JPWO2018096771A1 - 内視鏡システム - Google Patents

Abstract

撮像システムは、撮像素子を備える撮像装置内に設けられており、前記撮像素子が撮像した画像の補正に用いる第１の非圧縮データのデータ容量を圧縮した圧縮データを記憶している記憶部と、前記記憶部から前記圧縮データを読み出し、前記圧縮データを前記第１の非圧縮データに復元する復元回路と、前記復元回路が復元した前記第１の非圧縮データを用いて、前記撮像素子が撮像した画像を補正する画像補正部と、を備える。これにより、撮像装置からプロセッサへ転送するデータ容量が増大してもデータ転送時間が増大することを抑制することができる撮像システムを提供する。

Description

本発明は、撮像システム及び撮像装置に関する。

従来、医療分野においては、患者等の被検体の臓器を観察する際に内視鏡システムが用いられている。内視鏡システムは、被検体の体内に挿入され被検体内を撮像して映像信号を出力する撮像装置である内視鏡と、内視鏡が出力した映像信号に所定の画像処理を行うプロセッサと、を備える。

内視鏡システムでは、内視鏡をプロセッサに接続すると、内視鏡固有の情報を内視鏡からプロセッサに転送する。例えば、特許文献１には、内視鏡のＲＯＭからプロセッサ装置のＣＰＵにスコープ識別情報を転送する構成が開示されている。

特開２００９−２１３７４２号公報

ところで、内視鏡が撮像した画像の補正に用いるデータを内視鏡からプロセッサに転送する場合がある。近年、内視鏡システムの高画質化に伴い、内視鏡が撮像した画像の補正に用いるデータのデータ容量も増大している。その結果、内視鏡からプロセッサに転送するデータ容量が増大し、内視鏡からプロセッサへのデータ転送にかかる時間（データ転送時間）が増大してしまう。データ転送時間が増大すると、転送期間中は内視鏡を用いた観察を行うことができないので、転送するデータ容量が増大してもデータ転送時間が増大することを抑制することが求められている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、撮像装置からプロセッサへ転送するデータ容量が増大してもデータ転送時間が増大することを抑制することができる撮像システム及び撮像装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る撮像システムは、撮像素子を備える撮像装置内に設けられており、前記撮像素子が撮像した画像の補正に用いる第１の非圧縮データのデータ容量を圧縮した圧縮データを記憶している記憶部と、前記記憶部から前記圧縮データを読み出し、前記圧縮データを前記第１の非圧縮データに復元する復元回路と、前記復元回路が復元した前記第１の非圧縮データを用いて、前記撮像素子が撮像した画像を補正する画像補正部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る撮像システムは、前記記憶部は、前記撮像素子が撮像した画像の補正に用いる前記第１の非圧縮データとは異なる第２の非圧縮データを記憶しており、前記記憶部から前記圧縮データと前記第２の非圧縮データとを読み出し、前記圧縮データを選択的に前記復元回路に出力する復元選択回路を備えることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る撮像システムは、前記画像補正部は、前記復元回路が復元した前記第１の非圧縮データと、前記記憶部から読み出した前記第２の非圧縮データとを用いて、前記撮像素子が撮像した画像を補正することを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る撮像システムは、前記圧縮データは、前記第１の非圧縮データの各画素に対応する値から算出した相対値又は差分値を用いて、前記第１の非圧縮データを圧縮したデータであり、前記復元回路は、前記圧縮データを各画素に対応する絶対値に復元することを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る撮像システムは、前記第１の非圧縮データは、前記撮像素子が撮像した画像の全画素に対して画素毎にそれぞれ異なる補正を行う場合に用いるパラメータであることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る撮像システムは、前記第１の非圧縮データは、前記撮像素子の画素毎の感度のばらつきをそれぞれ補正するためのパラメータであることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る撮像装置は、撮像素子が撮像した画像の補正に用いる第１の非圧縮データのデータ容量を圧縮した圧縮データを記憶している記憶部と、当該撮像装置が接続されたプロセッサの種別を判定し、前記圧縮データの前記プロセッサへの転送を制御する転送制御回路と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、撮像装置からプロセッサへ転送するデータ容量が増大してもデータ転送時間が増大することを抑制することができる撮像システム及び撮像装置を実現することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る内視鏡システムの構成を示す模式図である。 図２は、図１に示す記憶部に記憶されているデータを説明するための図である。 図３は、本発明の実施の形態の変形例１に係る内視鏡システムの構成を示す模式図である。 図４は、本発明の実施の形態の変形例２に係る内視鏡システムの構成を示す模式図である。

