(57)【要約】【課題】補正処理時の環境に関係なく、適正にＦＰＮ補正する。【解決手段】インターライン型ＣＣＤなどのイメージセンサ１４を備えた電子内視鏡装置において、垂直転送レジスタ１４Ｂを逆駆動させて電荷を水平転送レジスタ１４Ｃとは逆方向の電源側に転送する一方、水平転送レジスタ１４Ｃを駆動させて補正用画素信号を読み出す。所定数ライン分の補正用画素信号から１水平ラインに沿った画素平均値をＦＰＮ補正値として算出する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素配列に沿って垂直転送レジスタと水平転送レジスタとを有する電荷転送型撮像素子と、
前記撮像素子を駆動して画素信号を読み出す撮像素子駆動部と、
前記撮像素子駆動部を制御し、前記垂直転送レジスタを逆駆動させて前記水平転送レジスタとは反対方向に電荷を転送させる一方で前記水平転送レジスタを動作させ、補正用画素信号を前記撮像素子から出力させる制御部と、
補正用画素信号に基づき、水平ラインに沿った画素ごとに補正値を算出し、補正値に基づいてＦＰＮ（固定パターンノイズ）補正を実行する補正部と
を備えることを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記垂直転送レジスタが、前記撮像素子の電源ラインと接続されてい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】
前記制御部が、電荷の逆転送可能な撮像素子であるか否かを判断し、逆転送によって電荷を掃き出すことができないと判断された場合、前記垂直転送レジスタの駆動を停止させることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項４】
画素配列に沿って垂直転送レジスタと水平転送レジスタとを有する電荷転送型撮像素子と、
前記撮像素子を駆動して画素信号を読み出す撮像素子駆動部と、
前記撮像素子駆動部を制御し、前記垂直転送レジスタを逆駆動させて前記水平転送レジスタとは反対方向に電荷を転送させる一方で前記水平転送レジスタを動作させ、補正用画素信号を前記撮像素子から出力させる制御部と、
補正用画素信号に基づき、水平ラインに沿った画素ごとに補正値を算出し、補正値に基づいてＦＰＮ（固定パターンノイズ）補正を実行する補正部とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
画素配列に沿って垂直転送レジスタと水平転送レジスタとを有する電荷転送型撮像素子を駆動して画素信号を読み出し、
前記撮像素子駆動部を制御し、前記垂直転送レジスタを逆駆動させて前記水平転送レジスタとは反対方向に電荷を転送させる一方で前記水平転送レジスタを動作させ、補正用画素信号を前記撮像素子から出力させ、
補正用画素信号に基づき、水平ラインに沿った画素ごとに補正値を算出し、補正値に基づいてＦＰＮ（固定パターンノイズ）補正を実行することを特徴とする撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患部などの被写体を観察する内視鏡装置に関し、特に、固定パターンノイズ（以下、ＦＰＮとする）の補正処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子内視鏡装置では、ビデオスコープ（内視鏡）の先端部に設けられたイメージセンサ（撮像素子）から読み出される画素信号に基づいてカラー画像を生成し、モニタなどに表示する。イメージセンサでは、配線構成、駆動信号等などに起因する基板固有のＦＰＮが生じる。そのため、イメージセンサの有効受光領域の周囲に遮光領域を設け、受光領域の画素値から遮光領域の画素値を減算し、ＦＰＮ補正する。
【０００３】
