JP2018192002A

JP2018192002A - 内視鏡装置、および撮像方法

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Publication number: JP2018192002A
Application number: JP2017098347A
Authority: JP
Inventors: 英巧山内; Eiko Yamauchi
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2017-05-17
Filing date: 2017-05-17
Publication date: 2018-12-06
Also published as: US10743015B2; US20180338152A1

Abstract

【課題】光学アダプターの種別／モードおよび挿入部の種別に応じて、最適な伝送レートとなるようなフレームレートおよび圧縮率で動作できる内視鏡装置を提供する。
【解決手段】内視鏡装置１は、光信号を映像信号に光電変換する光電変換部３１と、前記映像信号を圧縮する圧縮部３２と、を有する撮像部３と、あらかじめ設定された条件に応じて、前記映像信号の圧縮の圧縮率を変更するＣＰＵ部（制御部）５７と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、内視鏡装置、および撮像方法に関する。

従来、内視鏡装置は、観察対象に挿入部を挿入して観察画像を得る内視鏡と、この観察画像を表示する表示部を備えて構成したものが一般的に使用されている。

この種の内視鏡装置では、内視鏡の挿入部を観察部位に挿入すると同時に、モニタ等の表示部に表示される観察画像、即ち、内視鏡画像を観察しながら、検査を行うことが可能であるため、検査者にとっては検査が違和感なく行え、かつ所望の観察画像を確実にモニタ等に表示して認識することができる。

また、実際の検査において、検査者は、検査現場で簡易的な検査のみを行い、撮像された内視鏡画像を動画ファイル等に記録し、その後、この動画ファイルを再生することで詳細な検査を実施することがある。このような場合、動画ファイル等を記録する記録媒体の容量を有効に使用することが求められる。

そこで、内視鏡の挿入部の動き量を検出し、この動き量に応じて撮影条件を変更する内視鏡装置が提案されている。例えば、特許文献１には、挿入部の先端部の移動速度に応じて記録媒体に記録するデータ量を削減し、記録媒体の容量を効率的に使用することができる内視鏡装置が記載されている。

この内視鏡装置は、挿入部先端に加速度センサを設け、加速度センサから出力される値に基づいて挿入部の移動速度を算出する。挿入部の移動速度が速い場合には、記録する動画像のフレームレートを上げることで、画像の取りこぼしを防止する。また、挿入部の移動速度が遅い場合には、記録する動画像のフレームレートを下げることで、記録媒体の容量を節約する。

特開２０１２−１４１２９号公報

特許文献１のような内視鏡装置では、挿入部が長尺になった場合、伝送可能な伝送レートが小さくなるため、それに応じて、フレームレートを小さくする必要がある。フレームレートを小さくし過ぎると、通常観察に影響が発生するという問題があった。また、取り付けた光学アダプターが複数の光路を切り替えるタイプの光学アダプター（計測用光学アダプターや直視・側視切り替えタイプの光学アダプター）である場合、フレームレートを上げることでローリングシャッター歪みを軽減させることが期待できるが、特許文献１の内視鏡装置の構成では対応することができないという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、画素数を減らすことなく、画像データの長尺伝送が可能であると同時に、フレームレートを上げることで、ローリングシャッター歪みの影響を軽減することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。また、光学アダプターの種別／モードおよび挿入部の種別に応じて、最適な伝送レートとなるようなフレームレートおよび圧縮率で動作できる内視鏡装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る内視鏡装置は、光信号を映像信号に光電変換する光電変換部と、前記映像信号を圧縮する圧縮部と、を有する撮像部と、あらかじめ設定された条件に応じて、前記映像信号の圧縮の圧縮率を変更する制御部と、を備える。

本発明の一態様に係る撮像方法は、光信号を映像信号に光電変換する光電変換部と、前記映像信号を圧縮する圧縮部と、を有する撮像部を備える内視鏡装置を用いた撮像方法であって、挿入部の種別を判別する挿入部判別ステップと、前記挿入部判別ステップで判別した前記挿入部の種別に応じて、前記圧縮率および／または前記フレームレートを変更するステップと、を備える。

