電子内視鏡システム
【課題】ＣＭＯＳ型のイメージセンサを用いながらも、異なる照明光による観察画像を同時に観察可能とする。
【解決手段】電子内視鏡１０は、ＣＭＯＳ型のイメージセンサ（ＣＭＯＳセンサ）２３を有する。ＣＭＯＳセンサ２３の垂直走査回路５１は、１水平ラインおきに撮像信号を読み出し得るよう構成され、ＣＭＯＳセンサ２３の全画素５６の信号電荷をリセット用トランジスタＭ３経由でドレインに排出（全画素一括リセット）し得るよう構成されている。通常光（白色光）と狭い波長帯の特殊光を照射してそれぞれの観察画像を得る同時撮影モードが選択された場合、垂直走査回路５１により１水平ラインおきに撮像信号を読み出している間、照明光を消灯する。また、垂直走査回路５１により全画素一括リセットを実行してＣＭＯＳセンサ２３の電荷蓄積の開始タイミングを揃え、ＣＭＯＳセンサ２３の蓄積期間単位で照明光を切り替える。
【解決手段】電子内視鏡１０は、ＣＭＯＳ型のイメージセンサ（ＣＭＯＳセンサ）２３を有する。ＣＭＯＳセンサ２３の垂直走査回路５１は、１水平ラインおきに撮像信号を読み出し得るよう構成され、ＣＭＯＳセンサ２３の全画素５６の信号電荷をリセット用トランジスタＭ３経由でドレインに排出（全画素一括リセット）し得るよう構成されている。通常光（白色光）と狭い波長帯の特殊光を照射してそれぞれの観察画像を得る同時撮影モードが選択された場合、垂直走査回路５１により１水平ラインおきに撮像信号を読み出している間、照明光を消灯する。また、垂直走査回路５１により全画素一括リセットを実行してＣＭＯＳセンサ２３の電荷蓄積の開始タイミングを揃え、ＣＭＯＳセンサ２３の蓄積期間単位で照明光を切り替える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被観察部位に照射する照明光の波長を切り替えながら被検体内をＣＭＯＳ型のイメージセンサで撮像する電子内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野において、電子内視鏡を利用した検査が広く普及している。電子内視鏡は、被検体（患者）の体内に挿入される挿入部の先端に固体撮像素子を有する。電子内視鏡は、コードやコネクタを介してプロセッサ装置、および光源装置に接続される。
【０００３】
プロセッサ装置は、固体撮像素子から出力された撮像信号に対して各種処理を施し、診断に供する観察画像を生成する。観察画像は、プロセッサ装置に接続されたモニタに表示される。光源装置は、キセノンランプ等の白色光源を有し、電子内視鏡に被検体内照明用の照明光を供給する。
【０００４】
電子内視鏡に搭載される固体撮像素子としては、ＣＭＯＳ型のイメージセンサとＣＣＤ型のイメージセンサが挙げられる。ＣＭＯＳ型のイメージセンサは、低消費電力であり、周辺回路を同一の基板上に形成することができるという利点がある。その反面、図１０に示すように、１水平ライン毎に順に信号電荷の読み出しを行うローリングシャッタ方式を採用していて各ラインの電荷蓄積期間がずれるため、動く被写体を撮像すると像が歪むことがある。
【０００５】
一方、ＣＣＤ型のイメージセンサは、高消費電力であり、スミアやブルーミング等の構造に起因する固有の問題点はあるが、高感度で高画質の画像が得易く、また、全画素の信号電荷の蓄積期間が同じで、一つの画像内での同時性を確保できることから、動く被写体の撮像に向いている。このため、動きがある被検体内を撮像する電子内視鏡では、ＣＣＤ型のイメージセンサが多く採用されている。
【０００６】
しかし、ＣＭＯＳ型のイメージセンサは消費電力が少なく、量産性に優れるので、ＣＣＤ型のイメージセンサに代えてＣＭＯＳ型のイメージセンサを電子内視鏡に用いることが従来提起されてきた。ＣＭＯＳ型のイメージセンサには、画素毎に設けられたアンプの個体差により、比較的ノイズが大きく高画質の画像を得ることが難しいという欠点があったが、近年はＣＭＯＳ型イメージセンサの改良が進み、ＣＣＤ型のイメージセンサと同等か、あるいはＣＣＤ型イメージセンサに画質が勝るＣＭＯＳ型イメージセンサを容易に得られるようになったため、ＣＭＯＳ型イメージセンサを搭載した電子内視鏡の実用化が鋭意検討されている。
