攝像裝置和處理裝置的制造方法
【專利摘要】內窺鏡系統(tǒng)(1)具有：照明部(42)；受光部(29a)，其呈矩陣狀配置有多個像素；讀出部(29b)，其按照每個水平行從受光部(29a)讀出像素信號；照明控制部(36)，其將照明部(42)的照明狀態(tài)切換為第1照明狀態(tài)和第2照明狀態(tài)中的任意一方，在該第1照明狀態(tài)中，在讀出部(29b)讀出受光部(29a)的全部水平行的讀出期間的至少一部射出照明光，在該第2照明狀態(tài)中，在讀出期間內不射出照明光；以及增益調整部(32)，其針對照明部(42)的照明狀態(tài)從前一個讀出期間的照明狀態(tài)切換為另一個照明狀態(tài)后的讀出期間內讀出的像素信號，乘以按照每個水平行而不同的增益系數(shù)，由此進行增益調整。
【專利說明】
攝像裝置和處理裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及對被攝體進行攝像而生成像素信號的攝像裝置和對像素信號進行處理的處理裝置。
【背景技術】
[0002]以往，在醫(yī)療領域中，為了進行被檢體內部的觀察而使用內窺鏡系統(tǒng)。一般情況下，內窺鏡將呈細長形狀的撓性的插入部插入到患者等被檢體內，從該插入部前端照射從光源裝置供給的照明光，利用插入部前端的攝像部接收該照明光的反射光，由此對體內圖像進行攝像。這樣，由內窺鏡的攝像部進行攝像而得到的體內圖像在內窺鏡系統(tǒng)的處理裝置中實施規(guī)定圖像處理后，顯示在內窺鏡系統(tǒng)的顯示器中。醫(yī)師等用戶根據(jù)顯示器中顯示的體內圖像進行被檢體的臟器的觀察。
[0003]作為這種內窺鏡系統(tǒng)所具有的攝像元件，有時應用CMOS(ComplementaryMetalOxide Semiconductor)傳感器。CMOS傳感器有時通過按照每個水平行錯開定時而進行曝光或讀出的卷簾快門方式生成圖像數(shù)據(jù)。
[0004]另一方面，作為照明用的光源，LED或激光二極管這樣的固體光源具有通過調整流過元件的電流而能夠簡單地改變明亮度、與以往的燈相比更加小型、省電且響應速度較快等諸多優(yōu)點，正在迅速普及。但是，關于這些光源，公知發(fā)光的分光特性根據(jù)流過的電流值或光源自身的溫度而變化，為了避免該問題，除了電流控制以外，還進行基于光源的發(fā)光時間的照明光量的控制(PWM控制)。由此，不需要如現(xiàn)有的鹵素燈或氙氣光源那樣調整照明光量的情況下的光圈機構等，能夠實現(xiàn)裝置的小型化，并且，由于不存在工作部分，所以能夠降低故障的概率。
[0005]在該內窺鏡系統(tǒng)中，提出了如下方法:在觀察遠點的情況下，進行連續(xù)點亮照明光的控制，在觀察近點的情況下，進行CMOS攝像元件的V消隱期間內的PffM控制和電流控制，對照明光的明亮度進行調整(例如參照專利文獻I)。
[0006]現(xiàn)有技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻I:日本特許第5452785號公報
【發(fā)明內容】
[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010]但是，在專利文獻I所記載的方法中，由于連續(xù)點亮和PWM控制的切換，CMOS傳感器中的每個水平行的曝光量大幅變動，顯著產生明暗的不均(亮度不均)，其結果，存在顯示器中顯示的圖像的明亮度不會平滑變化的問題。并且，如果在照明狀態(tài)的切換時進行靜態(tài)圖像凍結，則每個水平行的曝光量大幅變動，所以，產生水平方向的亮度不均，存在無法保持圖像品質的問題。
[0011]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于，提供在切換照明狀態(tài)的情況下也能夠保持顯示器圖像的明亮度的平滑變化和圖像品質的攝像裝置和處理裝置。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]為了解決上述課題并實現(xiàn)目的，本發(fā)明的攝像裝置的特征在于，所述攝像裝置具有:照明部，其射出用于對被攝體進行照明的照明光;受光部，其是在多個水平行上排列多個像素而成的，該多個像素接收來自由所述照明部的照明光照明的所述被攝體的光，對接收到的光進行光電轉換而生成像素信號;攝像控制部，其進行控制，使得使所述受光部的所述多個像素按照每個所述水平行依次開始曝光，從屬于從曝光開始起經過了規(guī)定的曝光期間的所述水平行的多個像素依次讀出像素信號；照明控制部，其進行在第I照明狀態(tài)和與該第I照明狀態(tài)不同的第2照明狀態(tài)之間切換用于按照每個所述水平行依次讀出所述像素信號的讀出期間內的照明狀態(tài)的控制；以及信號處理部，其針對所述照明部的照明狀態(tài)從所述第I照明狀態(tài)切換為所述第2照明狀態(tài)后的所述讀出期間內讀出的像素信號，乘以按照每個水平行而不同的增益系數(shù)，由此進行增益調整。
