摄像装置制造方法
【专利摘要】摄像装置将从用于对属于传感器部的读出对象区域的多个水平行中的、最初读出的水平行上的多个像素进行曝光的曝光期间的开始时刻到该水平行上的各像素生成的像素信息的读出完成为止作为1帧期间，按照具有至少2帧期间的长度的照明期间，与从传感器部最初读出的水平行的曝光期间的开始同步地，依次射出多种照明光，进行将与在照明期间的最后的1帧期间内由传感器部读出的像素信息对应的图像数据从规定的处理对象中除外的控制，另一方面，进行取得与在照明期间的其他帧期间内由传感器部读出的像素信息对应的图像数据并实施规定的处理的控制。
【专利说明】摄像装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有摄像元件的摄像装置，该摄像元件能够从摄像用的多个像素中的被任意指定为读出对象的像素输出光电转换后的电信号作为像素信息。
【背景技术】
[0002]以往，在医疗领域中，在对患者等被检体的脏器进行观察时使用内窥镜系统。内窥镜系统具有:插入部，其例如呈细长形状且具有挠性，被插入被检体的体腔内；摄像部，其设置在插入部的前端，对体内图像进行摄像；以及显示部，其能够显示摄像部进行摄像而得到的体内图像。在使用内窥镜系统取得体内图像时，在将插入部插入被检体的体腔内后，从该插入部的前端对体腔内的活体组织照射白色光等照明光，摄像部对体内图像进行摄像。医师等用户根据显示部显示的体内图像进行被检体的脏器的观察。
[0003]在使用内窥镜系统进行观察的情况下，有时在规定定时切换多种照明。作为这样的照明方式，例如，公知有依次切换红(R)、绿(G)、蓝(B)这三色成分的照明光的面顺次方式(例如参照专利文献1)。在该技术中，通过使用CCD( Charge Coupled Device:电荷f禹合器件)图像传感器，单独进行依次切换的照明光下的图像的摄像。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1: 日本特开2006-280465号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题
[0008]但是，也考虑在内窥镜系统的摄像部中应用CMOS (Complementary Metal OxideSemiconductor:互补金属氧化物半导体)图像传感器。由于CMOS图像传感器能够任意地设定基于像素中蓄积的电荷的像素信息的读出方式，所以，与同时读出全部像素的CCD图像传感器相比，能够进行多种摄像。然而，另一方面，由于使用焦平面式的电子快门，所以每个水平行的读出定时不同。
[0009]在应用了 CMOS图像传感器的内窥镜系统中，当按照摄像图像的帧率来切换上述多种照明时，有时曝光期间会跨越彼此不同的照明期间。这种情况下，存在得到在所取得的图像中混合了 2种照明光的图像的问题。为了解决该问题，需要在确保曝光的同时性的期间(消隐期间)内进行摄像，但是，该情况下，由于曝光时间受到制约，所以，无法确保足够的感光度。
[0010]本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供如下的摄像装置:虽然使用CMOS图像传感器，但是能够在切换多种照明的条件下以确保足够的感光度的方式大致同时地对与各照明对应的图像进行摄像。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]为了解决上述课题并达到目的，本发明的摄像装置的特征在于，该摄像装置具有:光源部，其能够射出多种照明光；传感器部，其将分别通过接收光并进行光电转换而生成电信号的多个像素配置在二维面上，能够将所述多个像素中的被任意地设定为读出对象区域的像素生成的电信号作为像素信息，按照每行依次读出多个水平行；光源控制部，其将从用于对属于所述传感器部的所述读出对象区域的所述多个水平行中的最初读出的水平行上的多个所述像素进行曝光的曝光期间的开始时刻到该水平行上的各像素生成的所述像素信息的读出完成为止作为1帧期间，对所述光源部进行控制，使得所述光源部按照具有至少2帧期间的长度的照明期间，与从所述传感器部最初读出的所述水平行的所述曝光期间的开始同步地，依次射出所述多种照明光；以及控制部，其进行将与在所述照明期间的最后的1帧期间内由所述传感器部读出的所述像素信息对应的图像数据从规定的处理对象中除外的控制，另一方面，进行取得与在所述照明期间的其他帧期间内由所述传感器部读出的所述像素信息对应的图像数据并实施所述规定处理的控制。
[0013]并且，本发明的摄像装置的特征在于，在上述发明中，所述控制部进行不取得与在所述照明期间的最初的1帧期间内由所述传感器部读出的所述像素信息对应的图像数据的控制。
[0014]并且，本发明的摄像装置的特征在于，在上述发明中，所述摄像装置还具有插值图像生成部，该插值图像生成部通过使用基于在包含切换所述照明光的定时的期间内由所述传感器部接收到的光的像素信息，生成对由所述控制部取得的图像数据中的在时间上前后取得的2个图像数据进行插值的插值图像数据。
[0015]并且， 本发明的摄像装置的特征在于，在上述发明中，根据所述多种照明光中的每一种照明光确定的照明期间的长度全部为2帧期间，所述插值图像生成部通过使用在所述照明期间的最后的帧期间内取得的图像数据、和在取得该图像数据的前后的帧期间内由所述传感器部分别读出的2个画面的所述像素信息，生成插值图像数据。