本発明の一態様に係る撮像方法は、光信号を映像信号に光電変換する光電変換部と、前記映像信号を圧縮する圧縮部と、を有する撮像部を備える内視鏡装置を用いた撮像方法であって、前記撮像部に装着される光学アダプターの種別を判別する光学アダプター判別ステップと、前記光学アダプター判別ステップで判別した前記光学アダプターの種別に応じて、前記圧縮率および／または前記フレームレートを変更するステップと、を備える。

本発明の各態様に係る内視鏡装置によれば、画素数を減らすことなく、画像データの長尺伝送が可能であると同時に、フレームレートを上げることで、ローリングシャッター歪みの影響を軽減することができる。また、光学アダプターの種別／モードおよび挿入部の種別に応じて、最適な伝送レートとなるようなフレームレートおよび圧縮率で動作できる内視鏡装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る、内視鏡装置の全体構成を示すブロック図である。本発明の第１実施形態に係る、内視鏡装置の挿入部の種別に基づいた圧縮率変更処理を示すフローチャートである。本発明の第１実施形態に係る、内視鏡装置の挿入部の種別に基づいた圧縮率変更処理における、挿入部の長さと圧縮率の対応を示すテーブルである。本発明の第２実施形態に係る、内視鏡装置の光学アダプターの種別に基づいたフレームレート／圧縮率変更処理を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態に係る、内視鏡装置の光学アダプターの種別に基づいたフレームレート／圧縮率変更処理における、挿入部の長さとフレームレート／圧縮率の対応を示すテーブルである。本発明の第３実施形態に係る、内視鏡装置の光学アダプターのモードに基づいたフレームレート／圧縮率変更処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る内視鏡装置について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る内視鏡装置の全体構成を示すブロック図である。内視鏡装置１は、光学アダプター２と、撮像部３と、挿入部４と、本体部５とを備える。挿入部４は、先端から基端部にわたって屈曲可能な細長い管状であり、被写体の内部に挿入される。撮像部３は挿入部４の先端に設けられ、光学アダプター２は撮像部３に装着される。挿入部４の基端部には本体部５が設けられている。

光学アダプター２は、光学アダプター種別判定部２１を備える。光学アダプター種別判定部２１は、例えば光学アダプター２に埋め込まれた抵抗の値を読み取ることによって、光学アダプター２の種別を判定する。本実施形態では、光学アダプター２は、光路切り替え型の光学アダプター（計測用光学アダプターや直視・側視切り替えタイプの光学アダプター）であり、視差のある複数の光路を形成する光学系を備え、時系列で複数の光路を切り替えることにより、１つの撮像部３で複数の視差のある被写体像を結像できるようになっている。

撮像部３は、光電変換部３１と、圧縮部３２と、シリアライズ部３３と、制御ＩＦ部３４とを備える。光電変換部３１は、光学アダプター２を介して結像された被写体像を、所物のフレームレートで光電変換し、映像信号（ＲＡＷ画像データ）を生成する。映像信号は圧縮部３２に入力され、所望の圧縮率で圧縮される。圧縮された映像信号はシリアライズ部３３に入力される。シリアライズ部３３は、圧縮された映像信号にシリアライズ処理を行ってシリアルデータ化し、シリアルデータ信号を順次出力する。制御ＩＦ部３４は、光電変換部３１、圧縮部３２およびシリアライズ部３３を制御する。

挿入部４は、挿入部種別判定部４１を備える。挿入部種別判定部４１は、例えば挿入部４に埋め込まれた抵抗の値を読み取ることによって、挿入部４の種別を判定する。挿入部４の種別は、挿入部４の長さや、挿入部内の伝送路の径の大きさなどを含む。シリアルデータ信号は、挿入部４内に備えられた複合同軸線を介して本体部５に伝送される。

