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JP6228833B2 - Imaging system and endoscope apparatus - Google Patents

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JP6228833B2
JP6228833B2 JP2013264032A JP2013264032A JP6228833B2 JP 6228833 B2 JP6228833 B2 JP 6228833B2 JP 2013264032 A JP2013264032 A JP 2013264032A JP 2013264032 A JP2013264032 A JP 2013264032A JP 6228833 B2 JP6228833 B2 JP 6228833B2
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Description

本発明は、撮像システム、及び内視鏡装置に関する。   The present invention relates to an imaging system and an endoscope apparatus.

デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像機能を有する電子機器や内視鏡装置には、CCD(Charge Coupled Device)型の撮像素子が広く使用されている。また、最近では、低電圧駆動が可能で小型化に有利なCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサ等のMOS型の撮像素子が、CCD型の撮像素子に代わって多用されるようになった。例えば、MOS型の撮像素子を内視鏡装置に搭載した例が特許文献1,2に、また、デジタルカメラに搭載した例が特許文献3に開示されている。   2. Description of the Related Art CCD (Charge Coupled Device) type image pickup devices are widely used in electronic devices and endoscope devices having an image pickup function such as digital cameras and video cameras. In recent years, MOS type image sensors such as CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensors that can be driven at a low voltage and are advantageous for downsizing have come to be used frequently instead of CCD type image sensors. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose examples in which a MOS type image pickup device is mounted on an endoscope apparatus, and Patent Document 3 discloses an example in which a MOS type image pickup element is mounted on a digital camera.

特開2011−206336号公報JP 2011-206336 A 特開2009−136447号公報JP 2009-136447 A 特開2007−318581号公報JP 2007-318581 A

一般的に、MOS型の撮像素子はローリングシャッタ(ライン露光)と呼ばれる方式で各画素に蓄積された信号電荷を読み出している。ローリングシャッタ方式では、画素ライン毎にシャッタが切られ、各画素に蓄積された信号電荷が画素ライン毎に順次読み出される。このため、最初に読み出される1行目の画素ラインと、最後に読み出される最終行の画素ラインには、電荷蓄積期間に約1フレーム分の時間差が生じ、被写体の動きが速い場合には撮像画像が歪んでしまう。そこで、特許文献1では、リセット信号を全画素ラインに供給し、全画素ラインの露光期間を一致させることで画像歪みを解消させている。特許文献2では、光源ユニットの消灯期間に各画素ラインの信号電荷読み出しを行うことで画像歪みを解消させている。また、特許文献3には、照明光をPWM駆動して各画素ラインの積算受光量を一定にし、画素ライン間の露光時間の差をなくす技術が開示されている。   In general, a MOS type image pickup device reads signal charges accumulated in each pixel by a method called rolling shutter (line exposure). In the rolling shutter system, the shutter is cut for each pixel line, and signal charges accumulated in each pixel are sequentially read for each pixel line. For this reason, a time difference of about one frame occurs in the charge accumulation period between the first pixel line read out first and the last pixel line read out last, and the captured image is captured when the subject moves quickly. Will be distorted. Therefore, in Patent Document 1, image distortion is eliminated by supplying a reset signal to all the pixel lines and matching the exposure periods of all the pixel lines. In Patent Document 2, image distortion is eliminated by performing signal charge reading of each pixel line during the light-out period of the light source unit. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 discloses a technique for eliminating the difference in exposure time between pixel lines by PWM driving illumination light to make the integrated light reception amount of each pixel line constant.

ところで、間欠点灯する照明光を用い、面順次方式で撮像したフレーム画像から動画像を生成する場合、複数種の照明光が、フレーム期間毎に切り替わり出射されることになる。その際、照明光の切り替えパターンによっては、切り替え前の照明光により撮像される像と、切り替え後の照明光により撮像される像とが、1フレーム画像内に混在することが生じ得る。例えば、照明光が、赤色光、緑色光、青色光を切り替える光である場合、1フレーム画像内に複数色の像が混在する色ずれした画像となり、面順次撮像したカラー動画像の品質が低下する。   By the way, when a moving image is generated from a frame image captured by the frame sequential method using illumination light that is intermittently lit, a plurality of types of illumination light are switched and emitted for each frame period. At that time, depending on the illumination light switching pattern, an image captured by the illumination light before switching and an image captured by the illumination light after switching may be mixed in one frame image. For example, when the illumination light is a light that switches between red light, green light, and blue light, a color-shifted image in which images of a plurality of colors are mixed in one frame image is deteriorated, and the quality of a color moving image captured in a frame sequential manner is degraded. To do.

そこで本発明は、間欠点灯する照明光を用いて面順次方式で撮像した画像信号から動画像を生成する際に、画像信号による画像内に複数種の照明光による像が混在することを防止しつつ、滑らかで高品位な動画像を得られる撮像システム、及び内視鏡装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention prevents a mixture of images from a plurality of types of illumination light in an image based on an image signal when generating a moving image from an image signal captured in a frame sequential manner using illumination light that is intermittently lit. It is another object of the present invention to provide an imaging system and an endoscope apparatus that can obtain a smooth and high-quality moving image.

(1)複数の画素が二次元配列されたMOS型の撮像素子により、動画像を生成する撮像システムであって、照明光の出射可能期間及び出射禁止期間を有して駆動され、スペクトルの異なる複数種の照明光を、上記出射可能期間毎に切り替えて被写体に照射する照明部と、上記切り換え照射される照明光毎に上記被写体を上記撮像素子により撮像して、面順次に画像信号を出力する撮像部と、上記撮像部から出力される互いに異なる照明光下で撮像された画像信号のセットを合成処理し、上記動画像の1コマを生成する画像処理部と、を備え、上記照明部は、上記動画像の1コマを生成する周期内に上記複数種の照明光を切り替え照射し、かつ、上記周期内における上記複数種の照明光の照射時間比を任意に変更することが可能であり、上記動画像の1コマを生成する周期内に、上記撮像部は、上記撮像素子の水平方向に並ぶ各画素ラインを同時に露光開始し、上記照明光の出射可能期間を含む期間で上記複数の画素を露光し、上記照明光の出射禁止期間内で上記複数の画素から蓄積電荷を読み出し、互いに異なる種類の照明光下で撮像された各画像信号を面順次に出力撮像システム。
(2)上記撮像システムを備える内視鏡装置。
(1) An imaging system that generates a moving image using a MOS-type imaging device in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged, and is driven with a period in which illumination light can be emitted and an emission prohibited period, and has different spectra An illumination unit that irradiates a subject with a plurality of types of illumination light that is switched for each emission period, and the subject is imaged with the imaging device for each illumination light that is switched and output, and image signals are output in a frame sequential manner. And an image processing unit that synthesizes a set of image signals captured under different illumination lights output from the imaging unit and generates one frame of the moving image, and the illumination unit Can switch and irradiate the plurality of types of illumination light within a cycle for generating one frame of the moving image, and can arbitrarily change the irradiation time ratio of the plurality of types of illumination light within the cycle. Yes, above In the period of generating one frame of an image, the imaging unit simultaneously exposed starting each pixel lines arranged in the horizontal direction of the image pickup device, exposing the plurality of pixels in a period including the emission period of the illumination light and, in the exit prohibition period of the illumination light read out the accumulated charge from the plurality of pixels, the imaging system that outputs the image signal captured different kinds under illumination light of mutually face serial manner.
(2) An endoscope apparatus including the imaging system.

本発明によれば、間欠点灯する照明光を用いて面順次方式で撮像した画像信号から動画像を生成する際に、画像信号による画像内に複数種の照明光による像が混在することを防止しつつ、滑らかで高品位な動画像を得ることができる。   According to the present invention, when a moving image is generated from an image signal picked up in a frame sequential manner using illumination light that is intermittently lit, it is possible to prevent images from a plurality of types of illumination light from being mixed in the image based on the image signal. However, a smooth and high-quality moving image can be obtained.

