特許ウォッチ

公開番号2024156825
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-06
出願番号2024125567,2020179317
出願日2024-08-01,2020-10-27
発明の名称内視鏡システム
出願人HOYA株式会社
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類A61B 1/06 20060101AFI20241029BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】ローリングシャッタに起因する歪みやアーティファクトの発生を回避しつつ、パルス発光期間の変化がローリングシャッタ期間に及んでも明るさムラや横縞を目立ちにくくする技術を提案する。
【解決手段】複数の半導体発光素子と、ローリングシャッタ方式の撮像素子と、画像信号に基づいて、複数の半導体発光素子の発光プロファイルを制御する主制御部と、発光プロファイルに応じた駆動信号で複数の半導体発光素子を駆動させる光源制御部と、撮像素子の露光レベルを検知する測光部と、を備え、発光プロファイルは、所定の光強度で発光させる強発光期間および所定の光強度よりも弱い光強度で発光させる弱発光期間のみを含む2段階の発光期間で構成され、主制御部は、強発光期間における発光量と弱発光期間における発光量の総量を一定に維持しながら、弱発光期間の発光量を強発光期間の発光量に置換する還元制御処理を実行する。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項１】
観察対象内に内視鏡を挿入し、被写体の画像を取得する内視鏡システムであって、
波長帯域がそれぞれ異なる光を出射する複数の半導体発光素子と、
照明光を前記被写体に照射し、当該被写体からの反射光を検出して画像信号を生成する、ローリングシャッタ方式の撮像素子と、
前記画像信号を処理して前記被写体の画像を生成し、モニタに表示するプロセッサと、
前記画像信号に基づいて、前記複数の半導体発光素子の発光プロファイルを制御するための制御信号を生成する主制御部と、
前記主制御部から前記制御信号を受信し、前記発光プロファイルに応じた駆動信号で前記複数の半導体発光素子を駆動させる光源制御部と、
前記撮像素子の露光レベルを検知する測光部と、を備え、
前記発光プロファイルは、所定の光強度で発光させる強発光期間および前記所定の光強度よりも弱い光強度で発光させる弱発光期間のみを含む２段階の発光期間で構成され、
前記主制御部は、前記強発光期間における発光量と前記弱発光期間における発光量の総量を一定に維持しながら、前記弱発光期間の発光量を前記強発光期間の発光量に置換する還元制御処理を実行して前記発光プロファイルを決定し、
前記還元制御処理の前後において、前記強発光期間の光強度は常に一定であり、前記還元制御処理前後における前記弱発光期間の光強度のみが変化する、内視鏡システム。
続きを表示（約 530 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記主制御部は、前記弱発光期間の光強度がゼロになるまで前記弱発光期間の長さを一定に保ちながら、前記弱発光期間における光強度を減少させ、当該減少分の発光量を前記強発光期間の発光量に置換して前記強発光期間を伸長するための前記制御信号を生成する、内視鏡システム。
【請求項３】
請求項１において、
前記主制御部は、前記弱発光期間の光強度を一定に保ちながら、前記弱発光期間を短縮し、当該短縮分の発光量を前記強発光期間の発光量に置換して前記強発光期間を伸長するための前記制御信号を生成する、内視鏡システム。
【請求項４】
請求項１において、
前記主制御部は、前記弱発光期間の長さを短縮し、当該短縮分の発光量を前記弱発光期間の光強度を増加させることにより、前記弱発光期間の発光量を前記強発光期間の発光量に置換して前記強発光期間を伸長するための前記制御信号を生成する、内視鏡システム。
【請求項５】
請求項１において、
前記主制御部は、前記測光部による前記撮像素子の露光レベルが予め決められた適正値から外れた場合に、前記還元制御処理を実行する、内視鏡システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、内視鏡システムに関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
ローリングシャッタ方式のイメージセンサを搭載する通常の内視鏡装置においては、当該イメージセンサの有効画素読み出し期間（ローリングシャッタ期間）に光源を消灯させ、それ以外の期間（擬似グローバル露光期間）に光源を点灯させること（パルス発光制御）により、擬似グローバル露光を実行し、ローリングシャッタに起因する望ましくない現象、例えば歪みやアーティファクトの発生を回避している。
【０００３】
一方、ローリングシャッタ期間に光源を完全に消灯してしまうと、被写体（観察対象部位）次第で光量が不足してしまい、良好が画像を取得することができない。例えば、特許文献１から３などでは、この光量不足を解消するために、ローリングシャッタ期間の一部をパルス発光期間に含める光源制御について示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１８－１８２５８０号公報