本体部５は、デシリアライズ部５１と、解凍部５２と、画像処理部５３と、制御ＩＦ部５４と、光学アダプター種別検知部５５と、挿入部種別検知部５６と、ＣＰＵ部５７（制御部）と、記録メディア５８と、表示部５９と、操作部６０とを備える。

撮像部３から挿入部４を介して伝送されたシリアルデータ信号は、デシリアライズ部５１に入力される。デシリアライズ部５１は、伝送されたシリアルデータ信号にデシリアライズ処理を行ってパラレル信号に復号する。解凍部５２は、パラレル信号を解凍して、光電変換部３１から出力された映像信号を復元する。画像処理部５３は、映像信号に対して画像処理を行い、画像データをＣＰＵ部５７へ伝送する。ＣＰＵ部５７は、画像データ（映像）を表示部５９に表示させるとともに、操作部６０へのユーザー操作に基づいて、静止画または動画を記録メディア５８に記録させる。

制御ＩＦ部５４は、画像処理部５３およびＣＰＵ部５７からの制御信号を、挿入部４を介して撮像部３の制御ＩＦ部３４に送信する。光学アダプター種別検知部５５は、光学アダプター種別判定部２１で読み取った光学アダプター２の種別の情報（データ）を受信して、ＣＰＵ部５７に送信する。これにより、ＣＰＵ部５７は光学アダプター２の種別を判別する。挿入部種別検知部５６は、挿入部種別判定部４１で読み取った挿入部４の種別の情報（データ）を受信して、ＣＰＵ部５７に送信する。これにより、ＣＰＵ部５７は挿入部４の種別を判別する。このようにして、ＣＰＵ部５７は、光学アダプター２の種別および挿入部４の種別を判別する。

撮像部３では高速伝送が行われるが、挿入部４の長さおよび径に基づいた伝送の限界がある。伝送の限界を超えた場合、映像を表示することができなくなる。また、取り付けた光学アダプターが複数の光路を切り替えるタイプである場合、単一の光路を使用する光学アダプターの場合よりも多数のフレーム数を伝送しなければ、同じ程度の画質が得られない。

そのため、ＣＰＵ部５７は、光学アダプター２の種別および挿入部４の種別に応じて、最適なフレームレート／圧縮率を決定し、それに基づいて内視鏡装置が動作する。

次に、本発明の第１実施形態に係る、内視鏡装置の挿入部の種別に基づいた圧縮率変更処理について説明する。図２は、本実施形態に係る、内視鏡装置の挿入部の種別に基づいた圧縮率変更処理を示すフローチャートである。本実施形態では、挿入部４の種別に応じて、圧縮部３２における映像信号の圧縮率を変更する。

装置が起動すると、まず、本体部５の挿入部種別検知部５６は、挿入部４の挿入部種別判別部４１の情報（データ）を読み取り（ステップＳ１１）、ＣＰＵ部５７に送信する。ＣＰＵ部５７は、送信されてきたデータに基づいて、挿入部４の種別を判別する（ステップＳ１２）。ＣＰＵ部５７には、挿入部４の各種別に関する種別情報がデータベース化されている。挿入部４の種別情報は、挿入部４の長さや、挿入部内の伝送路の径の大きさなどを含む。

図３は、本実施形態に係る、内視鏡装置１の挿入部の長さに基づいた圧縮率変更処理における、挿入部４の長さと、伝送可能な伝送レートおよび圧縮率との対応を示すテーブルである。なお、図３では、フレームレートを６０ｆｐｓに固定している。図３のテーブルのように、挿入部４の長さごとに、伝送可能な伝送レートおよび圧縮率があらかじめ決められている。ＣＰＵ部５７は、このテーブルを基にして、伝送可能な伝送レートとなるように圧縮率を決定し、制御ＩＦ部５４および３４経由で、圧縮率を変更（設定）する命令を圧縮部３２に送信する（ステップＳ１３）。

