JP2012143319A - Endoscope system and method for driving the same - Google Patents
Endoscope system and method for driving the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012143319A JP2012143319A JP2011002520A JP2011002520A JP2012143319A JP 2012143319 A JP2012143319 A JP 2012143319A JP 2011002520 A JP2011002520 A JP 2011002520A JP 2011002520 A JP2011002520 A JP 2011002520A JP 2012143319 A JP2012143319 A JP 2012143319A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light source
- endoscope system
- imaging device
- state imaging
- type solid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
- Endoscopes (AREA)
Abstract
Description
本発明は、内視鏡先端部にMOS型固体撮像素子を搭載した電子内視鏡を備える内視鏡システム及びその駆動方法に関する。 The present invention relates to an endoscope system including an electronic endoscope having a MOS type solid-state imaging device mounted at the distal end portion of the endoscope, and a driving method thereof.
医療分野において、内視鏡システムを利用した医療診断が盛んに行われている。内視鏡システムは、体腔内に挿入される挿入部を備えた電子内視鏡(スコープ)と、この電子内視鏡が着脱自在に接続される本体装置とで構成される。 In the medical field, medical diagnosis using an endoscope system is actively performed. The endoscope system includes an electronic endoscope (scope) having an insertion portion that is inserted into a body cavity, and a main body device to which the electronic endoscope is detachably connected.
本体装置は、電子内視鏡に内蔵された固体撮像素子から出力された撮像信号を受信して画像処理を行い、観察画像をモニタに出力するプロセッサ装置と、電子内視鏡内に挿通されたライトガイドを通して体腔内を照明する光を発生する光源装置とを備える。 The main body device receives an imaging signal output from a solid-state imaging device built in the electronic endoscope, performs image processing, and outputs an observation image to a monitor, and is inserted into the electronic endoscope A light source device for generating light for illuminating the inside of the body cavity through the light guide.
電子内視鏡の挿入部先端に搭載される固体撮像素子としては、近年では、特許文献1に記載されている様に、低電圧駆動が可能で多画素化と高速読出化が容易なCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型が多くなっている。
In recent years, as described in
一般に、CMOS型固体撮像素子の多くは、受光面(撮像面)に複数の画素がマトリクス状に配置されており、電子シャッタの一種であるローリングシャッタにより露光制御が行われる。 In general, in many CMOS solid-state imaging devices, a plurality of pixels are arranged in a matrix on a light receiving surface (imaging surface), and exposure control is performed by a rolling shutter which is a kind of electronic shutter.
即ち、図8に示すように、画素行毎に時間軸方向に順次ずれたタイミングで、受光面に入射した光を電荷として各画素のフォトセンサに蓄積させる。このような順次露光制御により各画素のフォトセンサに蓄積された電荷は、画素行毎に時間軸方向に順次ずれたタイミングで画素信号として読み出される。 That is, as shown in FIG. 8, the light incident on the light receiving surface is accumulated in the photosensor of each pixel as a charge at a timing sequentially shifted in the time axis direction for each pixel row. The charges accumulated in the photosensors of the pixels by such sequential exposure control are read out as pixel signals at timings that are sequentially shifted in the time axis direction for each pixel row.
なお、図8に示した例では、フィールド周期(1垂直同期期間)は1/60秒であり、フィールド周期毎にプログレッシブ走査方式で全画素行の電荷信号が逐次読み出される。つまり、固体撮像素子からは1/60秒毎に1フレーム分の画像信号(撮像信号)が出力される。 In the example shown in FIG. 8, the field period (one vertical synchronization period) is 1/60 second, and the charge signals of all the pixel rows are sequentially read out by the progressive scanning method every field period. That is, an image signal (imaging signal) for one frame is output from the solid-state imaging device every 1/60 seconds.
しかしながら、ローリングシャッタによる露光制御が行われるCMOS型固体撮像素子では、図8に示したように露光期間が画素行毎にずれるため、撮影対象が固体撮像素子に対して相対的に速く動いた時、撮影画像が歪んでしまうという課題がある。 However, in the CMOS type solid-state imaging device in which the exposure control is performed by the rolling shutter, the exposure period is shifted for each pixel row as shown in FIG. There is a problem that the captured image is distorted.
また、電子内視鏡の挿入部先端面には、固体撮像素子受光面に開口する観察窓に近接して、被写体照明光を照射する照明窓が設けられている。照明窓には、光源装置側から照射されライトガイドを通して入射する照明光を拡散する凹レンズや蛍光体等が設けられる。照明時間が長くなると、これらが発熱し固体撮像素子の温度を上昇させてしまう。 In addition, an illumination window for irradiating subject illumination light is provided on the distal end surface of the insertion portion of the electronic endoscope in the vicinity of the observation window opened in the light receiving surface of the solid-state imaging device. The illumination window is provided with a concave lens, a phosphor or the like that diffuses illumination light irradiated from the light source device side and incident through the light guide. When the illumination time becomes longer, these generate heat and raise the temperature of the solid-state imaging device.
CCD型の固体撮像素子に比べてCMOS型の固体撮像素子は、駆動電圧が低いため発熱しずらいが、近くに発熱体が存在すると温度が上昇し、撮像画像中のノイズが増加してしまうという問題が生じる。 Compared to CCD solid-state image sensors, CMOS solid-state image sensors are less likely to generate heat due to their low drive voltage, but if there is a heating element nearby, the temperature rises and noise in the captured image increases. The problem arises.
そこで、CCD型固体撮像素子の例であるが、固体撮像素子の温度を検出し、検出温度に基づいて最大露光時間を変化させたり、複数設けた長時間露光モードのうち検出温度に応じたモードを選択する技術が、特許文献2に記載されている。 Therefore, although it is an example of a CCD type solid-state imaging device, the temperature of the solid-state imaging device is detected, the maximum exposure time is changed based on the detected temperature, or a mode corresponding to the detected temperature among a plurality of long-time exposure modes provided A technique for selecting is described in Patent Document 2.