[0016]并且，本发明的摄像装置的特征在于，在上述发明中，根据所述多种照明光中的每一种照明光确定的照明期间的长度彼此相等。
[0017]并且，本发明的摄像装置的特征在于，在上述发明中，所述光源部能够射出红色光、绿色光和蓝色光作为所述照明光，所述光源控制部使所述光源部依次射出所述红色光、所述绿色光和所述蓝色光。
[0018]并且，本发明的摄像装置的特征在于，在上述发明中，所述光源部能够射出白色光和具有与该白色光不同的分光特性的光作为所述照明光，所述光源控制部使所述光源部在连续射出作为特定波段的光的特殊光的中途间歇性地射出所述白色光。
[0019]发明效果
[0020]根据本发明，将从用于对属于传感器部的读出对象区域的多个水平行中的、最初读出的水平行上的多个像素进行曝光的曝光期间的开始时刻到该水平行上的各像素生成的像素信息的读出完成为止作为1帧期间，按照具有至少2帧期间的长度的照明期间，与从传感器部最初读出的水平行的曝光期间的开始同步地，依次射出所述多种照明光，进行将与在照明期间的最后的1帧期间内由传感器部读出的像素信息对应的图像数据从规定的处理对象中除外的控制，另一方面，进行取得与在照明期间的其他帧期间内由传感器部读出的像素信息对应的图像数据并实施规定的处理的控制，所以，能够仅取得在单一照明下进行摄像而得到的图像数据。因此，虽然使用CMOS型的摄像元件，但是能够以确保足够的感光度的方式大致同时地对周期性地切换的多种照明下的图像进行摄像。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是示出作为本发明的实施方式1的摄像装置的内窥镜系统的概略结构的图。
[0022]图2是说明本发明的实施方式1的内窥镜系统所具有的内窥镜的前端部的内部结构的概略的剖视图。
[0023]图3是示出本发明的实施方式1的内窥镜系统的主要部分的功能结构的框图。
[0024]图4是示意地示出本发明的实施方式1的内窥镜系统能够执行的图像取得方法的概要的图。
[0025]图5是示意地示出本发明的实施方式1的内窥镜系统的特征性的图像取得方法的概要的图。
[0026]图6是示出作为本发明的实施方式1的变形例1-1的摄像装置的内窥镜系统的概略结构的图。
[0027]图7是示意地示出作为本发明的实施方式1的变形例1-1的摄像装置的内窥镜系统的特征性的图像取得方法的概要的图。
[0028]图8是示出本发明的实施方式2的内窥镜系统的主要部分的功能结构的框图。
[0029]图9是示意地示出本发明的实施方式2的内窥镜系统的特征性的图像取得方法的概要的图。
[0030]图10是示意地示出本发明的实施方式2的变形例2-1的内窥镜系统的特征性的图像取得方法的概要的图。
[0031]图11是示意地示出本发明的实施方式3的内窥镜系统的特征性的图像取得方法的概要的图。
[0032]图12是示意地示出本发明的实施方式3的变形例3-1的内窥镜系统的特征性的图像取得方法的概要的图。
【具体实施方式】
[0033]下面，参照附图对用于实施本发明的方式(以下称为“实施方式”)进行说明。另外，以下说明中参照的附图是示意性的，在不同附图中示出相同物体的情况下，有时尺寸和比例尺等也不同。
[0034](实施方式1)
[0035]图1是示出作为本发明的实施方式1的摄像装置的内窥镜系统的概略结构的图。该图所示的内窥镜系统1具有:内窥镜2，其通过将前端部插入被检体的体腔内，对被检体的体内图像进行摄像；控制装置4，其具有对内窥镜2取得的体内图像实施处理的功能，并且具有总括地控制内窥镜系统1整体的动作的功能；光源装置6，其产生从内窥镜2的前端射出的照明光；以及显示装置8，其显示由控制装置4实施了图像处理后的体内图像。
[0036]内窥镜2具有:呈细长形状的插入部21，其具有挠性；操作部22，其与插入部21的基端侧连接，受理操作信号的输入；通用缆线23，其从操作部22向与插入部21延伸的方向不同的方向延伸，内置有与控制装置4和光源装置6连接的各种缆线；以及连接器部24，其设置在通用缆线23的前端部，分别建立内窥镜2与控制装置4和光源装置6之间的连接。[0037]插入部21具有内置了后述摄像元件的前端部25、由多个弯曲件构成的弯曲自如的弯曲部26、与弯曲部26的基端侧连接且具有挠性的长条状的挠性管部27。
[0038]图2是说明前端部25的内部结构的概略的剖视图。如图2所示，前端部25具有:光导251，其使用玻璃纤维等构成，成为光源装置6产生的光的导光路；照明透镜252，其设置在光导251的前端；用于会聚光的光学系统253 ;摄像元件254，其设置在光学系统253的成像位置，接收由光学系统253会聚的光并将其光电转换为电信号，实施规定的信号处理；以及处置器具通道255，其供内窥镜2用的处置器具穿过。
[0039]光学系统253由2个透镜253a、253b构成。另外，构成光学系统253的透镜的种类和数量不限于图2所示的情况。
