内視鏡装置
【課題】ユーザの操作負担を軽減させつつ、より高精度な高解像度画像を取得することができる。
【解決手段】ＣＣＤ１０４は、被写体像を光電変換して信号を取得する。画像処理手段１０７はＣＣＤが取得した信号の処理を行い、画像を生成する。高解像処理手段１１４は、画像処理手段１０７が生成した画像を複数枚取得し、複数枚の画像から１枚の高解像度画像を生成する。画像記録手段１１５は高解像処理手段１１４が生成した高解像度画像を記録する。湾曲制御手段１２２はＵＤ湾曲モータ１２０とＲＬ湾曲モータ１２１とを駆動制御する。システム制御手段１１０は、湾曲制御手段１２２がＵＤ湾曲モータ１２０とＲＬ湾曲モータ１２１とを駆動制御して先端部１２８を自動的に少量湾曲させつつ、高解像処理手段１１４が画像を複数枚取得して高解像度画像を生成するように制御する。
【解決手段】ＣＣＤ１０４は、被写体像を光電変換して信号を取得する。画像処理手段１０７はＣＣＤが取得した信号の処理を行い、画像を生成する。高解像処理手段１１４は、画像処理手段１０７が生成した画像を複数枚取得し、複数枚の画像から１枚の高解像度画像を生成する。画像記録手段１１５は高解像処理手段１１４が生成した高解像度画像を記録する。湾曲制御手段１２２はＵＤ湾曲モータ１２０とＲＬ湾曲モータ１２１とを駆動制御する。システム制御手段１１０は、湾曲制御手段１２２がＵＤ湾曲モータ１２０とＲＬ湾曲モータ１２１とを駆動制御して先端部１２８を自動的に少量湾曲させつつ、高解像処理手段１１４が画像を複数枚取得して高解像度画像を生成するように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、体腔内に細長の挿入部を挿入することにより、体腔内臓器等を観察したり、必要に応じ処置具チャンネル内に挿通した処置具を用いて各種治療処置を行ったりすることができる内視鏡装置が広く利用されている。また、工業用分野において、ボイラ、タービン、エンジン、化学プラント等の内部の傷や腐食等の観察および検査を行うために、工業用内視鏡装置が広く用いられている。
【０００３】
工業用内視鏡装置では、挿入部の先端部にイメージセンサを搭載するビデオスコープが主流となっている。また、工業用内視鏡装置の挿入部に要求される径は年々細くなってきており、挿入部の先端部に搭載されるイメージセンサは、先端部の径による制約事項から、搭載可能なイメージセンサの大きさ（チップサイズ）が限られてしまう。そのため、サイズが大きい高解像度のイメージセンサを内視鏡装置に採用することが難しく、高解像度画像を得ることができない。一方で、内視鏡装置は観察画像で傷や腐食等を画像としてユーザに提供するという製品の特性上から、市場の要求としては高解像度化の要求が絶えず、内視鏡装置には高解像処理が必要不可欠になってきている。
【０００４】
また、複数枚の画像を使用して画像間の位置合わせを行い１枚の高解像度画像を得る技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術を内視鏡装置に搭載することで、イメージセンサの解像度が低くても、高解像度の画像を得ることが出来るようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９３１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の高解像技術では、複数枚の画像間の位置合わせを行い１枚の高解像度画像を得るため、複数枚の画像が全く同じ画像では高解像度画像を得ることが出来ない。つまり、被写体の位置が微妙にずれた画像が複数枚無ければ高解像度画像を得ることができない。また、被写体の位置が微妙にずれた画像を取得するためには、内視鏡装置の挿入部の先端部に搭載されているイメージセンサが被写体に対して微妙に動くことが必要であり、そのためには、内視鏡装置の先端部を微妙に動かすといった繊細な操作が必要になる。
【０００７】
工業用内視鏡は目的により必要な挿入部の長さが大幅に異なる。例えば、工業用内視鏡の挿入部の長さとしては、短いものでは２ｍ程度のものから、長いものでは３０ｍ等の長尺なものがある。その中でも、水道管の観察をするといったパイプ検査に用いる内視鏡装置は、比較的長尺な挿入部が必要であり、さらには直角なエルボを複数箇所通したその先の部位を観察することもしばしばある。このような被検体に、内視鏡装置の挿入部を挿入して観察する場合には、挿入部と被検体との摩擦により、押し込み力量が高く、相当な労力を要する。
【０００８】
被写体の位置が微妙にずれた画像を取得する方法として、例えば、内視鏡装置の挿入部の根元を手で動かして先端部を動かしつつ画像を取得する方法があるが、挿入部と被検体との摩擦があるため、繊細で正確な操作が困難である。また、その操作も手動で行うために、高解像処理に用いる、被写体の位置が微妙にずれた画像を常に安定して撮影することが難しい。そのため、高精度な高解像度画像を取得することも難しい。
【０００９】
さらに、内視鏡装置を用いて被写体の位置が微妙にずれた画像を複数枚取得する際には、ユーザは、撮影操作を行い、撮影終了後、先端部の位置を微妙にずらすために挿入部の根本を手で動かし、その後に再度撮影操作を行うという操作を繰り返し行う必要がある。この方法ではユーザの操作が煩雑となり、明らかにユーザに負担がかかるという問題がある。
【００１０】
また、内視鏡装置の挿入部の先端部を湾曲させる湾曲手段が設けられており、内視鏡装置が備えるジョイスティックをユーザが操作することで、先端部を上下左右に湾曲させることができる内視鏡装置が知られている。この内視鏡装置を用いて被写体の位置が微妙にずれた画像を取得する際においても、先端部の移動操作はユーザの手動操作に基づいて行われるため、高解像処理に用いる、被写体の位置が微妙にずれた画像を常に安定して撮影することが難しい。そのため、高精度な高解像度画像を取得することも難しい。
【００１１】
さらに、被写体の位置が微妙にずれた画像を複数枚取得する際には、ユーザは、撮影操作を行い、撮影終了後、先端部の向きを微妙にずらすためにジョイスティックを操作し、その後に再度撮影操作を行うという操作を繰り返し行う必要がある。この場合においてもユーザの操作が煩雑となり、明らかにユーザに負担がかかるという問題がある。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、ユーザの操作負担を軽減させつつ、より高精度な高解像度画像を取得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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、内視鏡先端部に配置された対物レンズより取り込んだ被写体像を、イメージセンサにて光電変換して信号を取得する撮像手段と、前記撮像手段で得られた信号の処理を行い、画像を生成する映像信号処理手段と、前記映像信号処理手段が生成した画像を複数枚取得し、複数枚の当該画像から１枚の高解像度画像を生成する高解像処理手段と、前記高解像処理手段が生成した前記高解像度画像を記録する記録手段と、前記内視鏡先端部を湾曲させる湾曲手段と、前記湾曲手段を駆動制御する湾曲制御手段と、前記湾曲制御手段が前記内視鏡先端部の湾曲を一旦停止させるように前記湾曲手段を駆動制御した後に、前記湾曲制御手段が前記湾曲手段を駆動制御して前記内視鏡先端部を自動的に少量湾曲させつつ、前記高解像処理手段が前記画像を複数枚取得して複数枚の当該画像から１枚の前記高解像度画像を生成するように制御する制御手段と、を有することを特徴とする内視鏡装置である。
【００１４】
また、本発明の内視鏡装置において、前記制御手段は、前記内視鏡先端部を自動的に少量湾曲させるように前記湾曲制御手段を制御する際に、前記内視鏡装先端部が直交する２軸方向にそれぞれ湾曲するように前記湾曲制御手段を制御し、前記直交する２軸方向のそれぞれに前記内視鏡先端部が湾曲した際に、少なくとも１枚以上前記画像を取得するように前記高解像処理手段を制御することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の内視鏡装置において、前記制御手段は、前記直交する２軸のうち、第１の軸方向に前記内視鏡先端部が湾曲した際に取得する前記画像の枚数と、第２の軸方向に前記内視鏡先端部が湾曲した際に取得する前記画像の枚数とが同じ枚数となるように前記高解像処理手段を制御することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の内視鏡装置において、前記制御手段は、前記内視鏡先端部を自動的に少量ずつ複数回湾曲させるように前記湾曲制御手段を制御し、当該制御の際に、一回の湾曲における当該内視鏡先端部の移動量が常に同じ移動量となるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、撮像手段は、内視鏡先端部に配置された対物レンズより取り込んだ被写体像を、イメージセンサにて光電変換して信号を取得する。また、映像信号処理手段は、撮像手段で得られた信号の処理を行い、画像を生成する。また、高解像処理手段は、映像信号処理手段が生成した画像を複数枚取得し、複数枚の当該画像から１枚の高解像度画像を生成する。また、記録手段は、高解像処理手段が生成した高解像度画像を記録する。また、湾曲手段は、内視鏡先端部を湾曲させる。また、湾曲制御手段は、湾曲手段を駆動制御する。また、制御手段は、湾曲制御手段が内視鏡先端部の湾曲を一旦停止させるように湾曲手段を駆動制御した後に、湾曲制御手段が湾曲手段を駆動制御して内視鏡先端部を自動的に少量湾曲させつつ、高解像処理手段が画像を複数枚取得して複数枚の当該画像から１枚の高解像度画像を生成するように制御する。