しかしながら、被写体の観察途中で固体撮像素子の温度が上昇し、最大露光時間等が変わってしまうと、観察中の被写体画像の画質が急変してしまうという問題が生じる。また、この問題が、上記の撮影画像の歪みと同時に起きると、電子内視鏡の操作者(観察者:医者)に違和感を感じさせてしまう。 However, if the temperature of the solid-state imaging device rises during observation of the subject and the maximum exposure time or the like changes, the image quality of the subject image being observed changes abruptly. Further, when this problem occurs simultaneously with the above-described distortion of the captured image, the operator (observer: doctor) of the electronic endoscope feels uncomfortable.
本発明の目的は、固体撮像素子の温度が上昇しても温度上昇を抑制することを可能とし、また、被写体が固体撮像素子に対して相対的に速く動いた場合でも撮影画像が歪むことがない内視鏡システム及びその駆動方法を提供することにある。 An object of the present invention is to make it possible to suppress an increase in temperature even when the temperature of a solid-state image sensor rises, and that a captured image is distorted even when a subject moves relatively quickly with respect to the solid-state image sensor. It is an object of the present invention to provide an endoscope system and a driving method thereof.
本発明の内視鏡システム及びその駆動方法は、先端部にMOS型固体撮像素子が搭載されると共に該MOS固体撮像素子に隣接して照明部が設けられ、被検体の体腔内に前記先端部が挿入されたとき該体腔内の被写体を前記照明部で照明し前記MOS型固体撮像素子で該被写体の画像を撮影する電子内視鏡と、前記MOS型固体撮像素子の温度を検出する温度検出手段とを備える内視鏡システムにおいて、第1のフレームレートで前記被写体の画像を前記MOS型固体撮像素子から出力させる駆動モードで該MOS型固体撮像素子を駆動している最中に前記温度検出手段による検出温度が上昇して閾値に達したとき前記フレームレートを前記第1より低い第2のフレームレートにする駆動モードで前記MOS型固体撮像素子を駆動させることを特徴とする。 In the endoscope system and the driving method thereof according to the present invention, a MOS type solid-state imaging device is mounted at a distal end portion, and an illumination unit is provided adjacent to the MOS solid-state imaging device, and the distal end portion is placed in a body cavity of a subject. An electronic endoscope that illuminates a subject in the body cavity with the illuminating unit and captures an image of the subject with the MOS type solid-state image sensor when the camera is inserted, and temperature detection that detects the temperature of the MOS type solid-state image sensor And detecting the temperature while driving the MOS solid-state image sensor in a drive mode in which an image of the subject is output from the MOS solid-state image sensor at a first frame rate. Driving the MOS solid-state imaging device in a driving mode in which the frame rate is set to a second frame rate lower than the first when the temperature detected by the means rises and reaches a threshold value And features.
好適には、光源はオンオフ制御され、ローリングシャッタ駆動されるMOS型固体撮像素子の全画素行が受光可能状態となっている期間のうちの所定期間だけ前記光源がオン状態にされることを特徴とする。 Preferably, the light source is controlled to be turned on and off, and the light source is turned on only for a predetermined period in a period in which all pixel rows of the MOS type solid-state imaging device driven by a rolling shutter are in a light-receiving state. And
本発明によれば、高フレームレート(第1のフレームレート)で被写体画像を撮像するため画像歪みは少なく、温度が上昇したとき低フレームレート(第2のフレームレート)にするため温度も低下し、低ノイズの被写体画像を得ることができる。 According to the present invention, since the subject image is captured at a high frame rate (first frame rate), there is little image distortion, and when the temperature rises, the temperature also decreases to achieve a low frame rate (second frame rate). An object image with low noise can be obtained.
