内窥镜装置及其操作方法制造方法及图纸

一种内窥镜装置，包括：光源单元，所述光源单元被构造成对于每一个帧周期重复在帧周期的前半周期期间发射照明光而在所述帧周期的后半周期期间关闭照明光的操作；缓冲存储器，所述缓冲存储器安装在内窥镜观测仪器中并被构造成存储从图像捕获单元输出的帧图像信号的图像信息；和信息传输单元，所述信息传输单元被构造成从缓冲存储器中读出帧图像信号的图像信息并将图像信息传输至图像处理单元，其中图像捕获单元在帧周期内从缓冲存储器读出帧图像信号的图像信息。

【技术实现步骤摘要】
内窥镜装置及其操作方法
本专利技术涉及内窥镜装置及其操作方法。
技术介绍
电子内窥镜装置包括图像捕获单元，其安装在内窥镜观测仪器的插入对象的体腔中的末端部处。由图像捕获单元捕获的图像信号被发送至与内窥镜观测仪器连接的处理器装置，并处理且随后显示在显示单元上。用于内窥镜装置的图像捕获单元主要分成CCD式和CMOS式，但近年来主要使用CMOS式。在CMOS式图像捕获单元中读出图像捕获信号到外面的驱动方法包括全局快门方法和卷帘快门方法。全局快门方法在CMOS式图像捕获单元中对一个屏幕中的所有像素同时进行复位以开始曝光操作，即，使一个屏幕中的所有像素的电荷开始聚集。因此，全局快门方法的优点在于，所有像素(光电二极管：PD)从图像捕获单元的聚集开始到图像捕获单元的聚集结束的计时和周期变得彼此相等。然而，需要提供主容量和在每一个像素的区域中传递主容量的FET，这可能会影响大面积的图像捕获单元。因此，该结构可能不利于将图像捕获单元安装在具有小直径的内窥镜观测仪器中。根据卷帘快门方法，CMOS式图像捕获单元对至少一条扫描线或每一个像素顺序地进行曝光，使得该扫描线或像素被顺序地复位，并且电荷开始聚集以读出聚集的电荷(也被称为局部平面快门方法)。卷帘快门方法通常用于数字相机，但当卷帘快门方法用于内窥镜装置时，可能出现问题。内窥镜观测仪器插入黑暗部分中，如体腔的内部，使得需要从观测仪器的末端部照射照明光以捕获图像。为闪烁光的脉冲光可以用作照明光，如在专利文献1(JP-A-2011-30985)中描述的那样。如果脉冲光的开/关计时与卷帘快门的顺序读出计时不同步，则照明光的量可能会导致问题。图7是图示卷帘快门方法的问题的示例的示意图。在该卷帘快门方法的情况中，即使开始电荷的聚集的计时可以大约与扫描线(水平像素行)偏离，则仍然要求为每条扫描线照射相同的光量。照明光是脉冲调制驱动式脉冲光。因此，驱动信号的脉冲宽度、脉冲数量和脉冲密度可以被控制以彼此相同，使得各条扫描线的总光量在曝光周期期间变得相同。然而，照射的脉冲光的量需要根据至对象的距离或将被观察的图像的亮度动态地改变，使得难以在读出顺序偏移少量位的各条扫描线中均匀地分配脉冲光。如果在控制辐照量以改变的同时未控制照射的脉冲光以在各条扫描线中相同，则在将被观察的图像中产生亮度不规则性或条纹图案，使得被捕获的图像的质量恶化。图8是图示卷帘快门方法的另一个问题的示意图。图8图示作为示例的内窥镜装置，其可选地使用具有不同发射颜色以照射脉冲光的多个光源。在图8中图示的示例中，交替地重复光源A的1/60秒的辐照操作两次和光源B的1/60秒的辐照操作两次。在卷帘快门式图像捕获单元中，开始电荷聚集的计时和结束电荷聚集的计时以扫描线的顺序偏移，使得每一个帧产生无效帧图像，在无效帧图像中光源A的脉冲光辐射和光源B的脉冲光辐射混合。该无效帧图像(在附图中由“NG”表示)不用作内窥镜的观察图像，使得作为有效帧图像(在附图中由“OK”表示)的速率的有效帧频降低至一半。通过采用图9的驱动方法可以解决这种问题。例如，1/60的帧周期被分成1/120秒的前半周期和1/120秒的后半周期，并且每条扫描线中的电荷聚集同时开始，且在第一个1/120秒周期内照射脉冲光。