【００１８】
これにより、高解像処理手段は、被写体の位置が微妙にずれた複数枚の画像を常に安定して自動的に取得することができ、この複数枚の画像を用いて１枚の高解像度画像を生成することができる。従って、内視鏡装置は、ユーザの操作負担を軽減させつつ、より高精度な高解像度画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態における内視鏡装置の構成を示したブロック図である。
【図２】本実施形態における高解像処理手段の構成を示したブロック図である。
【図３】本実施形態における内視鏡装置が実行する高解像処理の処理手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態における内視鏡装置の構成を示したブロック図である。図示する例では、内視鏡装置１０１は、細長の挿入部１０２と、本体部１０３と、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ、液晶ディスプレイ）１３０とを有する。また、本体部１０３には記録媒体１３２が取り付け可能となっており、記録媒体１３２に、内視鏡装置１０１が撮影した静止画像や動画像などを記録することが可能となっている。
【００２１】
挿入部１０２は、対物レンズ１２７と、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ、電荷結合素子）１０４（撮像手段）と、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、発光ダイオード）１０６と、ワイヤー固定部１１９とを有する。対物レンズ１２７と、ＣＣＤ１０４と、ＬＥＤ１０６と、ワイヤー固定部１１９とは、挿入部１０２の先端部１２８（内視鏡先端部）に配置されている。
【００２２】
本体部１０３は、ＣＣＤドライブ回路１０５と、プリアンプ１３１と、画像処理手段１０７（映像信号処理手段）と、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ、アナログフロントエンド）１０９と、システム制御手段１１０（制御手段）と、ユーザインターフェース１１１と、ＬＥＤドライブ回路１１３と、ＵＤ（上下）湾曲モータ１２０と、ＲＬ（左右）湾曲モータ１２１と、湾曲制御手段１２２と、高解像処理手段１１４と、画像記録手段１１５（記録手段）と、ＬＣＤコントローラ１１７とを有する。また、内視鏡装置１０１は、挿入部１０２の先端部１２８を上下左右に湾曲させるための４本のワイヤー１２３〜１２６を有する。
【００２３】
ユーザインターフェース１１１は、スイッチや内視鏡先端湾曲用ジョイスティックなどを備え、ユーザからの指示を受け付け、受け付けた入力に基づいた信号をシステム制御手段１１０に入力する。ユーザからの指示としては、例えば、ズーム倍率の指示や、撮像する画像の明るさの指示や、ＬＥＤ１０６の点灯および消灯の指示や、挿入部１０２の先端部１２８の湾曲の指示や、記録媒体１３２に画像を記録させる指示や、ＬＣＤ１３０への画像の表示指示などがある。
【００２４】
システム制御手段１１０は、ユーザインターフェース１１１から入力された信号に基づいた処理を実行するように、内視鏡装置１０１が有する各部の制御を行う。例えば、ユーザインターフェース１１１が、ズーム倍率を指示する入力や、撮像する画像の明るさを指示する入力を受け付けた場合、システム制御手段１１０は、ユーザインターフェース１１１が受け付けた入力に基づいた処理を実行するように、画像処理手段１０７を制御する。また、ユーザインターフェース１１１が、ＬＥＤ１０６の点灯および消灯を指示する入力を受け付けた場合、システム制御手段１１０は、ユーザインターフェース１１１が受け付けた入力に基づいた処理を実行するように、ＬＥＤドライブ回路１１３を制御する。また、ユーザインターフェース１１１が、挿入部１０２の先端部１２８の湾曲を指示する入力を受け付けた場合、システム制御部１１０は、ユーザインターフェース１１１が受け付けた入力に基づいた処理を実行するように、湾曲制御手段１２２を制御する。また、ユーザインターフェース１１１が、記録媒体１３２への画像の記録を指示する入力や、ＬＣＤ１３０への画像の表示を指示する入力を受け付けた場合、システム制御手段１１０は、ユーザインターフェース１１１が受け付けた入力に基づいた処理を実行するように、画像記録手段１１５を制御する。
【００２５】
ワイヤー固定部１１９は、挿入部１０２の先端部１２８を上下左右に湾曲させるための４本のワイヤー１２３〜１２６を固定する。４本のワイヤー１２３〜１２６のうち、挿入部１０２の先端部１２８を上下方向に湾曲させるための２本のワイヤー１２３，１２４は、ＵＤ湾曲モータ１２０に接続されている。また、挿入部１０２の先端部１２８を左右方向に湾曲させるための２本のワイヤー１２５，１２６は、ＲＬ湾曲モータ１２１に接続されている。
【００２６】
ＵＤ湾曲モータ１２０及びＲＬ湾曲モータ１２１は、湾曲制御手段１２２に接続されている。湾曲制御手段１２２はシステム制御手段１１０と接続されている。湾曲制御手段１２２は、システム制御手段１１０から入力される上下方向湾曲信号に基づいてＵＤ湾曲モータ１２０の駆動を制御し、システム制御手段１１０から入力される左右方向湾曲信号に基づいてＲＬ湾曲モータ１２１の駆動を制御する。ＵＤ湾曲モータ１２０は、湾曲制御手段１２２の制御に基づいて、２本のワイヤー１２３，１２４を牽引することで挿入部１０２の先端部１２８を上下方向に湾曲させる。また、ＲＬ湾曲モータ１２１は、湾曲制御手段１２２の制御に基づいて、２本のワイヤー１２５，１２６を牽引することで挿入部１０２の先端部１２８を左右方向に湾曲させる。
【００２７】
この構成により、ユーザが、ユーザインターフェース１１１が備える内視鏡先端湾曲用ジョイスティックを上下方向に傾倒させると、システム制御手段１１０は湾曲制御手段１２２に上下方向湾曲指示信号を送信する。湾曲制御手段１２２は受信した上下方向湾曲指示信号に基づいてＵＤ湾曲モータ１２０を駆動制御してＵＤ湾曲モータ１２０に接続されているワイヤー１２３，１２４を牽引する。これにより、内視鏡装置１０１は、挿入部１０２の先端部１２８を上下方向に湾曲させることができる。左右方向の湾曲も同様に、ユーザが、内視鏡先端湾曲用ジョイスティックを左右方向に傾倒させると、システム制御手段１１０は湾曲制御手段１２２に左右方向湾曲指示信号を送信する。湾曲制御手段１２２は受信した左右方向湾曲指示信号に基づいてＲＬ湾曲モータ１２１を駆動制御してＲＬ湾曲モータ１２１に接続されているワイヤーを牽引する。これにより、内視鏡装置１０１は、挿入部１０２の先端部１２８を左右方向に湾曲させることができる。なお、ＵＤ湾曲モータ１２０とＲＬ湾曲モータ１２１とは、本発明の湾曲手段に相当する。
【００２８】
ＬＥＤ１０６は、ケーブルを通してＬＥＤドライブ回路１１３と接続されている。ＬＥＤドライブ回路１１３は、システム制御手段１１０と接続されている。ＬＥＤドライブ回路１１３は、システム制御手段１１０から入力されるＬＥＤ点灯信号に基づいて、ＬＥＤ１０６の点灯および消灯を制御する。ＬＥＤ１０６は、ＬＥＤドライブ回路１１３の制御に基づいて点灯および消灯する。
【００２９】
対物レンズ１０３は、ＬＥＤ１０６に照明された被写体の像をＣＣＤ１０４の受光面に結像する。ＣＣＤ１０４は、複合同軸ケーブルにより、ＣＣＤドライブ回路１０５及びプリアンプ１３１に接続されている。ＣＣＤドライブ回路１０５は、画像処理手段１０７内に設けられているタイミングジェネレータより、ＣＣＤ１０４を駆動するためのタイミング信号を受信する。そして、ＣＣＤドライブ回路１０５は、受信したタイミング信号に対してＣＣＤ１０４までの伝送路長（複合同軸ケーブルの長さ）に応じたドライブ処理を施して、ＣＣＤ駆動信号としてＣＣＤ１０４に伝送する。
