專利名稱：圖像獲得方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像獲得方法和設(shè)備，通過用從光源輸出的照明光照射待觀察區(qū)域、并用成像裝置對利用照明光照射時從待觀察區(qū)域輸出的光進行成像來獲得待觀察區(qū)域的圖像。具體地，本發(fā)明涉及照明光的光量的控制，并且涉及成像裝置的電子快門速度的控制。
背景技術(shù)：
通常，用于觀察患者身體中的組織的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)是廣泛已知的。另外，廣泛地使用電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，所述電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)通過成像裝置對待觀察區(qū)域進行成像來獲得患者身體中待觀察區(qū)域的可見圖像，并且在監(jiān)視器屏幕上 顯示所獲得的圖像。這種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)執(zhí)行短距離成像、長距離成像等。在短距離成像時，將插入到患者身體中的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的插入部的前端放置為靠近病變部分等，以便對所述病變部分等成像。在長距離成像時，對包括病變部分及其附近的相對較寬的范圍進行成像。例如，當(dāng)照射待觀察區(qū)域的照明光量恒定時，在短距離成像時獲得相對較亮的圖像信號，因為插入部的前端和病變部分之間的距離較短。然而在長距離成像時獲得相對較暗的圖像信號，例如當(dāng)對腸內(nèi)部進行成像時，這是因為成像目標(biāo)是管狀的。因此，存在這樣的問題在一些情況下在監(jiān)視器上顯示的可見圖像太亮或太暗。因此，已經(jīng)提出了一種基于成像裝置獲得的圖像信號的亮度分量等來自動改變照明光光量，使得在監(jiān)視器上顯示的可見圖像的光亮度(亮度)變得恒定的方法。具體地，當(dāng)通過成像裝置獲得的圖像信號的亮度分量變大時，自動減小照明光的光量，以及當(dāng)通過成像裝置獲得的圖像信號的亮度分量變小時自動增大照明光的光量。然而，從光源輸出的照明光的光量有限，并且由于設(shè)備的機械精度和精確性等的原因，用于調(diào)節(jié)從光源輸出的照明光光量的光闌孔徑的變化范圍有限。因此，在一些情況下可見圖像的亮度沒有保持在恒定水平。同時，在前述內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，通過成像裝置執(zhí)行實時成像來執(zhí)行動態(tài)圖像(視頻)成像。另外，通過從動態(tài)圖像成像所獲得的一系列可見圖像幀中獲得所需幀，來獲得靜止圖像。因為獲得靜止圖像尤其是為了執(zhí)行精確的觀察，所以希望靜止圖像中的模糊最小化。因此，希望成像裝置的電子快門速度盡可能高。例如，日本未審專利公開No. 10 (1998)-085175 (專利文獻I)提出了一種方法，其中當(dāng)光源的光闌(aperture)完全打開時，換句話說當(dāng)待觀察區(qū)域較暗時，通過設(shè)置成像裝置的較低的電子快門速度來獲得足夠明亮的可見圖像。相反，當(dāng)沒有完全打開光源的光闌時，換句話說當(dāng)待觀察區(qū)域較亮?xí)r，設(shè)置較高的電子快門速度。然而，專利文獻I提出了依賴于是否完全打開光源的光闌將電子快門速度切換為僅三個級別，即1/60秒、1/200秒和1/400秒。如果將電子快門速度只切換為這三個級別，在一些情況下仍然無法維持可見圖像的亮度恒定。在這些情況下，將不合意的可見圖像提供給觀察者，并且存在向觀察者強加負(fù)擔(dān)的風(fēng)險。另外在專利文獻I中，在將電子快門速度設(shè)置為三種速度之一之后，主要通過改變光源的光闌來調(diào)節(jié)亮度。然而，例如當(dāng)成像裝置的幀速率較高時，并且需要通過改變光闌來高速度地調(diào)節(jié)光量時，可以提供光闌位置的高響應(yīng)速度和高精度調(diào)節(jié)的高精度機制是必要的。因此，用于控制光量的機制變得復(fù)雜，并且引起系統(tǒng)成本的增加。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到前述情況，本發(fā)明的目的是提供一種圖像獲得方法和設(shè)備，其可以更合適地保持可見圖像的恒定亮度，并且在不使用復(fù)雜機制的情況下減小靜止圖像中的模糊。本發(fā)明的圖像獲得設(shè)備是一種圖像獲得設(shè)備，包括
照明光照射部，所述照明光照射部利用從光源輸出的照明光照射待觀察區(qū)域；圖像獲得部，所述圖像獲得部通過成像裝置對利用照明光照射而從待觀察區(qū)域輸出的光成像來獲得待觀察區(qū)域的圖像；光量控制部，所述光量控制部控制從光源輸出的照明光的光量；以及電子快門速度控制部，所述電子快門控制部控制成像裝置的電子快門速度，其中當(dāng)已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量小于或等于第一閾值時，所述電子快速速度控制部按照第一恒定速度控制所述電子快門速度，并且所述光量控制部基于已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量來控制從光源輸出的照明光的光量，以及其中當(dāng)已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量大于第一閾值且小于或等于比第一閾值大的第二閾值時，所述電子快門速度控制部按照基于已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量的速度來控制電子快門速度，并且所述光量控制部按照預(yù)定的恒定光量來控制從光源輸出的照明光的光量，以及其中當(dāng)已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量大于第二閾值時，所述電子快門速度控制部按照大于第一恒定速度的第二恒定速度控制電子快門速度，并且所述光量控制部基于已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量來控制從光源輸出的照明光的光量。