本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡装置のブロック構成図である。It is a figure for demonstrating embodiment of this invention, and is a block block diagram of an endoscope apparatus. 図1に示す内視鏡装置の一例としての外観図である。It is an external view as an example of the endoscope apparatus shown in FIG. 内視鏡先端部の拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of an endoscope front-end | tip part. (A),(B)は光源部の具体的な構成例示す構成図である。(A), (B) is a block diagram which shows the specific structural example of a light source part. 撮像システムの第1の駆動例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the 1st example of a drive of an imaging system. 撮像システムの第2の駆動例を示すタイミングチャートである。12 is a timing chart illustrating a second driving example of the imaging system. 撮像システムの第3の駆動例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the 3rd example of a drive of an imaging system. 撮像システムの第4の駆動例を示すタイミングチャートである。12 is a timing chart illustrating a fourth driving example of the imaging system.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、内視鏡装置に搭載される撮像システムを例に説明する。
<内視鏡装置の構成>
図1は本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡装置のブロック構成図であり、図2は図1に示す内視鏡装置の一例としての外観図である。
まず、図1,図2を用いて内視鏡装置100の構成を説明する。内視鏡装置100は、内視鏡スコープ11と、制御装置13と、表示部15と、制御装置13へ情報を入力するキーボードやマウス等の入力部17とを備える。制御装置13は、照明光を出力する光源装置19と、観察画像の信号処理を行うプロセッサ21から構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, an imaging system mounted on an endoscope apparatus will be described as an example.
<Configuration of endoscope apparatus>
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention, and is a block configuration diagram of an endoscope apparatus. FIG. 2 is an external view as an example of the endoscope apparatus shown in FIG.
First, the configuration of the endoscope apparatus 100 will be described with reference to FIGS. The endoscope apparatus 100 includes an endoscope scope 11, a control device 13, a display unit 15, and an input unit 17 such as a keyboard and a mouse for inputting information to the control device 13. The control device 13 includes a light source device 19 that outputs illumination light and a processor 21 that performs signal processing of an observation image.

<内視鏡スコープ>
内視鏡スコープ11は、図2に示すように、本体操作部23と、この本体操作部23に連設され体腔内に挿入される内視鏡挿入部25と、本体操作部23を制御装置13とを接続するユニバーサルコード27とを有する。ユニバーサルコード27の本体操作部23とは反対側の先端には、光源装置19に接続されるライトガイド(LG)コネクタ29Aと、プロセッサ21に接続されるビデオコネクタ29Bが設けてある。
<Endoscope>
As shown in FIG. 2, the endoscope scope 11 includes a main body operation unit 23, an endoscope insertion unit 25 connected to the main body operation unit 23 and inserted into a body cavity, and the main body operation unit 23 as a control device. 13 and a universal cord 27 for connecting to the mobile phone. A light guide (LG) connector 29 </ b> A connected to the light source device 19 and a video connector 29 </ b> B connected to the processor 21 are provided at the end of the universal cord 27 opposite to the main body operation unit 23.

内視鏡スコープ11の本体操作部23には、内視鏡挿入部25の先端側で吸引、送気、送水を実施するボタン、撮像時のシャッタボタン、観察モード(白色光を照射する通常観察モードや特定波長光の照射する特殊光観察モード等)や、詳細を後述する撮像部51の動作モードを切り替えるモード切り替えボタン等を含む各種の操作入力部31と、一対のアングルノブ33が設けられている。   The main body operation unit 23 of the endoscope scope 11 includes a button for performing suction, air supply, and water supply at the distal end side of the endoscope insertion unit 25, a shutter button at the time of imaging, and an observation mode (normal observation that emits white light). A variety of operation input units 31 including a mode switching button for switching the operation mode of the imaging unit 51, which will be described in detail later, and a pair of angle knobs 33. ing.

挿入部25は、本体操作部23側から順に軟性部35、湾曲部37、及び先端部(内視鏡先端部)39で構成される。先端部39は後述する撮像部51(図1参照)を有する。湾曲部37は、本体操作部23のアングルノブ33を回動することによって遠隔的に湾曲操作される。これにより内視鏡先端部39を所望の方向に向けることができる。   The insertion portion 25 is composed of a flexible portion 35, a bending portion 37, and a distal end portion (endoscope distal end portion) 39 in order from the main body operation portion 23 side. The distal end portion 39 has an imaging unit 51 (see FIG. 1) which will be described later. The bending portion 37 is remotely bent by turning the angle knob 33 of the main body operation portion 23. Thereby, the endoscope front end 39 can be directed in a desired direction.

図3に内視鏡先端部の拡大斜視図を示す。内視鏡先端部39には、観察窓41と照明窓43A,43Bが配置されている。各照明窓43A,43Bは、被検体に向けてそれぞれ照明光を出射する。被検体からの反射光は、観察窓41を通じて撮像部51により検出(撮像)される。   FIG. 3 shows an enlarged perspective view of the distal end portion of the endoscope. An observation window 41 and illumination windows 43A and 43B are arranged at the endoscope distal end 39. Each of the illumination windows 43A and 43B emits illumination light toward the subject. Reflected light from the subject is detected (imaged) by the imaging unit 51 through the observation window 41.

照明窓43A,43Bの内側には、図1に示すように、光源装置19から出射される照明光を導くライトガイド45の出射端45aが配されている。ライトガイド45の出射端45aと照明窓43A,43Bとの間には、レンズや光拡散部材等の光学部材を配置してもよい。また、蛍光体を出射端45aに配する場合もある。上記照明窓43A,43B、ライトガイド45、光源装置19が照明光を生成する照明部として機能する。   As shown in FIG. 1, an emission end 45 a of a light guide 45 that guides illumination light emitted from the light source device 19 is disposed inside the illumination windows 43 </ b> A and 43 </ b> B. An optical member such as a lens or a light diffusing member may be disposed between the emission end 45a of the light guide 45 and the illumination windows 43A and 43B. In some cases, the phosphor may be disposed at the emission end 45a. The illumination windows 43A and 43B, the light guide 45, and the light source device 19 function as an illumination unit that generates illumination light.

図1に示す撮像部51は、画素部53、ADC部55、メモリ部57、通信部59、駆動制御部61を有する。画素部53は、MOS型の半導体に、二次元アレイ状の多数の画素(受光素子:フォトダイオード(PD))が配列して形成されている。画素部53は、行方向に配列される画素群からなる画素ラインが、列方向に複数ライン配置されており、画素ライン毎に信号読み出しを行うローリングシャッタ方式で駆動される。ローリングシャッタ方式とは、少なくとも1つ以上の走査ラインや画素毎に順次露光動作を行う、即ち、走査ラインや画素毎に順次リセットを行い、電荷蓄積を開始して、蓄積した信号電荷を読み出す方式である。   The imaging unit 51 illustrated in FIG. 1 includes a pixel unit 53, an ADC unit 55, a memory unit 57, a communication unit 59, and a drive control unit 61. The pixel portion 53 is formed by arranging a large number of pixels (light receiving elements: photodiodes (PD)) in a two-dimensional array on a MOS type semiconductor. The pixel portion 53 is driven by a rolling shutter system in which a plurality of pixel lines including pixel groups arranged in the row direction are arranged in the column direction, and signal reading is performed for each pixel line. The rolling shutter system is a system in which an exposure operation is sequentially performed for at least one scanning line or pixel, that is, a reset is sequentially performed for each scanning line or pixel, charge accumulation is started, and the accumulated signal charge is read. It is.

本構成の画素部53は、後述する光源部からR色,G色,B色の照明光を面順次に照射した画像を撮像する単色の受光素子群である。   The pixel unit 53 of this configuration is a single-color light receiving element group that captures an image in which R, G, and B illumination lights are sequentially irradiated from a light source unit described later.