以下に、図面を参照して本発明に係る撮像システム及び撮像装置の実施の形態を説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。以下の実施の形態においては、内視鏡システム及び内視鏡を例示して説明するが、本発明は、撮像システム及び撮像装置一般に適用することができる。

また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る内視鏡システムの構成を示す模式図である。図１に示すように、実施の形態に係る撮像システムとしての内視鏡システム１は、撮像装置としての内視鏡２と、プロセッサ３と、光源部４と、表示部５と、を備える。

〔内視鏡の構成〕
内視鏡２は、被検体の体腔内に軟性の先端部を挿入することによって観察対象である被検体を撮像して映像信号を出力する。内視鏡２は、被検体を撮像して映像信号を出力する撮像素子２１と、プロセッサ３の制御に応じて撮像素子２１を駆動させる制御部２２と、内視鏡２の識別情報等を記憶する記憶部２３と、を備える。

撮像素子２１は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサで構成される。撮像素子２１は、不図示の対物光学系が集光した光を受光して電気信号に光電変換して所定の信号処理を施したデジタルの映像信号を出力する。

制御部２２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の汎用プロセッサ、又はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の特定の機能を実行する各種演算回路等の専用プロセッサによって構成される。制御部２２は、プロセッサ３から出力された撮像素子２１の撮像を制御する信号に応じて撮像素子２１を制御する。制御部２２は、内視鏡２が接続されたプロセッサ３の種別を判定し、後述する圧縮データのプロセッサ３への転送を制御する転送制御回路２２１を有する。具体的には、転送制御回路２２１は、内視鏡２が接続されたプロセッサ３が、圧縮データを用いて画像処理を行うことができる機種である場合には、プロセッサ３に圧縮データを転送し、内視鏡２が接続されたプロセッサ３が、圧縮データを用いて画像処理を行うことができない機種である場合には、プロセッサ３に圧縮データを転送しない。なお、制御部２２は、ＣＰＵにＦＰＧＡを組み合わせた専用デバイスで構成されてもよく、本デバイス内におけるプログラムの異常検知を行うために専用デバイスに対して内蔵型のウォッチドックタイマを搭載し、プログラムの暴走を監視する際に、専用デバイスの外部にウォッチドックタイマ監視用のＩＣを用いて２重の監視構成をとってもよい。具体的には、外部に設けられたウォッチドックタイマ監視用のＩＣにおけるリセット監視時間は、内蔵型のウォッチドックタイマにおけるリセット・再起動時間よりも長く設定する構成をとる。

記憶部２３は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を用いて実現される。記憶部２３は、撮像素子２１を備える内視鏡２内に設けられている。記憶部２３は、内視鏡２の識別情報を記憶するとともに、撮像素子２１が撮像した画像の補正に用いるデータを記憶している。

図２は、図１に示す記憶部に記憶されているデータを説明するための図である。図２に示すように、記憶部２３は、撮像素子２１が撮像した画像の補正に用いる非圧縮データであるデータＡ、Ｂ、Ｃ１のうち、データＡ及びデータＢを非圧縮データ（第２の非圧縮データ）として記憶している。さらに、記憶部２３は、非圧縮データ（第１の非圧縮データ）であるデータＣ１のデータ容量を圧縮した圧縮データであるデータＣ２を記憶している。なお、データ圧縮の形式は、特に限定されないが、データＣ１の各画素に対応する値から算出した相対値又は差分値をデータＣ２として記憶部２３に記憶させることにより、データ容量を圧縮することができる。また、データＣ１をハフマン符号化により圧縮したデータをデータＣ２として記憶部２３に記憶させてもよい。

非圧縮データ（データＡ及びデータＢ）は、例えば白傷補正や黒傷補正に用いるパラメータである。

非圧縮データであるデータＣ１は、撮像素子２１が撮像した画像の全画素に対して画素毎にそれぞれ異なる補正を行う場合に用いるパラメータである。具体的には、データＣ１は、撮像素子２１のベイヤー配列のカラーフィルタや撮像素子２１の各画素の感度に起因する撮像素子２１の画素毎の感度のばらつきをそれぞれ補正するためのパラメータである。なお、画素毎に異なるパラメータであり、図２に示すようにデータ容量が大きいデータであるデータＣ１を圧縮することにより、全データ容量を効率的に圧縮することができる。