また、ＣＰＵ部５７は、解凍部５２における解凍率を、圧縮部３２で設定された圧縮率に対応するように設定する（ステップＳ１４）。これにより、圧縮部３２は、設定された圧縮率で映像信号を圧縮し、解凍部５２は、設定された圧縮率に対応する解凍率で解凍を行う。

このように圧縮率変更処理を行うことで、フレームレートを維持したまま、画像データの長尺伝送を行うことができる。また挿入部の種類を自動的に判別して圧縮率を決定するので、煩雑な作業は不要である。なお、本実施形態では、光学アダプター２は圧縮率変更に寄与しないので、光学アダプター２がない場合にも適用できる。その場合、図１の構成のうち、光学アダプター種別検知部５５は不要である。

次に、本発明の第２実施形態に係る、内視鏡装置の光学アダプターの種別に基づいたフレームレート／圧縮率変更処理について説明する。図４は、本実施形態に係る、内視鏡装置の光学アダプターの種別に基づいたフレームレート／圧縮率変更処理を示すフローチャートである。本実施形態では、光学アダプター２の種別が光路切り替え型である場合に、光電変換部３１における光電変換のフレームレートを上げ、圧縮部３２における映像信号の圧縮率を上げる。

装置が起動すると、まず、本体部５の光学アダプター種別検知部５５は、光学アダプター２の光学アダプター種別判定部２１の情報（データ）を読み取り（ステップＳ２１）、ＣＰＵ部５７に送信する。ＣＰＵ部５７は、送信されてきたデータに基づいて、光学アダプター種別判定部２１の種別を判別する（ステップＳ２２）。ＣＰＵ部５７には、光学アダプターの種別に関する種別情報がデータベース化されており、種別を判別することで、光学アダプター２が光路切り替え型であるか否かを認識する（ステップＳ２３）。

光学アダプター２が光路切り替え型ではない場合は、圧縮率およびフレームレートの設定は変更しない。光学アダプター２が光路切り替え型である場合は、ＣＰＵ部５７は、伝送可能な伝送レートとなるようにフレームレート／圧縮率を決定する。

図５は、本実施形態に係る、内視鏡装置の光学アダプターの種別に基づいたフレームレート／圧縮率変更処理における、挿入部４の長さと、伝送可能な伝送レートおよびフレームレート／圧縮率との対応を示すテーブルである。図５のテーブルのように、挿入部４の長さごとに、伝送可能な伝送レートおよびフレームレート／圧縮率があらかじめ決められている。ＣＰＵ部５７は、このテーブルを基にして、伝送可能な伝送レートとなるようにフレームレート／圧縮率を決定し、制御ＩＦ部５４および３４経由で、圧縮率を上げる（設定する）命令を圧縮部３２に送信する（ステップＳ２４）。

また、ＣＰＵ部５７は、解凍部５２における解凍率を、圧縮部３２で設定された圧縮率に対応するように設定する（ステップＳ２５）。これにより、圧縮部３２は、設定された圧縮率で映像信号を圧縮し、解凍部５２は、設定された圧縮率に対応する解凍率で解凍を行う。

さらに、ＣＰＵ部５７は、光電変換部３１に、光電変換のフレームレートを上げる（設定する）命令を伝送する（ステップＳ２６）。これにより、光電変換部３１は、設定したフレームレートで光電変換を行い、映像信号を生成する。

また、ＣＰＵ部５７は、設定したフレームレートを画像処理部５３に伝送する（ステップＳ２７）。これにより、画像処理部５３は、設定したフレームレートに基づいて、映像信号に対して画像処理を行う。

また、ＣＰＵ部５７は、ＣＰＵ部５７内の画像取り込み部に、設定したフレームレートの設定を行う（ステップＳ２８）。これにより、ＣＰＵ部５７は、設定したフレームレートに基づいて、画像処理部５７から画像データを取り込み、画像データを表示部５９に表示させ、静止画または動画を記録メディア５８に記録させる。

