(57)【要約】  医療用撮像システムは、画像センサ露光制御およびフレームメモリを有するカメラを備える、複数の照明内視鏡を含む。各カメラの露光制御は、フレームメモリによる選択されたフレーム画像の収集のために、フレームメモリおよび光源をアクティブ化する。内視鏡間のデータリンクは、それぞれのフレームメモリおよび光源を各々アクティブ化するために、繰り返しの連続した順序で、露光制御の排他的な開始を同期化する。【選択図】図１
2021530320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療処置において２つの内視鏡を使用するための処理であって、各内視鏡が、それぞれの視野の画像センサ、ビデオ出力、および前記それぞれの視野の第１のモードの直接採光を有する光源、を含み、前記処理が、
外科手術部位に前記内視鏡を位置決めするステップと、
前記２つの内視鏡の前記画像センサ間のタイミングを同期化するステップと、
前記画像センサの各々でビデオフレーム画像を検知するステップと、
検知されたビデオフレーム画像を、前記２つの画像センサから交互に選択するステップと、
前記それぞれの内視鏡の前記選択され、検知されたビデオフレーム画像のみに対して、前記第１のモードの直接採光を提供して、前記それぞれの視野を照明するように、前記光源の前記第１のモードをアクティブ化および非アクティブ化するステップと、
前記選択されたビデオフレーム画像を前記それぞれのビデオ出力に通信するステップと、を含む、処理。
【請求項２】
各画像センサからの前記選択され、検知されたビデオフレーム画像を別々に保存するステップであって、前記選択されたビデオフレーム画像を伝送する前記ステップが、各保存された、選択され、検知されたビデオ画像の最後に保存された、選択されたビデオフレーム画像を伝送することを含む、保存するステップと、
前記選択されたビデオフレーム画像を前記それぞれのビデオ出力に通信するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の処理。
【請求項３】
各内視鏡の前記光源が、第２のモードの背景採光を有し、
前記内視鏡の各々の前記光源が、未選択の検知されたビデオフレーム画像の前記検知を前記第２のモードの背景採光で照明するステップをさらに含む、請求項１に記載の処理。
【請求項４】
医療用撮像システムであって、
第１の遠位端、第１のビデオカメラ、および第１の光源、を含む、第１の内視鏡であって、前記第１のビデオカメラが、前記第１の遠位端からの第１の視野、前記第１の視野のビデオフレーム画像を継続的に検知する第１の画像センサ、および検知されたビデオフレーム画像を収集することができる第１のフレームメモリ、を有し、前記第１の光源が、前記第１の内視鏡の前記遠位端からの前記第１の視野を照明することができ、前記第１の光源が、直接採光を提供する第１のモードを含む、第１の内視鏡と、
第２の遠位端、第２のビデオカメラ、および第２の光源、を含む、第２の内視鏡であって、前記第２のビデオカメラが、前記第２の遠位端からの第２の視野、前記第２の視野のビデオフレーム画像を継続的に検知する第２の画像センサ、および検知されたビデオフレーム画像を収集することができる第２のフレームメモリ、を有し、前記第２の光源が、前記第２の内視鏡の前記第２の遠位端からの前記第２の視野を照明することができ、前記第２の光源が、直接採光を提供する前記第１のモードを含む、第２の内視鏡と、
前記第１の内視鏡と前記第２の内視鏡との間のデータリンクを含む制御システムと、を備え、前記制御システムが、前記第１および第２の視野の前記検知されたビデオフレーム画像をそれぞれ収集または廃棄するために、前記第１および第２のフレームメモリの各々を制御し、前記第１および第２の視野の前記フレーム画像を交互に収集するために、前記第１および第２のフレームメモリを同期化し、前記第１および第２の視野を交互に第１のモードで照明するために、前記第１および第２の光源を同期化し、前記第１の光源の前記第１のモードが、前記第２のビデオカメラの前記画像センサが前記第２の内視鏡の前記フレームメモリによって収集されるように選択されたビデオフレーム画像を検知している場合に、非アクティブ化され、前記第２の光源の前記第１のモードが、前記第１のビデオカメラの前記画像センサが前記第１の内視鏡の前記フレームメモリによって収集されるように選択されたビデオフレーム画像を検知している場合に、非アクティブ化される、医療用撮像システム。
【請求項５】
少なくとも前記第１の光源が、背景採光を選択的に提供する第２のモードをさらに含み、前記第１の光源の前記第２のモードが、前記第２のビデオカメラの前記画像センサが前記第２のビデオカメラの前記フレームメモリによってキャプチャされるように選択されたビデオフレーム画像を収集している場合に、オンにされる、請求項４に記載の医療用撮像システム。
【請求項６】
前記制御システムが、前記第１および第２のビデオカメラの各々の中に露光制御を有するカメラ制御ユニットを含み、前記データリンクが、前記カメラ制御ユニット間である、請求項４に記載の医療用撮像システム。
【請求項７】
前記露光制御の第１の露光制御が、繰り返しの連続した順序で、前記光源および前記それぞれのフレームメモリの各々のアクティブ化を同期化する、請求項６に記載の医療用撮像システム。
【請求項８】
前記露光制御の各々が、前記画像センサフレームレートのビデオキャプチャプロファイルと、前記選択されたフレーム画像のシーケンスと、それぞれのフレームメモリを各々排他的にアクティブ化するための光源持続時間と、を有する、請求項６に記載の医療用撮像システム。
【請求項９】
各カメラが、グローバルシャッター、ローリングシャッター、およびグローバルリセットを有するローリングシャッターからなる群から選択されるシャッターをさらに含む、請求項４に記載の医療用撮像システム。
【請求項１０】
前記ビデオカメラが各々、ビデオフレームレートを有するビデオ出力をさらに含み、前記フレームメモリの各々が、前記ビデオフレームレートで前記最後に受信した選択されたビデオ画像を前記ビデオ出力に提示する、請求項４に記載の医療用撮像システム、
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明の分野は、医療用ビデオ撮像である。
【０００２】
外科手術および他の医療処置におけるビデオ撮像は、低侵襲性内視鏡技術が、患者を治療するために以前に使用されていた開放アプローチに取って代わったため、かなり一般的になってきている。かかる撮像は、特に膝および肩の内視鏡関節外科手術に非常に有利である。かかる外科手術は、２つ以上の同時内視鏡カメラの視界によりさらなる利益を得ることができる。関節外科手術がカメラの門脈間での繰り返しの移動を必要とする場合、複数のカメラにより外科手術時間を低減することができる。硬性内視鏡が現在使用されている他の整形外科の用途では、小径針内視鏡によってのみ到達可能な第２の視界から利益を得ることができる。複数の内視鏡を同時に使用することが有用であり得る。しかしながら、ほとんどの内視鏡は、画像を収集するためにカメラに結合され、かつ照明用の光源にも結合される。１つの内視鏡が別の内視鏡に向かって向けられた場合、一方からの照明は、もう一方の画像を台無しにする可能性がある。さらに、一部の内視鏡カメラは、それらの自動露光システムの一部として採光を制御する。採光が別のソースから来る場合、カメラ自動露光システムは、正しい画像の輝度を維持することができない場合がある。
【０００３】
内視鏡ビデオシステムには、内視鏡、カメラ、光源、およびディスプレイが含まれている。カメラは、カメラ制御ユニット（ｃａｍｅｒａ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｎｉｔ、ＣＣＵ）および画像センサからなる。これらのシステム構成要素は、用途に応じて異なる方法で配置されている。例えば、画像センサは内視鏡の遠位端に設置され得、光源は内視鏡ハンドル内に位置し得る。大きな高性能画像センサを、近位内視鏡接眼部に取り付けられたカメラヘッドエンクロージャ内に設置することができ、光を遠隔光源からガラス繊維を通して内視鏡に送達することができる。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、医療処置において、照明を備えた複数のビデオカメラを同時に使用することを提供する、ビデオ撮像システムを対象とする。
【０００５】
複数の内視鏡の画像キャプチャおよび照明のタイミングを調整する方法および装置を開示する。各々を、他のものがディスプレイを劣化させることなく、ビデオキャプチャにすることができる。これを行う際、キャプチャされる画像は、干渉照明によって損なわれない。同時に、複数の内視鏡からのリアルタイムの連続画像を別々に表示することができる。タイミングは、１つの内視鏡に関連付けられた光源のみが、関連付けられた内視鏡からの画像キャプチャ中に画像を露光するために完全に照明されるように、調整される。背景照明は、その光源からではなく、次に完全に照明される別の光源から第２のモードで提供され得る。連続した順序で各内視鏡による画像キャプチャをもたらすことによって、内視鏡からの複数のビデオディスプレイを同時に実行することができる。
【０００６】
したがって、本発明の主な目的は、医療処置において複数の照明付きビデオカメラを有利に用いるためのシステムを提供することである。その他のおよびさらなる目的ならびに利点が以下に示される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、内視鏡システムの概略図である。
【図２】図２は、ビデオカメラシステムおよび照明システムの概略図である。
【図３】図３は、内視鏡ヘッドの概要である。
【図４】図４は、デュアル内視鏡用のカメラシステムおよび照明システムのフローチャートである。
【図５】図５は、各ビデオカメラに関連付けられた処理およびタイミングの機能的態様のフローチャートである。
【図６】図６は、複数のカメラのカメラおよび光源の制御およびタイミングの論理図である。
【図７】図７は、補足的な背景照明を有する複数のカメラのカメラおよび光源の制御およびタイミングの論理図である。
【図８】図８は、信号のアクティブ状態が上位位置である、図１０の例示的な露光タイミング図の例のスタートアップについての制御タイミング図である。
