(57)【要約】【課題】ＣＭＯＳ撮像素子のグローバル露光時のノイズの影響を低減化させる。【解決手段】内視鏡システム１０は光源ユニット４０、撮像素子駆動回路２１、システムコントローラ２２、および画像信号処理ユニット５０を有する。撮像素子３２はＣＭＯＳ撮像素子である。グローバル露光を開始させた後、システムコントローラ２２は光源ユニット４０を１フィールド期間発光停止させる。システムコントローラ２２は撮像素子駆動回路２１を制御して撮像素子３２にグローバル露光による黒色画像信号を生成させる。画像信号処理ユニット５０は黒色画像信号を格納する。システムコントローラ２２は光源ユニット４０のパルス発光を再開させる。システムコントローラ２２は撮像素子駆動回路２１を制御してパルス発光中に通常画像信号を生成させる。画像信号処理ユニット５０は通常画像信号から黒色画像信号を減じて、固定パターンノイズを除去する。【選択図】図１
2009136459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子内視鏡に設けられ、被写体の光学像の受光により生成する信号電荷に基づいて前記光学像に対応する画像信号を生成するＣＭＯＳ撮像素子の露光方法を、グローバル露光に切替える露光切替えスイッチと、
前記露光方法が前記グローバル露光に切替えられた後の少なくとも１フィールド期間または１フレーム期間内において、前記画像信号に変換される前記信号電荷を生成するための受光期間中に、前記被写体を照明するための照明光の前記被写体への照射を停止させる光源制御部と、
前記照明光の前記被写体への照射が停止されている間に生成した信号電荷に基づく前記画像信号を黒色画像信号として格納するメモリと、
前記メモリに格納された前記黒色画像信号に基づいて、前記照明光が前記被写体に照射されている間に生成した前記信号電荷に基づく前記画像信号である通常画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去するノイズ除去部とを備える
ことを特徴とするノイズ除去システム。
【請求項２】
前記電子内視鏡の初期化を実行させる操作入力を検出する初期化入力部を備え、
前記初期化入力部への前記電子内視鏡の初期化実行のための操作入力を検出するときに、前記光源制御部は検出後の少なくとも１フィールド期間または１フレーム期間内において前記画像信号に変換される前記信号電荷を生成するための受光期間中に前記照明光の前記被写体への照射を停止させ、前記メモリは前記照明光の前記被写体への照射が停止されている間に生成した信号電荷に基づく前記画像信号を黒色画像信号として格納し、前記ノイズ除去部は前記メモリに格納された前記黒色画像信号に基づいて前記通常画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去する
ことを特徴とする請求項１に記載のノイズ除去システム。
【請求項３】
前記黒色画像信号の輝度を算出する輝度算出部を備え、
前記光源制御部は、前記輝度算出部により算出された前記黒色画像信号の輝度が第１の閾値を超える場合に、前記画像信号に変換される前記信号電荷を生成するための受光期間中における前記照明光の照射を再び停止し、
前記メモリは、前記照明光の照射が再び停止されている間に生成した信号電荷に基づく前記黒色画像信号を格納する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のノイズ除去システム。
【請求項４】
電子内視鏡に設けられ、照明光がパルス照射される被写体の光学像の受光により生成する信号電荷に基づいて前記光学像に対応する画像信号を生成するＣＭＯＳ撮像素子の露光方法を、グローバル露光に切替える露光切替えスイッチと、
前記露光方法が前記グローバル露光に切替えられた後の少なくとも１フィールド期間または１フレーム期間内において、前記照明光の前記被写体への照射が停止されている間に前記画像信号に変換される前記信号電荷を生成するための受光を前記ＣＭＯＳ撮像素子に実行させる撮像素子制御部と、
前記照明光の前記被写体への照射が停止されている間に生成した信号電荷に基づく前記画像信号を、黒色画像信号として格納するメモリと、
前記メモリに格納された前記黒色画像信号に基づいて、前記照明光が前記被写体に照射されている間に生成した前記信号電荷に基づく前記画像信号である通常画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去するノイズ除去部とを備える
ことを特徴とするノイズ除去システム。
【請求項５】
前記電子内視鏡の初期化を実行させる操作入力を検出する初期化入力部を備え、
前記初期化入力部への前記電子内視鏡の初期化実行のための操作入力を検出するときに、前記撮像素子制御部は検出後の少なくとも１フィールド期間または１フレーム期間内において前記照明光の前記被写体への照射が停止されている間に前記画像信号に変換される前記信号電荷を生成するための受光を前記ＣＭＯＳ撮像素子に実行させ、前記メモリは前記照明光の前記被写体への照射が停止されている間に生成した信号電荷に基づく前記画像信号を黒色画像信号として格納し、前記ノイズ除去部は前記メモリに格納された前記黒色画像信号に基づいて前記通常画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去する
ことを特徴とする請求項４に記載のノイズ除去システム。
【請求項６】
前記黒色画像信号の輝度を算出する輝度算出部を備え、
前記撮像素子制御部は、前記輝度算出部により算出された前記画像信号の輝度が第１の閾値を超える場合に、前記照明光の前記被写体への照射が停止されている間に前記画像信号に変換される前記信号電荷を生成するための受光を前記ＣＭＯＳ撮像素子に再び実行させ、
前記メモリは、前記照明光の前記被写体への照射が停止されている間に再び生成した信号電荷に基づく前記黒色画像信号を格納する
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のノイズ除去システム。
【請求項７】
前記メモリへの前記黒色画像信号の格納の繰返し回数を数えるカウンタと、前記カウンタにより数えられた前記繰返し回数が、第２の閾値を超えるときに警告を発する第１の警告システムとを備えることを特徴とする請求項３または請求項６に記載のノイズ除去システム。
【請求項８】
前記繰返し回数が前記第２の閾値を超えるときに、前記黒色画像信号を用いた前記固定パターンノイズの除去を禁止することを特徴とする請求項７に記載のノイズ除去システム。
【請求項９】
前記黒色画像信号の輝度を算出する輝度算出部と、前記輝度算出部により算出された前記画像信号の輝度が閾値を超える場合に警告を発する第２の警告システムとを備えることを特徴とする請求項１または請求項４に記載のノイズ除去システム。
【請求項１０】
前記黒色画像信号を用いて前記固定パターンノイズの除去を行う前に、前記黒色画像信号にゲインを乗じることにより信号レベルを調整する信号レベル調整部を備えることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のノイズ除去システム。
【請求項１１】
前記ゲインを決めるための操作入力を検出するゲイン入力部を備えることを特徴とする請求項１０に記載のノイズ除去システム。
【請求項１２】
前記通常画像信号の輝度に応じて前記ゲインを定める第１のゲイン調整部を備えることを特徴とする請求項１１に記載のノイズ除去システム。
【請求項１３】
前記照明光の光量を調整するための絞りの開口状態を検出する検出部と、前記検出部が検出する前記開口状態に応じて前記ゲインを定める第２のゲイン調整部とを備えることを特徴とする請求項１０に記載のノイズ除去システム。