【０００７】
ところで、電子内視鏡を用いた医療診断の分野では、病変の発見を容易にするために、可視光域にブロードな分光特性を有する白色光（以下、通常光という）ではなく、狭い波長帯の光（以下、特殊光という）を被観察部位に照射し、これによる反射光を画像化（以下、このようにして得られた画像を、通常光による通常画像と区別して特殊画像と呼ぶ）して観察する手法が脚光を浴びている。この手法によれば、粘膜下層部の血管を強調した画像や、胃壁、腸の表層組織等の臓器の構造物を強調した画像を容易に得ることができる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３２２３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
通常光と特殊光を被観察部位に照射して通常画像と特殊画像を得る手法では、通常画像と特殊画像の同時性（同一性）を確保し、相互の画像を比較しながら診断を行いたいという要望がある。
【００１０】
ＣＣＤ型のイメージセンサを用いた場合は、全画素の信号電荷の蓄積期間が同じで、現在の電荷蓄積期間中に一つ前の期間で蓄積された信号電荷の転送を行うことができるので、単にフレームレートの切れ目に合わせて照明光を切り替えるだけで、１フレーム間隔で交互に通常画像と特殊画像を得ることができる。
【００１１】
対して、ＣＭＯＳ型のイメージセンサは、図１０に示す如くローリングシャッタ方式で１水平ライン毎に順に信号電荷の読み出しを行う。このため、最初に読み出される1行目のラインの画素と、最後に読み出されるｎ行目のラインの画素には、電荷蓄積期間に約１フレーム分の差が生じる。また、信号電荷が読み出されたラインはリセットされ、次の露光に順次移行する。
【００１２】
従って、ローリングシャッタ方式のＣＭＯＳ型のイメージセンサを用いた場合は、照明光を切り替えると、照明光の切り替え時に通常光と特殊光による像が混じり合った画像が生成されてしまう。このため、１フレーム分は照明光の切り替えのために無駄に費やさなければならず、通常画像の取得フレーム、照明光の切り替えのためのフレーム、特殊画像の取得フレームというように、通常画像と特殊画像の間に１フレーム分の空きができる。
【００１３】
このように、ＣＭＯＳ型のイメージセンサを用いて照明光の切り替えを行う場合には、ＣＣＤ型のイメージセンサの場合のように、単にフレームレートに合わせて照明光を切り替えるだけでは、通常画像と特殊画像の同時性を確保することができない。
【００１４】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＣＭＯＳ型のイメージセンサを用いながらも、異なる照明光による観察画像を同時に観察可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の電子内視鏡システムは、被検体内に挿入される電子内視鏡の挿入部に設けられ、被検体内を撮像するＣＭＯＳ型のイメージセンサと、被検体内に照射する照明光の波長帯を切り替えつつ、照明光の点灯と消灯を繰り返す照明手段と、前記イメージセンサの撮像領域の画素から選択的に撮像信号を読み出すための垂直走査回路と、照明光が消灯されている間に撮像信号の読み出しが行われるよう、前記垂直走査回路の動作を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
前記垂直走査回路は、前記イメージセンサの撮像領域の選定した半数または１／３の画素から選択的に撮像信号を読み出し得るよう構成されている。例えば、前記垂直走査回路をシフトレジスタで構成し、シフトレジスタのフリップフロップを１水平ラインおき、または２水平ラインおきに繋げ、１水平ラインおき、または２水平ラインおきに撮像信号を読み出す。