このようにフレームレート／圧縮率変更処理を行うことで、画像データの長尺伝送を行うことができる。また光学アダプターの種別を自動的に判別してフレームレートおよび圧縮率を決定するので、煩雑な作業は不要である。

なお、本実施形態では、挿入部４の種別に基づいた圧縮率変更処理は行わないので、図１の構成のうち、挿入部種別判別部４１および挿入部種別検知部５６はなくてもよい。

次に、本発明の第３実施形態に係る、内視鏡装置の光学アダプターのモードに基づいたフレームレート／圧縮率変更処理について説明する。図６は、本実施形態に係る、内視鏡装置の光学アダプターのモードに基づいたフレームレート／圧縮率変更処理を示すフローチャートである。本実施形態では、光学アダプター２のモードによって、光電変換部３１における光電変換のフレームレートおよび圧縮部３２における映像信号の圧縮率を変更する。

装置が起動すると、まず、本体部５の光学アダプター種別検知部５５は、光学アダプター２の光学アダプター種別判定部２１の情報（データ）を読み取り（ステップＳ３１）、ＣＰＵ部５７に送信する。ＣＰＵ部５７は、送信されてきたデータに基づいて、光学アダプター種別判定部２１の種別を判別する（ステップＳ３２）。ここで、本実施形態では、操作部６０がフレームレートを変更する指示を受け付け、光学アダプターのモードが変更される。すなわち、ＣＰＵ部５７は、操作部６０からフレームレートを変更する指示（設定変更する指示）があるか否かを判断する（ステップＳ３３）。

フレームレートを変更する指示がない場合は、圧縮率およびフレームレートの設定は変更しない。フレームレートを変更する指示がある場合は、ＣＰＵ部５７は、伝送可能な伝送レートとなるように圧縮率を決定し、制御ＩＦ部５４および３４経由で、圧縮率を変更する（設定する）命令を圧縮部３２に送信する（ステップＳ３４）。

また、ＣＰＵ部５７は、解凍部５２における解凍率を、圧縮部３２で設定された圧縮率に対応するように設定する（ステップＳ３５）。これにより、圧縮部３２は、設定された圧縮率で映像信号を圧縮し、解凍部５２は、設定された圧縮率に対応する解凍率で解凍を行う。

さらに、ＣＰＵ部５７は、光電変換部３１に、光電変換のフレームレートを変更する（設定する）命令を伝送する（ステップＳ３６）。これにより、光電変換部３１は、設定したフレームレートで光電変換を行い、映像信号を生成する。

また、ＣＰＵ部５７は、設定したフレームレートを画像処理部５３に伝送する（ステップＳ３７）。これにより、画像処理部５３は、設定したフレームレートに基づいて、映像信号に対して画像処理を行う。

また、ＣＰＵ部５７は、ＣＰＵ部５７内の画像取り込み部に、設定したフレームレートの設定を行う（ステップＳ３８）。これにより、ＣＰＵ部５７は、設定したフレームレートに基づいて、画像処理部５７から画像データを取り込み、画像データを表示部５９に表示させ、静止画または動画を記録メディア５８に記録させる。

このようにフレームレート／圧縮率変更処理を行うことで、画像データの長尺伝送を行うことができる。また光学アダプターの種別および挿入部の種類を自動的に判別してフレームレートおよび圧縮率を決定するので、煩雑な作業は不要である。

上述の説明では、第１実施形態では挿入部の長さに基づいた圧縮率変更処理を行い、第２実施形態では光学アダプターの種別に基づいたフレームレート／圧縮率変更処理を行い、第３実施形態では光学アダプターのモードに基づいたフレームレート／圧縮率変更処理を行ったが、これらの実施形態を適宜組み合わせて行ってもよい。すなわち、光学アダプターの種別／モードおよび挿入部の長さのうち、２つ以上に基づいてフレームレート／圧縮率変更処理を行うようにしてもよい。