【００３０】
ＣＣＤ１０４は、伝送されたＣＣＤ駆動信号のタイミングに基づいて受光面に結像された光を光電変換し、光電変換した信号をＣＣＤ出力信号として出力する。ＣＣＤ１０４が出力したＣＣＤ出力信号は、複合同軸ケーブルにてプリアンプ１３１に入力される。プリアンプ１３１は、複合同軸ケーブルでの伝送により減衰した信号レベルを補うためにＣＣＤ出力信号を増幅する。プリアンプ１３１にて増幅されたＣＣＤ出力信号はＡＦＥ１０９に入力される。ＡＦＥ１０９は、入力されたＣＣＤ出力信号に対して、ＣＤＳ処理（相関２重サンプリング処理）や、ＡＧＣ処理（オートゲイン処理）や、ＡＤ変換処理（アナログ／デジタル変換処理）を行う。ＡＦＥ１０９で処理されたＣＣＤ出力信号は、画像処理手段１０７に入力される。画像処理手段１０７は、システム制御手段１１０の制御に基づいて、入力されたＣＣＤ出力信号に対して、ホワイトバランス補正、ガンマ補正、輪郭補正、電子ズーム処理、色補正、コントラスト補正、ＡＥ制御、等の各種カメラ信号処理を行い、画像データを生成する。
【００３１】
画像処理手段１０７が生成した画像データは高解像処理手段１１４に入力される。高解像処理手段１１４は、画像データに基づいた画像を複数枚用いて１枚の高解像度画像を生成する高解像処理を行う。また、画像処理手段１０７は、入力された画像データや生成した高解像度画像の高解像度画像データを画像記録手段１１５に出力する。
【００３２】
画像記録手段１１５は、入力された画像データや高解像度画像データをＬＣＤコントローラ１１７に出力する。また、画像記録手段１１５は、ＬＣＤ１３０に表示する画像を静止画とするフリーズ処理を行う。また、画像記録手段１１５は、入力された画像データや高解像度画像データを、エンコーダにて圧縮し、静止画像データもしくは動画像データとして記録媒体１０６に記録する。この画像記録動作は、ユーザインターフェース１１１からの入力に基づいて、システム制御手段１１０が記録信号を画像記録手段１１５に送信し、画像記録手段１１５が記録信号を受信した場合に行われる。
【００３３】
なお、内視鏡装置１０１は、画像記録手段１１５がフリーズ処理を行った後に画像の記録を行う場合には静止画の撮影を行い、フリーズ処理を行わずに画像の記録を行う場合には動画像の撮影を行う。また、画像記録手段１１５は、記録媒体１３２から静止画像データや動画像データを読み出し、デコーダにて伸張してＬＣＤコントローラ１１７に出力する画像再生動作を行う。この画像再生動作は、システム制御手段１１０がユーザインターフェース１１１から画像表示信号を受信した場合に行われる。
【００３４】
ＬＣＤコントローラ１１７は、画像記録手段１１５から入力された各種画像データに対して、接続されているＬＣＤ１３０に最適な画像処理（ガンマ補正、スケーリング、ＲＧＢ変換など）を施し、ＬＣＤ１３０に出力する。ＬＣＤ１３０は、入力された画像データに基づいて画像を表示する。
【００３５】
次に、高解像処理手段１１４の詳細な構成および動作について説明する。図２は、本実施形態における高解像処理手段１１４の構成を示したブロック図である。図示する例では、高解像処理手段１１４は、高解像処理回路２０１と、切り替え回路２０２と、メモリコントローラ２０３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ、ランダムアクセスメモリ）２０４とを有する。高解像処理回路２０１は、複数枚の画像データを用いて高解像度画像データを生成する。切り替え回路２０２は、画像処理手段１０７から入力された画像データと、高解像処理回路２０１が生成した高解像度画像データとのいずれかのデータを画像記録手段１１５に出力する。メモリコントローラ２０３は、データをＲＡＭ２０４へ格納する制御を行う。ＲＡＭ２０４は、データを格納する。
【００３６】
高解像処理手段１１４には、画像処理手段１０７より出力された画像データが入力される。高解像処理手段１１４に入力された画像データは分岐して、高解像処理回路２０１と切り替え回路２０２とに入力される。高解像処理回路２０１は、システム制御手段１１０より画像取得信号を受信すると、画像取得信号を受信した際に入力されている画像データを、メモリコントローラ２０３を介してＲＡＭ２０４に格納する。高解像処理回路２０１は、繰り返し画像取得信号を受信した場合、画像取得信号を受信した際に入力されている画像データを、メモリコントローラ２０３を介してＲＡＭ２０４の別アドレスに格納する。また、高解像処理回路２０１は、システム制御手段１１０より高解像処理開始信号を受信すると、ＲＡＭ２０４に格納された複数枚の画像データを用いて高解像度画像データを生成し、切り替え回路２０２に対して、生成した高解像度画像データを出力する。切り替え回路２０２は、システム制御手段１１０からの指示に応じて、画像処理手段１０７から入力された画像データと、高解像処理回路２０１が生成した高解像度画像データとのいずれかを画像記録手段１１５に出力する。
【００３７】
この構成により、高解像処理手段１１４は、複数枚の画像データを取得してＲＡＭ２０４に格納することができる。また、高解像処理手段１１４は、ＲＡＭ２０４に格納した複数枚の画像データを用いて高解像度画像データを生成することができる。
【００３８】
次に、内視鏡装置１０１が実行する高解像処理の処理手順について説明する。図３は、本実施形態における内視鏡装置１０１が実行する高解像処理の処理手順を示したフローチャートである。
【００３９】
システム制御手段１１０は、高解像処理手段１１４が備える切り替え回路２０２の入力チャンネルを画像処理手段１０７からの入力とし、通常観察画像をＬＣＤ１３０に表示させる（ステップＳ３０１）。通常観察画像の表示中に、ユーザインターフェース１１１が有するフリーズスイッチが押下されると、システム制御部１１０は、画像記録手段１１５に対して、フリーズ信号を送信する。画像記録手段１１５はフリーズ信号を受信すると、ＬＣＤ１３０に表示している通常観察画像をフリーズさせる。（ステップＳ３０２）。
【００４０】
次に、システム制御部１１０は、高解像モードがメニューにて選択されているか否かを判定する。システム制御手段１１０は、高解像モードが選択されていると判定した場合には、ステップＳ３０４の処理に進み、高解像モードが選択されていないと判定した場合にはステップＳ３１５の処理に進む（ステップＳ３０３）。なお、ユーザは、ユーザインターフェース１１１を操作することで、高解像モードの選択を任意に行うことができる。
【００４１】
システム制御手段１１０は、高解像モードが選択されていると判定した場合には、湾曲制御手段１２２に対して、挿入部１０２の先端部１２８の湾曲状態を保持する湾曲ロック信号を送信する。湾曲制御手段１２２は、湾曲ロック信号を受信した場合、ＵＤ湾曲モータ１２０とＲＬ湾曲モータ１２１との駆動状態を維持して、挿入部１０２の先端部１２８の湾曲が、ユーザインターフェース１１１が受け付ける操作によって変化しないように湾曲ロックをかける（ステップＳ３０４）。
【００４２】
続いて、システム制御手段１１０は、湾曲制御手段１２２に対して湾曲動作を指示する（ステップＳ３０５）。湾曲制御手段１２２は、システム制御手段１１０の制御に基づいて、挿入部１０２の先端部１２８を上方向または下方向に湾曲させるように、ＵＤ湾曲モータ１２０を微小動作させる（ステップＳ３０６）。続いて、システム制御手段１１０は、高解像処理回路２０１に対して画像取得信号を送信する。高解像処理回路２０１は、メモリコントローラ２０３を介して、画像取得信号を受信した際に入力された画像データをＲＡＭ２０４に格納する（ステップＳ３０７）。
【００４３】
ステップＳ３０６とステップＳ３０７の処理を複数回実施することで、挿入部１０２の先端部１２８を上下方向に少しずつ湾曲させた後に、高解像処理回路２０１が取得した複数枚の画像データがＲＡＭ２０４に格納される。なお、ステップＳ３０６およびステップＳ３０７の処理を実行して高解像処理回路２０１が取得する画像のずれとしては、先端部１２８が一番上向きに湾曲した際に取得した画像と、先端部１２８が一番下向きに湾曲した際に取得した画像とのずれが、半画素分から１画素分のずれとなることが望ましい。
【００４４】
その後、先端部１２８を上下方向に湾曲させた回数によらず、ステップＳ３０２でフリーズ処理を行った際の被写体の位置を基準として先端部１２８を左右方向に湾曲させて画像を取得するために、システム制御手段１１０は、先端部１２８の湾曲状態を、ステップＳ３０２でフリーズ処理を行った直後の湾曲状態に戻すように湾曲制御手段１２２を制御する（ステップＳ３０８）。
【００４５】