【００１７】
あるいは、保持データを強制的に“１”または“０”にするプリセット入力端子、およびクリア入力端子をもつフリップフロップを用い、水平ラインの選定した読み出し開始行のフリップフロップにプリセット入力を行い、選定した読み出し終了行の読み出しが完了したときに全フリップフロップにクリア入力を行えば、連続する所定数の行のみを部分的に読み出す（部分読出し）が可能となる。なお、フリップフロップに限らず、クロックドインバータ、クロック列とデコーダの組み合わせ等を使用してもよい。
【００１８】
前記垂直走査回路は、前記イメージセンサの撮像領域の全画素から撮像信号を読み出し得るよう構成されている。前記イメージセンサの撮像領域の画素から選択的に撮像信号を読み出すか、前記イメージセンサの撮像領域の全画素から撮像信号を読み出すかを切り替える操作入力手段を備えることが好ましい。
【００１９】
前記垂直走査回路は、前記イメージセンサの全画素に蓄積された信号電荷を一括してドレインに排出し得るよう構成されている。具体的には、保持データを強制的に“１”または“０”にするプリセット入力端子、およびクリア入力端子をもつフリップフロップを用い、画素への電荷蓄積を開始する際に全フリップフロップにプリセット入力を行えば、各画素の電荷蓄積の開始タイミングを揃えることができる。電荷蓄積の終了タイミングは照明光を消灯することで揃える。
【００２０】
前記照明手段は、白色光と狭い波長帯の光とを発する。あるいは、前記照明手段は、ＲＧＢの各色の波長帯の光と、狭い波長帯の光とを発する。前者の場合、前記イメージセンサにはカラーフィルタを配置したものを用い、白色光を照射して得られた１種の撮像信号から１つの観察画像を生成する。後者の場合はモノクロのイメージセンサを用い、ＲＧＢの各色の波長帯の光を照射して得られた３種の撮像信号から１つの観察画像を生成する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、波長帯が切り替わりつつ点灯される照明光が消灯されている間に、ＣＭＯＳ型のイメージセンサの撮像領域の画素から選択的に撮像信号を読み出すので、ＣＭＯＳ型のイメージセンサを用いながらも、異なる照明光による観察画像を同時に観察可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】電子内視鏡システムの構成を示す外観図である。
【図２】電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。
【図３】ＣＭＯＳ型のイメージセンサの構成を示す図である。
【図４】垂直走査回路の構成を示す図である。
【図５】波長選択フィルタの構成を示す図である。
【図６】フレームレート優先モードが選択された場合のＣＭＯＳ型のイメージセンサの動作、および照明光の切り替わりを示すタイミングチャートである。
【図７】画質優先モードが選択された場合のＣＭＯＳ型のイメージセンサの動作、および照明光の切り替わりを示すタイミングチャートである。
【図８】垂直走査回路の別の構成を示す図である。
【図９】面順次撮像方式を適用した場合の回転フィルタの構成を示す図である。
【図１０】ローリングシャッタ方式のＣＭＯＳ型のイメージセンサの動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１において、電子内視鏡システム２は、電子内視鏡１０、プロセッサ装置１１、および光源装置１２からなる。電子内視鏡１０は、周知の如く、被検体（患者）の体内に挿入される可撓性の挿入部１３と、挿入部１３の基端部分に連設された操作部１４と、プロセッサ装置１１および光源装置１２に接続されるコネクタ１５と、操作部１４、コネクタ１５間を繋ぐユニバーサルコード１６とを有する。
【００２４】