また、上述の説明では、挿入部の種別として、挿入部の長さに基づいた圧縮率の設定を行ったが、挿入部の種別として、挿入部内の伝送路の径の大きさなどに基づいて圧縮率を設定してもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態およびその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。

１…内視鏡装置、２…光学アダプター、３…撮像部、４…挿入部、５…本体部、２１…光学アダプター種別判別部、３１…光電変換部、３２…圧縮部、３３…シリアライズ部、３４…制御ＩＦ部、４１…挿入部種別判別部、５１…デシリアライズ部、５２…解凍部、５３…画像処理部、５４…制御ＩＦ部、５５…光学アダプター種別検知部、５６…挿入部種別検知部、５７…ＣＰＵ部、５８…記録メディア、５９…表示部、６０…挿入部

Claims

光信号を映像信号に光電変換する光電変換部と、前記映像信号を圧縮する圧縮部と、を有する撮像部と、
あらかじめ設定された条件に応じて、前記映像信号の圧縮の圧縮率を変更する制御部と、
を備える、内視鏡装置。
前記制御部は、あらかじめ設定された条件に応じて、さらに前記光電変換のフレームレートを変更する、請求項１に記載の内視鏡装置。
挿入部の種別を判別する挿入部判別部を更に備え、
前記制御部は、前記挿入部判別部が判別した前記挿入部の種別に応じて、前記圧縮率を変更する、
請求項１または請求項２に記載の内視鏡装置。
前記挿入部の種別は、前記挿入部の長さに関する情報を含み、
前記制御部は、前記挿入部判別部が判別した前記挿入部の長さが長いほど、前記圧縮率を上げる制御を行う、
請求項３に記載の内視鏡装置。
前記挿入部の種別は、前記挿入部に含まれる伝送線の径の大きさに関する情報を含み、
前記制御部は、前記挿入部判別部が判別した前記挿入部に含まれる伝送線の径の大きさに応じて、前記圧縮率を変更する制御を行う、
請求項３または４に記載の内視鏡装置。
前記撮像部に装着される光学アダプターの種別を判別する光学アダプター判別部を更に備え、
前記制御部は、前記光学アダプター判別部が判別した前記光学アダプターの種別に応じて、前記圧縮率および／または前記フレームレートを変更する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
前記制御部は、前記光学アダプター判別部が判別した前記光学アダプターの種別が複数の光路を切り替えできるタイプである場合に、前記圧縮率を上げる制御を行う、請求項６に記載の内視鏡装置。
前記制御部は、前記光学アダプター判別部が判別した前記光学アダプターの種別が複数の光路を切り替えできるタイプである場合に、前記フレームレートを上げる制御を行う、請求項６または７に記載の内視鏡装置。
前記制御部は、前記光学アダプター判別部が判別した前記光学アダプターの種別に応じて、操作部によるフレームレート変更の指示があった場合に、前記フレームレートを変更する制御を行う、請求項６から８のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
光信号を映像信号に光電変換する光電変換部と、前記映像信号を圧縮する圧縮部と、を有する撮像部を備える内視鏡装置を用いた撮像方法であって、
挿入部の種別を判別する挿入部判別ステップと、
前記挿入部判別ステップで判別した前記挿入部の種別に応じて、前記圧縮率および／または前記フレームレートを変更するステップと、
を備える、撮像方法。
光信号を映像信号に光電変換する光電変換部と、前記映像信号を圧縮する圧縮部と、を有する撮像部を備える内視鏡装置を用いた撮像方法であって、
前記撮像部に装着される光学アダプターの種別を判別する光学アダプター判別ステップと、
前記光学アダプター判別ステップで判別した前記光学アダプターの種別に応じて、前記圧縮率および／または前記フレームレートを変更するステップと、
を備える、撮像方法。