【請求項１４】
電子内視鏡に設けられ、被写体の光学像の受光により生成する信号電荷に基づいて前記光学像に対応する画像信号を生成するＣＭＯＳ撮像素子の露光方法を、グローバル露光に切替える露光切替えスイッチと、
前記露光方法が前記グローバル露光に切替えられた後の少なくとも１フィールド期間または１フレーム期間内において、前記画像信号に変換される前記信号電荷を生成するための受光期間中に、前記被写体を照明するための照明光の前記被写体への照射を停止させる光源制御部と、
前記照明光の前記被写体への照射が停止されている間に生成した信号電荷に基づく前記画像信号を黒色画像信号として格納するメモリと、
前記メモリに格納された前記黒色画像信号に基づいて、前記照明光が前記被写体に照射されている間に生成した前記信号電荷に基づく前記画像信号である通常画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去するノイズ除去部とを備える
ことを特徴とする内視鏡プロセッサ。
【請求項１５】
電子内視鏡に設けられ、照明光がパルス照射される被写体の光学像の受光により生成する信号電荷に基づいて前記光学像に対応する画像信号を生成するＣＭＯＳ撮像素子の露光方法を、グローバル露光に切替える露光切替えスイッチと、
前記露光方法が前記グローバル露光に切替えられた後の少なくとも１フィールド期間または１フレーム期間内において、前記照明光の前記被写体への照射が停止されている間に前記画像信号に変換される前記信号電荷を生成するための受光を前記ＣＭＯＳ撮像素子に実行させる撮像素子制御部と、
前記照明光の前記被写体への照射が停止されている間に生成した信号電荷に基づく前記画像信号を、黒色画像信号として格納するメモリと、
前記メモリに格納された前記黒色画像信号に基づいて、前記照明光が前記被写体に照射されている間に生成した前記信号電荷に基づく前記画像信号である通常画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去するノイズ除去部とを備える
ことを特徴とする内視鏡プロセッサ。
【請求項１６】
被写体の光学像の受光により生成する信号電荷に基づいて前記光学像に対応する画像信号を生成するＣＭＯＳ撮像素子を有する電子内視鏡と、
前記被写体を照明するための照明光を照射する光源と、
前記ＣＭＯＳ撮像素子の露光方法を、グローバル露光に切替える露光切替えスイッチと、
前記露光方法が前記グローバル露光に切替えられた後の少なくとも１フィールド期間または１フレーム期間内において、前記画像信号に変換される前記信号電荷を生成するための受光期間中に、前記照明光の前記被写体への照射を停止させる光源制御部と、
前記照明光の前記被写体への照射が停止されている間に生成した信号電荷に基づく前記画像信号を、黒色画像信号として格納するメモリと、
前記メモリに格納された前記黒色画像信号に基づいて、前記照明光が前記被写体に照射されている間に生成した前記信号電荷に基づく前記画像信号である通常画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去するノイズ除去部とを備える
ことを特徴とする内視鏡システム。
【請求項１７】
被写体の光学像の受光により生成する信号電荷に基づいて前記光学像に対応する画像信号を生成するＣＭＯＳ撮像素子を有する電子内視鏡と、
前記被写体に照射する照明光をパルス発光する光源と、
前記ＣＭＯＳ撮像素子の露光方法を、グローバル露光に切替える露光切替えスイッチと、
前記露光方法が前記グローバル露光に切替えられた後の少なくとも１フィールド期間または１フレーム期間内において、前記照明光の前記被写体への照射が停止されている間に前記画像信号に変換される前記信号電荷を生成するための受光を前記ＣＭＯＳ撮像素子に実行させる撮像素子制御部と、
前記照明光の前記被写体への照射が停止されている間に生成した信号電荷に基づく前記画像信号を、黒色画像信号として格納するメモリと、
前記メモリに格納された前記黒色画像信号に基づいて、前記照明光が前記被写体に照射されている間に生成した前記信号電荷に基づく前記画像信号である通常画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去するノイズ除去部とを備える
ことを特徴とする内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子内視鏡に設けられるＣＭＯＳ撮像素子にグローバル露光を実行させるときに生じる固定パターンノイズの影響を低減化させるノイズ除去システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
挿入管の先端に撮像素子を設けた電子内視鏡が知られている。光源から放射される照明光を光ファイバによって挿入管の先端に伝達することにより、光の到達しない体内や構造物内の被写体を撮像することが可能である。
【０００３】
被写体への照明光の照射方法によっては、特殊な画像を表示することが可能になる。例えば、周期的に発光と停止とを繰返すパルス発光により被写体を照射することが知られている。声帯を撮像するときに、声帯の振動の周波数と略同じ周波数でパルス発光を行い、その反射光を撮像することにより、高速で振動する声帯を低速で振動しているように表示することが可能である。
【０００４】
パルス発光を行なう場合には高速で動く被写体を撮像することが多いため、全画素に同じ期間に受光させることが好ましい。一方で、照明光を常に被写体に照射する定常発光を行なう場合には静止物や低速で動く被写体が撮像されることが多いため、ノイズの影響の少ない画像信号を得ることが好ましい。
【０００５】
ノイズの影響が少なく且つグローバル露光により被写体を撮像するために従来の電子内視鏡ではＣＣＤ撮像素子を用いられていた。しかし、ＣＣＤ撮像素子は、製造コストが高いこと、駆動電圧が高いこと、接続の必要な信号線数が多いなどの課題を有していた。
【０００６】
そこで、最近では製造コストや電力消費量の観点においてＣＣＤ撮像素子より有利なＣＭＯＳ撮像素子を電子内視鏡に用いることが提案されている（特許文献１参照）。しかし、ＣＭＯＳ撮像素子では、グローバル露光を行うときに画像に現れるノイズの影響が大きいことが問題であった。
【特許文献１】特開２００２−５８６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明では、ＣＭＯＳ撮像素子にグローバル露光させる場合に生じるノイズの影響を低減化させるノイズ除去システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１のノイズ除去システムは、電子内視鏡に設けられ被写体の光学像の受光により生成する信号電荷に基づいて光学像に対応する画像信号を生成するＣＭＯＳ撮像素子の露光方法をグローバル露光に切替える露光切替えスイッチと、露光方法がグローバル露光に切替えられた後の少なくとも１フィールド期間または１フレーム期間内において画像信号に変換される信号電荷を生成するための受光期間中に被写体を照明するための照明光の被写体への照射を停止させる光源制御部と、照明光の被写体への照射が停止されている間に生成した信号電荷に基づく画像信号を黒色画像信号として格納するメモリと、メモリに格納された黒色画像信号に基づいて照明光が被写体に照射されている間に生成した信号電荷に基づく画像信号である通常画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去するノイズ除去部とを備えることを特徴としている。