【図９】図９は、信号のアクティブ状態が上位位置である、図１０の例示的な露光タイミング図の例の継続的な動作についての制御タイミング図である。
【図１０】図１０は、両方のカメラがグローバルシャッターを使用する、ビデオフレーム画像選択および光源のアクティブ化が制御された状態の２つのカメラの例示的な露光タイミング図である。
【図１１】図１１は、両方のカメラがローリングシャッターを使用する、ビデオフレーム画像選択および光源のアクティブ化が制御された状態の２つのカメラの例示的な露光タイミング図である。
【図１２】図１２は、両方のカメラが、グローバルリセットを有するローリングシャッターを使用する、ビデオフレーム画像選択および光源のアクティブ化が制御された状態の２つのカメラの例示的な露光タイミング図である。
【図１３】図１３は、両方のカメラが、グローバルリセットおよび加速されたカメラレートを有するローリングシャッターを使用する、ビデオフレーム画像選択および光源のアクティブ化が制御された状態の２つのカメラの例示的な露光タイミング図である。
【図１４】図１４は、第１のカメラがローリングシャッターを使用し、第２のカメラがグローバルシャッターを使用する、ビデオフレーム画像選択および光源のアクティブ化が制御された状態の２つのカメラの例示的な露光タイミング図である。
【図１５】図１５は、第１のカメラがローリングシャッターを使用し、第２のカメラがグローバルシャッターおよび加速されたカメラレートを使用する、ビデオフレーム画像選択および光源のアクティブ化が制御された状態の２つのカメラの例示的な露光タイミング図である。
【図１６】図１６は、両方のカメラが異なるフレームレートで、画像センサを有するローリングシャッターを使用する、ビデオフレーム画像選択および光源のアクティブ化が制御された状態の２つのカメラの例示的な露光タイミング図である。
【図１７】図１７は、３つのカメラが各々グローバルシャッターを使用する、ビデオフレーム画像選択および光源のアクティブ化が制御された状態の３つのカメラの例示的な露光タイミング図である。
【図１８】図１８は、両方のカメラが異なるフレームレートのカメラでローリングシャッターを使用し、１つの光源が直接採光と補足的な背景採光とを含む、ビデオフレーム画像選択および光源のアクティブ化が制御された状態の２つのカメラの例示的な露光タイミング図である。
【０００８】
好ましい実施形態の以下の説明では、添付図面への参照を行い、これらの図面は、例示として、参照本発明が実施され得る特定の実施形態を示している。可能な限り、図面全体を通して同じ参照番号を使用して、同じまたは類似の部品を指す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、データリンクによる対立型内視鏡システムを示す。図２は、本実施形態で用いることができ、かつ一般的に特徴付けられるような、内視鏡カメラ１０を概略的に例示している。かかる内視鏡カメラを個別に使用することもできる。好ましい実施形態では、各々は、１つ以上の他の内視鏡カメラと連携して使用するためにデータリンクされる。図３は、カメラおよび採光構成要素を有する内視鏡の遠位端を概略的に例示している。好ましい実施形態で使用するために、様々な種類の内視鏡が企図される。任意の所与のシステムで使用される内視鏡は、カメラ選択と同一であっても、異なっていてもよい。
【００１０】
図２では、この実施形態で使用される例示的な内視鏡カメラ１０は、ビデオカメラヘッド１２と、カメラ制御ユニット１４と、を有する。ビデオカメラヘッド１２は、ビデオカメラ１２とカメラ制御ユニット１４との間のデータ転送を容易にするために、ケーブル１６を介してカメラ制御ユニット１４に結合される。代替的に、カメラは、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂもしくはＩＥＥＥ８０２．１１ｎ、またはウルトラワイドバンド（ｕｌｔｒａ−ｗｉｄｅ  ｂａｎｄ、ＵＷＢ）などを介して、カメラ制御ユニット１４に無線で結合され得る。
【００１１】
ビデオカメラヘッド１２は、画像データを取得し、それをカメラ制御ユニット１４に伝送して、使用可能な画像を処理する。ＣＣＤベースのビデオカメラは、グローバルシャッター画像センサを用い、ＣＭＯＳベースのビデオカメラは、グローバルシャッターまたはローリングシャッターセンサのいずれかを用いる。さらに、ＣＭＯＳローリングシャッターセンサは、グローバルリセットを組み込むことができる。画像センサは、内視鏡の遠位端に位置し得る。このシャッタータイプの群と同様のまたは異なるタイプを、個々のシステムで一緒に使用することができる、
【００１２】
特に図３を参照すると、概略的に例示される内視鏡は、光源２０と、ハウジング２２と、ハウジング２２に結合されたシャフト２４と、を有する。シャフト２４は、ハウジング２２に隣接する近位端２６と、視認される身体または他の領域内に挿入するための遠位端２８と、を有する。画像センサ１８は、この実施形態では、遠位端２８に位置するように示されており、照明された視野の細部を受信するための撮像光学アセンブリを含むことが理解される。画像センサ１８はまた、間にレンズを有する内視鏡の遠位端から距離を置いて設置され得る。実際に、カメラ１０および光源２０は、多かれ少なかれ、内視鏡と共に物理的に配置されるシステムであることが企図される。カメラ１０は、内視鏡の遠位端からの視野を定義し、光源２０は、物理的関連に関係なく、その視野を照明する。
【００１３】
光源２０は、ランプ３０を含む。ランプ３０は従来、低電力であり、かつ内視鏡カメラ１０の視野を照明するための迅速なアクティブ化を提供するように、レーザまたはＬＥＤなどの半導体光源である。光ガイド３２は、ランプ３０に光学的に結合されるように、図３に示されている。当業者によって理解されるように、ランプ３０は、光ガイド３２が用いられる場合に他の構成要素の有無にかかわらずに位置し得るか、または内視鏡の遠位端で小型化され得る。光源２０のすべての構成は、ビデオカメラの視野を適切に照明するものである。さらに、発生した光ならびにカメラ感度は、可視スペクトルを超えて延在し得る。照明は、標的内、またはインドシアニングリーンなどの蛍光物質内で、直接蛍光を励起することが意図されている場合があり、次いで、カメラによって検知される。例えば、光源は、近赤外線（ｎｅａｒ  ｉｎｆｒａｒｅｄ、ＮＩＲ）範囲内の照明を生成し得、カメラは、より長いＩＲ波長で蛍光を検知する。照明およびカメラ感度は、ＵＶからＮＩＲまで継続的に延在し得るか、または別個のナローバンドからなる場合がある。
【００１４】
特に図２を参照すると、カメラ制御ユニット１４は、好ましくは、広範囲の制御、ユーザインターフェース、および画像取得／処理機能に適応するのに十分な処理能力を包含する、プログラム可能なユニットである。カメラ制御ユニット１４は、コントローラ４８を有し、様々な能力を提供するプログラムアプリケーションを実行する。例えば、画像キャプチャおよび表示能力により、カメラ制御ユニット１４に結合された画像ディスプレイ５０を通した画像のライブフィードの表示、ならびに画像キャプチャの両方が可能になる。キャプチャされた画像を、他のデバイスに記憶または伝送することもできる。
【００１５】
ビデオカメラのタイミングは、非常に正確で一貫性がなければならない。プロセッサ上で実行されるソフトウェアコードは通常、非決定性あり、ひいては、必要とされる一貫した動作を生成することができない。代わりに、画像センサからの出力を制御および処理するために、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙ、ＦＰＧＡ）が好ましい。ビデオ画像のすべての処理ステップは、標準的なビデオ出力信号を発生させるために必要とされる必要なリアルタイムの正確なタイミングを達成するために、ＦＰＧＡを用いて行われることが好ましい。内視鏡ビデオシステムのユーザインターフェースロジックおよび可能な外部ネットワークの接続は、プロセッサ上で実行中のソフトウェアによって行われ得る。
【００１６】
本実施形態では、アナログＲＧＢデータは、画像センサ１８からカメラ制御ユニット１４へ伝送される。アナログＲＧＢデータは、アナログ／デジタル変換器５６を通って、ビデオが処理されるＦＰＧＡ５８に渡される。次いで、処理されたビデオは、ビデオが様々な表示フォーマットにフォーマットされるフォーマッタＦＰＧＡを含み得る、ビデオ出力６０に渡される。フォーマッタＦＰＧＡは、ビデオに、患者情報および／または医師情報などの情報をオーバーレイすることもできる。フォーマットされたビデオは、表示用にアナログ信号に再び変換され得る。フォーマットされたビデオは、ディスプレイ５０および／または記憶デバイス５２に送信される。代替的に、アナログ／デジタル変換器がカメラヘッド内に位置し、デジタルＲＧＢデータがカメラヘッド１２からカメラ制御ユニット１４に伝送される場合がある。さらに、撮像デバイス１８自体が、アナログ／デジタル変換器を含む場合がある。
【００１７】
カメラ制御ユニット１４は、カメラヘッド１２にコマンドを発行して、その動作特性を調節し、カメラヘッド１２は、コマンドを受信したという確認をカメラ制御ユニット１４に送信することができる。プロセッサＦＰＧＡ５８および／またはコントローラ４８は、カメラ制御ユニット１４またはカメラヘッド１２のいずれかでシャッタードライバと通信して、撮像デバイスの露光周期を制御することができる。カメラ１０と共に用いられる画像センサ１８は、フレームレート、ピクセルレート、フレーム当たりの水平線の数、ライン当たりのピクセル、カラー表現のタイプ、画像アスペクト比の選択に従って適応されなければならない。例えば、画像センサは、Ｂａｙｅｒパターンにおける個々のピクセルに対して適用されたカラーフィルタを有する単一の行列アレイであっても、波長分離プリズムにマウントされた複数のセンサであってもよい。カメラシステムと共に使用され得る、単一のタイプよりも多くのセンサがある場合、これらの設定の所定のセットからの選択は、センサと一致するように行われる。カメラがスタンドアロンモードで動作している、つまり単独で動作している場合、別のカメラがデータリンク上で応答する前に、フレームレートは、すべてのピクセルをスキャンするのにかかる時間によって決定される。センサのピクセルレートが１４８．５Ｍｐｉｘ／秒であり、ラインの数が１１２５個であり、ライン当たりのピクセルが２２００個であると仮定する。１１２５×２２００＝２．４７５Ｍｐｉｘｅｌ／フレームであるため、１４８．５／２．４７５＝６０フレーム／秒である。フレーム当たりのアクティブ画像ピクセルの実際の数は、暗い基準ラインおよびピクセル、ならびに意図的なブランキング時間のため、より少ない。例えば、標準的なＨＤＴＶフレームでは、画像フレームごとに、ライン当たり１９２０個のピクセル×１０８０個の垂直ラインがある。さらに、プロセッサＦＰＧＡ５８および／またはコントローラ４８は、カメラ制御ユニット１４またはカメラヘッド１２のいずれかで光源２０と通信して、光源２０のランプ３０への駆動電流を制御する。