更に、ローリングシャッタ駆動されるMOS型固体撮像素子の全画素行が受光可能状態となっている期間のうち所定期間だけ光源をオンするため、画素行間での時間ズレもなく、画像歪みも回避される。このときの照明部には間欠的に光源からの光が照射されるため、光源オフの期間は照明部の冷却期間となり、温度上昇が抑制される。 Furthermore, since the light source is turned on only for a predetermined period during the period in which all the pixel rows of the MOS type solid-state imaging device driven by the rolling shutter are in the light receiving state, there is no time shift between the pixel rows and image distortion is avoided. The Since the illumination part at this time is intermittently irradiated with light from the light source, the light source off period becomes the cooling period of the illumination part, and the temperature rise is suppressed.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施形態に係る内視鏡システムの概略構成を示した全体構成図である。本実施形態の内視鏡システム10は、電子内視鏡12と、本体装置を構成するプロセッサ装置14及び光源装置16とから構成される。電子内視鏡12は、患者(被検体)の体腔内に挿入される可撓性の挿入部20と、挿入部20の基端部分に連設された操作部22と、プロセッサ装置14及び光源装置16に接続されるユニバーサルコード24とを備えている。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a schematic configuration of an endoscope system according to an embodiment of the present invention. The
挿入部20の先端には先端部26が連設され、先端部26内に、体腔内撮影用の撮像チップ(撮像装置)54(図3参照)が内蔵される。先端部26の後方には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部28が設けられている。湾曲部28は、操作部22に設けられたアングルノブ30が操作されたとき、挿入部20内に挿設されたワイヤが押し/引きされ、上下左右方向に湾曲動作する。これにより、先端部26が体腔内で所望の方向に向けられる。
A
ユニバーサルコード24の基端にはコネクタ36が設けられている。コネクタ36は、複合タイプのものであり、プロセッサ装置14に接続される他、光源装置16にも接続される。
A
プロセッサ装置14は、ユニバーサルコード24内に挿通されたケーブル68(図3参照)を介して電子内視鏡12に給電を行い、撮像チップ54の駆動を制御するとともに、撮像チップ54からケーブル68を介して伝送された撮像信号を受信し、受信した撮像信号に各種信号処理を施して画像データに変換する。
The
プロセッサ装置14で変換された画像データは、プロセッサ装置14にケーブル接続されたモニタ38に内視鏡撮影画像として表示される。また、プロセッサ装置14は、コネクタ36を介して光源装置16とも電気的に接続され、光源装置16を含め内視鏡システム10の動作を統括的に制御する。
The image data converted by the
図2は、電子内視鏡12の先端部26の先端面26aを示した正面図である。図2に示すように、先端部26の先端面26aには、観察窓40と、照明窓42と、鉗子出口44と、送気・送水用ノズル46が設けられている。
FIG. 2 is a front view showing the
観察窓40は、先端面26aの中央かつ片側に偏心して配置されている。照明窓42は、観察窓40に関して対称な位置に2個配され、体腔内の被観察部位に光源装置16からの照明光を照射する。照明窓42として凹レンズを用い、照明光を広範囲に広げるのが良い。
The
鉗子出口44は、挿入部20内に配設された鉗子チャンネル70(図3参照)に接続され、操作部22に設けられた鉗子口34(図1参照)に連通している。鉗子口34には、注射針や高周波メスなどが先端に配された各種処置具が挿通され、各種処置具の先端が鉗子出口44から体腔内に出される。
The
送気・送水用ノズル46は、操作部22に設けられた送気・送水ボタン32(図1参照)の操作に応じて、光源装置16に内蔵された送気・送水装置から供給される洗浄水や空気を、観察窓40や体腔内に向けて噴射する。
The air supply /
図3は電子内視鏡12の先端部26の縦断面図である。図3に示すように、観察窓40の奥には、体腔内の被観察部位の像光を取り込むための対物光学系50を保持する鏡筒52が配設されている。鏡筒52は、挿入部20の中心軸に対物光学系50の光軸が平行となるように取り付けられている。鏡筒52の後端には、対物光学系50を経由した被観察部位の像光を、略直角に曲げて撮像チップ54に向けて導光するプリズム56が接続されている。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the
撮像チップ54は、CMOS型の固体撮像素子58と、固体撮像素子58の駆動及び信号の入出力を行う周辺回路60とが一体形成されたモノリシック半導体(いわゆるCMOSセンサチップ)であり、支持基板62上に実装されている。
The
固体撮像素子58の撮像面(受光面)58aは、プリズム56の出射面と対向するように配置されている。撮像面58a上には、矩形枠状のスペーサ63を介して矩形板状のカバーガラス64が取り付けられている。撮像チップ54とスペーサ63とカバーガラス64とは、接着剤を介して組み付けられており、これにより、塵埃などの侵入から撮像面58aが保護される。
The imaging surface (light receiving surface) 58 a of the solid-
挿入部20の後端に向けて延設された支持基板62の後端部には、複数の入出力端子62aが支持基板62の幅方向に並べて設けられている。入出力端子62aには、ユニバーサルコード24を介してプロセッサ装置14との各種信号のやり取りを媒介するための信号線66が接合されており、入出力端子62aは、支持基板62に形成された配線やボンディングパッド等(図示せず)を介して撮像チップ54内の周辺回路60と電気的に接続されている。
A plurality of input /
信号線66は、可撓性の管状のケーブル68内にまとめて挿通されている。ケーブル68は、挿入部20、操作部22、及びユニバーサルコード24の各内部を挿通し、コネクタ36に接続されている。
The signal lines 66 are collectively inserted into a flexible tubular cable 68. The cable 68 is inserted through each of the
また、図2,図3では図示を省略しているが、照明窓42の奥には、照明部が設けられている。照明部には、光源装置16からの照明光を導くライトガイド120(図4参照)の出射端120aが配されており、本実施形態では、この出射端と照明窓42との間に蛍光体53を設けている。ライトガイド120は、ケーブル68と同様に、挿入部20、操作部22、及びユニバーサルコード24の各内部を挿通し、コネクタ36に入射端が接続されている。
Although not shown in FIGS. 2 and 3, an illumination unit is provided in the back of the
本実施形態では、撮像素子チップ54の温度を検出する温度センサ55がチップ54内又は支持基板62に埋め込まれており、その検出信号が信号線66を通してプロセッサ装置14に伝達される。
In this embodiment, a
図4は、内視鏡システム10の制御系を示したブロック図である。図4に示すように、電子内視鏡12の先端部26には、固体撮像素子58と、アナログ信号処理回路(AFE:アナログフロントエンド)72と、TG(タイミングジェネレータ)78と、CPU80とが設けられている。
FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the