【０００９】
なお、電子内視鏡の初期化を実行させる操作入力を検出する初期化入力部を備え、初期化入力部への電子内視鏡の初期化実行のための操作入力を検出するときに、光源制御部は検出後の少なくとも１フィールド期間または１フレーム期間内において画像信号に変換される信号電荷を生成するための受光期間中に照明光の被写体への照射を停止させ、メモリは照明光の被写体への照射が停止されている間に生成した信号電荷に基づく画像信号を黒色画像信号として格納し、ノイズ除去部はメモリに格納された黒色画像信号に基づいて通常画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去することが好ましい。
【００１０】
また、黒色画像信号の輝度を算出する輝度算出部を備え、光源制御部は輝度算出部により算出された黒色画像信号の輝度が第１の閾値を超える場合に画像信号に変換される信号電荷を生成するための受光期間中における照明光の照射を再び停止し、メモリは照明光の照射が再び停止されている間に生成した信号電荷に基づく黒色画像信号を格納することが好ましい。
【００１１】
本発明の第２のノイズ除去システムは、電子内視鏡に設けられ照明光がパルス照射される被写体の光学像の受光により生成する信号電荷に基づいて光学像に対応する画像信号を生成するＣＭＯＳ撮像素子の露光方法をグローバル露光に切替える露光切替えスイッチと、露光方法が前記グローバル露光に切替えられた後の少なくとも１フィールド期間または１フレーム期間内において照明光の前記被写体への照射が停止されている間に画像信号に変換される信号電荷を生成するための受光をＣＭＯＳ撮像素子に実行させる撮像素子制御部と、照明光の前記被写体への照射が停止されている間に生成した信号電荷に基づく画像信号を黒色画像信号として格納するメモリと、メモリに格納された黒色画像信号に基づいて照明光が被写体に照射されている間に生成した信号電荷に基づく画像信号である通常画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去するノイズ除去部とを備えることを特徴としている。
【００１２】
なお、電子内視鏡の初期化を実行させる操作入力を検出する初期化入力部を備え、初期化入力部への電子内視鏡の初期化実行のための操作入力を検出するときに、撮像素子制御部は検出後の少なくとも１フィールド期間または１フレーム期間内において照明光の被写体への照射が停止されている間に画像信号に変換される信号電荷を生成するための受光をＣＭＯＳ撮像素子に実行させ、メモリは照明光の被写体への照射が停止されている間に生成した信号電荷に基づく画像信号を黒色画像信号として格納し、ノイズ除去部はメモリに格納された黒色画像信号に基づいて通常画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去することが好ましい。
【００１３】
また、黒色画像信号の輝度を算出する輝度算出部を備え、撮像素子制御部は輝度算出部により算出された画像信号の輝度が第１の閾値を超える場合に照明光の被写体への照射が停止されている間に画像信号に変換される信号電荷を生成するための受光をＣＭＯＳ撮像素子に再び実行させ、メモリは照明光の被写体への照射が停止されている間に再び生成した信号電荷に基づく黒色画像信号を格納することが好ましい。
【００１４】
また、メモリへの黒色画像信号の格納の繰返し回数を数えるカウンタと、カウンタにより数えられた繰返し回数が第２の閾値を超えるときに警告を発する第１の警告システムとを備えることが好ましい。
【００１５】
また、繰返し回数が第２の閾値を超えるときに黒色画像信号を用いた固定バターンノイズの除去を禁止することが好ましい。
【００１６】
また、黒色画像信号の輝度を算出する輝度算出部と、輝度算出部により算出された画像信号の輝度が閾値を超える場合に警告を発する第２の警告システムとを備えることが好ましい。
【００１７】
また、黒色画像信号を用いて固定パターンノイズの除去を行う前に、黒色画像信号にゲインを乗じることにより信号レベルを調整する信号レベル調整部を備えることが好ましい。
【００１８】
また、ゲインを決めるための操作入力を検出するゲイン入力部を備えることが好ましい。
【００１９】
また、通常画像信号の輝度に応じてゲインを定める第１のゲイン調整部を備えることが好ましい。
【００２０】
また、照明光の光量を調整するための絞りの開口状態を検出する検出部と、検出部が検出する開口状態に応じてゲインを定める第２のゲイン調整部とを備えることが好ましい。
【００２１】
本発明の第１の内視鏡プロセッサは、電子内視鏡に設けられ被写体の光学像の受光により生成する信号電荷に基づいて光学像に対応する画像信号を生成するＣＭＯＳ撮像素子の露光方法をグローバル露光に切替える露光切替えスイッチと、露光方法がグローバル露光に切替えられた後の少なくとも１フィールド期間または１フレーム期間内において画像信号に変換される信号電荷を生成するための受光期間中に被写体を照明するための照明光の被写体への照射を停止させる光源制御部と、照明光の被写体への照射が停止されている間に生成した信号電荷に基づく画像信号を黒色画像信号として格納するメモリと、メモリに格納された黒色画像信号に基づいて照明光が被写体に照射されている間に生成した信号電荷に基づく画像信号である通常画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去するノイズ除去部とを備えることを特徴としている。
【００２２】
本発明の第２の内視鏡プロセッサは、電子内視鏡に設けられ照明光がパルス照射される被写体の光学像の受光により生成する信号電荷に基づいて光学像に対応する画像信号を生成するＣＭＯＳ撮像素子の露光方法をグローバル露光に切替える露光切替えスイッチと、露光方法が前記グローバル露光に切替えられた後の少なくとも１フィールド期間または１フレーム期間内において照明光の被写体への照射が停止されている間に画像信号に変換される信号電荷を生成するための受光をＣＭＯＳ撮像素子に実行させる撮像素子制御部と、照明光の被写体への照射が停止されている間に生成した信号電荷に基づく画像信号を黒色画像信号として格納するメモリと、メモリに格納された黒色画像信号に基づいて照明光が被写体に照射されている間に生成した信号電荷に基づく画像信号である通常画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去するノイズ除去部とを備えることを特徴としている。
【００２３】
本発明の第１の内視鏡システムは、被写体の光学像の受光により生成する信号電荷に基づいて光学像に対応する画像信号を生成するＣＭＯＳ撮像素子を有する電子内視鏡と、被写体を照明するための照明光を照射する光源と、ＣＭＯＳ撮像素子の露光方法をグローバル露光に切替える露光切替えスイッチと、露光方法が前記グローバル露光に切替えられた後の少なくとも１フィールド期間または１フレーム期間内において画像信号に変換される信号電荷を生成するための受光期間中に照明光の被写体への照射を停止させる光源制御部と、照明光の被写体への照射が停止されている間に生成した信号電荷に基づく画像信号を黒色画像信号として格納するメモリと、メモリに格納された黒色画像信号に基づいて照明光が被写体に照射されている間に生成した信号電荷に基づく画像信号である通常画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去するノイズ除去部とを備えることを特徴としている。
【００２４】