在本發(fā)明的圖像獲得設(shè)備中，所述光量控制部可以獲得從光源輸出的照明光的光量的最近歷史(術(shù)語“最近歷史”意味著直到光量控制部執(zhí)行這一操作之前的時間點為止的歷史)，并且基于所獲得的光量的最近歷史來改變預(yù)定的恒定光量。本發(fā)明的圖像獲得設(shè)備還可以包括窺鏡部，所述窺鏡部插入到患者的身體(要進行檢查的人的身體)中，導(dǎo)引從光源輸出的照明光以用照明光照射待觀察區(qū)域，并且接收從待觀察區(qū)域輸出的光，并且所述窺鏡部按照可拆卸的方式提供；以及窺鏡信息獲得部，所述窺鏡信息獲得部獲得對窺鏡部的種類加以表示的信息。另外，所述電子快門速度控制部可以基于窺鏡信息獲得部獲得的對窺鏡部的種類加以表示的信息來設(shè)置第二恒定速度。對窺鏡部種類加以表示的信息可以包括對成像裝置種類加以表示的信息。對窺鏡部種類加以表示的信息可以包括與窺鏡部可接收的照明光的最大光量有關(guān)的彳目息。另外，本發(fā)明的圖像獲得設(shè)備還可以包括窺鏡信息接收部，所述窺鏡信息接收部接收對窺鏡部種類加以表示的信息的輸入，并且所述窺鏡信息獲得部可以獲得窺鏡信息接收部接收到的對窺鏡部種類加以表示的信息。
所述窺鏡部可以包括存儲部，所述存儲部存儲對窺鏡部的種類加以表示的信息，并且所述窺鏡信息獲得部可以通過從所述存儲部讀取信息來獲得對窺鏡部的種類加以表示的信息。本發(fā)明的圖像獲得設(shè)備還可以包括快門速度接收部，所述快門速度接收部接收第二恒定速度的輸入，并且所述電子快門速度控制部可以使用通過所述快門速度接收部接收的第二恒定速度。本發(fā)明的圖像獲得設(shè)備還可以包括用戶信息接收部，所述用戶信息接收部接收與用戶有關(guān)的識別信息，并且所述電子快門速度控制部可以基于用戶信息接收部接收的與用戶有關(guān)的識別信息來設(shè)置第二恒定速度。電子快門速度控制部可以獲得從光源輸出的照明光的光量的最近歷史，并且基于獲得的所述光量的最近歷史來改變第二恒定 速度。本發(fā)明的圖像獲得方法是一種圖像獲得方法，通過用從光源輸出的照明光照射待觀察區(qū)域并且用成像裝置對利用照明光照射待觀察區(qū)域而輸出的光進行成像來獲得待觀察區(qū)域的圖像，其中當(dāng)已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量小于或等于第一閾值時，按照第一恒定速度控制所述電子快門速度，并且基于已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量來控制從光源輸出的照明光的光量，以及其中當(dāng)已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量大于第一閾值且小于或等于比第一閾值大的第二閾值時，按照基于已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量的速度來控制電子快門速度，并且按照預(yù)定的恒定光量來控制從光源輸出的照明光的光量，以及其中當(dāng)已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量大于第二閾值時，按照大于第一恒定速度的第二恒定速度控制電子快門速度，并且基于已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量來控制從光源輸出的照明光的光量。根據(jù)本發(fā)明的圖像獲得方法和設(shè)備，當(dāng)已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量小于或等于第一閾值時，按照第一恒定速度控制電子快門速度，并且基于已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量來控制從光源輸出的照明光的光量(第一控制模式)。另外，當(dāng)已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量大于第一閾值且小于或等于比第一閾值大的第二閾值時，按照基于已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量來控制電子快門速度，并且按照預(yù)定的恒定光量控制從光源輸出的照明光的光量(第二模式)。另外，當(dāng)已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量大于第二閾值時，按照大于第一恒定速度的第二恒定速度控制電子快門速度，并且基于已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量來控制從光源輸出的照明光的光量(第三控制模式)。因此，可以基于待觀察區(qū)域的亮度級別，即基于待觀察區(qū)域是亮還是暗，按照三種控制模式控制照明光的光量和電子快門速度。因此，可以比專利文獻I中所公開的方法更合適地基于待觀察區(qū)域的亮度級別來控制照明光的光量和電子快門速度。因此，可以更加合適地維持在監(jiān)視器上顯示的可見圖像的恒定亮度，并且減小晶體圖像中的模糊。尤其是在第二控制模式中，按照預(yù)定的恒定光量控制照明光的光量，并且優(yōu)先考慮控制電子快門速度來調(diào)節(jié)圖像的亮度。因此，可以在不使用諸如光闌之類的復(fù)雜機制的情況下進行對曝光量的高響應(yīng)速度的控制。


