JPWO2018043428A1 - 内視鏡および内視鏡システム - Google Patents
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Abstract
Description
〔内視鏡システムの構成〕
図1は、本発明の実施の形態1に係る内視鏡システムの全体構成を模式的に示す概略図である。図1に示す内視鏡システム1は、被検体の体内を撮像して画像データを生成する内視鏡2(スコープ)と、内視鏡2が生成した画像データに対して所定の画像処理を施すプロセッサ6(制御装置)と、プロセッサ6が画像処理を施した画像データに対応する画像を表示する表示装置7と、内視鏡2に照明光を供給する光源装置8と、を備える。
まず、内視鏡2の構成について説明する。図2に示す内視鏡2は、撮像部20と、撮像制御部21と、照明部22と、伝送ケーブル3と、コネクタ部5と、を備える。
次に、プロセッサ6の構成について説明する。プロセッサ6は、タイミング生成部61と、画像処理部62と、明るさ検出部63と、入力部64と、プロセッサ制御部65と、記録部66と、を備える。
次に、光源装置8の構成について説明する。光源装置8は、光源81と、光源ドライバ82と、集光レンズ83と、照明制御部84と、を備える。
次に、内視鏡2の動作について説明する。以下においては、従来の内視鏡システムの動作を説明後、本実施の一形態に係る内視鏡システム1の動作について説明する。図3は、従来の内視鏡システムが低輝度時における動作を模式的に示すタイミングチャートを示す図である。図4は、従来の内視鏡システムが高輝度時における動作を模式的に示すタイミングチャートを示す図である。図3および図4において、上段から(a)がクロック信号を示し、(b)が垂直同期信号のタイミング(VD)を示し、(c)が画像処理部の動作、(d)が光源の調光タイミング、(e)が垂直同期信号、(f)が画像データ(画像信号)の読み出しタイミング、(g)が画素の露光量、(h)が画素の水平ラインの読み出しタイミング、(i)が画像データのフレームのタイミング、(j)が画像データのイメージを示す。なお、図3および図4において、水平方向のライン数を模式的に11ラインとして説明する。
まず、従来の内視鏡システムの低輝度における動作について説明する。図3に示すように、従来の内視鏡システムは、低照度時に、光源がPWM調光を行っている場合において、撮像素子にCMOSイメージャを用いてローリングシャッタ方式によって被写体の撮像を行っているとき、調光タイミングと映像信号の読み出しタイミングとがずれることによって、撮像素子によって生成された画像データに対応する画像内に大きな輝度差が発生する。
次に、本実施の形態1に係る内視鏡システム1の動作タイミングについて説明する。図5は、内視鏡システム1が低輝度時における動作を模式的に示すタイミングチャートを示す図である。図6は、内視鏡システム1が高輝度時における動作を模式的に示すタイミングチャートを示す図である。図5および図6において、上段から(a)がクロック信号を示し、(b)が第1の垂直同期信号のタイミング(第1VD)を示し、(c)が画像処理部の動作、(d)が光源の調光タイミング、(e)が第2の垂直同期信号(第2VD)、(f)が画像信号の読み出しタイミング、(g)が画素の露光量、(h)が画素の水平ラインの読み出しタイミング、(i)が画像データのフレームのタイミング、(j)が画像データのイメージを示す。なお、図5および図6において、水平方向のライン数を模式的に11ラインとして説明する。また、以下において、低輝度時とは、被写体が高輝度の状態(表示装置7の画像が明るい状態)であって、読み出し期間において一定時間だけPWM調光による点灯を行わない消灯期間を有する状態である。さらに、高輝度時とは、被写体が低輝度の状態(表示装置7の画像が非常に暗い状態)であって、読み出し期間であってもPWM調光による点灯(連続照明)を行う状態である。即ち、光源装置8が出射する照明光の開始タイミングとは、光源装置8がPWM調光による照明光の点灯を一定期間だけ行う際の照明光の点灯を開始する時刻である。さらに、光源装置8が出射する照明光の終了タイミングとは、光源装置8がPWM調光による照明光の点灯を一定期間行った後に照明光を消灯する時刻である。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態2は、上述した実施の形態1に係る内視鏡システム1と同一の構成を有し、低照度時における動作が異なる。具体的には、上述した実施の形態1では、光源装置8が出射する照明光の終了タイミングと読み出し部202bが受光部202aから電気信号を読み出すタイミング(露光期間終了タイミング)とが合うようにタイミング制御部511が第2の垂直同期信号を生成して撮像制御部21へ送信していたが、本実施の形態2では、光源装置が出射する照明光の開始タイミングと読み出し部が受光部から電気信号の読み出しを終了する終了タイミング(露光期間開始タイミング)とが合うようにタイミング制御部が第2の垂直同期信号を生成して撮像制御部へ送信する。