により切り出される画像の上下端の視野の角度差、及び左右端の視野の角度差が、許容角度以内になる切り出し領域を示す情報である。更に、画像切り出し情報は、表示エリアの画像サイズと同じサイズの切り出し領域を示す情報であることが好ましいが、上記の視野の角度差の条件を満足させるために、表示エリアの画像サイズと同じサイズの切り出し領域を確保できない場合には、その中で最も大きな画像サイズ(即ち、表示エリアの画像サイズに最も近い切り出し領域)とすることが好ましい。固体撮像素子の表示可能画素エリアの画素を有効に活用するためである。 In other words, the image cutout information is a cutout area having the same aspect ratio as the display area, and the angle difference between the upper and lower visual fields of the image cut out by the cutout area and the angle difference between the left and right visual fields are within an allowable angle. It is the information which shows the cutout area which becomes. Furthermore, the image cutout information is preferably information indicating a cutout area having the same size as the image size of the display area. However, in order to satisfy the above-described angle difference condition of the visual field, the same size as the image size of the display area. If it is not possible to secure the cutout area, it is preferable to set the largest image size (that is, the cutout area closest to the image size of the display area). This is because the pixels in the displayable pixel area of the solid-state imaging device are effectively used.
本発明の更に他の態様に係る内視鏡装置において、記憶部は、表示エリアの画像サイズの垂直方向及び水平方向の画像サイズを2LV,2LHとし、画像の切り出し領域の中心から画像サイズLVの上端及び下端の視野の角度をθU,θDとし、画像の切り出し領域の中心から画像サイズLHの左端及び右端の視野の角度をθL,θRとし、上下端の視野の角度差|θU−θD|、及び左右端の視野の角度差|θL−θR|の許容角度を、それぞれΔθV、ΔθHとすると、次式、
|θU−θD|≦ΔθV
|θL−θR|≦ΔθH …(1)
を満足する画像の切り出し領域を、画像切り出し情報として記憶することが好ましい。
In the endoscope apparatus according to still another aspect of the present invention, the storage unit sets the image size in the vertical direction and the horizontal direction of the image size of the display area to 2L V and 2L H, and sets the image size from the center of the image cut-out area. the top and the angle of the field of view of the lower end of the L V and theta U, and theta D, the center left and right angles of the field of view of the image size L H from the cutout region of an image and theta L, and theta R, the upper and lower ends of the field When the allowable angles of the angle difference | θ U −θ D | and the angle difference between the left and right visual fields | θ L −θ R | are Δθ V and Δθ H , respectively,
| Θ U −θ D | ≦ Δθ V
| Θ L −θ R | ≦ Δθ H (1)
It is preferable to store a cutout region of an image satisfying the above as image cutout information.
これにより、画像の切り出し領域(表示エリアに対応する2LV×2LHの領域)の上下端の視野の角度差及び左右端の視野の角度差を許容角度以内にすることができる。 Thereby, the angular difference between the field of view of the angular difference and the left and right ends of the upper and lower ends of the field of view of the image of the cut-out region (region of 2L V × 2L H corresponding to the display area) may be within the acceptance angle.
本発明の更に他の態様に係る内視鏡装置において、記憶部は、(1)式を満足する画像の切り出し領域が存在しないときは、画像の切り出し領域の中心からの画像サイズLV及びLHを、表示エリアと同じアスペクト比で縮小し、縮小後の画像サイズAV、AHにより(1)式を満足するときの、画像の切り出し領域を画像切り出し情報として記憶することが好ましい。 In the endoscope apparatus according to still another aspect of the present invention, the storage unit stores the image sizes L V and L from the center of the image cutout area when there is no image cutout area satisfying the expression (1). It is preferable that H is reduced at the same aspect ratio as that of the display area, and an image cut-out area when the expression (1) is satisfied by the reduced image sizes A V and A H is stored as image cut-out information.
即ち、(1)式を満足するように画像の切り出し領域を、固体撮像素子の表示可能画素エリア内で移動させる場合に、画像の切り出し領域は、ケラレが発生するため、表示可能画素エリアを越えて移動させることができない。この場合には、画像の切り出し領域の画像サイズLV及びLHを、表示エリアと同じアスペクト比で縮小し、これにより(1)式を満足させるようにしている。 That is, when the image clipping region is moved within the displayable pixel area of the solid-state imaging device so as to satisfy the expression (1), the image clipping region exceeds the displayable pixel area because vignetting occurs. Cannot be moved. In this case, the image sizes L V and L H of the image cut-out area are reduced with the same aspect ratio as that of the display area, thereby satisfying the expression (1).
本発明の更に他の態様に係る内視鏡装置は、観察光学系と、観察光学系に対して相対的に位置決め固定され、観察光学系により光学像が結像される固体撮像素子であって、光学像を光電変換する複数の光電変換素子が配列された固体撮像素子と、固体撮像素子の表示可能画素エリアに対応する画像から、モニタに表示する表示エリアに対応する画像を切り出すための画像切り出し領域を特定する画像切り出し情報を記憶する記憶部と、を備え、記憶部は、表示エリアに対応する画像の上端、下端、左端、及び右端の視野の角度が、それぞれ許容角度以内になる画像切り出し情報を記憶する。 An endoscope apparatus according to still another aspect of the present invention is an observation optical system and a solid-state imaging device that is positioned and fixed relative to the observation optical system and forms an optical image by the observation optical system. An image for cutting out an image corresponding to a display area to be displayed on a monitor from a solid-state image sensor in which a plurality of photoelectric conversion elements for photoelectrically converting an optical image are arranged and an image corresponding to a displayable pixel area of the solid-state image sensor A storage unit that stores image cutout information for specifying a cutout region, and the storage unit is an image in which the angles of the visual fields at the upper end, the lower end, the left end, and the right end of the image corresponding to the display area are each within an allowable angle. The cutout information is stored.
本発明の更に他の態様によれば、記憶部に記憶された画像切り出し情報に基づいて固体撮像素子の表示可能画素エリアに対応する画像から、表示エリアに対応する画像を切り出すことにより、表示エリアに対応する画像の上端、下端、左端、及び右端の視野の角度を、それぞれ許容角度以内にすることができる。これにより、観察光学系の僅かな光軸の倒れ等の観察光学系と固体撮像素子との相対的な取り付け位置の誤差や、観察光学系の光学特性のばらつき等により、固体撮像素子の表示可能画素エリアに対応する画像の上端、下端、左端、及び右端の視野の角度が大きくなっていても、表示エリアに対応する画像を希望する視野角範囲に収めることができる。したがって、同じ像高の画像の視野角を合わせることができ、あるいは極端に視野角が大きくなり、歪曲収差が大きい部分の画像が表示されないようにすることができる。 According to still another aspect of the present invention, the image corresponding to the display area is cut out from the image corresponding to the displayable pixel area of the solid-state imaging device based on the image cut-out information stored in the storage unit. The angle of the visual field at the upper end, the lower end, the left end, and the right end of the image corresponding to can be set within an allowable angle. This makes it possible to display solid-state image sensors due to errors in the relative mounting position between the observation optical system and the solid-state image sensor, such as slight tilting of the optical axis of the observation optical system, and variations in the optical characteristics of the observation optical system. Even if the viewing angles at the upper end, lower end, left end, and right end of the image corresponding to the pixel area are large, the image corresponding to the display area can be within a desired viewing angle range. Therefore, the viewing angles of the images having the same image height can be matched, or the viewing angle can be extremely increased, so that an image of a portion having a large distortion can be prevented from being displayed.
本発明の更に他の態様に係る内視鏡装置において、記憶部に記憶される画像切り出し情報は、表示エリアと同じアスペクト比を有する切り出し領域であって、表示可能画素エリアに対応する画像から切り出し領域により切り出される画像の上端、下端、左端、及び右端の視野の角度が、それぞれ許容角度以内になる画像のうち、表示エリアの画像サイズに最も近い切り出し領域を示す情報であることが好ましい。 In the endoscope apparatus according to still another aspect of the present invention, the image cutout information stored in the storage unit is a cutout area having the same aspect ratio as the display area, and is cut out from an image corresponding to the displayable pixel area. It is preferable that the information indicates the cut-out area closest to the image size of the display area among the images in which the angles of the visual fields at the upper end, the lower end, the left end, and the right end of the image cut out by the area are within the allowable angle.
即ち、画像切り出し情報は、表示エリアと同じアスペクト比を有する切り出し領域であり、かつ切り出し領域により切り出される画像の上端、下端、左端、及び右端の視野の角度が、許容角度以内になる切り出し領域を示す情報である。更に、画像切り出し情報は、表示エリアの画像サイズと同じサイズの切り出し領域を示す情報であることが好ましいが、上記の視野の角度差の条件を満足させるために、表示エリアの画像サイズと同じサイズの切り出し領域を確保できない場合には、その中で最も大きな画像サイズ(即ち、表示エリアの画像サイズに最も近い切り出し領域)とすることが好ましい。固体撮像素子の表示可能画素エリアの画素を有効に活用するためである。 That is, the image cutout information is a cutout area having the same aspect ratio as that of the display area, and a cutout area in which the upper, lower, left, and right field of view of the image cut out by the cutout area is within an allowable angle. It is information to show. Furthermore, the image cutout information is preferably information indicating a cutout area having the same size as the image size of the display area. However, in order to satisfy the above-described angle difference condition of the visual field, the same size as the image size of the display area. If it is not possible to secure the cutout area, it is preferable to set the largest image size (that is, the cutout area closest to the image size of the display area). This is because the pixels in the displayable pixel area of the solid-state imaging device are effectively used.
本発明の更に他の態様に係る内視鏡装置において、記憶部は、表示エリアの画像サイズの垂直方向及び水平方向の画像サイズを2LV,2LHとし、画像の切り出し領域の中心から画像サイズLVの上端及び下端の視野の角度をθU,θDとし、画像の切り出し領域の中心から画像サイズLHの左端及び右端の視野の角度をθL,θRとし、角度θU,θD,θL,θRの許容角度の範囲を、それぞれΘU±ΔU,ΘD±ΔD,ΘL±ΔL,ΘR±ΔRとすると、次式、
|ΘU−θU|≦ΔU
|ΘD−θD|≦ΔD
|ΘL−θL|≦ΔL
|ΘR−θR|≦ΔR …(2)
を満足する画像の切り出し領域を、画像切り出し情報として記憶することが好ましい。
In the endoscope apparatus according to still another aspect of the present invention, the storage unit sets the image size in the vertical direction and the horizontal direction of the image size of the display area to 2L V and 2L H, and sets the image size from the center of the image cut-out area. the top and the angle of the field of view of the lower end of the L V and theta U, and theta D, the center left and right angles of the field of view of the image size L H from the cutout region of an image and θ L, θ R, the angle theta U, theta When the allowable angle ranges of D 1 , θ L , and θ R are Θ U ± ΔU, Θ D ± ΔD, Θ L ± ΔL, and Θ R ± ΔR, respectively,
| Θ U −θ U | ≦ ΔU
| Θ D −θ D | ≦ ΔD
| Θ L −θ L | ≦ ΔL
| Θ R −θ R | ≦ ΔR (2)
It is preferable to store a cutout region of an image satisfying the above as image cutout information.