挿入部１３の先端には、観察窓２０、照明窓２１（ともに図２参照）等が設けられている。観察窓２０の奥には、レンズ群およびプリズムからなる対物光学系２２を介して、被検体内撮影用のＣＭＯＳ型のイメージセンサ（以下、ＣＭＯＳセンサと略記する）２３が配されている（いずれも図２参照）。照明窓２１は、ユニバーサルコード１６や挿入部１３に配設されたライトガイド２４、および照明レンズ２５（ともに図２参照）で導光される光源装置１２からの照明光を、被観察部位に照射する。
【００２５】
操作部１４には、挿入部１３の先端を上下左右方向に湾曲させるためのアングルノブや、挿入部１３の先端からエアー、水を噴出させるための送気・送水ボタンの他、観察画像を静止画記録するためのレリーズボタン、モニタ１７に表示された観察画像の拡大・縮小を指示するズームボタンといった操作部材が設けられている。
【００２６】
また、操作部１４の先端側には、電気メス等の処置具が挿通される鉗子口が設けられている。鉗子口は、挿入部１３内の鉗子チャンネルを通して、挿入部１３の先端に設けられた鉗子出口に連通している。
【００２７】
プロセッサ装置１１は、光源装置１２と電気的に接続され、電子内視鏡システム２の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置１１は、ユニバーサルコード１６や挿入部１３内に挿通された伝送ケーブルを介して、電子内視鏡１０に給電を行い、ＣＭＯＳセンサ２３の駆動を制御する。また、プロセッサ装置１１は、伝送ケーブルを介して、ＣＭＯＳセンサ２３から出力された撮像信号を受信し、受信した撮像信号に各種処理を施して画像データを生成する。プロセッサ装置１１で生成された画像データは、プロセッサ装置１１にケーブル接続されたモニタ１７に観察画像として表示される。
【００２８】
図２において、電子内視鏡１０は、前述の観察窓２０、照明窓２１、対物光学系２２、ＣＭＯＳセンサ２３、および照明レンズ２５が挿入部１３の先端に設けられている。さらに、タイミングジェネレータ（ＴＧ）２６、およびＣＰＵ２７が操作部１４に設けられている。なお、ＴＧ２６は、ＣＭＯＳセンサ２３内に設けられていてもよい。
【００２９】
ＣＭＯＳセンサ２３は、観察窓２０、対物光学系２２を経由した被検体内の被観察部位の像が、撮像領域５０（図３参照）に入射するように配置されている。ＣＭＯＳセンサ２３の撮像領域５０には、複数の色セグメントからなるカラーフィルタ、例えばベイヤー配列の原色（ＲＧＢ）あるいは補色（ＣＭＹまたはＣＭＹＧ）カラーフィルタが形成されている。
【００３０】
ＣＭＯＳセンサ２３から出力された撮像信号は、ユニバーサルコード１６、コネクタ１５を介してプロセッサ装置１１に入力され、デジタル信号処理回路（以下、ＤＳＰと略す）３３の作業用メモリ（図示せず）に一旦格納される。
【００３１】
ＴＧ２６は、ＣＭＯＳセンサ２３にクロック信号を与える。ＣＭＯＳセンサ２３は、ＴＧ２６からのクロック信号に応じて撮像動作を行い、撮像信号を出力する。ＣＰＵ２７は、電子内視鏡１０とプロセッサ装置１１とが接続された後、プロセッサ装置１１のＣＰＵ３０からの動作開始指示に基づいて、ＴＧ２６を駆動させる。
【００３２】
図３において、ＣＭＯＳセンサ２３は、撮像領域５０、垂直走査回路５１、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路５２、列選択トランジスタ５３、出力回路５４、および水平走査回路５５から構成される。
【００３３】