次に、湾曲制御手段１２２は、システム制御手段１１０の制御に基づいて、挿入部１０２の先端部１２８を右方向または左方向に湾曲させるように、ＲＬ湾曲モータ１２１を微小動作させる（ステップＳ３０９）。続いて、システム制御手段１１０は、高解像処理回路２０１に対して画像取得信号を送信する。高解像処理回路２０１は、メモリコントローラ２０３を介して、画像取得信号を受信した際に入力された画像データをＲＡＭ２０４に格納する（ステップＳ３１０）。
【００４６】
ステップＳ３０９とステップＳ３１０の処理を複数回実施することで、挿入部１０２の先端部１２８を左右方向に少しずつ湾曲させた後に高解像処理回路２０１が取得した画像データがＲＡＭ２０４に格納される。なお、ステップＳ３０９およびステップＳ３１０の処理を実行して取得する画像データのずれとしては、先端部１２８が一番右向きに湾曲した際に取得した画像と、先端部１２８が一番左向きに湾曲した際に取得した画像とのずれが、半画素分から１画素分のずれとなることが望ましい。
【００４７】
ステップＳ３０４〜ステップＳ３１０の処理により、内視鏡装置１０１は、高解像度画像を生成するための複数枚の画像を、自動的に、常に安定して取得することができる。なお、ステップＳ３０４〜ステップＳ３１０で取得する画像の枚数は、上下左右の各方向で同じ枚数を取得することが望ましい。また、高解像処理回路２０１が画像を取得する前に、湾曲制御手段１２２は先端部１２８を湾曲させるが、先端部１２８を湾曲させる量が一定となるように制御することが望ましい。すなわち、複数枚の画像を取得する前に先端部１２８を少量ずつ複数回湾曲させるが、一回の湾曲における先端部１２８の移動量が常に同じ移動量となるように制御することが望ましい。
【００４８】
次に、ＲＡＭ２０４に格納されている複数枚の画像データを元に、高解像処理回路２０１が１枚の高解像度画像を生成し、切り替え回路２０２に高解像度画像データとして出力する（ステップＳ３１１）。次に、システム制御手段１１０は、切り替え回路２０２の入力チャンネルを、画像処理手段１０７からの入力から高解像処理回路２０１からの入力に切り替える。さらに、システム制御手段１１０は、画像記録手段１１５にフリーズ解除信号を送信してフリーズを解除する。また、画像記録手段１１５は、ＬＣＤコントローラ１１７に高解像度画像を出力する。これにより、ＬＣＤコントローラ１１７はＬＣＤ１３０に高解像度画像を表示させることができる（ステップＳ３１２）。
【００４９】
以下、ステップＳ３１３の処理について説明する。ステップＳ３０３の処理で、高解像モードが選択されていると判定された場合、ＬＣＤ１３０にはステップＳ３１１で生成した高解像度画像が表示されている。また、ステップＳ３０３の処理で、高解像モードが選択されていないと判定された場合、ＬＣＤ１３０にはステップＳ３０２でフリーズ制御を行った際の通常観察画像が表示されている。
【００５０】
ユーザは、ＬＣＤ１３０に表示されている高解像度画像または通常観察画像が所望の画像であるか否かを確認した上で、ＬＣＤ１３０に表示されている高解像度画像または通常観察画像を記録媒体１３２に記録するか否かを指示することが出来る。ユーザは、ＬＣＤ１３０に表示された高解像度画像または通常観察画像が所望の画像であれば、ユーザインターフェース１１１の記録ボタンを押下することで、高解像度画像または通常観察画像を記録媒体１３２に記録させることができる。具体的な処理としては、ユーザインターフェース１１１の記録ボタンが押下されると、システム制御手段１１０は、画像記録手段１１５を制御して、ＬＣＤ１３０に表示している高解像度画像または通常観察画像をエンコーダにより圧縮して記録媒体１３２に記録させた後、ステップＳ３１５の処理に進む（ステップＳ３１３、ステップＳ３１４）。一方、ユーザは、ＬＣＤ１３０に表示された高解像度画像または通常観察画像が所望の画像でなければ、ユーザインターフェース１１１の解除ボタンを押下することで、システム制御手段１１０は、ステップＳ３１５の処理に進む（ステップＳ３１３）。
【００５１】
ＬＣＤ１３０に高解像度画像が表示されている場合、システム制御手段１１０は、切り替え回路２０２の入力チャンネルを、高解像処理回路２０１からの入力から画像処理手段１０７からの入力に切り替え、ステップＳ３０１の処理に戻る。また、ＬＣＤ１３０にフリーズした通常観察画像が表示されている場合、システム制御部１１０は、画像記録手段１１５に対して、フリーズ解除信号を送信する。画像記録手段１１５はフリーズ解除信号を受信すると、ＬＣＤ１３０に表示している通常観察画像のフリーズを解除する。その後、ステップＳ３０１の処理に戻る（ステップＳ３１５）。
【００５２】
上述したとおり、本実施形態によれば、システム制御手段１１０は、自動的に挿入部１０２の先端部１２８を少量湾曲させつつ画像データを複数枚取得するように、高解像処理手段１１４と湾曲制御手段１２２とを制御する。そして、高解像処理手段１１４は、取得した複数枚の画像データを用いて１枚の高解像度画像データを生成する。これにより、高解像処理手段１１４は、被写体の位置が微妙にずれた複数枚の画像を常に安定して自動的に取得することができ、この複数枚の画像を用いて１枚の高解像度画像を生成することができる。従って、内視鏡装置１０１は、ユーザの操作負担を軽減させつつ、より高精度な高解像度画像を取得することができる。
【００５３】
なお、上述した実施形態では、高解像度画像データを生成するために用いる画像を取得する際に、ユーザインターフェース１１１に入力される操作によって先端部１２８の湾曲が変化しないように湾曲ロックをかけたが、湾曲ロックをかけずに、ユーザに対して挿入部１０２を動かさないように注意する表示をＬＣＤ１３０に表示するようにしてもよい。
【００５４】
また、上述した実施形態では、ワイヤーを牽引して挿入部１０２の先端部１２８を湾曲させるワイヤー湾曲方式を用いる内視鏡装置１０１を例として説明したが、これに限らない。例えば、ワイヤーの代わりにチューブを備え、チューブに印加する空気圧を変化させることで挿入部１０２の先端部１２８を湾曲させる空気圧湾曲方式を用いた内視鏡装置であってもよい。また、被写体の位置が微妙にずれた複数枚の画像を取得する際に挿入部１０２の先端部１２８を湾曲させる方向を、上下左右方向として説明したがこれに限らず、挿入部１０２の先端部１２８を湾曲させる方向は直行する２軸方向であれば、上下左右方向でなくてもよい。
【００５５】
以上、この発明の一実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１０１・・・内視鏡装置、１０２・・・挿入部、１０３・・・本体部、１０４・・・ＣＣＤ、１０５・・・ＣＣＤドライブ回路、１０６・・・ＬＥＤ、１０７・・・画像処理手段、１０９・・・ＡＦＥ、１１０・・・システム制御手段、１１１・・・ユーザインターフェース、１１３・・・ＬＥＤドライブ回路、１１４・・・高解像処理手段、１１５・・・画像記録手段、１１７・・・ＬＣＤコントローラ、１１９・・・ワイヤー固定部、１２０・・・ＵＤ湾曲モータ、１２１・・・ＲＬ湾曲モータ、１２２・・・湾曲制御手段、１２３〜１２６・・・ワイヤー、１２７・・・対物レンズ、１２８・・・先端部、１３０・・・ＬＣＤ、１３１・・・プリアンプ、１３２・・・記録媒体、２０１・・・高解像処理回路、２０２・・・切り替え回路、２０３・・・メモリコントローラ、２０４・・・ＲＡＭ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、体腔内に細長の挿入部を挿入することにより、体腔内臓器等を観察したり、必要に応じ処置具チャンネル内に挿通した処置具を用いて各種治療処置を行ったりすることができる内視鏡装置が広く利用されている。また、工業用分野において、ボイラ、タービン、エンジン、化学プラント等の内部の傷や腐食等の観察および検査を行うために、工業用内視鏡装置が広く用いられている。
【０００３】
工業用内視鏡装置では、挿入部の先端部にイメージセンサを搭載するビデオスコープが主流となっている。また、工業用内視鏡装置の挿入部に要求される径は年々細くなってきており、挿入部の先端部に搭載されるイメージセンサは、先端部の径による制約事項から、搭載可能なイメージセンサの大きさ（チップサイズ）が限られてしまう。そのため、サイズが大きい高解像度のイメージセンサを内視鏡装置に採用することが難しく、高解像度画像を得ることができない。一方で、内視鏡装置は観察画像で傷や腐食等を画像としてユーザに提供するという製品の特性上から、市場の要求としては高解像度化の要求が絶えず、内視鏡装置には高解像処理が必要不可欠になってきている。
【０００４】