本発明の第２の内視鏡システムは、被写体の光学像の受光により生成する信号電荷に基づいて光学像に対応する画像信号を生成するＣＭＯＳ撮像素子を有する電子内視鏡と、被写体に照射する照明光をパルス発光する光源と、ＣＭＯＳ撮像素子の露光方法をグローバル露光に切替える露光切替えスイッチと、露光方法がグローバル露光に切替えられた後の少なくとも１フィールド期間または１フレーム期間内において照明光の被写体への照射が停止されている間に画像信号に変換される信号電荷を生成するための受光をＣＭＯＳ撮像素子に実行させる撮像素子制御部と、照明光の被写体への照射が停止されている間に生成した信号電荷に基づく画像信号を黒色画像信号として格納するメモリと、メモリに格納された黒色画像信号に基づいて照明光が被写体に照射されている間に生成した信号電荷に基づく画像信号である通常画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去するノイズ除去部とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ＣＭＯＳ撮像素子にグローバル露光させるときに発生するノイズの影響を低減化させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を適用したノイズ除去システムを有する内視鏡システムの内部構成を概略的に示すブロック図である。
【００２７】
内視鏡システム１０は、内視鏡プロセッサ２０、電子内視鏡３０、およびモニタ１１によって構成される。内視鏡プロセッサ１０は、電子内視鏡２０、及びモニタ１１に接続される。
【００２８】
内視鏡プロセッサ２０から被写体に照射するための照明光が電子内視鏡３０に供給される。照明光を照射された被写体が電子内視鏡３０により撮像される。電子内視鏡３０の撮像により生成する画像信号が内視鏡プロセッサ２０に送られる。
【００２９】
内視鏡プロセッサ２０では、電子内視鏡３０から得られた画像信号に対して所定の信号処理が施される。所定の信号処理を施した画像信号はモニタ１１に送信され、送信された画像信号に相当する画像がモニタ１１に表示される。
【００３０】
内視鏡プロセッサ２０には光源ユニット４０、画像信号処理ユニット５０、撮像素子駆動回路２１、システムコントローラ２２、および入力部２３などが設けられる。
【００３１】
後述するように、光源ユニット４０は被写体に照射する照明光をライトガイド３１の入射端に向かって発光する。また、後述するように、画像信号処理ユニット５０では画像信号に対して所定の信号処理が施される。撮像素子駆動回路２１により、撮像素子３２は被写体像を撮像するように駆動される。システムコントローラ２２により内視鏡システム１０の動作が制御される。使用者が入力部２３への操作入力を行なうことにより、内視鏡システム１０の様々な機能が実行される。
【００３２】
内視鏡プロセッサ２０と電子内視鏡３０とを接続すると、光源ユニット４０と電子内視鏡３０に設けられるライトガイド３１とが光学的に接続される。また、内視鏡プロセッサ２０と電子内視鏡３０とを接続すると、画像信号処理ユニット５０および撮像素子駆動回路２１と電子内視鏡３０に設けられる撮像素子３２とが電気的に接続される。
【００３３】
図２に示すように、光源ユニット４０は、ランプ４１、絞り４２、ロータリーシャッタ４３、集光レンズ４４、電源回路４５、絞り駆動機構４６、モータ４７、絞り駆動回路４８、およびロータリーシャッタ駆動回路４９などによって構成される。
【００３４】
ランプ４１は、例えばキセノンランプやハロゲンランプであり、白色光を出射する。ランプ４１から出射される白色光をライトガイド３１の入射端に導くための光路中に絞り４２、ロータリーシャッタ４３、および集光レンズ４４が設けられる。
【００３５】
絞り４２により、ライトガイド３１に入射する白色光の光量が制御される。なお、絞り４２は絞り駆動機構４６により駆動される。絞り駆動機構４６による絞り４２の駆動は、絞り駆動回路４８により制御される。撮像素子３２における受光量が、システムコントローラ２２を介して絞り駆動回路４８に伝達される。伝達された受光量に基づいて、絞り駆動回路４８は絞り４２の開口率を調整する。また、調整した絞り開口率はシステムコントローラ２２に伝達される。
【００３６】
ロータリーシャッタ４３は円板上に開口部と遮光部とが設けられる。光源ユニット４０から白色光を発光するときには、光路上に開口部が挿入される。一方、白色光の発光を停止するときには、光路上に遮光部が挿入され、遮光される。
【００３７】
モータ４７を回転させることにより光源ユニット４０からの白色光の発光と発光停止とが切替えられ、パルス発光状態となる。また、光路上に開口部を挿入したままモータ４７を停止することにより白色光が光源ユニット４０から発光されたまま維持され、定常発光状態となる。一方、光路上に遮光部を挿入したままモータ４７を停止することにより、白色光の光源ユニット４０からの発光停止状態となる。
【００３８】
なお、モータ４７は、ロータリーシャッタ駆動回路４９により駆動される。また、ロータリーシャッタ駆動回路４９は、システムコントローラ２２に制御される。
【００３９】
集光レンズ４４により、光源ユニット４０から発光される白色光が集光され、ライトガイド３１の入射端に入射する。
【００４０】
ランプ４１には、電源回路４５から電力が供給される。電源回路４５からのランプ４１への電力の供給のＯＮ／ＯＦＦは、システムコントローラ２２により制御される。
【００４１】
次に電子内視鏡３０の構成について詳細に説明する（図１参照）。電子内視鏡３０には、ライトガイド３１、撮像素子３２、配光レンズ３３、および対物レンズ３４などが設けられる。ライトガイド３１は、内視鏡プロセッサ２０との接続部分から電子内視鏡３０の挿入管３５の先端まで延設される。
【００４２】
前述のように光源ユニット４０から出射される白色光がライトガイド３１の入射端に入射される。入射端に入射された光は、出射端まで伝達される。ライトガイド３１の出射端から出射する光が、配光レンズ３３を介して挿入管３５先端付近に照射される。
【００４３】
白色光が照射されたときの被写体の反射光による光学像が、対物レンズ３４を介して撮像素子３２の受光面に到達する。撮像素子３２には、撮像素子駆動回路２１から撮像素子駆動信号が送信される。撮像素子駆動信号に基づいて、撮像素子３２は撮像を行い、画像信号を生成する。なお、撮像素子駆動回路２１は、システムコントローラ２２により制御される。
【００４４】
撮像素子３２はＣＭＯＳ撮像素子であり、受光面にはマトリックス状に画素（図示せず）が配置される。画素はフォトダイオードを有しており、各画素の受光量に応じた信号電荷が生成される。生成した信号電荷が画素信号として読出される。受光面を構成する複数の画素から読出される画素信号により画像信号が形成される。すなわち、信号電荷は画像信号に変換される。
【００４５】
グローバル露光方法では、全画素において同時期に信号電荷を生成させ、画素信号を順番に読出させることにより、撮像素子３２は光学像を撮像する。一方、ライン露光方法では、行毎に信号電荷を生成させ、画素信号を順番に読み出させることにより、撮像素子３２は光学像を撮像する。システムコントローラ２２の制御に基づいて、撮像素子駆動回路２１は、ライン露光またはグローバル露光による撮像を撮像素子３２に実行させる。
【００４６】
グローバル露光により撮像を行うとき、被写体の光学像に相当する画像信号である通常画像信号を生成させる前に、通常画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去するための黒色画像信号を撮像素子３２に生成させる。なお、黒色画像信号は、光を受光面に入射させない状況において生成した画像信号である。ライン露光により撮像を行うときには、通常画像信号のみを、撮像素子３２に生成させる。