圖I是示出了使用本發(fā)明的圖像獲得設(shè)備實施例的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意性外部視圖；圖2是示出了插入部的軟管部分內(nèi)部的截面圖；圖3是示出了插入部的前端(leading end)結(jié)構(gòu)的圖；圖4是示出了插入部的前端內(nèi)部的截面圖；圖5是示出了圖I所示內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中的處理器設(shè)備和光源設(shè)備的內(nèi)部配置的方框圖； 圖6是用于解釋控制圖I所示內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中的照明光光量和電子快門速度的第一控制模式的時序圖；圖7是用于解釋控制圖I所示內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中的照明光光量和電子快門速度的第三控制模式的時序圖；圖8是示出了在第一至第三控制模式中照明光光量的控制和電子快門速度的控制的圖；圖9是示出了使用本發(fā)明圖像獲得設(shè)備的另一個實施例的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中的處理器設(shè)備和光源設(shè)備的內(nèi)部配置的方框圖；圖10是示出了第三控制模式下窺鏡信息和電子快門速度(第二恒定速度)之間的對應(yīng)關(guān)系的表的不例圖；圖11是示出了使用本發(fā)明圖像獲得設(shè)備的另一實施例的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中的處理器設(shè)備和光源設(shè)備的內(nèi)部配置的方框圖；以及圖12是示出了第三控制模式下用戶識別信息和電子快門速度(第二恒定速度)之間的對應(yīng)關(guān)系的表的不例圖。
具體實施例方式在下文中，將參考附圖詳細描述使用本發(fā)明圖像獲得設(shè)備實施例的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。本實施例的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的特征在于對照明光光量的控制和對成像設(shè)備的電子快門速度的控制。首先將描述整個系統(tǒng)的配置。圖I是示出了根據(jù)本實施例的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的配置的示意性外部視圖。如圖I所示，本發(fā)明的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括窺鏡部10、通用纜線(universalcable) 13、處理器設(shè)備18、光源設(shè)備19和監(jiān)視器20。通用纜線13的一端與窺鏡部10相連，通用纜線13的另一端與處理器設(shè)備18和光源設(shè)備19相連。監(jiān)視器20基于從處理器設(shè)備18輸出的圖像信號來顯示圖像。窺鏡部10包括插入部11，所述插入部插入到患者的身體中；以及操作部12，用于接收操作者(用戶)的預(yù)定操作。插入部11是管狀的。具體地如圖I所示，插入部11包括前端硬質(zhì)部分14、彎曲部分15和軟管部分16，這些部分按照這一順序從插入部11的前端開始依次設(shè)置。前端硬質(zhì)部分14由硬金屬材料等制成。軟管部分16將操作部12和彎曲部分15彼此相連，并且軟管部分16是具有小直徑的長軟管部分。當(dāng)通過操作在操作部12中設(shè)置的角度旋鈕(angle knob) 12a,將插入并設(shè)定在插入部11中的角度線(angle wire)向前推或者向后拉時，彎曲部分15執(zhí)行彎曲或卷曲操作。通過這種操作，將前端硬質(zhì)部分14朝著患者身體中的所需方向?qū)б?，并且通過在前端硬質(zhì)部分14中設(shè)置的成像裝置對待觀察的所需區(qū)域進行成像(隨后將描述成像裝置)。另外，操作部12包括鑷子口(fore印sopening)21，通過所述鑷子口插入治療儀器等。鑷子口 21與設(shè)置在插入部11中的鑷子管26相連(隨后將描述鑷子管26)。如圖2所示，構(gòu)造軟管部分16，使得將多個元件可移動地插入到軟管23中，所述多個元件例如是用于將照明光導(dǎo)引至透鏡以用于前端硬質(zhì)部分14中照明的光導(dǎo)24、25、鑷子管26、供氣供水管27、多芯纜線28和用于噴射的管29。多芯纜線28主要是線(線路)束，例如控制信號線和圖像信號線?？刂菩盘柧€用于從處理器設(shè)備18發(fā)送用于驅(qū)動成像裝置的控制信號，并且圖像信號線用于向處理設(shè)備18發(fā)送通過成像裝置成像而獲得的圖像信號。這些多個信號線可以涂覆有保護涂 層。在圖2中，符號30表示用于操作彎曲部分15的角度線，并且角度線30插入穿過緊密接觸的盤管(coil pipe)。如圖3所示，在前端硬質(zhì)部分14的前端表面上設(shè)置了觀察窗口 31、照明窗口 32、