TG78は、CPU80の制御に基づき、固体撮像素子58の駆動パルス(垂直/水平走査パルス、リセットパルス等)とAFE72用の同期パルスとを発生する。固体撮像素子58は、TG78から入力される駆動パルスにより駆動され、対物光学系50を介して撮像面58aに結像された光学像を光電変換して撮像信号として出力する。
The
固体撮像素子58の撮像面58aには、多数の画素がマトリクス状に配置されており、各画素にはそれぞれフォトセンサ(光電変換素子)が設けられている。固体撮像素子58の撮像面58aに入射した光は各画素のフォトセンサに電荷として蓄積される。そして、垂直走査回路及び水平走査回路(いずれも不図示)による垂直方向と水平方向の走査によって、各画素のフォトセンサに蓄積された信号電荷量は画素信号として順次読み出され、所定のフレームレートで出力される。
A large number of pixels are arranged in a matrix on the
なお、図示は省略するが、固体撮像素子58は、複数の色セグメントからなるカラーフィルタ(例えば、ベイヤ配列の原色カラーフィルタ)を備えた単板カラー撮像方式の固体撮像素子である。
Although not shown, the solid-
また、固体撮像素子58の各フォトセンサの蓄積電荷を撮像信号として読み出す信号読出回路の構成は従来周知であり、例えば3トランジスタ構成や4トランジスタ構成などの一般的な構成を適用することが可能であり、ここでは説明を省略する。
The configuration of a signal readout circuit that reads out the accumulated charge of each photosensor of the solid-
AFE72は、相関二重サンプリング(CDS)回路と、自動ゲイン回路(AGC)と、A/D変換器とにより構成されている。CDS回路は、固体撮像素子58から出力される撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、固体撮像素子58で生じるリセット雑音及びアンプ雑音の除去を行う。
The
AGCは、CDS回路によりノイズ除去が行われた撮像信号を、CPU80から指定されたゲイン(増幅率)で増幅する。A/D変換器は、AGCにより増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタル信号に変換して出力する。
The AGC amplifies the image signal from which noise has been removed by the CDS circuit with a gain (amplification factor) designated by the
AFE72でデジタル化されて出力された撮像信号(デジタル撮像信号)や、固体撮像素子58の温度検出信号は、信号線66を通してプロセッサ装置14に入力される。
The imaging signal (digital imaging signal) digitized and output by the
プロセッサ装置14は、CPU82と、ROM84と、RAM85と、画像処理回路(DSP)86と、表示制御回路88とを備えて構成される。
The
CPU82は、プロセッサ装置14内の各部を制御するとともに、内視鏡システム10の全体を統括的に制御する。ROM84には、プロセッサ装置14の動作を制御するための各種プログラムや制御用データが記憶される。また、RAM85には、CPU82により実行されるプログラムやデータなどが一時記憶される。
The
DSP86は、CPU82の制御に基づき、AFE72から入力された撮像信号に対し、色補間,色分離,色バランス調整,ガンマ補正,画像強調処理等を施し、画像データを生成する。
The
DSP86から出力された画像データは表示制御回路88に入力され、表示制御回路88は、DSP86から入力された画像データを、モニタ38に対応した信号形式に変換しモニタ38の画面に表示させる。
The image data output from the
プロセッサ装置14の操作部90は、固体撮像素子58の動作モードを選択し又は切り替えるためのモード切替ボタンや、その他ユーザの指示入力を受け付ける各種ボタンが設けられている。
The
光源装置16は、光源100と、光源駆動回路112と、CPU114とを備えて構成される。CPU114は、プロセッサ装置14のCPU82と通信を行い、光源駆動回路112の制御を行う。
The
光源100は、本実施形態では青色レーザダイオードでなり、光源駆動回路112によりON/OFF制御される。青色レーザダイオードで発光された青色レーザ光は、多数本の光ファイバを束ねて構成されるライトガイド120の入射端に導入される。
The light source 100 is a blue laser diode in this embodiment, and is ON / OFF controlled by the light
ライトガイド120の出射端120aと電子内視鏡12の先端観察窓40との間には、上述した様に蛍光体53が設けられている。ライトガイド120を通った青色レーザ光は蛍光体53に照射され、蛍光体53を励起状態にすると共に、その一部は蛍光体53を透過して青色光として照明窓42から出射される。
As described above, the
蛍光体53は、青色レーザ光で励起され、光の波長帯域でいうと、青色と緑色の境界当たりの波長域から赤色の波長域までの広範囲の光(色としては黄色)を発光する。この黄色の光と青色光とが混合されて白色光となり、照明窓42を通して被写体を照明することになる。
The
赤色(R)光と青色(B)光と緑色(G)光を含む白色光で照明された被写体(患部)からの反射光を、RGBの3原色のカラーフィルタを搭載した固体撮像素子58で受光することで、被写体のカラー画像が再現される。
The reflected light from the subject (affected part) illuminated with white light including red (R) light, blue (B) light, and green (G) light is reflected by a solid-
上記のように構成された内視鏡システム10で体腔内を観察する際には、電子内視鏡12と、プロセッサ装置14と、光源装置16と、モニタ38の電源をオンにして、電子内視鏡12の挿入部20を体腔内に挿入し、光源装置16からの照明光で体腔内を照明しながら、固体撮像素子58により撮像される体腔内の画像をモニタ38で観察することになる。
When the inside of the body cavity is observed with the
図5(a)(b)は、本実施形態におけるCMOS型固体撮像素子58の駆動方法の基本原理を説明する図であり、撮像素子58の温度が上昇したとき、それ以上の温度上昇を抑制する動作方法を説明する図である。
FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining the basic principle of the driving method of the CMOS type solid-
CMOS型固体撮像素子58は、基本的にローリングシャッタ駆動で被写体を動画像として撮像しており、各画素行毎に、少しずつ露光期間(ある画素行にリセット信号101を印加するタイミングから、この画素行の画素信号を読み出す読出信号102を印加するタイミングまで)に時間ずれが生じている。
The CMOS type solid-