ADC部55は、相関二重サンプリング(CDS)回路と、アンプ部と、A/D変換器により構成されている。CDS回路は、画素部53の各画素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、画素部53内で生じるリセット雑音及びアンプ雑音の除去を行う。   The ADC unit 55 includes a correlated double sampling (CDS) circuit, an amplifier unit, and an A / D converter. The CDS circuit performs correlated double sampling processing on the imaging signal output from each pixel of the pixel unit 53 and removes reset noise and amplifier noise generated in the pixel unit 53.

アンプ部は、CDS回路によりノイズ除去が行われた撮像信号を、指定されたゲイン(増幅率)で増幅する。A/D変換器は、アンプ部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 amplifier unit amplifies the imaging signal from which noise has been removed by the CDS circuit with a designated gain (amplification factor). The A / D converter converts the imaging signal amplified by the amplifier unit into a digital signal having a predetermined number of bits and outputs the digital signal.

メモリ部57は、高速アクセスに有利なバッファメモリであるFIFOメモリを有する。FIFOメモリは、ADC部が出力するデジタルデータを一時記憶し、記憶されたデジタルデータは、フレーム画像信号として通信部59に出力される。   The memory unit 57 includes a FIFO memory that is a buffer memory advantageous for high-speed access. The FIFO memory temporarily stores digital data output from the ADC unit, and the stored digital data is output to the communication unit 59 as a frame image signal.

通信部59は、LVDS(Low voltage differential signaling)変換回路を備え、メモリ部57に格納されたフレーム画像信号の画像情報を順次読み出して、読み出した画像情報を低電圧差動信号に変換してプロセッサ21に転送する。   The communication unit 59 includes an LVDS (Low voltage differential signaling) conversion circuit, sequentially reads image information of frame image signals stored in the memory unit 57, converts the read image information into a low voltage differential signal, and converts the image information into a processor. Forward to 21.

駆動制御部61は、TG(タイミングジェネレータ)を含む駆動回路を有し、各部を駆動制御する。駆動回路は、後述のプロセッサ21の駆動信号通信部71からの駆動信号に基づき、各種駆動パルスを生成する。駆動パルスとしては、画素部53の駆動パルス(垂直/水平走査パルス、リセットパルス等)、ADC部55用の同期パルス、メモリ部57の駆動パルス等が含まれる。画素部53は、駆動制御部61から入力される駆動パルスにより駆動され、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 drive control unit 61 has a drive circuit including a TG (timing generator), and drives and controls each unit. The drive circuit generates various drive pulses based on a drive signal from a drive signal communication unit 71 of the processor 21 described later. The drive pulse includes a drive pulse (vertical / horizontal scanning pulse, reset pulse, etc.) of the pixel unit 53, a synchronization pulse for the ADC unit 55, a drive pulse of the memory unit 57, and the like. The pixel unit 53 is driven by the drive pulse input from the drive control unit 61, photoelectrically converts the formed optical image, and outputs it as an imaging signal.

これら画素部53、ADC部55、メモリ部57、通信部59等は、1チップ上に形成するのでなく、夫々を別々のチップに形成して相互接続して、撮像部として構成することでもよい。また、メモリ部57、通信部59は、内視鏡スコープ11内であれば、画素部53から離れた位置に配置してもよい。   The pixel unit 53, the ADC unit 55, the memory unit 57, the communication unit 59, and the like may not be formed on one chip, but may be formed on separate chips and interconnected to form an imaging unit. . Further, the memory unit 57 and the communication unit 59 may be arranged at a position away from the pixel unit 53 as long as it is within the endoscope scope 11.

<プロセッサ>
プロセッサ21は、図1に示すユニバーサルコード27内に挿通された信号線を介して、内視鏡スコープ11に給電し、撮像部51の駆動を制御する。また、撮像部51から信号線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。
<Processor>
The processor 21 supplies power to the endoscope scope 11 via a signal line inserted into the universal cord 27 shown in FIG. 1 and controls the driving of the imaging unit 51. In addition, the imaging signal transmitted from the imaging unit 51 via the signal line is received, and the received imaging signal is subjected to various signal processing to be converted into image data.

プロセッサ21で変換された画像データは、プロセッサ21にケーブル接続された液晶モニタ等の表示部15に観察画像として表示される。また、プロセッサ21は、光源装置19を含めた内視鏡装置100全体の動作を制御する。表示部15は、プロセッサ21の外部に設けた表示装置に限らず、プロセッサ21や内視鏡スコープ11に一体に構成されたもの等、種々の形態のものであってもよい。   The image data converted by the processor 21 is displayed as an observation image on a display unit 15 such as a liquid crystal monitor connected to the processor 21 by a cable. The processor 21 controls the operation of the entire endoscope apparatus 100 including the light source device 19. The display unit 15 is not limited to a display device provided outside the processor 21, and may have various forms such as a unit integrated with the processor 21 or the endoscope scope 11.

プロセッサ21は、制御部63と、画像受信部65と、画像処理部(DSP)67と、表示信号生成部69と、駆動信号通信部71とを有する。   The processor 21 includes a control unit 63, an image reception unit 65, an image processing unit (DSP) 67, a display signal generation unit 69, and a drive signal communication unit 71.

制御部63は、プロセッサ21内の各部を制御すると共に、内視鏡スコープ11の撮像部51や後述する光源装置19に駆動信号を出力し、内視鏡装置100の全体を制御する。制御部63は、プロセッサ21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等の各種データが記憶されるRAMやROMを備えている。   The control unit 63 controls each unit in the processor 21 and outputs a drive signal to the imaging unit 51 of the endoscope scope 11 and the light source device 19 described later to control the entire endoscope device 100. The control unit 63 includes a RAM and a ROM in which various programs for controlling the operation of the processor 21 and various data such as control data are stored.

具体的には、制御部63は、光源装置19の光源制御部73を制御する機能と、撮像部51を制御してフレーム画像を生成させる機能とを有し、光源装置19による照明光の出射動作と、撮像素子の露光、信号読み出し動作とを相互に同期させて、照明部の光源制御部73と撮像部51とをそれぞれ駆動する。   Specifically, the control unit 63 has a function of controlling the light source control unit 73 of the light source device 19 and a function of controlling the imaging unit 51 to generate a frame image, and emission of illumination light by the light source device 19. The operation, the exposure of the image sensor, and the signal readout operation are synchronized with each other to drive the light source control unit 73 and the imaging unit 51 of the illumination unit.

画像受信部65は、内視鏡スコープ11から送信されてくるフレーム画像信号を受信して画像処理部67に出力する。   The image receiving unit 65 receives the frame image signal transmitted from the endoscope scope 11 and outputs it to the image processing unit 67.

画像処理部67は、制御部63の制御に基づき、画像受信部65で受信した撮像信号に対し、色補間,色分離,色バランス調整,ホワイトバランス補正,ガンマ補正,画像強調処理等を施して、フレーム画像を生成する。また、複数の照明光下で順次撮像されたフレーム画像同士を合成処理して、動画像の合成画像信号を生成する。   Based on the control of the control unit 63, the image processing unit 67 performs color interpolation, color separation, color balance adjustment, white balance correction, gamma correction, image enhancement processing, and the like on the imaging signal received by the image receiving unit 65. Generate a frame image. In addition, the frame images sequentially captured under a plurality of illumination lights are combined to generate a combined image signal of a moving image.

表示信号生成部69は、画像処理部67から入力された画像データを、表示部15に対応した信号形式に変換して、表示部15の画面に表示させる。   The display signal generation unit 69 converts the image data input from the image processing unit 67 into a signal format corresponding to the display unit 15 and displays the converted signal on the screen of the display unit 15.