【００４７】
なお、黒色画像信号は、グローバル露光による撮像時だけでなく、電子内視鏡３０の初期化を行うときにも、生成される。電子内視鏡３０を初期化する操作入力が入力部２３に検出されると、撮像素子制御回路２１は撮像素子３２に黒色画像信号を生成させる。
【００４８】
黒色画像信号を生成させるために、１フィールド期間または１フレーム期間中に光源ユニット４０からの白色光の発光を停止させるように、システムコントローラ２２はロータリーシャッタ駆動回路４９を制御する。このときに撮像素子３２が生成する画像信号をシステムコントローラ２２は黒色画像信号として認識し、以後の処理において通常画像信号と区別する。
【００４９】
生成した黒色画像信号および通常画像信号は、画像信号処理ユニット５０に送信される。図３に示すように、画像信号処理ユニット５０は、Ａ／Ｄコンバータ５１、フレームメモリ５２、第１、第２の輝度検出回路５３ａ、５３ｂ、判別回路５４、カウンタ５５、演算回路５６、乗算器５７、および後段信号処理回路５８によって構成される。
【００５０】
画像信号処理ユニット５０に入力された黒色画像信号および通常画像信号は、Ａ／Ｄコンバータ５１においてアナログ信号からデジタル信号に変換される。
【００５１】
Ａ／Ｄ変換された黒色画像信号はフレームメモリ５２に送信され、格納される。フレームメモリ５２は、乗算器５７を介して演算回路５６に接続される。フレームメモリ５２に格納された黒色画像信号は乗算器５７により、システムコントローラ２２が定めるゲインに基づいて増幅される。
【００５２】
なお、システムコントローラ２２は絞り４２の開口率が大きくなるほどゲインが小さくなるように定め、開口率が小さくなるほどゲインが大きくなるように定める。なお、ゲインを大きくするほど、後述するノイズ除去の効果が大きくなるが、ゲインを大きくしすぎると、逆にノイズ除去の精度が低下する。増幅された黒色画像信号は、演算回路５６に送信される。
【００５３】
Ａ／Ｄ変換された通常画像信号は、演算回路５６に送信される。演算回路５６において、通常画像信号から増幅された黒色画像信号を減算することにより、通常画像信号に含まれる固定パターンノイズが除去される。
【００５４】
なお、Ａ／Ｄ変換された黒色画像信号は、フレームメモリ５２だけでなく、第１の輝度算出回路５３ａにも送信される。第１の輝度算出回路５３ａにより、黒色画像信号に相当する画像の平均輝度が検出される。検出された平均輝度は、判別回路５４に通知される。
【００５５】
判別回路５４では、平均輝度が輝度閾値を超えるか否かを判別する。黒色画像信号は画像信号を生成するときに発生する固定パターンノイズであり、平均輝度はゼロレベルに近い。輝度閾値は固定パターンノイズとして想定される輝度レベルを超える値に定められる。したがって、平均輝度が輝度閾値を超える場合は、撮像素子３２に光が入射している状態と推測できる。判別結果がシステムコントローラ２２に通知される。
【００５６】
平均輝度が輝度閾値未満である場合、システムコントローラ２２はロータリーシャッタ駆動回路４９および撮像素子駆動回路３２を制御して、通常画像信号を生成させる。さらに、生成した通常画像信号から黒色画像信号を減算するように、演算回路５６を制御する。
【００５７】
一方、平均輝度が輝度閾値を超える場合、システムコントローラ２２はロータリーシャッタ駆動回路４９および撮像素子駆動回路３２を制御して、黒色画像信号を生成させる。すなわち、再び１フィールド期間または１フレーム期間中の光源ユニット４０からの発光を禁止して、黒色画像信号を生成させる。さらに、再度生成させた黒色画像信号の平均輝度と輝度閾値とが、判別回路５４によって比較される。
【００５８】
判別回路５４はカウンタ５５にも接続されており、判別結果はカウンタ５５にも通知される。カウンタ５５により、平均輝度が輝度閾値を連続して超える回数である繰返し回数が数えられる。なお、平均輝度が輝度閾値未満となったときには、繰返し回数がゼロにリセットされる。繰返し回数は、システムコントローラ２２に通知される。
【００５９】
平均輝度が輝度閾値未満となるまで、またはカウンタ５５により数えられた繰返し回数が回数閾値を超えるまで、システムコントローラ２２は黒色画像信号を生成させる。
【００６０】
繰返し回数が回数閾値を超えたときには、システムコントローラ２２はロータリーシャッタ駆動回路４９および撮像素子駆動回路３２を制御して、通常光画像信号を生成させる。さらに、生成した通常画像信号から黒色画像信号の減算を行なわせずに、演算回路５６から出力させる。
【００６１】
演算回路５６は、後段信号処理回路５８および第２の輝度検出回路５３ｂに接続される。演算回路５６から出力される通常画像信号は後段信号処理回路５８および第２の輝度検出回路５３ｂに送信される。
【００６２】
後段信号処理回路５８では、ゲインコントロール、ホワイトバランス、色補間処理、などの所定の信号処理が施される。また、後段信号処理回路５８は、繰返し回数が回数閾値未満である場合における黒色画像信号の生成を繰り返しているときに、スコープ先端を遮光するように指示する警告を通常画像信号に相当する画像にスーパーインポーズさせる。また、繰返し回数が回数閾値を超えるときには、ノイズ除去ができないことを示す警告を通常光画像信号に相当する画像にスーパーインポーズさせる。
【００６３】
後段信号処理回路５８から通常画像信号は、モニタ１１に送信される。モニタ１１には、送信された通常画像信号に対応する画像が表示される。
【００６４】
第２の輝度検出回路５３ｂにより、通常画像信号に相当する画像の平均輝度が検出される。前述のように、検出された平均輝度は、システムコントローラ２２を介して絞り駆動回路４８に通知される。
【００６５】
内視鏡システム１０には通常画像観察モードと声帯を観察するための声帯観察モードが設けられる。使用者が通常観察モードを選択する場合には、光源ユニット４０は白色光を常時発光し、撮像素子３２はライン露光方法により被写体を撮像する。一方、使用者が声帯観察モードを選択する場合には、光源ユニット４０はパルス発光し、露光方法がグローバル露光方法に切替えられる。
【００６６】
次に、内視鏡システム１０起動後に、被写体を撮像して、モニタ１１に表示させるために内視鏡プロセッサ２０の各部位によって行なわれる動作を、図４、図５のフローチャートを用いて説明する。なお、本処理は内視鏡プロセッサ２０の電源がＯＦＦに切替えられるときに、終了する。図４は、被写体の撮像およびモニタへの表示のために内視鏡プロセッサの各部位によって実行される動作を示すフローチャートである。図５は、黒色画像信号生成のサブルーチンを説明するためのフローチャートである。
【００６７】
ステップＳ１００では、入力部２３が初期化するための操作入力を検出しているか否かをシステムコントローラ２２が判別する。操作入力を検出するときはサブルーチンＳ２００に進む。操作入力を検出しないときはサブルーチンＳ２００をスキップして、ステップＳ１０１に進む。
【００６８】
サブルーチンＳ２００は黒色画像信号生成のサブルーチンであって、後述するように撮像素子駆動回路２１は黒色画像信号を生成させ、システムコントローラ２２は黒色画像信号をフレームメモリ５２に格納させる。
【００６９】
ステップＳ１０１では、通常画像観察モードか声帯観察モードのいずれのモードが選択されているかをシステムコントローラ２２が判別する。なお、モードは使用者による入力部２３への操作入力によって切替え可能である。
【００７０】