内視鏡装置においても、イメージセンサの画素数の向上、高解像度による適切な患部診断を目指すことなどから、ＦＰＮを確実に除去することが要求されている。しかしながら、イメージセンサに光が入射したとき、その光が遮光領域の一部に漏れこむことによってＦＰＮ補正を適正に行うことができない場合がある。部分的に光を遮光するためにビデオスコープ先端部にメカニカルシャッタを設けることは、先端部が細径であることから難しい。
【０００４】
そこで、ＣＣＤなどのイメージセンサに設けられた垂直転送レジスタの動作を停止させる一方で水平転送レジスタを動作させ、画素の蓄積電荷が含まれない画素信号をイメージセンサから読み出す。読み出された画素信号に基づいて算出された補正値によって、ＦＰＮ補正を行うことができる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−９１５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＦＰＮ補正処理は、ビデオスコープを体内へ挿入した状況で行うのではなく、電源投入時など内視鏡作業前に行われる。この場合、室内照明などによって高輝度の光がイメージセンサに入射すると、垂直転送レジスタを停止させても、その一部のフォトダイオードから漏れた電荷が垂直転送レジスタを伝わって水平転送レジスタにまで入り込む。その結果、画素の蓄積電荷が含まれる画素信号に基づいて補正値が算出され、誤ったＦＰＮ補正が行われてしまう。
【０００７】
したがって、ＦＰＮ補正処理時の環境に影響されることなく、適正にＦＰＮ補正を行うことが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の内視鏡装置は、画素配列に沿って垂直転送レジスタと水平転送レジスタとを有する電荷転送型撮像素子と、前記撮像素子を駆動して画素信号を読み出す撮像素子駆動部と、前記撮像素子駆動部を制御し、前記垂直転送レジスタを逆駆動させて前記水平転送レジスタとは反対方向に電荷を転送させる一方で前記水平転送レジスタを動作させ、補正用画素信号を前記撮像素子から出力させる制御部と、補正用画素信号に基づき、水平ラインに沿った画素ごとに補正値を算出し、補正値に基づいてＦＰＮ（固定パターンノイズ）補正を実行する補正部とを備える。
【０００９】
前記垂直転送レジスタは、例えば、前記撮像素子の電源ラインと接続されているのがよい。前記制御部は、電荷の逆転送可能な撮像素子であるか否かを判断し、逆転送によって電荷を掃き出すことができないと判断した場合、前記垂直転送レジスタの駆動を停止させることができる。
【００１０】
本発明の他の態様における撮像装置は、画素配列に沿って垂直転送レジスタと水平転送レジスタとを有する電荷転送型撮像素子と、前記撮像素子を駆動して画素信号を読み出す撮像素子駆動部と、前記撮像素子駆動部を制御し、前記垂直転送レジスタを逆駆動させて前記水平転送レジスタとは反対方向に電荷を転送させる一方で前記水平転送レジスタを動作させ、補正用画素信号を前記撮像素子から出力させる制御部と、補正用画素信号に基づき、水平ラインに沿った画素ごとに補正値を算出し、補正値に基づいてＦＰＮ（固定パターンノイズ）補正を実行する補正部とを備える。
【００１１】
本発明の他の態様における撮像方法は、画素配列に沿って垂直転送レジスタと水平転送レジスタとを有する電荷転送型撮像素子を駆動して画素信号を読み出し、前記撮像素子駆動部を制御し、前記垂直転送レジスタを逆駆動させて前記水平転送レジスタとは反対方向に電荷を転送させる一方で前記水平転送レジスタを動作させ、補正用画素信号を前記撮像素子から出力させ、補正用画素信号に基づき、水平ラインに沿った画素ごとに補正値を算出し、補正値に基づいてＦＰＮ（固定パターンノイズ）補正を実行する。
【発明の効果】
【００１２】
このように本発明によれば、補正処理時の環境に関係なく、適正にＦＰＮ補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。
【図２】ＦＰＮ補正処理のフローを示した図である。
【図３】イメージセンサの概略的構成を示した図である。