本実施形態では、図5(a)に示す様に、1フレームの被写体画像を1/60秒で撮影することを基本としており、1秒間に60フレームの被写体画像を撮影している。1秒間に60フレームという高フレームレートで撮影を行っているため、被写体に対して内視鏡先端部26を動かしても、画像が大きく歪むことはない。このとき、青色レーザダイオード(光源)100は、発光し続ける状態で、撮影が行われる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5A, one frame of the subject image is basically taken in 1/60 seconds, and 60 frames of the subject image are taken in one second. Since shooting is performed at a high frame rate of 60 frames per second, the image is not greatly distorted even if the endoscope
光源100が発光し続け、蛍光体53が青色レーザ光の照射を受け続けると、蛍光体53の温度は上昇する。観察が連続して長時間に及ぶと、蛍光体53の温度が高くなり、2つの照明窓42に挟まれた位置に設けられる固体撮像素子58に熱が伝導し、固体撮像素子58の温度を上昇させることになる。
When the light source 100 continues to emit light and the
固体撮像素子58もそれ自身が発熱素子であるため、観察が長時間に及ぶと温度が上昇し、これに近接配置された蛍光体53の熱が伝播すると固体撮像素子58の温度は更に上昇し、観察画像に含まれるノイズが無視できない状態になる虞がある。
Since the solid-
そこで、本実施形態では、固体撮像素子58の検出温度がある閾値温度を超えたとき、図5(b)に示す様に、フレームレートを半分に落とし、1秒間に30フレームの被写体画像を撮像する駆動モードに変更する。フレームレートが半分になるため、固体撮像素子58の発熱量が減り、固体撮像素子58の温度は低下する。
Therefore, in this embodiment, when the detection temperature of the solid-
固体撮像素子58の温度が低下し、更に、1フレーム毎の露光期間が倍に増えるため、1フレームの画像の信号量が増え、画質は1/60秒のときに比較して向上することになる。フレームレートの切替時における画像の明るさ変化を抑制するために、AFE72におけるAGCの増幅率を切替時だけ半分に制御しても良い。
Since the temperature of the solid-
この様に、本実施形態では、固体撮像素子58の温度が高くなったとき、フレームレートを1秒間60フレームから1秒間30フレームに落とすため、フレームレートが落ちた分だけ、被写体に対して内視鏡先端部26を動かしたとき、画像が歪む虞が高くなる。
As described above, in this embodiment, when the temperature of the solid-
1/30秒で1フレーム画像を撮影する場合、内視鏡先端部26をあまり動かさないで観察する場合には画像の歪みは発生せず、固体撮像素子58の各画素行における撮影の同時性はあまり問題とならない。
When a 1-frame image is captured in 1/30 seconds, the image is not distorted when observed without moving the endoscope
しかし、観察状態によっては内視鏡先端部26を速く動かす場合も生じる。この場合、各画素行毎の撮影の同時性がないことによる画像の歪みが問題となる。そこで、本実施形態では、図6(b)に示す様に(図6(a)は図5(b)と同じである。)、光源100のオンオフ制御を実行する。
However, depending on the observation state, the endoscope
即ち、全画素行のリセット信号印加タイミングのうち最後尾のタイミングから全画素行の最初の読出信号印加タイミングまでの期間のうち任意の所定期間についてのみ光源100を点灯し、それ以外では光源100を消灯する。 That is, the light source 100 is turned on only for an arbitrary predetermined period in the period from the last timing of the reset signal application timing of all pixel rows to the first readout signal application timing of all pixel rows, and otherwise the light source 100 is turned on. Turns off.
各画素行では、リセット信号印加タイミングから読出信号印加タイミングまでの期間は、受光可能状態になっている。しかし、体腔内は暗所であるため、単に受光可能状態であっても各画素は信号電荷の蓄積は行われない。つまり、光源100が点灯した期間だけが実際の「露光期間」となる。 In each pixel row, light can be received during a period from the reset signal application timing to the read signal application timing. However, since the inside of the body cavity is in a dark place, signal charges are not accumulated in each pixel even if light can be received. That is, only the period during which the light source 100 is turned on is the actual “exposure period”.
これにより、固体撮像素子58の全画素行の露光期間が同一タイミングとなり、全画素行の撮影の同時性が保証され、画像の歪みはなくなる。図6(a)の露光期間に比較して露光期間は短くなり信号量は減るが、その分、AFE72でのAGCの増幅率を上げれば良い。
As a result, the exposure periods of all the pixel rows of the solid-
また、画像処理を行うときノイズ除去処理を強め(光源100を常時点灯して得られた撮像画像に対して、例えば1回のノイズ除去処理を行っていた場合、このノイズ除去処理を2回,3回と繰り返し行うことで強めることができる。)たり、輪郭線等を強調する処理を弱めてノイズ成分の強調を抑制できる。 Further, when performing image processing, the noise removal processing is strengthened (for example, when the noise removal processing is performed once on the captured image obtained by turning on the light source 100, this noise removal processing is performed twice. It can be strengthened by repeating the process three times), and the emphasis of noise components can be suppressed by weakening the process of emphasizing contour lines and the like.
この図6(b)の露光期間を、例えば図5(a)の露光期間(1/60秒)と同じにして、図5(a)の画質と同等の画質を実現する様にしても良い。 The exposure period in FIG. 6B may be the same as the exposure period (1/60 seconds) in FIG. 5A, for example, so as to realize an image quality equivalent to the image quality in FIG. .