撮像領域５０には、画素５６がマトリクス状に配列されている。画素５６は、フォトダイオードＤ１、増幅用トランジスタＭ１、画素選択用トランジスタＭ２、およびリセット用トランジスタＭ３を有する。フォトダイオードＤ１は、光電変換によって、入射光量に応じた信号電荷を生成するとともに、これを蓄積する。フォトダイオードＤ１に蓄積された信号電荷は、増幅用トランジスタＭ１によって撮像信号として増幅され、画素選択用トランジスタＭ２によって、所定のタイミングで画素５６外に出力される。また、フォトダイオードＤ１に蓄積された信号電荷は、所定のタイミングでリセット用トランジスタＭ３を介してドレインに排出される。画素選択用トランジスタＭ２、およびリセット用トランジスタＭ３はＮチャンネルトランジスタであり、ゲートにＨｉｇｈレベル“１”が印加されるとオン、Ｌｏｗレベル“０”が印加されるとオフとなる。
【００３４】
撮像領域５０には、垂直走査回路５１から水平方向（Ｘ方向）に行選択線Ｌ１および行リセット線Ｌ２が配線されているとともに、ＣＤＳ回路５２から垂直方向（Ｙ方向）に列信号線Ｌ３が配線されている。行選択線Ｌ１は、画素選択用トランジスタＭ２のゲートに接続されており、行リセット線Ｌ２は、リセット用トランジスタＭ３のゲートに接続されている。また、列信号線Ｌ３は、画素選択用トランジスタＭ２のソースに接続され、ＣＤＳ回路５２を介して、対応する列の列選択トランジスタ５３に接続されている。
【００３５】
ＣＤＳ回路５２は、垂直走査回路５１によって選択された行選択線Ｌ１に接続された画素５６の撮像信号を、ＴＧ２６から入力されるクロック信号に基づいて保持し、ノイズ除去を行う。水平走査回路５５は、ＴＧ２６から入力されるクロック信号に基づいて水平走査信号を発生し、列選択トランジスタ５３のオン、オフ制御を行う。
【００３６】
列選択トランジスタ５３は、出力回路５４に接続された出力バスライン５７とＣＤＳ回路５２との間に設けられており、水平走査信号に応じて、出力バスライン５７に撮像信号を転送させる画素を選択する。出力回路５４は、ＣＤＳ回路５２から出力バスライン５７に順に転送される撮像信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換して出力する。出力回路５４による撮像信号の増幅率は、ＣＰＵ２７から出力回路５４にゲイン調節信号を入力することにより調節される。
【００３７】
図４に示すように、垂直走査回路５１は、垂直走査用シフトレジスタ６０とリセット用シフトレジスタ６１を備えている。垂直走査用シフトレジスタ６０は、ＴＧ２６から入力されるクロック信号に基づいて、垂直走査信号を発生し、行選択線Ｌ１を１行ずつ選択して、撮像信号を列信号線Ｌ３に出力させる画素５６の行（以下、水平ラインという）を変更する。リセット用シフトレジスタ６１は、水平ラインの行リセット線Ｌ２を１行ずつ選択して、信号電荷をリセット用トランジスタＭ３経由でドレインに排出する水平ラインを変更する。
【００３８】
各シフトレジスタ６０、６１は、水平ライン分の複数のＤ型フリップフロップ６２、６３を有する直列入力−並列出力型である。シフトレジスタは周知の如く、各フリップフロップ６２、６３の保持データ（“１”または“０”）をクロック信号（ｃｌｋ）の変化に応じて順次隣のフリップフロップ６２、６３に移すものである。
【００３９】
垂直走査用シフトレジスタ６０の１行目の水平ラインのフリップフロップ６２の入力端子Ｄ（ｓｔａｒｔ）には、垂直走査を行う際に、クロック信号に同期したイネーブル信号“１”が与えられる。同様に、リセット用シフトレジスタ６１の１行目の水平ラインのフリップフロップ６３の入力端子Ｄ（ｓｔａｒｔ）には、リセット動作を行う際に、クロック信号に同期したイネーブル信号“１”が与えられる。
【００４０】
垂直走査用シフトレジスタ６０のフリップフロップ６２の出力端子Ｑは、各水平ラインの行選択線Ｌ１＿１、Ｌ１＿２、・・・、Ｌ１＿ｎ−１、Ｌ１＿ｎに接続されている。また、リセット用シフトレジスタ６１のフリップフロップ６３の出力端子Ｑは、行リセット線Ｌ２＿１、Ｌ２＿２、・・・、Ｌ２＿ｎ−１、Ｌ２＿ｎに接続されている。クロック信号に伴ってイネーブル信号“１”がフリップフロップ６２間を順次移行することで、行選択線Ｌ１に順に“１”が与えられて画素選択用トランジスタＭ２が順にオンになる。これにより各水平ラインの撮像信号が順次出力される。また、クロック信号に伴ってイネーブル信号“１”がフリップフロップ６３間を順次移行することで、行リセット線Ｌ２に順に“１”が与えられてリセット用トランジスタＭ３が順にオンになる。これにより各水平ラインの信号電荷がドレインに排出される。