また、複数枚の画像を使用して画像間の位置合わせを行い１枚の高解像度画像を得る技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術を内視鏡装置に搭載することで、イメージセンサの解像度が低くても、高解像度の画像を得ることが出来るようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９３１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の高解像技術では、複数枚の画像間の位置合わせを行い１枚の高解像度画像を得るため、複数枚の画像が全く同じ画像では高解像度画像を得ることが出来ない。つまり、被写体の位置が微妙にずれた画像が複数枚無ければ高解像度画像を得ることができない。また、被写体の位置が微妙にずれた画像を取得するためには、内視鏡装置の挿入部の先端部に搭載されているイメージセンサが被写体に対して微妙に動くことが必要であり、そのためには、内視鏡装置の先端部を微妙に動かすといった繊細な操作が必要になる。
【０００７】
工業用内視鏡は目的により必要な挿入部の長さが大幅に異なる。例えば、工業用内視鏡の挿入部の長さとしては、短いものでは２ｍ程度のものから、長いものでは３０ｍ等の長尺なものがある。その中でも、水道管の観察をするといったパイプ検査に用いる内視鏡装置は、比較的長尺な挿入部が必要であり、さらには直角なエルボを複数箇所通したその先の部位を観察することもしばしばある。このような被検体に、内視鏡装置の挿入部を挿入して観察する場合には、挿入部と被検体との摩擦により、押し込み力量が高く、相当な労力を要する。
【０００８】
被写体の位置が微妙にずれた画像を取得する方法として、例えば、内視鏡装置の挿入部の根元を手で動かして先端部を動かしつつ画像を取得する方法があるが、挿入部と被検体との摩擦があるため、繊細で正確な操作が困難である。また、その操作も手動で行うために、高解像処理に用いる、被写体の位置が微妙にずれた画像を常に安定して撮影することが難しい。そのため、高精度な高解像度画像を取得することも難しい。
【０００９】
さらに、内視鏡装置を用いて被写体の位置が微妙にずれた画像を複数枚取得する際には、ユーザは、撮影操作を行い、撮影終了後、先端部の位置を微妙にずらすために挿入部の根本を手で動かし、その後に再度撮影操作を行うという操作を繰り返し行う必要がある。この方法ではユーザの操作が煩雑となり、明らかにユーザに負担がかかるという問題がある。
【００１０】
また、内視鏡装置の挿入部の先端部を湾曲させる湾曲手段が設けられており、内視鏡装置が備えるジョイスティックをユーザが操作することで、先端部を上下左右に湾曲させることができる内視鏡装置が知られている。この内視鏡装置を用いて被写体の位置が微妙にずれた画像を取得する際においても、先端部の移動操作はユーザの手動操作に基づいて行われるため、高解像処理に用いる、被写体の位置が微妙にずれた画像を常に安定して撮影することが難しい。そのため、高精度な高解像度画像を取得することも難しい。
【００１１】
さらに、被写体の位置が微妙にずれた画像を複数枚取得する際には、ユーザは、撮影操作を行い、撮影終了後、先端部の向きを微妙にずらすためにジョイスティックを操作し、その後に再度撮影操作を行うという操作を繰り返し行う必要がある。この場合においてもユーザの操作が煩雑となり、明らかにユーザに負担がかかるという問題がある。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、ユーザの操作負担を軽減させつつ、より高精度な高解像度画像を取得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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、内視鏡先端部に配置された対物レンズより取り込んだ被写体像を、イメージセンサにて光電変換して信号を取得する撮像手段と、前記撮像手段で得られた信号の処理を行い、画像を生成する映像信号処理手段と、前記映像信号処理手段が生成した画像を複数枚取得し、複数枚の当該画像から１枚の高解像度画像を生成する高解像処理手段と、前記高解像処理手段が生成した前記高解像度画像を記録する記録手段と、前記内視鏡先端部を湾曲させる湾曲手段と、前記湾曲手段を駆動制御する湾曲制御手段と、前記湾曲制御手段が前記内視鏡先端部の湾曲を一旦停止させるように前記湾曲手段を駆動制御した後に、前記湾曲制御手段が前記湾曲手段を駆動制御して前記内視鏡先端部を自動的に少量湾曲させつつ、前記高解像処理手段が前記画像を複数枚取得して複数枚の当該画像から１枚の前記高解像度画像を生成するように制御する制御手段と、を有することを特徴とする内視鏡装置である。
【００１４】
また、本発明の内視鏡装置において、前記制御手段は、前記内視鏡先端部を自動的に少量湾曲させるように前記湾曲制御手段を制御する際に、前記内視鏡装先端部が直交する２軸方向にそれぞれ湾曲するように前記湾曲制御手段を制御し、前記直交する２軸方向のそれぞれに前記内視鏡先端部が湾曲した際に、少なくとも１枚以上前記画像を取得するように前記高解像処理手段を制御することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の内視鏡装置において、前記制御手段は、前記直交する２軸のうち、第１の軸方向に前記内視鏡先端部が湾曲した際に取得する前記画像の枚数と、第２の軸方向に前記内視鏡先端部が湾曲した際に取得する前記画像の枚数とが同じ枚数となるように前記高解像処理手段を制御することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の内視鏡装置において、前記制御手段は、前記内視鏡先端部を自動的に少量ずつ複数回湾曲させるように前記湾曲制御手段を制御し、当該制御の際に、一回の湾曲における当該内視鏡先端部の移動量が常に同じ移動量となるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、撮像手段は、内視鏡先端部に配置された対物レンズより取り込んだ被写体像を、イメージセンサにて光電変換して信号を取得する。また、映像信号処理手段は、撮像手段で得られた信号の処理を行い、画像を生成する。また、高解像処理手段は、映像信号処理手段が生成した画像を複数枚取得し、複数枚の当該画像から１枚の高解像度画像を生成する。また、記録手段は、高解像処理手段が生成した高解像度画像を記録する。また、湾曲手段は、内視鏡先端部を湾曲させる。また、湾曲制御手段は、湾曲手段を駆動制御する。また、制御手段は、湾曲制御手段が内視鏡先端部の湾曲を一旦停止させるように湾曲手段を駆動制御した後に、湾曲制御手段が湾曲手段を駆動制御して内視鏡先端部を自動的に少量湾曲させつつ、高解像処理手段が画像を複数枚取得して複数枚の当該画像から１枚の高解像度画像を生成するように制御する。
【００１８】
これにより、高解像処理手段は、被写体の位置が微妙にずれた複数枚の画像を常に安定して自動的に取得することができ、この複数枚の画像を用いて１枚の高解像度画像を生成することができる。従って、内視鏡装置は、ユーザの操作負担を軽減させつつ、より高精度な高解像度画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態における内視鏡装置の構成を示したブロック図である。
【図２】本実施形態における高解像処理手段の構成を示したブロック図である。
【図３】本実施形態における内視鏡装置が実行する高解像処理の処理手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態における内視鏡装置の構成を示したブロック図である。図示する例では、内視鏡装置１０１は、細長の挿入部１０２と、本体部１０３と、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ、液晶ディスプレイ）１３０とを有する。また、本体部１０３には記録媒体１３２が取り付け可能となっており、記録媒体１３２に、内視鏡装置１０１が撮影した静止画像や動画像などを記録することが可能となっている。
【００２１】
挿入部１０２は、対物レンズ１２７と、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ、電荷結合素子）１０４（撮像手段）と、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、発光ダイオード）１０６と、ワイヤー固定部１１９とを有する。対物レンズ１２７と、ＣＣＤ１０４と、ＬＥＤ１０６と、ワイヤー固定部１１９とは、挿入部１０２の先端部１２８（内視鏡先端部）に配置されている。
【００２２】