図6(b)の露光期間は、図6(a)の露光期間より短くなるため、また、蛍光体53にレーザ光が照射されない消灯期間が設けられるため、蛍光体53の温度は低下し、固体撮像素子58に伝播する熱量も低下する。この結果、固体撮像素子58の温度は低くなる。
Since the exposure period in FIG. 6B is shorter than the exposure period in FIG. 6A, and the extinction period in which the
図5(a)と図5(b)の駆動モードの切り替えは固体撮像素子58の検出温度によって行ったが、図6(a)と図6(b)の駆動モードの切り替えは、内視鏡操作者の切り替え指示で行ってもよく、また、CPU82が観察画像を解析して画像の動きが所定閾値以上となったとき図6(b)の駆動モードに自動的に切り替えるようにしても良い。
The drive modes in FIGS. 5A and 5B are switched according to the detected temperature of the solid-
例えば、図6(b)の駆動モードで内視鏡システム10を駆動させているとき、光源100の出力を高出力にして高輝度画像を撮影する場合もある。この様な場合、観察が長時間に及び、蛍光体53の温度が上昇して固体撮像素子58の温度を上昇させてしまうことになる。
For example, when the
そこで、この様な場合、本実施形態では、図7(b)に示す(図7(a)は図6(b)と同じ)様な駆動モードで内視鏡システムをせ駆動し、上述した各画素行の撮影の同時性を確保すると共に蛍光体53の温度上昇を抑制する。
Therefore, in such a case, in this embodiment, the endoscope system is driven in the driving mode as shown in FIG. 7B (FIG. 7A is the same as FIG. 6B) and is described above. The simultaneous imaging of each pixel row is ensured and the temperature rise of the
図7(b)では、各フレームの画像を撮像する露光期間を、複数の露光期間103,104(この例では2つ)に分け、露光期間(レーザ光源のオン期間)の間に消灯期間105を設け、蛍光体53をこの消灯期間105で冷却することとしている。これにより、同時性を保証して高輝度画像の撮影が可能になると共に固体撮像素子の温度上昇を抑制し、低ノイズの画像を撮像することが可能となる。
In FIG. 7B, the exposure period for capturing an image of each frame is divided into a plurality of
なお、上述した実施形態では信号読出回路としてCMOS型トランジスタを用いた固体撮像素子を例に説明したが、信号読出回路はCMOS型トランジスタに限らずNMOS型トランジスタ等の他のMOS型トランジスタでも良く、固体撮像素子としてはMOS型固体撮像素子でも良いことはいうまでもない。また、光源100は、レーザ光源に限らず、LED光源でも良い。 In the above-described embodiment, the solid-state imaging device using a CMOS transistor as a signal readout circuit has been described as an example. However, the signal readout circuit is not limited to a CMOS transistor, and may be another MOS transistor such as an NMOS transistor. Needless to say, the solid-state imaging device may be a MOS type solid-state imaging device. The light source 100 is not limited to a laser light source, and may be an LED light source.
更に、上述した実施形態では、フレームレートを低フレームレート(実施形態では1/30秒)に落とした後に、図6(b)に示す様に、全画素行の露光期間の同時性を図ったが、図5(a)に示す様に、高フレームレート(実施形態では1/60秒)のときに図6(b)と同様に全画素行の露光期間の同時性を図っても良い。 Further, in the above-described embodiment, after reducing the frame rate to a low frame rate (1/30 seconds in the embodiment), as shown in FIG. 6B, the exposure periods of all the pixel rows are synchronized. However, as shown in FIG. 5A, at the high frame rate (in the embodiment, 1/60 seconds), the exposure period of all the pixel rows may be synchronized as in FIG. 6B.
以上述べた様に、本実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法は、先端部にMOS型固体撮像素子が搭載されると共に該MOS固体撮像素子に隣接して照明部が設けられ、被検体の体腔内に前記先端部が挿入されたとき該体腔内の被写体を前記照明部で照明し前記MOS型固体撮像素子で該被写体の画像を撮影する電子内視鏡と、前記MOS型固体撮像素子の温度を検出する温度検出手段とを備える内視鏡システムにおいて、第1のフレームレートで前記被写体の画像を前記MOS型固体撮像素子から出力させる駆動モードで該MOS型固体撮像素子を駆動している最中に前記温度検出手段による検出温度が上昇して閾値に達したとき前記フレームレートを前記第1より低い第2のフレームレートにする駆動モードで前記MOS型固体撮像素子を駆動させることを特徴とする。 As described above, the endoscope system and the driving method thereof according to the present embodiment have a MOS solid-state image sensor mounted at the tip and an illumination unit provided adjacent to the MOS solid-state image sensor. An endoscope that illuminates a subject in the body cavity with the illumination unit when the tip is inserted into the body cavity of the subject, and captures an image of the subject with the MOS solid-state image sensor; and the MOS solid-state image sensor And a temperature detection means for detecting the temperature of the MOS solid-state imaging device in a driving mode in which an image of the subject is output from the MOS solid-state imaging device at a first frame rate. The MOS type solid-state imaging in a drive mode in which the frame rate is set to a second frame rate lower than the first when the temperature detected by the temperature detecting means rises and reaches a threshold value while the temperature is detected. Characterized in that to drive the child.
また、実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法は、前記MOS型固体撮像素子がローリングシャッタ駆動でフレーム毎の前記被写体の連続する画像を撮影することを特徴とする。 In addition, the endoscope system and the driving method thereof according to the embodiment are characterized in that the MOS type solid-state imaging device captures continuous images of the subject for each frame by driving a rolling shutter.
また、実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法の前記照明部は、前記電子内視鏡の外部に設けられた光源装置内の光源からの発光光を該電子内視鏡内を挿通するライトガイドを通して前記照明部まで導かれて構成されることを特徴とする。 In addition, the illumination unit of the endoscope system and the driving method thereof according to the embodiment includes a light that allows light emitted from a light source in a light source device provided outside the electronic endoscope to pass through the electronic endoscope. It is characterized by being guided to the illumination unit through a guide.
また、実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法は、前記照明部には前記光源からの発光光を受けて励起される蛍光体を備えることを特徴とする。 In the endoscope system and the driving method thereof according to the embodiment, the illumination unit includes a phosphor that is excited by receiving light emitted from the light source.