【００１８】
図１および図２は、２つの内視鏡に関連付けられたデュアルカメラおよび照明システムの機能的態様を例示している。ビデオカメラ１０Ａおよび１０Ｂは、それらの間のデータリンク６２を介して結合される。図２の例示的なカメラ１０のコントローラ４８およびプロセッサ５８は、設計に応じて、機能を共有または交換し得る。データリンク６２は、カメラ１０間のｖｓｙｎｃおよびセンサタイプ、フレームレート、フレームタイミング、ならびに光タイミングを提供し、ビデオキャプチャプロファイルを提供する。
【００１９】
図４において、露光制御６４、ならびに処理およびタイミング６６として機能的に識別される、処理要素４８、５８に加えて、ビデオカメラ１０は各々、画像センサ１８と、ビデオ出力機能６０と、ＬＥＤランプ３０およびＬＥＤドライバ６８を有する光源２０と、を含む。データリンク６２は、ビデオカメラ１０と露光制御６４との間を接続する。有線またはＲＦ結合のための準備が、データリンク６２のために従来のカメラ制御ユニット１４に追加される。図１〜図５の物理的および電子的な構成要素にもかかわらず、カメラ制御ユニット、ビデオ出力６０、露光制御６４、ならびに処理およびタイミング６６は、別個のユニットとして示されているが、他の企図される配置は、かかる要素を物理的および／または電子的に組み合わせることを含み、かつ統合されたＣＣＵにおいて各カメラおよび光源２０の多様な機能を実行することも含む。制御システムは、データリンク６２と、処理要素４８、５８と、露光制御６４と、を含む。
【００２０】
図５は、各ビデオカメラ１０に関連付けられた処理およびタイミング６６の機能的態様を例示している。画像センサ１８は、タイミング発生器７４によって、事前選択され、同期化されたビデオフレームレートで駆動される。センサビデオフレームレートは、両方のカメラ１０に共通であり得るか、または一方がもう一方の整数倍であってもよい。画像センサ１８は、すべてのビデオ画像フレームを、事前選択されたビデオフレームレートで処理およびタイミング６６に伝送する。フレーム処理機能７０は、伝送された画像に補正を適用し、画像センサ１８から選択された画像をフレームメモリ機能に向ける。他の電子的な要素と同様に、カメラ１０のフレームメモリ７２は、１つの物理的なユニット内で、または１つのメモリデバイス内の別々の場所で、各カメラ１０内にそれぞれ見出され得る。分割ディスプレイまたはディスプレイ５０へのビデオ出力（複数可）６０を介したメモリ収集機能および分散機能は、それぞれのカメラ１０に専用のままである。この専用化は、本明細書および特許請求の範囲におけるディスプレイ５０、ビデオ出力６０、およびフレームメモリ７２に関する物理的および電子的な配置にもかかわらず、理解および参照されるべきである。
【００２１】
フレーム処理機能７０には、照明光の色の変化を補正して、正確なカラーの再現を保証する、ホワイトバランス処理もある。従来の内視鏡カメラと同様に、各カメラ１０は、白色の標的を撮像しながら、ユーザによってホワイトバランスされる。ホワイトバランス処理を受けるカメラに関連付けられた光源のみが、ホワイトバランス中に照明される。フレーム処理機能７０はまた、露光制御６４に向けられる画像輝度測定を提供する。画像輝度は、フレームごとに画像センサによって生成されるピクセル値から計算される。これらは、画像を構成するのと同じピクセル値である。この結果は、次のフレームの露光設定を選択するために使用される。露光設定は、画像センサの露光持続時間、光源強度、または光源のオン持続時間であってもよい。
【００２２】
フレームメモリ７２は、露光制御６４の事前選択されたパターンに従って、到来する正規化されたフレーム画像を廃棄または留保する。次いで、留保されたフレーム画像は、ビデオ出力６０に通信される。ディスプレイ５０は通常、６０フレーム／秒を必要とする。廃棄されたフレーム画像のため、新しいフレーム画像は、ディスプレイで必要とされるすべてのフレームに対して利用可能ではない場合がある。ビデオ出力６０は、フレームレート変換を使用して、フレームメモリ７２から最後に受信された、選択されたフレーム画像を、ディスプレイ５０の必要とされるフレームレートで提示する。ディスプレイ５０を、ビデオ出力（複数可）６０から複数の信号を受信する１つの分割画面モニタに合体させることもできる。
【００２３】
図６は、複数の内視鏡カメラ１０のタイミングおよびアクティブ化をもたらすための論理的処理を例示している。この処理は、外科手術の設定において有用な、カメラ１０間の光干渉を伴わない同時再生ビデオを発生させる。処理を開始するために、データリンクされた内視鏡カメラ１０をオンにする。各カメラは、他の１つ以上のリンクされたカメラ１０の状態を照会する。カメラ１０は、アクティブ化されたときに位置合わせされる、次にリードカメラになる最初のものに従う。カメラ１０の各々は、特定のカメラ構成のためにプログラムされ得るか、または各内視鏡カメラによって提供される識別に基づいて選択され得る様々な記憶されたカメラフォーマットを有し得る。図８は、図１０の例示的な露光タイミング図に関連付けられたカメラ配置のスタートアップについての制御タイミング図である。
【００２４】
始めるために、他のリンクされたカメラ１０のフォーマットの認識を備えたリードカメラ１０Ａは、それぞれのフレームメモリ７２および光源２０を各々アクティブ化するための、各カメラ露光制御６４の開始順序を定義する。各アクティブ化は、２つの光源２０が同時に直接採光を提供しないように、「排他的」である。「直接採光」という用語は、本明細書では、関連付けられたカメラ１０と整列して、そのカメラの視野を照明する採光を示すために使用される。直接採光を排他的に動作させることにより、リンクされた１つの内視鏡からの光源２０が、リンクされた別の内視鏡によってキャプチャされた視野の選択された画像フレームを過剰に露光することを防止する。次に、それぞれの光源２０のタイミングを合わせて、排他的に記録された、選択された画像フレームまたは連続画像フレームの視野を適切に照明する。ステップの中で、第１のカメラ１０Ａがリード内に確立されると、第２のカメラ１０Ｂはオンラインになり、その好ましいセンサ情報をデータリンク６２上でブロードキャストする。図９を参照すると、フレーム露光の終了時に、第１のカメラ１０Ａは、それ自体の光源２０のスイッチをオフにし、かつその光源２０をオンにして、フレームの露光を開始するように、他のカメラ１０Ｂに信号を送信する。カメラクロックが同期化される、すなわち、それらがデータリンク６２を介して同じタイミングソースから効果的に動作することを意味する。第２のカメラ１０Ｂのフレーム露光が完了し、その光源２０がオフになると、第１のカメラの光源２０が再びオンになり、その次のフレームを露光し、そのサイクルが繰り返される。フレームタイミングの最初の同期化が第１のカメラ１０Ａから第２のカメラ１０Ｂまで行われると、カメラ１０は、それらの露光制御６４を接続する高速クロック信号のみで続行することができる。実際には、同期化信号をフレームレートで第２のカメラ１０Ｂに送信し、データリンク６２の断続的な中断を補正する必要がある。したがって、次いで、データリンク６２は、リードカメラ１０Ａに基づいて、各カメラ露光制御６４の同期動作を可能にし続けることになる。図９は、図１０の例示的な露光タイミング図に関連付けられたカメラ配置の継続的な動作についての制御タイミング図である。
【００２５】
繰り返される連続した順序で追跡される、リードカメラ１０の露光制御６４および各カメラ１０のカメラ露光制御６４によって行われる同期化ルーチンが図６に例示されている。各カメラ１０は、事前選択されたフレームレートで画像センサ１８を駆動する。各カメラ露光制御６４は、光源２０をアクティブ化し、フレームメモリ７２内の照明された視野の選択された画像フレーム（複数可）をキャプチャする。各カメラ１０によってキャプチャされた、選択されたカメラ画像がそれぞれ読み取られ、フレームレート変換によって、各カメラ１０専用のディスプレイ５０への標準出力に変換される。したがって、継続的なビデオが、連続する画像選択に対して作成される。さらに、写真の輝度を監視する露光システム監視のシャッタードライバが、画像プロファイルの露光期間を調節する。代替的に、露光制御６４が、光の強度または光源のオン持続時間を変調し得る。
【００２６】
図７は、直接採光および補足的な背景照明の両方を用いて、複数の内視鏡カメラ１０のタイミングおよびアクティブ化をもたらすための論理的処理を例示している。この処理は、カメラ１０間の光干渉が最小な状態で、同時再生ビデオを発生させる。これは、キャプチャカメラに関連付けられた光源からの直接採光が、許容可能に露光された画像を生成するには十分ではない外科手術設定で有用である。図７および図１８に示されるような補足的な照明モードは、画像をキャプチャするカメラに関連付けられた光源以外の光源がオンであるという点で、図６の通常モードとは異なる。各カメラ１０の露光制御６４によって制御される処理は、露光が、変化するフレーム露光時間、光源の強度、または光源のオン持続期間のうちの１つによって補正されるまで、上述のように、および図７に示されるように、動作する。
【００２７】
一次処理は、選択されたフレーム画像をキャプチャするカメラ１０に関連付けられた光源２０の直接採光を除くすべてを単にオフにする、第１の「モード」である。しかしながら、補足的な採光の必要性は、図７のシステムで、選択されたフレーム画像を同時にキャプチャしないカメラ１０（複数可）に関連付けられた光源２０（複数可）を変調する、第２の「モード」よって適応され得る。露光補正が画像に適切な輝度または鮮明さを提供することができない場合、背景採光が、この第２の「モード」を通じて、選択されたフレーム画像を同時にキャプチャしないカメラ１０（複数可）と共に光源２０（複数可）によって提供される。「背景採光」という用語は、本明細書では、選択されたフレーム画像を同時にキャプチャしないカメラ１０（複数可）の光源２０からの光を示すために使用される。この第２のモードでは、光源が、補足として、直接採光の光強度から実質的に低減された光強度を提供することが好ましいであろう。背景採光の強度が、直接採光に関連付けられたフレーム画像キャプチャと干渉する場合、背景採光は、要求され得ないか、または取り消され得る。変調された背景採光は、単純な応答オン／オフであっても、繰り返し計算される画像輝度に応答する段階的な変調応答であってもよい。実際に、変調前の開始点として、露光強度の２０％で始まると推定される、選択された低い強度の背景採光を提供する、選択されたフレーム画像を同時にキャプチャしないカメラ１０（複数可）から開始することが優先される場合がある。
【００２８】
背景採光は、内視鏡の遠位端の相対的な位置決めに基づいて変化する効果を有するであろう。内視鏡間の視認角度および採光角度が９０°未満である場合、２つの内視鏡は、視野に向かって相補的な光を提供する可能性がある。鈍角では、背景採光は、視野を明るくしないが、画像センサにより多くの光強度を提供する場合がある。これは通常、好ましくない結果であろう。したがって、カメラのグラフィカルユーザインターフェース（ｇｒａｐｈｉｃａｌ  ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ＧＵＩ）を使用して、動作の第２のモードを手動で制御することが最も有利であり得る。次いで、オペレータは、背景モードの制御と併せて、内視鏡の向きを操作することができる。オペレータが、内視鏡の相対的な位置を再指向することによってビデオをより良く制御することができるため、より緩徐な露光制御フィードバックループを使用する自動的な第２のモードを使用することもできる。
【００２９】
図１０〜図１８は、ビデオフレーム画像選択および光源のアクティブ化が制御された状態の、内視鏡カメラ画像センサの露光タイミング図を例示している。画像センサ１８は、固定されたビデオフレームレートで、視野のビデオフレーム画像を継続的に発生させる。これらのフレーム画像は、これらの図の各カメラの露光タイミング図の頂部にある、「廃棄」の矢印７６および「使用」の矢印７８の両方によって示される。各カメラのカメラ露光制御６４は、使用の矢印７８によって示されるように、フレームメモリ内の選択されたフレーム画像をキャプチャする。残りの部分は、廃棄の矢印７６によって示されるように廃棄される。矢印の位置は、特定のフレームの最後のラインのａの露光の終了を示す。これは、必ずしも画像センサによるそのフレームの出力と一致するわけではない。図の各々にある２つまたは３つのデータリンクされたカメラ１０の各セットを見ると、カメラ露光制御６４は、繰り返しの連続した順序で、フレームメモリに１つ以上のフレーム画像をキャプチャすることが示されている。タイミングは、上述のように、データリンクを介してリードカメラ１０によって同期化される。カメラ露光制御６４は、フレーム画像の露光持続時間を制御することもできる。
【００３０】
光源２０もまた、カメラ露光制御６４によってタイミングおよび持続時間に関して同期化される。各光源２０は、関連付けられたフレームメモリ７２内で選択的にキャプチャされる、関連付けられた画像センサ１８によるビデオフレーム画像の発生と一致するように排他的にアクティブ化される。この排他的なアクティブ化も同様に、適切なフレーム露光に必要な光を提供するように、繰り返しの連続した順序で行われる。偶発的な過剰な露光を回避するために、各光源２０は、データリンクされたカメラ１０のうちの別のカメラが、関連付けられたフレームメモリ７２内で選択的にキャプチャされる、当該カメラ自体の関連付けられた画像センサ１８によってビデオフレーム画像を発生させている場合、非アクティブ化される。カメラ露光制御６４を用いて、適切な露光を維持するように、光源のアクティブ化持続時間および輝度を制御することもできる。
【００３１】
タイミングの同期化は、図１０に示されるように、２つのグローバルシャッター画像センサで簡単に行うことができる。各カメラの画像センサ１８によって検知された代替フレーム画像は、繰り返しの連続した順序で、フレームメモリ７２による保持のために選択される。２つのカメラでは、フレームメモリ７２による選択された保持は、単に繰り返し交互に起きる。光源２０は、結果として得られるビデオで使用するためにフレームメモリ７２によって選択的にキャプチャされるビデオ画像の発生中にアクティブ化されることが示されている（斜めの陰影）。したがって、フレームの選択が交互に起こり、フレームレートおよびタイミングが、光源のアクティブ化に伴って同期化される。フレームレート変換により、２つのディスプレイ５０の各々は、それぞれの視野の各選択されたフレーム画像のオリジナルおよびコピーを受信して、各カメラ１０から継続的なビデオ画像を作成する。図１０におけるグローバルシャッター画像センサの画像更新レートは、６０ｆｐｓの事前選択されたフレームレートで動作するビデオシステムに対して３０ｆｐｓである。
【００３２】
ローリングシャッターを有する画像センサ１８を使用すると、センサがすべてのラスタラインを発生させるために余分なフレーム時間を必要とするため、各カメラに対するフレームレートが半減する。図１１は、各々がローリングシャッター画像センサ１８を有する、２つのカメラ１０を使用するシステムを例示している。再び、各カメラの画像センサ１８によって検知された代替フレーム画像が、フレームメモリ７２による保持のために選択される。光源２０は、フレームメモリ７２によるキャプチャのために選択されたフレーム画像の発生中にアクティブ化されることが示されている。フレームの選択が交互に起こり、フレームレートおよびタイミングが同期化される。フレームレート変換により、２つのディスプレイ５０の各々は、それぞれの視野の各選択されたフレーム画像のオリジナルおよび３つのコピーを受信して、各カメラ１０から継続的なビデオ画像を作成する。画像更新レートは、６０ｆｐｓの事前選択されたフレームレートで動作するビデオシステムに対して１５ｆｐｓである。
【００３３】
図１２〜図１８は、図１０および図１１のより均一な配置のものを超えて、各図で識別されるように、２つのカメラ１０に対して選択された、画像センサ１８、画像露光タイミング、および連続画像の数の変動を表す、露光タイミング図を例示している。画像センサの配置は、グローバルシャッター、ローリングシャッター、およびグローバルリセットを有するローリングシャッターの組み合わせの使用を示している。露光制御の変動は、図１１、図１２、および図１５に例示されている。図１３および図１５は、露光制御を使用して、６０ｆｐｓの事前選択されたフレームレートで動作するビデオシステムに対して２０ｆｐｓの画像更新レートを可能にする。図１４は、グローバルシャッターを有するセンサが、ローリングシャッターを有するセンサのタイミングに従わなければならない、連続フレームの選択を例示している。図１６は、一方のカメラ１０Ｂを例示しており、カメラ１０Ｂは、もう一方のカメラ１０Ａの整数倍のフレームレートで動作する。図１７は、グローバルシャッターを有するカメラを使用した３つの内視鏡の露光タイミング図を例示している。図１８は、図１６の配置を用いた、カメラ１０Ｂに対する２つの強度およびタイミングモードの使用を例示している。
【００３４】
したがって、外科手術部位における、光干渉を伴わない、ビデオカメラを有する複数の照明内視鏡の使用を可能にする、医療用撮像システムが本明細書に開示される。本発明の実施形態および用途が示され、かつ説明されているが、当業者には、本明細書における本発明の概念から逸脱することなく、より多くの修正例が可能であることが明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲の趣旨を除いて制限されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年3月15日(2021.3.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明の分野は、医療用ビデオ撮像である。
【０００２】
外科手術および他の医療処置におけるビデオ撮像は、低侵襲性内視鏡技術が、患者を治療するために以前に使用されていた開放アプローチに取って代わったため、かなり一般的になってきている。かかる撮像は、特に膝および肩の内視鏡関節外科手術に非常に有利である。かかる外科手術は、２つ以上の同時内視鏡カメラの視界によりさらなる利益を得ることができる。関節外科手術がカメラの門脈間での繰り返しの移動を必要とする場合、複数のカメラにより外科手術時間を低減することができる。硬性内視鏡が現在使用されている他の整形外科の用途では、小径針内視鏡によってのみ到達可能な第２の視界から利益を得ることができる。複数の内視鏡を同時に使用することが有用であり得る。しかしながら、ほとんどの内視鏡は、画像を収集するためにカメラに結合され、かつ照明用の光源にも結合される。１つの内視鏡が別の内視鏡に向かって向けられた場合、一方からの照明は、もう一方の画像を台無しにする可能性がある。さらに、一部の内視鏡カメラは、それらの自動露光システムの一部として採光を制御する。採光が別のソースから来る場合、カメラ自動露光システムは、正しい画像の輝度を維持することができない場合がある。
【０００３】
内視鏡ビデオシステムには、内視鏡、カメラ、光源、およびディスプレイが含まれている。カメラは、カメラ制御ユニット（ｃａｍｅｒａ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｎｉｔ、ＣＣＵ）および画像センサからなる。これらのシステム構成要素は、用途に応じて異なる方法で配置されている。例えば、画像センサは内視鏡の遠位端に設置され得、光源は内視鏡ハンドル内に位置し得る。大きな高性能画像センサを、近位内視鏡接眼部に取り付けられたカメラヘッドエンクロージャ内に設置することができ、光を遠隔光源からガラス繊維を通して内視鏡に送達することができる。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、医療処置において、照明を備えた複数のビデオカメラを同時に使用することを提供する、ビデオ撮像システムを対象とする。
【０００５】
複数の内視鏡の画像キャプチャおよび照明のタイミングを調整する方法および装置を開示する。各々を、他のものがディスプレイを劣化させることなく、ビデオキャプチャにすることができる。これを行う際、キャプチャされる画像は、干渉照明によって損なわれない。同時に、複数の内視鏡からのリアルタイムの連続画像を別々に表示することができる。タイミングは、１つの内視鏡に関連付けられた光源のみが、関連付けられた内視鏡からの画像キャプチャ中に画像を露光するために完全に照明されるように、調整される。背景照明は、その光源からではなく、次に完全に照明される別の光源から第２のモードで提供され得る。連続した順序で各内視鏡による画像キャプチャをもたらすことによって、内視鏡からの複数のビデオディスプレイを同時に実行することができる。
【０００６】
したがって、本発明の主な目的は、医療処置において複数の照明付きビデオカメラを有利に用いるためのシステムを提供することである。その他のおよびさらなる目的ならびに利点が以下に示される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、内視鏡システムの概略図である。
【図２】図２は、ビデオカメラシステムおよび照明システムの概略図である。
【図３】図３は、内視鏡ヘッドの概要である。
【図４】図４は、デュアル内視鏡用のカメラシステムおよび照明システムのフローチャートである。
【図５】図５は、各ビデオカメラに関連付けられた処理およびタイミングの機能的態様のフローチャートである。
【図６】図６は、複数のカメラのカメラおよび光源の制御およびタイミングの論理図である。
【図７】図７は、補足的な背景照明を有する複数のカメラのカメラおよび光源の制御およびタイミングの論理図である。
【図８】図８は、信号のアクティブ状態が上位位置である、図１０の例示的な露光タイミング図の例のスタートアップについての制御タイミング図である。
【図９】図９は、信号のアクティブ状態が上位位置である、図１０の例示的な露光タイミング図の例の継続的な動作についての制御タイミング図である。
【図１０】図１０は、両方のカメラがグローバルシャッターを使用する、ビデオフレーム画像選択および光源のアクティブ化が制御された状態の２つのカメラの例示的な露光タイミング図である。
【図１１】図１１は、両方のカメラがローリングシャッターを使用する、ビデオフレーム画像選択および光源のアクティブ化が制御された状態の２つのカメラの例示的な露光タイミング図である。
【図１２】図１２は、両方のカメラが、グローバルリセットを有するローリングシャッターを使用する、ビデオフレーム画像選択および光源のアクティブ化が制御された状態の２つのカメラの例示的な露光タイミング図である。
【図１３】図１３は、両方のカメラが、グローバルリセットおよび加速されたカメラレートを有するローリングシャッターを使用する、ビデオフレーム画像選択および光源のアクティブ化が制御された状態の２つのカメラの例示的な露光タイミング図である。
【図１４】図１４は、第１のカメラがローリングシャッターを使用し、第２のカメラがグローバルシャッターを使用する、ビデオフレーム画像選択および光源のアクティブ化が制御された状態の２つのカメラの例示的な露光タイミング図である。
【図１５】図１５は、第１のカメラがローリングシャッターを使用し、第２のカメラがグローバルシャッターおよび加速されたカメラレートを使用する、ビデオフレーム画像選択および光源のアクティブ化が制御された状態の２つのカメラの例示的な露光タイミング図である。
【図１６】図１６は、両方のカメラが異なるフレームレートで、画像センサを有するローリングシャッターを使用する、ビデオフレーム画像選択および光源のアクティブ化が制御された状態の２つのカメラの例示的な露光タイミング図である。
【図１７】図１７は、３つのカメラが各々グローバルシャッターを使用する、ビデオフレーム画像選択および光源のアクティブ化が制御された状態の３つのカメラの例示的な露光タイミング図である。
【図１８】図１８は、両方のカメラが異なるフレームレートのカメラでローリングシャッターを使用し、１つの光源が直接採光と補足的な背景採光とを含む、ビデオフレーム画像選択および光源のアクティブ化が制御された状態の２つのカメラの例示的な露光タイミング図である。
【０００８】
好ましい実施形態の以下の説明では、添付図面への参照を行い、これらの図面は、例示として、参照本発明が実施され得る特定の実施形態を示している。可能な限り、図面全体を通して同じ参照番号を使用して、同じまたは類似の部品を指す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、データリンクによるデュアル内視鏡システム（又は、対立型内視鏡システム）を示す。図２は、本実施形態で用いることができ、かつ一般的に特徴付けられるような、内視鏡カメラ１０を概略的に例示している。かかる内視鏡カメラを個別に使用することもできる。好ましい実施形態では、各々は、１つ以上の他の内視鏡カメラと連携して使用するためにデータリンクされる。図３は、カメラおよび採光構成要素を有する内視鏡の遠位端を概略的に例示している。好ましい実施形態で使用するために、様々な種類の内視鏡が企図される。任意の所与のシステムで使用される内視鏡は、カメラ選択と同一であっても、異なっていてもよい。
【００１０】
図２では、この実施形態で使用される例示的な内視鏡カメラ１０は、ビデオカメラヘッド１２と、カメラ制御ユニット１４と、を有する。ビデオカメラヘッド１２は、ビデオカメラ１２とカメラ制御ユニット１４との間のデータ転送を容易にするために、ケーブル１６を介してカメラ制御ユニット１４に結合される。代替的に、カメラは、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂもしくはＩＥＥＥ８０２．１１ｎ、またはウルトラワイドバンド（ｕｌｔｒａ−ｗｉｄｅ  ｂａｎｄ、ＵＷＢ）などを介して、カメラ制御ユニット１４に無線で結合され得る。
【００１１】
ビデオカメラヘッド１２は、画像データを取得し、それをカメラ制御ユニット１４に伝送して、使用可能な画像を処理する。ＣＣＤベースのビデオカメラは、グローバルシャッター画像センサを用い、ＣＭＯＳベースのビデオカメラは、グローバルシャッターまたはローリングシャッターセンサのいずれかを用いる。さらに、ＣＭＯＳローリングシャッターセンサは、グローバルリセットを組み込むことができる。画像センサは、内視鏡の遠位端に位置し得る。このシャッタータイプの群と同様のまたは異なるタイプを、個々のシステムで一緒に使用することができる。
【００１２】
特に図３を参照すると、概略的に例示される内視鏡は、光源２０と、ハウジング２２と、ハウジング２２に結合されたシャフト２４と、を有する。シャフト２４は、ハウジング２２に隣接する近位端２６と、視認される身体または他の領域内に挿入するための遠位端２８と、を有する。画像センサ１８は、この実施形態では、遠位端２８に位置するように示されており、照明された視野の細部を受信するための撮像光学アセンブリを含むことが理解される。画像センサ１８はまた、間にレンズを有する内視鏡の遠位端から距離を置いて設置され得る。実際に、カメラ１０および光源２０は、多かれ少なかれ、内視鏡と共に物理的に配置されるシステムであることが企図される。カメラ１０は、内視鏡の遠位端からの視野を定義し、光源２０は、物理的関連に関係なく、その視野を照明する。
【００１３】
光源２０は、ランプ３０を含む。ランプ３０は従来、低電力であり、かつ内視鏡カメラ１０の視野を照明するための迅速なアクティブ化を提供するように、レーザまたはＬＥＤなどの半導体光源である。光ガイド３２は、ランプ３０に光学的に結合されるように、図３に示されている。当業者によって理解されるように、ランプ３０は、光ガイド３２が用いられる場合に他の構成要素の有無にかかわらずに位置し得るか、または内視鏡の遠位端で小型化され得る。光源２０のすべての構成は、ビデオカメラの視野を適切に照明するものである。さらに、発生した光ならびにカメラ感度は、可視スペクトルを超えて延在し得る。照明は、標的内、またはインドシアニングリーンなどの蛍光物質内で、直接蛍光を励起することが意図されている場合があり、次いで、カメラによって検知される。例えば、光源は、近赤外線（ｎｅａｒ  ｉｎｆｒａｒｅｄ、ＮＩＲ）範囲内の照明を生成し得、カメラは、より長いＩＲ波長で蛍光を検知する。照明およびカメラ感度は、ＵＶからＮＩＲまで継続的に延在し得るか、または別個のナローバンドからなる場合がある。
【００１４】
特に図２を参照すると、カメラ制御ユニット１４は、好ましくは、広範囲の制御、ユーザインターフェース、および画像取得／処理機能に適応するのに十分な処理能力を包含する、プログラム可能なユニットである。カメラ制御ユニット１４は、コントローラ４８を有し、様々な能力を提供するプログラムアプリケーションを実行する。例えば、画像キャプチャおよび表示能力により、カメラ制御ユニット１４に結合された画像ディスプレイ５０を通した画像のライブフィードの表示、ならびに画像キャプチャの両方が可能になる。キャプチャされた画像を、他のデバイスに記憶または伝送することもできる。
【００１５】
ビデオカメラのタイミングは、非常に正確で一貫性がなければならない。プロセッサ上で実行されるソフトウェアコードは通常、非決定性あり、ひいては、必要とされる一貫した動作を生成することができない。代わりに、画像センサからの出力を制御および処理するために、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙ、ＦＰＧＡ）が好ましい。ビデオ画像のすべての処理ステップは、標準的なビデオ出力信号を発生させるために必要とされる必要なリアルタイムの正確なタイミングを達成するために、ＦＰＧＡを用いて行われることが好ましい。内視鏡ビデオシステムのユーザインターフェースロジックおよび可能な外部ネットワークの接続は、プロセッサ上で実行中のソフトウェアによって行われ得る。
【００１６】
本実施形態では、アナログＲＧＢデータは、画像センサ１８からカメラ制御ユニット１４へ伝送される。アナログＲＧＢデータは、アナログ／デジタル変換器５６を通って、ビデオが処理されるＦＰＧＡ５８に渡される。次いで、処理されたビデオは、ビデオが様々な表示フォーマットにフォーマットされるフォーマッタＦＰＧＡを含み得る、ビデオ出力６０に渡される。フォーマッタＦＰＧＡは、ビデオに、患者情報および／または医師情報などの情報をオーバーレイすることもできる。フォーマットされたビデオは、表示用にアナログ信号に再び変換され得る。フォーマットされたビデオは、ディスプレイ５０および／または記憶デバイス５２に送信される。代替的に、アナログ／デジタル変換器がカメラヘッド内に位置し、デジタルＲＧＢデータがカメラヘッド１２からカメラ制御ユニット１４に伝送される場合がある。さらに、撮像デバイス１８自体が、アナログ／デジタル変換器を含む場合がある。
【００１７】
カメラ制御ユニット１４は、カメラヘッド１２にコマンドを発行して、その動作特性を調節し、カメラヘッド１２は、コマンドを受信したという確認をカメラ制御ユニット１４に送信することができる。プロセッサＦＰＧＡ５８および／またはコントローラ４８は、カメラ制御ユニット１４またはカメラヘッド１２のいずれかでシャッタードライバと通信して、撮像デバイスの露光周期を制御することができる。カメラ１０と共に用いられる画像センサ１８は、フレームレート、ピクセルレート、フレーム当たりの水平線の数、ライン当たりのピクセル、カラー表現のタイプ、画像アスペクト比の選択に従って適応されなければならない。例えば、画像センサは、Ｂａｙｅｒパターンにおける個々のピクセルに対して適用されたカラーフィルタを有する単一の行列アレイであっても、波長分離プリズムにマウントされた複数のセンサであってもよい。カメラシステムと共に使用され得る、単一のタイプよりも多くのセンサがある場合、これらの設定の所定のセットからの選択は、センサと一致するように行われる。カメラがスタンドアロンモードで動作している、つまり単独で動作している場合、別のカメラがデータリンク上で応答する前に、フレームレートは、すべてのピクセルをスキャンするのにかかる時間によって決定される。センサのピクセルレートが１４８．５Ｍｐｉｘ／秒であり、ラインの数が１１２５個であり、ライン当たりのピクセルが２２００個であると仮定する。１１２５×２２００＝２．４７５Ｍｐｉｘｅｌ／フレームであるため、１４８．５／２．４７５＝６０フレーム／秒である。フレーム当たりのアクティブ画像ピクセルの実際の数は、暗い基準ラインおよびピクセル、ならびに意図的なブランキング時間のため、より少ない。例えば、標準的なＨＤＴＶフレームでは、画像フレームごとに、ライン当たり１９２０個のピクセル×１０８０個の垂直ラインがある。さらに、プロセッサＦＰＧＡ５８および／またはコントローラ４８は、カメラ制御ユニット１４またはカメラヘッド１２のいずれかで光源２０と通信して、光源２０のランプ３０への駆動電流を制御する。
【００１８】
図１および図２は、２つの内視鏡に関連付けられたデュアルカメラおよび照明システムの機能的態様を例示している。ビデオカメラ１０Ａおよび１０Ｂは、それらの間のデータリンク６２を介して結合される。図２の例示的なカメラ１０のコントローラ４８およびプロセッサ５８は、設計に応じて、機能を共有または交換し得る。データリンク６２は、カメラ１０間のｖｓｙｎｃおよびセンサタイプ、フレームレート、フレームタイミング、ならびに光タイミングを提供し、ビデオキャプチャプロファイルを提供する。
【００１９】
図４において、露光制御６４、ならびに処理およびタイミング６６として機能的に識別される、処理要素４８、５８に加えて、ビデオカメラ１０は各々、画像センサ１８と、ビデオ出力機能６０と、ＬＥＤランプ３０およびＬＥＤドライバ６８を有する光源２０と、を含む。データリンク６２は、ビデオカメラ１０と露光制御６４との間を接続する。有線またはＲＦ結合のための準備が、データリンク６２のために従来のカメラ制御ユニット１４に追加される。図１〜図５の物理的および電子的な構成要素にもかかわらず、カメラ制御ユニット、ビデオ出力６０、露光制御６４、ならびに処理およびタイミング６６は、別個のユニットとして示されているが、他の企図される配置は、かかる要素を物理的および／または電子的に組み合わせることを含み、かつ統合されたＣＣＵにおいて各カメラおよび光源２０の多様な機能を実行することも含む。制御システムは、データリンク６２と、処理要素４８、５８と、露光制御６４と、を含む。
【００２０】
図５は、各ビデオカメラ１０に関連付けられた処理およびタイミング６６の機能的態様を例示している。画像センサ１８は、タイミング発生器７４によって、事前選択され、同期化されたビデオフレームレートで駆動される。センサビデオフレームレートは、両方のカメラ１０に共通であり得るか、または一方がもう一方の整数倍であってもよい。画像センサ１８は、すべてのビデオ画像フレームを、事前選択されたビデオフレームレートで処理およびタイミング６６に伝送する。フレーム処理機能７０は、伝送された画像に補正を適用し、画像センサ１８から選択された画像をフレームメモリ機能に向ける。他の電子的な要素と同様に、カメラ１０のフレームメモリ７２は、１つの物理的なユニット内で、または１つのメモリデバイス内の別々の場所で、各カメラ１０内にそれぞれ見出され得る。分割ディスプレイまたはディスプレイ５０へのビデオ出力（複数可）６０を介したメモリ収集機能および分散機能は、それぞれのカメラ１０に専用のままである。この専用化は、本明細書および特許請求の範囲におけるディスプレイ５０、ビデオ出力６０、およびフレームメモリ７２に関する物理的および電子的な配置にもかかわらず、理解および参照されるべきである。
【００２１】
フレーム処理機能７０には、照明光の色の変化を補正して、正確なカラーの再現を保証する、ホワイトバランス処理もある。従来の内視鏡カメラと同様に、各カメラ１０は、白色の標的を撮像しながら、ユーザによってホワイトバランスされる。ホワイトバランス処理を受けるカメラに関連付けられた光源のみが、ホワイトバランス中に照明される。フレーム処理機能７０はまた、露光制御６４に向けられる画像輝度測定を提供する。画像輝度は、フレームごとに画像センサによって生成されるピクセル値から計算される。これらは、画像を構成するのと同じピクセル値である。この結果は、次のフレームの露光設定を選択するために使用される。露光設定は、画像センサの露光持続時間、光源強度、または光源のオン持続時間であってもよい。
【００２２】
フレームメモリ７２は、露光制御６４の事前選択されたパターンに従って、到来する正規化されたフレーム画像を廃棄または留保する。次いで、留保されたフレーム画像は、ビデオ出力６０に通信される。ディスプレイ５０は通常、６０フレーム／秒を必要とする。廃棄されたフレーム画像のため、新しいフレーム画像は、ディスプレイで必要とされるすべてのフレームに対して利用可能ではない場合がある。ビデオ出力６０は、フレームレート変換を使用して、フレームメモリ７２から最後に受信された、選択されたフレーム画像を、ディスプレイ５０の必要とされるフレームレートで提示する。ディスプレイ５０を、ビデオ出力（複数可）６０から複数の信号を受信する１つの分割画面モニタに合体させることもできる。
【００２３】
図６は、複数の内視鏡カメラ１０のタイミングおよびアクティブ化をもたらすための論理的処理を例示している。この処理は、外科手術の設定において有用な、カメラ１０間の光干渉を伴わない同時再生ビデオを発生させる。処理を開始するために、データリンクされた内視鏡カメラ１０をオンにする。各カメラは、他の１つ以上のリンクされたカメラ１０の状態を照会する。カメラ１０は、アクティブ化されたときに位置合わせされる、次にリードカメラになる最初のものに従う。カメラ１０の各々は、特定のカメラ構成のためにプログラムされ得るか、または各内視鏡カメラによって提供される識別に基づいて選択され得る様々な記憶されたカメラフォーマットを有し得る。図８は、図１０の例示的な露光タイミング図に関連付けられたカメラ配置のスタートアップについての制御タイミング図である。
【００２４】
始めるために、他のリンクされたカメラ１０のフォーマットの認識を備えたリードカメラ１０Ａは、それぞれのフレームメモリ７２および光源２０を各々アクティブ化するための、各カメラ露光制御６４の開始順序を定義する。各アクティブ化は、２つの光源２０が同時に直接採光を提供しないように、「排他的」である。「直接採光」という用語は、本明細書では、関連付けられたカメラ１０と整列して、そのカメラの視野を照明する採光を示すために使用される。直接採光を排他的に動作させることにより、リンクされた１つの内視鏡からの光源２０が、リンクされた別の内視鏡によってキャプチャされた視野の選択された画像フレームを過剰に露光することを防止する。次に、それぞれの光源２０のタイミングを合わせて、排他的に記録された、選択された画像フレームまたは連続画像フレームの視野を適切に照明する。ステップの中で、第１のカメラ１０Ａがリード内に確立されると、第２のカメラ１０Ｂはオンラインになり、その好ましいセンサ情報をデータリンク６２上でブロードキャストする。図９を参照すると、フレーム露光の終了時に、第１のカメラ１０Ａは、それ自体の光源２０のスイッチをオフにし、かつその光源２０をオンにして、フレームの露光を開始するように、他のカメラ１０Ｂに信号を送信する。カメラクロックが同期化される、すなわち、それらがデータリンク６２を介して同じタイミングソースから効果的に動作することを意味する。第２のカメラ１０Ｂのフレーム露光が完了し、その光源２０がオフになると、第１のカメラの光源２０が再びオンになり、その次のフレームを露光し、そのサイクルが繰り返される。フレームタイミングの最初の同期化が第１のカメラ１０Ａから第２のカメラ１０Ｂまで行われると、カメラ１０は、それらの露光制御６４を接続する高速クロック信号のみで続行することができる。実際には、同期化信号をフレームレートで第２のカメラ１０Ｂに送信し、データリンク６２の断続的な中断を補正する必要がある。したがって、次いで、データリンク６２は、リードカメラ１０Ａに基づいて、各カメラ露光制御６４の同期動作を可能にし続けることになる。図９は、図１０の例示的な露光タイミング図に関連付けられたカメラ配置の継続的な動作についての制御タイミング図である。
【００２５】
繰り返される連続した順序で追跡される、リードカメラ１０の露光制御６４および各カメラ１０のカメラ露光制御６４によって行われる同期化ルーチンが図６に例示されている。各カメラ１０は、事前選択されたフレームレートで画像センサ１８を駆動する。各カメラ露光制御６４は、光源２０をアクティブ化し、フレームメモリ７２内の照明された視野の選択された画像フレーム（複数可）をキャプチャする。各カメラ１０によってキャプチャされた、選択されたカメラ画像がそれぞれ読み取られ、フレームレート変換によって、各カメラ１０専用のディスプレイ５０への標準出力に変換される。したがって、継続的なビデオが、連続する画像選択に対して作成される。さらに、写真の輝度を監視する露光システム監視のシャッタードライバが、画像プロファイルの露光期間を調節する。代替的に、露光制御６４が、光の強度または光源のオン持続時間を変調し得る。
【００２６】
図７は、直接採光および補足的な背景照明の両方を用いて、複数の内視鏡カメラ１０のタイミングおよびアクティブ化をもたらすための論理的処理を例示している。この処理は、カメラ１０間の光干渉が最小な状態で、同時再生ビデオを発生させる。これは、キャプチャカメラに関連付けられた光源からの直接採光が、許容可能に露光された画像を生成するには十分ではない外科手術設定で有用である。図７および図１８に示されるような補足的な照明モードは、画像をキャプチャするカメラに関連付けられた光源以外の光源がオンであるという点で、図６の通常モードとは異なる。各カメラ１０の露光制御６４によって制御される処理は、露光が、変化するフレーム露光時間、光源の強度、または光源のオン持続期間のうちの１つによって補正されるまで、上述のように、および図７に示されるように、動作する。
【００２７】
一次処理は、選択されたフレーム画像をキャプチャするカメラ１０に関連付けられた光源２０の直接採光を除くすべてを単にオフにする、第１の「モード」である。しかしながら、補足的な採光の必要性は、図７のシステムで、選択されたフレーム画像を同時にキャプチャしないカメラ１０（複数可）に関連付けられた光源２０（複数可）を変調する、第２の「モード」よって適応され得る。露光補正が画像に適切な輝度または鮮明さを提供することができない場合、背景採光が、この第２の「モード」を通じて、選択されたフレーム画像を同時にキャプチャしないカメラ１０（複数可）に関連づけられた光源２０（複数可）によって提供される。「背景採光」という用語は、本明細書では、選択されたフレーム画像を同時にキャプチャしないカメラ１０（複数可）の光源２０からの光を示すために使用される。この第２のモードでは、光源が、補足として、直接採光の光強度から実質的に低減された光強度を提供することが好ましいであろう。背景採光の強度が、直接採光に関連付けられたフレーム画像キャプチャと干渉する場合、背景採光は、要求され得ないか、または取り消され得る。変調された背景採光は、単純な応答オン／オフであっても、繰り返し計算される画像輝度に応答する段階的な変調応答であってもよい。実際に、変調前の開始点として、露光強度の２０％で始まると推定される、選択された低い強度の背景採光を提供する、選択されたフレーム画像を同時にキャプチャしないカメラ１０（複数可）から開始することが優先される場合がある。
【００２８】
背景採光は、内視鏡の遠位端の相対的な位置決めに基づいて変化する効果を有するであろう。内視鏡間の視認角度および採光角度が９０°未満である場合、２つの内視鏡は、視野に向かって相補的な光を提供する可能性がある。鈍角では、背景採光は、視野を明るくしないが、画像センサにより多くの光強度を提供する場合がある。これは通常、好ましくない結果であろう。したがって、カメラのグラフィカルユーザインターフェース（ｇｒａｐｈｉｃａｌ  ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ＧＵＩ）を使用して、動作の第２のモードを手動で制御することが最も有利であり得る。次いで、オペレータは、背景モードの制御と併せて、内視鏡の向きを操作することができる。オペレータが、内視鏡の相対的な位置を再指向することによってビデオをより良く制御することができるため、より緩徐な露光制御フィードバックループを使用する自動的な第２のモードを使用することもできる。
【００２９】
図１０〜図１８は、ビデオフレーム画像選択および光源のアクティブ化が制御された状態の、内視鏡カメラ画像センサの露光タイミング図を例示している。画像センサ１８は、固定されたビデオフレームレートで、視野のビデオフレーム画像を継続的に発生させる。これらのフレーム画像は、これらの図の各カメラの露光タイミング図の頂部にある、「廃棄」の矢印７６および「使用」の矢印７８の両方によって示される。各カメラのカメラ露光制御６４は、使用の矢印７８によって示されるように、フレームメモリ内の選択されたフレーム画像をキャプチャする。残りの部分は、廃棄の矢印７６によって示されるように廃棄される。矢印の位置は、特定のフレームの最後のラインの露光の終了を示す。これは、必ずしも画像センサによるそのフレームの出力と一致するわけではない。図の各々にある２つまたは３つのデータリンクされたカメラ１０の各セットを見ると、カメラ露光制御６４は、繰り返しの連続した順序で、フレームメモリに１つ以上のフレーム画像をキャプチャすることが示されている。タイミングは、上述のように、データリンクを介してリードカメラ１０によって同期化される。カメラ露光制御６４は、フレーム画像の露光持続時間を制御することもできる。
【００３０】
光源２０もまた、カメラ露光制御６４によってタイミングおよび持続時間に関して同期化される。各光源２０は、関連付けられたフレームメモリ７２内で選択的にキャプチャされる、関連付けられた画像センサ１８によるビデオフレーム画像の発生と一致するように排他的にアクティブ化される。この排他的なアクティブ化も同様に、適切なフレーム露光に必要な光を提供するように、繰り返しの連続した順序で行われる。偶発的な過剰な露光を回避するために、各光源２０は、データリンクされたカメラ１０のうちの別のカメラが、関連付けられたフレームメモリ７２内で選択的にキャプチャされる、当該カメラ自体の関連付けられた画像センサ１８によってビデオフレーム画像を発生させている場合、非アクティブ化される。カメラ露光制御６４を用いて、適切な露光を維持するように、光源のアクティブ化持続時間および輝度を制御することもできる。
【００３１】
タイミングの同期化は、図１０に示されるように、２つのグローバルシャッター画像センサで簡単に行うことができる。各カメラの画像センサ１８によって検知された代替フレーム画像は、繰り返しの連続した順序で、フレームメモリ７２による保持のために選択される。２つのカメラでは、フレームメモリ７２による選択された保持は、単に繰り返し交互に起きる。光源２０は、結果として得られるビデオで使用するためにフレームメモリ７２によって選択的にキャプチャされるビデオ画像の発生中にアクティブ化されることが示されている（斜めの陰影）。したがって、フレームの選択が交互に起こり、フレームレートおよびタイミングが、光源のアクティブ化に伴って同期化される。フレームレート変換により、２つのディスプレイ５０の各々は、それぞれの視野の各選択されたフレーム画像のオリジナルおよびコピーを受信して、各カメラ１０から継続的なビデオ画像を作成する。図１０におけるグローバルシャッター画像センサの画像更新レートは、６０ｆｐｓの事前選択されたフレームレートで動作するビデオシステムに対して３０ｆｐｓである。
【００３２】
ローリングシャッターを有する画像センサ１８を使用すると、センサがすべてのラスタラインを発生させるために余分なフレーム時間を必要とするため、各カメラに対するフレームレートが半減する。図１１は、各々がローリングシャッター画像センサ１８を有する、２つのカメラ１０を使用するシステムを例示している。再び、各カメラの画像センサ１８によって検知された代替フレーム画像が、フレームメモリ７２による保持のために選択される。光源２０は、フレームメモリ７２によるキャプチャのために選択されたフレーム画像の発生中にアクティブ化されることが示されている。フレームの選択が交互に起こり、フレームレートおよびタイミングが同期化される。フレームレート変換により、２つのディスプレイ５０の各々は、それぞれの視野の各選択されたフレーム画像のオリジナルおよび３つのコピーを受信して、各カメラ１０から継続的なビデオ画像を作成する。画像更新レートは、６０ｆｐｓの事前選択されたフレームレートで動作するビデオシステムに対して１５ｆｐｓである。
【００３３】
図１２〜図１８は、図１０および図１１のより均一な配置のものを超えて、各図で識別されるように、２つのカメラ１０に対して選択された、画像センサ１８、画像露光タイミング、および連続画像の数の変動を表す、露光タイミング図を例示している。画像センサの配置は、グローバルシャッター、ローリングシャッター、およびグローバルリセットを有するローリングシャッターの組み合わせの使用を示している。露光制御の変動は、図１１、図１２、および図１５に例示されている。図１３および図１５は、露光制御を使用して、６０ｆｐｓの事前選択されたフレームレートで動作するビデオシステムに対して２０ｆｐｓの画像更新レートを可能にする。図１４は、グローバルシャッターを有するセンサが、ローリングシャッターを有するセンサのタイミングに従わなければならない、連続フレームの選択を例示している。図１６は、一方のカメラ１０Ｂを例示しており、カメラ１０Ｂは、もう一方のカメラ１０Ａの整数倍のフレームレートで動作する。図１７は、グローバルシャッターを有するカメラを使用した３つの内視鏡の露光タイミング図を例示している。図１８は、図１６の配置を用いた、カメラ１０Ｂに対する２つの強度およびタイミングモードの使用を例示している。
【００３４】
したがって、外科手術部位における、光干渉を伴わない、ビデオカメラを有する複数の照明内視鏡の使用を可能にする、医療用撮像システムが本明細書に開示される。本発明の実施形態および用途が示され、かつ説明されているが、当業者には、本明細書における本発明の概念から逸脱することなく、より多くの修正例が可能であることが明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲の趣旨を除いて制限されるべきではない。
下記は、本願の出願当初に記載の発明である。
＜請求項１＞
医療処置において２つの内視鏡を使用するための処理であって、各内視鏡が、それぞれの視野の画像センサ、ビデオ出力、および前記それぞれの視野の第１のモードの直接採光を有する光源、を含み、前記処理が、
外科手術部位に前記内視鏡を位置決めするステップと、
前記２つの内視鏡の前記画像センサ間のタイミングを同期化するステップと、
前記画像センサの各々でビデオフレーム画像を検知するステップと、
検知されたビデオフレーム画像を、前記２つの画像センサから交互に選択するステップと、
前記それぞれの内視鏡の前記選択され、検知されたビデオフレーム画像のみに対して、前記第１のモードの直接採光を提供して、前記それぞれの視野を照明するように、前記光源の前記第１のモードをアクティブ化および非アクティブ化するステップと、
前記選択されたビデオフレーム画像を前記それぞれのビデオ出力に通信するステップと、を含む、処理。
＜請求項２＞
各画像センサからの前記選択され、検知されたビデオフレーム画像を別々に保存するステップであって、前記選択されたビデオフレーム画像を伝送する前記ステップが、各保存された、選択され、検知されたビデオ画像の最後に保存された、選択されたビデオフレーム画像を伝送することを含む、保存するステップと、
前記選択されたビデオフレーム画像を前記それぞれのビデオ出力に通信するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の処理。
＜請求項３＞
各内視鏡の前記光源が、第２のモードの背景採光を有し、
前記内視鏡の各々の前記光源が、未選択の検知されたビデオフレーム画像の前記検知を前記第２のモードの背景採光で照明するステップをさらに含む、請求項１に記載の処理。
＜請求項４＞
医療用撮像システムであって、
第１の遠位端、第１のビデオカメラ、および第１の光源、を含む、第１の内視鏡であって、前記第１のビデオカメラが、前記第１の遠位端からの第１の視野、前記第１の視野のビデオフレーム画像を継続的に検知する第１の画像センサ、および検知されたビデオフレーム画像を収集することができる第１のフレームメモリ、を有し、前記第１の光源が、前記第１の内視鏡の前記遠位端からの前記第１の視野を照明することができ、前記第１の光源が、直接採光を提供する第１のモードを含む、第１の内視鏡と、
第２の遠位端、第２のビデオカメラ、および第２の光源、を含む、第２の内視鏡であって、前記第２のビデオカメラが、前記第２の遠位端からの第２の視野、前記第２の視野のビデオフレーム画像を継続的に検知する第２の画像センサ、および検知されたビデオフレーム画像を収集することができる第２のフレームメモリ、を有し、前記第２の光源が、前記第２の内視鏡の前記第２の遠位端からの前記第２の視野を照明することができ、前記第２の光源が、直接採光を提供する前記第１のモードを含む、第２の内視鏡と、
前記第１の内視鏡と前記第２の内視鏡との間のデータリンクを含む制御システムと、を備え、前記制御システムが、前記第１および第２の視野の前記検知されたビデオフレーム画像をそれぞれ収集または廃棄するために、前記第１および第２のフレームメモリの各々を制御し、前記第１および第２の視野の前記フレーム画像を交互に収集するために、前記第１および第２のフレームメモリを同期化し、前記第１および第２の視野を交互に第１のモードで照明するために、前記第１および第２の光源を同期化し、前記第１の光源の前記第１のモードが、前記第２のビデオカメラの前記画像センサが前記第２の内視鏡の前記フレームメモリによって収集されるように選択されたビデオフレーム画像を検知している場合に、非アクティブ化され、前記第２の光源の前記第１のモードが、前記第１のビデオカメラの前記画像センサが前記第１の内視鏡の前記フレームメモリによって収集されるように選択されたビデオフレーム画像を検知している場合に、非アクティブ化される、医療用撮像システム。
＜請求項５＞
少なくとも前記第１の光源が、背景採光を選択的に提供する第２のモードをさらに含み、前記第１の光源の前記第２のモードが、前記第２のビデオカメラの前記画像センサが前記第２のビデオカメラの前記フレームメモリによってキャプチャされるように選択されたビデオフレーム画像を収集している場合に、オンにされる、請求項４に記載の医療用撮像システム。
＜請求項６＞
前記制御システムが、前記第１および第２のビデオカメラの各々の中に露光制御を有するカメラ制御ユニットを含み、前記データリンクが、前記カメラ制御ユニット間である、請求項４に記載の医療用撮像システム。
＜請求項７＞
前記露光制御の第１の露光制御が、繰り返しの連続した順序で、前記光源および前記それぞれのフレームメモリの各々のアクティブ化を同期化する、請求項６に記載の医療用撮像システム。
＜請求項８＞
前記露光制御の各々が、前記画像センサフレームレートのビデオキャプチャプロファイルと、前記選択されたフレーム画像のシーケンスと、それぞれのフレームメモリを各々排他的にアクティブ化するための光源持続時間と、を有する、請求項６に記載の医療用撮像システム。
＜請求項９＞
各カメラが、グローバルシャッター、ローリングシャッター、およびグローバルリセットを有するローリングシャッターからなる群から選択されるシャッターをさらに含む、請求項４に記載の医療用撮像システム。
＜請求項１０＞
前記ビデオカメラが各々、ビデオフレームレートを有するビデオ出力をさらに含み、前記フレームメモリの各々が、前記ビデオフレームレートで前記最後に受信した選択されたビデオ画像を前記ビデオ出力に提示する、請求項４に記載の医療用撮像システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療処置において２つの内視鏡を使用するための処理であって、各内視鏡が、それぞれの視野の画像センサ、ビデオ出力、および前記それぞれの視野の第１のモードの直接採光を有する光源、を含み、前記処理が、
外科手術部位に前記内視鏡を位置決めするステップと、
前記２つの内視鏡の前記画像センサ間のタイミングを同期化するステップと、
前記画像センサの各々でビデオフレーム画像を検知するステップと、
検知されたビデオフレーム画像を、前記２つの画像センサから交互に選択するステップと、
前記それぞれの内視鏡の前記選択され、検知されたビデオフレーム画像のみに対して、前記第１のモードの直接採光を提供して、前記それぞれの視野を照明するように、前記光源の前記第１のモードをアクティブ化および非アクティブ化するステップと、
前記選択されたビデオフレーム画像を前記それぞれのビデオ出力に通信するステップと、を含む、処理。
【請求項２】
各画像センサからの前記選択され、検知されたビデオフレーム画像を別々に保存するステップであって、前記通信するステップが、各保存された、選択され、検知されたビデオ画像の最後に保存された、選択されたビデオフレーム画像を伝送することを含む、保存するステップと、
前記選択されたビデオフレーム画像を前記それぞれのビデオ出力に通信するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の処理。
【請求項３】
各内視鏡の前記光源が、第２のモードの背景採光を有し、
前記内視鏡の各々の前記光源が、未選択の検知されたビデオフレーム画像の前記検知を前記第２のモードの背景採光で照明するステップをさらに含む、請求項１に記載の処理。
【請求項４】
医療用撮像システムであって、
第１の遠位端、第１のビデオカメラ、および第１の光源、を含む、第１の内視鏡であって、前記第１のビデオカメラが、前記第１の遠位端からの第１の視野、前記第１の視野のビデオフレーム画像を継続的に検知する第１の画像センサ、および検知されたビデオフレーム画像を収集することができる第１のフレームメモリ、を有し、前記第１の光源が、前記第１の内視鏡の前記遠位端からの前記第１の視野を照明することができ、前記第１の光源が、直接採光を提供する第１のモードを含む、第１の内視鏡と、
第２の遠位端、第２のビデオカメラ、および第２の光源、を含む、第２の内視鏡であって、前記第２のビデオカメラが、前記第２の遠位端からの第２の視野、前記第２の視野のビデオフレーム画像を継続的に検知する第２の画像センサ、および検知されたビデオフレーム画像を収集することができる第２のフレームメモリ、を有し、前記第２の光源が、前記第２の内視鏡の前記第２の遠位端からの前記第２の視野を照明することができ、前記第２の光源が、直接採光を提供する前記第１のモードを含む、第２の内視鏡と、
前記第１の内視鏡と前記第２の内視鏡との間のデータリンクを含む制御システムと、を備え、前記制御システムが、前記第１および第２の視野の前記検知されたビデオフレーム画像をそれぞれ収集または廃棄するために、前記第１および第２のフレームメモリの各々を制御し、前記第１および第２の視野の前記フレーム画像を交互に収集するために、前記第１および第２のフレームメモリを同期化し、前記第１および第２の視野を交互に第１のモードで照明するために、前記第１および第２の光源を同期化し、前記第１の光源の前記第１のモードが、前記第２のビデオカメラの前記画像センサが前記第２の内視鏡の前記フレームメモリによって収集されるように選択されたビデオフレーム画像を検知している場合に、非アクティブ化され、前記第２の光源の前記第１のモードが、前記第１のビデオカメラの前記画像センサが前記第１の内視鏡の前記フレームメモリによって収集されるように選択されたビデオフレーム画像を検知している場合に、非アクティブ化される、医療用撮像システム。
【請求項５】
少なくとも前記第１の光源が、背景採光を選択的に提供する第２のモードをさらに含み、前記第１の光源の前記第２のモードが、前記第２のビデオカメラの前記画像センサが前記第２のビデオカメラの前記フレームメモリによってキャプチャされるように選択されたビデオフレーム画像を収集している場合に、オンにされる、請求項４に記載の医療用撮像システム。
【請求項６】
前記制御システムが、前記第１および第２のビデオカメラの各々の中に露光制御を有するカメラ制御ユニットを含み、前記データリンクが、前記カメラ制御ユニット間である、請求項４に記載の医療用撮像システム。
【請求項７】
前記露光制御の第１の露光制御が、繰り返しの連続した順序で、前記光源および前記それぞれのフレームメモリの各々のアクティブ化を同期化する、請求項６に記載の医療用撮像システム。
【請求項８】
前記露光制御の各々が、前記画像センサフレームレートのビデオキャプチャプロファイルと、前記選択されたフレーム画像のシーケンスと、それぞれのフレームメモリを各々排他的にアクティブ化するための光源持続時間と、を有する、請求項６に記載の医療用撮像システム。
【請求項９】
各カメラが、グローバルシャッター、ローリングシャッター、およびグローバルリセットを有するローリングシャッターからなる群から選択されるシャッターをさらに含む、請求項４に記載の医療用撮像システム。
【請求項１０】
前記ビデオカメラが各々、ビデオフレームレートを有するビデオ出力をさらに含み、前記フレームメモリの各々が、前記ビデオフレームレートで前記最後に受信した選択されたビデオ画像を前記ビデオ出力に提示する、請求項４に記載の医療用撮像システム。
【国際調査報告】
2021530320.tif 000021