33、用于噴射的噴射開口 34、鑷子出口 35、供氣供水噴嘴36等。另外，物鏡光學(xué)系統(tǒng)的一部分設(shè)置在觀察窗口 31中。物鏡光學(xué)系統(tǒng)用于捕獲患者身體中待觀察區(qū)域的圖像的光。另夕卜，用于照明的透鏡的一部分安裝在照明窗口 32、33中，并且利用已經(jīng)從光源設(shè)備19輸出并且通過照明窗口 32、33由光導(dǎo)24、25導(dǎo)引的照明光來照射患者身體中待觀察區(qū)域。鑷子出口 35通過鑷子管26與在操作部12中設(shè)置的鑷子口 21通信。通過操作在操作部12中設(shè)置的供氣供水按鈕，供氣供水噴嘴36噴射清洗水(液體)或空氣以清潔觀察窗口 31。用于噴射的噴射開口 34朝著待觀察區(qū)域噴射諸如空氣和二氧化碳之類的流體，所述流體由供氣設(shè)備提供。在圖3中未示出用于提供要從供氣供水噴嘴36和用于噴射的噴射開口 34等噴射的液體或氣體的供氣供水設(shè)備。另外如圖4所示，物鏡光學(xué)系統(tǒng)37設(shè)置在面對觀察窗口 31的位置處。通過照明窗口 32、33輸出的照明光在待觀察區(qū)域被反射，并且進入觀察窗口 31。已經(jīng)通過觀察窗口31進入的待觀察區(qū)域的圖像通過物鏡光學(xué)系統(tǒng)37進入棱鏡38。圖像在棱鏡38中折射，并且在成像裝置39的成像表面上形成圖像。成像裝置39對在成像表面上形成的圖像執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，并且輸出圖像信號。另夕卜，在成像裝置39的成像表面上按照拜耳(Bayer)排列或蜂房排列設(shè)置了三原色的濾色器，即紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)的濾色器。成像裝置39基于從處理器設(shè)備18中的控制部56輸出的預(yù)定同步信號，輸出針對每一幀的圖像信號。另外，成像裝置39具有電子快門功能，由處理器設(shè)備18中的電子快門速度控制部58控制電子快門的快門速度(隨后將描述電子快門速度控制設(shè)備58)。例如，將CXD (電荷耦合器件)傳感器、CMOS (互補金屬氧化物半導(dǎo)體)傳感器等用作成像裝置39。在本實施例中，成像裝置39是所謂的裸芯片，所述裸芯片是封裝之前的芯片，并且芯片上的電極使用諸如配線鍵合、TAB(帶式自動鍵合)和倒裝芯片之類的方法通過連接線41與電路板(基板)40上的配線圖案(布線圖案)相連。另外，在電路板40上形成配線圖案，該配線圖案用于發(fā)送要輸入到成像裝置39中的控制信號以及從成像裝置39輸出至多芯纜線28中的控制信號線和圖像信號線的圖像信號(在下文中，將控制信號線和圖像信號線統(tǒng)稱為信號線)。
從與插入部11的縱向相平行設(shè)置的多芯纜線28的一端暴露出多個信號線42。多個信號線42與電路板40上的配線圖案電連接。另外，由合成樹脂制成的軟管44設(shè)置在彎曲部分15中。軟管44的一端與鑷子管26相連，軟管44的另一端與在前端硬質(zhì)部分14中設(shè)置的硬管45相連。硬管45固定在前端硬質(zhì)部分14中，并且硬管45的前端與鑷子出口 35相連。圖5是說明了處理器設(shè)備18和光源設(shè)備19的內(nèi)部配置的不意圖。如圖5所不，處理器設(shè)備18包括圖像輸入控制器51、圖像處理部52、存儲器53、視頻輸出部54、輸入部55和控制部56。圖像輸入控制器51包括具有預(yù)定容量的行緩沖器，并且臨時地存儲從窺鏡部10中的成像裝置39輸出的針對每一幀的圖像信號。 在圖像輸入控制器51中存儲的圖像信號通過總線存儲在存儲器53中。圖像處理部52接收已經(jīng)從存儲器53讀出的針對每一幀的圖像信號。圖像處理部52對于圖像信號執(zhí)行預(yù)定的圖像處理，并且向總線輸出處理過的圖像信號。視頻輸出部54通過總線接收已經(jīng)從圖像處理部52輸出的圖像信號，并且通過對于接收的圖像信號執(zhí)行預(yù)定的處理來產(chǎn)生顯示控制信號。另外，視頻輸出部54向監(jiān)視器20輸出顯示控制信號。輸入部55接收操作者或用戶的輸入，例如預(yù)定的操作指令和控制參數(shù)。具體地在本實施例中，輸入部55接收對窺鏡部10的種類加以表示的信息、以及對窺鏡部10中的成像裝置39的電子快門速度進行設(shè)置的輸入?？刂撇?6控制整個系統(tǒng)。具體地在本實施例中，控制部56包括光量控制部57以及電子快門速度控制部58。光量控制部57通過控制光源設(shè)備19中的光闌63的阻光量(光闌變窄的程度)來控制進入窺鏡部10中的光導(dǎo)24、25中的照明光的光量。電子快門速度控制部58控制窺鏡部10中的成像裝置39的電子快門速度。光量控制部57和電子快門速度控制部58基于從成像裝置39成像獲得的圖像信號中產(chǎn)生的亮度信號的值，分別控制光闌63的阻光量(stop amount)和成像裝置39的電子快門速度。隨后將詳細描述控制方法。如圖5所不,光源設(shè)備19包括可見光源60、會聚透鏡61、光纖分束器62和光闌63?？梢姽庠?0輸出照明光。會聚透鏡61對從可見光源60輸出的照明光進行會聚，并且使會聚的照明光進入光纖分束器63。光纖分束器62使已經(jīng)通過會聚透鏡61輸入的照明光同時進入兩個光導(dǎo)24、25。光闌63基于從處理器設(shè)備18中的光量控制部57輸出的控制信號來控制已經(jīng)從可見光源60輸出的照明光的光量，使得控制之后的照明光進入光導(dǎo)24、25。