また、実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法は、前記光源は前記プロセッサ装置からの指示によってオンオフ制御され、前記ローリングシャッタ駆動される前記MOS型固体撮像素子の全画素行が受光可能状態となっている期間のうちの所定期間だけ前記光源がオン状態にされることを特徴とする。 In the endoscope system and the driving method thereof according to the embodiment, the light source is controlled to be turned on / off by an instruction from the processor device, and all the pixel rows of the MOS type solid-state imaging device driven by the rolling shutter can receive light. The light source is turned on only during a predetermined period of the period.
また、実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法は、前記所定期間だけ前記光源をオン状態にして前記MOS型固体撮像素子から撮像画像を取得するときは、該撮像画像信号に対して行う増幅処理を、前記光源を常時オン状態にして前記MOS型固体撮像素子から撮像画像を取得する場合に比較して高くすることを特徴とする。 In addition, the endoscope system and the driving method thereof according to the embodiment are configured to amplify the captured image signal when the captured image is acquired from the MOS type solid-state image sensor while the light source is turned on only for the predetermined period. The processing is made higher than when the captured image is acquired from the MOS type solid-state imaging device with the light source always turned on.
また、実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法は、前記所定期間だけ前記光源をオン状態にして前記MOS型固体撮像素子から撮像画像を取得するときは、該撮像画像に対して行うノイズ除去処理を、前記光源を常時オン状態にして前記MOS型固体撮像素子から撮像画像を取得する場合に比較して強くすることを特徴とする。 Further, the endoscope system and the driving method thereof according to the embodiment are configured such that when the captured image is acquired from the MOS type solid-state image sensor while the light source is turned on for the predetermined period, noise removal is performed on the captured image. The processing is strengthened as compared with a case where the light source is always turned on and a captured image is acquired from the MOS type solid-state imaging device.
また、実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法は、前記光源は青色光を発光するレーザ光源又はLED光源であり、前記蛍光体は前記青色光を受光したとき緑色及び赤色を含む黄色光を発光する蛍光体であることを特徴とする。 In the endoscope system and the driving method thereof according to the embodiment, the light source is a laser light source or an LED light source that emits blue light, and the phosphor emits yellow light including green and red when receiving the blue light. It is a fluorescent substance that emits light.
以上述べた本発明の実施形態によれば、内視鏡先端部に搭載したMOS型固体撮像素子の温度が上昇したとき、固体撮像素子から読み出す画像のフレームレートを落とし、更に照明モードを変化させることで撮影の同時性保証による画像歪みを回避しかつ温度低下を図るため、低ノイズの被写体画像を得ることが可能となる。 According to the embodiments of the present invention described above, when the temperature of the MOS type solid-state imaging device mounted on the distal end portion of the endoscope rises, the frame rate of the image read from the solid-state imaging device is lowered and the illumination mode is further changed. As a result, image distortion due to the guarantee of simultaneity of photographing is avoided and the temperature is lowered, so that a low-noise subject image can be obtained.
本発明に係る内視鏡システムは、MOS型固体撮像素子の温度上昇を抑制して低ノイズな撮像画像を取得することができるため、高品質画像を撮像可能な内視鏡システムとして有用である。 The endoscope system according to the present invention is useful as an endoscope system capable of capturing a high-quality image because it can acquire a low-noise captured image by suppressing the temperature rise of the MOS type solid-state imaging device. .
10 内視鏡システム
12 電子内視鏡
14 プロセッサ装置
16 光源装置
26 先端部
26a 先端部先端面
40 観察窓
42 照明窓
53 蛍光体
54 撮像素子チップ
55 温度センサ
58 固体撮像素子
100 光源
120 ライトガイド
120a ライトガイド出射端
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記MOS型固体撮像素子の温度を検出する温度検出手段と、
第1のフレームレートで前記被写体の画像を前記MOS型固体撮像素子から出力させる駆動モードで該MOS型固体撮像素子を駆動している最中に前記温度検出手段による検出温度が上昇して閾値に達したとき前記フレームレートを前記第1より低い第2のフレームレートにする駆動モードで前記MOS型固体撮像素子を駆動させるプロセッサ装置と
を備える内視鏡システム。 A MOS-type solid-state imaging device is mounted at the distal end, and an illumination unit is provided adjacent to the MOS solid-state imaging device. When the distal end is inserted into the body cavity of the subject, the subject in the body cavity is illuminated. An electronic endoscope that illuminates at a portion and shoots an image of the subject with the MOS type solid-state imaging device;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the MOS type solid-state imaging device;
While the MOS solid-state image sensor is being driven in the drive mode in which the image of the subject is output from the MOS solid-state image sensor at the first frame rate, the temperature detected by the temperature detecting means rises to the threshold value. An endoscope system comprising: a processor device that drives the MOS type solid-state imaging device in a driving mode in which the frame rate is set to a second frame rate lower than the first frame rate when reached.