〔プロセッサの構成〕
図１に示すプロセッサ３は、内視鏡２が出力した映像信号に所定の画像処理を施して画像信号を出力するとともに、内視鏡システム１全体の動作を統括的に制御する。プロセッサ３は、内視鏡システム１全体の動作を制御する制御部３１と、内視鏡２が出力した映像信号を記憶する記憶部３２と、内視鏡２が出力した映像信号に所定の画像処理を施す画像処理部３３と、を備える。

制御部３１は、ＣＰＵ等の汎用プロセッサ、又はＡＳＩＣやＦＰＧＡ等の特定の機能を実行する各種演算回路等の専用プロセッサによって構成される。制御部３１は、各構成部の駆動制御、及び各構成部に対する情報の入出力制御などを行う。また、制御部３１は、内視鏡２の撮像素子２１の撮像を制御する。

記憶部３２は、内視鏡システム１の作動方法を実行するための作動プログラムを含む各種プログラムを記憶する。作動プログラムは、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶して広く流通させることも可能である。なお、上述した各種プログラムは、通信ネットワークを介してダウンロードすることによって取得することも可能である。ここでいう通信ネットワークは、例えば既存の公衆回線網、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等によって実現されるものであり、有線、無線を問わない。

以上の構成を有する記憶部３２は、各種プログラム等が予めインストールされたＲＯＭ、及び各処理の演算パラメータやデータ等を記憶するＲＡＭ等を用いて実現される。

画像処理部３３は、ＣＰＵ等の汎用プロセッサ、又はＡＳＩＣやＦＰＧＡ等の特定の機能を実行する各種演算回路等の専用プロセッサによって構成される。画像処理部３３は、デジタルの映像信号に対して、同時化処理、ホワイトバランス（ＷＢ）調整処理、ゲイン調整処理、ガンマ補正処理、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換処理等の画像処理を行って画像信号に変換して出力する。

画像処理部３３は、復元選択回路３３１と、復元回路３３２と、画像補正部３３３と、を有する。

復元選択回路３３１は、記憶部２３から圧縮データであるデータＣ２と非圧縮データであるデータＡ及びデータＢとを読み出し、圧縮データであるデータＣ２を選択的に復元回路３３２に出力する。

復元回路３３２は、記憶部２３から復元選択回路３３１を介して圧縮データであるデータＣ２を読み出し、圧縮データであるデータＣ２を非圧縮データであるデータＣ１に復元する。具体的には、復元回路３３２は、例えば各画素に対応する値から算出した相対値又は差分値である圧縮データを、各画素に対応する絶対値に復元する。

画像補正部３３３は、復元回路３３２が復元した非圧縮データであるデータＣ１を用いて、撮像素子２１が撮像した画像を補正する。具体的には、画像補正部３３３は、撮像素子２１の各画素の感度に起因する撮像素子２１の画素毎の感度のばらつきをそれぞれ補正するためのパラメータであるデータＣ１を用いて、撮像素子２１が撮像した画像を補正する。また、画像補正部３３３は、記憶部２３から読み出した非圧縮データであるデータＡ及びデータＢを用いて、撮像素子２１が撮像した画像に白傷補正や黒傷補正を施す。

〔その他の構成〕
光源部４は、内視鏡２の先端から出射する照明光又は励起光を発生する光源である。光源部４は、制御部３１からの制御信号に応じて照明光又は励起光を出力する。光源部４は、例えば、白色照明光を出力する白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を備える。光源部４は、特殊観察光を出力する特殊観察光源を備えていてもよい。

表示部５は、映像ケーブルを介してプロセッサ３が生成した画像信号をプロセッサ３から受信して表示する機能を有する。表示部５は、液晶、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等の表示ディスプレイを有する。

以上説明したように、本実施の形態に係る内視鏡システム１では、データＣ１が圧縮されているため、内視鏡２からプロセッサ３へ転送するデータのデータ容量の増大を抑制することができ、内視鏡２からプロセッサ３へのデータ転送時間の増大を抑制することができる。