随后，在下一个1/120秒的后半周期期间可以以扫描线的顺序读出每条扫描线的聚集电荷。图9中图示的驱动方法可以在内窥镜装置中目前广泛使用的具有30万个记录像素的图像捕获单元中进行，没有任何问题。然而，难以将该驱动方法应用于提供1百万像素或更多像素的高像素图像捕获单元，这种高像素图像捕获单元可以以高清晰度(HD)图像质量捕获图像。这是因为在提供1百万像素或更多像素的高像素图像捕获单元的情况中，从所有像素中读出的数据的量是巨大的，使得难以在帧周期为1/120秒的后半周期期间从图像捕获单元输出聚集电荷的所有信号并将所述信号发送至处理器装置。以下，将描述记录像素的数量是一百三十万像素的示例。在增加传输速率以将图像捕获信号传输至内窥镜装置的离内窥镜观测仪器的末端部3至4m远的主体以便延长传输信号的时间时存在限制。即使可以通过增加用于传输信号的信号线的数量以进行并行传输来解决传输信号的时间的问题，但如果信号线的数量增加，则内窥镜观测仪器的容纳信号线的插入单元的直径增加。因此，信号线的增加与对减小插入单元的直径的需求相违背。
技术实现思路
已经作出了本专利技术以努力提供一种内窥镜装置，其能够在安装在内窥镜观测仪器的插入单元的末端部中的图像捕获单元中以高质量获得高帧频观察图像，并提供了该内窥镜装置的操作方法。本专利技术的说明性方面被陈述如下：(1)一种内窥镜装置，包括内窥镜观测仪器和处理器装置，所述内窥镜观测仪器从插入对象中的插入单元的末端照射照明光并输出由安装在插入单元的末端中的图像捕获单元捕获的帧图像信号，所述处理器装置连接至内窥镜观测仪器并包括对帧图像信号进行图像处理的图像处理单元，所述内窥镜装置包括：光源单元，所述光源单元被构造成对于每一个帧周期重复在通过将帧图像信号的帧周期除以二获得的前半周期期间发射照明光而在所述帧周期的后半周期期间关闭照明光的操作；缓冲存储器，所述缓冲存储器安装在内窥镜观测仪器中并被构造成存储从图像捕获单元输出的帧图像信号的图像信息；和信息传输单元，所述信息传输单元被构造成从缓冲存储器中读出帧图像信号的图像信息并将图像信息传输至图像处理单元，其中图像捕获单元将帧周期的前半周期视为曝光周期并在后半周期内读出被曝光的聚集电荷的信号，以将所述信号作为帧图像信号的图像信息输出至缓冲存储器，并且信息传输单元在帧周期内从缓冲存储器中读出帧图像信号的图像信息。(2)一种内窥镜装置的操作方法，所述内窥镜装置包括内窥镜观测仪器和处理器装置，所述内窥镜观测仪器从插入对象中的插入单元的末端照射照明光并输出由安装在插入单元的末端中的图像捕获单元捕获的帧图像信号，所述处理器装置连接至内窥镜观测仪器并包括对帧图像信号进行图像处理的图像处理单元，其中光源单元对于每一个帧周期重复在通过将帧图像信号的帧周期除以二获得的前半周期期间将照明光从内窥镜观测仪器照射到对象上而在所述帧周期的后半周期期间关闭照明光的操作；图像捕获单元将帧周期的前半周期视为曝光周期并在后半周期内读出被曝光的聚集电荷的信号，以将所述信号作为帧图像信号的图像信息输出至安装在内窥镜观测仪器中的缓冲存储器，并且信息传输单元在帧周期内从缓冲存储器中读出帧图像信号的图像信息并将所述图像信息传输至图像处理单元。根据本专利技术的任一个方面，从图像捕获单元输出的帧图像信号的信息被临时存储在缓冲存储器中，以便图像捕获单元开始下一次曝光。进一步，存储在缓冲存储器中的帧图像信号在到达读出下一帧图像信号的时刻的一个帧周期内被读出。因而，能够以高帧频获得高清晰度图像，而不会恶化图像质量。