【００４１】
垂直走査用シフトレジスタ６０の奇数行目の水平ラインのフリップフロップ６２の出力端子Ｑと偶数行目の水平ラインのフリップフロップ６２の入力端子Ｄとの間には、切替スイッチ６４ａが接続されている。また、偶数行目の水平ラインのフリップフロップ６２の出力端子Ｑと奇数行目の水平ラインのフリップフロップ６２の入力端子Ｄの間には、切替スイッチ６４ｂが接続されている。切替スイッチ６４ａ、６４ｂは連動する。
【００４２】
奇数行目の水平ラインのフリップフロップ６２間には分岐線６５が配線されており、切替スイッチ６４ａ、６４ｂは、ＣＰＵ２７からの切替信号（ｓｗｉｃｈ）に応じて、隣接する各フリップフロップ６２の入出力端子Ｄ、Ｑを繋ぐ図示の状態と、分岐線６５側に倒されて、偶数行目の水平ラインのフリップフロップ６２を飛ばして奇数行目の水平ラインのフリップフロップ６２間を繋ぐ状態とに切り替わる。
【００４３】
切替スイッチ６４ａ、６４ｂにより奇数行目の水平ラインのフリップフロップ６２間を繋ぐ状態では、イネーブル信号は偶数行目の水平ラインのフリップフロップ６２には与えられず、偶数行目の水平ラインのフリップフロップ６２は“０”を保持している。従って偶数行目の行選択線Ｌ１に与えられるデータは“０”のままであり、偶数行目の水平ラインの撮像信号の出力は行われない。つまり、１行おきに撮像信号の出力が行われる間引き読み出しとなる。
【００４４】
リセット用シフトレジスタ６１のフリップフロップ６３には、クロック信号を用いずに強制的に“１”または“０”のデータを保持させるための信号（ｐｒｅｓｅｔ、ｃｌｅａｒ）の入力端子Ｐ、Ｃが設けられている。入力端子Ｐ、Ｃにともに“０”が入力されているときは、入力端子Ｄに与えられているデータがクロック信号に応じて取り込まれる。この場合は、クロック信号に応じてフリップフロップ６３間でデータのシフト動作が行われ、各水平ラインの信号電荷が順次ドレインに排出される。一方、入力端子Ｐに“１”、入力端子Ｃに“０”が入力されると、入力端子Ｄに与えられているデータとは無関係に、リセット用シフトレジスタ６１の全フリップフロップ６３に“１”のデータが保持される。この場合は全ての行リセット線Ｌ２に“１”のデータが与えられ、全水平ラインの信号電荷を同時にドレインに排出する全画素一括リセットが実行される。全画素一括リセット後は、入力端子Ｐに“０”、入力端子Ｃに“１”が入力される。この場合は入力端子Ｄに与えられているデータとは無関係に、リセット用シフトレジスタ６１の全フリップフロップ６３に“０”のデータを保持される。すなわち全フリップフロップ６３がクリアされる。
【００４５】
図２に戻って、ＣＰＵ３０は、プロセッサ装置１１全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ３０は、図示しないデータバスやアドレスバス、制御線を介して各部と接続している。ＲＯＭ３１には、プロセッサ装置１１の動作を制御するための各種プログラム（ＯＳ、アプリケーションプログラム等）やデータ（グラフィックデータ等）が記憶されている。ＣＰＵ３０は、ＲＯＭ３１から必要なプログラムやデータを読み出して、作業用メモリであるＲＡＭ３２に展開し、読み出したプログラムを逐次処理する。また、ＣＰＵ３０は、検査日時、被検体や術者の情報等の文字情報といった検査毎に変わる情報を、後述する操作部３６やＬＡＮ(Local Area Network)等のネットワークより得て、ＲＡＭ３２に記憶する。
【００４６】