[0040]图3是示出内窥镜系统1的主要部分的功能结构的框图。参照图3对摄像元件254的结构进行说明。摄像元件254具有对来自光学系统253的光进行光电转换并输出电信号的传感器部254a、对由传感器部254a输出的电信号进行噪声去除和A/D转换的模拟前端(AFE)部254b、对由模拟前端部254b输出的数字信号进行并行/串行转换的P/S转换部254c、产生传感器部254a的驱动定时脉冲以及模拟前端部254b和P/S转换部254c中的各种信号处理用的脉冲的定时发生器254d、以及对摄像元件254的动作进行控制的摄像控制部 254e。摄像兀件 254 是 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体)图像传感器。
[0041]传感器部254a经由基板254S而与1C电路群254G连接。1C电路群254G具有多个1C电路，该多个1C电路具有模拟前端部254b、P/S转换部254c、定时发生器254d和摄像控制部254e的功能。
[0042]传感器部254a具有:受光部254f，其以二维矩阵状配设有分别具有蓄积与光量对应的电荷的光电二极管和对光电二极管蓄积的电荷进行放大的放大器的多个像素；以及读出部254g，其读出受光部254f的多个像素中的被任意地设定为读出对象的像素所生成的电信号作为像素信息。在受光部254f中，按照每个像素设置RGB单独的彩色滤光片，能够取得彩色图像。
[0043]模拟前端部254b具有降低信号中包含的噪声成分的噪声降低部254h、以及对降低噪声后的信号进行A/D转换的A/D转换部254i。噪声降低部254h例如使用相关双采样(Correleted Double Sampling)法进行噪声的降低。另外，也可以在噪声降低部254h与A/D转换部254i之间设置自动调整信号的增益并始终维持固定输出电平的AGC (Auto GainControl:自动增益控制)电路。
[0044]摄像控制部254e根据从控制装置4接收到的设定数据对前端部25的各种动作进行控制。摄像控制部254e是使用CPU (Central Proccessing Unit:中央处理单元)等构成的。
[0045]在设于基板254S上的电极254E上连接有捆束多个与控制装置4之间进行电信号的收发的信号线而构成的集合缆线256。多个信号线包括将摄像元件254输出的图像信号传送到控制装置4的信号线、将控制装置4输出的控制信号传送到摄像元件254的信号线等。
[0046]操作部22具有:弯曲旋钮28，其使弯曲部26在上下方向和左右方向上进行弯曲；处置器具插入部29，其将活检钳子、激光探针等处置器具插入体腔内；以及作为操作输入部的多个开关30，它们除了控制装置4、光源装置6以外，还输入送气单元、送水单元、送雾单元等周边设备的操作指示信号。从处置器具插入部29插入的处置器具经由前端部25的处置器具通道255而从开口部255a突出。
[0047]通用缆线23至少内置有光导251和集合缆线256。
[0048]连接器部24具有与控制装置4连接的电触点部241、以装卸自如的方式与光源装置6连接的光导连接器242、用于对前端部25的喷嘴输送空气的送气接头243。
[0049]接着，对控制装置4的结构进行说明。控制装置4具有S/P转换部41、图像处理部42、明亮度检测部43、调光部44、读出地址设定部45、驱动信号生成部46、输入部47、存储部48、控制部49和基准时钟生成部50。
[0050]S/P转换部41对从前端部25接收到的图像信号(数字信号)进行串行/并行转换。
[0051]图像处理部42根据从S/P转换部41输出的并行形式的图像信号，生成由显示装置8显示的体内图像。图像处理部42具有同时化部421、白平衡(WB)调整部422、增益调整部423、y校正部424、D/A转换部425、格式变更部426、采样用存储器427和静止图像用存储器428。
[0052]同时化部421将作为像素信息而输入的图像信号输入到按照每个像素设置的3个存储器(未图示)中，与由读出部254g读出的受光部254f的像素的地址对应地，依次更新各存储器的值并进行保持，并且，将这3个存储器的图像信号同时化为RGB图像信号。同时化部421将同时化后的RGB图像信号依次输出到白平衡调整部422，并且，将一部分RGB图像信号输出到采样用存储器427，以用于明亮度检测等的图像解析。
[0053]白平衡调整部422对RGB图像信号的白平衡进行调整。
[0054]增益调整部423进行RGB图像信号的增益调整。增益调整部423将进行了增益调整后的RGB信号输出到、校正部424，并且，将一部分RGB信号输出到静止图像用存储器428，以用于静止图像显示、放大图像显示或强调图像显示。
[0055]y校正部424与显示装置8对应地进行RGB图像信号的灰度校正(、校正)。
[0056]D/A转换部425将由Y校正部424输出的灰度校正后的RGB图像信号转换为模拟信号。
[0057]格式变更部426将转换为模拟信号后的图像信号变更为动态图像用的文件格式并将其输出到显示装置8。作为该文件格式，可以应用AVI形式、MPEG形式等。
[0058]明亮度检测部43根据由采样用存储器427保持的RGB图像信号来检测与各像素对应的明亮度级别，将检测到的明亮度级别记录在设于内部的存储器中，并且将其输出到控制部49。并且，明亮度检测部43根据检测到的明亮度级别计算增益调整值和光照射量，将增益调整值输出到增益调整部423，另一方面，将光照射量输出到调光部44。