通常画像観察モードが選択されている場合、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、システムコントローラ２２は光源ユニット４０に白色光を定常発光させる。次のステップＳ１０３において、撮像素子駆動回路２１は撮像素子３２に通常画像信号を生成させる。生成された通常画像信号に画像信号処理ユニット５０が所定の信号処理を施してモニタ１１に送信する。モニタ１１への送信後にステップＳ１０１に戻る。
【００７１】
ステップＳ１０１において声帯観察モードが選択されている場合、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、システムコントローラ２２が光源ユニット４０に白色光をパルス発光させる。また、撮像素子駆動回路２１が撮像素子３２にグローバル露光による撮像を実行させる。
【００７２】
グローバル露光に切替えた後のステップＳ１０５において、黒色画像信号がフレームメモリ５２に格納されているか否かをシステムコントローラ２２が判別する。黒色画像信号が格納されていない場合は、サブルーチンＳ２００に戻り、黒色画像信号の生成のサブルーチンＳ２００を実行する。黒色画像信号が格納されている場合は、ステップＳ１０６に進む。
【００７３】
ステップＳ１０６では、サブルーチンＳ２００の処理によって検出した黒色画像信号に相当する画像の平均輝度が輝度閾値未満であるか否かを判別する。平均輝度が輝度閾値未満である場合は、ステップＳ１０７に進む。平均輝度が輝度閾値を超える場合は、ステップＳ１１１に進む。
【００７４】
ステップＳ１０７では、撮像素子駆動回路２１は撮像素子３２に、通常画像信号を生成させる。通常画像信号を生成させると、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、第２の輝度検出回路５３ｂは通常画像信号に相当する画像の平均輝度を検出する。平均輝度の検出後にステップＳ１０９に進む。平均輝度に基づいて絞り駆動回路４８は絞り４２の開口率を決定し、決定された開口率に基づいてシステムコントローラ２２は黒色画像信号に乗じるゲインを決定する。
【００７５】
次のステップＳ１１０において、乗算器５７は決定したゲインをフレームメモリ５２に格納した黒色画像信号に乗じる。さらに、通常画像信号からゲインが乗じられた黒色画像信号を減じることにより、演算回路５６は固定パターンノイズを除去する。固定パターンノイズを除去した通常画像信号に画像信号処理ユニット５０が所定の信号処理を施してモニタ１１に送信する。以後、ステップＳ１０１に戻る。
【００７６】
前述のように、ステップＳ１０６において平均輝度が輝度閾値を超える場合に、ステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１では、後段信号処理回路５８が、例えば、“ノイズを除去するための画像信号が取得できません”などのようにノイズ除去が不可能であることを示す警告を、通常画像信号に相当する画像にスーパーインポーズする。
【００７７】
次のステップＳ１１２では、撮像素子駆動回路２１が撮像素子３２を駆動して、通常画像信号を生成させる。通常画像信号を生成させると、ステップＳ１１３に進む。ステップＳ１１３では、通常画像信号のノイズ除去を停止する。すなわち、演算回路５６における通常画像信号から黒色画像信号の減算を停止させる。ノイズが除去されなかった通常画像信号に画像信号処理ユニット５０が所定の信号処理を施してモニタ１１に送信する。以後、ステップＳ１０１に戻る。
【００７８】
次に、黒色画像信号生成のサブルーチンＳ２００について説明する。ステップＳ２０１において、システムコントローラ２２は、１フィールド期間または１フレーム期間内における信号電荷を生成させるための受光時に、光源ユニット４０からの白色光の発光を禁止する。したがって、光源ユニット４０は発光停止する。
【００７９】
白色光の発光を停止すると、ステップＳ２０２において、撮像素子駆動回路２１は撮像素子３２に、白色光の発光停止期間中に生成した信号電荷に基づく画像信号を黒色画像信号として生成させる。フレームメモリ５２は生成した黒色画像信号を格納する。黒色画像信号を格納すると、ステップＳ２０３に進み、第１の輝度検出回路５３ａは黒色画像信号に相当する画像の平均輝度を検出する。
【００８０】
平均輝度を検出すると、ステップＳ２０４において、判別回路５４は平均輝度が輝度閾値未満であるか否かを判別する。平均輝度が輝度閾値未満である場合には、以後のステップＳ２０５、ステップＳ２０６をスキップして、黒色画像信号生成のサブルーチンＳ２００を終了する。平均輝度が輝度閾値を超える場合には、ステップＳ２０５に進む。
【００８１】
ステップＳ２０５では、カウンタ５５が繰返し回数に１を加算する。次のステップＳ２０６において、システムコントローラ２２は繰返し回数が回数閾値未満であるか否かを判別する。
【００８２】
繰返し回数が回数閾値未満である場合は、ステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７では、後段信号処理回路５８が、例えば、“スコープ先端に光があたらないようにして下さい”などのように挿入管３５の先端の遮光を指示する警告を、通常画像信号に相当する画像にスーパーインポーズする。繰返し回数が回数閾値を超える場合には、黒色画像信号生成のサブルーチンＳ２００を終了する。
【００８３】
以上のような第１の実施形態のノイズ除去システムによれば、ＣＭＯＳ撮像素子にグローバル露光方法によって被写体の撮像を行わせるときに、黒色画像信号を生成させ、黒色画像信号を用いて、固定パターンノイズを除去することが可能になる。ＣＭＯＳ撮像素子のグローバル露光方法による画像信号には、ライン露光方法による画像信号に比べて、より大きな固定パターンノイズが混入する。しかし、より大きな固定パターンノイズはノイズ除去システムにより効果的に除去される。
【００８４】
また、第１の実施形態のノイズ除去システムによれば、実際の診察前に電子内視鏡を初期化するときに、黒色画像信号を生成させることが可能である。グローバル露光方法に切替えるときに黒色画像信号を生成させる場合には、少なくとも１フィールド期間モニタ１１に画像が表示されない。しかし、本実施形態では初期化時に黒色画像信号を生成させるので、このような問題が解消される。
【００８５】
次に、本発明の第２の実施形態を適用したノイズ除去システムについて説明する。第２の実施形態は、黒色画像信号の生成方法が第１の実施形態と異なっている。第１の実施形態では、１フィールド期間または１フレーム期間中に光源ユニット４０からの白色光の発光を停止させることにより黒色画像信号が生成される。第２の実施形態では、光源ユニット４０からの白色光の発光停止中に信号電荷の生成を行なわせる。以下、第１の実施形態と異なる部位を中心に説明する。
【００８６】
光源ユニット４０の構成および機能は、第１の実施形態と同じである。したがって、システムコントローラ２２の制御により、光源ユニット４０からの白色光のパルス発光、定常発光、および発光停止が切替えられる。
【００８７】
電子内視鏡３０の構成および機能は、第１の実施形態と同じである。したがって、システムコントローラ２２の制御に基づいて撮像素子駆動回路２１が撮像素子３２を駆動して、ライン露光方法またはグローバル露光方法によって被写体が撮像される。
【００８８】
なお、第１の実施形態では、黒色画像信号を生成するときに、撮像素子３２は通常画像信号を生成するときと同じ駆動方法で駆動され、光源ユニット４０の駆動方法が通常画像信号を生成するときの駆動方法と異なっている。図６に示すように、第１の実施形態では、黒色画像信号を生成するフィールド期間中のパルス発光が停止される。前述のように、このフィールド期間に出力される画像信号が黒色画像信号として用いられる。また、以後のフィールド期間に出力される画像信号が通常画像信号として用いられる。