これにより、画像の切り出し領域(表示エリアに対応する2LV×2LHの領域)の上端、下端、左端、及び右端の視野の角度(θU,θD,θL,θR)を、それぞれ許容角度以内にすることができる。 Thus, the upper end of the image of the cut-out region (region of 2L V × 2L H that corresponds to the display area), the lower end, left end, and right end of the field of view angle (θ U, θ D, θ L, θ R) of each It can be within an allowable angle.
本発明の更に他の態様に係る内視鏡装置において、記憶部は、(2)式を満足する画像の切り出し領域が存在しないときは、画像の切り出し領域の中心からの画像サイズLV及びLHを、表示エリアと同じアスペクト比で縮小し、縮小後の画像サイズAV、AHにより(2)式を満足するときの、画像の切り出し領域を画像切り出し情報として記憶することが好ましい。 In the endoscope apparatus according to still another aspect of the present invention, the storage unit stores the image sizes L V and L from the center of the image cutout area when there is no image cutout area satisfying the expression (2). It is preferable that H is reduced at the same aspect ratio as that of the display area, and an image cut-out area when the expression (2) is satisfied by the reduced image sizes A V and A H is stored as image cut-out information.
即ち、(2)式を満足するように画像の切り出し領域を、固体撮像素子の表示可能画素エリア内で移動させる場合に、画像の切り出し領域は、ケラレが発生するため、表示可能画素エリアを越えて移動させることができない。この場合には、画像の切り出し領域の画像サイズLV及びLHを、表示エリアと同じアスペクト比で縮小し、これにより(2)式を満足させるようにしている。 That is, when the image cutout area is moved within the displayable pixel area of the solid-state imaging device so as to satisfy the expression (2), the image cutout area exceeds the displayable pixel area because vignetting occurs. Cannot be moved. In this case, the image sizes L V and L H of the image cut-out area are reduced with the same aspect ratio as that of the display area, thereby satisfying the expression (2).
本発明の更に他の態様に係る内視鏡装置において、記憶部は、画像サイズLV又はLHと、縮小後の画像サイズAV又はAHとにより算出される電子拡大率であって、画像サイズLVを画像サイズAVで除算した電子拡大率、又は画像サイズLHを画像サイズAHで除算した電子拡大率を記憶することが好ましい。この電子拡大率で切り出した画像を電子的に拡大することにより、表示エリアに対応する画像サイズを得ることができる。 In the endoscope apparatus according to still another aspect of the present invention, the storage unit is an electronic enlargement ratio calculated by the image size L V or L H and the reduced image size AV or A H , electronic magnification by dividing the image size L V in image size a V, or preferably stores electronic magnification obtained by dividing the image size L H in image size a H. The image size corresponding to the display area can be obtained by electronically enlarging the image cut out at the electronic enlargement ratio.
本発明の更に他の態様に係る内視鏡装置において、記憶部により記憶される電子拡大率は、2以下であることが好ましい。電子拡大率が大きくなると、解像度(画質)が低下するため、電子拡大率が2倍を越えないように制限する。尚、観察光学系と固体撮像素子との相対的な取り付け位置の誤差が大きく、電子拡大率が2倍を越える場合には、不良品とすることができる。 In the endoscope apparatus according to still another aspect of the present invention, it is preferable that the electronic magnification rate stored by the storage unit is 2 or less. Since the resolution (image quality) decreases when the electronic enlargement ratio increases, the electronic enlargement ratio is limited so as not to exceed twice. In addition, when the error of the relative attachment position of an observation optical system and a solid-state image sensor is large, and an electronic magnification rate exceeds 2 times, it can be considered as a defect product.
本発明の更に他の態様に係る内視鏡装置において、記憶部は、画像の切り出し領域の画像サイズが、表示エリアの画像サイズよりも小さいとき、画像の切り出し領域の画像サイズを表示エリアの画像サイズに拡大する電子拡大率を更に記憶することが好ましい。これにより、画像の切り出し領域の画像サイズの大きさに基づいて電子拡大率を計算する必要がなく、かつ記憶された電子拡大率に応じて切り出し領域の画像を電子的に拡大することにより、表示エリアの画像サイズを一定にすることができる。 In the endoscope apparatus according to still another aspect of the present invention, when the image size of the image cutout area is smaller than the image size of the display area, the storage unit sets the image size of the image cutout area to the image of the display area. It is preferable to further memorize the electron enlargement ratio that expands to the size. This eliminates the need to calculate the electronic enlargement ratio based on the size of the image size of the cutout area of the image, and displays the image by electronically enlarging the image of the cutout area according to the stored electronic enlargement ratio. The image size of the area can be made constant.
本発明の更に他の態様に係る内視鏡装置において、記憶部に記憶される画像切り出し情報は、表示可能画素エリアから切り出す画像の対角の2つの座標情報、又は表示可能画素エリアから切り出す画像の中心又は4隅の1つの画像情報と画像サイズの情報である。 In the endoscope apparatus according to still another aspect of the present invention, the image cut-out information stored in the storage unit is two pieces of coordinate information of an image cut out from the displayable pixel area, or an image cut out from the displayable pixel area. Is one piece of image information and image size information at the center or four corners.
上記の画像切り出し情報により、表示可能画素エリアから切り出す画像を特定することができる。 The image cut out from the displayable pixel area can be specified by the image cut-out information.
本発明の更に他の態様に係る内視鏡装置において、固体撮像素子から固体撮像素子の有効画素エリアに対応する画像を入力する画像入力部と、画像入力部が入力した有効画素エリアに対応する画像から、記憶部に記憶された画像切り出し情報に基づいて、表示エリアに対応する画像を切り出す切り出し部と、切り出し部により切り出した画像の画像サイズが、表示エリアの画像サイズよりも小さいとき、切り出し画像の画像サイズを表示エリアの画像サイズに拡大する電子拡大処理部と、を備える。 In an endoscope apparatus according to still another aspect of the present invention, an image input unit that inputs an image corresponding to an effective pixel area of a solid-state image sensor from a solid-state image sensor, and an effective pixel area input by the image input unit A cutout unit that cuts out an image corresponding to the display area from the image based on the image cutout information stored in the storage unit, and a cutout when the image size of the image cut out by the cutout unit is smaller than the image size of the display area An electronic enlargement processing unit that enlarges the image size of the image to the image size of the display area.
本発明の更に他の態様によれば、画像入力部が入力した有効画素エリアに対応する画像から、記憶部に記憶された画像切り出し情報に基づいて、表示エリアに対応する画像を切り出し、切り出した画像の画像サイズが、表示エリアの画像サイズよりも小さいときは、切り出し画像の画像サイズを表示エリアの画像サイズに電子的に拡大するようにしている。これにより、表示画像の画像サイズを確保しつつ、表示画像の視野角範囲を希望する視野角範囲にすることができる。 According to still another aspect of the present invention, an image corresponding to the display area is cut out from an image corresponding to the effective pixel area input by the image input unit based on the image cut-out information stored in the storage unit. When the image size of the image is smaller than the image size of the display area, the image size of the clipped image is electronically enlarged to the image size of the display area. Thereby, the viewing angle range of the display image can be set to a desired viewing angle range while ensuring the image size of the display image.
本発明の更に他の態様に係る内視鏡装置において、切り出し部により切り出した画像を、表示エリアと同形状にマスク処理するマスク処理部を更に備えることが好ましい。これにより、表示エリアの画像が矩形形状以外の場合(例えば、四隅がカットされた画像や、円形の画像の場合)に、切り出した画像をマスク処理することにより、表示エリアの画像の形状に合わせることができる。 In the endoscope apparatus according to still another aspect of the present invention, it is preferable that the endoscope apparatus further includes a mask processing unit that masks the image cut out by the cutout unit in the same shape as the display area. As a result, when the image in the display area is other than a rectangular shape (for example, in the case of an image with four corners cut or a circular image), the cut-out image is masked to match the shape of the image in the display area. be able to.
本発明の更に他の態様に係る発明は、観察光学系と、観察光学系に対して相対的に位置決め固定され、観察光学系により光学像が結像される固体撮像素子であって、光学像を光電変換する複数の光電変換素子が配列された固体撮像素子とを有する撮像部と、固体撮像素子から固体撮像素子の有効画素エリアに対応する画像を入力する画像処理部と、を有する内視鏡装置の操作方法であって、撮像部が、視野の角度を示す指標を有するチャートを撮像するステップと、固体撮像素子の表示可能画素エリアに対応する画像から、モニタに表示する表示エリアに対応する画像を切り出すための画像切り出し領域を特定する画像切り出し情報を決定するステップと、決定した画像切り出し情報を、記憶部に記憶させるステップと、を含み、画像切り出し情報を決定するステップは、チャートを撮像するステップにより取得した画像に基づいて、表示エリアに対応する画像の上下端の視野の角度差、及び左右端の視野の角度差が、それぞれ許容角度以内になる画像切り出し情報を決定する。 Furthermore the invention according to another aspect of the present invention, an observation optical system, are relatively positioned and fixed with respect to the observation optical system, a solid-state imaging device of which optical image is formed by the observation optical system, an optical image An imaging unit including an imaging unit having a solid-state imaging device in which a plurality of photoelectric conversion elements for photoelectric conversion are arranged , and an image processing unit that inputs an image corresponding to an effective pixel area of the solid-state imaging device from the solid-state imaging device a method of operating a mirror device, the imaging unit includes the steps of imaging the chart with an index indicating the angle of view field, the image corresponding to the displayable pixel area of the solid-state imaging device, a display area to be displayed on the monitor A step of determining image cutout information for specifying an image cutout area for cutting out a corresponding image, and storing the determined image cutout information in a storage unit. The step of determining the information is based on the image acquired in the step of imaging the chart, and the angle difference between the upper and lower visual fields and the angular difference between the left and right visual fields corresponding to the display area are within an allowable angle. The image cutout information to be determined is determined.
本発明の更に他の態様に係る発明は、観察光学系と、観察光学系に対して相対的に位置決め固定され、観察光学系により光学像が結像される固体撮像素子であって、光学像を光電変換する複数の光電変換素子が配列された固体撮像素子とを有する撮像部と、固体撮像素子から固体撮像素子の有効画素エリアに対応する画像を入力する画像処理部と、を有する内視鏡装置の操作方法であって、撮像部が、視野の角度を示す指標を有するチャートを撮像するステップと、固体撮像素子の表示可能画素エリアに対応する画像から、モニタに表示する表示エリアに対応する画像を切り出すための画像切り出し領域を特定する画像切り出し情報を決定するステップと、決定した画像切り出し情報を、記憶部に記憶させるステップと、を含み、画像切り出し情報を決定するステップは、チャートを撮像するステップにより取得した画像に基づいて、表示エリアに対応する画像の上端、下端、左端、及び右端の視野の角度が、それぞれ許容角度以内になる画像切り出し情報を決定する。 Furthermore the invention according to another aspect of the present invention, an observation optical system, are relatively positioned and fixed with respect to the observation optical system, a solid-state imaging device of which optical image is formed by the observation optical system, an optical image An imaging unit including an imaging unit having a solid-state imaging device in which a plurality of photoelectric conversion elements for photoelectric conversion are arranged , and an image processing unit that inputs an image corresponding to an effective pixel area of the solid-state imaging device from the solid-state imaging device a method of operating a mirror device, the imaging unit includes the steps of imaging the chart with an index indicating the angle of view field, the image corresponding to the displayable pixel area of the solid-state imaging device, a display area to be displayed on the monitor A step of determining image cutout information for specifying an image cutout area for cutting out a corresponding image, and storing the determined image cutout information in a storage unit. The step of determining the information is based on the image acquired by the step of imaging the chart, and the image cutout information is such that the angles of the visual field at the upper end, the lower end, the left end, and the right end of the image corresponding to the display area are within the allowable angle. To decide.