[0014]并且，本發(fā)明的攝像裝置的特征在于，所述第I照明狀態(tài)是在所述讀出期間內的至少一部分射出照明光的照明狀態(tài)，所述第2照明狀態(tài)是在所述讀出期間內不射出照明光的照明狀態(tài)。
[0015]并且，本發(fā)明的攝像裝置的特征在于，所述信號處理部針對所述照明部的照明狀態(tài)從作為所述前一個讀出期間的照明狀態(tài)的所述第I照明狀態(tài)切換為所述第2照明狀態(tài)后的所述讀出期間內讀出的像素信號，越是后讀出的水平行則乘以相對越高的增益系數(shù)，由此進行增益調整。
[0016]并且，本發(fā)明的攝像裝置的特征在于，所述信號處理部針對所述照明部的照明狀態(tài)從作為所述前一個讀出期間的照明狀態(tài)的所述第2照明狀態(tài)切換為所述第I照明狀態(tài)后的所述讀出期間內讀出的像素信號，越是后讀出的水平行則乘以相對越低的增益系數(shù)，由此進行增益調整。
[0017]并且，本發(fā)明的攝像裝置的特征在于，所述攝像裝置還具有根據(jù)所述讀出的像素信號檢測所述被攝體的明亮度的明亮度檢測部，所述照明控制部根據(jù)所述明亮度檢測部檢測到的所述被攝體的明亮度，進行所述第I照明狀態(tài)和所述第2照明狀態(tài)的切換。
[0018]并且，本發(fā)明的攝像裝置的特征在于，所述照明控制部在I幀期間的開始定時進行所述第I照明狀態(tài)和所述第2照明狀態(tài)的切換。
[0019]并且，本發(fā)明的攝像裝置的特征在于，所述照明控制部在所述讀出期間以外對所述照明部射出的照明光的強度和照明時間進行可變控制，在所述第I照明狀態(tài)下，在所述讀出期間的至少一部分，使所述照明部射出的照明光的強度保持恒定。
[0020]并且，本發(fā)明的攝像裝置的特征在于，所述照明控制部對所述照明部射出的照明光的光量進行控制，使得在剛剛切換所述照明部的照明狀態(tài)之后的I幀期間中由所述照明部射出的光量的累積值和在該I幀期間的接下來的I幀期間中由所述照明部射出的光量的累積值相等。
[0021 ]并且，本發(fā)明的攝像裝置的特征在于，所述攝像裝置是具有被插入到被檢體內的插入部、與插入部連接的處理裝置、對插入部供給照明光的光源裝置的內窺鏡系統(tǒng)，所述插入部具有所述受光部和所述攝像控制部，所述處理裝置具有所述照明控制部和所述信號處理部，所述光源裝置具有所述照明部。
[0022]并且，本發(fā)明的處理裝置對射出照明光的照明裝置進行控制，并且，在多個水平行上排列有對來自由所述照明光照明的被攝體的光進行光電轉換的多個像素而成的受光部中，通過攝像控制部，按照每個所述水平行依次開始曝光，對從屬于從曝光開始起經過規(guī)定的曝光期間的所述水平行的多個像素依次讀出的像素信號進行處理，其特征在于，所述處理裝置具有:照明控制部，其進行在第I照明狀態(tài)和與該第I照明狀態(tài)不同的第2照明狀態(tài)之間切換用于按照每個所述水平行依次讀出所述像素信號的讀出期間內的照明狀態(tài)的控制；以及信號處理部，其針對所述照明部的照明狀態(tài)從所述第I照明狀態(tài)切換為所述第2照明狀態(tài)后的所述讀出期間內由所述讀出部讀出的像素信號，乘以按照每個水平行而不同的增益系數(shù)，由此進行增益調整。
[0023]發(fā)明效果
[0024]根據(jù)本發(fā)明，進行在第I照明狀態(tài)和與第I照明狀態(tài)不同的第2照明狀態(tài)之間切換照明部的照明狀態(tài)的控制，對照明狀態(tài)切換后的讀出期間內讀出的像素信號乘以按照每個水平行而不同的增益系數(shù)，由此進行增益調整，消除圖像的亮度不均，所以，在切換照明狀態(tài)的情況下，也能夠保持顯示器圖像的明亮度的平滑變化和圖像品質。
【附圖說明】
[0025]圖1是示出本發(fā)明的實施方式的內窺鏡系統(tǒng)的概略結構的示意圖。
[0026]圖2是示意地示出圖1所示的內窺鏡系統(tǒng)的結構的框圖。
[0027]圖3是說明圖2所示的照明部射出的照明光的照射處理、攝像部的曝光和讀出期間、以及增益調整部針對像素信號的增益調整處理的圖。
[0028]圖4A是示出與圖2所示的讀出部讀出的像素信號對應的圖像的一例的圖。