【００８９】
一方、第２の実施形態では、黒色画像信号を生成するときに、光源ユニット４０は通常画像信号を生成するときと同じ駆動方法で駆動され、撮像素子３２の駆動方法が通常画像信号を生成するときの駆動方法と異なっている。図７に示すように、第２の実施形態では、パルス発光における発光停止中に、信号電荷を生成させるように撮像素子３２が駆動される（黒色画像信号出力参照）。なお、黒色画像信号の出力後は、第１の実施形態と同様に通常画像信号が出力される。
【００９０】
画像信号処理ユニット５０の構成および機能は、第１の実施形態と同じである。したがって、システムコントローラ２２の制御により通常画像信号から固定パターンノイズが除去される。
【００９１】
第１の実施形態と同様に、第２の実施形態における内視鏡システム１０にも、声帯観察モードが設けられる。使用者が声帯観察モードを選択する場合に、光源ユニット４０はパルス発光を行ない、露光方法がグローバル露光方法に切替えられる。
【００９２】
また、第１の実施形態と同様に、第２の実施形態における内視鏡システム１０においても、黒色画像信号はグローバル露光による撮像時だけでなく、電子内視鏡３０の初期化を行うときにも、生成される。
【００９３】
次に、第２の実施形態における内視鏡システム１０起動後に、被写体を撮像して、モニタ１１に表示させるために内視鏡プロセッサ２０の各部位によって行なわれる動作を、図８、図９のフローチャートを用いて説明する。なお、本処理は内視鏡プロセッサ２０の電源がＯＦＦに切替えられるときに、終了する。図８は、被写体の撮像およびモニタへの表示のために内視鏡プロセッサの各部位によって実行される動作を示すフローチャートである。図９は、黒色画像信号生成のサブルーチンを説明するためのフローチャートである。
【００９４】
ステップＳ３００では、入力部２３が初期化するための操作入力を検出しているか否かをシステムコントローラ２２が判別する。操作入力を検出するときはサブルーチンＳ４００に進む。操作入力を検出しないときはサブルーチンＳ４００をスキップして、ステップＳ３０１に進む。
【００９５】
サブルーチンＳ４００は黒色画像信号生成のサブルーチンであって、後述するように撮像素子駆動回路２１は黒色画像信号を生成させ、システムコントローラ２２は黒色画像信号をフレームメモリ５２に格納させる。
【００９６】
ステップＳ３０１では、通常画像観察モードか声帯観察モードのいずれのモードが選択されているかをシステムコントローラ２２が判別する。なお、モードは使用者による入力部２３への操作入力によって切替え可能である。
【００９７】
通常画像観察モードが選択されている場合、ステップＳ３０２に進む。ステップＳ３０２では、システムコントローラ２２は光源ユニット４０に白色光を定常発光させる。次のステップＳ３０３において、撮像素子駆動回路２１は撮像素子３２に通常画像信号を生成させる。生成された通常画像信号に画像信号処理ユニット５０が所定の信号処理を施してモニタ１１に送信する。モニタ１１への送信後にステップＳ３０１に戻る。
【００９８】
ステップＳ３０１において声帯観察モードが選択されている場合、ステップＳ３０４に進む。ステップＳ３０４では、撮像素子駆動回路２１が撮像素子３２にグローバル露光による撮像を実行させる。また、パルス発光期間中、すなわち発光と発光停止とが交互に繰返される期間中に信号電荷を生成させるように、撮像素子駆動回路２１は撮像素子３２を駆動する。なお、後述するようにサブルーチンＳ４００において、光源ユニット４０は白色光をパルス発光するように駆動状態を切替えられている。
【００９９】
ステップＳ３０５では、黒色画像信号がフレームメモリ５２に格納されているか否かをシステムコントローラ２２が判別する。黒色画像信号が格納されていない場合は、サブルーチンＳ４００に戻り、黒色画像信号の生成のサブルーチンＳ２００を実行する。黒色画像信号が格納されている場合は、ステップＳ３０６に進む。
【０１００】
ステップＳ３０６では、サブルーチンＳ４００の処理によって検出した黒色画像信号に相当する画像の平均輝度が輝度閾値未満であるか否かを判別する。平均輝度が輝度閾値未満である場合は、ステップＳ３０７に進む。平均輝度が輝度閾値を超える場合は、ステップＳ３１１に進む。
【０１０１】
ステップＳ３０７では、撮像素子駆動回路２１は撮像素子３２に、ステップＳ２０５で生成した信号電荷に基づく画像信号を、通常画像信号として生成させる。通常画像信号を生成させると、ステップＳ３０８に進む。ステップＳ３０８では、第２の輝度検出回路５３ｂは通常画像信号に相当する画像の平均輝度を検出する。平均輝度の検出後にステップＳ３０９に進む。平均輝度に基づいて絞り駆動回路４８は絞り４２の開口率を決定し、決定された開口率に基づいてシステムコントローラ２２は黒色画像信号に乗じるゲインを決定する。
【０１０２】
次のステップＳ３１０において、乗算器５７は決定したゲインをフレームメモリ５２に格納した黒色画像信号に乗じる。さらに、通常画像信号からゲインが乗じられた黒色画像信号を減じることにより、演算回路５６は固定パターンノイズを除去する。固定パターンノイズを除去した通常画像信号に画像信号処理ユニット５０が所定の信号処理を施してモニタ１１に送信する。以後、ステップＳ３０１に戻る。
【０１０３】
前述のように、ステップＳ３０６において平均輝度が輝度閾値を超える場合に、ステップＳ３１１に進む。ステップＳ３１１では、後段信号処理回路５８が、例えば、“ノイズを除去するための画像信号が取得できません”などのようにノイズ除去が不可能であることを示す警告を、通常画像信号に相当する画像にスーパーインポーズする。
【０１０４】
次のステップＳ３１２では、撮像素子駆動回路２１は撮像素子３２に、ステップＳ２０５で生成した信号電荷に基づく画像信号を、通常画像信号として生成させる。通常画像信号を生成させると、ステップＳ３１３に進む。ステップＳ３１３では、通常画像信号のノイズ除去を停止する。すなわち、演算回路５６における通常画像信号から黒色画像信号の減算を停止させる。ノイズが除去されなかった通常画像信号に画像信号処理ユニット５０が所定の信号処理を施してモニタ１１に送信する。以後、ステップＳ１０１に戻る。
【０１０５】
次に、黒色画像信号生成のサブルーチンＳ４００について説明する。ステップＳ４０１において、システムコントローラ２２は光源ユニット４０にパルス発光を開始させる。パルス発光を開始すると、ステップＳ４０２に進み、撮像素子駆動回路２１は撮像素子３２を駆動して、パルス発光における発光停止期間中に信号電荷を生成させる。
【０１０６】
ステップＳ４０３では、撮像素子駆動回路２１は撮像素子３２に、ステップＳ２０１において生成させた信号電荷に基づく画像信号を、黒色画像信号として生成させる。フレームメモリ５２は生成した黒色画像信号を格納する。黒色画像信号を格納すると、ステップＳ４０４に進み、第１の輝度検出回路５３ａは黒色画像信号に相当する画像の平均輝度を検出する。
【０１０７】
平均輝度を検出すると、ステップＳ４０５において、判別回路５４は平均輝度が輝度閾値未満であるか否かを判別する。平均輝度が輝度閾値未満である場合には、以後のステップＳ４０６、ステップＳ４０７をスキップして、黒色画像信号生成のサブルーチンＳ４００を終了する。平均輝度が輝度閾値を超える場合には、ステップＳ４０６に進む。
【０１０８】
ステップＳ４０６では、カウンタ５５が繰返し回数に１を加算する。次のステップＳ４０７において、システムコントローラ２２は繰返し回数が回数閾値未満であるか否かを判別する。