[0059]调光部44在控制部`49的控制下，根据由明亮度检测部43计算出的光照射量，设定由光源装置6产生的光的类别、光量、发光定时等，将包含该设定的条件的光源同步信号发送到光源装置6。
[0060]读出地址设定部45具有对传感器部254a的受光部中的读出对象像素和读出顺序进行设定的功能。即，读出地址设定部45具有对模拟前端部254b要读出的传感器部254a的像素的地址进行设定的功能。并且，读出地址设定部45将所设定的读出对象像素的地址信息输出到同时化部421。
[0061]驱动信号生成部46生成用于驱动摄像元件254的驱动用定时信号，经由集合缆线256中包含的规定的信号线发送到定时发生器254d。该定时信号包含读出对象像素的地址 信息。
[0062]输入部47受理用于指示内窥镜系统I的动作的动作指示信号等各种信号的输入。
[0063]存储部48是使用闪存、DRAM (Dynamic Random Access Memory:动态随机存取存储器)等半导体存储器而实现的。存储部48存储用于使内窥镜系统I进行动作的各种程序、以及包含内窥镜系统I的动作所需要的各种参数等在内的数据。
[0064]控制部49是使用CPU等构成的，进行包含前端部25和光源装置6在内的各结构部的驱动控制、以及针对各结构部的信息的输入输出控制等。控制部49经由集合缆线256中包含的规定的信号线将摄像控制用的设定数据发送到摄像控制部254e。这里，设定数据包括用于指示摄像元件254的摄像速度(帧率)和从传感器部254a的任意像素读出像素信息的读出速度的指示信息、以及模拟前端部254b读出的像素信息的传送控制信息等。
[0065]基准时钟生成部50生成作为内窥镜系统I的各结构部的动作基准的基准时钟信号，对内窥镜系统I的各结构部提供所生成的基准时钟信号。
[0066]接着，对光源装置6的结构进行说明。光源装置6是能够射出分光特性彼此不同的多种照明光的装置。具体而言，光源装置6具有白色光源61、特殊光光源62、光源控制部63、LED (Light Emitting Diode:发光二极管)驱动器64。白色光源61和特殊光光源62构成光源部的一部分。
[0067]白色光源61由白色LED构成，产生白色照明光。
[0068]特殊光光源62产生波段与白色照射光不同的特定波段的、通过窄带带通滤光片进行窄带化后的R、G、B中的任意一种成分的光作为特殊光。作为特殊光光源62产生的特殊光，例如可以举出容易被血液中的血红蛋白吸收的窄带的蓝色光和绿色光这2种波段的NBI (Narrow Band Imaging:窄带成像)照明光、用于产生具有规定的波长的突光的激励光
坐寸ο
[0069]光源控制部63根据从调光部44发送的光源同步信号，对提供到白色光源61或特殊光光源62的电流量进行控制。更具体而言，光源控制部63将从用于对属于传感器部254a的读出对象区域的多个水平行中的、最初读出的水平行上的多个像素进行曝光的曝光期间的开始时刻到该水平行上的各像素生成的像素信息的读出完成为止作为I帧期间，对光源部进行控制，使得按照每个具有至少2帧期间的长度的照明期间，所述光源部与从传感器部254a最初读出的水平行的曝光期间的开始同步地，依次射出多种照明光。
[0070]LED驱动器64在光源控制部63的控制下对白色光源61或特殊光光源62提供电流，由此使白色光源61或特殊光光源62产生光。
[0071]白色光源61或特殊光光源62产生的光经由光导251而从前端部25的前端照射到外部。
[0072]显示装置8具有从控制装置4接收由控制装置4生成的体内图像并进行显示的功能。显示装置8具有液晶、有机EL (Electro Luminescence:电致发光)等显示器。
[0073]图4是示意地示出具有以上结构的内窥镜系统I能够执行的图像取得方法的概要的图。如上所述，摄像元件254是CMOS图像传感器，采用焦面方式的电子快门。因此，在连续地对多个帧进行摄像的情况下，按照每一个水平行依次进行所蓄积的电荷的读出。其结果，在摄像元件254最初读出的水平行和最后读出的水平行中产生时间差。在本实施方式1中，设该时间差与1帧Tf大致相等。
[0074]在图4所示的情况下，摄像元件254从画面上部的水平行开始依次朝向下方的水平行进行像素的读出。并且，光源装置6以1帧期间Tf为周期切换不同种类的照明光。作为不同种类的照明光，例如可以设一种照明为白色照明，另一种照明为NBI照明。该情况下，传感器部254a中的1帧的曝光期间成为跨越照明强度的切换定时的期间。
[0075]在图4所示的曝光期间P1中，在画面上方的水平行中，在第1照明期间L1内照射的第1照明下的曝光是占主导的，另一方面，在画面下方的水平行中，在第2照明期间L2内照射的第2照明下的曝光是占主导的。因此，基于在转送期间T1内由读出部254g读出的像素信息的图像数据101，由于在上方和下方照射的照明的种类不同，而成为混合了在2种照明下进行摄像而得到的图像的图像数据，其中，该转送期间T1是在曝光期间P1内由受光部254f受光并蓄积的电荷的转送期间。 [0076]与此相对，在图4所示的曝光期间P2中，在画面上方的水平行中，第2照明下的曝光是占主导的，另一方面，在画面下方的水平行中，第1照明下的曝光是占主导的。因此，基于在转送期间T2内由读出部254g读出的像素信息的图像数据102，与图像数据101同样，成为混合了在2种照明下进行摄像而得到的图像的图像数据，其中，该转送期间T2是在曝光期间P2内由受光部254f受光并蓄积的电荷的转送期间。