[0029]圖4B是示出與圖2所示的圖像處理部中處理的像素信號對應的圖像的一例的圖。
[0030]圖5是說明圖2所示的攝像部的曝光和讀出期間、照明部射出的照明光的照射處理、以及增益調整部針對像素信號的增益調整處理的圖。
[0031]圖6A是示出與圖2所示的讀出部讀出的像素信號對應的圖像的一例的圖。
[0032]圖6B是示出與圖2所示的圖像處理部中處理的像素信號對應的圖像的一例的圖。
【具體實施方式】
[0033]在以下的說明中，作為用于實施本發(fā)明的方式(以下稱為“實施方式”)，對內窺鏡系統(tǒng)進行說明。并且，本發(fā)明不由該實施方式限定。進而，在附圖的記載中，對相同部分標注相同標號。
[0034](實施方式)
[0035]圖1是示出本發(fā)明的實施方式的內窺鏡系統(tǒng)的概略結構的示意圖。如圖1所示，本實施方式的內窺鏡系統(tǒng)I具有:內窺鏡2(鏡體)，其被導入到被檢體內，對被檢體的體內進行攝像而生成被檢體內的圖像信號;處理裝置3，其對由內窺鏡2進行攝像而得到的圖像信號進行規(guī)定的圖像處理，并且對內窺鏡系統(tǒng)I的各部進行控制;光源裝置4，其生成內窺鏡2的照明光(觀察光)；以及顯示裝置5，其顯示與處理裝置3實施了圖像處理的圖像信號對應的圖像。
[0036]內窺鏡2具有插入到被檢體內的插入部21、位于插入部21的基端部側且由手術醫(yī)生把持的操作部22、從操作部22延伸的撓性的通用軟線23。
[0037]插入部21使用照明光纖(光導纜線)和電纜等實現(xiàn)。插入部21具備具有內置有CMOS攝像元件作為對被檢體內進行攝像的攝像元件的攝像部的前端部24、由多個彎曲塊構成的彎曲自如的彎曲部25、設置在彎曲部25的基端部側的具有撓性的撓性管部26。在前端部24設置有經由照明透鏡對被檢體內進行照明的照明部、對被檢體內進行攝像的攝像部、連通處理器械用通道的開口部(未圖示)和送氣/送水用噴嘴(未圖示)。
[0038]操作部22具有:彎曲旋鈕22a，其使彎曲部25向上下方向和左右方向彎曲；處置器械插入部22b，其將活體鉗子、激光刀等處置器械插入到被檢體的體腔內；以及多個開關部22c，它們進行處理裝置3、光源裝置4、送氣裝置、送水裝置和送霧裝置等周邊設備的操作。從處置器械插入部22b插入的處置器械經由內部設置的處置器械用通道而從插入部21前端的開口部露出。
[0039]通用軟線23使用照明光纖和電纜等構成。通用軟線23具有在基端分支的相對于處理裝置3和光源裝置4拆裝自如的連接器27。通用軟線23經由連接器27將設置在前端部24中的攝像部進行攝像而得到的圖像信號傳送到處理裝置3。通用軟線23經由連接器27、操作部22和撓性管部26將從光源裝置4射出的照明光傳播到前端部24。
[0040]處理裝置3對經由通用軟線23輸入的內窺鏡2的前端部24中的攝像部進行攝像而得到的被檢體內的攝像信號實施規(guī)定圖像處理。處理裝置3根據(jù)經由通用軟線23從內窺鏡2的操作部22中的開關部22c發(fā)送的各種指示信號對內窺鏡系統(tǒng)I的各部進行控制。
[0041]光源裝置4使用射出白色光的光源和會聚透鏡等構成。光源裝置4向經由連接器27和通用軟線23的照明光纖連接的內窺鏡2供給來自白色光源的白色光，作為用于朝向作為被攝體的被檢體內進行照明的照明光。
[0042]顯示裝置5使用利用液晶或有機EL(Electro Luminescence)的顯示器等構成。顯示裝置5顯示包含與經由影像纜線通過處理裝置3實施了規(guī)定圖像處理的顯示用圖像信號對應的圖像在內的各種信息。由此，手術醫(yī)生通過一邊觀察顯示裝置5顯示的圖像(體內圖像)一邊操作內窺鏡2，能夠判定被檢體內的期望位置的觀察和性狀。
[0043]接著，對圖1中說明的內窺鏡系統(tǒng)I的結構進行說明。圖2是示意地示出圖1所示的內窺鏡系統(tǒng)I的結構的框圖。
[0044]內窺鏡2在前端部24具有攝像部29。攝像部29具有根據(jù)在受光面上成像的光學像生成表示被檢體內的像素信號的受光部29a、讀出部29b、模擬前端部(以下稱為“AFE部”)29c、攝像控制部29d。另外，在受光部29a的受光面?zhèn)扰渲糜形镧R等光學系統(tǒng)(未圖示)。
[0045]受光部29a在受光面上配置有多個像素，該多個像素接收來自由光源裝置4照明的被攝體的光，對接收到的光進行光電轉換而生成像素信號。在受光部29a中呈矩陣狀配置有多個像素。在受光部29a中，沿著水平方向配置有兩個以上像素的像素行(水平行)在垂直方向上并列配置多個。受光部29a根據(jù)在受光面上成像的光學像生成表示被檢體內的像素信號。