本体部１０３は、ＣＣＤドライブ回路１０５と、プリアンプ１３１と、画像処理手段１０７（映像信号処理手段）と、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ、アナログフロントエンド）１０９と、システム制御手段１１０（制御手段）と、ユーザインターフェース１１１と、ＬＥＤドライブ回路１１３と、ＵＤ（上下）湾曲モータ１２０と、ＲＬ（左右）湾曲モータ１２１と、湾曲制御手段１２２と、高解像処理手段１１４と、画像記録手段１１５（記録手段）と、ＬＣＤコントローラ１１７とを有する。また、内視鏡装置１０１は、挿入部１０２の先端部１２８を上下左右に湾曲させるための４本のワイヤー１２３〜１２６を有する。
【００２３】
ユーザインターフェース１１１は、スイッチや内視鏡先端湾曲用ジョイスティックなどを備え、ユーザからの指示を受け付け、受け付けた入力に基づいた信号をシステム制御手段１１０に入力する。ユーザからの指示としては、例えば、ズーム倍率の指示や、撮像する画像の明るさの指示や、ＬＥＤ１０６の点灯および消灯の指示や、挿入部１０２の先端部１２８の湾曲の指示や、記録媒体１３２に画像を記録させる指示や、ＬＣＤ１３０への画像の表示指示などがある。
【００２４】
システム制御手段１１０は、ユーザインターフェース１１１から入力された信号に基づいた処理を実行するように、内視鏡装置１０１が有する各部の制御を行う。例えば、ユーザインターフェース１１１が、ズーム倍率を指示する入力や、撮像する画像の明るさを指示する入力を受け付けた場合、システム制御手段１１０は、ユーザインターフェース１１１が受け付けた入力に基づいた処理を実行するように、画像処理手段１０７を制御する。また、ユーザインターフェース１１１が、ＬＥＤ１０６の点灯および消灯を指示する入力を受け付けた場合、システム制御手段１１０は、ユーザインターフェース１１１が受け付けた入力に基づいた処理を実行するように、ＬＥＤドライブ回路１１３を制御する。また、ユーザインターフェース１１１が、挿入部１０２の先端部１２８の湾曲を指示する入力を受け付けた場合、システム制御部１１０は、ユーザインターフェース１１１が受け付けた入力に基づいた処理を実行するように、湾曲制御手段１２２を制御する。また、ユーザインターフェース１１１が、記録媒体１３２への画像の記録を指示する入力や、ＬＣＤ１３０への画像の表示を指示する入力を受け付けた場合、システム制御手段１１０は、ユーザインターフェース１１１が受け付けた入力に基づいた処理を実行するように、画像記録手段１１５を制御する。
【００２５】
ワイヤー固定部１１９は、挿入部１０２の先端部１２８を上下左右に湾曲させるための４本のワイヤー１２３〜１２６を固定する。４本のワイヤー１２３〜１２６のうち、挿入部１０２の先端部１２８を上下方向に湾曲させるための２本のワイヤー１２３，１２４は、ＵＤ湾曲モータ１２０に接続されている。また、挿入部１０２の先端部１２８を左右方向に湾曲させるための２本のワイヤー１２５，１２６は、ＲＬ湾曲モータ１２１に接続されている。
【００２６】
ＵＤ湾曲モータ１２０及びＲＬ湾曲モータ１２１は、湾曲制御手段１２２に接続されている。湾曲制御手段１２２はシステム制御手段１１０と接続されている。湾曲制御手段１２２は、システム制御手段１１０から入力される上下方向湾曲信号に基づいてＵＤ湾曲モータ１２０の駆動を制御し、システム制御手段１１０から入力される左右方向湾曲信号に基づいてＲＬ湾曲モータ１２１の駆動を制御する。ＵＤ湾曲モータ１２０は、湾曲制御手段１２２の制御に基づいて、２本のワイヤー１２３，１２４を牽引することで挿入部１０２の先端部１２８を上下方向に湾曲させる。また、ＲＬ湾曲モータ１２１は、湾曲制御手段１２２の制御に基づいて、２本のワイヤー１２５，１２６を牽引することで挿入部１０２の先端部１２８を左右方向に湾曲させる。
【００２７】
この構成により、ユーザが、ユーザインターフェース１１１が備える内視鏡先端湾曲用ジョイスティックを上下方向に傾倒させると、システム制御手段１１０は湾曲制御手段１２２に上下方向湾曲指示信号を送信する。湾曲制御手段１２２は受信した上下方向湾曲指示信号に基づいてＵＤ湾曲モータ１２０を駆動制御してＵＤ湾曲モータ１２０に接続されているワイヤー１２３，１２４を牽引する。これにより、内視鏡装置１０１は、挿入部１０２の先端部１２８を上下方向に湾曲させることができる。左右方向の湾曲も同様に、ユーザが、内視鏡先端湾曲用ジョイスティックを左右方向に傾倒させると、システム制御手段１１０は湾曲制御手段１２２に左右方向湾曲指示信号を送信する。湾曲制御手段１２２は受信した左右方向湾曲指示信号に基づいてＲＬ湾曲モータ１２１を駆動制御してＲＬ湾曲モータ１２１に接続されているワイヤーを牽引する。これにより、内視鏡装置１０１は、挿入部１０２の先端部１２８を左右方向に湾曲させることができる。なお、ＵＤ湾曲モータ１２０とＲＬ湾曲モータ１２１とは、本発明の湾曲手段に相当する。
【００２８】
ＬＥＤ１０６は、ケーブルを通してＬＥＤドライブ回路１１３と接続されている。ＬＥＤドライブ回路１１３は、システム制御手段１１０と接続されている。ＬＥＤドライブ回路１１３は、システム制御手段１１０から入力されるＬＥＤ点灯信号に基づいて、ＬＥＤ１０６の点灯および消灯を制御する。ＬＥＤ１０６は、ＬＥＤドライブ回路１１３の制御に基づいて点灯および消灯する。
【００２９】
対物レンズ１０３は、ＬＥＤ１０６に照明された被写体の像をＣＣＤ１０４の受光面に結像する。ＣＣＤ１０４は、複合同軸ケーブルにより、ＣＣＤドライブ回路１０５及びプリアンプ１３１に接続されている。ＣＣＤドライブ回路１０５は、画像処理手段１０７内に設けられているタイミングジェネレータより、ＣＣＤ１０４を駆動するためのタイミング信号を受信する。そして、ＣＣＤドライブ回路１０５は、受信したタイミング信号に対してＣＣＤ１０４までの伝送路長（複合同軸ケーブルの長さ）に応じたドライブ処理を施して、ＣＣＤ駆動信号としてＣＣＤ１０４に伝送する。
【００３０】
ＣＣＤ１０４は、伝送されたＣＣＤ駆動信号のタイミングに基づいて受光面に結像された光を光電変換し、光電変換した信号をＣＣＤ出力信号として出力する。ＣＣＤ１０４が出力したＣＣＤ出力信号は、複合同軸ケーブルにてプリアンプ１３１に入力される。プリアンプ１３１は、複合同軸ケーブルでの伝送により減衰した信号レベルを補うためにＣＣＤ出力信号を増幅する。プリアンプ１３１にて増幅されたＣＣＤ出力信号はＡＦＥ１０９に入力される。ＡＦＥ１０９は、入力されたＣＣＤ出力信号に対して、ＣＤＳ処理（相関２重サンプリング処理）や、ＡＧＣ処理（オートゲイン処理）や、ＡＤ変換処理（アナログ／デジタル変換処理）を行う。ＡＦＥ１０９で処理されたＣＣＤ出力信号は、画像処理手段１０７に入力される。画像処理手段１０７は、システム制御手段１１０の制御に基づいて、入力されたＣＣＤ出力信号に対して、ホワイトバランス補正、ガンマ補正、輪郭補正、電子ズーム処理、色補正、コントラスト補正、ＡＥ制御、等の各種カメラ信号処理を行い、画像データを生成する。
【００３１】
画像処理手段１０７が生成した画像データは高解像処理手段１１４に入力される。高解像処理手段１１４は、画像データに基づいた画像を複数枚用いて１枚の高解像度画像を生成する高解像処理を行う。また、画像処理手段１０７は、入力された画像データや生成した高解像度画像の高解像度画像データを画像記録手段１１５に出力する。
【００３２】
画像記録手段１１５は、入力された画像データや高解像度画像データをＬＣＤコントローラ１１７に出力する。また、画像記録手段１１５は、ＬＣＤ１３０に表示する画像を静止画とするフリーズ処理を行う。また、画像記録手段１１５は、入力された画像データや高解像度画像データを、エンコーダにて圧縮し、静止画像データもしくは動画像データとして記録媒体１０６に記録する。この画像記録動作は、ユーザインターフェース１１１からの入力に基づいて、システム制御手段１１０が記録信号を画像記録手段１１５に送信し、画像記録手段１１５が記録信号を受信した場合に行われる。
【００３３】
なお、内視鏡装置１０１は、画像記録手段１１５がフリーズ処理を行った後に画像の記録を行う場合には静止画の撮影を行い、フリーズ処理を行わずに画像の記録を行う場合には動画像の撮影を行う。また、画像記録手段１１５は、記録媒体１３２から静止画像データや動画像データを読み出し、デコーダにて伸張してＬＣＤコントローラ１１７に出力する画像再生動作を行う。この画像再生動作は、システム制御手段１１０がユーザインターフェース１１１から画像表示信号を受信した場合に行われる。
【００３４】
ＬＣＤコントローラ１１７は、画像記録手段１１５から入力された各種画像データに対して、接続されているＬＣＤ１３０に最適な画像処理（ガンマ補正、スケーリング、ＲＧＢ変換など）を施し、ＬＣＤ１３０に出力する。ＬＣＤ１３０は、入力された画像データに基づいて画像を表示する。
【００３５】