本発明の更に他の態様に係る内視鏡装置の操作方法において、撮像部が、観察対象を撮像するステップと、固体撮像素子から固体撮像素子の有効画素エリアに対応する画像を、画像処理部が入力するステップと、画像処理部の画像切り出し部が、入力した有効画素エリアに対応する画像から、記憶部に記憶された画像切り出し情報に基づいて、表示エリアに対応する画像を切り出すステップと、を含んでいる。これにより、固体撮像素子の表示可能画素エリアに対応する画像から、モニタに表示する表示エリアに対応する画像を切り出す際に、切り出される表示画像の視野角範囲を、希望する視野角範囲にすることができる。 In yet an operation method of the endoscope apparatus according to another aspect of the present invention, the imaging unit includes the steps of imaging the observation target, an image corresponding from the solid-state image sensor in the effective pixel area of the solid-state imaging device, image processing A step of inputting by the image processing unit, and a step of cutting out the image corresponding to the display area from the image corresponding to the input effective pixel area by the image clipping unit of the image processing unit based on the image clipping information stored in the storage unit. , Including. As a result, when the image corresponding to the display area displayed on the monitor is cut out from the image corresponding to the displayable pixel area of the solid-state imaging device, the viewing angle range of the display image to be cut out is set to the desired viewing angle range. Can do.
本発明の更に他の態様に係る内視鏡装置の操作方法において、画像を切り出すステップにより切り出した画像の画像サイズが、表示エリアの画像サイズよりも小さいとき、画像処理部の電子拡大処理部が、切り出し画像の画像サイズを表示エリアの画像サイズに電子的に拡大するステップを更に含むことが好ましい。これにより、表示エリアの画像サイズと同じサイズの表示画像を取得することができる。 In the operation method of the endoscope apparatus according to still another aspect of the present invention, when the image size of the image cut out by the step of cutting out the image is smaller than the image size of the display area, the electronic enlargement processing unit of the image processing unit preferably further comprising the step of electronically magnify the image size of the clipped image to the image size of the display area. Thereby, a display image having the same size as the image size of the display area can be acquired.
本発明によれば、観察光学系と固体撮像素子との取り付け精度が低い場合や観察光学系の光学特性のばらつきによらず、表示画像の上下端の視野の角度差、又は左右端の視野の角度差、あるいは表示画像の上下左右の視野の角度を、許容角度以内に収めることができ、表示画像の視野角範囲を希望する視野角範囲にすることができ、また、ケラレのない希望する画像サイズの画像を得ることができる。 According to the present invention, when the mounting accuracy between the observation optical system and the solid-state imaging device is low or the optical characteristics of the observation optical system are not varied, the angle difference between the upper and lower visual fields of the display image, or the right and left visual fields. The angle difference or the angle of the visual field on the top, bottom, left, and right of the display image can be kept within the allowable angle, the display angle range of the display image can be set to the desired viewing angle range, and the desired image without vignetting A size image can be obtained.
以下、添付図面に従って本発明に係る内視鏡装置及び内視鏡装置の操作方法の好ましい実施の形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of an endoscope apparatus and an operation method of the endoscope apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[内視鏡装置の全体構成]
図1は、本発明に係る内視鏡装置(内視鏡システムともいう)10の外観斜視図である。内視鏡装置10は、大別して、患者体内の観察対象を撮像するスコープ(ここでは軟性内視鏡)としての電子内視鏡11、光源装置12、プロセッサ装置13、及びモニタ14などを備えている。
[Entire configuration of endoscope apparatus]
FIG. 1 is an external perspective view of an endoscope apparatus (also referred to as an endoscope system) 10 according to the present invention. The
光源装置12は、観察対象を照明する照明光を電子内視鏡11へ供給する。プロセッサ装置13は、本発明の画像処理装置の一形態に相当するものであり、電子内視鏡11により得られた画像信号に基づいてモニタ14に表示する表示用画像の画像データ(以下、表示用画像データという)を生成してモニタ14に出力する。モニタ14は、プロセッサ装置13から入力される画像データに基づき観察対象の観察像を表示する。
The
電子内視鏡11は、患者体内に挿入される可撓性の挿入部16と、挿入部16の基端部に連設され、電子内視鏡11の把持及び挿入部16の操作に用いられる操作部17と、操作部17を光源装置12及びプロセッサ装置13に接続するユニバーサルコード18とを備えている。
The
挿入部16の先端部位である挿入部先端部16aには、観察対象の照明や撮影に用いられる観察光学系、固体撮像素子などが内蔵されている。挿入部先端部16aの後端には、湾曲自在な湾曲部16bが連設されている。また、湾曲部16bの後端には、可撓性を有する可撓管部16cが連設されている。
The insertion portion
操作部17には、アングルノブ21、操作ボタン22、及び鉗子入口23などが設けられている。アングルノブ21は、湾曲部16bの湾曲方向及び湾曲量を調整する際に回転操作される。操作ボタン22は、送気・送水や吸引等の各種の操作に用いられる。鉗子入口23は、挿入部16内の鉗子チャネルに連通している。
The
ユニバーサルコード18には、送気・送水チャンネル、信号ケーブル、及びライトガイドなどが組み込まれている。ユニバーサルコード18の先端部には、光源装置12に接続されるコネクタ部25aと、プロセッサ装置13に接続されるコネクタ部25bとが設けられている。これにより、コネクタ部25aを介して、光源装置12から電子内視鏡11に照明光が供給されると共に、コネクタ部25bを介して、電子内視鏡11により得られた画像信号がプロセッサ装置13に入力される。
The
[内視鏡装置の電気的構成]
図2は、内視鏡装置10の電気的構成を示すブロック図である。図2に示すように、光源装置12は、光源中央処理装置(光源CPU)31、光源32、光源ドライバ33、絞り機構34、及び集光レンズ35を有している。光源CPU31は、光源ドライバ33及び絞り機構34の制御を行う。また、光源CPU31は、プロセッサ装置13のプロセッサCPU61と通信を行い、各種情報の遣り取りを行う。
[Electric configuration of endoscope apparatus]
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the
光源32は、発光ダイオード(LED)やレーザダイオード(LD)などの半導体光源あるいはキセノンランプなどが用いられ、光源ドライバ33により照明光の出射が制御される。絞り機構34は、光源32の光射出側に配置され、光源32から集光レンズ35に入射される照明光の光量を増減させる。集光レンズ35は、絞り機構34を通過した照明光を集光して、光源装置12に接続されたコネクタ部25a内のライトガイド40の入射端に導く。
As the
電子内視鏡11は、大別して、ライトガイド40と、照明窓42と、観察窓43と、撮像部の一形態である観察光学系44及び固体撮像素子45と、内視鏡CPU47と、ROM(Read Only Memory)48と、内視鏡記憶部49とを有している。
The
ライトガイド40は、大口径光ファイバ、バンドルファイバなどが用いられる。ライトガイド40は、その入射端がコネクタ部25aを介して光源装置12に挿入されており、その出射端が挿入部16を通って挿入部先端部16a内に設けられた照明窓42に対向している。光源装置12からライトガイド40に供給された照明光は、照明窓42を通して観察対象に照射される。そして、観察対象で反射/散乱した照明光は、観察窓43を通して観察光学系44に入射する。
For the
観察光学系44は、観察窓43の奥側に配置されている。観察光学系44は、観察窓43を通して入射した照明光の反射光または散乱光、即ち、観察対象の光学像を固体撮像素子45の撮像面に結像させる。
The observation
固体撮像素子45は、CMOS(complementary metal oxide semiconductor)型又はCCD(charge coupled device)型の撮像素子であり、観察光学系44よりも奥側の位置で観察光学系44に相対的に位置決め固定されている。固体撮像素子45の撮像面には、光学像を光電変換する複数の光電変換素子(フォトダイオード)により構成される複数の画素が2次元配列されている。固体撮像素子45は、観察光学系44により結像される光学像を電気的な画像信号に変換してプロセッサ装置13に出力する。
The solid-
尚、固体撮像素子45がCMOS型である場合には、A/D変換器が内蔵されており、固体撮像素子45からプロセッサ装置13に対してデジタルの画像信号が直接出力される。また、固体撮像素子45がCCD型である場合には、固体撮像素子45から出力される画像信号は図示しないA/D変換器等でデジタルな画像信号に変換された後、プロセッサ装置13に出力される。
When the solid-
内視鏡CPU47は、ROM48等から読み出した各種プログラムやデータを逐次実行して、主として固体撮像素子45の駆動を制御する。尚、固体撮像素子45がCMOS型である場合には、内視鏡CPU47が固体撮像素子45に内蔵されていてもよい。
The
また、内視鏡CPU47は、プロセッサ装置13のプロセッサCPU61と通信を行って、ROM48や内視鏡記憶部49に記憶されている情報を、プロセッサ装置13に送信する。ROM48には、プロセッサ装置13に送信される情報として、例えば、電子内視鏡11の種類を識別するための識別情報が記憶されている。
Further, the
内視鏡記憶部49は、本発明の記憶部の一形態に相当するものである。内視鏡記憶部49には、プロセッサ装置13に送信される情報として、詳しくは後述する画像切り出し情報51及び電子拡大率53が電子内視鏡11の製造時に予め記憶されている。
The
プロセッサ装置13は、プロセッサCPU61、ROM62、デジタル信号処理回路(DSP:Digital Signal Processor)63、プロセッサ記憶部64、画像処理部65、及び表示ドライバ66を有している。
The
プロセッサCPU61は、ROM62から必要なプログラムやデータを読み出して逐次処理することで、プロセッサ装置13の各部を制御する。また、プロセッサCPU61は、内視鏡CPU47から送信された識別情報をDSP63に出力すると共に、画像切り出し情報51及び電子拡大率53を画像処理部65に出力する。従って、プロセッサCPU61は、本発明の情報取得部の一形態に相当するものである。
The
固体撮像素子45から出力される画像信号を入力する画像入力部の一形態として機能するDSP63は、プロセッサCPU61の制御の下、電子内視鏡11から入力された1フレーム分の画像信号に対し、色補間、色分離、色バランス調整、ガンマ補正、画像強調処理等の各種信号処理を行い、1フレーム分の画像データを生成する。尚、DSP63は、プロセッサCPU61から入力された識別情報に基づき、電子内視鏡11の種類(機種)に応じた各種の信号処理を行う。そして、DSP63は、生成した1フレーム分ごとの画像データを逐次に画像処理部65に出力する。
A
プロセッサ記憶部64は、本発明の記憶部の一形態に相当するものである。プロセッサ記憶部64は、プロセッサCPU61から入力された画像切り出し情報51及び電子拡大率53を記憶する。
The
画像処理部65は、図7に示すように表示エリアに対応する画像を画像切り出し部81、切り出した画像を電子的に拡大する電子拡大処理部(電子拡大処理部)82と、画像の一部をマスクで覆うマスク処理部83とを含み、プロセッサCPU61の制御の下、プロセッサ記憶部64から取得した画像切り出し情報51及び電子拡大率53に基づき、DSP63から入力される画像データに対して画像切り出し処理、電子拡大処理、及びマスク処理を施すことで、表示用画像データを生成する。そして、画像処理部65は、表示用画像データを表示ドライバ66に出力する。
As shown in FIG. 7, the
表示ドライバ66は、画像処理部65から入力される表示用画像データに基づき、モニタ14に観察対象の観察像を表示させる。
The
[画像切り出し情報]
図3は、固体撮像素子45の有効画素エリア150、表示可能画素エリア155、観察光学系により光学像が結像される結像エリア(イメージサークル)160、モニタ14に表示される表示エリア(表示画素エリア)170との位置関係を説明するための説明図である。
[Image clipping information]
3 shows an