ＤＳＰ３３は、ＣＭＯＳセンサ２３からの撮像信号に対して、色分離、色補間、ゲイン補正、ホワイトバランス調整、ガンマ補正等の各種信号処理を施し、画像データを生成する。ＤＳＰ３３で生成された画像データは、デジタル画像処理回路（以下、ＤＩＰと略す）３４の作業用メモリ（図示せず）に入力される。
【００４７】
ＤＩＰ３４は、ＤＳＰ３３で処理された画像データに対して、電子変倍、あるいは色強調、エッジ強調等の各種画像処理を施す。ＤＩＰ３４で各種画像処理を施された画像データは、表示制御回路３５に入力される。
【００４８】
表示制御回路３５は、ＤＩＰ３４からの処理済みの画像データを格納するＶＲＡＭを有する。表示制御回路３５は、ＣＰＵ３０からＲＯＭ３１およびＲＡＭ３２のグラフィックデータを受け取る。グラフィックデータには、観察画像の無効画素領域を隠して有効画素領域のみを表示させる表示用マスク、検査日時、あるいは被検体や術者の情報等の文字情報、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）といったものがある。表示制御回路３５は、ＤＩＰ３４からの画像データに対して、表示用マスク、文字情報、ＧＵＩの重畳処理、モニタ１７の表示画面への描画処理といった各種表示制御処理を施す。
【００４９】
表示制御回路３５は、ＶＲＡＭから画像データを読み出し、読み出した画像データをモニタ１７の表示形式に応じたビデオ信号（コンポーネント信号、コンポジット信号等）に変換する。これにより、モニタ１７に観察画像が表示される。
【００５０】
操作部３６は、プロセッサ装置１１の筐体に設けられる操作パネル、電子内視鏡１０の操作部１４にあるボタン、あるいは、マウスやキーボード等の周知の入力デバイスである。ＣＰＵ３０は、操作部３６からの操作信号に応じて、各部を動作させる。
【００５１】
プロセッサ装置１１には、上記の他にも、画像データに所定の圧縮形式（例えばＪＰＥＧ形式）で画像圧縮を施す圧縮処理回路や、レリーズボタンの操作に連動して、圧縮された画像データをＣＦカード、光磁気ディスク（ＭＯ）、ＣＤ−Ｒ等のリムーバブルメディアに記録するメディアＩ／Ｆ、ＬＡＮ等のネットワークとの間で各種データの伝送制御を行うネットワークＩ／Ｆ等が設けられている。これらはデータバス等を介してＣＰＵ３０と接続されている。
【００５２】
光源装置１２は、光源４０、波長選択フィルタ４１、およびＣＰＵ４２を有する。光源４０は、赤から青までのブロードな波長の光（例えば、４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長帯の光、以下、通常光という）を発生するキセノンランプや白色ＬＥＤ（発光ダイオード）等であり、光源ドライバ４３によって駆動される。光源４０から発せられた照明光は、集光レンズ４４で集光されてライトガイド２４の入射端に導光される。
【００５３】
波長選択フィルタ４１は、光源４０から発せられた光を特定の狭い波長帯の光（以下、特殊光という）に制限するフィルタである。波長選択フィルタ４１は、図５に示すように円盤の半分が切り欠かれた形状を有し、光源４０と集光レンズ４４の間を横切るようにモータ回転される。また、波長選択フィルタ４１には、その回転位置を検出するセンサが設けられている。波長選択フィルタ４１が光源４０と集光レンズ４４の間を横切っている間は特殊光が照射され、波長選択フィルタ４１の切り欠き部分が光源４０と集光レンズ４４の間を横切っている間は通常光が照射される。特殊光としては、例えば４５０、５００、５５０、６００、７８０ｎｍ近傍の波長の光が挙げられる。
【００５４】
４５０ｎｍ近傍の特殊光による撮影は、表層の血管やピットパターン等の被観察部位表面の微細構造の観察に適している。５００ｎｍ近傍の照明光では、被観察部位の陥凹や隆起等のマクロな凹凸構造を観察することができる。５５０ｎｍ近傍の照明光は、ヘモグロビンによる吸収率が高く、微細血管や発赤の観察に適し、６００ｎｍ近傍の照明光は、肥厚の観察に適している。深層血管の観察には、インドシアニングリーン（ＩＣＧ；Indocyanine green）等の蛍光物質を静脈注射し、７８０ｎｍ近傍の照明光を用いることで明瞭に観察することができる。