[0046]讀出部29b進行針對受光部29a中的多個像素的曝光和來自多個像素的像素信號的讀出。受光部29a和讀出部29b例如由CMOS攝像元件構成，能夠進行每個水平行的曝光和讀出，讀出部29b能夠通過如下的卷簾快門方式生成像素信號:從開頭的水平行起執(zhí)行進行曝光和讀出的攝像動作，按照每個水平行錯開定時來進行電荷復位、曝光和讀出。因此，在攝像部29采用卷簾快門方式的情況下，即使在一個攝像期間(幀)內，按照每個水平行，曝光定時和讀出定時也分別不同。
[0047]AFE部29c對讀出部29b讀出的像素信號的電信號進行噪聲去除和A/D轉換等。AFE部29c進行電信號(模擬)所包含的噪聲成分的降低、輸出電平的維持用的電信號的放大率(增益)的調整和模擬電信號的A/D轉換。
[0048]攝像控制部29d根據(jù)從處理裝置3接收到的控制信號，對攝像部29的受光部29a、讀出部29b和AFE部29c的各種動作進行控制。攝像部29生成的圖像信號(數(shù)字)經由未圖示的信號纜線和連接器27輸出到處理裝置3。
[0049]接著，對處理裝置3進行說明。處理裝置3具有圖像處理部31、顯示控制部33、明亮度檢測部34、控制部35、輸入部38、存儲部39。
[0050]圖像處理部31對由攝像部29的讀出部29b讀出的多個像素的像素信號(圖像信號)進行規(guī)定信號處理。圖像處理部31對像素信號進行包含光學黑體減法處理、增益調整處理、白平衡(WB)調整處理、在攝像元件為拜耳排列的情況下的圖像信號的同時化處理、彩色矩陣運算處理、伽馬校正處理、顏色再現(xiàn)處理和邊緣強調處理等在內的圖像處理。圖像處理部31具有執(zhí)行增益調整處理的增益調整部32。
[0051]顯示控制部33根據(jù)圖像處理部31處理后的圖像信號生成用于使顯示裝置5進行顯示的顯示用圖像信號，將其輸出到顯示裝置5。輸出到顯示裝置5的顯示用圖像信號例如是SD1、DV1、HDMI(注冊商標)形式等的數(shù)字信號?；蛘?，顯示控制部33也可以將顯示用圖像信號從數(shù)字信號轉換為模擬信號后，將轉換后的模擬信號的圖像數(shù)據(jù)變更為高清方式等的格式，將其輸出到顯示裝置5。
[0052]明亮度檢測部34根據(jù)由讀出部29b讀出的像素信號檢測被攝體的明亮度。明亮度檢測部34例如從圖像處理部31取得取樣用的圖像數(shù)據(jù)，檢測與各像素對應的明亮度電平，將檢測到的明亮度電平輸出到控制部35。
[0053]控制部35使用CPU等實現(xiàn)?？刂撇?5對處理裝置3的各部的處理動作進行控制?？刂撇?5通過對處理裝置3的各結構進行指示信息和數(shù)據(jù)的轉送等，對處理裝置3的動作進行控制?？刂撇?5經由各纜線分別與攝像部29和光源裝置4連接?？刂撇?5具有照明控制部36和增益設定部37。
[0054]照明控制部36進行如下控制:將后述照明部42的照明狀態(tài)切換為第I照明狀態(tài)和第2照明狀態(tài)中的任意一種狀態(tài)，在該第I照明狀態(tài)中，在I幀期間中的讀出部29b讀出受光部29a的全部水平行的讀出期間的至少一部分射出照明光，在該第2照明狀態(tài)中，在讀出期間內不射出照明光。照明控制部36根據(jù)明亮度檢測部34檢測到的被攝體的明亮度，進行第I照明狀態(tài)和第2照明狀態(tài)的切換。照明控制部36在I幀期間的開始定時進行第I照明狀態(tài)和第2照明狀態(tài)的切換。
[0055]在第I照明狀態(tài)下，在讀出期間的至少一部分，照明控制部36使照明部42射出的照明光的強度保持恒定。即，照明控制部36對照明部42的照明狀態(tài)進行控制，以使得在一次的讀出期間中的至少一部分，不存在時間上的光量變化。在讀出期間以外，照明控制部36對照明部42射出的照明光的強度和照明時間進行可變控制。換言之，在讀出期間以外，照明控制部36對光源裝置4的照明部42射出的照明光的強度和照明時間進行P麗控制。由此，照明控制部36對照明部42射出的照明光的光量進行控制，以使得剛剛切換照明部42的照明狀態(tài)之后的I幀期間中由照明部42射出的光量的累積值和該I幀期間的下一個I幀期間中由照明部42射出的光量的累積值相等，能夠實現(xiàn)照明部42射出的照明光的光量曲線的連續(xù)變化。照明控制部36根據(jù)明亮度檢測部34檢測到的圖像信號所包含的被攝體的明亮度，設定照明部42射出的照明光的光量和照明光的照射定時等，將包含該設定的條件的調光信號輸出到光源裝置4。