【図４】イメージセンサに対する駆動波形を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下では、図面を参照して本実施形態である電子内視鏡装置について説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態である撮像素子としての電子内視鏡装置のブロック図である。
【００１６】
電子内視鏡装置は、その挿入部分が体内へ挿入されるビデオスコープ１０と、プロセッサ３０とを備え、ビデオスコープ１０はプロセッサ３０に対して着脱自在に接続される。プロセッサ３０には、モニタ６０が接続されている。
【００１７】
プロセッサ３０内の光源３２から放射された光は、ビデオスコープ１０内に設けられたライトガイド１２に入射する。ライトガイド１２に入射した光は、配光レンズ（図示せず）を介してスコープ先端部１０Ｔから射出し、被写体（観察部位）に照射される。
【００１８】
被写体で反射した光は、スコープ先端部１０Ｔに配置された対物レンズ１１によって結像し、スコープ先端部１０Ｔに設けられたイメージセンサ１４の受光面に被写体像が形成される。イメージセンサ１４は、電荷転送型撮像素子によって構成されており、ここではインターライン型ＣＣＤが適用されている。イメージセンサ１４の受光面上には、Ｃｙ、Ｙｅ、Ｇ、Ｍｇ、あるいはＲ、Ｇ、Ｂなどのカラーエレメントから成る色フィルタアレイが配設されている。
【００１９】
イメージセンサ１４の受光面上には、複数の画素（フォトダイオード）１４Ａをマトリクス配列させており、各列の間に垂直転送レジスタ１４Ｂが並んで設けられている。また、水平転送レジスタ１４Ｃが、最後の行の垂直転送レジスタに隣接するように配置されている（以下では、画素、レジスタが１つもしくは複数いずれについても、垂直転送レジスタ、水平転送レジスタという）。
【００２０】
イメージセンサ１４では、駆動回路１３から送られてくる駆動信号に従い、１フィールドもしくは１フレーム（以下、１フィールド／フレームと表す）分の画像信号が、所定の時間間隔（例えばＮＴＳＣ方式の場合１／６０秒間隔、ＰＡＬ方式の場合１／５０秒間隔）で読み出される。読み出されたアナログ画素信号は、アナログ信号処理回路１５において増幅処理など施される。
【００２１】
プロセッサ３０のＡ／Ｄ変換回路３３においてデジタル化された画素信号は、出力コントローラ３４を経由して画像信号処理回路３５へ送られると、ガンマ処理、ホワイトバランス処理、色補間処理、色変換処理等など施される。これによってＲ，Ｇ，Ｂなどのデジタルカラー画像信号が生成される。生成された画像信号がモニタ６０に出力されることにより、観察画像がモニタ６０に表示される。
【００２２】
システムコントロール回路４０は、光源３２、タイミングコントローラ（図示せず）などへ制御信号を出力し、プロセッサ全体の動作を制御する。タイミングコントローラは、各回路へクロックパルス信号を出力し、信号入出力タイミング、画素信号読み出しタイミング等を調整する。
【００２３】
また、システムコントロール回路４０は、ＦＰＮ補正を行うため、駆動回路１３の水平ＣＣＤタイミングジェネレータ１６、垂直ＣＣＤタイミングジェネレータ１７の動作を制御し、画素の蓄積電荷が含まれない画素信号をイメージセンサ１４から出力させる。読み出される画素信号は、イメージセンサ１４に遮光部を設けた場合にその画素から読み出されるオプティカルブラック信号と同等の出力特性をもち、駆動信号などに起因する基板固有、すなわち接続されたビデオスコープ１０に設けられたイメージセンサ１４特有のＦＰＮが含まれている。
【００２４】
ＦＰＮ演算回路３６は、メモリなどの記憶部３７に記憶されたイメージセンサ１４のＦＰＮ特性データを用いて、補正用画素信号から補正値を算出する。ＦＰＮ演算回路３６は、算出された補正値に基づいてＦＰＮ補正処理を実行する。
【００２５】
以下、図２〜４を用いて、ＦＰＮ補正処理について説明する。ＦＰＮ補正処理は、ここではプロセッサ３０の電源投入時に実行開始される。