[0077]在本实施方式1中，在使用CMOS型的摄像元件254 —边切换多种照明一边进行摄像的情况下，也能够生成不会混合在2种不同的照明下进行摄像而得到的图像的图像数据。下面，对这点进行详细说明。
[0078]图5是示意地示出内窥镜系统1的特征性的图像取得方法的概要的图。在图5所示的情况下，内窥镜系统1的控制装置4按照每2帧期间切换照明，仅取得第2帧的照明作为图像数据。更具体而言，控制装置4的控制部49进行如下控制:取得与在2帧期间中的第2帧的期间内由传感器部254a读出的像素信息对应的图像数据，另一方面，不取得与在2帧期间中的第1帧的期间内由传感器部254a读出的像素信息对应的图像数据。另外，也可以是，控制部49不进行不取得与在第1帧的期间内由传感器部254a读出的像素信息对应的图像数据的控制，而进行如下控制:取得与由传感器部254a读出的全部像素信息对应的图像数据，在此基础上，将与第1帧的期间的像素信息对应的图像数据从图像处理部42的处理对象中除外。
[0079]在图5中，第1照明期间L11中包含的曝光期间P11仅包含第1照明下的曝光。因此，控制装置4取得基于在转送期间T11内由读出部254g读出的像素信息的图像数据201，其中，该转送期间T11是在曝光期间P11内由受光部254f受光并在该曝光期间P11内蓄积的电荷的转送期间。与此相对，控制装置4不取得基于在转送期间T12内由读出部254g读出的像素信息的图像数据202，其中，该转送期间T12是在跨越第1照明期间L11和第2照明期间L12的曝光期间P12内由受光部254f受光并在该曝光期间P12内蓄积的电荷的转送期间。
[0080]接着，控制装置4取得基于在转送期间T13内由读出部254g读出的像素信息的图像数据203，其中，该转送期间T13是在第2照明期间L21所包含的曝光期间P13内由受光部254f受光并在该曝光期间P13内蓄积的电荷的转送期间。与此相对，控制装置4不取得基于在转送期间T14内由读出部254g读出的像素信息的图像数据204，其中，该转送期间T14是在跨越第2照明期间L21和第1照明期间L12的曝光期间P14内由受光部254f受光并在该曝光期间P14内蓄积的电荷的转送期间。
[0081]然后，控制装置4取得与在转送期间T15内由读出部254g读出的像素信息对应的图像数据205，其中，该转送期间T15是在第1照明期间L12所包含的曝光期间P15内由受光部254f受光并在该曝光期间P15内蓄积的电荷的转送期间。
[0082]这样，控制装置4仅取得基于由读出部254g读出的像素信息中的、在单一照明下曝光的像素信息的图像数据。由此，消除了上述焦面方式的电子快门的问题。
[0083]根据以上说明的本发明的实施方式1，传感器部以读出1个画面的所述像素信息的期间即1帧期间为单位，具有至少2帧期间的长度，按照根据多种照明光的每一种照明光而确定的照明期间依次射出各照明光，取得与在照明期间的最后的1帧期间内由传感器部读出的像素信息对应的图像数据，另一方面，不取得与在照明期间的最初的1帧期间内由传感器部读出的像素信息对应的图像数据，所以，能够仅取得在单一照明下进行摄像而得到的图像数据。因此，虽然使用CMOS型的摄像元件，但是能够以确保足够的感光度的方式大致同时地对被周期性地切换的多种照明下的图像进行摄像。
[0084]并且，根据本实施方式1，仅根据光源装置的照明光的切换来选择控制装置是否取得图像即可，所以，不需要对内窥镜前端部中的像素信息的读出方式以及控制装置中的图像接收设定和动作时钟信号的输出定时等基本动作进行变更。因此，在切换照明光的情况下，也能够实现无缝的动作。
[0085](变形例1-1)
[0086]图6是示出本实施方式1的变形例1-1的内窥镜系统的主要部分的功能结构的框图。该图所示的内窥镜系统11具有内窥镜2-2、控制装置4、光源装置7、显示装置8。
[0087]内窥镜2-2未在摄像元件254-2的受光部254_2f中设置彩色滤光片。除了这点以外的内窥镜2-2的结构与上述内窥镜2的结构相同。
[0088]光源装置7具有由红色LED构成的红色光源71R、由绿色LED构成的绿色光源71G、由蓝色LED构成的蓝色光源71B、特殊光光源72、光源控制部63、LED驱动器64。光源装置7具有照射使用了红(R)、绿(G)、蓝(B)这三色照明光的面顺次方式的照明光的功能。这里，红色光是大约610~780nm的波段的光，绿色光是大约500~570nm的波段的光，蓝色光是大约400~500nm的波段的光。在光源装置7照射白色光的情况下，红色光源71R、绿色光源71G和蓝色光源71B全部点亮而形成白色光。另外，面顺次方式的光源装置也可以构成为，通过在光源装置7的白色光源的前方使设置有R、G、B的彩色滤光片的圆盘状的旋转滤光片旋转，来切换照明光。