このため、以下においては、本実施の形態2に係る内視鏡システムが実効する低照度時における動作について説明する。なお、上述した実施の形態1に係る内視鏡システム1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施の形態2に係る内視鏡システム1の動作タイミングについて説明する。図7は、内視鏡システムが低照度時における動作を模式的に示すタイミングチャートを示す図である。図7において、上段から(a)がクロック信号を示し、(b)が第1の垂直同期信号のタイミング(第1VD)を示し、(c)が画像処理部の動作、(d)が光源の調光タイミング、(e)が第2の垂直同期信号(第2VD)、(f)が画像信号の読み出しタイミング、(g)が画素の露光量、(h)が画素の水平ラインの読み出しタイミング、(i)が画像データのフレームのタイミング、(j)が画像データのイメージを示す。なお、図7において、水平方向のライン数を模式的に11ラインとして説明する。
また、本発明の実施の形態では、光源装置がプロセッサの制御のもと、PWM調光を行っていたが、PNM(Pulse Number Modulation)調光であっても適用することができる。
2 内視鏡
3 伝送ケーブル
4 操作部
5 コネクタ部
6 プロセッサ
7 表示装置
8 光源装置
20 撮像部
21 撮像制御部
22 照明部
25 ライトガイド
51 FPGA部
52 撮像素子駆動部
53 受信部
54 信号処理部
61 タイミング生成部
62 画像処理部
63 明るさ検出部
64 入力部
65 プロセッサ制御部
66 記録部
81 光源
82 光源ドライバ
83 集光レンズ
84 照明制御部
100 挿入部
101 先端部
102 基端
201 光学系
202 撮像素子
202a 受光部
202b 読み出し部
511 タイミング制御部
512 送信制御部
513 画像データ記録部
514 送信部
515 プロセッサ検出部
661 プロセッサID記録部
Claims (7)
- 照明光を間欠的に出射可能な光源装置からの前記照明光を導光して被写体に向けて照射する照明部と、
光を受光して光電変換を行うことによって電気信号を生成する複数の画素が2次元マトリックス状に配置されてなる受光部と、前記複数の画素の各々から水平ライン毎に前記電気信号を順次読み出す読み出し部と、を有する撮像素子と、
外部のプロセッサから入力される第1の垂直同期信号と前記照明光による前記撮像素子に対する露光の基準タイミングとに基づいて、前記読み出し部が前記電気信号を読み出すタイミングを制御するための第2の垂直同期信号を生成する生成部と、
前記第2の垂直同期信号に基づいて、前記読み出し部に前記電気信号を順次読み出させる撮像制御部と、
を備えることを特徴とする内視鏡。 - 前記生成部は、前記第1の垂直同期信号に対して、所定時間遅延させた前記第2の垂直同期信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。
- 前記生成部は、前記光源装置が出射する前記照明光の終了タイミングと前記読み出し部が前記電気信号の読み出しを開始する開始タイミングとが合うように前記第2の垂直同期信号を生成し、
前記撮像制御部は、前記第2の垂直同期信号に基づいて、前記照明部の消灯期間に前記読み出し部に前記電気信号を順次読み出させることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。 - 前記生成部は、前記光源装置が出射する前記照明光の開始タイミングと前記読み出し部が前記電気信号の読み出しを終了する終了タイミングとが合うように前記第2の垂直同期信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。
- 前記撮像素子の1フレーム毎に前記電気信号を記録する記録部と、
前記記録部が記録する1フレーム毎の前記電気信号を外部へ送信可能な送信部と、
前記第1の垂直同期信号に同期して前記記録部が記録する1フレーム分の前記電気信号を前記送信部に送信させる送信制御部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。 - 当該内視鏡が接続される前記プロセッサの種別を検出する検出部をさらに備え、
前記生成部は、前記検出部が検出した前記種別と前記第1の垂直同期信号に基づいて、前記第2の垂直同期信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。 - 請求項1に記載の内視鏡と、
照明光を間欠的に出射可能な光源装置と、
前記内視鏡が生成した前記電気信号に対して、所定の画像処理を施すプロセッサと、
を備え、
前記光源装置は、前記撮像素子の1フレーム毎にPWM調光を行うことを特徴とする内視鏡システム。
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