なお、入力部17は、ユーザからの各種の指示入力を受け付ける他、上述した観察モードや詳細を後述する撮像部51の動作モードを選択又は切り替える指示入力も受け付ける。   The input unit 17 receives various instruction inputs from the user, and also receives an instruction input for selecting or switching the above-described observation mode and the operation mode of the imaging unit 51 described later in detail.

<光源装置>
光源装置19は、光源制御部73と光源部75とを有し、ライトガイド45と、前述の照明窓43A,43Bと合わせて照明装置として機能する。光源部75は、互いに異なるスペクトルを有する複数の照明光を所定のタイミングで順次出射する。光源部75の具体的な構成例を図4(A)、(B)に示す。図4(A)に示す光源部75Aは、赤色発光のレーザ光源77R、緑色発光のレーザ光源77G、青色発光のレーザ光源77Bと、赤色レーザ光、緑色レーザ光の光路を変更するハーフミラー79R,79Gを有する。なお、ハーフミラーに代えて、コンバイナ等の合波器を用いた構成であってもよい。
<Light source device>
The light source device 19 includes a light source control unit 73 and a light source unit 75, and functions as an illumination device in combination with the light guide 45 and the illumination windows 43A and 43B described above. The light source unit 75 sequentially emits a plurality of illumination lights having different spectra at a predetermined timing. A specific configuration example of the light source unit 75 is shown in FIGS. 4A includes a red light emitting laser light source 77R, a green light emitting laser light source 77G, a blue light emitting laser light source 77B, and a half mirror 79R that changes the optical paths of the red laser light and the green laser light. 79G. In addition, it may replace with a half mirror and the structure using combiners, such as a combiner, may be sufficient.

各レーザ光源77R,77G,77Bは、光源制御部73(図1)によって、パルス幅変調(PWM)等のパルス変調制御されることで、それぞれが時間軸でタイミングをずらして個別に点灯する。各レーザ光源77R,77G,77Bからのレーザ光は、ライトガイド45へ順次に導入され、面順次の照明光として供される。   Each of the laser light sources 77R, 77G, and 77B is individually turned on at different timings on the time axis by being subjected to pulse modulation control such as pulse width modulation (PWM) by the light source control unit 73 (FIG. 1). Laser light from each of the laser light sources 77R, 77G, and 77B is sequentially introduced into the light guide 45 and provided as surface-sequential illumination light.

なお、光源部75Aは、レーザ光源77R,77G,77Bに代えてLED等の他の半導体光源を用いた構成としてもよい。   The light source unit 75A may be configured to use other semiconductor light sources such as LEDs instead of the laser light sources 77R, 77G, and 77B.

更に、光源部75は、上記のレーザ光源以外にも、白色光源を用いて構成することもできる。図4(B)に示す光源部75Bは、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等の白色光源79と、白色光源から出射光の経路の途中に配置され、出射光をオンオフ制御や光量制御するシャッタ81と、透過する光の波長帯域が異なる複数の分光フィルタ83A,83B,・・・を有する回転フィルタ85とを有する。   Furthermore, the light source part 75 can also be comprised using a white light source besides said laser light source. The light source unit 75B shown in FIG. 4B is a white light source 79 such as a xenon lamp, a halogen lamp, or a metal halide lamp, and a shutter that is disposed in the path of the emitted light from the white light source, and controls the on / off control and light amount control of the emitted light. 81 and a rotary filter 85 having a plurality of spectral filters 83A, 83B,... Having different wavelength bands of transmitted light.

回転フィルタ85の分光フィルタは、R光のみ透過する分光フィルタ、G光のみ透過する分光フィルタ、B光のみ透過する分光フィルタを備える構成の他、R,G,Bと白色Wとの組み合わせや、補色系のC,M,Yの三色、C,M,Y,Gの四色の組み合わせ等にすることもできる。また、内視鏡装置の特殊光観察モード用として、血液中のヘモグロビンに吸収されやすい狭帯域化された2つの波長(390〜445nm/530〜550nm)の光を出射させる分光フィルタを備えた構成としてもよい。   The spectral filter of the rotary filter 85 includes a spectral filter that transmits only R light, a spectral filter that transmits only G light, a spectral filter that transmits only B light, a combination of R, G, B and white W, A combination of three colors of complementary colors C, M, and Y, or a combination of four colors of C, M, Y, and G may be used. In addition, a configuration equipped with a spectral filter that emits light of two narrow-band wavelengths (390 to 445 nm / 530 to 550 nm) that is easily absorbed by hemoglobin in blood for the special light observation mode of the endoscope apparatus It is good.

この光源部75Bは、回転フィルタ85がモータMにより回転駆動され、シャッタ81により出射タイミングが制御されることで、白色光源79から出射される白色光がR,G,B光の各色別の照明光とされて、それぞれ順次に出射される。   In the light source unit 75B, the rotary filter 85 is driven to rotate by the motor M, and the emission timing is controlled by the shutter 81, so that the white light emitted from the white light source 79 is illuminated for each color of R, G, B light. The light is emitted sequentially.

上記構成の内視鏡装置100により体腔内を観察する際は、内視鏡スコープ11の挿入部25を体腔内に挿入し、光源装置19からのパルス照明光で体腔内を照明しながら、撮像部51により撮像される体腔内の画像を表示部15で観察することになる。   When observing the inside of a body cavity with the endoscope apparatus 100 having the above-described configuration, the insertion portion 25 of the endoscope scope 11 is inserted into the body cavity, and imaging is performed while illuminating the inside of the body cavity with pulse illumination light from the light source device 19. The image in the body cavity imaged by the unit 51 is observed on the display unit 15.

次に、上記の内視鏡装置100に備わる撮像システムの駆動例を順次説明する。内視鏡装置100の撮像システムは、内視鏡スコープ11の操作入力部31や、プロセッサ21に接続される入力部17による操作入力によって、以下に説明する照明光の駆動と撮像素子の駆動を切り換える。また、観察モードの切り換えタイミングに同期して自動的に切り換えることであってもよい。
<第1の駆動例>
図5は撮像システムの第1の駆動例を示すタイミングチャートである。本構成の内視鏡装置100は、フレームレートを60フレーム/秒として撮像と画像表示を行う構成である。そのため、以下の説明ではフレームレートを60フレーム/秒として説明するが、これに限らない。
Next, driving examples of the imaging system provided in the endoscope apparatus 100 will be sequentially described. The imaging system of the endoscope apparatus 100 performs driving of illumination light and driving of an imaging element, which will be described below, by an operation input from the operation input unit 31 of the endoscope scope 11 or the input unit 17 connected to the processor 21. Switch. Further, it may be switched automatically in synchronization with the observation mode switching timing.
<First driving example>
FIG. 5 is a timing chart illustrating a first driving example of the imaging system. The endoscope apparatus 100 having this configuration is configured to perform imaging and image display at a frame rate of 60 frames / second. Therefore, in the following description, the frame rate is described as 60 frames / second, but the present invention is not limited to this.

制御部63は、光源装置19から複数色の照明光を各色別に順次出射させる照明駆動信号を光源制御部73に出力し、各色別に照明された被写体像をそれぞれ面順次撮像するための撮像駆動信号を駆動制御部61に出力する。   The control unit 63 outputs to the light source control unit 73 an illumination drive signal for sequentially emitting a plurality of colors of illumination light from the light source device 19 to the light source control unit 73, and an imaging drive signal for sequentially capturing the subject images illuminated for each color. Is output to the drive control unit 61.

駆動制御部61による画素部53の1回の撮像により1枚の撮像画像の画像信号を生成する期間を1フレーム期間として、この1フレーム期間内には、各画素において光電変換により信号電荷を蓄積する露光期間と、各画素から蓄積電荷を読み出す読み出し期間とが含まれる。   A period in which an image signal of one captured image is generated by one imaging of the pixel unit 53 by the drive control unit 61 is defined as one frame period, and signal charges are accumulated by photoelectric conversion in each pixel within this one frame period. An exposure period for reading out and a readout period for reading out the accumulated charge from each pixel.