尚、図3は、観察光学系44の光軸と、固体撮像素子45の表示可能画素エリア155の中心とが一致し、かつ光軸方向が表示可能画素エリア155の面に対して垂直になる(光軸の倒れがない)ように、観察光学系44と固体撮像素子45とが相対的に高精度に位置決めされている状態(理想的な位置決め状態)に関して示している。また、観察光学系44は、少なくとも観察光学系の中心(光軸)に対して点対称の歪曲収差をもつ光学系とする。
In FIG. 3, the optical axis of the observation
図3において、有効画素エリア150は、固体撮像素子45の撮像面上において画素の信号が実際に撮像した信号として用いられる画素エリアであり、本実施形態では矩形状の画素エリアである。
In FIG. 3, an
また、有効画素エリア150内には、モニタ14での画像表示に用いることが可能なエリアである表示可能画素エリア155が含まれている。具体的に、表示可能画素エリア155は、有効画素エリア150から画像処理等に使用する部分と、数画素の余裕しろとを除いたエリアである。本実施形態の表示可能画素エリア155は矩形状の画素エリアであり、その垂直方向及び水平方向の画素数は、「2V」、「2H」である。本実施形態では、図面の煩雑化を防止するため、有効画素エリア150の中心と、表示可能画素エリア155の中心CGとを一致させている。尚、有効画素エリア150の中心と表示可能画素エリア155の中心CGとがずれていてもよい。
The
結像エリア160は、観察光学系44により固体撮像素子45の撮像面に結像される光学像のエリアであり、本実施形態では円形状のエリアである。また、複数の円は、複数の視野角(例えば、90°、150°、170°等)の範囲を示している。図3に示す例では、観察光学系44は、点対称の歪曲収差をもっており、結像エリア160及び複数の視野角を示す円は、それぞれ光軸を中心に真円になっている。
The imaging area 160 is an area of an optical image formed on the imaging surface of the solid-
表示エリア170は、モニタ14に表示される、後述するマスク処理が施された画像の観察対象表示エリアである。本実施形態の表示エリア170は、四隅がカットされた八角形状のエリアであり、その垂直方向及び水平方向の最大画素数は、「2LV」、「2LH」である。また、表示エリア170の縦横比(アスペクト比(LH:LV))は、例えば、4:3である。
The
また、図3に示す理想的な例では、表示エリア170の中心CH(図3に示す例では、結像エリア160の中心CK)から画像サイズLVの上端及び下端の視野の角度をθU,θDとし、画像の切り出し領域の中心から画像サイズLHの左端及び右端の視野の角度をθL,θRとすると、θU=θDであり、かつθL=θRとなる。
Further, in the ideal case shown in FIG. 3, (in the example shown in FIG. 3, the center CK of the imaging area 160) center CH of the
次に、観察光学系44と固体撮像素子45との位置決め精度が低く(光軸の倒れも含む)、また、観察光学系44の歪曲収差が点対称でない場合について説明する。
Next, the case where the positioning accuracy of the observation
図4は、表示可能画素エリア155の中心と結像エリア160の中心CKとがずれている状態において、結像エリア160の中心を基準に表示エリア170に対応する画像を切り出す場合に関して示している。
FIG. 4 shows a case where an image corresponding to the
図4に示す例では、結像エリア160の中心CKが、表示エリア170の中心になるように、表示可能画素エリア155から画像を切り出している。
In the example illustrated in FIG. 4, an image is cut out from the displayable pixel area 155 so that the center CK of the imaging area 160 is the center of the
結像エリア160の中心を基準に表示エリア170に対応する画像を切り出す場合、観察光学系44と固体撮像素子45との位置ずれ(即ち、結像エリア160の中心CKと、表示可能画素エリア155の中心CGとのずれ)と、観察光学系44の歪曲収差の非点対称とが相俟って、表示エリア170の左端の視野の角度θLと、右端の視野の角度θRとが大きく異なる場合がある。例えば、表示エリア170の左端の視野の角度θLが、170°よりも小さくなる(例えば、160°程度になる)のに対し、右端の視野の角度θRは170°よりも大きくなり(例えば、175°程度になり)、表示エリア170に対応する画像の左端の視野の角度θLと、右端の視野の角度θRとの角度差が大きくなり、表示エリア170の左端周辺の画像と、右端周辺の画像との画質の差(歪曲収差)が大きくなる。
When an image corresponding to the
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態は、表示可能画素エリア155に対応する画像から切り出す画像(表示エリア170に対応する画像)の上下端の視野の角度差、及び左右端の視野の角度差が、許容角度以内になるように、表示可能画素エリア155から画像を切り出す。
<First Embodiment>
In the first embodiment of the present invention, the angle difference between the visual fields at the upper and lower ends and the angular difference between the visual fields at the left and right ends of the image cut out from the image corresponding to the displayable pixel area 155 (the image corresponding to the display area 170) are acceptable. An image is cut out from the displayable pixel area 155 so as to be within an angle.
また、表示可能画素エリア155から所望の画像サイズ(2LV×2LH)を切り出すことができない場合には、画像サイズを縮小して切り出す。 If a desired image size (2L V × 2L H ) cannot be cut out from the displayable pixel area 155, the image size is reduced and cut out.
図5に示すように、表示可能画素エリア155から、表示エリア170に対応する2LV×2LHの画像を切り出す。2LV×2LHの切り出し領域の決定は、画像の切り出し領域の中心(表示エリア170の中心)CHから画像サイズLVの上端及び下端の視野の角度をθU,θDとし、画像の切り出し領域の中心(表示エリア170の中心CH)から画像サイズLHの左端及び右端の視野の角度をθL,θRとし、上下端の視野の角度差|θU−θD|、及び左右端の視野の角度差|θL−θR|の許容角度を、それぞれΔθV、ΔθHとすると、次式、
[数1]
|θU−θD|≦ΔθV
|θL−θR|≦ΔθH …(1)
を満足するように決定する。
As shown in FIG. 5, the displayable pixel area 155, it cuts out the image of 2L V × 2L H corresponding to the
[Equation 1]
| Θ U −θ D | ≦ Δθ V
| Θ L −θ R | ≦ Δθ H (1)
To be satisfied.
尚、上下端の視野の角度差|θU−θD|、及び左右端の視野の角度差|θL−θR|は、ゼロであることが好ましいが、ゼロにできない場合(表示可能画素エリア155の範囲を越えて切り出し範囲を設定することができないため、ゼロにできない場合)には、許容角度ΔθV、ΔθH以内に収めるようにする。許容角度ΔθV、ΔθHは、例えば、10°以内の適宜の値として設定することができる。 The angle difference | θ U −θ D | between the upper and lower ends and the angle difference | θ L −θ R | between the left and right ends are preferably zero, but cannot be zero (displayable pixels). If the cutout range cannot be set beyond the range of the area 155 and cannot be set to zero, the cutout range is set within the allowable angles Δθ V and Δθ H. The allowable angles Δθ V and Δθ H can be set as appropriate values within 10 °, for example.
これにより、画像の切り出し領域(表示エリアに対応する2LV×2LHの領域)の上下端の視野の角度差及び左右端の視野の角度差を、それぞれ許容角度以内にすることができる。 Thereby, the angular difference between the field of view of the angular difference and the left and right ends of the upper and lower ends of the field of view of the image of the cut-out region (region of 2L V × 2L H that corresponds to the display area) may be within respective allowable angle.
また、上記(1)式を満足する画像の切り出し領域が存在しないときは、画像の切り出し領域の中心からの画像サイズLV及びLHを、表示エリア170と同じアスペクト比で縮小し、縮小後の画像サイズAV、AHにより、上記(1)式を満足するときの画像の切り出し領域を決定する。ここで、縮小後の画像サイズAV、AHは、上記(1)式を満足する範囲内で、最も大きい画像サイズ(最も表示エリア170の画像サイズに近い画像サイズ)であることが好ましい。固体撮像素子45の表示可能画素エリア155の画素を有効に活用するためである。
Further, when there is no image cutout area that satisfies the above expression (1), the image sizes L V and L H from the center of the image cutout area are reduced at the same aspect ratio as that of the
図5において、点線で示した領域170Aは、縮小後の画像の切り出し領域を示している。
In FIG. 5, a
内視鏡記憶部49には、上記のように決定された画像切り出し領域を特定する画像切り出し情報51を記憶させる。この画像切り出し情報51は、表示可能画素エリア155の座標情報であって、切り出す画像の対角の2つの座標情報((x1,y1)、(x2,y2))、又は表示可能画素エリア155から切り出す画像の中心又は4隅の1つの画像情報と画像サイズの情報とすることができる。
The
画像処理部65の画像切り出し部81(図7)は、内視鏡記憶部49に記憶された画像切り出し情報51に基づいて、画像切り出し領域に対応する表示用画像データ73を切り出す。
The image cutout unit 81 (FIG. 7) of the
また、図6に示すように、内視鏡記憶部49には、画像の切り出し領域を縮小させた場合には、その縮小した領域の画像を、元のサイズ(表示エリア170に対応する画像サイズ)に電子的に拡大するための電子拡大率53を記憶させることが好ましい。尚、電子拡大率53は、画像の切り出し領域の中心からの画像サイズLV又はLHと、表示エリア170と同じアスペクト比で縮小した縮小後の画像サイズAV、AHとに基づいて、画像サイズLVを画像サイズAVで除算した値、又は画像サイズLHを画像サイズAHで除算した値を、電子拡大率として求めることができる。また、画像の切り出し領域を縮小させた場合の縮小率に基づいて、その縮小率の逆数から電子拡大率53を求めることができる。
Further, as shown in FIG. 6, in the
画像処理部65の電子拡大処理部82(図7)は、内視鏡記憶部49に記憶された電子拡大率53に基づいて、画像切り出された画像データ73を電子的に拡大し、表示エリア170に対応する表示用画像データ73Aを生成する。
The electronic enlargement processing unit 82 (FIG. 7) of the
更に、電子拡大率53は、2倍以下であることが好ましい。即ち、電子拡大率53が大きくなると、解像度(画質)が低下するため、電子拡大率53が2倍を越えないように制限することが好ましい。尚、観察光学系44と固体撮像素子45との相対的な取り付け位置の誤差が大きく、電子拡大率が2倍を越える場合には、不良品とすることができる。
Furthermore, it is preferable that the
<第2実施形態>
本発明の第2実施形態は、表示可能画素エリア155に対応する画像から切り出す画像(表示エリア170に対応する画像)の上端、下端、左端、及び右端の視野の角度が、それぞれ許容角度以内になるように、表示可能画素エリア155から画像を切り出す。即ち、第1実施形態は、切り出す画像の上下端の視野の角度差、及び左右端の視野の角度差が、それぞれ許容角度以内になるように、表示可能画素エリア155から画像を切り出すが、第2実施形態は、切り出す画像の上端、下端、左端、及び右端の視野の角度が、それぞれ許容角度以内になるように、表示可能画素エリア155から画像を切り出す点で相違する。
Second Embodiment
In the second embodiment of the present invention, the angles of the top, bottom, left, and right fields of view of an image cut out from an image corresponding to the displayable pixel area 155 (an image corresponding to the display area 170) are within allowable angles. Thus, an image is cut out from the displayable pixel area 155. That is, in the first embodiment, the image is cut out from the displayable pixel area 155 so that the angle difference between the upper and lower visual fields and the angle difference between the left and right visual fields are within allowable angles. The second embodiment is different in that the image is cut out from the displayable pixel area 155 so that the angles of the visual fields at the upper end, the lower end, the left end, and the right end of the cut out image are within allowable angles.