（変形例１）
図３は、本発明の実施の形態の変形例１に係る内視鏡システムの構成を示す模式図である。図３に示すように、内視鏡システム１Ａにおいて、プロセッサ３Ａの画像処理部３３Ａは、復元選択回路を有しない。一方、内視鏡２とプロセッサ３Ａとの間に配置された中間装置６Ａは、復元選択回路６１Ａを有する。このように、プロセッサが復元選択回路を有しない構成であってもよい。

（変形例２）
図４は、本発明の実施の形態の変形例２に係る内視鏡システムの構成を示す模式図である。図４に示すように、内視鏡システム１Ｂにおいて、プロセッサ３Ｂの画像処理部３３Ｂは、復元選択回路及び復元回路を有しない。一方、内視鏡２とプロセッサ３Ｂとの間に配置された中間装置６Ｂは、復元選択回路６１Ｂ及び復元回路６２Ｂを有する。このように、プロセッサが復元選択回路及び復元回路を有しない構成であってもよい。

なお、実施の形態では、一部のデータ（データＣ１）のみを圧縮する構成を説明したが、全ての非圧縮データを圧縮して記憶部２３に記憶させてもよい。その場合、復元選択回路は不要となり、復元回路が記憶部２３から読み出した全ての圧縮データを非圧縮データに復元する。

また、実施の形態では、撮像システムとして、挿入部が軟性である内視鏡が適用される内視鏡システムについて説明したが、もちろん、挿入部が硬性である内視鏡が適用される内視鏡システムでもよい。また、撮像装置として、挿入部先端に撮像素子を設けた内視鏡に限らず、ファイバースコープや光学視管などの光学式内視鏡の接眼部カメラヘッドを接続する構成であってもよい。さらに、撮像システムとして、医療用の内視鏡システムに限らず、工業用の内視鏡システムに適用してもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細及び代表的な実施の形態に限定されるものではない。従って、添付のクレーム及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１、１Ａ、１Ｂ 内視鏡システム
２ 内視鏡
３、３Ａ、３Ｂ プロセッサ
４ 光源部
５ 表示部
６Ａ、６Ｂ 中間装置
２１ 撮像素子
２２、３１ 制御部
２３、３２ 記憶部
３３、３３Ａ、３３Ｂ 画像処理部
６１Ａ、６１Ｂ、３３１ 復元選択回路
６２Ｂ、３３２ 復元回路
２２１ 転送制御回路
３３３ 画像補正部

Claims (7)

1. 撮像素子を備える撮像装置内に設けられており、前記撮像素子が撮像した画像の補正に用いる第１の非圧縮データのデータ容量を圧縮した圧縮データを記憶している記憶部と、
   前記記憶部から前記圧縮データを読み出し、前記圧縮データを前記第１の非圧縮データに復元する復元回路と、
   前記復元回路が復元した前記第１の非圧縮データを用いて、前記撮像素子が撮像した画像を補正する画像補正部と、
   を備えることを特徴とする撮像システム。
2. 前記記憶部は、前記撮像素子が撮像した画像の補正に用いる前記第１の非圧縮データとは異なる第２の非圧縮データを記憶しており、
   前記記憶部から前記圧縮データと前記第２の非圧縮データとを読み出し、前記圧縮データを選択的に前記復元回路に出力する復元選択回路を備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
3. 前記画像補正部は、前記復元回路が復元した前記第１の非圧縮データと、前記記憶部から読み出した前記第２の非圧縮データとを用いて、前記撮像素子が撮像した画像を補正することを特徴とする請求項２に記載の撮像システム。
4. 前記圧縮データは、前記第１の非圧縮データの各画素に対応する値から算出した相対値又は差分値を用いて、前記第１の非圧縮データを圧縮したデータであり、
   前記復元回路は、前記圧縮データを各画素に対応する絶対値に復元することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の撮像システム。
5. 前記第１の非圧縮データは、前記撮像素子が撮像した画像の全画素に対して画素毎にそれぞれ異なる補正を行う場合に用いるパラメータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の撮像システム。
6. 前記第１の非圧縮データは、前記撮像素子の画素毎の感度のばらつきをそれぞれ補正するためのパラメータであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の撮像システム。
7. 撮像素子が撮像した画像の補正に用いる第１の非圧縮データのデータ容量を圧縮した圧縮データを記憶している記憶部と、
   当該撮像装置が接続されたプロセッサの種別を判定し、前記圧縮データの前記プロセッサへの転送を制御する転送制御回路と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。

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