また、光源制御部73による光源部75の駆動は間欠点灯駆動であり、1フレーム期間内には、照明光の出射可能期間(enableと図示する)と出射禁止期間(disableと図示する)とを有して駆動される。   The light source unit 75 is driven intermittently by the light source control unit 73. Within one frame period, an illumination light can be emitted (shown as enable) and an emission prohibited period (shown as disable). Driven with.

制御部63は、照明光の照射可能期間を含む期間で各画素を露光し、照明光の出射禁止期間内で各画素から蓄積電荷を読み出す。つまり、照明光の出射可能期間と信号電荷の読み出し期間とが重なって混色が発生しないように、光源装置19と撮像部51とを制御する。   The control unit 63 exposes each pixel in a period including the illumination light irradiable period, and reads the accumulated charge from each pixel within the illumination light emission prohibition period. That is, the light source device 19 and the imaging unit 51 are controlled so that the illumination light can be emitted and the signal charge readout period overlap to prevent color mixing.

即ち、画素部53における最終ラインの信号電荷の読み出し開始タイミングから、次フレームの1ライン目における信号電荷の読み出し開始タイミングまでの期間を照明光の出射可能期間とする。各画素ラインの露光可能な期間は、ローリングシャッタ方式による駆動のためにそれぞれ異なるが、この出射可能期間で照明光を出射すればよい。   That is, the period from the signal charge read start timing of the last line in the pixel unit 53 to the signal charge read start timing of the first line of the next frame is defined as a period in which illumination light can be emitted. The exposure period of each pixel line is different for driving by the rolling shutter system, but illumination light may be emitted during this emission possible period.

撮像部51は、電子シャッタ機能を有しており、駆動制御部61は、電子シャッタによる各画素ラインのグローバルリセットによって、露光期間の開始タイミングを設定する。具体的には、制御部63が、各フレーム期間において画素部53の各画素ラインにリセット信号を同時出力することで、各画素ラインが同時に露光を開始する。このように電子シャッタで露光開始タイミングを設定することで、各画素の露光量を任意に設定可能となり、照明光の明るさや被写体からの反射光の強度に適応した最適な露光量に設定できる。   The imaging unit 51 has an electronic shutter function, and the drive control unit 61 sets the exposure period start timing by global reset of each pixel line by the electronic shutter. Specifically, the control unit 63 simultaneously outputs reset signals to the pixel lines of the pixel unit 53 in each frame period, so that each pixel line starts exposure simultaneously. Thus, by setting the exposure start timing with the electronic shutter, the exposure amount of each pixel can be arbitrarily set, and the optimal exposure amount adapted to the brightness of the illumination light and the intensity of the reflected light from the subject can be set.

なお、露光開始タイミングは、照明光の出射開始タイミングより前に設定してもよい。その場合、電子シャッタを用いることなく、照明光の出射開始タイミングを露光開始タイミングにすることができる。   The exposure start timing may be set before the illumination light emission start timing. In this case, the illumination light emission start timing can be set to the exposure start timing without using an electronic shutter.

制御部63は、図示するように、照明光を第1フレームでは赤色光、第2フレームでは緑色光、第3フレームでは青色光として、それぞれの出射可能期間に出射させる。第4フレームでは、制御部63が赤色光を出射させて、画像処理部67が第1,第2,第3フレームのR,G,B画像信号をセットとして合成処理し、1枚のカラー画像となる合成画像信号を生成する。   As shown in the figure, the control unit 63 emits the illumination light as red light in the first frame, green light in the second frame, and blue light in the third frame during each emission possible period. In the fourth frame, the control unit 63 emits red light, and the image processing unit 67 performs synthesis processing using the R, G, and B image signals of the first, second, and third frames as a set, and one color image. A composite image signal is generated.

そして、第5フレームでは、制御部63が緑色光を出射させて、画像処理部67が第4フレームで生成されるR画像信号と、上記セットとされた第1フレームの画像信号とを入れ替えて、第2フレームのG画像信号、第3フレームのB画像信号、第4フレームのR画像信号のセットに更新し、この更新された画像信号のセットを合成処理し、1枚のカラー画像となる合成画像信号を生成する。以下同様にして、1フレーム毎にカラー画像の合成画像信号を生成し、これを1コマの信号として動画像を生成する。   In the fifth frame, the control unit 63 emits green light, and the image processing unit 67 replaces the R image signal generated in the fourth frame with the image signal of the first frame set as described above. The second frame G image signal, the third frame B image signal, and the fourth frame R image signal are updated to a set, and the updated set of image signals is combined into a single color image. A composite image signal is generated. In the same manner, a synthesized image signal of a color image is generated for each frame, and a moving image is generated using this as a frame signal.

この駆動方式によれば、疑似的に60フレーム/秒の動画像が得られる。また、各フレーム画像内に、異なる照明光による像が混在することなく、生成される動画像の色ずれを防止できる。これにより、滑らかで色ずれのない高品位な動画像を表示部15に表示できる。例えば、撮像部と画像処理部とが長尺のケーブルで連結された内視鏡装置のように、信号の伝送レートを大きくとれないシステムであっても、画像の連続性の高い動画像を生成でき、画像診断精度を低下させることがない。   According to this driving method, a moving image of 60 frames / second is obtained in a pseudo manner. In addition, it is possible to prevent color shift of the generated moving image without mixing images with different illumination lights in each frame image. As a result, a high-quality moving image that is smooth and has no color shift can be displayed on the display unit 15. For example, even in a system where the signal transmission rate cannot be increased, such as an endoscope device in which the imaging unit and image processing unit are connected by a long cable, a moving image with high image continuity is generated. Can be performed and the accuracy of diagnostic imaging is not reduced.

なお、上記の各照明光(赤色光、緑色光、青色光)の出射順は一例であって、他の順番であっても構わない。   In addition, the order of emission of each of the above illumination lights (red light, green light, blue light) is an example, and other orders may be used.

<第2の駆動例>
図6は撮像システムの第2の駆動例を示すタイミングチャートである。第1の駆動例では、フレーム毎にR,G,B,R,G,B,・・・と照明光を周期的に順次出射していたが、第2の駆動例では、特定の種類の照明光を、他のいずれかの種類の照明光よりも出射頻度を高めて出射する。
<Second driving example>
FIG. 6 is a timing chart illustrating a second driving example of the imaging system. In the first driving example, R, G, B, R, G, B,... And illumination light are sequentially emitted sequentially for each frame, but in the second driving example, a specific type of illumination light is emitted. The illumination light is emitted at a higher emission frequency than any other type of illumination light.

制御部63は、照明光を第1フレームでは赤色光、第2フレームでは緑色光、第3フレームでは青色光として、それぞれの出射可能期間に出射させる。第4フレームでは、制御部63が緑色光の照明光を出射させて、画像処理部67が、第1,第2,第3フレームのR,G,B画像信号をセットとして合成処理し、1枚のカラー画像となる合成画像信号を生成する。   The control unit 63 emits the illumination light as red light in the first frame, green light in the second frame, and blue light in the third frame during each emission possible period. In the fourth frame, the control unit 63 emits green illumination light, and the image processing unit 67 performs synthesis processing using the R, G, B image signals of the first, second, and third frames as a set. A composite image signal to be a color image is generated.