例如，可以將鹵素?zé)粲米骺梢姽庠?0。從鹵素?zé)糨敵龅陌坠獾牟ㄩL范圍是從400nm 至 1800nm。接下來將描述根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的動作。首先，將窺鏡部10通過通用纜線13安裝到處理器設(shè)備18和光源設(shè)備19上。將窺鏡部10的插入部11插入到患者身體中，并且將插入部11的前端放置在待觀察區(qū)域附近。另外，通過成像獲得可見圖像，并且顯示獲得的圖像。具體地，從光源設(shè)備19中的可見光源60輸出的照明光通過會聚透鏡61和光纖分束器62同時進入通用纜線13中的光導(dǎo)24、25。假設(shè)預(yù)先將初始狀態(tài)下光闌63的阻光量設(shè)
置為預(yù)定量。通過插入部11中的光導(dǎo)24、25將已經(jīng)進入通用纜線13中的光導(dǎo)24、25中的照明光導(dǎo)引至插入部的前端。另外，從在插入部11的前端處設(shè)置的照明窗口 32、33輸出照明光，并且照射患者身體中的待觀察區(qū)域。當(dāng)利用照明光照射待觀察區(qū)域時，從待觀察區(qū)域反射圖像。反射的圖像通過插入部11的前端處的觀察窗口 31進入插入部11。在表示該圖像的光通過物鏡光學(xué)系統(tǒng)37進入棱鏡38之后，光在棱鏡38中折射。因此，在成像裝置39的成像表面上形成了圖像，并且成像裝置39捕獲該圖像。
成像裝置39基于從處理器設(shè)備18中的控制部56輸出的預(yù)定同步信號，順序地輸出針對每一幀的圖像信號。另外，假設(shè)預(yù)先設(shè)置了初始狀態(tài)下成像裝置39的電子快門速度。另外，在電路板40上設(shè)置的預(yù)定電路對已經(jīng)通過成像裝置39獲得的R、G和B圖像信號執(zhí)行⑶S/AGC(相關(guān)雙采樣/自動增益控制)處理、A/D(模數(shù))轉(zhuǎn)換處理等。通過插入部11和多芯纜線28在通用纜線13中將處理的圖像信號輸入到處理器設(shè)備18中。將已經(jīng)輸入到處理器設(shè)備18中的R、G和B圖像信號臨時存儲在圖像輸入控制器中，并且存儲在存儲器53中。另外，從存儲器53中讀出針對每一幀的圖像信號，并且圖像處理部52對于圖像信號執(zhí)行等級(graduation)校正處理和銳度(sharpness)校正處理。將處理的圖像信號順序輸出至視頻輸出部54。視頻輸出部54對輸入圖像信號執(zhí)行預(yù)定的處理，并產(chǎn)生顯示控制信號。視頻輸出部54向監(jiān)視器20順序地輸出針對每一巾貞的顯不控制信號。監(jiān)視器30基于輸入的顯不控制信號顯示可見圖像。這里，在如上所述通過成像獲得待觀察區(qū)域的可見圖像時，執(zhí)行短距離成像(特寫)、長距離成像(遠景)等。在短距離成像時，將插入部11的前端放置地靠近病變部分等，并且執(zhí)行成像。在長距離成像時，對包括病變部分及病變部分附近在內(nèi)的相對較寬范圍成像。在短距離成像時，插入部11的前端和病變部分彼此靠近。因此，獲得了表示相對較亮圖像的信號。相反，在長距離成像時，例如當(dāng)對于腸內(nèi)部成像時，獲得了相對較暗的圖像，因為成像的目標(biāo)是管狀的。因此在本實施例的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，光量控制部57基于從窺鏡部10輸出的圖像信號來產(chǎn)生亮度信號，并且基于亮度信號的值來調(diào)節(jié)光源設(shè)備19中的光闌的阻光量，使得在監(jiān)視器20上顯示的可見圖像的亮度恒定。具體地，當(dāng)亮度信號的值較大時，將光闌63的阻光量控制為較大，換句話說，光闌較小。然而，因為可見光源60的最大光量以及光闌63的機械精度和精確度,通過光闌63可調(diào)節(jié)的照明光的光量范圍有限。因此，在一些情況下不能維持可見圖像的恒定亮度。另外在內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，如上所述通過窺鏡部10執(zhí)行實時成像獲得動態(tài)圖像(視頻圖像)。另外，可以從通過動態(tài)成像獲得的每一幀的可見圖像之中獲得所需幀的圖像，來獲得靜止圖像。特別是獲得靜止圖像以詳細觀察待觀察區(qū)域。因此，希望在靜止圖像中的模糊最小化。因此，希望成像裝置39的電子快門速度盡可能快。為此目的，在本實施例的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，基于從窺鏡部10輸出的圖像信號所產(chǎn)生的亮度信號，控制光源設(shè)備19中的光闌63的阻光量。另外，也控制窺鏡部10中的成像裝置39的電子快門速度以調(diào)節(jié)可見圖像的亮度。接下來參考圖6和圖7說明的時序圖和圖8說明的圖，描述用于控制本實施例的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中的光源設(shè)備19中的光闌63的阻光量和窺鏡部10中成像裝置39的電子快門速度的具體方法。圖6和圖7示出了在通過成像裝置39對每一幀成像時使用的同步信號、針對每一幀的電子快門開啟時間段(電荷存儲時間)和通過光闌63調(diào)節(jié)的照明光的光量。另外在圖8所示的曲線中，實線表示相對于亮度信號值的照明光的光量。另外，圖8中的虛線表示相對于亮度信號值的電子快門速度。在圖8中，表示亮度信號的軸上的值朝右側(cè)變小，而朝左側(cè)變大。