また、表示可能画素エリア155から所望の画像サイズ(2LV×2LH)を切り出すことができない場合には、画像サイズを縮小して切り出す点は、第1実施形態と同様である。 Further, when a desired image size (2L V × 2L H ) cannot be cut out from the displayable pixel area 155, the point that the image size is reduced and cut out is the same as in the first embodiment.
図5に示すように、表示可能画素エリア155から、表示エリア170に対応する2LV×2LHの画像を切り出す。2LV×2LHの切り出し領域の決定は、画像の切り出し領域の中心(表示エリア170の中心)CHから画像サイズLVの上端及び下端の視野の角度をθU,θDとし、画像の切り出し領域の中心(表示エリアの中心CH)から画像サイズLHの左端及び右端の視野の角度をθL,θRとし、角度θU,θD,θL,θRの許容角度の範囲を、それぞれΘU±ΔU,ΘD±ΔD,ΘL±ΔL,ΘR±ΔRとすると、次式、
[数2]
|ΘU−θU|≦ΔU
|ΘD−θD|≦ΔD
|ΘL−θL|≦ΔL
|ΘR−θR|≦ΔR …(2)
を満足するように決定する。
As shown in FIG. 5, the displayable pixel area 155, it cuts out the image of 2L V × 2L H corresponding to the
[Equation 2]
| Θ U −θ U | ≦ ΔU
| Θ D −θ D | ≦ ΔD
| Θ L −θ L | ≦ ΔL
| Θ R −θ R | ≦ ΔR (2)
To be satisfied.
尚、上記角度差|ΘU−θU|、|ΘD−θD|、|ΘL−θL|、及び|ΘR−θR|、は、ゼロであることが好ましいが、ゼロにできない場合(表示可能画素エリア155の範囲を越えて切り出し範囲を設定することができないため、ゼロにできない場合)には、角度差が、それぞれΔU,ΔD,ΔL,ΔR以内に収めるようにする。ΔU,ΔD,ΔL,ΔRは、第1実施形態の許容角度ΔθV、ΔθHの2分の1程度、例えば、5°以内の適宜の値として設定することができる。 Incidentally, the angle difference | Θ U -θ U |, | Θ D -θ D |, | Θ L -θ L |, and | Θ R -θ R |, is preferably a zero, zero When it is not possible (when the clipping range cannot be set beyond the range of the displayable pixel area 155 and cannot be set to zero), the angle difference is set within ΔU, ΔD, ΔL, and ΔR, respectively. ΔU, ΔD, ΔL, and ΔR can be set as appropriate values within about half of the allowable angles Δθ V and Δθ H of the first embodiment, for example, within 5 °.
これにより、画像の切り出し領域(表示エリアに対応する2LV×2LHの領域)の上端、下端、左端、及び右端の視野の角度(θU,θD,θL,θR)を、それぞれ許容角度以内にすることができる。 Thus, the upper end of the image of the cut-out region (region of 2L V × 2L H that corresponds to the display area), the lower end, left end, and right end of the field of view angle (θ U, θ D, θ L, θ R) of each It can be within an allowable angle.
また、上記(2)式を満足する画像の切り出し領域が存在しないときは、画像の切り出し領域の画像サイズ2LV及び2LHを、表示エリア170と同じアスペクト比で縮小し、縮小後の画像サイズAV、AHにより、上記(2)式を満足するときの画像の切り出し領域を決定する。ここで、縮小後の画像サイズAV、AHは、上記(2)式を満足する範囲内で、最も大きい画像サイズ(最も表示エリア170の画像サイズに近い画像サイズ)であることが好ましい。固体撮像素子45の表示可能画素エリア150の画素を有効に活用するためである。
Further, the (2) when the cut-out region of the image does not exist to satisfy the equation, the image size 2L V and 2L H of the cut-out region of the image, reduced in the same aspect ratio as the
そして、第1実施形態と同様に、内視鏡記憶部49に画像切り出し情報51、電子拡大率53を記憶させる。
Then, similarly to the first embodiment, the
そして、図7に示す画像処理部65の画像切り出し部81は、内視鏡記憶部49に記憶された画像切り出し情報51に基づいて、画像切り出し領域に対応する表示用画像データ73を切り出し(図5)、画像処理部65の電子拡大処理部82は、内視鏡記憶部49に記憶された電子拡大率53に基づいて、画像切り出された画像データ73を電子的に拡大し、表示エリア170に対応する表示用画像データ73Aを生成する(図6)。
Then, the
[画像処理部の構成]
図7は、画像処理部65の機能ブロック図である。図7に示すように、画像処理部65は、フレームメモリ80、画像切り出し部81、電子拡大処理部82、及びマスク処理部83を有している。
[Configuration of image processing unit]
FIG. 7 is a functional block diagram of the
フレームメモリ80は、DSP63から入力される1フレーム分ごとの画像データ71(表示可能画素エリア155の画像データ)を一時的に記憶するメモリであり、複数フレーム分の画像データ71を同時に記憶する。尚、DSP63から入力される新たな画像データ71は、フレームメモリ80に記憶されている最も古い画像データ71に上書きされる。
The
画像切り出し部81は、フレームメモリ80から新たに記録された画像データ71を読み出して、図5に示したように、プロセッサ記憶部64(又は内視鏡記憶部49)から取得した画像切り出し情報51に基づき、画像データ71から表示用画像データ73を切り出す。画像切り出し部81は、切り出した表示用画像データ73を電子拡大処理部82に出力する。
The
電子拡大処理部82は、図6に示したように、プロセッサ記憶部64から取得した電子拡大率53に基づき、画像切り出し部81から入力された表示用画像データ73を電子拡大率53で電子的に拡大して表示用画像データ73Aを生成する。尚、電子拡大処理は、電子拡大率53に応じて、表示用画像データ73を補間して画素数を増加させ、表示エリア170に対応する画像サイズにする処理である。電子拡大処理部82は、生成した表示用画像データ73Aをマスク処理部83に出力する。
As shown in FIG. 6, the electronic
尚、画像切り出し部81から入力する表示用画像データ73が、表示エリア170に対応する画像サイズを有する場合には、電子拡大率53の値は1であり、この場合には、電子拡大処理部82は、電子拡大処理を行わずに、入力する表示用画像データ73をそのまま出力する。
When the
図8は、マスク処理部83によるマスク処理を説明するための説明図である。図8に示すように、マスク処理部83は、マスク画像データ86に基づき、表示用画像データ73A(又は表示用画像データ73)を表示エリア170と同形状にマスキングするマスク処理を行い、表示用画像データ73Bを生成する。マスク画像データ86は、表示用画像データ73Aと同一サイズの矩形画像であり、表示エリア170を露呈する非マスク部86aと、マスク部86bとを有している。
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the mask processing by the
マスク処理は、マスク処理部83内で表示用画像データ73Aを1画素ずつ流しながら、マスク画像データ86に基づき、表示エリア170内に対応する画素(非マスク部86aに対応する画素)はそのまま出力し、表示エリア170外に対応する画素(マスク部86bに対応する画素)は破棄して代わりにマスク画素を出力する方法で行われる。マスク画素は、例えば、低輝度(黒)画素に対応するデータである。マスク処理部83は、マスク処理が施された表示用画像データ73Bを、表示ドライバ66に出力する。これにより、表示ドライバ66によって表示用画像データ73Bに基づく観察対象の観察像がモニタ14に表示される。
In the mask process, the
[内視鏡装置の操作方法]
次に、図9から図12を用いて上記構成の内視鏡装置10の操作方法について説明する。
[ Operation method of endoscope apparatus]
Next, an operation method of the
<観察像の表示処理>
図9は、本発明に係る内視鏡装置の操作方法に係る画像処理を含む観察像の表示処理の流れを示すフローチャートであり、図10は本発明に係る内視鏡装置の操作方法に係る画像処理を説明するための説明図である。
<Display processing of observation image>
Figure 9 is a flowchart showing a flow of display processing of the observation image including an image processing according to the operation method of the endoscope apparatus according to the present invention, FIG. 10 according to the operation method of the endoscope apparatus according to the present invention It is explanatory drawing for demonstrating image processing.