【０１０９】
繰返し回数が回数閾値未満である場合は、ステップＳ４０８に進む。ステップＳ４０８では、後段信号処理回路５８が、例えば、“スコープ先端に光があたらないようにして下さい”などのように挿入管３５の先端の遮光を指示する警告を、通常画像信号に相当する画像にスーパーインポーズする。繰返し回数が回数閾値を超える場合には、黒色画像信号生成のサブルーチンＳ４００を終了する。
【０１１０】
以上のような第２の実施形態のノイズ除去システムによっても、ＣＭＯＳ撮像素子にグローバル露光方法によって被写体の撮像を行わせるときに、黒色画像信号を生成させ、黒色画像信号を用いて、固定パターンノイズを除去することが可能になる。
【０１１１】
また、第２の実施形態のノイズ除去システムによっても、実際の診察前に電子内視鏡を初期化するときに、黒色画像信号を生成させることが可能である。
【０１１２】
なお、第１、第２の実施形態では、検出した黒色画像信号の平均輝度が輝度閾値を超える場合に、再度黒色画像信号を生成させ、フレームメモリ５２に格納させる構成であるが、再度の黒色画像信号の生成およびフレームメモリ５２への格納を繰返さなくてもよい。
【０１１３】
黒色画像信号が輝度閾値を超える場合、撮像素子３２に光が入射していると推測される。光の入射しない領域においてグローバル露光を開始すれば、誤作動がない限り黒色画像信号が輝度閾値を超えることは無いため、上述のような黒色画像信号の再生成は不要である。
【０１１４】
また、第１、第２の実施形態では、電子内視鏡３０を初期化するときに、黒色画像信号が生成され、フレームメモリ５２に格納される構成であるが、初期化時には黒色画像信号が生成されない構成であってもよい。前述のように、黒色画像信号はグローバル露光時に特に必要となるため、グローバル露光への切替え時に生成されればよい。ただし、第１、第２の実施形態のように、初期化時に生成され、格納されることにより使用者の操作性が向上する。
【０１１５】
また、第１、第２の実施形態では、検出した黒色画像信号の平均輝度が輝度閾値を超える場合に、内視鏡先端に光が照射されていることを示す警告がモニタ１１表示される構成であるが、警告が表示されなくてもよい。前述のように、光の入射しない領域においてグローバル露光を開始すれば、誤作動がない限り黒色画像信号が輝度閾値を超えることは無く、上述のような警告表示機能は不要である。
【０１１６】
また、第１、第２の実施形態では、黒色画像信号の平均輝度が輝度閾値を超える回数が回数閾値を超える場合に、ノイズ除去不可の警告がモニタ１１に表示され、固定パターンノイズの除去を停止する構成であるが、警告が表示されなくてもよいし、ノイズ除去を停止しなくてもよい。前述のように、光の入射しない領域においてグローバル露光を開始すれば、誤作動がない限り黒色画像信号が輝度閾値を超えることは無く、上述のような警告表示機能およびノイズ除去停止機能は不要である。
【０１１７】
また、第１、第２の実施形態では、黒色画像信号にゲインを乗じる構成であるが、乗ずること無く、通常画像信号から黒色画像信号を減じてもよい。ゲインを乗じることによりノイズの除去効果が大きくなるが、ゲインを乗じなくてもノイズ除去可能だからである。
【０１１８】
また、第１、第２の実施形態では、絞り４２の開口率に応じてゲインを調整する構成であるが、他の方法によりゲインが調整されてもよい。例えば、使用者による入力部２３への入力により調整されてもよいし、通常画像信号に相当する画像の輝度に基づいて調整されてもよいし、さらには、ノイズ除去後の通常画像信号にまだ含まれるノイズ量に基づいてゲインを調整してもよい。あるいは、固定されたゲインを黒色画像信号に乗じる構成であってもよい。
【０１１９】
また、第１の実施形態では、１フィールド期間中、光源ユニット４０を発光停止にさせる構成であるが、１フィールドの前期間中発光停止する必要は無い。１フィールド期間または１フレーム期間における画像信号に変換される信号電荷生成のための受光期間中（図６符号Ｐ１参照）に発光停止させれば、第１の実施形態と同じ効果を得ることが可能である。
【０１２０】
また、第１の実施形態では、光源ユニット４０にパルス発光させる構成であるが、パルス発光させなくてもよい。黒色画像信号として画像信号を生成するフィールド期間またはフレーム期間中に光源ユニット４０を発光停止にすれば、第１の実施形態と同じ効果を得ることが可能である。
【０１２１】
また、第２の実施形態では、１フィールド期間に複数パルスの発光が行われるが、１フィールド期間に少なくとも１パルスの発光が行われてもよい。例えば、図１０に示すように、１フィールド期間毎の１パルス発光が、フィールド信号の切替わり直後に行なわれる。黒色画像信号を出力するためにパルス発光終了後から読出し開始までの間、信号電荷が生成される（黒色画像信号出力時のフィールド期間参照）。
【０１２２】
固定パターンノイズ除去のためには、黒色画像信号生成のための信号電荷生成期間は通常画像信号生成のための信号電荷生成期間に近いことが望ましい。それゆえ、フィールド切替わり直後に１パルスの発光のみを行なわせ、信号電荷生成期間を長くすることによりノイズ除去の精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の一実施形態を適用したノイズ除去システムを有する内視鏡システムの内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】光源ユニットの内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】画像信号処理ユニットの内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態における被写体の撮像およびモニタへの表示のために内視鏡プロセッサの各部位によって実行される動作を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態における黒色画像信号生成のサブルーチンを説明するためのフローチャートである。
【図６】第１の実施形態における光源ユニットおよび撮像素子の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】第２の実施形態における光源ユニットおよび撮像素子の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】第２の実施形態における被写体の撮像およびモニタへの表示のために内視鏡プロセッサの各部位によって実行される動作を示すフローチャートである。
【図９】第２の実施形態における黒色画像信号生成のサブルーチンを説明するためのフローチャートである。
【図１０】第２の実施形態の変形例における光源ユニットおよび撮像素子の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１２４】
１０  内視鏡システム
２０  内視鏡プロセッサ
２１  撮像素子駆動回路
２２  システムコントローラ
３０  電子内視鏡
３２  撮像素子
４０  光源ユニット
４９  ロータリーシャッタ駆動回路
５０  画像信号処理ユニット
５２  フレームメモリ
５３ａ、５３ｂ  第１、第２の輝度検出部
５４  判別回路
５５  カウンタ
５６  演算回路
５７  乗算器
５８  後段信号処理回路
【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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