首先如圖6所示，當(dāng)基于從窺鏡部10中的成像裝置39輸出的圖像信號而產(chǎn)生的亮度信號小于或等于預(yù)定的第一閾值Yl時，換句 話說，當(dāng)通過成像裝置39進行成像而獲得的圖像相對較暗時，電子快門速度控制部58和光量控制部57按照圖8所示的第一控制模式控制電子快門速度和阻光量(照明光的光量)。具體地，在第一控制模式，電子快門速度控制部58將成像裝置39的電子快門速度設(shè)置為第一恒定速度，所述第一恒定速度是低速度。另外，光量控制部57基于亮度信號的值設(shè)置阻光量，使得照明光的光量變得合適。希望電子快門速度的第一恒定速度是成像裝置39可以正常操作的所有速度中的最低電子快門速度。然而，電子快門速度的第一恒定速度不局限于這種速度。另外，第一恒定速度不應(yīng)低于幀速率(例如1/60秒)。在圖6中，由tl表示電子快門速度是第一恒定速度時的電子快門開啟時間。另外，措辭“基于亮度信號的值設(shè)置阻光量使得照明光的光量是合適的”意味著當(dāng)亮度信號較大時增加阻光量，使得照明光的光量變小。接下來如圖7所示，當(dāng)基于從窺鏡部10中的成像裝置39輸出的圖像信號而產(chǎn)生的亮度信號大于預(yù)定第二閾值Y2時，換句話說當(dāng)通過成像裝置39進行成像而獲得的圖像相對較亮?xí)r，電子快門速度控制部58和光量控制部57按照如圖8所示的第三控制模式控制電子快門速度和阻光量(照明光的光量)。如圖8所示，第二閾值Y2大于第一閾值Y1。具體地，在第三模式中，電子快門速度控制部58將成像裝置39的電子快門速度設(shè)置為第二恒定速度，所述第二恒定速度是高速度。另外，光量控制部57基于亮度信號的值設(shè)置阻光量，使得照明光的光量變得合適的。希望電子快門速度的第二恒定速度是成像裝置39可以正常操作的所有速度之中的最高電子快門速度。然而，電子快門速度的第二恒定速度不局限于這種速度。在圖7中，由t2表示當(dāng)電子快門速度是第二恒定速度時的電子快門開啟時間。例如，電子快門開啟時間是1/300秒。如在這種情況下一樣，當(dāng)電子快門速度是高速度時，可以減小靜止圖像中的模糊。另外，措辭“基于亮度信號的值設(shè)置阻光量使得照明光的光量變得合適”意味著當(dāng)亮度信號值較大時增加阻光量，使得照明光的光量變小。接下來，當(dāng)基于從窺鏡部10中的成像裝置39輸出的圖像信號而產(chǎn)生的亮度信號大于第一閾值Yl且小于或等于第二閾值Y2時，換句話說，當(dāng)通過成像裝置39進行成像獲得的圖像的亮度在第一控制模式下的亮度和第二控制模式下的亮度之間的范圍中時，電子快門速度控制部58和光量控制部57按照圖8所示的第二控制模式控制電子快門速度和阻光量(照明光的光量)。
具體地，在第二控制模式中，電子快門速度控制部58將成像裝置39的電子快門速度設(shè)置為基于亮度信號值的速度(例如1/60秒至1/300秒)。另外，光量控制部57設(shè)置阻光量，使得照明光的光量變成恒定光量L。所述恒定光量L是預(yù)先設(shè)置。另外，措辭“將成像裝置39的電子快門速度設(shè)置為基于亮度信號值的信號”意味著當(dāng)亮度信號值較大時將電子快門速度設(shè)置為較高。如上所述，在第二控制模式中，相比于照明光量控制，優(yōu)先考慮電子快門速度控制，并且將電子快門速度增加地盡可能高。因此，可以使得靜止圖像中的模糊最小化。另外，在第二控制模式中，將照明光的光量控制在預(yù)定的恒定光量，并且優(yōu)先考慮電子快門速度的控制以控制圖像的亮度。因此，可以無需使用具有復(fù)雜機制的光闌等，就能容易地執(zhí)行曝光量的高響應(yīng)速度控制。另外，與通過頻繁改變光闌孔徑來改變光量的情況相比較，可以精確地估計插入部11的前端處的發(fā)熱所引起的溫升。根據(jù)前述實施例的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，基于待觀 察區(qū)域的亮度來按照第一至第三控制模式控制照明光的光量和電子快門速度。因此，可以比傳統(tǒng)系統(tǒng)更加合適地基于待觀察區(qū)域的亮度來控制照明光的光量和電子快門速度。另外，可以更加合適地保持在監(jiān)視器上顯示的可見圖像的恒定亮度。另外，可以減小靜止圖像中的模糊。在前述實施例中，控制光闌63的阻光量以調(diào)節(jié)照明光的光量。然而，當(dāng)將半導(dǎo)體激光二極管等用作可見光源來代替鹵素?zé)魰r，應(yīng)該控制提供給半導(dǎo)體二極管的驅(qū)動電流。另外，在上述實施例中，按照已經(jīng)預(yù)先設(shè)置的恒定光量L控制按照第二控制模式的照明光的光量。然而，該恒定光量L可以改變。具體地，光量控制部57可以獲得直到緊接在獲得照明光光量歷史之前的時間點的預(yù)定時間段(例如一分鐘)上的照明光光量歷史(最近歷史)，并且基于獲得的光量歷史來改變該恒定光量。例如，可以使用直到緊接在獲得該歷史之前的時間點為止的光闌63的阻光量的累計值、直到緊接在獲得該歷史之前的時間點為止的半導(dǎo)體激光二極管的驅(qū)動電流的累計值等作為光量的歷史。當(dāng)阻光量的累計值小于或等于預(yù)定閾值時、或者當(dāng)半導(dǎo)體激光二極管的驅(qū)動電流的累計值大于或等于預(yù)定閾值時，應(yīng)該將恒定光量L控制為較低值。當(dāng)減小恒定光量L時，可以抑制由窺鏡部10中插入部前端處的發(fā)熱導(dǎo)致的溫升。替代地，電子快門速度控制部58可以如上所述獲得照明光光量歷史。另外，可以基于獲得的光量歷史來改變第三控制模式中的第二恒定速度。