図10に示すように、最初に内視鏡装置10の起動が開始される。具体的には電子内視鏡11のコネクタ部25a,25bを光源装置12、プロセッサ装置13にそれぞれ接続して、光源装置12及びプロセッサ装置13の電源をONする。これにより、光源装置12及びプロセッサ装置13がそれぞれ起動すると共に、光源装置12等からの給電により電子内視鏡11が起動する。
As shown in FIG. 10, the activation of the
電子内視鏡11、光源装置12、及びプロセッサ装置13の起動の際に、内視鏡CPU47は、内視鏡記憶部49に記憶されている画像切り出し情報51及び電子拡大率53を、プロセッサCPU61に送信する。これにより、プロセッサCPU61は、画像切り出し情報51及び電子拡大率53を取得することができる。プロセッサCPU61は、取得した画像切り出し情報51及び電子拡大率53をプロセッサ記憶部64に記憶させる。
When starting up the
次いで、画像切り出し部81がプロセッサ記憶部64から画像切り出し情報51を取得すると共に(ステップS11)、電子拡大処理部82がプロセッサ記憶部64から電子拡大率53を取得する(ステップS12)。
Next, the
また、光源CPU31、内視鏡CPU47、及びプロセッサCPU61との間でその他の必要な情報の遣り取りが行われて、内視鏡装置10の起動が完了する。
Further, other necessary information is exchanged among the light source CPU 31, the
内視鏡装置10の起動完了後、電子内視鏡11の挿入部16が患者体内に挿入されて、観察対象の撮像が行われる(ステップS13)。光源装置12から供給される照明光がライトガイド40を通って照明窓42から観察対象に向けて出射される。観察対象にて反射又は散乱された照明光は、観察窓43を通して観察光学系44により光学像として固体撮像素子45の撮像面に結像される。固体撮像素子45は、撮像面に結像された光学像を画像信号に変換してプロセッサ装置13のDSP63へ出力する。
After the start-up of the
DSP63は、電子内視鏡11から入力された1フレーム分の画像信号に対し、色補間、色分離、色バランス調整、ガンマ補正、画像強調処理等の各種信号処理を行い、1フレーム分の画像データ71を生成する(ステップS14)。この画像データ71は、DSP63から画像処理部65に出力されて、画像処理部65のフレームメモリ80に一時的に記憶される。
The
次いで、フレームメモリ80に記憶された画像データ71に対して、画像処理部65の各部により本発明の画像処理ステップの一形態に相当する画像処理が開始される(ステップS15)。具体的には、画像データ71に対して、画像切り出し処理(ステップS16)、画像拡大処理(ステップS17)、マスク処理(ステップS18)が順番に施される。
Next, image processing corresponding to one form of the image processing step of the present invention is started by each unit of the
図10(A),(B)に示すように、画像切り出し部81は、フレームメモリ80から画像データ71を読み出して、先に取得した画像切り出し情報51に基づき、画像データ71から画像切り出し領域に対応する表示用画像データ73を切り出す画像切り出し処理を行う。この際に、表示用画像データ73(表示エリアに対応する画像)の上下端の視野の角度差及び左右端の視野の角度差が許容角度以内になるように、又は表示用画像データ73の上端、下端、左端、及び右端の視野の角度がそれぞれ許容角度以内になるように、画像データ71から表示用画像データ73が切り出される。切り出された表示用画像データ73は、画像切り出し部81から電子拡大処理部82に出力される。
As shown in FIGS. 10A and 10B, the
図10(C)に示すように、電子拡大処理部82は、先に取得した電子拡大率53に基づき、画像切り出し部81から入力された表示用画像データ73を電子拡大率53で電子拡大する画像拡大処理を行う。これにより、表示用画像データ73を表示エリア170の画像サイズに拡大してなる表示用画像データ73Aが得られる。
As shown in FIG. 10C, the electronic
この表示用画像データ73Aは、電子拡大処理部82からマスク処理部83に出力される。尚、電子拡大率53の値が1倍の場合(電子拡大処理を行わない場合)には、画像切り出し部81から入力された表示用画像データ73がそのままマスク処理部83に出力される。
The
図10(D)に示すように、マスク処理部83は、表示用画像データ73Aに対してマスク処理を施して表示用画像データ73Bを生成する。マスク処理が施された表示用画像データ73Bは、マスク処理部83から表示ドライバ66に出力される。
As illustrated in FIG. 10D, the
図9に戻って、表示ドライバ66は、マスク処理部83から入力される表示用画像データ73Bに基づき、モニタ14に観察対象の観察像を表示させる(ステップS19)。以下、観察対象の撮像が終了するまで、前述のステップS13からステップS19までの処理が繰り返し実行される(ステップS20)。
Returning to FIG. 9, the
<画像切り出し情報及び電子拡大率の記憶工程>
図11は、電子内視鏡11の製造工程の一部であり、本発明に係る内視鏡装置の操作方法に係る画像処理で使用する画像切り出し情報51及び電子拡大率53の記憶工程の流れを示すフローチャートである。図12は、テストチャート100の一例を示す図である。
<Image cutout information and electronic magnification rate storage process>
FIG. 11 is a part of the manufacturing process of the
図11に示すように、電子内視鏡11の観察光学系44及び固体撮像素子45を含む撮像モジュールの組み立てが完了した後(電子内視鏡11の組み立て完了後でも可)、撮像モジュールで、テストチャート100の撮像を行う(ステップS30)。
As shown in FIG. 11, after the assembly of the imaging module including the observation
図12に示すように、テストチャート100は、視野の角度を示す指標として、例えば、多数の視野角を示す円(同心円)が描かれたものである。
As shown in FIG. 12, the
テストチャート100の撮像時には、テストチャート100と撮像モジュールとの距離が正確に調整され、かつテストチャート100の中心と、観察光学系44の光軸とが一致するように調整する。観察光学系44の光軸は、テストチャート100を撮像した画像を解析し、例えば、歪みの点対称点を光軸として求めることができる。尚、テストチャート100の中心と、観察光学系44の光軸とを一致させる方法は、これに限らない。
At the time of imaging the
続いて、固体撮像素子45の有効画素エリア150から所要の画像を切り出すための画像切り出し情報の設定を行う(ステップS32)。ここでの画像切り出し情報は、例えば、画像切り出し領域の中心座標C(x0,y0)と、切り出す画像の画像サイズ(2LH,2LV)とすることができる。尚、中心座標C(x0,y0)及び画像サイズ(2LH,2LV)は、予め設定した値にすることができ、中心座標C(x0,y0)は、有効画素エリア150の中心(表示可能画素エリア155の中心CG)に設定することができる。
Subsequently, image cutout information for cutting out a required image from the
続いて、現在設定されている画像切り出し情報により切り出される画像の上端、下端、左端、右端の視野の角度(θU,θD,θL,θR)を測定する(ステップS34)。これらの角度(θU,θD,θL,θR)は、テストチャート100の画像から読み取ることができる。
Subsequently, the visual field angles (θ U , θ D , θ L , θ R ) of the upper end, the lower end, the left end, and the right end of the image cut out based on the currently set image cut-out information are measured (step S34). These angles (θ U , θ D , θ L , θ R ) can be read from the image of the
次に、ステップS34で測定した角度(θU,θD,θL,θR)に基づいて、上下端の視野の角度差|θU−θD|、及び左右端の視野の角度差|θL−θR|を求め、これらの角度差|θU−θD|、角度差|θL−θR|が、それぞれ許容角度ΔθV、ΔθH内に入っているか否かを判別する(ステップS36)。 Next, based on the angles (θ U , θ D , θ L , θ R ) measured in step S34, the angle difference | θ U −θ D | of the upper and lower end visual fields and the angle difference of the left and right visual fields | θ L −θ R | is obtained, and it is determined whether or not these angle differences | θ U −θ D | and angle difference | θ L −θ R | are within allowable angles Δθ V and Δθ H , respectively. (Step S36).
角度差|θU−θD|、角度差|θL−θR|の少なくとも一方が、許容角度ΔθV、ΔθH内に入ってない場合(「No」の場合)には、画像切り出し領域の中心座標C(x0,y0)を修正することができるか否か(即ち、表示可能画素エリア155内で、画像切り出し領域を移動させることができる否か)を判別する(ステップS38)。尚、画像切り出し領域の中心座標C(x0,y0)は、表示可能画素エリア155の画像サイズと、切り出す画像の画像サイズ(2LV,2LH)との差分(余裕分)だけ移動させることができる。 When at least one of the angle difference | θU−θD | and the angle difference | θL−θR | is not within the allowable angles ΔθV and ΔθH (in the case of “No”), the center coordinates C (x 0, y 0 ) can be corrected (that is, whether or not the image clipping region can be moved within the displayable pixel area 155) (step S38). Note that the center coordinates C (x 0, y 0 ) of the image cut-out area are moved by the difference (allowance) between the image size of the displayable pixel area 155 and the image size (2L V , 2L H ) of the cut-out image. be able to.
画像切り出し領域の中心座標C(x0,y0)の修正が可能な場合(「Yes」の場合)には、角度差|θU−θD|、角度差|θL−θR|が小さくなる方向に修正し(ステップS40)、ステップS34に遷移させる。そして、ステップS34で、画像切り出し領域の修正後の角度(θU,θD,θL,θR)を再び測定し、ステップS34からステップS40の処理を繰り返す。 When the center coordinates C (x 0, y 0 ) of the image cutout region can be corrected (when “Yes”), the angle difference | θ U −θ D | and the angle difference | θ L −θ R | Correction is made in a decreasing direction (step S40), and the process proceeds to step S34. In step S34, the corrected angles (θ U , θ D , θ L , θ R ) of the image cutout region are measured again, and the processing from step S34 to step S40 is repeated.
一方、ステップS38において、画像切り出し領域の中心座標C(x0,y0)の修正が不能な場合(「No」の場合)には、切り出す画像の画像サイズ(2LV,2LH)を、所定の縮小率α(例えば、0.9)で縮小する(ステップS42)。即ち、現在の画像サイズ(2LV,2LH)に縮小率αを乗算し、乗算結果を新たな画像サイズとする。 On the other hand, in step S38, when the correction of the center coordinates C (x 0 , y 0 ) of the image cut-out area is impossible (in the case of “No”), the image size (2L V , 2L H ) of the cut-out image is Reduction is performed at a predetermined reduction rate α (for example, 0.9) (step S42). That is, the current image size (2L V , 2L H ) is multiplied by the reduction ratio α, and the multiplication result is set as a new image size.
画像サイズの縮小後、ステップS34に遷移させ、再びステップS34からステップS40の処理を行う。尚、切り出す画像の画像サイズを縮小することにより、画像切り出し領域の中心座標C(x0,y0)を修正できる範囲が拡大される。 After the image size is reduced, the process proceeds to step S34, and the processes from step S34 to step S40 are performed again. Note that, by reducing the image size of the image to be cut out, the range in which the center coordinates C (x 0, y 0 ) of the image cut-out region can be corrected is expanded.
そして、ステップS36において、角度差|θU−θD|、角度差|θL−θR|が、それぞれ許容角度ΔθV、ΔθH内に入っている場合(「Yes」の場合)には、現在設定されている画像切り出し情報及び電子拡大率(縮小率の逆数)を、内視鏡記憶部49に記憶させ(ステップS44)、終了する。 In step S36, when the angle difference | θ U −θ D | and the angle difference | θ L −θ R | are within the allowable angles Δθ V and Δθ H (when “Yes”), respectively. The currently set image cutout information and the electronic enlargement ratio (reciprocal of the reduction ratio) are stored in the endoscope storage unit 49 (step S44), and the process ends.
上記の画像切り出し領域を示す画像切り出し情報の決定は、自動的に行うようにしてもよいし、オペレータが、適宜切り出し情報を決定してもよい。後者の場合、画像切り出し領域の位置、及び切り出す画像の画像サイズを、テストチャートが撮像された画像上に重畳して表示させるユーザインターフェースを設けることが好ましい。 The determination of the image cutout information indicating the image cutout area may be automatically performed, or the operator may appropriately determine the cutout information. In the latter case, it is preferable to provide a user interface that displays the position of the image cutout region and the image size of the cutout image superimposed on the image on which the test chart is captured.