[0056]增益設定部37根據(jù)明亮度檢測部34檢測到的明亮度電平求出增益系數(shù)，將求出的增益系數(shù)輸出到增益調整部32。增益設定部37針對照明部42的照明狀態(tài)從前一個讀出期間的照明狀態(tài)切換為另一個照明狀態(tài)后的讀出期間內由讀出部29b讀出的像素信號，設定按照每個水平行而不同的增益系數(shù)。因此，增益調整部32針對照明部42的照明狀態(tài)從前一個讀出期間的照明狀態(tài)切換為另一個照明狀態(tài)后的讀出期間內由讀出部29b讀出的像素信號，乘以按照每個水平行而不同的增益系數(shù)，由此進行增益調整。
[0057]輸入部38使用鼠標、鍵盤和觸摸面板等操作器件實現(xiàn)，受理內窺鏡系統(tǒng)I的各種指示信息的輸入。具體而言，輸入部38受理被檢體信息(例如ID、出生年月日、姓名等)、內窺鏡2的識別信息(例如ID和檢查對應項目)和檢查內容等各種指示信息的輸入。
[0058]存儲部39使用易失性存儲器或非易失性存儲器實現(xiàn)，存儲用于使處理裝置3和光源裝置4進行動作的各種程序。存儲部39暫時存儲處理裝置3的處理中的信息。存儲部39以幀單位存儲由讀出部29b讀出的像素信號。存儲部39也可以使用從處理裝置3的外部裝配的存儲卡等構成。
[0059]接著，對光源裝置4進行說明。光源裝置4具有光源控制部41和照明部42，該照明部42具有光源驅動器43和光源44。
[0060]光源控制部41在照明控制部36的控制下，對照明部42的照明光的射出處理進行控制。光源驅動器43在光源控制部41的控制下，對光源44供給規(guī)定電力。光源44使用射出白色光的白色LED等光源和會聚透鏡等光學系統(tǒng)構成。光源44產生向內窺鏡2供給的照明光。從光源44發(fā)出的光通過光導纜線28，經由連接器27和通用軟線23而從插入部21的前端部24的照明窗28a對被攝體進行照明。另外，在照明窗28a附近配置有攝像部29。
[0061]首先，對將照明部42的照明狀態(tài)從第I照明狀態(tài)切換為第2照明狀態(tài)以使照明光的光量逐漸減少的情況進行說明。圖3是示出內窺鏡系統(tǒng)I中的照明部42射出的照明光的照明處理、攝像部29的曝光和讀出期間、以及增益調整部32針對讀出部29b讀出的像素信號的增益調整處理的圖。圖3的(I)是示出由照明部42射出的照明光的照明定時和強度的時序圖。圖3的(2)是示出攝像部29中的曝光和讀出期間的時序圖。圖3的⑶是以時間序列示出增益調整部32為了進行增益調整處理而實際使用的各增益系數(shù)的示意圖。在圖3的(3)中，使與增益調整部32的增益調整處理對應的時間軸移動，以使得增益調整部32在增益調整處理時實際使用的增益系數(shù)和成為增益調整對象的水平行的讀出定時位于同一直線上。
[0062]在攝像部29應用按照每個水平行改變曝光和讀出的定時的卷簾快門方式的情況下，如圖3的(2)所示，即使是同一幀的像素信號，按照每個水平行，曝光和讀出的定時也不同。關于幀N，時間ta?時間td的幀期間Tn中的時間tc?時間td的期間成為讀出部29b讀出受光部29a的全部水平行的像素信號Dn的讀出期間Rn。在讀出期間Rn以外的時間ta?時間td中的、與前一個幀(N-1)的讀出期間R^1)重復的時間ta?時間tb的期間內，從幀(N-1)中的讀出處理結束的開頭的水平行起依次開始曝光，在時間tb?時間tc，成為受光部29a的全部水平行同時被曝光的全部行同時曝光期間(V消隱期間)VN。關于幀(N+1)，時間tc?時間tf的幀期間T(N+1)中的時間te?時間tf的期間成為讀出期間R(N+1)，在讀出期間R(N+1)以外的時間t c?時間t e的期間中的、與幀N的讀出期間Rn重復的時間t c?時間t d的期間內，從幀N中的讀出處理結束的開頭的水平行起依次開始曝光，時間td?時間te的期間成為全部行同時曝光期間ν(Ν+υ。
[0063]通過照明控制部36，照明部42的照明狀態(tài)被控制成在讀出期間內以恒定強度射出照明光的第I照明狀態(tài)或不射出照明光的第2照明狀態(tài)中的任意一方。在圖3的例子中，在幀N的開始定時(時間ta)，從第I照明狀態(tài)切換為第2照明狀態(tài)。照明部42在幀(N-1)的讀出期間R(N-1)內，例如射出強度E1的照明光(第I照明狀態(tài))，在幀N的讀出期間Rn和幀(N+1)的讀出期間R(n+1)內，不射出照明光(第2照明狀態(tài))。