[0089]图7是示意地示出内窥镜系统11的特征性的图像取得方法的概要的图。在图7所示的情况下，光源装置7按照红(第1照明)、绿(第2照明)、蓝(第3照明)的顺序各照射2帧期间。控制装置4取得基于各照明期间中的第2帧的像素信息的图像数据。具体而言，控制装置4取得基于在转 送期间T21内由读出部254g读出的像素信息的图像数据301，其中，该转送期间T21是在第1照明期间L31的从第1帧到第2帧的曝光期间P21内由受光部254-2f受光并在该曝光期间P21内蓄积的电荷的转送期间。并且，控制装置4取得基于在转送期间T23内由读出部254g读出的像素信息的图像数据303，其中，该转送期间T23是在第2照明期间L32的从第I帧到第2帧的曝光期间P23内由受光部254_2f受光并在该曝光期间P23内蓄积的电荷的转送期间。进而，控制装置4取得基于在转送期间T25内由读出部254g读出的像素信息的图像数据305，其中，该转送期间T25是在第3照明期间L33的从第I帧到第2帧的曝光期间P25内由受光部254-2f受光并在该曝光期间P25内蓄积的电荷的转送期间。
[0090]与此相对，控制装置4不取得基于在转送期间T22内由读出部254g读出的像素信息的图像数据302，其中，该转送期间T22是在跨越不同照明期间(第I照明期间L31和第2照明期间L32)的曝光期间P22内由受光部254-2f受光并在该曝光期间P22内蓄积的电荷的转送期间。并且，控制装置4也不取得基于在转送期间T24内由读出部254g读出的像素信息的图像数据304，其中，该转送期间T24是在跨越不同照明期间(第2照明期间L32和第3照明期间L33)的曝光期间P24内由受光部254-2f受光并在该曝光期间P24内蓄积的电荷的转送期间。
[0091]根据以上说明的本实施方式I的变形例，还能够应对面顺次方式的照明光，能够提供起到与实施方式I相同的效果的内窥镜系统。
[0092]这样，本实施方式I还能够应用于按照每2帧切换多种照明光的情况。
[0093](实施方式2)
[0094]图8是示出作为本发明的实施方式2的摄像装置的内窥镜系统的主要部分的功能结构的框图。该图所示的内窥镜系统12具有内窥镜2、控制装置13、光源装置6、显示装置8。
[0095]控制装置13的图像`处理部的结构与上述内窥镜系统I的控制装置4不同。控制装置13所具有的图像处理部131在控制装置4的图像处理部42的结构的基础上具有插值图像生成部132，该插值图像生成部132生成对分别在单一照明下进行摄像而得到的、由控制装置13在时间上前后取得的2个图像数据之间进行插值的插值图像数据。
[0096]图9是示意地示出内窥镜系统12的特征性的图像取得方法的概要的图。在图9中，照明期间与曝光期间和传送期间之间的关系与图5相同。在本实施方式2中，控制装置13取得在单一照明下进行摄像而得到的图像数据201、203，并且，通过插值图像生成部132生成对图像数据201、203之间进行插值的插值图像数据211。并且，在生成图像数据203后，插值图像生成部132生成对该图像数据203和此后取得的图像数据205之间进行插值的插值图像数据212。其结果，控制装置13交替地将从内窥镜2取得的图像数据201、203、205…和由插值图像生成部132生成的插值图像数据211、212、…输出到显示装置8。
[0097]更加详细地对插值图像生成部132中的插值图像数据的生成方法进行说明。插值图像生成部132使用由读出部254g连续读出的3个图像数据200、201、202生成插值图像数据。此时，连续的3个图像数据中的中间帧的图像数据201是与在单一照明(第I照明)下受光并读出的像素信息对应的图像数据。插值图像生成部132从采样用存储器427中读出图像数据200、201，并且，从同时化部421中读出图像数据202，根据以下的式(I)对相互对应的像素的像素值进行运算，由此生成插值图像数据211。
[0098](插值图像数据211)=(图像数据200)+(图像数据202)-(图像数据201)...(I)
[0099]接着，插值图像生成部132从采样用存储器427中读出图像数据202、203，并且，从同时化部421中读出图像数据204，根据以下的式(2)对相互对应的像素的像素值进行运算，由此生成插值图像数据212。
[0100](插值图像数据212)=(图像数据202)+(图像数据204)-(图像数据203)...(2)
[0101]这里，3个图像数据的中间帧的图像数据203对应于在单一照明(第2照明)下受光并读出的像素信息。
[0102]然后，插值图像生成部132通过反复进行上述同样的处理，依次生成插值图像。
[0103]根据以上说明的本发明的实施方式2，能够得到与上述实施方式1相同的效果。而且，根据本实施方式2，由于使用混合了多种照明的帧的图像数据生成插值图像数据，所以，通过利用进行摄像而得到的全部帧，能够确保明亮度和动态图像的连续性，能够得到更加平滑的图像。
[0104](变形例2-1)
[0105]图10是示意地示出本实施方式2的变形例2-1的内窥镜系统的特征性的图像取得方法的概要的图。在本变形例2-1中，受光部254f在长时间照射交替照明的2种照明光中的一方的状态下进行曝光，由此，取得的图像的帧率可能不均匀。这种状况例如可能发生在动态图像拍摄中拍摄静止图像的情况下、或者根据来自多个开关30中的任意一方的输入而变更照射时间的情况下。