【００２６】
図２は、ＦＰＮ補正処理のフローを示した図である。図３は、イメージセンサの概略的構成を示した図である。図４は、イメージセンサに対する駆動波形を示した図である。プロセッサの電源がＯＮ状態になると処理が開始される。
【００２７】
システムコントロール回路４０は、駆動回路１３を制御し、垂直転送レジスタ１４Ｂを逆駆動し、電荷を水平転送レジスタ１４Ｃとは逆方向に転送する（Ｓ１０１）。図３に示すように、イメージセンサ１４では、水平転送レジスタ１４Ｃの逆側に電源ライン１４Ｄが配設されており、垂直転送レジスタ１４Ｂが電源ライン１４Ｄと繋がっている。
【００２８】
図４には、イメージセンサ１４に対する駆動波形を示している。ここでは、４つの電極ごとに接続されて１周期で４電極分の電荷を転送する４相駆動方式が採用されている。正常な駆動波形では、π／２ずつ位相をシフトさせた４相の駆動パルス波形が図４に示すように印加される。一方、蓄積電荷を逆方向へ転送させる場合、その位相のシフト方向が逆になるように４つの駆動パルス波形が印加される。
【００２９】
このように垂直転送レジスタ１４Ｂを逆駆動すると、垂直転送レジスタ１４Ｂ内に移動した画素１４Ａの蓄積電荷は、電源ライン１４Ｄを通じてドレイン、ゲートに掃き出される。一方、システムコントロール回路４０は駆動回路１３を制御し、水平ＣＣＤタイミングジェネレータ１６を動作させる。
【００３０】
その結果、画素１４Ａの蓄積電荷が含まれない１ライン分の画素信号（以下、補正用画素信号という）が、水平転送レジスタ１４Ｃから順次出力される（Ｓ１０２）。あらかじめ定められたライン数分の画素信号が読み出されると、読み出された補正用画素信号の画素平均値をＦＰＮ補正値として算出する（Ｓ１０３、Ｓ１０４）。ここでは、全ラインのうち上半分の画素信号を読み出す。
【００３１】
ＦＰＮ補正値が算出されると、垂直転送レジスタ１４Ｂを正常駆動し、撮影画像の画素信号読み出しを行う。そして、求められたＦＰＮ補正値によってＦＰＮ補正処理を実行する（Ｓ１０５、Ｓ１０６）。
【００３２】
このように本実施形態によれば、インターライン型ＣＣＤなどのイメージセンサ１４を備えた内視鏡装置において、垂直転送レジスタ１４Ｂを逆駆動させて電荷を水平転送レジスタ１４Ｃとは逆方向の電源側に転送する一方、水平転送レジスタ１４Ｃを駆動させて補正用画素信号を読み出す。所定数ライン分の補正用画素信号から１水平ラインに沿った画素平均値をＦＰＮ補正値として算出する。
【００３３】
画素の蓄積電荷を電源側に向けて掃き出す、逃すことにより、水平転送レジスタ１４Ｃに画素の蓄積電荷が移動しないため、仮に高輝度の光がイメージセンサ１４に入射しても、１水平ライン全体に渡って適正なＦＰＮ補正用信号を出力することができる。
【００３４】
なお、イメージセンサ１４が蓄積電荷を電源側へ逃がすことができない特性である場合、垂直転送レジスタ１４Ｂの駆動を停止させればよい。例えば、図２に示すＦＰＮ補正処理において、接続されているビデオスコープ１０に設けたメモリ（図示せず）に格納されたスコープデータに基づいて、システムコントロール回路４０が電荷の逆転送可能なイメージセンサであるか否かを判断し、それに応じて垂直転送レジスタ１４Ｂの逆駆動、停止のいずれかを選択すればよい。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ビデオスコープ
１３  駆動回路（撮像素子駆動部）
１４  イメージセンサ（電荷転送型撮像素子）
１４Ａ  画素
１４Ｂ  垂直転送レジスタ
１４Ｃ  水平転送レジスタ
３０  プロセッサ
３４  出力コントローラ（補正部）
３６  ＦＰＮ演算回路（補正部）
４０  システムコントロール回路（制御部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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