[0064]并且，在幀期間Tn的全部行同時曝光期間Vn內，與幀(N-1)中的全部行同時曝光期間ν(Ν-υ同樣，照明部42僅在全部行同時曝光期間Vn中的期間內的期間內射出強度E2的照明光。該情況下，為了實現(xiàn)照明狀態(tài)切換后的幀N和下一個幀(Ν+1)的連續(xù)的光量控制，照明控制部36對照明部42射出的照明光的光量進行控制，以使得在幀期間Tn中由照明部42射出的光量的累積值和在幀期間Τ(Ν+υ中由照明部42射出的光量的累積值相等。具體而言，照明控制部36在幀(Ν+1)中的全部行同時曝光期間V(N+1)的整個期間內使照明部42射出強度E2的照明光，使在幀期間T(N+1)中由照明部42射出的光量的累積值L(n+1) ( =V(N+i) X E2)和在幀期間Tn中由照明部42射出的光量的累積值Ln( = R(n-d X E1+P2 X E2)相同。關于幀(N+1)之后的幀，照明控制部36例如通過縮短各全部行曝光期間的照明時間或降低照明光的強度，使對被攝體照射的照明光的光量逐漸減少。
[0065]圖4A是示出與讀出部29b讀出的像素信號對應的圖像的一例的圖。圖4B是示出與信號處理部31中處理的像素信號對應的圖像的一例的圖。關于幀N的圖像，如圖3的(2)所示，在全部行同時曝光期間Vn內，任意水平行均以相同光量進行曝光，但是，在讀出期間R(^1)內，按照每個水平行，曝光量不同，從開頭的水平行到最終的水平行，曝光量減少。因此，如圖4A所示，在讀出部29b從受光部29a的各水平行讀出像素信號的階段內，從取得圖像Wl的上部朝向下部逐漸變暗，產生亮度不均。
[0066]因此，增益設定部37從照明控制部36取得幀N的各水平行中的曝光時間，根據(jù)所取得的各水平行的曝光時間，設定按照每個水平行而不同的增益系數(shù)。在圖3的例子中，增益設定部37針對讀出期間Rn內由讀出部29b讀出的幀N的像素信號Dn，設定越是后讀出的水平行則相對越高的增益系數(shù)。即，增益設定部37設定成，隨著行編號從開頭的水平行I到最終的水平行K，增益系數(shù)相對地逐漸提高。其結果，如圖3的(3)所示，增益調整部32針對幀N的像素信號，越是后讀出的水平行則乘以相對越高的增益系數(shù)，由此進行增益調整。通過該增益調整部32進行的增益調整處理，能夠生成對亮度不均進行校正后的校正圖像W2(參照圖4B)。另外，關于讀出期間R(N+1)內讀出的幀(N+1)的像素信號D(N+1)，全部的水平行在全部行同時曝光期間V(N+1)的期間內以恒定強度E2的照明光進行曝光，在水平行之間，曝光量沒有變動，所以，增益調整部32中使用的增益系數(shù)在任意水平行中成為相同系數(shù)。
[0067]這樣，增益調整部32針對照明部42的照明狀態(tài)從作為前一個讀出期間的照明狀態(tài)的第I照明狀態(tài)切換為第2照明狀態(tài)后的讀出期間內由讀出部29b讀出的像素信號，越是后讀出的水平行則乘以相對越高的增益系數(shù)，由此進行增益調整，對亮度不均進行校正。
[0068]接著，對將照明部42的照明狀態(tài)從第2照明狀態(tài)切換為第I照明狀態(tài)以使照明光的光量逐漸增大的情況進行說明。圖5是示出該情況下的照明部42射出的照明光的照明處理、攝像部29的曝光和讀出期間、以及增益調整部32針對讀出部29b讀出的像素信號的增益調整處理的圖。圖5的(I)是示出由照明部42射出的照明光的照明定時和強度的時序圖。圖5的
(2)是示出攝像部29中的曝光和讀出期間的時序圖。圖5的(3)是以時間序列示出增益調整部32為了進行增益調整處理而實際使用的各增益系數(shù)的示意圖。在圖5的(3)中，與圖3的
(3)同樣，也使與增益調整部32的增益調整處理對應的時間軸移動，以使得增益調整部32在增益調整處理時實際使用的增益系數(shù)和成為增益調整對象的水平行的讀出定時位于同一直線上。
[0069]關于幀M，時間tg?時間tj的幀期間Tm中的時間ti?時間tj的期間成為讀出期間Rm，在與前一個幀(M-1)的讀出期間R (μ-1)重復的時間t g?時間th的期間內，從幀(M-1)中的讀出處理結束的開頭的水平行起依次開始曝光，在時間th?時間ti，成為受光部29a的全部水平行同時被曝光的全部行同時曝光期間VM。關于幀(M+1)，時間ti?時間tl的幀期間T(M+1)中的時間tk?時間11的期間成為讀出期間R(m+i)，在與讀出期間Rm重復的時間ti?時間t j的期間內，從幀M中的讀出處理結束的開頭的水平行起依次開始曝光，時間tj?時間tk的期間成為全部行同時曝光期間V(M+1)。