そして、第5フレームでは、制御部63が青色光の照明光を出射させて、画像処理部67が第4フレームで生成されるG画像信号と、上記セットとされた第2フレームのG画像信号とを入れ替えて、第1フレームのR画像信号、第3フレームのB画像信号、第4フレームのG画像信号のセットに更新する。この更新された画像信号のセットを合成処理して、1枚のカラー画像となる合成画像信号を生成する。以下同様にして、1フレーム毎にカラー画像の合成画像信号を生成して動画像を生成する。   Then, in the fifth frame, the control unit 63 emits blue illumination light, and the image processing unit 67 generates the G image signal generated in the fourth frame, and the G image signal of the second frame set as described above. Are updated to a set of the R image signal of the first frame, the B image signal of the third frame, and the G image signal of the fourth frame. The updated set of image signals is combined to generate a combined image signal that becomes one color image. In the same manner, a synthesized image signal of a color image is generated for each frame to generate a moving image.

この駆動方式によれば、フレーム毎にR,G,B,G,B,R,G,B,G,B,・・・と照明光が周期的に順次出射され、緑色、青色の照明光の出射頻度を、赤色の照明光より高められる。その結果、特定色(上記例ではG,B)の照明光で撮像されたフレーム画像の時間軸上の出射頻度を、特定色とは異なる色(上記 例ではR)の照明光で撮像されたフレーム画像の出現頻度より高く設定できる。   According to this driving method, R, G, B, G, B, R, G, B, G, B,... And illumination light are periodically emitted sequentially for each frame, and green and blue illumination light is emitted. Can be emitted more frequently than red illumination light. As a result, the emission frequency on the time axis of the frame image captured with illumination light of a specific color (G, B in the above example) is captured with illumination light of a color different from the specific color (R in the above example). It can be set higher than the appearance frequency of the frame image.

特定情報が多く含まれる照明光を出射頻度の高い特定色の照明光にすることで、特定情報が多く含まれる特定色のフレーム画像の更新頻度が高められ、その特定情報の変化の様子を細かに再現する動画像を生成できる。   By changing the illumination light that contains a lot of specific information to the illumination light of a specific color that has a high emission frequency, the frequency of updating the frame image of the specific color that contains a lot of specific information can be increased, and the changes in the specific information can be detailed. A moving image to be reproduced can be generated.

例えば、内視鏡観察画像では、生体組織の毛細血管や微細構造模様の情報が青色の照明光下で撮像されたBフレーム画像に多く含まれ、また、緑色の照明光下で撮像されたGフレーム画像にも組織深層の血管情報が多く含まれる。これら青色と緑色の照明光下で撮像されたB,Gフレーム画像の更新頻度が高まると、血管像の像ブレが生じにくくなり、より鮮明な内視鏡診断に適した動画像が得られる。   For example, in an endoscopic observation image, a large amount of information on capillaries and fine structure patterns of living tissue is included in a B frame image captured under blue illumination light, and G image captured under green illumination light. The frame image also includes a lot of blood vessel information in the deep tissue layer. When the update frequency of the B and G frame images captured under the blue and green illumination light increases, the image blur of the blood vessel image is less likely to occur, and a moving image suitable for clearer endoscopic diagnosis can be obtained.

また、緑色の照明光下で撮像されたGフレーム画像には、カラー画像を生成する際の輝度情報が多く含まれる。そのため、Gフレーム画像の更新頻度を高めることで、人間の視覚特性により、色ずれや像ブレを目立ちにくくする効果が得られる。   In addition, the G frame image captured under green illumination light includes a lot of luminance information when generating a color image. Therefore, by increasing the update frequency of the G frame image, it is possible to obtain an effect of making color misregistration and image blur less noticeable due to human visual characteristics.

なお、特定色の組み合わせや出射頻度は、必要に応じて適宜変更しても良い。また、連続で同一色の照明光を照射しても良い。   Note that the combination of specific colors and the emission frequency may be changed as appropriate. Moreover, you may irradiate the illumination light of the same color continuously.

<第3の駆動例>
図7は撮像システムの第2の駆動例を示すタイミングチャートである。本駆動例においては、撮像部51(図1)のメモリ部57に、画素部53の信号電荷をADC部55でA/D変換した画像情報のデータを転送し、通信部59が、信号電荷の読み出し速度(画素部53からメモリ部57にデータ転送するデータ転送速度)より遅いデータ転送速度で、プロセッサ21に画像情報をデータ転送する。
<Third driving example>
FIG. 7 is a timing chart illustrating a second driving example of the imaging system. In this driving example, image information data obtained by A / D converting the signal charges of the pixel unit 53 by the ADC unit 55 is transferred to the memory unit 57 of the imaging unit 51 (FIG. 1). The image information is transferred to the processor 21 at a data transfer speed slower than the reading speed (data transfer speed for transferring data from the pixel portion 53 to the memory portion 57).

即ち、赤色の照明光下で撮像されたRフレーム画像のデータは、1フレーム期間内における露光期間を除く短い期間内でメモリ部57に高速転送される。通常、通信部59は、メモリ部57に格納されたフレーム画像の信号を、画素部53からの転送に同期して同じ速度でプロセッサ21に転送するが、ここでは、フレーム画像の信号を最大で60フレーム/秒のフレームレートでメモリ部57からプロセッサ21に転送する。つまり、通信部59は、画素部53からメモリ部57への転送速度に依らずにフレーム画像の信号をプロセッサ21に転送する。   That is, the data of the R frame image captured under red illumination light is transferred to the memory unit 57 at high speed within a short period excluding the exposure period within one frame period. In general, the communication unit 59 transfers the frame image signal stored in the memory unit 57 to the processor 21 at the same speed in synchronization with the transfer from the pixel unit 53. The data is transferred from the memory unit 57 to the processor 21 at a frame rate of 60 frames / second. That is, the communication unit 59 transfers the frame image signal to the processor 21 without depending on the transfer rate from the pixel unit 53 to the memory unit 57.

この駆動例によれば、照明光の出射時間を長く確保しつつ、通信部59のLVDS変換回路の動作周波数を上げずに済む。また、消費電力を抑えることができる。   According to this driving example, it is not necessary to increase the operating frequency of the LVDS conversion circuit of the communication unit 59 while ensuring a long illumination light emission time. Further, power consumption can be suppressed.

<第4の駆動例>
図8は撮像システムの第3の駆動例を示すタイミングチャートである。本駆動例においては、動画像の1コマを生成する周期内で、複数種の照明光を切り替え照射し、被写体を照明光毎に面順次で撮像して、得られた複数の画像信号(以下、サブフレーム画像と称する)から動画像を生成する。その際、動画像の1コマを生成する周期を一定として、サブフレーム画像のそれぞれに対する照明光の照射時間をそれぞれ変更する。つまり、1フレーム期間内に複数色の照明光を各色別に順次出射して、各色の照明光下で撮像した複数枚のサブフレーム画像を得ている。
<Fourth driving example>
FIG. 8 is a timing chart illustrating a third driving example of the imaging system. In this driving example, a plurality of types of illumination light are switched and irradiated within a cycle for generating one frame of a moving image, and a subject is imaged in a surface sequential manner for each illumination light. , Referred to as a sub-frame image). At this time, the period for generating one frame of the moving image is fixed, and the illumination light irradiation time for each of the sub-frame images is changed. That is, a plurality of colors of illumination light are sequentially emitted for each color within one frame period, and a plurality of subframe images captured under the illumination light of each color are obtained.

図示例では、赤色の照明光を照射して露光期間tで露光したRサブフレーム画像と、緑色の照明光を照射して露光期間tで露光したGサブフレーム画像と、青色の照明光を照射して露光期間tで露光したBサブフレーム画像を、所望のフレームレート(60フレーム/秒)の1フレーム期間で得る制御例を示している。 In the illustrated example, the R sub-frame image exposed in the exposure period t R by irradiating the red illumination light, a G sub-frame image exposed with radiation to the exposure period t G the green illumination light, blue illumination light 2 shows a control example in which a B sub-frame image that is exposed in the exposure period t B and is exposed in one frame period of a desired frame rate (60 frames / second) is shown.