具體地，當(dāng)阻光量的累計值小于或等于預(yù)定閾值時，或者當(dāng)半導(dǎo)體激光二極管的驅(qū)動電流的累計值大于或等于預(yù)定閾值時，換句話說，當(dāng)在直到緊接在獲得所述歷史之前的時間點為止的預(yù)定時間段期間通過成像裝置39獲得的圖像的亮度相對較暗時，可以將第二恒定速度控制為較低速度。具體地，可以增大圖7所示的電子快門開啟時間t2。因此，可以獲得更合適亮度的可見圖像。另外，依據(jù)檢查目的等，使用多種窺鏡部10。因此，可以構(gòu)造本發(fā)明的設(shè)備，使得可以將多種窺鏡部10附著至處理器設(shè)備18和光源設(shè)備19，并且可從處理器設(shè)備18和光源設(shè)備19上拆卸。當(dāng)按照這種方式構(gòu)造設(shè)備時，成像裝置39可以正常操作的電子快門速度依賴于窺鏡部10的種類而不同。另外，最大輸入光量依賴于窺鏡部10的種類而不同。這里，術(shù)語“最大輸入光量”意味著可以進入窺鏡部10的光量的最大值，并且可以基于窺鏡部10的光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)熱量等來預(yù)先設(shè)置所述最大輸入光量。
因此如圖9所示，可以將窺鏡信息獲得部59設(shè)置在處理器設(shè)備18中的控制部56中。窺鏡信息獲得部59獲得對窺鏡部10的種類加以表示的信息。電子快門速度控制部58可以基于通過窺鏡信息獲得部59獲得的對窺鏡部10的種類加以表示的信息，設(shè)置第三控制模式中的第二恒定速度。具體地，例如可以將如圖10所示的對應(yīng)關(guān)系表設(shè)置在電子快門速度控制部58中。圖10所示的對應(yīng)表示出了窺鏡部10的窺鏡信息(SI，S2，S3...)和第二恒定速度(SV1，SV2，SV3...)之間的對應(yīng)關(guān)系。另外，電子快門速度控制部58可以基于通過窺鏡信息獲得部59獲得的窺鏡信息和該表來設(shè)置第二恒定速度。另外，應(yīng)該將在每一種窺鏡部10中設(shè)置的成像裝置39的電子快門速度的最高電子快門速度設(shè)置作為該表中設(shè)置的第二恒定速度。另外，當(dāng)基于進入每一種窺鏡部10的光的最大輸入光量來設(shè)置第二恒定速度時，當(dāng)最大輸入光量變大時應(yīng)該增加第二恒定速度。另外，對窺鏡部10的種類加以表示的信息可以是對窺鏡部10的種類加以表示的信息本身。替代地，對窺鏡部10的種類加以表示的信息可以是對在窺鏡部10中設(shè)置的成像裝置的種類加以表示的信息、或者對窺鏡部10的最大輸入光量加以表示的信息。
例如，用戶可以通過使用輸入部55來設(shè)置或輸入對窺鏡部10的種類加以表示的信息。另外，窺鏡信息獲得部59應(yīng)該獲得已經(jīng)在輸入部55處接收的對窺鏡部的種類加以表不的信息。替代地如圖11所示，可以在窺鏡部10中設(shè)置存儲對窺鏡部10的種類加以表示的信息的存儲部10a。另外，窺鏡信息獲得部59可以通過從存儲部IOa中讀出信息來獲得對窺鏡部的種類加以表不的信息。另外，因為可以按照相對較高的速度設(shè)置第三控制模式中的第二恒定速度，當(dāng)通過成像獲得動態(tài)圖像(視頻)時，在一些情況下可見圖像不會平滑地改變。因此，產(chǎn)生了由彼此沒有足夠接近的連續(xù)幀構(gòu)成的視頻圖像，并且在一些情況下視頻圖像不會平滑地移動。另外，一些用戶可能不會喜歡這些狀況。因此，可以按照以下方式提供第三控制模式中的第二恒定速度，使得用戶可以通過使用輸入部55來輸入和設(shè)置任意速度。替代地，例如可以將如圖12所示的對應(yīng)關(guān)系表設(shè)置在電子快門速度控制部58中。圖12所示的對應(yīng)關(guān)系表示出了與用戶有關(guān)的識別信息(ID1，ID2，ID3. · ·)和第二恒定速度(SV4，SV5，SV6. · ·)之間的對應(yīng)關(guān)系。另外，電子快門速度控制部58可以基于已經(jīng)在輸入部55處輸入和設(shè)置的與用戶有關(guān)的識別信息以及上述表中的信息，設(shè)置第二恒定速度，從而將適合每一個用戶的偏愛的速度設(shè)置為第二恒定速度。
權(quán)利要求
1.一種圖像獲得設(shè)備，包括 照明光照射部，所述照明光照射部利用從光源輸出的照明光照射待觀察區(qū)域； 圖像獲得部，所述圖像獲得部通過成像裝置對利用照明光照射而從待觀察區(qū)域輸出的光進行成像，來獲得待觀察區(qū)域的圖像； 光量控制部，所述光量控制部控制從光源輸出的照明光的光量；以及 電子快門速度控制部，所述電子快門控制部控制成像裝置的電子快門速度， 其中當(dāng)已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量小于或等于第一閾值時，所述電子快速速度控制部按照第一恒定速度控制所述電子快門速度，并且所述光量控制部基于已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量來控制從光源輸出的照明光的光量，以及 其中當(dāng)已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量大于第一閾值且小于或等于比第一閾值大的第二閾值時，所述電子快門速度控制部按照基于已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量的速度來控制電子快門速度，并且所述光量控制部按照預(yù)定的恒定光量來控制從光源輸出的照明光的光量，以及 