[0070]在圖5的例子中，照明部42在幀M的開始定時(時間tg)從第2照明狀態(tài)切換為第I照明狀態(tài)。即，照明部42從在幀(M-1)的讀出期間R(M-d內不射出照明光的第2照明狀態(tài)切換為在幀M的讀出期間Rm和幀(M+1)的讀出期間R(m+1 )內射出強度E3的照明光的第I照明狀態(tài)。并且，在幀期間Tm的全部行同時曝光期間Vm內，與幀(M-1)中的全部行同時曝光期間ν(Μ-υ同樣，照明部42射出強度E4的照明光。該情況下，為了實現(xiàn)照明狀態(tài)切換后的幀M和其下一個幀(Μ+1)的連續(xù)的光量控制，照明控制部36在幀(Μ+1)中的全部行同時曝光期間V(m+i)的一部分期間P4內使照明部42射出強度照明光，使在幀期間Τ(Μ+υ中由照明部42射出的光量的累積值L(m+1)( =RmXE3+P4XE4+R(m+i) XE3)和在幀期間Tm中由照明部42射出的光量的累積值Lm( = Vm X E4+Rm X E3)相同。關于幀(M+1)之后的幀，照明控制部36例如通過延長各全部行同時曝光期間的照明時間或提高照明光的強度，或者提高讀出期間的照明光的強度，從而使對被攝體照射的照明光的光量逐漸增加。
[0071]圖6A是示出與讀出部29b讀出的像素信號對應的圖像的一例的圖。圖6B是示出與信號處理部31中處理的像素信號對應的圖像的一例的圖。關于幀M的圖像，如圖5的(2)所示，在讀出期間Rm內，從開頭的水平行到最終的水平行，曝光量增加，所以，在讀出部29b從受光部29a的各水平行讀出像素信號的階段內，從取得圖像W3(參照圖6A)的上部朝向下部逐漸變亮，產生亮度不均。
[0072]因此，增益設定部37設定成，關于在讀出期間Rm內由讀出部29b讀出的幀M的像素信號Dm，隨著行編號從開頭的水平行I到最終的水平行K，增益系數(shù)相對地逐漸降低。其結果，如圖5的(3)所示，增益調整部32針對幀M的像素信號，越是后讀出的水平行則乘以相對越低的增益系數(shù)，由此進行增益調整，生成對亮度不均進行校正后的校正圖像W4(參照圖6B)。另外，關于讀出期間R(M+1)內讀出的幀(M+1)的像素信號D(M+1)，對照明處理進行控制，以使得在幀期間Τ(Μ+υ內照射的光量的累積值在任意水平行中成為相同值，所以，增益調整部32中使用的增益系數(shù)在任意水平行中成為相同系數(shù)。
[0073]這樣，增益調整部32針對照明部42的照明狀態(tài)從作為前一個讀出期間的照明狀態(tài)的第I照明狀態(tài)切換為第2照明狀態(tài)后的讀出期間內由讀出部29b讀出的像素信號，越是后讀出的水平行則乘以相對越低的增益系數(shù)，由此進行增益調整，對亮度不均進行校正。
[0074]如上所述，根據(jù)實施方式，進行如下的增益調整來消除圖像的亮度不均，即針對照明部42的照明狀態(tài)從前一個讀出期間的照明狀態(tài)切換為另一個照明狀態(tài)的讀出期間內由讀出部29b讀出的像素信號，乘以按照每個水平行而不同的增益系數(shù)，所以，在切換照明狀態(tài)的情況下，也能夠保持顯示器圖像的明亮度的平滑變化和圖像品質。
[0075]另外，在本實施方式中，對第I照明狀態(tài)是在讀出期間的整個期間內射出照明光的狀態(tài)的情況進行了說明，但是，當然也可以是僅在讀出期間的至少一部分射出照明光的狀態(tài)。并且，不限于照明控制部36在I幀期間的開始定時進行第I照明狀態(tài)和第2照明狀態(tài)的切換，可以在任意定時進行。作為增益調整對象的幀和應該設定不同增益系數(shù)的水平行根據(jù)照明控制部36切換第I照明狀態(tài)和第2照明狀態(tài)的定時而不同，所以，增益設定部37根據(jù)照明控制部36切換第I照明狀態(tài)和第2照明狀態(tài)的定時以及讀出部29b讀出各水平行的讀出定時，判別增益調整對象的幀、應該設定不同增益系數(shù)的水平行即可。并且，在本實施方式中，以進行使幀期間中的照明光的光量的累積值在照明狀態(tài)切換后的幀和其下一個幀中相等的照明控制的情況為例進行了說明，但是，當然不會特別限定于此，也可以在照明狀態(tài)切換后的幀和下一個幀中，改變幀期間中的照明光的光量的累積值。
[0076]并且，針對由本實施方式的處理裝置3和其他結構部執(zhí)行的各處理的執(zhí)行程序可以以可安裝形式或可執(zhí)行形式的文件記錄在⑶-ROM、軟盤、Q)-R、DVD(Digital VersatileDisk)等計算機可讀取的記錄介質中進行提供，也可以存儲在與因特網(wǎng)等網(wǎng)絡連接的計算機上并經由網(wǎng)絡下載進行提供。并且，還可以經由因特網(wǎng)等網(wǎng)絡進行提供或發(fā)布。
[0077]標號說明
[0078]I:內規(guī)鏡系統(tǒng)；2:內規(guī)鏡;3:處理裝置;4:光源裝置;5:顯不裝置;21:插入部；22:操作部;23:通用軟線；24:前端部;25:彎曲部;26:撓性管部;27:連接器;28:光導纜線；29:攝像部;29a:受光部;29b:讀出部;29c: AFE部;29d:攝像控制部;31:圖像處理部;32:增益調整部;33:顯示控制部；34:明亮度檢測部;35:控制部；36:照明控制部;37:增益設定部;38:輸入部;39:存儲部;41:光源控制部;42:照明部;43:光源驅動器;44:光源。