R,G,Bの各サブフレーム画像の生成期間T,T,Tは、任意の比率で分割でき、これにより、各照明光の露光期間t,t,tを任意の比率に設定できる。また、信号電荷の読み出し時間を増減して各露光時間を調整することもできる。 The generation periods T R , T G , and T B of the R, G, and B sub-frame images can be divided at an arbitrary ratio, whereby the exposure periods t R , t G , and t B of each illumination light are arbitrarily set. Can be set to a ratio. In addition, each exposure time can be adjusted by increasing / decreasing the signal charge readout time.

この駆動例によれば、動画像の1コマの周期で全ての画像信号が最新画像に更新されるため、より滑らかで高品位な動画像が得られる。なお、1フレーム期間内において各色照明光下で撮像されるサブフレーム画像は、R,G,Bの3色のサブフレーム画像に限らず、いずれか2色としてもよく、更に他の色のサブフレーム画像を追加してもよい。   According to this driving example, since all image signals are updated to the latest image in a cycle of one frame of the moving image, a smoother and higher quality moving image can be obtained. Note that the sub-frame image captured under the illumination light of each color within one frame period is not limited to the three-color sub-frame images of R, G, and B, and may be any two colors, and sub-colors of other colors. A frame image may be added.

例えば内視鏡装置の特殊光観察モードにおいて、使用する照明光を緑色光,青色光の2色とした場合、緑色光,青色光の露光時間の比t:tを任意に変更できる。比t:tを変更すると、得られる血管情報は、青色光成分が多いほど生体組織表層の毛細血管や微細構造模様が強調された画像となり、緑色光成分が多いほど生体組織深層の血管情報が強調された画像となる。 For example, in the special light observation mode of the endoscope apparatus, when the illumination light to be used is two colors of green light and blue light, the exposure time ratio t G : t B of green light and blue light can be arbitrarily changed. When the ratio t G : t B is changed, the obtained blood vessel information becomes an image in which the capillaries and fine structure patterns on the surface of the biological tissue are emphasized as the blue light component increases, and the blood vessels in the deeper biological tissue as the green light component increases. The information is emphasized.

以上、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
例えば、上記構成の内視鏡装置は、制御装置13側に制御部63や画像処理部67を備える構成であるが、これらが内視鏡スコープ11側に搭載された構成であってもよい。
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art can change or apply them based on combinations of the configurations of the embodiments, descriptions in the specification, and well-known techniques. Is also within the scope of the present invention, which is intended to be protected.
For example, the endoscope apparatus having the above configuration is configured to include the control unit 63 and the image processing unit 67 on the control device 13 side, but may be configured to be mounted on the endoscope scope 11 side.

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1)複数の画素が二次元配列されたMOS型の撮像素子により、動画像を生成する撮像システムであって、
照明光の出射可能期間及び出射禁止期間を有して駆動され、スペクトルの異なる複数種の照明光を、上記出射可能期間毎に切り替えて被写体に照射する照明部と、
上記切り換え照射される照明光毎に上記被写体を上記撮像素子により撮像して、面順次に画像信号を出力する撮像部と、
上記撮像部から出力される互いに異なる照明光下で撮像された画像信号のセットを合成処理し、上記動画像の1コマを生成する画像処理部と、
を備え、
上記撮像部は、上記撮像素子の水平方向に並ぶ各画素ラインを同時に露光開始し、上記照明光の出射可能期間を含む期間で上記複数の画素を露光し、上記照明光の出射禁止期間内で上記複数の画素から蓄積電荷を読み出す撮像システム。
(2)(1)に記載の撮像システムであって、
上記撮像部は、上記各画素ラインから、それぞれ異なるタイミングで上記蓄積電荷を読み出す撮像システム。
(3)(1)又は(2)に記載の撮像システムであって、
上記複数種の照明光は、少なくとも青色光、緑色光、赤色光を含む撮像システム。
(4)(3)に記載の撮像システムであって、
上記画像処理部は、上記撮像部から上記画像信号が新たに出力される毎に、上記画像信号のセットのうち、新たに出力された画像信号の撮像に使用された照明光と同じ照明光下で撮像された画像信号を、上記新たに生成された画像信号と入れ替えて画像信号のセットを更新し、その更新した画像信号のセットで上記合成処理を行う撮像システム。
(5)(1)乃至(4)のいずれか一項に記載の撮像システムであって、
上記照明部は、上記複数種の照明光のうち、特定の種類の照明光を、他のいずれかの種類の照明光よりも出射頻度を高めて出射する撮像システム。
(6)(1)乃至(5)のいずれか一項に記載の撮像システムであって、
上記複数の画素から読み出した蓄積電荷の電荷信号を記憶するバッファメモリと、
上記電荷信号を上記画素から上記バッファメモリに入力する際のデータ転送速度より遅いデータ転送速度で、上記電荷信号を上記バッファメモリから出力する通信部と、
を備える撮像システム。
(7)(1)乃至(6)のいずれか一項に記載の撮像システムであって、
上記動画像の1コマを生成する周期内に、
上記照明部は、複数種の照明光を切り替え照射し、
上記撮像部は、互いに異なる種類の照明光下で撮像された各画像信号を面順次に出力する撮像システム。
(8)(7)に記載の撮像システムであって、
上記照明部は、上記複数種の照明光の照射時間をそれぞれ異ならせる撮像システム。
(9)(1)乃至(8)のいずれか一項に記載の撮像システムであって、
上記照明部は、出射光のスペクトルが互いに異なる複数種の半導体光源を備え、上記複数種の半導体光源から上記複数種の照明光を出射する撮像システム。
(10)(1)乃至(8)のいずれか一項に記載の撮像システムであって、
上記照明部は、白色光源と、その白色光源の出射光の光路途中に配置された回転フィルタと、を備え、
上記回転フィルタは、透過する光の波長帯域がそれぞれ異なる複数の分光フィルタを有し、上記白色光源からの出射光をいずれかの上記分光フィルタに透過させて上記照明光を生成する撮像システム。
(11)(1)乃至(10)のいずれか一項に記載の撮像システムを備える内視鏡装置。
As described above, the following items are disclosed in this specification.
(1) An imaging system that generates a moving image using a MOS type imaging device in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged.
An illumination unit that is driven to have a period in which illumination light can be emitted and a period in which emission is prohibited, and that illuminates a subject by switching a plurality of types of illumination light having different spectra for each of the above-described emission possible periods
An imaging unit that images the subject with the imaging element for each illumination light to be switched and outputs an image signal in a surface sequential manner;
An image processing unit that synthesizes a set of image signals captured from different illumination lights output from the imaging unit and generates one frame of the moving image;
With
The imaging unit simultaneously starts exposure of the pixel lines arranged in the horizontal direction of the imaging device, exposes the plurality of pixels in a period including a period during which the illumination light can be emitted, and within the illumination light emission prohibited period. An imaging system that reads accumulated charges from the plurality of pixels.
(2) The imaging system according to (1),
The imaging system in which the imaging unit reads the accumulated charges from the pixel lines at different timings.
(3) The imaging system according to (1) or (2),
The imaging system including the plurality of types of illumination light including at least blue light, green light, and red light.
(4) The imaging system according to (3),
Each time the image signal is newly output from the imaging unit, the image processing unit is under the same illumination light as the illumination light used for imaging the newly output image signal in the set of image signals. An imaging system that updates the set of image signals by replacing the image signal captured in step 1 with the newly generated image signal, and performs the combining process using the updated set of image signals.
(5) The imaging system according to any one of (1) to (4),
The said illumination part is an imaging system which radiate | emits a specific kind of illumination light among the said multiple types of illumination light with the radiation | emission frequency raised rather than any other kind of illumination light.
(6) The imaging system according to any one of (1) to (5),
A buffer memory for storing charge signals of accumulated charges read from the plurality of pixels;
A communication unit that outputs the charge signal from the buffer memory at a data transfer rate slower than a data transfer rate when the charge signal is input from the pixel to the buffer memory;
An imaging system comprising:
(7) The imaging system according to any one of (1) to (6),
Within the period for generating one frame of the above moving image,
The illumination unit switches and emits multiple types of illumination light,
The imaging unit is configured to output each image signal captured under different types of illumination light in a frame sequential manner.
(8) The imaging system according to (7),
The said illumination part is an imaging system which makes irradiation time of the said multiple types of illumination light differ, respectively.
(9) The imaging system according to any one of (1) to (8),
The said illumination part is provided with the multiple types of semiconductor light source from which the spectrum of an emitted light mutually differs, The imaging system which radiate | emits the said multiple types of illumination light from the said multiple types of semiconductor light source.
(10) The imaging system according to any one of (1) to (8),
The illumination unit includes a white light source, and a rotary filter disposed in the middle of the optical path of the emitted light of the white light source,
The rotary filter includes a plurality of spectral filters each having a different wavelength band of transmitted light, and transmits the light emitted from the white light source to any one of the spectral filters to generate the illumination light.
(11) An endoscope apparatus including the imaging system according to any one of (1) to (10).