また、図11に示した画像切り出し情報及び電子拡大率を内視鏡記憶部49に記憶させる処理は、本発明の第1実施形態に対応しているが、第2実施形態の場合も同様に行うことができる。
Further, the process of storing the image cutout information and the electronic enlargement ratio shown in FIG. 11 in the
[表示エリアの他の実施形態]
図13は本発明に係る内視鏡装置の操作方法に係る画像処理を説明するための説明図であり、他の実施形態の表示エリアの場合に関して示している。
[Other embodiments of display area]
FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining image processing according to the operation method of the endoscope apparatus according to the present invention, and shows a case of a display area according to another embodiment.
図13に示す実施形態の表示エリアは、円形である。 The display area of the embodiment shown in FIG. 13 is circular.
図13(A),(B)に示すように、画像切り出し部81は、フレームメモリ80から画像データ71(有効画素エリア150の画像データ)を読み出して、内視鏡記憶部49から取得した画像切り出し情報51に基づき、画像データ71から画像切り出し領域に対応する表示用画像データ73を切り出す処理を行う。
As shown in FIGS. 13A and 13B, the
この場合、内視鏡記憶部49に記憶された画像切り出し情報51は、円形の表示エリアに外接する正方形の切り出し領域を示す画像切り出し情報であり、正方形の切り出し領域に対応する表示用画像データ73の上下端の視野の角度差及び左右端の視野の角度差が許容角度以内になるように、又は表示用画像データ73の上端、下端、左端、及び右端の視野の角度がそれぞれ許容角度以内になるように、切り出し領域が設定されている。
In this case, the
正方形の切り出し領域を示す画像切り出し情報に基づいて切り出された表示用画像データ73は、画像切り出し部81から電子拡大処理部82に出力される。
図13(C)に示すように、電子拡大処理部82は、内視鏡記憶部49から取得した電子拡大率53に基づき、画像切り出し部81から入力された表示用画像データ73を電子拡大率53で電子拡大する画像拡大処理を行う。これにより、表示用画像データ73を表示エリア170の画像サイズに拡大してなる表示用画像データ73Aが得られる。
As shown in FIG. 13C, the electronic
この表示用画像データ73Aは、電子拡大処理部82からマスク処理部83に出力される。尚、電子拡大率が1倍の場合(電子拡大処理を行わない場合)には、画像切り出し部81から入力された表示用画像データ73がそのままマスク処理部83に出力される。
The
図13(D)に示すように、マスク処理部83は、表示用画像データ73Aに対してマスク処理を施して表示用画像データ73Bを生成する。マスク処理が施された表示用画像データ73Bは、マスク処理部83から表示ドライバ66に出力される。
As shown in FIG. 13D, the
尚、有効画素エリア、表示可能画素エリア、結像エリア、及び表示エリアの形状及び大きさは、上記各実施形態で表されている形状及び大きさに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。また、表示エリアが矩形の場合には、マスク処理は省略することができる。 The shapes and sizes of the effective pixel area, the displayable pixel area, the imaging area, and the display area are not limited to the shapes and sizes shown in the above embodiments, and may be changed as appropriate. Also good. Further, when the display area is rectangular, the mask process can be omitted.
[カプセルシステムへの適用例]
本発明の内視鏡装置を構成する電子内視鏡としては、軟性内視鏡、硬性内視鏡、工業用内視鏡、カプセルシステム(カプセル型内視鏡ともいう)などが挙げられる。以下、カプセルシステムを例に挙げ、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
[Example of application to capsule system]
Examples of the electronic endoscope constituting the endoscope apparatus of the present invention include a flexible endoscope, a rigid endoscope, an industrial endoscope, a capsule system (also referred to as a capsule endoscope), and the like. Hereinafter, a capsule system will be described as an example and will be described in detail with reference to the drawings.
図14で示すように、カプセルシステム501は、照明システム512と、光学系514及び画像センサ516を備えるカメラとを含む。画像センサ516でキャプチャされた画像は、画像プロセッサ518によって処理される。画像プロセッサ518は、デジタル信号処理部(DSP)又は中央処理装置(CPU)で実行されるソフトウェアにて、又はハードウェアにて、或いはソフトウェア及びハードウェアの両者の組み合わせにて実装されるようにすることができる。処理された画像は、画像圧縮サブシステム519(実施形態によっては、画像プロセッサ518のDSPで実行されるソフトウェアに実装されることもある)によって圧縮される。圧縮されたデータは、アーカイブメモリシステム520に保存される。カプセルシステム501は、バッテリ電源521及び出力ポート526を含む。カプセルシステム501は、蠕動によって消化管(GI管)500の中を進むことができる。
As shown in FIG. 14, the
照明システム512は、LEDが実装されるようにすることもできる。図14では、LEDはカメラの開口に近接して配置されているが、他の配置も可能である。光源が、例えば、開口の後ろに備えられることもある。レーザダイオードのような他の光源が使用されることもある。別の方法として、白色光源又は2つ以上の狭い波長帯域の光源を組み合わせたものが用いられることもある。長い波長の光を放射するため、LEDの光によって励起されるリン光性材料とともに、白色LEDを使用することも可能である。白色LEDには、青色LED又は紫LEDが含まれることがある。光を通過させるためのカプセルハウジングの所定の部分は、生物学的に適合したガラス又はポリマから作られる。
The
光学系514は、本発明の観察光学系の一形態に相当するものであり、画像センサ516にGI管500等の内腔の壁の画像が読み取られるようにするものであり、複数の屈折レンズ要素、回折レンズ要素、又は反射レンズ要素を含むものであって良い。
The
画像センサ516は、受光した光強度を対応する電気信号に変換するものであり、電荷結合素子(CCD)又は相補型金属酸化膜半導体(CMOS)型デバイスによって提供されるようにすることができる。画像センサ516は、単色に反応するものであって良く、或いは(例えば、RGB又はCYM表現を用いて)カラー画像をキャプチャすることができるカラーフィルタアレイを含むこともある。この画像センサ516は、本発明の固体撮像素子の一形態に相当するものである。
The
画像センサ516からのアナログ信号は、デジタル形式で処理することができるようにデジタル形式に変換されることが好ましい。そのような変換は、センサ内(今回の実施形態の場合)、又はカプセルハウジング510の別の部分に備えられるアナログ−デジタル(A/D)コンバータを用いて実施される。A/Dユニットは、画像センサ516とシステムの他の部分との間に備えられるようにすることもできる。照明システム512のLEDは、画像センサ516の動作と同期化される。カプセルシステム501の制御モジュール(図示せず)には、機能の1つとして、画像のキャプチャ動作中にLEDを制御するというものがある。
The analog signal from the
内視鏡記憶部527は、本発明の記憶部の一形態に相当するものであり、上記実施形態の内視鏡記憶部49と同様に、光学系514及び画像センサ516の取り付け精度に対応した画像切り出し情報51及び電子拡大率53を記憶している。内視鏡記憶部527に記憶されている画像切り出し情報51及び電子拡大率53は、出力ポート526を介してプロセッサ装置に送信される。
The
図15は、本発明の一実施形態に係る飲み込み式カプセルシステム502を示す。カプセルシステム502は、アーカイブメモリシステム520及び出力ポート526を必要としていないという点を除いて、図14のカプセルシステム501と実質的に同様な構成にすることができる。カプセルシステム502は、ワイヤレス送信に使用される通信プロトコルエンコーダ1320及び送信器1326も含む。カプセルシステム501及びカプセルシステム502の要素のうち、実質的に同一の要素は同じ参照符号が付与されている。したがって、それらの構造及び機能はここでは再び説明しない。制御モジュール522は、カプセルシステム502の全体を統括制御する。通信プロトコルエンコーダ1320は、DSP又はCPUで実行されるソフトウェアにて、ハードウェアにて、又はソフトウェア及びハードウェアの組み合わせにて実装される。送信器1326は、キャプチャされたデジタル画像を送信するためのアンテナシステムを含む。
FIG. 15 illustrates a
制御モジュール522のROM(図示せず)の一部は、内視鏡記憶部528として機能する。内視鏡記憶部528は、本発明の記憶部の一形態に相当するものであり、上記実施形態の内視鏡記憶部49と同様に、光学系514及び画像センサ516の取り付け精度に対応した画像切り出し情報51及び電子拡大率53を記憶している。内視鏡記憶部528に記憶されている画像切り出し情報51及び電子拡大率53は、送信器1326を介してプロセッサ装置に送信される。
A part of the ROM (not shown) of the
上記カプセルシステム501及びカプセルシステム502に対応するプロセッサ装置は、カプセルシステムに対応しているという点を除けば、上記実施形態のプロセッサ装置と基本的に同じ構成であり、画像切り出し情報51に基づく画像切り出し処理、及び電子拡大率53に基づく画像拡大処理などを行う。これにより、上記実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。
The processor device corresponding to the
[その他]
上記実施形態では、本発明の情報取得部に相当するプロセッサCPU61が電子内視鏡11から画像切り出し情報51及び電子拡大率53を取得しているが、プロセッサ装置13の図示しない操作部にて入力された画像切り出し情報51及び電子拡大率53を取得、あるいは通信インタフェースやメモリカードなどから画像切り出し情報51及び電子拡大率53を取得してもよい。
[Others]
In the above embodiment, the
また、複数種類の電子内視鏡11に対応する複数種類の画像切り出し情報51及び電子拡大率53をプロセッサ記憶部64に予め記憶させておき、電子内視鏡11からプロセッサ装置13に入力される電子内視鏡11の識別情報等に基づき、電子内視鏡11の種類に対応した画像切り出し情報51及び電子拡大率53を選択させるようにしてもよい。
In addition, a plurality of types of
上記実施形態では、光源装置12とプロセッサ装置13とが別体に設けられているが、両者が一体に設けられていてもよい。
In the above embodiment, the
また、電子拡大率は、画像切り出し情報51により特定される画像サイズと、表示エリアの画像サイズとに基づいて算出することができるため、電子拡大率は必ずしも記憶されていなくてもよい。
Further, since the electronic enlargement ratio can be calculated based on the image size specified by the
本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
10…内視鏡装置,11…電子内視鏡,13…プロセッサ装置,14…モニタ,44…観察光学系,45…固体撮像素子,47…内視鏡CPU,49…内視鏡記憶部,51…画像切り出し情報,53…電子拡大率,61…プロセッサCPU,64…プロセッサ記憶部,65…画像処理部,73…表示用画像データ,73A,73B…表示用画像データ,81…画像切り出し部,82…電子拡大処理部,83…マスク処理部,150…有効画素エリア,155…表示可能画素エリア,160…結像エリア,170…表示エリア
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記観察光学系に対して相対的に位置決め固定され、該観察光学系により光学像が結像される固体撮像素子であって、前記光学像を光電変換する複数の光電変換素子が配列された固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の表示可能画素エリアに対応する画像から、モニタに表示する表示エリアに対応する画像を切り出すための画像切り出し領域を特定する画像切り出し情報を記憶する記憶部と、を備え、
前記記憶部は、前記表示エリアに対応する画像の上下端の視野の角度差、及び左右端の視野の角度差が、それぞれ許容角度以内になる前記画像切り出し情報を記憶する内視鏡装置。 An observation optical system;
A solid-state imaging device that is positioned and fixed relative to the observation optical system and forms an optical image by the observation optical system, and in which a plurality of photoelectric conversion elements that photoelectrically convert the optical image are arranged An image sensor;
A storage unit for storing image cutout information for specifying an image cutout region for cutting out an image corresponding to a display area displayed on a monitor from an image corresponding to a displayable pixel area of the solid-state imaging element;
The said storage part is an endoscope apparatus which memorize | stores the said image cut-out information in which the angle difference of the visual field of the upper and lower ends of the image corresponding to the said display area, and the angle difference of the visual field of a right-and-left end are each within an allowable angle.