附图说明图1是图示本专利技术的一个实施例的框图并且是内窥镜装置的框图；图2是作为图1中图示的内窥镜装置的示例的外视图；图3是图示内窥镜观测仪器的内窥镜末端部的末端表面的正视图；图4是示意性地图示具有图像捕获单元的半导体元件的表面的平面图；图5是图示内窥镜装置的驱动方法的时序图。图6是图示照明、图像捕获和图像信号的流程的时序图；图7是图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内窥镜装置，包括内窥镜观测仪器和处理器装置，所述内窥镜观测仪器从插入对象中的插入单元的末端照射照明光并输出由安装在插入单元的末端中的图像捕获单元捕获的帧图像信号，所述处理器装置连接至内窥镜观测仪器并包括对帧图像信号进行图像处理的图像处理单元，所述内窥镜装置包括：光源单元，所述光源单元被构造成对于每一个帧周期重复在通过将帧图像信号的帧周期除以二获得的前半周期期间发射照明光而在所述帧周期的后半周期期间关闭照明光的操作；缓冲存储器，所述缓冲存储器安装在内窥镜观测仪器中并被构造成存储从图像捕获单元输出的帧图像信号的图像信息；和信息传输单元，所述信息传输单元被构造成从缓冲存储器中读出帧图像信号的图像信息并将图像信息传输至图像处理单元，其中图像捕获单元将帧周期的前半周期视为曝光周期并在后半周期内读出被曝光的聚集电荷的信号，以将所述信号作为帧图像信号的图像信息输出至缓冲存储器，并且信息传输单元在帧周期内从缓冲存储器中读出帧图像信号的图像信息。

【技术特征摘要】
2013.01.10 JP 2013-002976;2013.09.11 JP 2013-188161.一种内窥镜装置，包括内窥镜观测仪器和处理器装置，所述内窥镜观测仪器从插入对象中的插入单元的末端照射照明光并输出由安装在该插入单元的末端中的图像捕获单元捕获的帧图像信号，所述处理器装置连接至该内窥镜观测仪器并包括对所述帧图像信号进行图像处理的图像处理单元，所述内窥镜装置包括：光源单元，所述光源单元被构造成对于每一个帧周期重复在通过将所述帧图像信号的帧周期除以二获得的前半周期期间发射所述照明光而在所述帧周期的后半周期期间关闭所述照明光的操作；缓冲存储器，所述缓冲存储器安装在所述内窥镜观测仪器的所述插入单元的末端并被构造成存储从所述图像捕获单元输出的所述帧图像信号的图像信息；和信息传输单元，所述信息传输单元安装在所述内窥镜观测仪器的所述插入单元的末端并被构造成从所述缓冲存储器中读出所述帧图像信号的图像信息并将该图像信息传输至图像处理单元，其中，所述图像捕获单元将所述帧周期的前半周期视为曝光周期并在所述后半周期内将被曝光的聚集电荷的信号读出且作为所述帧图像信号的图像信息输出至所述缓冲存储器，并且所述信息传输单元在所述帧周期内从所述缓冲存储器中读出所述帧图像信号的图像信息。2.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其中，所述图像捕获单元通过卷帘快门方法被驱动。3.根据权利要求1或2所述的内窥镜装置，其中，所述缓冲存储器是安装在半导体元件中或连接到所述半导体元件的存储器，所述半导体元件包括所述图像捕获单元。4.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其中，所述缓冲存储器是先进先出存储器。5.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其中，所述缓冲存储器至少包括存储电容器，在所述存储电容器中存储通过从所述帧图像信号的信号量中减去在所述帧...

【专利技术属性】
技术研发人员：村山任，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP