(57)【要約】【課題】暗電流補正を確実に行うことができる撮像装置および電子内視鏡装置を提供すること。【解決手段】電子内視鏡装置１は、可撓管およびその可撓管の先端部に設置されたＣＣＤイメージセンサ３を有するビデオスコープ５と、ＣＣＤイメージセンサ３から読み出される画素信号等の各信号を処理するとともに光源ユニットが一体的に設けられたプロセッサ４とを備えている。フリーズボタン５７が押圧されると、観察部位の静止画像がモニタ６に表示されるが、この場合は、ＣＣＤイメージセンサ３から、１回の露光により得られる１フレーム分の全画素信号が読み出される。すなわち、奇数行の補正前の画素信号、偶数行の補正前の画素信号、奇数行の画素信号を補正（暗電流補正）する際に用いる補正信号および偶数行の画素信号を補正する際に用いる補正信号が順次読み出される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直方向および水平方向に並び撮像面上の画素を構成する複数の光電変換素子を有する固体撮像素子と、
垂直方向に隣接する２つの前記光電変換素子で受光して得られる信号を加算して出力する場合と、奇数行の前記光電変換素子で受光して得られる信号と偶数行の前記光電変換素子で受光して得られる信号との一方を出力する場合とを選択可能で、前記固体撮像素子から信号を出力させる画素信号生成手段と、
前記固体撮像素子から出力された信号を補正する補正手段と、
光が前記固体撮像素子の撮像面に入射することを阻止する遮光手段とを備え、
前記固体撮像素子から１回の露光により得られる全画素信号を出力させる際、第１の期間において、前記固体撮像素子の撮像面に対して露光を行い、
前記第１の期間の後で該第１の期間と同一の長さの第２の期間において、前記遮光手段の作動により前記固体撮像素子の撮像面に光が入射しない状態で、前記画素信号生成手段により、前記固体撮像素子の奇数行の前記各光電変換素子と偶数行の前記各光電変換素子との一方から信号を第１の補正前画素信号として読み出して取得し、
前記第２の期間の後で該第２の期間と同一の長さの第３の期間において、前記遮光手段の作動により前記固体撮像素子の撮像面に光が入射しない状態で、前記画素信号生成手段により、前記固体撮像素子の前記各光電変換素子から信号を読み出し、垂直方向に隣接する２つの前記光電変換素子から読み出した前記信号を加算し、第２の補正前画素信号を取得し、
前記第３の期間の後で該第３の期間と同一の長さの第４の期間において、前記遮光手段の作動により前記固体撮像素子の撮像面に光が入射しない状態で、前記画素信号生成手段により、前記固体撮像素子の奇数行の前記各光電変換素子と偶数行の前記各光電変換素子とのうち、前記第１の補正前画素信号の読み出し元と同じ行の前記各光電変換素子から信号を第１の補正信号として読み出して取得し、
前記第４の期間の後で該第４の期間と同一の長さの第５の期間において、前記画素信号生成手段により、前記固体撮像素子の前記各光電変換素子から信号を読み出し、前記第２の補正前画素信号を取得する場合と加算される前記信号の読み出し元の前記光電変換素子が同じになるようにして、垂直方向に隣接する２つの前記光電変換素子から読み出した前記信号を加算し、第２の補正信号を取得し、
前記補正手段は、前記第１の補正信号を用いて前記第１の補正前画素信号を補正し、奇数行の画素信号と偶数行の画素信号との一方を得、前記第２の補正信号を用いて前記第２の補正前画素信号を補正し、前記奇数行の画素信号と前記偶数行の画素信号との他方を得るよう構成されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
動画像用の補正信号を作成する補正信号作成手段を有し、
前記固体撮像素子から１回の露光により得られる全画素信号を出力させる際、前記第５の期間においては、前記遮光手段の作動により前記固体撮像素子の撮像面に光が入射しない状態とし、
前記第５の期間の後で該第５の期間と同一の長さの第６の期間において、前記画素信号生成手段により、前記固体撮像素子の奇数行の前記各光電変換素子と偶数行の前記各光電変換素子とのうち、前記第１の補正前画素信号の読み出し元と異なる行の前記各光電変換素子から信号を第３の補正信号として読み出して取得し、
前記補正信号作成手段は、前記第１の補正信号と前記第３の補正信号とに基づいて、動画像用の補正信号を作成するよう構成されている請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記固体撮像素子から１回の露光により得られる全画素信号を出力させる際、前記第５の期間および前記第５の期間の後で該第５の期間と同一の長さの第６の期間においては、前記遮光手段の作動により前記固体撮像素子の撮像面に光が入射しない状態とし、
前記第６の期間と前記第６の期間の後で該第６の期間と同一の長さの第７の期間との一方において、前記画素信号生成手段により、前記固体撮像素子の前記各光電変換素子から信号を読み出し、前記第２の補正前画素信号を取得する場合と加算される前記信号の読み出し元の前記光電変換素子が同じになるようにして、垂直方向に隣接する２つの前記光電変換素子から読み出した前記信号を加算し、第３の補正信号を取得し、
前記第６の期間と前記第７の期間との他方において、前記画素信号生成手段により、前記固体撮像素子の前記各光電変換素子から信号を読み出し、前記第２の補正前画素信号を取得する場合に対して加算される前記信号の読み出し元の前記光電変換素子が１行ずつずれるようにして、垂直方向に隣接する２つの前記光電変換素子から読み出した前記信号を加算し、第４の補正信号を取得し、
前記第３の補正信号および前記第４の補正信号を動画像用の補正信号とするよう構成されている請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１の補正前画素信号の補正は、該第１の補正前画素信号から前記第１の補正信号を減算することであり、前記第２の補正前画素信号の補正は、該第２の補正前画素信号から前記第２の補正信号を減算することである請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記固体撮像素子は、イエローの色要素、シアンの色要素、マゼンタの色要素およびグリーンの色要素が市松状に並べられた補色カラーフィルタが前記撮像面上に設けられたＣＣＤイメージセンサである請求項１ないし４のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項６】
前記遮光手段は、前記固体撮像素子の撮像面に入射する光を遮断する遮光部材、または、光源から出射した光を遮断する遮光部材を有する請求項１ないし５のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の撮像装置と、
被写体を照明する照明光を射出する光源とを備えることを特徴とする電子内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置および電子内視鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置を備える電子内視鏡装置では、電子内視鏡の先端部に、イエロー（Ｙｅ）、シアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍｇ）およびグリーン（Ｇ）の各色要素（着色部）が市松状に並べられた補色カラーフィルタが撮像面上に設けられたインターライン型のＣＣＤイメージセンサ（補色ＣＣＤイメージセンサ）が設置されている。ＣＣＤイメージセンサは、撮像面上の画素を構成し、行列状に配置された（垂直方向および水平方向に並ぶ）複数のフォトダイオードを有しており、補色カラーフィルタは、各色要素が、それぞれ、そのフォトダイオードに対応するよう配置されている。
【０００３】
電子内視鏡装置で補色ＣＣＤイメージセンサが用いられる理由は、補色ＣＣＤイメージセンサは、原色カラーフィルタが撮像面上に設けられたＣＣＤイメージセンサ（原色ＣＣＤイメージセンサ）に比べ、感度を高くできる等、電子内視鏡装置において有利な点を多く有するためである。
【０００４】
このような電子内視鏡装置では、観察部位（被写体）の動画像（動画の電子画像）をモニタに表示するとともに、１回の露光による１フレーム分の静止画像（静止画の電子画像）を表示、記憶（記録）することもできる。
【０００５】
動画像を表示する場合は、補色ＣＣＤイメージセンサから画素信号を読み出す際、垂直方向に隣接する２つのフォトダイオードから読み出した画素信号が加算される。すなわち、露光後、１行目の画素信号と２行目の画素信号の混合信号、３行目の画素信号と４行目の画素信号の混合信号、・・・が、第１（奇数）フィールドの画素信号として読み出され、この間に、次の露光がなされ、その後、２行目の画素信号と３行目の画素信号の混合信号、４行目の画素信号と５行目の画素信号の混合信号、・・・が、第２（偶数）フィールドの画素信号として読み出される。
【０００６】
一方、静止画像を表示、記憶する場合は、補色ＣＣＤイメージセンサから１回の露光による１フレーム分の全画素信号を出力させるが、その際は、奇数行の画素信号、偶数行の画素信号がそれぞれ１フィールド期間（例えば１／６０秒の期間）ごとに読み出される（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
すなわち、まず、１／６０秒の期間内での露光により画素信号が得られ、次の１／６０秒の期間内に奇数行の画素信号が読み出され、更に、次の１／６０秒の期間内に偶数行の画素信号が読み出される。但し、奇数行の画素信号を読み出している間の露光を防止するため、露光完了後、偶数行の画素信号の読み出しを開始するまでの期間、光源から出射した光をシャッタで遮断する。
【０００８】
なお、補色ＣＣＤイメージセンサは、その構成上、各行の画素信号を、１行目の画素信号、２行目の画素信号、３行目の画素信号のように、順番に読み出すことはできない。
【０００９】
得られた奇数行の画素信号および偶数行の画素信号は、所定の信号処理がなされ、これにより、１フレームの映像データ（画像データ）が作成される。このようにして、１／６０秒の期間内の１回の露光によって得られる画素信号から１フレームの映像データが作成され、また、異なる２色の色要素を透過して得られる画素信号を混合しないので、画質の向上が図れ、高解像度のブレのない静止画像が得られる。
【００１０】
しかしながら、前記従来の電子内視鏡装置では、各画素に対応する暗電流によるノイズ成分を検出して補正信号を取得し、その補正信号を用いた暗電流補正はなされてなかった。その理由は、用いる補色ＣＣＤイメージセンサの構成上、前記各画素に対応する暗電流補正を行うことは困難であったからである。
【００１１】
また、奇数行の画素信号には、約１／６０秒の期間分の暗電流によるノイズ成分が含まれるが、その奇数行の画素信号を読み出している間に、偶数行の画素信号には、さらに、暗電流によるノイズ成分が蓄積されてゆくので、偶数行の画素信号には、前記奇数行の画素信号の場合の２倍である約１／３０秒の期間分の暗電流によるノイズ成分が含まれることとなる。
【００１２】
このように、従来の電子内視鏡装置では、暗電流補正はなされておらず、しかも、奇数行の画素信号に含まれる暗電流によるノイズ成分と、偶数行の画素信号に含まれる暗電流によるノイズ成分とは、約２倍異なるので、静止画像の品質、特に、色が劣化してしまうという問題がある。
【００１３】
また、電子内視鏡装置は、その電子内視鏡の先端部を体内に挿入して使用するものであるが、体内の温度は、体外の温度よりも高く、暗電流は、温度が高いほど大きくなるので、その暗電流による影響は、非常に大きい。
【００１４】
なお、奇数行の画素信号に含まれる暗電流によるノイズ成分と、偶数行の画素信号に含まれる暗電流によるノイズ成分とは、生成される期間が２倍違うので、それぞれの暗電流によるノイズ成分を除去（補正）するのは、困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特許第３２９８７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、暗電流補正を確実に行うことができる撮像装置および電子内視鏡装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
このような目的は、下記（１）〜（７）の本発明により達成される。
（１）  垂直方向および水平方向に並び撮像面上の画素を構成する複数の光電変換素子を有する固体撮像素子と、
垂直方向に隣接する２つの前記光電変換素子で受光して得られる信号を加算して出力する場合と、奇数行の前記光電変換素子で受光して得られる信号と偶数行の前記光電変換素子で受光して得られる信号との一方を出力する場合とを選択可能で、前記固体撮像素子から信号を出力させる画素信号生成手段と、
前記固体撮像素子から出力された信号を補正する補正手段と、
光が前記固体撮像素子の撮像面に入射することを阻止する遮光手段とを備え、
前記固体撮像素子から１回の露光により得られる全画素信号を出力させる際、第１の期間において、前記固体撮像素子の撮像面に対して露光を行い、
前記第１の期間の後で該第１の期間と同一の長さの第２の期間において、前記遮光手段の作動により前記固体撮像素子の撮像面に光が入射しない状態で、前記画素信号生成手段により、前記固体撮像素子の奇数行の前記各光電変換素子と偶数行の前記各光電変換素子との一方から信号を第１の補正前画素信号として読み出して取得し、
前記第２の期間の後で該第２の期間と同一の長さの第３の期間において、前記遮光手段の作動により前記固体撮像素子の撮像面に光が入射しない状態で、前記画素信号生成手段により、前記固体撮像素子の前記各光電変換素子から信号を読み出し、垂直方向に隣接する２つの前記光電変換素子から読み出した前記信号を加算し、第２の補正前画素信号を取得し、
前記第３の期間の後で該第３の期間と同一の長さの第４の期間において、前記遮光手段の作動により前記固体撮像素子の撮像面に光が入射しない状態で、前記画素信号生成手段により、前記固体撮像素子の奇数行の前記各光電変換素子と偶数行の前記各光電変換素子とのうち、前記第１の補正前画素信号の読み出し元と同じ行の前記各光電変換素子から信号を第１の補正信号として読み出して取得し、
前記第４の期間の後で該第４の期間と同一の長さの第５の期間において、前記画素信号生成手段により、前記固体撮像素子の前記各光電変換素子から信号を読み出し、前記第２の補正前画素信号を取得する場合と加算される前記信号の読み出し元の前記光電変換素子が同じになるようにして、垂直方向に隣接する２つの前記光電変換素子から読み出した前記信号を加算し、第２の補正信号を取得し、
前記補正手段は、前記第１の補正信号を用いて前記第１の補正前画素信号を補正し、奇数行の画素信号と偶数行の画素信号との一方を得、前記第２の補正信号を用いて前記第２の補正前画素信号を補正し、前記奇数行の画素信号と前記偶数行の画素信号との他方を得るよう構成されていることを特徴とする撮像装置。
【００１８】
これにより、補色カラーフィルタが撮像面上に設けられたＣＣＤイメージセンサ（補色ＣＣＤイメージセンサ）や、補色ＣＣＤイメージセンサと同様の動作をする固体撮像素子から１回の露光により得られる全画素信号を読み出す場合、奇数行の画素信号および偶数行の画素信号のそれぞれについて、確実に暗電流補正を行うことができる。これによって、静止画像の場合、奇数行の画素信号および偶数行の画素信号のそれぞれから暗電流によるノイズ成分を確実に除去することができ、良好な静止画像を得ることができる。
【００１９】
また、動画像の場合、原色カラーフィルタが撮像面上に設けられたＣＣＤイメージセンサ（原色ＣＣＤイメージセンサ）を用いる場合に比べ、感度を高くすることができ、また、固体撮像素子から画素信号を読み出す際の読み出し時間を短くすることができる。
【００２０】
（２）  動画像用の補正信号を作成する補正信号作成手段を有し、
前記固体撮像素子から１回の露光により得られる全画素信号を出力させる際、前記第５の期間においては、前記遮光手段の作動により前記固体撮像素子の撮像面に光が入射しない状態とし、
前記第５の期間の後で該第５の期間と同一の長さの第６の期間において、前記画素信号生成手段により、前記固体撮像素子の奇数行の前記各光電変換素子と偶数行の前記各光電変換素子とのうち、前記第１の補正前画素信号の読み出し元と異なる行の前記各光電変換素子から信号を第３の補正信号として読み出して取得し、
前記補正信号作成手段は、前記第１の補正信号と前記第３の補正信号とに基づいて、動画像用の補正信号を作成するよう構成されている上記（１）に記載の撮像装置。
【００２１】
これにより、動画像の場合、画素信号について、確実に暗電流補正を行うことができる。すなわち、画素信号から暗電流によるノイズ成分を確実に除去することができ、良好な動画像を得ることができる。
【００２２】
（３）  前記固体撮像素子から１回の露光により得られる全画素信号を出力させる際、前記第５の期間および前記第５の期間の後で該第５の期間と同一の長さの第６の期間においては、前記遮光手段の作動により前記固体撮像素子の撮像面に光が入射しない状態とし、
前記第６の期間と前記第６の期間の後で該第６の期間と同一の長さの第７の期間との一方において、前記画素信号生成手段により、前記固体撮像素子の前記各光電変換素子から信号を読み出し、前記第２の補正前画素信号を取得する場合と加算される前記信号の読み出し元の前記光電変換素子が同じになるようにして、垂直方向に隣接する２つの前記光電変換素子から読み出した前記信号を加算し、第３の補正信号を取得し、
前記第６の期間と前記第７の期間との他方において、前記画素信号生成手段により、前記固体撮像素子の前記各光電変換素子から信号を読み出し、前記第２の補正前画素信号を取得する場合に対して加算される前記信号の読み出し元の前記光電変換素子が１行ずつずれるようにして、垂直方向に隣接する２つの前記光電変換素子から読み出した前記信号を加算し、第４の補正信号を取得し、
前記第３の補正信号および前記第４の補正信号を動画像用の補正信号とするよう構成されている上記（１）に記載の撮像装置。
【００２３】
これにより、動画像の場合、画素信号について、確実に暗電流補正を行うことができる。すなわち、画素信号から暗電流によるノイズ成分を確実に除去することができ、良好な動画像を得ることができる。
【００２４】
（４）  前記第１の補正前画素信号の補正は、該第１の補正前画素信号から前記第１の補正信号を減算することであり、前記第２の補正前画素信号の補正は、該第２の補正前画素信号から前記第２の補正信号を減算することである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の撮像装置。
【００２５】
これにより、奇数行の画素信号および偶数行の画素信号のそれぞれから暗電流によるノイズ成分を確実に除去することができ、良好な静止画像を得ることができる。
【００２６】
（５）  前記固体撮像素子は、イエローの色要素、シアンの色要素、マゼンタの色要素およびグリーンの色要素が市松状に並べられた補色カラーフィルタが前記撮像面上に設けられたＣＣＤイメージセンサである上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の撮像装置。
【００２７】
これにより、動画像の場合、原色ＣＣＤイメージセンサを用いる場合に比べ、感度を高くすることができ、また、補色ＣＣＤイメージセンサから画素信号を読み出す際の読み出し時間を短くすることができる。
【００２８】
（６）  前記遮光手段は、前記固体撮像素子の撮像面に入射する光を遮断する遮光部材、または、光源から出射した光を遮断する遮光部材を有する上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の撮像装置。
【００２９】
これにより、簡易な構成で、光が固体撮像素子の撮像面に入射することを阻止することができる。
【００３０】
（７）  上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の撮像装置と、
被写体を照明する照明光を射出する光源とを備えることを特徴とする電子内視鏡装置。
【００３１】
これにより、奇数行の画素信号および偶数行の画素信号のそれぞれから暗電流によるノイズ成分を確実に除去することができ、良好な静止画像を得ることができる電子内視鏡装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、補色カラーフィルタが撮像面上に設けられたＣＣＤイメージセンサ（補色ＣＣＤイメージセンサ）や、補色ＣＣＤイメージセンサと同様の動作をする固体撮像素子から１回の露光により得られる全画素信号を読み出す場合、奇数行の画素信号および偶数行の画素信号のそれぞれについて、確実に暗電流補正を行うことができる。これにより、静止画像の場合、奇数行の画素信号および偶数行の画素信号のそれぞれから暗電流によるノイズ成分を確実に除去することができ、良好な静止画像を得ることができる。
【００３３】
また、動画像の場合、原色カラーフィルタが撮像面上に設けられたＣＣＤイメージセンサ（原色ＣＣＤイメージセンサ）を用いる場合に比べ、感度を高くすることができ、また、固体撮像素子から画素信号を読み出す際の読み出し時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の電子内視鏡装置の第１実施形態における主要部を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電子内視鏡装置のロータリシャッタの平面図である。
【図３】図１に示す電子内視鏡装置のチョッパの平面図である。
【図４】図１に示す電子内視鏡装置のＣＣＤイメージセンサに設けられた補色カラーフィルタを模式的に示す図である。
【図５】図１に示す電子内視鏡装置のＣＣＤイメージセンサを模式的に示す図である。
【図６】図１に示す電子内視鏡装置のＣＣＤイメージセンサからの信号の読み出しを説明するためのそのＣＣＤイメージセンサを模式的に示す図である。
【図７】図１に示す電子内視鏡装置のＣＣＤイメージセンサからの信号の読み出しを説明するためのそのＣＣＤイメージセンサを模式的に示す図である。
【図８】図１に示す電子内視鏡装置のＣＣＤイメージセンサからの信号の読み出しを説明するための図である。
【図９】図１に示す電子内視鏡装置のＣＣＤイメージセンサからの信号の読み出しを説明するためのそのＣＣＤイメージセンサを模式的に示す図である。
【図１０】本発明の電子内視鏡装置の第２実施形態におけるＣＣＤイメージセンサからの信号の読み出しを説明するための図である。
【図１１】本発明の電子内視鏡装置の第２実施形態におけるＣＣＤイメージセンサからの信号の読み出しを説明するためのそのＣＣＤイメージセンサを模式的に示す図である。
【図１２】本発明の電子内視鏡装置の第３実施形態におけるＣＣＤイメージセンサからの信号の読み出しを説明するための図である。
【図１３】本発明の電子内視鏡装置の第４実施形態における制御動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の撮像装置およびその撮像装置を備える本発明の電子内視鏡装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３６】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の電子内視鏡装置の第１実施形態における主要部を示すブロック図、図２は、図１に示す電子内視鏡装置のロータリシャッタの平面図、図３は、図１に示す電子内視鏡装置のチョッパの平面図、図４は、図１に示す電子内視鏡装置のＣＣＤイメージセンサに設けられた補色カラーフィルタを模式的に示す図、図５は、図１に示す電子内視鏡装置のＣＣＤイメージセンサを模式的に示す図、図６および図７は、図１に示す電子内視鏡装置のＣＣＤイメージセンサからの信号の読み出しを説明するためのそのＣＣＤイメージセンサを模式的に示す図、図８は、図１に示す電子内視鏡装置のＣＣＤイメージセンサからの信号の読み出しを説明するための図、図９は、図１に示す電子内視鏡装置のＣＣＤイメージセンサからの信号の読み出しを説明するためのそのＣＣＤイメージセンサを模式的に示す図である。
【００３７】
なお、以下では、図４および図５中の上下方向を「垂直方向（上下方向）」、左右方向を「水平方向（左右方向）」、上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」として説明を行う。
【００３８】
また、図６、図７および図９では、代表的に、１列分でかつ６行分のフォトダイオードが示されている（図１１も同様）。
【００３９】
図１に示すように、電子内視鏡装置１は、可撓管およびその可撓管の先端部に設置されたＣＣＤイメージセンサ（固体撮像素子）３を有するビデオスコープ（内視鏡）５と、ＣＣＤイメージセンサ３から読み出される画素信号等の各信号を処理するとともに光源ユニットが一体的に設けられたプロセッサ（光源装置）４とを備えている。ビデオスコープ５は、プロセッサ４に着脱自在に接続され、また、そのプロセッサ４には、観察部位（被写体）の画像（電子画像）等の表示を行うモニタ（表示手段）６が着脱自在に接続されるように構成されている。
【００４０】
プロセッサ４は、システムコントロール回路（制御手段）４１、フレームメモリ（記憶部）等を有するプロセッサ側信号処理回路４２、ランプ制御部（光源制御部）４３、観察部位（被写体）を照明する照明光（光）を出射するランプ（光源）４４、ロータリシャッタ４５、集光レンズ４６、モータドライバ４７、ＰＷＭ駆動回路（駆動部制御手段）４８およびチョッパ４９等を備えている。なお、ＰＷＭ駆動回路４８およびチョッパ４９により、光がＣＣＤイメージセンサ３の撮像面に入射することを阻止する遮光手段の主要部が構成される。
【００４１】
ビデオスコープ５は、前記ＣＣＤイメージセンサ３の他に、ライトガイド５１、スコープコントローラ（制御手段）５２、タイミングコントロール回路５３、ＣＣＤドライバ５４、増幅回路５５、フレームメモリ（記憶部）等を有する初期信号処理回路５６およびフリーズボタン５７等を備えている。
【００４２】
この電子内視鏡装置１では、プロセッサ４のランプ点灯スイッチ（図示せず）がオンになると、ランプ制御部４３からランプ４４へ電力（電源）が供給されてランプ４４が点灯する。ランプ４４から出射した光は、ロータリシャッタ４５、集光レンズ４６を介してビデオスコープ５内に設けられたライトガイド５１の入射端５１Ａに入射する。ライトガイド５１は、ランプ４４から出射した光をビデオスコープ５の先端側へ伝達する光ファイバー束であり、そのライトガイド５１により先端側に導かれた光は、出射端５１Ｂから出射し、拡散レンズである配光レンズ（図示せず）を介して観察部位（被写体）に照射される。
【００４３】
観察部位において反射した光は、対物レンズ（図示せず）を介してＣＣＤイメージセンサ３に到達し、観察部位の像がＣＣＤイメージセンサ３の撮像面（受光面）に形成される。
【００４４】
本実施形態では、カラー撮像方式として単板同時式が採用されている。また、ＣＣＤイメージセンサ３としては、インターライン型の補色ＣＣＤイメージセンサが用いられている。すなわち、ＣＣＤイメージセンサ３の撮像面上には、図４に示すイエロー（Ｙｅ）フィルタ領域、シアン（Ｃｙ）フィルタ領域、マゼンタ（Ｍｇ）フィルタ領域およびグリーン（Ｇ）フィルタ領域の各色要素（着色部）が市松状に並べられた補色カラーフィルタ３５が設けられている。また、補色カラーフィルタ３５は、各色要素が、それぞれ、ＣＣＤイメージセンサ３の撮像面上の各画素（フォトダイオード３１）に対応するよう配置されている。このＣＣＤイメージセンサ３では、補色カラーフィルタ３５を透過する光の色および量に応じた画素信号等の各信号が光電変換により生成される。
【００４５】
ＣＣＤイメージセンサ３の構成をさらに説明すると、図５に示すように、ＣＣＤイメージセンサ３は、撮像面上の画素を構成し、行列状に配置された（垂直方向および水平方向に並ぶ）複数のフォトダイオード（光電変換素子）３１と、複数の垂直転送ＣＣＤレジスタ（垂直転送レジスタ）３２と、水平転送ＣＣＤレジスタ（水平転送レジスタ）３３と、電荷／電圧変換部（出力アンプ）３４とを有している。
【００４６】
各垂直転送ＣＣＤレジスタ３２は、それぞれ、垂直方向（列方向）に沿って並設された複数の垂直転送用のＣＣＤ（Charge Coupled Device）３２１で構成されている。また、各垂直転送ＣＣＤレジスタ３２は、水平方向（行方向）に沿って並設されている。
【００４７】
また、水平転送ＣＣＤレジスタ３３は、水平方向に沿って並設された複数の水平転送用のＣＣＤ（図示せず）で構成されている。また、水平転送ＣＣＤレジスタ３３は、各垂直転送ＣＣＤレジスタ３２の下方に配置されている。
【００４８】
このＣＣＤイメージセンサ３、すなわち、電子シャッタ、各垂直転送ＣＣＤレジスタ３２および水平転送ＣＣＤレジスタ３３等は、それぞれ、ＣＣＤドライバ５４から出力される駆動信号等により作動する。また、垂直方向に隣接する２つのフォトダイオード３１で受光して得られる信号を加算して出力する場合と、奇数行のフォトダイオード３１で受光して得られる信号と偶数行のフォトダイオード３１で受光して得られる信号との一方を出力する場合とが選択されるように構成されている。
【００４９】
撮像の際は、電子シャッタの作動により、観察部位からの入射光が、所定時間、ＣＣＤイメージセンサ３の各フォトダイオード３１でそれぞれ受光され、光電変換される。これにより、例えば、画素信号（信号電荷）が生成され、その画素信号が、対応する垂直転送ＣＣＤレジスタ３２に転送される。そして、画素信号は、各垂直転送ＣＣＤレジスタ３２の作動により、各垂直転送ＣＣＤレジスタ３２から水平転送ＣＣＤレジスタ３３に転送され、水平転送ＣＣＤレジスタ３３の作動により、電荷／電圧変換部３４を介してＣＣＤイメージセンサ３から出力される。電荷／電圧変換部３４では、画素信号は、電荷（電流）から電圧、すなわち、電荷（電流）信号から電圧信号に変換される。なお、動画像の場合は、撮像動作、すなわち電子シャッタの作動は、所定の周期で連続的に行われ、また、後述する加算読み出しがなされる。
【００５０】
なお、ＣＣＤドライバ５４、タイミングコントロール回路５３およびスコープコントローラ５２により、画素信号生成手段の主要部が構成される。
【００５１】
また、本実施形態では、カラーテレビジョン方式として、例えばＮＴＳＣ方式が採用されており、動画像をモニタ６に表示する場合、ＣＣＤイメージセンサ３から画素信号を出力する際、フィールド読み出し（通常読み出し）が行われる。すなわち、ＣＣＤドライバ５４から送られてくる駆動信号に従って、１／６０秒の期間（１フィールド期間）ごとに、垂直方向に隣接する２つのフォトダイオード３１で受光して得られる画素信号を加算してなる奇数フィールドの画素信号（ＯＤＤ）と、偶数フィールドの画素信号（ＥＶＥＮ）とが順次読み出され、増幅回路５５へ送出される。なお、静止画像を表示、記憶する場合については、後で詳述する。また、前記１フィールド期間は、装置により異なり、１／６０秒には限らず、例えば、１／３０秒、１／２０秒、１／１５秒等の場合もあり得る。
【００５２】
具体的には、まず、図６に示すように、１／６０秒の期間内でＣＣＤイメージセンサ３の撮像面に対する露光が行われ、画素信号ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆが得られ、次の１／６０秒の期間内に、１行目の画素信号ａと２行目の画素信号ｂとを加算してなる画素信号ａ+ｂ、３行目の画素信号ｃと４行目の画素信号ｄとを加算してなる画素信号ｃ+ｄ、５行目の画素信号ｅと６行目の画素信号ｆとを加算してなる画素信号ｅ+ｆが、奇数フィールドの画素信号として読み出される。
【００５３】
また、図７に示すように、奇数フィールドの画素信号が読み出されている間に、次の露光が行われ、画素信号ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆが得られ、次の１／６０秒の期間内に、２行目の画素信号ｂと３行目の画素信号ｃとを加算してなる画素信号ｂ+ｃ、４行目の画素信号ｄと５行目の画素信号ｅとを加算してなる画素信号ｄ+ｅが、偶数フィールドの画素信号として読み出される。偶数フィールドにおける１行目の画素信号ａは、使用されない。このように、偶数フィールドの画素信号の読み出しでは、前記奇数フィールドの画素信号の読み出しに対して、加算される画素信号の読み出し元のフォトダイオード３１が１行ずつずれる。
【００５４】
なお、ここでは、代表的に１列分でかつ６行分の画素信号について説明したが、他の画素信号についても同様である。また、このことは、図９および図１１でも同様である。
【００５５】
ＣＣＤイメージセンサ３から出力された画素信号は、増幅回路５５で増幅処理等が施され、初期信号処理回路５６で、所定の信号処理が施され、プロセッサ４のプロセッサ側信号処理回路４２へ送出される。
【００５６】
プロセッサ側信号処理回路４２では、初期信号処理回路５６から出力された画素信号に対し、ホワイトバランス調整、ガンマ補正など様々な信号処理が施され、電子画像を表示するための映像データ（画像データ）が作成される。この映像データは、モニタ６へ出力され、観察部位の動画像としてモニタ６に表示される。
【００５７】
フリーズボタン５７が押圧されると、観察部位の静止画像がモニタ６に表示される。この場合は、後述する動作により、ＣＣＤイメージセンサ３から、１回の露光により得られる１フレーム分の全画素信号が読み出される。この読み出しの際は、後述するように、奇数行の補正前の画素信号（補正前画素信号）、偶数行の補正前の画素信号、奇数行の画素信号を補正（暗電流補正）する際に用いる補正信号および偶数行の画素信号を補正する際に用いる補正信号が順次読み出され、増幅回路５５へ送出される。
【００５８】
ＣＣＤイメージセンサ３から出力された前記各信号は、増幅回路５５で増幅処理等が施され、初期信号処理回路５６で、所定の信号処理が施され、プロセッサ４のプロセッサ側信号処理回路４２へ送出される。
【００５９】
プロセッサ側信号処理回路４２では、初期信号処理回路５６から出力された奇数行の補正前の画素信号および偶数行の補正前の画素信号に対し、それぞれ、対応する補正信号を用いた補正、さらには、ホワイトバランス調整、ガンマ補正など様々な信号処理が施される。これにより、静止画像を表示するための映像データ（画像データ）が作成される。この映像データは、モニタ６へ出力され、観察部位の静止画像としてモニタ６に表示される。
【００６０】
なお、前記暗電流補正は、プロセッサ側信号処理回路４２に限らず、例えば、初期信号処理回路５６等で行ってもよい。
【００６１】
また、前記静止画像の映像データは、例えば、プロセッサ４に着脱自在に接続される図示しない記憶手段により、記憶媒体（記録媒体）に記憶（記録）することもできる。
【００６２】
なお、プロセッサ側信号処理回路４１およびシステムコントロール回路４２により、補正手段および画像データ作成手段の主要部が構成される。
【００６３】
システムコントロール回路４１は、ＣＰＵやマイクロコンピュータ等を有しており、プロセッサ４のプロセッサ側信号処理回路４２、ランプ制御部４３、モータドライバ４７、ＰＷＭ駆動回路４８など、所定の各回路に制御信号を出力し、プロセッサ４の全体の作動（駆動）を制御する。プロセッサ４側のタイミングコントロール回路（図示せず）では、信号の処理タイミングを調整するクロックパルス信号がプロセッサ４内の所定の各回路に出力され、また、映像データ（ビデオ信号）に付随される同期信号がプロセッサ側信号処理回路４２へ送出される。
【００６４】
スコープコントローラ５２は、ＣＰＵやマイクロコンピュータ等を有しており、タイミングコントロール回路５３、増幅回路５５、初期信号処理回路５６など、ビデオスコープ５の所定の各回路（各部）に制御信号を出力し、ビデオスコープ５の全体の作動（駆動）を制御する。
【００６５】
タイミングコントロール回路５３は、スコープコントローラ５２から送出される制御信号に基づいてＣＣＤドライバ５４に駆動信号を出力し、そのＣＣＤドライバ５４を介してＣＣＤイメージセンサ３から画素信号等の各信号を読み出す信号読み出し処理を制御する。ビデオスコープ５がプロセッサ４に接続されると、スコープコントローラ５２とシステムコントロール回路４１との間で、互いに信号（データ）の送受信を行うことができるようになる。
【００６６】
ロータリシャッタ４５は、モータ(図示せず)の回転軸に取り付けられており、モータドライバ４７から送出される駆動信号に基づいて一定速度で回転する。このロータリシャッタ４５と集光レンズ４６との間には、遮光用のチョッパ４９が設けられている。チョッパ４９は、ＰＷＭ駆動回路４８から送出される一連のパルス信号に基づいて作動する。
【００６７】
図２に示すように、ロータリシャッタ４５では、その半円部４５Ｐが１フィールド期間（１フィールド読み出し期間）（ＮＴＳＣ方式では１／６０秒）に対応している。各半円部４５Ｐは、照明光を透過する開口部４５Ａと照明光を遮断する遮光部４５Ｂとで構成されている。
【００６８】
ロータリシャッタ４５は、１フレーム期間（１フレーム読み出し期間）（ＮＴＳＣ方式では１／３０秒）で１回転し、そのロータリシャッタ４５の回転により、ランプ４４から出射する照明光の光路上を開口部４５Ａ、遮光部４５Ｂが順番に通過する。その結果、照明光を遮断する遮光状態と照明光を通過させる非遮光状態とが１フレーム期間において２回繰り返される。すなわち、１フィールド期間の間に露光期間と遮光期間とを設けることができ、これによって電子シャッタと同様に観察部位の画像の明るさを調整することができる。
【００６９】
ここで、静止画像を表示、記憶する場合、ＣＣＤイメージセンサ３から、一方の開口部４５Ａを通過した照明光により得られる（１回の露光により得られる）１フレーム分の全画素信号が読み出されるが、ロータリシャッタ４５は１フィールド期間（ＮＴＳＣ方式では１／６０秒）で半周する。そのため、照明光の光路上に他方の開口部４５Ａが移動してきたときや、照明光の光路上に前記一方の開口部４５Ａが移動してきたときには、その開口部４５Ａを遮蔽して照明光を遮断する必要がある。チョッパ４９は、開口部４５Ａを開閉する機構、すなわち、光がＣＣＤイメージセンサ３の撮像面に入射することを阻止する遮光手段である。チョッパ４９は、ランプ４４から出射した照明光を遮断する遮光部材４９Ｂを有し、その照明光を遮断する際は、遮光部材４９Ｂにより開口部４５Ａを覆うように作動する。図３では、照明光の光路上から退避した（照明光を通過させる）退避位置に位置しているときの遮光部材４９Ｂを実線で示し、開口部４５Ａを覆う（照明光を遮断する）遮光位置に位置しているときの遮光部材４９Ｂを二点鎖線で示す。
【００７０】
チョッパ４９は、ＤＣソレノイド（駆動部）４９Ａを備え、その可動部であるプレート状の遮光部材４９Ｂが軸４９Ｃを中心として回転するピボット型ＤＣソレノイドである。チョッパ４９が遮光のため動作した場合は、遮光部材４９Ｂの先端部４９Ｄによってロータリシャッタ４５の開口部が覆われる。ＰＷＭ駆動回路４８は、ＤＣソレノイド４９Ａ（チョッパ４９）を駆動する駆動回路であり、パルス信号をＤＣソレノイド４９Ａに出力する。また、ＰＷＭ駆動回路４８は、フルブリッジ型ドライバであり、遮光部材４９Ｂを正逆両方向に断続的に回転（断続的に往復運動）させるため、２種類の一連のパルス信号を出力する。
【００７１】
すなわち、ＰＷＭ駆動回路４８からＤＣソレノイド４９Ａに一方のパルス信号が送出されると、そのＤＣソレノイド４９Ａの作動により、遮光部材４９Ｂが遮光位置に移動し、その遮光位置に保持される。これにより、開口部４５Ａが照明光の光路上に位置していたとしても、遮光部材４９Ｂにより開口部４５Ａが覆われて照明光が遮断される。
【００７２】
また、ＰＷＭ駆動回路４８からＤＣソレノイド４９Ａに他方のパルス信号が送出されると、そのＤＣソレノイド４９Ａの作動により、遮光部材４９Ｂが退避位置に移動し、その退避位置に保持される。これにより、開口部４５Ａが照明光の光路上に位置しているときは、照明光は、遮断されずに、観察部位に照射される。
【００７３】
次に、静止画像を表示、記憶する場合について説明する。
この電子内視鏡装置１では、例えば、動画像がモニタ６に表示されている最中にフリーズボタン５７が押圧されると、ＣＣＤイメージセンサ３から１回の露光により得られる１フレーム分の全画素信号が出力される。
【００７４】
この際、図８に示すように、まずは、前記動画像における最後の奇数フィールドの画素信号が読み出されている間の期間（第１の期間）Ａにおいて、ＣＣＤイメージセンサ３の撮像面に対して露光が行われ、ＣＣＤイメージセンサ３の各フォトダイオード３１において画素信号（信号）が生成される。なお、期間Ａと、後述する期間Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥとは、すべて同一期間、すなわち１フィールド期間である。
【００７５】
続いて、ＣＣＤイメージセンサ３から前記１回の露光により得られた１フレーム分の全画素信号が読み出される（全画素読み出しが行われる）。すなわち、下記のようにして、ＣＣＤイメージセンサ３から第１の補正前画素信号、第２の補正前画素信号、第１の補正信号および第２の補正信号が順次読み出される。
【００７６】
まずは、期間（第２の期間）Ｂにおいて、チョッパ４９の作動により照明光が遮断された状態（ＣＣＤイメージセンサ３の撮像面に光が入射しない状態）とし、この状態（以下、「遮光状態」とも言う）で、ＣＣＤイメージセンサ３の奇数行の各フォトダイオード３１と偶数行の各フォトダイオード３１との一方（本実施形態では、奇数行の各フォトダイオード３１）から信号を第１の補正前画素信号（ＤＡＴＡ＿ａ）として読み出し、その第１の補正前画素信号を取得する。
【００７７】
具体的には、図９に示すように、露光により得られた画素信号ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆのうち、１行目の画素信号ａ、３行目の画素信号ｃ、５行目の画素信号ｅが、第１の補正前画素信号として読み出される。
【００７８】
この第１の補正前画素信号は、期間Ａにおいて蓄積された奇数行の画素信号と、期間Ａにおいて蓄積された奇数行の暗電流によるノイズ成分とで構成される。
【００７９】
次に、期間（第３の期間）Ｃにおいて、遮光状態で、前述した動画像の場合と同様の読み出し処理を実行する。すなわち、ＣＣＤイメージセンサ３の各フォトダイオード３１から信号を読み出し、垂直方向に隣接する２つのフォトダイオード３１から読み出した信号を加算し、第２の補正前画素信号（ＤＡＴＡ＿ｂ）を取得する。
【００８０】
具体的には、図６に示すように、１行目の画素信号ａと２行目の画素信号ｂとを加算してなる画素信号ａ+ｂ、３行目の画素信号ｃと４行目の画素信号ｄとを加算してなる画素信号ｃ+ｄ、５行目の画素信号ｅと６行目の画素信号ｆとを加算してなる画素信号ｅ+ｆが、第２の補正前画素信号として読み出される。
【００８１】
ここで、期間Ａにおいて蓄積された奇数行の画素信号および期間Ａにおいて蓄積された奇数行の暗電流によるノイズ成分は、前記期間Ｂにおいて既に読み出されている。そのため、この第２の補正前画素信号は、期間Ａにおいて蓄積された偶数行の画素信号と、期間Ａにおいて蓄積された偶数行の暗電流によるノイズ成分と、期間Ｂにおいて蓄積された全画素の暗電流によるノイズ成分とで構成される。
【００８２】
なお、この期間Ｃにおける信号の読み出し処理では、図７に示すように、２行目の画素信号ｂと３行目の画素信号ｃとを加算してなる画素信号ｂ+ｃ、４行目の画素信号ｄと５行目の画素信号ｅとを加算してなる画素信号ｄ+ｅを第２の補正前画素信号として読み出してもよい。
【００８３】
次に、期間（第４の期間）Ｄにおいて、遮光状態で、ＣＣＤイメージセンサ３の奇数行の各フォトダイオード３１と偶数行の各フォトダイオード３１とのうち、前記第１の補正前画素信号の読み出し元と同じ行（本実施形態では、奇数行）の各フォトダイオード３１から信号を第１の補正信号（ＤＡＴＡ＿ｃ）として読み出し、その第１の補正信号を取得する。
【００８４】
具体的には、図９に示すように、１行目の画素信号ａ、３行目の画素信号ｃ、５行目の画素信号ｅが、第１の補正信号として読み出される。
【００８５】
この第１の補正信号は、期間Ｃにおいて蓄積された奇数行の暗電流によるノイズ成分で構成される。暗電流によるノイズ成分の大きさは、時間および温度に依存するので、この期間Ｃにおいて蓄積された奇数行の暗電流によるノイズ成分は、前記第１の補正前画素信号に含まれる期間Ａにおいて蓄積された奇数行の暗電流によるノイズ成分と等しい。
【００８６】
次に、期間（第５の期間）Ｅにおいて、チョッパ４９の作動により照明光が遮断されない状態（ＣＣＤイメージセンサ３の撮像面に光が入射する状態）とし、この状態（以下、「非遮光状態」とも言う）で、ＣＣＤイメージセンサ３の各フォトダイオード３１から信号を読み出し、前記第２の補正前画素信号を取得する場合と加算される信号の読み出し元のフォトダイオード３１が同じになるようにして、垂直方向に隣接する２つのフォトダイオード３１から読み出した信号を加算し、第２の補正信号（ＤＡＴＡ＿ｄ）を取得する。
【００８７】
具体的には、図６に示すように、１行目の画素信号ａと２行目の画素信号ｂとを加算してなる画素信号ａ+ｂ、３行目の画素信号ｃと４行目の画素信号ｄとを加算してなる画素信号ｃ+ｄ、５行目の画素信号ｅと６行目の画素信号ｆとを加算してなる画素信号ｅ+ｆが、第２の補正信号として読み出される。
【００８８】
この第２の補正信号は、期間Ｃにおいて蓄積された偶数行の暗電流によるノイズ成分と、期間Ｄにおいて蓄積された全画素（奇数行および偶数行）の暗電流によるノイズ成分とで構成される。この期間Ｃにおいて蓄積された偶数行の暗電流によるノイズ成分は、前記第２の補正前画素信号に含まれる期間Ａにおいて蓄積された偶数行の暗電流によるノイズ成分と等しく、また、期間Ｄにおいて蓄積された全画素の暗電流によるノイズ成分は、前記第２の補正前画素信号に含まれる期間Ｂにおいて蓄積された全画素の暗電流によるノイズ成分と等しい。
【００８９】
なお、前記期間Ｃにおける信号の読み出し処理で、図７に示す読み出しを行った場合は、この期間Ｃにおける信号の読み出し処理でも、同様に、図７に示す読み出しを行う。
【００９０】
また、期間Ｅでは、以降の動画像の表示のため、ＣＣＤイメージセンサ３の撮像面に対して露光が行われ、静止画像の表示の後、自動的または手動操作により、動画像表示に切り替わる。
【００９１】
前記第１の補正前画素信号、第２の補正前画素信号、第１の補正信号および第２の補正信号は、前述したように、増幅回路５５および初期信号処理回路５６を経て、プロセッサ側信号処理回路４２へ送出される。
【００９２】
プロセッサ側信号処理回路４２は、初期信号処理回路５６から出力された第１の補正前画素信号に対し、第１の補正信号を用いて補正（暗電流補正）を施す。これにより、奇数行の画素信号が得られる。また、第２の補正前画素信号に対し、第２の補正信号を用いて補正を施す。これにより、偶数行の画素信号が得られる。
【００９３】
すなわち、第１の補正前画素信号の補正では、その第１の補正前画素信号から第１の補正信号を減算することにより、奇数行の画素信号を得る。また、第２の補正前画素信号の補正では、その第２の補正前画素信号から第２の補正信号を減算することにより、偶数行の画素信号を得る。このようにして、奇数行の画素信号および偶数行の画素信号のそれぞれに含まれる暗電流によるノイズ成分が除去される。
【００９４】
なお、第１の補正信号および第２の補正信号は、それぞれ、今回の静止画像に限らず、次回以降の各静止画像における第１の補正前画素信号の補正および第２の補正前画素信号の補正にも使用することができる。これにより、次回以降の各静止画像における１回の露光により得られた１フレーム分の全画素信号の読み出し期間、すなわち、遮光状態の期間を短縮することができる。この場合は、図８に示す期間Ｂにおいて第１の補正前画素信号（ＤＡＴＡ＿ａ）を読み出し、期間Ｃにおいて第２の補正前画素信号（ＤＡＴＡ＿ｂ）を読み出し、以降の期間ＤおよびＥにおける第１の補正信号および第２の補正信号の読み出しを省略する。但し、期間Ｃにおいて非遮光状態とする。
【００９５】
以上説明したように、この電子内視鏡装置１によれば、補色ＣＣＤイメージセンサであるＣＣＤイメージセンサ３から１回の露光により得られる１フレーム分の全画素信号を読み出す場合、奇数行の画素信号および偶数行の画素信号のそれぞれについて、確実に暗電流補正を行うことができる。これにより、観察部位の静止画像を表示、記憶する場合、奇数行の画素信号および偶数行の画素信号のそれぞれから暗電流によるノイズ成分を確実に除去することができ、良好な静止画像を得ることができる。
【００９６】
また、観察部位の動画像を表示する場合、いわゆる原色ＣＣＤイメージセンサを用いる場合に比べ、感度を高くすることができ、また、ＣＣＤイメージセンサ３から画素信号を読み出す際の読み出し時間を短くすることができる。
【００９７】
＜第２実施形態＞
図１０は、本発明の電子内視鏡装置の第２実施形態におけるＣＣＤイメージセンサからの信号の読み出しを説明するための図、図１１は、本発明の電子内視鏡装置の第２実施形態におけるＣＣＤイメージセンサからの信号の読み出しを説明するためのそのＣＣＤイメージセンサを模式的に示す図である。
【００９８】
以下、第２実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００９９】
第２実施形態の電子内視鏡装置１では、期間（第４の期間）Ｄまでは、第１実施形態と同様である。期間（第５の期間）Ｅにおいて、遮光状態で、第２の補正前画素信号を取得する場合と同様にして、第２の補正信号（ＤＡＴＡ＿ｄ）を取得する点が異なる。
【０１００】
そして、次に、期間（第６の期間）Ｆにおいて、非遮光状態で、ＣＣＤイメージセンサ３の奇数行の各フォトダイオード３１と偶数行の各フォトダイオード３１とのうち、前記第１の補正前画素信号（第１の補正信号）の読み出し元と異なる行（本実施形態では、偶数行）の各フォトダイオード３１から信号を第３の補正信号（ＤＡＴＡ＿ｃ）として読み出し、その第３の補正信号を取得する。期間Ｆは、前記各期間Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥと同一期間、すなわち１フィールド期間である。
【０１０１】
具体的には、図１１に示すように、２行目の画素信号ｂ、４行目の画素信号ｄ、６行目の画素信号ｆが、第３の補正信号として読み出される。
【０１０２】
この第３の補正信号は、期間Ｅにおいて蓄積された偶数行の暗電流によるノイズ成分で構成される。
【０１０３】
第１の補正前画素信号、第２の補正前画素信号、第１の補正信号、第２の補正信号および第３の補正信号は、前述したように、増幅回路５５および初期信号処理回路５６を経て、プロセッサ側信号処理回路４２へ送出される。
【０１０４】
プロセッサ側信号処理回路４２では、初期信号処理回路５６から出力された第１の補正信号と第３の補正信号とに基づいて、動画像用の補正信号が作成される。したがって、プロセッサ側信号処理回路４２により、動画像用の補正信号を作成する補正信号作成手段の主要部が構成される。
【０１０５】
奇数フィールドの画素信号を補正する際に用いる動画像用の補正信号（奇数フィールド用の補正信号）は、１行目の暗電流によるノイズ成分と２行目の暗電流によるノイズ成分とを加算し、３行目の暗電流によるノイズ成分と４行目の暗電流によるノイズ成分とを加算し、５行目の暗電流によるノイズ成分と６行目の暗電流によるノイズ成分とを加算するといった加算処理を、以下の各行に対しても行なうことにより作成される。
【０１０６】
また、偶数フィールドの画素信号を補正する際に用いる動画像用の補正信号（偶数フィールド用の補正信号）は、２行目の暗電流によるノイズ成分と３行目の暗電流によるノイズ成分とを加算し、４行目の暗電流によるノイズ成分と５行目の暗電流によるノイズ成分とを加算し、６行目の暗電流によるノイズ成分と７行目の暗電流によるノイズ成分とを加算するといった加算処理を、以下の各行に対しても行なうことにより作成される。
【０１０７】
そして、プロセッサ側信号処理回路４２は、初期信号処理回路５６から出力された奇数フィールドの補正前の画素信号に対し、奇数フィールド用の補正信号を用いて暗電流補正を施すことにより、奇数フィールドの画素信号を生成する。同様に、プロセッサ側信号処理回路４２は、偶数フィールドの補正前の画素信号に対し、偶数フィールド用の補正信号を用いて暗電流補正を施すことにより、偶数フィールドの画素信号を生成する。
【０１０８】
すなわち、奇数フィールドの補正前の画素信号の補正では、その画素信号から奇数フィールド用の補正信号を減算することにより、奇数フィールドの画素信号を得る。また、偶数フィールドの補正前の画素信号の補正では、その画素信号から偶数フィールド用の補正信号を減算することにより、偶数フィールドの画素信号を得る。このようにして、奇数フィールドの画素信号および偶数フィールドの画素信号のそれぞれに含まれる暗電流によるノイズ成分が除去される。
【０１０９】
なお、第１実施形態と同様に、第１の補正信号および第２の補正信号は、それぞれ、各静止画像における第１の補正前画素信号の補正および第２の補正前画素信号の補正に使用される。また、奇数フィールド用の補正信号および偶数フィールド用の補正信号は、それぞれ、各動画像における奇数フィールドの補正前の画素信号の補正および偶数フィールドの補正前の画素信号の補正に使用される。
【０１１０】
この電子内視鏡装置１によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
そして、この電子内視鏡装置１では、観察部位の動画像を表示する場合、奇数フィールドの画素信号および偶数フィールドの画素信号のそれぞれから暗電流によるノイズ成分を確実に除去することができ、良好な動画像を得ることができる。
【０１１１】
＜第３実施形態＞
図１２は、本発明の電子内視鏡装置の第３実施形態におけるＣＣＤイメージセンサからの信号の読み出しを説明するための図である。
【０１１２】
以下、第３実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【０１１３】
第３実施形態の電子内視鏡装置１では、期間（第４の期間）Ｄまでは、第１実施形態と同様である。期間（第５の期間）Ｅにおいて、遮光状態で、第２の補正前画素信号を取得する場合と同様にして、第２の補正信号（ＤＡＴＡ＿ｄ）を取得する点が異なる。
【０１１４】
そして、次に、期間（第６の期間）Ｆにおいて、遮光状態で、ＣＣＤイメージセンサ３の各フォトダイオード３１から信号を読み出し、前記第２の補正前画素信号を取得する場合と加算される信号の読み出し元のフォトダイオード３１が同じになるようにして、垂直方向に隣接する２つのフォトダイオード３１から読み出した信号を加算し、第３の補正信号（ＤＡＴＡ＿ｅ）を取得する。期間Ｆおよび後述する期間Ｇは、前記各期間Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥと同一期間、すなわち１フィールド期間である。
【０１１５】
具体的には、図６に示すように、１行目の画素信号ａと２行目の画素信号ｂとを加算してなる画素信号ａ+ｂ、３行目の画素信号ｃと４行目の画素信号ｄとを加算してなる画素信号ｃ+ｄ、５行目の画素信号ｅと６行目の画素信号ｆとを加算してなる画素信号ｅ+ｆが、第３の補正信号として読み出される。
【０１１６】
この第３の補正信号は、奇数フィールドの画素信号に対応する期間Ｅにおいて蓄積された暗電流によるノイズ成分で構成される。
【０１１７】
次に、期間（第７の期間）Ｇにおいて、非遮光状態で、ＣＣＤイメージセンサ３の各フォトダイオード３１から信号を読み出し、前記第２の補正前画素信号（第３の補正信号）を取得する場合に対して加算される信号の読み出し元のフォトダイオード３１が１行ずつずれるようにして、垂直方向に隣接する２つのフォトダイオード３１から読み出した信号を加算し、第４の補正信号（ＤＡＴＡ＿ｆ）を取得する。
【０１１８】
具体的には、図７に示すように、２行目の画素信号ｂと３行目の画素信号ｃとを加算してなる画素信号ｂ+ｃ、４行目の画素信号ｄと５行目の画素信号ｅとを加算してなる画素信号ｄ+ｅが、第４の補正信号として読み出される。
【０１１９】
この第４の補正信号は、偶数フィールドの画素信号に対応する期間Ｆにおいて蓄積された暗電流によるノイズ成分で構成される。
【０１２０】
第１の補正前画素信号、第２の補正前画素信号、第１の補正信号、第２の補正信号、第３の補正信号および第４の補正信号は、前述したように、増幅回路５５および初期信号処理回路５６を経て、プロセッサ側信号処理回路４２へ送出される。
【０１２１】
プロセッサ側信号処理回路４２では、初期信号処理回路５６から出力された第３の補正信号および第４の補正信号が、動画像用の補正信号として用いられる。第３の補正信号は、奇数フィールドの画素信号を補正する際に用いられ、また、第４の補正信号は、偶数フィールドの画素信号を補正する際に用いられる。
【０１２２】
すなわち、プロセッサ側信号処理回路４２では、初期信号処理回路５６から出力された奇数フィールドの補正前の画素信号に対し、第３の補正信号を用いて補正（暗電流補正）が施され、奇数フィールドの画素信号が得られる。また、偶数フィールドの補正前の画素信号に対し、第４の補正信号を用いて補正が施され、偶数フィールドの画素信号が得られる。
【０１２３】
より詳細に説明すると、奇数フィールドの補正前の画素信号の補正では、その画素信号から第３の補正信号を減算することにより、奇数フィールドの画素信号を得る。また、偶数フィールドの補正前の画素信号の補正では、その画素信号から第４の補正信号を減算することにより、偶数フィールドの画素信号を得る。このようにして、奇数フィールドの画素信号および偶数フィールドの画素信号のそれぞれに含まれる暗電流によるノイズ成分が除去される。
【０１２４】
なお、第１実施形態と同様に、第１の補正信号および第２の補正信号は、それぞれ、各静止画像における第１の補正前画素信号の補正および第２の補正前画素信号の補正に使用される。また、第３の補正信号および第４の補正信号は、それぞれ、各動画像における奇数フィールドの補正前の画素信号の補正および偶数フィールドの補正前の画素信号の補正に使用される。
【０１２５】
この電子内視鏡装置１によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
そして、この電子内視鏡装置１では、観察部位の動画像を表示する場合、奇数フィールドの画素信号および偶数フィールドの画素信号のそれぞれから暗電流によるノイズ成分を確実に除去することができ、良好な動画像を得ることができる。
【０１２６】
なお、本発明では、期間Ｆにおいて、第２の補正前画素信号を取得する場合に対して加算される信号の読み出し元のフォトダイオード３１が１行ずつずれるようにして、第４の補正信号（ＤＡＴＡ＿ｆ）を取得し、次に、期間Ｇにおいて、第２の補正前画素信号を取得する場合と加算される信号の読み出し元のフォトダイオード３１が同じになるようにして、第３の補正信号（ＤＡＴＡ＿ｅ）を取得してもよい。
【０１２７】
＜第４実施形態＞
図１３は、本発明の電子内視鏡装置の第４実施形態における制御動作を示すフローチャートである。
【０１２８】
以下、第４実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【０１２９】
第４実施形態の電子内視鏡装置１では、フリーズボタン５７が押圧されると、適正な暗電流補正を行うことが否かを推定（判別）する処理がなされ、適正な暗電流補正を行うことができる場合のみ、暗電流補正を行う。
【０１３０】
その理由は、以下の通りである。すなわち、ビデオスコープ５の先端部（ＣＣＤイメージセンサ３）を体内に挿入せずに、体外で、照明光を遮断して全画素読み出しを行った場合、外光(室内照明等)がＣＣＤイメージセンサ３の撮像面に入射し、完全な遮光状態にはならないからである。
【０１３１】
そこで、この電子内視鏡装置１では、照明光を遮断した状態で、ＣＣＤイメージセンサ３の撮像面に対して露光を行い、そのＣＣＤイメージセンサ３から画素信号を取得し、その画素信号の大きさに基づいて、適正な補正信号を得ることができるか否かを判別する。
【０１３２】
次に、電子内視鏡装置１の作用について、図１３に基づき、その制御動作を説明する。
フリーズボタン５７が押圧されると、図１３に示すプログラムが実行される。まずは、ＣＣＤイメージセンサ３から画素信号を排出するとともに、チョッパ４９を作動させて照明光が遮断された状態とする（ステップＳ１０１）。
【０１３３】
次いで、露光時間と同じ時間経過したとき、ＣＣＤイメージセンサ３から第１の補正信号（ＤＡＴＡ＿ｃ）を読み出し、取得する（ステップＳ１０２）。なお、このステップＳ１０２では、第２の補正信号（ＤＡＴＡ＿ｄ）を読み出して取得してもよい。
【０１３４】
次いで、第１の補正信号（ＤＡＴＡ＿ｃ）が担持するデータ値が、所定の閾値α以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。この閾値αは、例えば、暗電流のレベルとして考えられる最大の値、例えば、信号レベルの９５〜１０５％程度の範囲内の値に設定することが好ましく、９９〜１０１％程度の範囲内の値に設定することがより好ましい。暗電流の値はセンサ固有の性能として知ることができる。
【０１３５】
第１の補正信号（ＤＡＴＡ＿ｃ）が担持するデータ値が閾値α以下の場合は、暗電流補正を行う（ステップＳ１０４）。
【０１３６】
一方、第１の補正信号（ＤＡＴＡ＿ｃ）が担持するデータ値が閾値αを超える場合は、暗電流補正を行わない（ステップＳ１０５）。
【０１３７】
この電子内視鏡装置１によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
そして、この電子内視鏡装置１では、不適正な補正信号を用いて暗電流補正を行うことにより画像の品質を劣化させてしまうことを防止することができる。
【０１３８】
なお、この第４実施形態は、前記第２実施形態および第３実施形態にも適用することができる。
【０１３９】
以上、本発明の撮像装置および電子内視鏡装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【０１４０】
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【０１４１】
また、前記実施形態では、遮光手段として、光源から出射した光を遮断する遮光部材を有する機構を用いているが、本発明では、これに限らず、例えば、固体撮像素子の撮像面に入射する光を遮断する遮光部材を有する機構を用いてもよい。
【０１４２】
また、前記実施形態では、固体撮像素子として補色ＣＣＤイメージセンサを用いる場合について説明したが、本発明では、これに限らず、補色ＣＣＤイメージセンサと同様の動作をする他の固体撮像素子を用いてもよい。
【０１４３】
また、前記実施形態では、本発明の撮像装置を電子内視鏡装置に適用した場合について説明したが、本発明の撮像装置の用途は、特に限定されず、電子内視鏡装置の他、例えば、ビデオカメラやデジタルカメラ、携帯電話等、固体撮像素子を備える各種の機器に適用することができる。
【符号の説明】
【０１４４】
１              電子内視鏡装置
３              ＣＣＤイメージセンサ
３１            フォトダイオード
３２            垂直転送ＣＣＤレジスタ
３２１          ＣＣＤ
３３            水平転送ＣＣＤレジスタ
３４            電荷／電圧変換部
３５            補色カラーフィルタ
４              プロセッサ
４１            システムコントロール回路
４２            プロセッサ側信号処理回路
４３            ランプ制御部
４４            ランプ
４５            ロータリシャッタ
４５Ａ          開口部
４５Ｂ          遮光部
４５Ｐ          半円部
４６            集光レンズ
４７            モータドライバ
４８            ＰＷＭ駆動回路
４９            チョッパ
４９Ａ          ＤＣソレノイド
４９Ｂ          遮光部材
４９Ｃ          軸
４９Ｄ          先端部
５              ビデオスコープ
５１Ａ          入射端
５１Ｂ          出射端
５１            ライトガイド
５２            スコープコントローラ
５３            タイミングコントロール回路
５４            ＣＣＤドライバ
５５            増幅回路
５６            初期信号処理回路
５７            フリーズボタン
６              モニタ
Ｓ１０１〜Ｓ１０５  ステップ
【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】
2011087826.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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