[0106]在图10所示的情况下，插值图像生成部132在基于在转送期间T31内由读出部254g读出的像素信息的图 像数据402与基于在转送期间T34内由读出部254g读出的像素信息的图像数据405之间生成2个插值图像数据，其中，该转送期间T31是在第1照明期间L41中的单一照明下的曝光期间P31内由受光部254f受光并在该曝光期间P31内蓄积的电荷的转送期间，该转送期间T34是在第1照明期间L43中的单一照明下的曝光期间P34内由受光部254f受光并在该曝光期间P34内蓄积的电荷的转送期间。
[0107]通过使用图像数据402前后的图像数据401、403，根据下式(3)求出由插值图像生成部132生成的2个插值图像数据中的、在图像数据402之后生成的插值图像数据411的各像素的像素值。
[0108](插值图像数据411)=(图像数据401)+(图像数据403)-(图像数据402)...(3)
[0109]与此相对，通过使用基于在第2照明期间L42的唯一的转送期间T32内由读出部254g读出的像素信息的图像数据403、基于在此之后的第1照明期间L43的最初的转送期间T33 (对应于长时间的曝光期间P33)内由读出部254g读出的像素信息的图像数据404、和基于在下一个转送期间T34 (对应于单一照明下的曝光期间P34)内读出的像素信息的图像数据405，根据下式(4)求出插值图像生成部132在插值图像数据411之后生成的插值图像数据412。
[0110](插值图像数据412)=(图像数据403)+(图像数据404)-(图像数据405)...(4)
[0111]另外，在图10中，与各照明期间和读出的定时无关地配置输出到显示装置8的图像数据402、插值图像数据411、412、图像数据405。即，不必说，当然在转送期间T34内读出像素信息之后生成插值图像数据412和图像数据405。
[0112]根据以上说明的本实施方式2的变形例2-1，在一种照明下长时间进行曝光而使帧率不均匀的情况下，通过生成插值图像，也能够得到与实施方式2相同的效果。
[0113]例如，在拍摄通常的动态图像的期间内取得静止图像并且该静止图像的曝光时间变化的情况下等，本变形例2-1是有效的。
[0114](实施方式3)
[0115]本发明的实施方式3提供能够应对通过切换照明来进行感光度相互不同的摄像的情况的图像取得方法。本实施方式3的内窥镜系统的结构与实施方式I中说明的内窥镜系统I的结构相同。
[0116]图11是示意地示出本实施方式3的内窥镜系统I的特征性的图像取得方法的概要的图。在图11所示的情况下，第I照明为特殊光，另一方面，第2照明为白色光照明。该情况下，第I照明需要高感光度的摄像。在图11中，在第I照明期间L51、L53之间切换为2帧的第2照明期间L52。这样，在进行特殊光拍摄的期间的中途间歇性地切换为白色光拍摄的状况，是在通过白色光拍摄取得观察部位的构造信息来确定病变部的部位的情况下等进行的。
[0117]在照明光的切换中，为了对摄像时的增益设定和动作模式的设定进行变更，切换中至少具有I帧期间。因此，在本实施方式3中，将切换照明后的I帧作为切换用期间，控制装置4取得在紧接其后的帧中读出的像素信息。
[0118]下面，参照图11更加具体地对内窥镜系统I的处理进行说明。在光源装置6从特殊光光源62的照射切换为白色光源61的照射的情况下，控制装置4不取得基于在该最初的转送期间T42 (对应于跨越第I照明期间L51和第2照明期间L52的曝光期间P42)内由读出部254g读出的像素信息的图像数据503。同样，在光源装置6从白色光源61的照射切换为特殊光光源62的照射的情况下，控制装置4不取得基于在该最初的转送期间T44 (对应于跨越第2照明期间L52和第I照明期间L53的曝光期间P44)内由读出部254g读出的像素信息的图像数据505。
[0119] 根据以上说明的本发明的实施方式3，能够得到与上述实施方式I相同的效果。
[0120]另外，在本实施方式3中，也可以通过前面紧挨着的图像数据(图11的图像数据502,504)对与切换处理期间对应的帧进行插值。由此，能够减少显示装置8进行显示时在显示画面中产生的闪烁。
[0121](变形例3-1)
[0122]本实施方式3的变形例3-1的特征在于，在通过作为内窥镜2的多个开关30之一而设置的冻结开关输入了使图像冻结的冻结信号的情况下，执行照明光的切换动作，保存开关输入前后的特殊光和白色光的取得图像。
[0123]图12是示意地示出本变形例3-1的内窥镜系统的特征性的图像取得方法的概要的图。在图12中，图像取得方法本身与上述实施方式3相同。在本变形例3-1中，当冻结开关打开时，在该时刻(图11的(开关打开)的时刻)进行曝光的受光部254f的水平行中的任意一个水平行结束曝光的时刻，光源装置6切换光源而转移到第2照明期间L52。
[0124]在从转移到第2照明期间L52起经过了规定期间(在图11的情况下为2帧期间)后，光源装置6再次切换照射光源而转移到第I照明期间L53。控制装置4将基于在最初的照明切换之前的转送期间T41内由读出部254g读出的像素信息的图像数据502、以及基于在与第2照明期间L52所包含的单一照明下的曝光期间P43对应的转送期间T43内由读出部254g读出的像素信息的图像数据504 —起记录在存储部48中进行保存。
[0125]根据以上说明的变形例3-1，在进行了冻结处理的情况下，不用变更摄像定时，也能够大致同时取得在2种照明下分别进行摄像而得到的2个图像数据并进行保存。