11 内視鏡スコープ
13 制御装置
19 光源装置
21 プロセッサ
51 撮像部
53 画素部
55 ADC部
57 メモリ部
59 通信部
61 駆動制御部
63 制御部
65 画像受信部
67 画像処理部
71 駆動信号通信部
73 光源制御部
75,75A,75B 光源部
77R,77G,77B レーザ光源
85 回転フィルタ
100 内視鏡装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Endoscope 13 Control apparatus 19 Light source apparatus 21 Processor 51 Imaging part 53 Pixel part 55 ADC part 57 Memory part 59 Communication part 61 Drive control part 63 Control part 65 Image reception part 67 Image processing part 71 Drive signal communication part 73 Light source Control unit 75, 75A, 75B Light source unit 77R, 77G, 77B Laser light source 85 Rotary filter 100 Endoscope device

Claims (9)

複数の画素が二次元配列されたMOS型の撮像素子により、動画像を生成する撮像システムであって、
照明光の出射可能期間及び出射禁止期間を有して駆動され、スペクトルの異なる複数種の照明光を、前記出射可能期間毎に切り替えて被写体に照射する照明部と、
前記切り換え照射される照明光毎に前記被写体を前記撮像素子により撮像して、面順次に画像信号を出力する撮像部と、
前記撮像部から出力される互いに異なる照明光下で撮像された画像信号のセットを合成処理し、前記動画像の1コマを生成する画像処理部と、を備え、
前記照明部は、前記動画像の1コマを生成する周期内に前記複数種の照明光を切り替え照射し、かつ、前記周期内における前記複数種の照明光の照射時間比を任意に変更することが可能であり、
前記動画像の1コマを生成する周期内に、前記撮像部は、前記撮像素子の水平方向に並ぶ各画素ラインを同時に露光開始し、前記照明光の出射可能期間を含む期間で前記複数の画素を露光し、前記照明光の出射禁止期間内で前記複数の画素から蓄積電荷を読み出し、互いに異なる種類の照明光下で撮像された各画像信号を面順次に出力撮像システム。
An imaging system that generates a moving image using a MOS type imaging device in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged,
An illumination unit that is driven to have a period in which illumination light can be emitted and a period in which emission is prohibited, and that illuminates a subject by switching a plurality of types of illumination light having different spectra for each of the emission possible periods;
An imaging unit that images the subject with the imaging element for each illumination light to be switched and outputs an image signal in a surface sequential manner;
An image processing unit that synthesizes a set of image signals captured under different illumination lights output from the imaging unit and generates one frame of the moving image, and
The illumination unit switches and irradiates the plurality of types of illumination light within a period for generating one frame of the moving image, and arbitrarily changes an irradiation time ratio of the plurality of types of illumination light within the period. Is possible,
Within the period for generating one frame of the moving image, the imaging unit simultaneously starts exposure of the pixel lines arranged in the horizontal direction of the imaging element, and the plurality of pixels in a period including a period during which the illumination light can be emitted. exposing the to read out the accumulated charge from the plurality of pixels in the emission prohibiting period of the illumination light, an imaging system that outputs the image signal captured different kinds under illumination light of mutually face serial manner.
請求項1に記載の撮像システムであって、
前記撮像部は、前記各画素ラインから、それぞれ異なるタイミングで前記蓄積電荷を読み出す撮像システム。
The imaging system according to claim 1,
The imaging system in which the imaging unit reads the accumulated charges from the pixel lines at different timings.
請求項1又は請求項2に記載の撮像システムであって、
前記複数種の照明光は、少なくとも青色光、緑色光、赤色光を含む撮像システム。
The imaging system according to claim 1 or 2,
The imaging system including the plurality of types of illumination light including at least blue light, green light, and red light.
請求項3に記載の撮像システムであって、
前記画像処理部は、前記撮像部から前記画像信号が新たに出力される毎に、前記画像信号のセットのうち、新たに出力された画像信号の撮像に使用された照明光と同じ照明光下で撮像された画像信号を、前記新たに生成された画像信号と入れ替えて画像信号のセットを更新し、当該更新した画像信号のセットで前記合成処理を行う撮像システム。
The imaging system according to claim 3,
Each time the image signal is newly output from the imaging unit, the image processing unit is under the same illumination light as the illumination light used for imaging the newly output image signal in the set of image signals. An imaging system that updates the set of image signals by replacing the image signal captured in step 1 with the newly generated image signal, and performs the combining process using the updated set of image signals.
請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の撮像システムであって、
前記照明部は、前記複数種の照明光のうち、特定の種類の照明光を、他のいずれかの種類の照明光よりも出射頻度を高めて出射する撮像システム。
The imaging system according to any one of claims 1 to 4,
The said illumination part is an imaging system which radiate | emits a specific kind of illumination light among the said multiple types of illumination light with the frequency | count of emission higher than any other kind of illumination light.
請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の撮像システムであって、
前記複数の画素から読み出した蓄積電荷の電荷信号を記憶するバッファメモリと、
前記電荷信号を前記画素から前記バッファメモリに入力する際のデータ転送速度より遅いデータ転送速度で、前記電荷信号を前記バッファメモリから出力する通信部と、を備える撮像システム。
An imaging system according to any one of claims 1 to 5,
A buffer memory for storing a charge signal of accumulated charges read from the plurality of pixels;
An imaging system comprising: a communication unit that outputs the charge signal from the buffer memory at a data transfer rate lower than a data transfer rate when the charge signal is input from the pixel to the buffer memory.
請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載の撮像システムであって、
前記照明部は、出射光のスペクトルが互いに異なる複数種の半導体光源を備え、前記複数種の半導体光源から前記複数種の照明光を出射する撮像システム。
The imaging system according to any one of claims 1 to 6 ,
The said illumination part is an imaging system provided with the multiple types of semiconductor light source from which the spectrum of an emitted light mutually differs, and radiate | emits the said multiple types of illumination light from the said multiple types of semiconductor light source.
請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載の撮像システムであって、
前記照明部は、白色光源と、該白色光源の出射光の光路途中に配置された回転フィルタと、を備え、
前記回転フィルタは、透過する光の波長帯域がそれぞれ異なる複数の分光フィルタを有し、前記白色光源からの出射光をいずれかの前記分光フィルタに透過させて前記照明光を生成する撮像システム。
The imaging system according to any one of claims 1 to 6 ,
The illumination unit includes a white light source, and a rotary filter disposed in the optical path of the emitted light of the white light source,
The rotation system includes a plurality of spectral filters having different wavelength bands of transmitted light, and transmits the light emitted from the white light source to any one of the spectral filters to generate the illumination light.
請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載の撮像システムを備える内視鏡装置。 An endoscope apparatus comprising the imaging system according to any one of claims 1 to 8 .
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