次に、高解像処理手段１１４の詳細な構成および動作について説明する。図２は、本実施形態における高解像処理手段１１４の構成を示したブロック図である。図示する例では、高解像処理手段１１４は、高解像処理回路２０１と、切り替え回路２０２と、メモリコントローラ２０３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ、ランダムアクセスメモリ）２０４とを有する。高解像処理回路２０１は、複数枚の画像データを用いて高解像度画像データを生成する。切り替え回路２０２は、画像処理手段１０７から入力された画像データと、高解像処理回路２０１が生成した高解像度画像データとのいずれかのデータを画像記録手段１１５に出力する。メモリコントローラ２０３は、データをＲＡＭ２０４へ格納する制御を行う。ＲＡＭ２０４は、データを格納する。
【００３６】
高解像処理手段１１４には、画像処理手段１０７より出力された画像データが入力される。高解像処理手段１１４に入力された画像データは分岐して、高解像処理回路２０１と切り替え回路２０２とに入力される。高解像処理回路２０１は、システム制御手段１１０より画像取得信号を受信すると、画像取得信号を受信した際に入力されている画像データを、メモリコントローラ２０３を介してＲＡＭ２０４に格納する。高解像処理回路２０１は、繰り返し画像取得信号を受信した場合、画像取得信号を受信した際に入力されている画像データを、メモリコントローラ２０３を介してＲＡＭ２０４の別アドレスに格納する。また、高解像処理回路２０１は、システム制御手段１１０より高解像処理開始信号を受信すると、ＲＡＭ２０４に格納された複数枚の画像データを用いて高解像度画像データを生成し、切り替え回路２０２に対して、生成した高解像度画像データを出力する。切り替え回路２０２は、システム制御手段１１０からの指示に応じて、画像処理手段１０７から入力された画像データと、高解像処理回路２０１が生成した高解像度画像データとのいずれかを画像記録手段１１５に出力する。
【００３７】
この構成により、高解像処理手段１１４は、複数枚の画像データを取得してＲＡＭ２０４に格納することができる。また、高解像処理手段１１４は、ＲＡＭ２０４に格納した複数枚の画像データを用いて高解像度画像データを生成することができる。
【００３８】
次に、内視鏡装置１０１が実行する高解像処理の処理手順について説明する。図３は、本実施形態における内視鏡装置１０１が実行する高解像処理の処理手順を示したフローチャートである。
【００３９】
システム制御手段１１０は、高解像処理手段１１４が備える切り替え回路２０２の入力チャンネルを画像処理手段１０７からの入力とし、通常観察画像をＬＣＤ１３０に表示させる（ステップＳ３０１）。通常観察画像の表示中に、ユーザインターフェース１１１が有するフリーズスイッチが押下されると、システム制御部１１０は、画像記録手段１１５に対して、フリーズ信号を送信する。画像記録手段１１５はフリーズ信号を受信すると、ＬＣＤ１３０に表示している通常観察画像をフリーズさせる。（ステップＳ３０２）。
【００４０】
次に、システム制御部１１０は、高解像モードがメニューにて選択されているか否かを判定する。システム制御手段１１０は、高解像モードが選択されていると判定した場合には、ステップＳ３０４の処理に進み、高解像モードが選択されていないと判定した場合にはステップＳ３１５の処理に進む（ステップＳ３０３）。なお、ユーザは、ユーザインターフェース１１１を操作することで、高解像モードの選択を任意に行うことができる。
【００４１】
システム制御手段１１０は、高解像モードが選択されていると判定した場合には、湾曲制御手段１２２に対して、挿入部１０２の先端部１２８の湾曲状態を保持する湾曲ロック信号を送信する。湾曲制御手段１２２は、湾曲ロック信号を受信した場合、ＵＤ湾曲モータ１２０とＲＬ湾曲モータ１２１との駆動状態を維持して、挿入部１０２の先端部１２８の湾曲が、ユーザインターフェース１１１が受け付ける操作によって変化しないように湾曲ロックをかける（ステップＳ３０４）。
【００４２】
続いて、システム制御手段１１０は、湾曲制御手段１２２に対して湾曲動作を指示する（ステップＳ３０５）。湾曲制御手段１２２は、システム制御手段１１０の制御に基づいて、挿入部１０２の先端部１２８を上方向または下方向に湾曲させるように、ＵＤ湾曲モータ１２０を微小動作させる（ステップＳ３０６）。続いて、システム制御手段１１０は、高解像処理回路２０１に対して画像取得信号を送信する。高解像処理回路２０１は、メモリコントローラ２０３を介して、画像取得信号を受信した際に入力された画像データをＲＡＭ２０４に格納する（ステップＳ３０７）。
【００４３】
ステップＳ３０６とステップＳ３０７の処理を複数回実施することで、挿入部１０２の先端部１２８を上下方向に少しずつ湾曲させた後に、高解像処理回路２０１が取得した複数枚の画像データがＲＡＭ２０４に格納される。なお、ステップＳ３０６およびステップＳ３０７の処理を実行して高解像処理回路２０１が取得する画像のずれとしては、先端部１２８が一番上向きに湾曲した際に取得した画像と、先端部１２８が一番下向きに湾曲した際に取得した画像とのずれが、半画素分から１画素分のずれとなることが望ましい。
【００４４】
その後、先端部１２８を上下方向に湾曲させた回数によらず、ステップＳ３０２でフリーズ処理を行った際の被写体の位置を基準として先端部１２８を左右方向に湾曲させて画像を取得するために、システム制御手段１１０は、先端部１２８の湾曲状態を、ステップＳ３０２でフリーズ処理を行った直後の湾曲状態に戻すように湾曲制御手段１２２を制御する（ステップＳ３０８）。
【００４５】
次に、湾曲制御手段１２２は、システム制御手段１１０の制御に基づいて、挿入部１０２の先端部１２８を右方向または左方向に湾曲させるように、ＲＬ湾曲モータ１２１を微小動作させる（ステップＳ３０９）。続いて、システム制御手段１１０は、高解像処理回路２０１に対して画像取得信号を送信する。高解像処理回路２０１は、メモリコントローラ２０３を介して、画像取得信号を受信した際に入力された画像データをＲＡＭ２０４に格納する（ステップＳ３１０）。
【００４６】
ステップＳ３０９とステップＳ３１０の処理を複数回実施することで、挿入部１０２の先端部１２８を左右方向に少しずつ湾曲させた後に高解像処理回路２０１が取得した画像データがＲＡＭ２０４に格納される。なお、ステップＳ３０９およびステップＳ３１０の処理を実行して取得する画像データのずれとしては、先端部１２８が一番右向きに湾曲した際に取得した画像と、先端部１２８が一番左向きに湾曲した際に取得した画像とのずれが、半画素分から１画素分のずれとなることが望ましい。
【００４７】
ステップＳ３０４〜ステップＳ３１０の処理により、内視鏡装置１０１は、高解像度画像を生成するための複数枚の画像を、自動的に、常に安定して取得することができる。なお、ステップＳ３０４〜ステップＳ３１０で取得する画像の枚数は、上下左右の各方向で同じ枚数を取得することが望ましい。また、高解像処理回路２０１が画像を取得する前に、湾曲制御手段１２２は先端部１２８を湾曲させるが、先端部１２８を湾曲させる量が一定となるように制御することが望ましい。すなわち、複数枚の画像を取得する前に先端部１２８を少量ずつ複数回湾曲させるが、一回の湾曲における先端部１２８の移動量が常に同じ移動量となるように制御することが望ましい。
【００４８】
次に、ＲＡＭ２０４に格納されている複数枚の画像データを元に、高解像処理回路２０１が１枚の高解像度画像を生成し、切り替え回路２０２に高解像度画像データとして出力する（ステップＳ３１１）。次に、システム制御手段１１０は、切り替え回路２０２の入力チャンネルを、画像処理手段１０７からの入力から高解像処理回路２０１からの入力に切り替える。さらに、システム制御手段１１０は、画像記録手段１１５にフリーズ解除信号を送信してフリーズを解除する。また、画像記録手段１１５は、ＬＣＤコントローラ１１７に高解像度画像を出力する。これにより、ＬＣＤコントローラ１１７はＬＣＤ１３０に高解像度画像を表示させることができる（ステップＳ３１２）。
【００４９】
以下、ステップＳ３１３の処理について説明する。ステップＳ３０３の処理で、高解像モードが選択されていると判定された場合、ＬＣＤ１３０にはステップＳ３１１で生成した高解像度画像が表示されている。また、ステップＳ３０３の処理で、高解像モードが選択されていないと判定された場合、ＬＣＤ１３０にはステップＳ３０２でフリーズ制御を行った際の通常観察画像が表示されている。
【００５０】