前記表示エリアの画像サイズの垂直方向及び水平方向の画像サイズを2LV,2LHとし、前記画像の切り出し領域の中心から画像サイズLVの上端及び下端の視野の角度をθU,θDとし、前記画像の切り出し領域の中心から画像サイズLHの左端及び右端の視野の角度をθL,θRとし、前記上下端の視野の角度差|θU−θD|、及び前記左右端の視野の角度差|θL−θR|の許容角度を、それぞれΔθV、ΔθHとすると、次式、
|θU−θD|≦ΔθV
|θL−θR|≦ΔθH …(1)
を満足する前記画像の切り出し領域を、前記画像切り出し情報として記憶する請求項1又は2に記載の内視鏡装置。 The storage unit
Image size of vertical and horizontal image size of 2L V of the display area, and 2L H, the angle of the field of view of the upper and lower ends of the image size L V and theta U, theta D from the center of the cutout region of the image , Θ L and θ R are the visual angles of the left end and the right end of the image size L H from the center of the cutout region of the image, and the angle difference | θ U −θ D | When the allowable angles of the visual field angle difference | θ L −θ R | are Δθ V and Δθ H , respectively,
| Θ U −θ D | ≦ Δθ V
| Θ L −θ R | ≦ Δθ H (1)
The endoscope apparatus according to claim 1, wherein a cutout region of the image that satisfies the above is stored as the image cutout information.
前記観察光学系に対して相対的に位置決め固定され、該観察光学系により光学像が結像される固体撮像素子であって、前記光学像を光電変換する複数の光電変換素子が配列された固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の表示可能画素エリアに対応する画像から、モニタに表示する表示エリアに対応する画像を切り出すための画像切り出し領域を特定する画像切り出し情報を記憶する記憶部と、を備え、
前記記憶部は、前記表示エリアに対応する画像の上端、下端、左端、及び右端の視野の角度が、それぞれ許容角度以内になる前記画像切り出し情報を記憶し、
前記記憶部に記憶される画像切り出し情報は、前記表示エリアと同じアスペクト比を有する切り出し領域であって、前記表示可能画素エリアに対応する画像から前記切り出し領域により切り出される画像の上端、下端、左端、及び右端の視野の角度が、それぞれ許容角度以内になる画像のうち、前記表示エリアの画像サイズに最も近い切り出し領域を示す情報である内視鏡装置。 An observation optical system;
A solid-state imaging device that is positioned and fixed relative to the observation optical system and forms an optical image by the observation optical system, and in which a plurality of photoelectric conversion elements that photoelectrically convert the optical image are arranged An image sensor;
A storage unit for storing image cutout information for specifying an image cutout region for cutting out an image corresponding to a display area displayed on a monitor from an image corresponding to a displayable pixel area of the solid-state imaging element;
The storage unit stores the image cut-out information in which the angles of the visual field at the upper end, the lower end, the left end, and the right end of the image corresponding to the display area are each within an allowable angle,
The image cutout information stored in the storage unit is a cutout area having the same aspect ratio as the display area, and an upper end, a lower end, and a left end of an image cut out from the image corresponding to the displayable pixel area by the cutout area. An endoscope apparatus that is information indicating a cutout area closest to the image size of the display area among images in which the angle of the visual field at the right end is within an allowable angle.
前記観察光学系に対して相対的に位置決め固定され、該観察光学系により光学像が結像される固体撮像素子であって、前記光学像を光電変換する複数の光電変換素子が配列された固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の表示可能画素エリアに対応する画像から、モニタに表示する表示エリアに対応する画像を切り出すための画像切り出し領域を特定する画像切り出し情報を記憶する記憶部と、を備え、
前記記憶部は、前記表示エリアに対応する画像の上端、下端、左端、及び右端の視野の角度が、それぞれ許容角度以内になる前記画像切り出し情報を記憶するものであって、前記表示エリアの画像サイズの垂直方向及び水平方向の画像サイズを2LV,2LHとし、前記画像の切り出し領域の中心から画像サイズLVの上端及び下端の視野の角度をθU,θDとし、前記画像の切り出し領域の中心から画像サイズLHの左端及び右端の視野の角度をθL,θRとし、前記角度θU,θD,θL,θRの許容角度の範囲を、それぞれΘU±ΔU,ΘD±ΔD,ΘL±ΔL,ΘR±ΔRとすると、次式、
|ΘU−θU|≦ΔU
|ΘD−θD|≦ΔD
|ΘL−θL|≦ΔL
|ΘR−θR|≦ΔR …(2)
を満足する前記画像の切り出し領域を、前記画像切り出し情報として記憶する内視鏡装置。 An observation optical system;
A solid-state imaging device that is positioned and fixed relative to the observation optical system and forms an optical image by the observation optical system, and in which a plurality of photoelectric conversion elements that photoelectrically convert the optical image are arranged An image sensor;
A storage unit for storing image cutout information for specifying an image cutout region for cutting out an image corresponding to a display area displayed on a monitor from an image corresponding to a displayable pixel area of the solid-state imaging element;
The storage unit stores the image cutout information in which the angles of the visual field at the upper end, the lower end, the left end, and the right end of the image corresponding to the display area are each within an allowable angle, and the image of the display area the size of the vertical and horizontal image size and 2L V, 2L H, the upper end and the angle of the field of view of the lower end of the image size L V and theta U, theta D from the center of the cutout region of the image, clipping of the image The viewing angles of the left end and the right end of the image size L H from the center of the region are θ L and θ R, and the allowable angle ranges of the angles θ U , θ D , θ L , and θ R are respectively θ U ± ΔU, If Θ D ± ΔD, Θ L ± ΔL, Θ R ± ΔR,
| Θ U −θ U | ≦ ΔU
| Θ D −θ D | ≦ ΔD
| Θ L −θ L | ≦ ΔL
| Θ R −θ R | ≦ ΔR (2)
The endoscope apparatus which memorize | stores the cutout area | region of the said image which satisfy | fills as said image cutout information.
前記画像入力部が入力した有効画素エリアに対応する画像から、前記記憶部に記憶された画像切り出し情報に基づいて、前記表示エリアに対応する画像を切り出す切り出し部と、
前記切り出し部により切り出した画像の画像サイズが、前記表示エリアの画像サイズよりも小さいとき、前記切り出し画像の画像サイズを前記表示エリアの画像サイズに拡大する電子拡大処理部と、
を備えた請求項1から11のいずれか1項に記載の内視鏡装置。 An image input unit for inputting an image corresponding to an effective pixel area of the solid-state image sensor from the solid-state image sensor;
A cutout unit that cuts out an image corresponding to the display area based on image cutout information stored in the storage unit from an image corresponding to the effective pixel area input by the image input unit;
An electronic enlargement processing unit for enlarging the image size of the cutout image to the image size of the display area when the image size of the image cut out by the cutout unit is smaller than the image size of the display area;
The endoscope apparatus according to claim 1, further comprising:
前記撮像部が、視野の角度を示す指標を有するチャートを撮像するステップと、
前記固体撮像素子の表示可能画素エリアに対応する画像から、モニタに表示する表示エ
リアに対応する画像を切り出すための画像切り出し領域を特定する画像切り出し情報を決
定するステップと、
前記決定した画像切り出し情報を、記憶部に記憶させるステップと、を含み、
前記画像切り出し情報を決定するステップは、前記チャートを撮像するステップにより取得した画像に基づいて、前記表示エリアに対応する画像の上下端の視野の角度差、及び左右端の視野の角度差が、それぞれ許容角度以内になる前記画像切り出し情報を決定する内視鏡装置の操作方法。 An observation optical system and a solid-state imaging element that is positioned and fixed relative to the observation optical system and forms an optical image by the observation optical system, and a plurality of photoelectric conversion elements that photoelectrically convert the optical image Is an operation method of an endoscope apparatus including: an imaging unit including a solid-state imaging device in which an image is arranged; and an image processing unit that inputs an image corresponding to an effective pixel area of the solid-state imaging device from the solid-state imaging device. And
The imaging unit imaging a chart having an index indicating a viewing angle;
Determining image cutout information for specifying an image cutout area for cutting out an image corresponding to a display area to be displayed on a monitor from an image corresponding to a displayable pixel area of the solid-state imaging device;
Storing the determined image cutout information in a storage unit,
The step of determining the image cut-out information is based on the image acquired by the step of imaging the chart, and the angle difference between the visual fields at the upper and lower ends of the image corresponding to the display area, and the angle difference between the visual fields at the left and right ends, An operation method of an endoscope apparatus for determining the image cut-out information that is within an allowable angle.
前記撮像部が、視野の角度を示す指標を有するチャートを撮像するステップと、
前記固体撮像素子の表示可能画素エリアに対応する画像から、モニタに表示する表示エリアに対応する画像を切り出すための画像切り出し領域を特定する画像切り出し情報を決定するステップと、
前記決定した画像切り出し情報を、記憶部に記憶させるステップと、を含み、
前記画像切り出し情報を決定するステップは、前記チャートを撮像するステップにより取得した画像に基づいて、前記表示エリアに対応する画像の上端、下端、左端、及び右端の視野の角度が、それぞれ許容角度以内になる前記画像切り出し情報を決定する内視鏡装置の操作方法。 An observation optical system and a solid-state imaging element that is positioned and fixed relative to the observation optical system and forms an optical image by the observation optical system, and a plurality of photoelectric conversion elements that photoelectrically convert the optical image Is an operation method of an endoscope apparatus including: an imaging unit including a solid-state imaging device in which an image is arranged; and an image processing unit that inputs an image corresponding to an effective pixel area of the solid-state imaging device from the solid-state imaging device. And
The imaging unit imaging a chart having an index indicating a viewing angle;
Determining image cutout information for specifying an image cutout area for cutting out an image corresponding to a display area to be displayed on a monitor from an image corresponding to a displayable pixel area of the solid-state imaging device;
Storing the determined image cutout information in a storage unit,
In the step of determining the image cutout information, based on the image acquired in the step of capturing the chart, the angles of the visual field at the upper end, the lower end, the left end, and the right end of the image corresponding to the display area are each within an allowable angle. The operation method of the endoscope apparatus for determining the image cutout information.
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