其中當(dāng)已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量大于第二閾值時，所述電子快門速度控制部按照大于第一恒定速度的第二恒定速度控制電子快門速度，并且所述光量控制部基于已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量來控制從光源輸出的照明光的光量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像獲得設(shè)備，其中所述光量控制部獲得從光源輸出的照明光的光量的最近歷史，并且基于所獲得的光量的最近歷史來改變預(yù)定的恒定光量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的圖像獲得設(shè)備，所述設(shè)備還包括 窺鏡部，所述窺鏡部插入到患者的身體中來導(dǎo)引從光源輸出的照明光以用照明光照射待觀察區(qū)域，并且接收從待觀察區(qū)域輸出的光，并且所述窺鏡部按照可拆卸的方式提供；以及 窺鏡信息獲得部，所述窺鏡信息獲得部獲得對窺鏡部的種類加以表示的信息， 其中所述電子快門速度控制部基于通過窺鏡信息獲得部獲得的對窺鏡部的種類加以表示的信息來設(shè)置第二恒定速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像獲得設(shè)備，其中對窺鏡部的種類加以表示的信息包括對成像裝置的種類加以表示的信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像獲得設(shè)備，其中對窺鏡部的種類加以表示的信息包括與窺鏡部可接收的照明光的最大光量有關(guān)的信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的圖像獲得設(shè)備，所述設(shè)備還包括 窺鏡信息接收部，所述窺鏡信息接收部接收對窺鏡部的種類加以表示的信息的輸入，其中所述窺鏡信息獲得部獲得所述窺鏡信息接收部接收到的對窺鏡部的種類加以表示的信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的圖像獲得設(shè)備，其中所述窺鏡部包括存儲部，所述存儲部存儲對窺鏡部的種類加以表示的信息，并且 其中所述窺鏡信息獲得部通過從所述存儲部讀取信息來獲得對窺鏡部的種類加以表示的信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的圖像獲得設(shè)備，所述設(shè)備還包括 快門速度接收部，所述快門速度接收部接收第二恒定速度的輸入，其中所述電子快門速度控制部使用所述快門速度接收部接收的第二恒定速度。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的圖像獲得設(shè)備，所述設(shè)備還包括 用戶信息接收部，所述用戶信息接收部接收與用戶有關(guān)的識別信息， 其中所述電子快門速度控制部基于用戶信息接收部接收的與用戶有關(guān)的識別信息來設(shè)置第二恒定速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項所述的圖像獲得設(shè)備，其中所述電子快門速度控制部獲得從光源輸出的照明光的光量的最近歷史，并且基于獲得的所述光量的最近歷史來改變第二恒定速度。
11.一種圖像獲得方法，通過利用從光源輸出的照明光照射待觀察區(qū)域，并用成像裝置對利用照明光照射待觀察區(qū)域而輸出的光進行成像，來獲得待觀察區(qū)域的圖像， 其中當(dāng)已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量小于或等于第一閾值時，按照第一恒定速度控制所述電子快門速度，并且基于已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量來控制從光源輸出的照明光的光量，以及 其中當(dāng)已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量大于第一閾值且小于或等于比第一閾值大的第二閾值時，按照基于已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量的速度來控制電子快門速度，并且按照預(yù)定的恒定光量來控制從光源輸出的照明光的光量，以及 其中當(dāng)已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量大于第二閾值時，按照大于第一恒定速度的第二恒定速度控制電子快門速度，并且基于已經(jīng)照射待觀察區(qū)域的照明光的光量來控制從光源輸出的照明光的光量。
全文摘要
當(dāng)成像設(shè)備獲得觀察區(qū)域的圖像時，維持圖像的恒定亮度，并且減小觀察區(qū)域的模糊。當(dāng)照射觀察區(qū)域的照明光的光量小于或等于第一閾值時，按照第一恒定速度控制電子快門速度，并且基于照射的照明光的光量來控制照明光的光量。當(dāng)照射的照明光的光量大于第一閾值且小于或等于第二閾值時，按照基于照射的照明光的光量來控制電子快門速度，并且按照預(yù)定的恒定光量控制照明光的光量。當(dāng)照射的照明光的光量大于第二閾值時，按照第二恒定速度控制電子快門速度，并且基于照射的照明光的光量來控制照明光的光量。
文檔編號A61B1/04GK102670157SQ201210052648
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月3日
發(fā)明者加賀谷淳, 鈴木一誠 申請人:富士膠片株式會社