ユーザは、ＬＣＤ１３０に表示されている高解像度画像または通常観察画像が所望の画像であるか否かを確認した上で、ＬＣＤ１３０に表示されている高解像度画像または通常観察画像を記録媒体１３２に記録するか否かを指示することが出来る。ユーザは、ＬＣＤ１３０に表示された高解像度画像または通常観察画像が所望の画像であれば、ユーザインターフェース１１１の記録ボタンを押下することで、高解像度画像または通常観察画像を記録媒体１３２に記録させることができる。具体的な処理としては、ユーザインターフェース１１１の記録ボタンが押下されると、システム制御手段１１０は、画像記録手段１１５を制御して、ＬＣＤ１３０に表示している高解像度画像または通常観察画像をエンコーダにより圧縮して記録媒体１３２に記録させた後、ステップＳ３１５の処理に進む（ステップＳ３１３、ステップＳ３１４）。一方、ユーザは、ＬＣＤ１３０に表示された高解像度画像または通常観察画像が所望の画像でなければ、ユーザインターフェース１１１の解除ボタンを押下することで、システム制御手段１１０は、ステップＳ３１５の処理に進む（ステップＳ３１３）。
【００５１】
ＬＣＤ１３０に高解像度画像が表示されている場合、システム制御手段１１０は、切り替え回路２０２の入力チャンネルを、高解像処理回路２０１からの入力から画像処理手段１０７からの入力に切り替え、ステップＳ３０１の処理に戻る。また、ＬＣＤ１３０にフリーズした通常観察画像が表示されている場合、システム制御部１１０は、画像記録手段１１５に対して、フリーズ解除信号を送信する。画像記録手段１１５はフリーズ解除信号を受信すると、ＬＣＤ１３０に表示している通常観察画像のフリーズを解除する。その後、ステップＳ３０１の処理に戻る（ステップＳ３１５）。
【００５２】
上述したとおり、本実施形態によれば、システム制御手段１１０は、自動的に挿入部１０２の先端部１２８を少量湾曲させつつ画像データを複数枚取得するように、高解像処理手段１１４と湾曲制御手段１２２とを制御する。そして、高解像処理手段１１４は、取得した複数枚の画像データを用いて１枚の高解像度画像データを生成する。これにより、高解像処理手段１１４は、被写体の位置が微妙にずれた複数枚の画像を常に安定して自動的に取得することができ、この複数枚の画像を用いて１枚の高解像度画像を生成することができる。従って、内視鏡装置１０１は、ユーザの操作負担を軽減させつつ、より高精度な高解像度画像を取得することができる。
【００５３】
なお、上述した実施形態では、高解像度画像データを生成するために用いる画像を取得する際に、ユーザインターフェース１１１に入力される操作によって先端部１２８の湾曲が変化しないように湾曲ロックをかけたが、湾曲ロックをかけずに、ユーザに対して挿入部１０２を動かさないように注意する表示をＬＣＤ１３０に表示するようにしてもよい。
【００５４】
また、上述した実施形態では、ワイヤーを牽引して挿入部１０２の先端部１２８を湾曲させるワイヤー湾曲方式を用いる内視鏡装置１０１を例として説明したが、これに限らない。例えば、ワイヤーの代わりにチューブを備え、チューブに印加する空気圧を変化させることで挿入部１０２の先端部１２８を湾曲させる空気圧湾曲方式を用いた内視鏡装置であってもよい。また、被写体の位置が微妙にずれた複数枚の画像を取得する際に挿入部１０２の先端部１２８を湾曲させる方向を、上下左右方向として説明したがこれに限らず、挿入部１０２の先端部１２８を湾曲させる方向は直行する２軸方向であれば、上下左右方向でなくてもよい。
【００５５】
以上、この発明の一実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１０１・・・内視鏡装置、１０２・・・挿入部、１０３・・・本体部、１０４・・・ＣＣＤ、１０５・・・ＣＣＤドライブ回路、１０６・・・ＬＥＤ、１０７・・・画像処理手段、１０９・・・ＡＦＥ、１１０・・・システム制御手段、１１１・・・ユーザインターフェース、１１３・・・ＬＥＤドライブ回路、１１４・・・高解像処理手段、１１５・・・画像記録手段、１１７・・・ＬＣＤコントローラ、１１９・・・ワイヤー固定部、１２０・・・ＵＤ湾曲モータ、１２１・・・ＲＬ湾曲モータ、１２２・・・湾曲制御手段、１２３〜１２６・・・ワイヤー、１２７・・・対物レンズ、１２８・・・先端部、１３０・・・ＬＣＤ、１３１・・・プリアンプ、１３２・・・記録媒体、２０１・・・高解像処理回路、２０２・・・切り替え回路、２０３・・・メモリコントローラ、２０４・・・ＲＡＭ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡先端部に配置された対物レンズより取り込んだ被写体像を、イメージセンサにて光電変換して信号を取得する撮像手段と、
前記撮像手段で得られた信号の処理を行い、画像を生成する映像信号処理手段と、
前記映像信号処理手段が生成した画像を複数枚取得し、複数枚の当該画像から１枚の高解像度画像を生成する高解像処理手段と、
前記高解像処理手段が生成した前記高解像度画像を記録する記録手段と、
前記内視鏡先端部を湾曲させる湾曲手段と、
前記湾曲手段を駆動制御する湾曲制御手段と、
前記湾曲制御手段が前記内視鏡先端部の湾曲を一旦停止させるように前記湾曲手段を駆動制御した後に、前記湾曲制御手段が前記湾曲手段を駆動制御して前記内視鏡先端部を自動的に少量湾曲させつつ、前記高解像処理手段が前記画像を複数枚取得して複数枚の当該画像から１枚の前記高解像度画像を生成するように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記内視鏡先端部を自動的に少量湾曲させるように前記湾曲制御手段を制御する際に、前記内視鏡装先端部が直交する２軸方向にそれぞれ湾曲するように前記湾曲制御手段を制御し、前記直交する２軸方向のそれぞれに前記内視鏡先端部が湾曲した際に、少なくとも１枚以上前記画像を取得するように前記高解像処理手段を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記直交する２軸のうち、第１の軸方向に前記内視鏡先端部が湾曲した際に取得する前記画像の枚数と、第２の軸方向に前記内視鏡先端部が湾曲した際に取得する前記画像の枚数とが同じ枚数となるように前記高解像処理手段を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記内視鏡先端部を自動的に少量ずつ複数回湾曲させるように前記湾曲制御手段を制御し、当該制御の際に、一回の湾曲における当該内視鏡先端部の移動量が常に同じ移動量となるように制御する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
【請求項１】
内視鏡先端部に配置された対物レンズより取り込んだ被写体像を、イメージセンサにて光電変換して信号を取得する撮像手段と、
前記撮像手段で得られた信号の処理を行い、画像を生成する映像信号処理手段と、
前記映像信号処理手段が生成した画像を複数枚取得し、複数枚の当該画像から１枚の高解像度画像を生成する高解像処理手段と、
前記高解像処理手段が生成した前記高解像度画像を記録する記録手段と、
前記内視鏡先端部を湾曲させる湾曲手段と、
前記湾曲手段を駆動制御する湾曲制御手段と、
前記湾曲制御手段が前記内視鏡先端部の湾曲を一旦停止させるように前記湾曲手段を駆動制御した後に、前記湾曲制御手段が前記湾曲手段を駆動制御して前記内視鏡先端部を自動的に少量湾曲させつつ、前記高解像処理手段が前記画像を複数枚取得して複数枚の当該画像から１枚の前記高解像度画像を生成するように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記内視鏡先端部を自動的に少量湾曲させるように前記湾曲制御手段を制御する際に、前記内視鏡装先端部が直交する２軸方向にそれぞれ湾曲するように前記湾曲制御手段を制御し、前記直交する２軸方向のそれぞれに前記内視鏡先端部が湾曲した際に、少なくとも１枚以上前記画像を取得するように前記高解像処理手段を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記直交する２軸のうち、第１の軸方向に前記内視鏡先端部が湾曲した際に取得する前記画像の枚数と、第２の軸方向に前記内視鏡先端部が湾曲した際に取得する前記画像の枚数とが同じ枚数となるように前記高解像処理手段を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記内視鏡先端部を自動的に少量ずつ複数回湾曲させるように前記湾曲制御手段を制御し、当該制御の際に、一回の湾曲における当該内視鏡先端部の移動量が常に同じ移動量となるように制御する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１２０５７８（Ｐ２０１２−１２０５７８Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７１５９７（Ｐ２０１０−２７１５９７）
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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