【主權項】
1.一種攝像裝置，其特征在于，所述攝像裝置具有: 照明部，其射出用于對被攝體進行照明的照明光； 受光部，其是在多個水平行上排列多個像素而成的，該多個像素接收來自由所述照明部的照明光照明的所述被攝體的光，對接收到的光進行光電轉換而生成像素信號； 攝像控制部，其進行控制，使得針對所述受光部的所述多個像素，按照每個所述水平行依次開始曝光，從屬于曝光開始后經過了規(guī)定的曝光期間的所述水平行的多個像素依次讀出像素信號； 照明控制部，其進行在第I照明狀態(tài)和與該第I照明狀態(tài)不同的第2照明狀態(tài)之間切換用于按照每個所述水平行依次讀出所述像素信號的讀出期間內的照明狀態(tài)的控制；以及 信號處理部，其針對所述照明部的照明狀態(tài)從所述第I照明狀態(tài)切換為所述第2照明狀態(tài)后的所述讀出期間內讀出的像素信號，乘以按照每個水平行而不同的增益系數(shù)，由此進行增益調整。2.根據(jù)權利要求1所述的攝像裝置，其特征在于， 所述第I照明狀態(tài)是在所述讀出期間內的至少一部分射出照明光的照明狀態(tài)， 所述第2照明狀態(tài)是在所述讀出期間內不射出照明光的照明狀態(tài)。3.根據(jù)權利要求2所述的攝像裝置，其特征在于， 所述信號處理部針對所述照明部的照明狀態(tài)從作為所述前一個讀出期間的照明狀態(tài)的所述第I照明狀態(tài)切換為所述第2照明狀態(tài)后的所述讀出期間內讀出的像素信號，越是后讀出的水平行則乘以相對越高的增益系數(shù)，由此進行增益調整。4.根據(jù)權利要求2所述的攝像裝置，其特征在于， 所述信號處理部針對所述照明部的照明狀態(tài)從作為所述前一個讀出期間的照明狀態(tài)的所述第2照明狀態(tài)切換為所述第I照明狀態(tài)后的所述讀出期間內讀出的像素信號，越是后讀出的水平行則乘以相對越低的增益系數(shù)，由此進行增益調整。5.根據(jù)權利要求1所述的攝像裝置，其特征在于， 所述攝像裝置還具有根據(jù)所述讀出的像素信號檢測所述被攝體的明亮度的明亮度檢測部， 所述照明控制部根據(jù)所述明亮度檢測部檢測到的所述被攝體的明亮度，進行所述第I照明狀態(tài)和所述第2照明狀態(tài)的切換。6.根據(jù)權利要求1所述的攝像裝置，其特征在于， 所述照明控制部在I幀期間的開始定時進行所述第I照明狀態(tài)和所述第2照明狀態(tài)的切換。7.根據(jù)權利要求6所述的攝像裝置，其特征在于， 所述照明控制部在所述讀出期間以外對所述照明部射出的照明光的強度和照明時間進行可變控制，在所述第I照明狀態(tài)下，在所述讀出期間的至少一部分，使所述照明部射出的照明光的強度保持恒定。8.根據(jù)權利要求6所述的攝像裝置，其特征在于， 所述照明控制部對所述照明部射出的照明光的光量進行控制，使得在剛剛切換所述照明部的照明狀態(tài)之后的I幀期間中由所述照明部射出的光量的累積值和在該I幀期間的接下來的I幀期間中由所述照明部射出的光量的累積值相等。9.根據(jù)權利要求1所述的攝像裝置，其特征在于， 該攝像裝置是具有被插入到被檢體內的插入部、與插入部連接的處理裝置、對插入部供給照明光的光源裝置的內窺鏡系統(tǒng)， 所述插入部具有所述受光部和所述攝像控制部， 所述處理裝置具有所述照明控制部和所述信號處理部， 所述光源裝置具有所述照明部。10.—種處理裝置，其對射出照明光的照明裝置進行控制，并且，在多個水平行上排列有對來自由所述照明光照明的被攝體的光進行光電轉換的多個像素而成的受光部中，通過攝像控制部，按照每個所述水平行依次開始曝光，對從屬于曝光開始后經過規(guī)定的曝光期間的所述水平行的多個像素依次讀出的像素信號進行處理，其特征在于，所述處理裝置具有: 照明控制部，其進行在第I照明狀態(tài)和與該第I照明狀態(tài)不同的第2照明狀態(tài)之間切換用于按照每個所述水平行依次讀出所述像素信號的讀出期間內的照明狀態(tài)的控制；以及信號處理部，其針對所述照明部的照明狀態(tài)從所述第I照明狀態(tài)切換為所述第2照明狀態(tài)后的所述讀出期間內由所述讀出部讀出的像素信號，乘以按照每個水平行而不同的增益系數(shù)，由此進行增益調整。
【文檔編號】G02B23/26GK105934942SQ201580005870
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2015年9月2日
【發(fā)明人】小笠原弘太郎
【申請人】奧林巴斯株式會社