前記MOS型固体撮像素子の温度を検出する温度検出手段と
を備える内視鏡システムの駆動方法であって、
第1のフレームレートで前記被写体の画像を前記MOS型固体撮像素子から出力させる駆動モードで該MOS型固体撮像素子を駆動している最中に前記温度検出手段による検出温度が上昇して閾値に達したとき前記フレームレートを前記第1より低い第2のフレームレートにする駆動モードで前記MOS型固体撮像素子を駆動させる内視鏡システムの駆動方法。 A MOS-type solid-state imaging device is mounted at the distal end, and an illumination unit is provided adjacent to the MOS solid-state imaging device. When the distal end is inserted into the body cavity of the subject, the subject in the body cavity is illuminated. An electronic endoscope that illuminates at a portion and shoots an image of the subject with the MOS type solid-state imaging device;
A method for driving an endoscope system comprising temperature detecting means for detecting the temperature of the MOS type solid-state imaging device,
While the MOS solid-state image sensor is being driven in the drive mode in which the image of the subject is output from the MOS solid-state image sensor at the first frame rate, the temperature detected by the temperature detecting means rises to the threshold value. An endoscope system driving method for driving the MOS type solid-state imaging device in a driving mode in which the frame rate is set to a second frame rate lower than the first frame rate when reaching.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011002520A JP2012143319A (en) | 2011-01-07 | 2011-01-07 | Endoscope system and method for driving the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011002520A JP2012143319A (en) | 2011-01-07 | 2011-01-07 | Endoscope system and method for driving the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012143319A true JP2012143319A (en) | 2012-08-02 |
Family
ID=46787546
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011002520A Pending JP2012143319A (en) | 2011-01-07 | 2011-01-07 | Endoscope system and method for driving the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012143319A (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013128764A1 (en) * | 2012-03-01 | 2013-09-06 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Medical system |
JP2014113313A (en) * | 2012-12-10 | 2014-06-26 | Hoya Corp | Electronic endoscope system |
JP2014117414A (en) * | 2012-12-14 | 2014-06-30 | Fujifilm Corp | Endoscope apparatus and image pickup control method thereof |
WO2015016137A1 (en) * | 2013-08-01 | 2015-02-05 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Endoscopic system |
JP2016512994A (en) * | 2013-02-28 | 2016-05-12 | オリーブ・メディカル・コーポレイションOlive Medical Corporation | Video strobe copy of vocal cords with CMOS sensor |
EP3100667A1 (en) | 2012-12-14 | 2016-12-07 | Fujifilm Corporation | Endoscope apparatus and image pickup control method thereof |
JP2016202627A (en) * | 2015-04-23 | 2016-12-08 | 富士フイルム株式会社 | Endoscopic diagnostic apparatus, image processing method, program, and recording medium |
US10004391B2 (en) | 2013-09-27 | 2018-06-26 | Fujifilm Corporation | Electronic endoscope device having temperature control |
-
2011
- 2011-01-07 JP JP2011002520A patent/JP2012143319A/en active Pending
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013128764A1 (en) * | 2012-03-01 | 2013-09-06 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Medical system |
JPWO2013128764A1 (en) * | 2012-03-01 | 2015-07-30 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Medical system |
JP2014113313A (en) * | 2012-12-10 | 2014-06-26 | Hoya Corp | Electronic endoscope system |
US9801530B2 (en) | 2012-12-14 | 2017-10-31 | Fujifilm Corporation | Endoscope apparatus and image pickup control method thereof |
JP2014117414A (en) * | 2012-12-14 | 2014-06-30 | Fujifilm Corp | Endoscope apparatus and image pickup control method thereof |
US9826891B2 (en) | 2012-12-14 | 2017-11-28 | Fujifilm Corporation | Endoscope apparatus and image pickup control method thereof |
EP3100667A1 (en) | 2012-12-14 | 2016-12-07 | Fujifilm Corporation | Endoscope apparatus and image pickup control method thereof |
JP2016512994A (en) * | 2013-02-28 | 2016-05-12 | オリーブ・メディカル・コーポレイションOlive Medical Corporation | Video strobe copy of vocal cords with CMOS sensor |
WO2015016137A1 (en) * | 2013-08-01 | 2015-02-05 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Endoscopic system |
JPWO2015016137A1 (en) * | 2013-08-01 | 2017-03-02 | オリンパス株式会社 | Endoscope system |
US9826885B2 (en) | 2013-08-01 | 2017-11-28 | Olympus Corporation | Endoscope system |
CN105377111A (en) * | 2013-08-01 | 2016-03-02 | 奥林巴斯株式会社 | Endoscopic system |
US10004391B2 (en) | 2013-09-27 | 2018-06-26 | Fujifilm Corporation | Electronic endoscope device having temperature control |
JP2016202627A (en) * | 2015-04-23 | 2016-12-08 | 富士フイルム株式会社 | Endoscopic diagnostic apparatus, image processing method, program, and recording medium |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5616664B2 (en) | Endoscope system | |
JP5435916B2 (en) | Electronic endoscope system | |
JP5899172B2 (en) | Endoscope device | |
JP2012143319A (en) | Endoscope system and method for driving the same | |
JP5534997B2 (en) | Electronic endoscope system | |
JP5628062B2 (en) | Electronic endoscope system | |
JP5850630B2 (en) | Endoscope system and driving method thereof | |
JP6129731B2 (en) | Endoscope system and operating method thereof | |
US9844312B2 (en) | Endoscope system for suppressing decrease of frame rate without changing clock rate of reading | |
JP5648010B2 (en) | Device operating method, photographing apparatus and electronic endoscope apparatus | |
JP5587834B2 (en) | Electronic endoscope apparatus and electronic endoscope system | |
JP5735479B2 (en) | Endoscope and device operation method | |
US8878921B2 (en) | Imaging system | |
JP5847017B2 (en) | Electronic endoscope apparatus and method for operating the same | |
JP6228833B2 (en) | Imaging system and endoscope apparatus | |
JP6190906B2 (en) | Imaging module and endoscope apparatus | |
JP5734060B2 (en) | Endoscope system and driving method thereof | |
JP2010184046A (en) | Endoscope, endoscope driving method, and endoscope system | |
JP2010184047A (en) | Endoscope, endoscope driving method, and endoscope system | |
JP5735477B2 (en) | Endoscope apparatus and method of operating the same | |
JP6227077B2 (en) | Endoscope system and operating method thereof | |
JPWO2017056784A1 (en) | Imaging device, endoscope and endoscope system | |
JP6005794B2 (en) | Endoscope system and driving method thereof | |
JP6312254B2 (en) | Endoscope system and operating method thereof | |
JP2016123755A (en) | Endoscope system and operation method therefor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20121005 |