[0126](其他实施方式)
[0127]至此，说明了用于实施本发明的方式，但是，本发明不应该由上述实施方式1~3限定。例如，本发明不仅能够应用于切换不同种类的照明的情况，还能够应用于切换相同种类的照明的强度的情况。
[0128]并且，在本发明中，读出部也可以通过控制装置仅读出作为取得对象的像素信息。
[0129]并且，在本发明中，读出部读出像素信息时的读出顺序不限于从画面上方的水平行开始的情况，可以适当变更。
[0130]并且，在本发明中，在持续照射同一照明光的情况下，控制装置也可以取得基于由传感器部读出的全部像素信息的图像数据。
[0131]这样，本发明可以包含这里未记载的各种实施方式，能够在权利要求范围所记载的技术思想的范围内进行各种设计变更等。
[0132]标号说明
[0133]1、11、12:内窥镜系统；2、2_2:内窥镜；4、13:控制装置；6、7:光源装置；8:显示装置；21:插入部；22:操作部;25、25-2:前端部；26:弯曲部；27:挠性管部；30:开关；41:S/P转换部；42、131:图像处理部；43:明亮度检测部；44:调光部；45:读出地址设定部；46:驱动信号生成部；47:输入部；48:存储部；49:控制部；50:基准时钟生成部；61:白色光源；62、72:特殊光光源；63:光源控制部；64:LED驱动器；71B:蓝色光源；71G:绿色光源；71R:红色光源；101 ~103、201 ~205、301 ~305、401 ~405、501 ~506:图像数据；211、212、411、412:插值图像数据；251:光导；252:照明透镜；253:光学系统;254、254_2:摄像元件；254a:传感器部；254b:模拟前端部；254c:P/S转换部；254e:摄像控制部；254f、254-2f:受光部；254g:读出部；256:集合缆线；L1、Lll、L12、L31、L41、L43、L51、L53:第 1照明期间；L2、L21、L32、L42、L52:第 2 照明期间；P1 ~P3、P10 ~P15、P21 ~P25、P31 ~P34、P41 ~P45:曝光期间；T1 ~T3、T10 ~T15、T21 ~T25、T31 ~T34、T41 ~T45:转送期间。
【权利要求】
1.一种摄像装置，其特征在于，该摄像装置具有:光源部，其能够射出多种照明光；传感器部，其将分别通过接收光并进行光电转换而生成电信号的多个像素配置在二维面上，能够将所述多个像素中的被任意地设定为读出对象区域的像素生成的电信号作为像素信息，按照每行依次读出多个水平行；光源控制部，其将从用于对属于所述传感器部的所述读出对象区域的所述多个水平行中的、最初读出的水平行上的多 个所述像素进行曝光的曝光期间的开始时刻到该水平行上的各像素生成的所述像素信息的读出完成为止作为1帧期间，对所述光源部进行控制，使得所述光源部按照具有至少2帧期间的长度的照明期间，与从所述传感器部最初读出的所述水平行的所述曝光期间的开始同步地，依次射出所述多种照明光；以及控制部，其进行将与在所述照明期间的最初的1帧期间内由所述传感器部读出的所述像素信息对应的图像数据从规定的处理对象中除外的控制，另一方面，进行取得与在所述照明期间的其他帧期间内由所述传感器部读出的所述像素信息对应的图像数据并实施所述规定的处理的控制。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述控制部进行不取得与在所述照明期间的最初的1帧期间内由所述传感器部读出的所述像素信息对应的图像数据的控制。
3.根据权利要求1或2所述的摄像装置，其特征在于，所述摄像装置还具有插值图像生成部，该插值图像生成部通过使用基于在包含切换所述照明光的定时的期间内由所述传感器部接收到的光的像素信息，生成对由所述控制部取得的图像数据中的在时间上前后取得的2个图像数据进行插值的插值图像数据。
4.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，根据所述多种照明光中的每一种照明光确定的照明期间的长度全部为2帧期间，所述插值图像生成部通过使用在所述照明期间的最后的帧期间内取得的图像数据和在取得该图像数据的前后的帧期间内由所述传感器部分别读出的2个画面的所述像素信息，生成插值图像数据。
5.根据权利要求1~3中的任意一项所述的摄像装置，其特征在于，根据所述多种照明光中的每一种照明光确定的照明期间的长度彼此相等。
6.根据权利要求1或2所述的摄像装置，其特征在于，所述光源部能够射出红色光、绿色光和蓝色光作为所述照明光，所述光源控制部使所述光源部依次射出所述红色光、所述绿色光和所述蓝色光。
7.根据权利要求1~5中的任意一项所述的摄像装置，其特征在于，所述光源部能够射出白色光和具有与该白色光不同的分光特性的光作为所述照明光，所述光源控制部使所述光源部在连续射出作为特定波段的光的特殊光的中途间歇性地射出所述白色光。
【文档编号】A61B1/04GK103732119SQ201280036864
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年12月26日 优先权日:2011年12月27日
【发明者】大野涉 申请人:奥林巴斯医疗株式会社