特許第５３７９９３２号公報
特許第６２３９２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１から３のような光源制御を実行すると、隣接するフレームでラインごとの露光時間差により画面の明るさムラや横縞などが発生する。そして、フレーム毎のパルス発光期間の変化によって、この明るさムラや横縞が表示画面上で上下移動して目障りとなるという課題がある。また、光量不足を解消するために、ローリングシャッタ期間にオフセット発光させる場合、オフセット発光がある程度強くなると、長時間露光画像および高速露光画像が二重露光されたような不自然な画像を生成してしまう。
【０００６】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ローリングシャッタに起因する歪みやアーティファクトの発生を回避しつつ、十分な光量を確保すると共に、パルス発光器官の変化がローリングシャッタ期間に及んでも明るさムラや横縞を目立ちにくくする技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本開示は、観察対象内に内視鏡を挿入し、被写体の画像を取得する内視鏡システムであって、
波長帯域がそれぞれ異なる光を出射する複数の半導体発光素子と、
照明光を前記被写体に照射し、当該被写体からの反射光を検出して画像信号を生成する、ローリングシャッタ方式の撮像素子と、
前記画像信号を処理して前記被写体の画像を生成し、モニタに表示するプロセッサと、
前記画像信号に基づいて、前記複数の半導体発光素子の発光プロファイルを制御するための制御信号を生成する主制御部と、
前記主制御部から前記制御信号を受信し、前記発光プロファイルに応じた駆動信号で前記複数の半導体発光素子を駆動させる光源制御部と、
前記撮像素子の露光レベルを検知する測光部と、を備え、
前記発光プロファイルは、所定の光強度で発光させる強発光期間および前記所定の光強度よりも弱い光強度で発光させる弱発光期間のみを含む２段階の発光期間で構成され、
前記主制御部は、前記強発光期間における発光量と前記弱発光期間における発光量の総量を一定に維持しながら、前記弱発光期間の発光量を前記強発光期間の発光量に置換する還元制御処理を実行して前記発光プロファイルを決定し、
前記還元制御処理の前後において、前記強発光期間の光強度は常に一定であり、前記還元制御処理前後における前記弱発光期間の光強度のみが変化する、内視鏡システムを提案する。
【０００８】
本開示に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本開示は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。
本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味に於いても限定するものではないことを理解する必要がある。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、ローリングシャッタに起因する歪みやアーティファクトの発生を回避しつつ、十分な光量を確保すると共に、パルス発光器官の変化がローリングシャッタ期間に及んでも明るさムラや横縞を目立ちにくくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本実施形態の内視鏡システムの全体外観例を示す図である。
本実施形態の内視鏡システムの概略内部構成例を示す図である。
プロセッサ２００の内部に設けられた光源装置２０１の内部構成例を示す図である。
各ＬＥＤ２０１１から２０１５のスペクトル（波長特性）を示す図である。
クロスプリズム２０１７および２０１８に各ＬＥＤを透過させて生成される照明光（観察部位を照明する光）の特性を示す図である。
配光分布が異なるＬＥＤを用いた光源の構成例を示す図である。
各ＬＥＤの出射光量／電流比のグラフを示す図である。
ＣＭＯＳセンサを一例とするローリングシャッタ方式の撮像素子の有効画素領域と無効領域を示す図である。
一般的な調光制御処理を実行する場合に、図８に示す撮像面を有する撮像素子を用いて撮像した画像に現れる現象（特徴）を示す図である。
パルス発光の期間の伸長制御（時間制御のみ）を行う場合の動作とそれに対応する取得画像の状態を示す図である。
本実施形態による改良された調光制御処理の概要を示す図である。
強発光と弱発光の強度差による影響を説明するための図である。
図１１の調光制御処理をさらに詳細に示す図であって、不適切な調光制御処理例を説明するための図である。
無発光期間（あるいは、発光が視認できないほど発光強度が弱い弱発光期間）におけるオフセット発光処理（微弱パルス）を説明するための図である。
無発光期間（あるいは、発光が視認できないほど発光強度が弱い弱発光期間）におけるオフセット発光処理（微弱連続光）を説明するための図である。
被写体に撮像素子が急接近したとき、オフセット発光の有無によって現れる撮像画像の相違点を示す図である。
本実施形態による調光制御処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許