【００５５】
なお、ここでは波長選択フィルタ４１を用いるが、波長選択フィルタ４１に代えて、あるいは加えて、光源４０として波長帯が異なる光を発するＬＥＤ、レーザダイオード等を複数備えておき、これらの点灯と消灯を制御することにより、通常光と特殊光を切り替えてもよい。また、青色レーザ光源、および青色レーザ光の照射により緑色〜黄色の励起光を発する蛍光体を用いて通常光を発生させ、さらに波長選択フィルタで特殊光を発生させてもよい。
【００５６】
ＣＰＵ４２は、プロセッサ装置１１のＣＰＵ３０と通信し、光源ドライバ４３および波長選択フィルタ４１の動作制御を行う。
【００５７】
ライトガイド２４は、例えば、複数の石英製光ファイバを巻回テープ等で集束してバンドル化したものである。ライトガイド２４の出射端に導かれた照明光は、照明レンズ２５で拡散され、照明窓２１を介して被検体内の被観察部位に照射される。
【００５８】
電子内視鏡システム２には、通常光のみを使用して観察を行う通常撮影モードと、特殊光のみを使用して観察を行う特殊撮影モードと、通常光と特殊光を組み合わせて照射する同時撮影モードとが用意されている。特殊撮影モードでは、前述の４５０、５００、５５０、６００、７８０ｎｍ近傍の波長の光を選択することが可能である。さらに、同時撮影モードには、フレームレート優先モードと画質優先モードが設けられている。各モードの切り替えは、操作部３６を操作することにより行われる。
【００５９】
フレームレート優先モードは、通常画像および特殊画像の画素数を低減することによって画質を落としながらも、通常光または特殊光を照射して通常画像または特殊画像を得る通常、特殊撮影モードにおけるフレームレートと同じフレームレートで観察画像を取得するモードである。画質優先モードは、通常、特殊撮影モードと比較して、フレームレートを落としながらも、通常、特殊撮像モードと同等の高画質な観察画像を取得するモードである。
【００６０】
通常撮影モードが選択された場合、ＣＰＵ３０は、ＣＰＵ４２を介して光源ドライバ４３の駆動を制御して、光源４０を点灯させる。また、回転位置検出センサの出力に基づいて波長選択フィルタ４１を動作させ、光源４０と集光レンズ４４の間に波長選択フィルタ４１の切り欠き部分を位置させる。被観察部位に照射される照明光は通常光のみとなる。一方、特殊撮影モードが選択された場合は、光源４０を点灯させるとともに波長選択フィルタ４１を光源４０と集光レンズ４４の間に位置させる。被観察部位に照射される照明光は特殊光のみとなる。
【００６１】
通常撮影モードおよび特殊撮影モードでは、ＣＭＯＳセンサ２３は図１０に示すローリングシャッタ方式の動作をする。切替スイッチ６４ａ、６４ｂは、隣接する各フリップフロップ６２の入出力端子Ｄ、Ｑを繋ぐ図４の状態であり、また、リセット用シフトレジスタ６１のフリップフロップ６３の入力端子Ｐ、Ｃにはともに“０”が入力されている。この場合、各シフトレジスタ６０、６１は、行選択線Ｌ１、行リセット線Ｌ２をそれぞれ１行ずつ順に走査する。照明光が切り替えられないため、ＣＭＯＳセンサ２３をローリングシャッタ方式で動作させても、通常光と特殊光による像が混じり合った画像が生成されることはない。
【００６２】
各水平ラインの画素５６は、行リセット線Ｌ２にリセット信号が入力されて蓄積電荷がリセットされた（リセット用トランジスタＭ３への入力が“１”から“０”になった）ことに応じて新たに電荷蓄積を開始する。そして、行選択線Ｌ１への垂直走査信号の入力に応じて撮像信号の読み出しを行う。この動作を先頭の行から最終行の水平ラインまで順に繰り返すことで、１フレーム分の画像を得る。以下、通常照明光による撮影で得られた画像を通常画像、特殊照明光による撮影で得られた画像を特殊画像と呼ぶ。
【００６３】
同時撮影モードでフレームレート優先モードが選択された場合、ＣＭＯＳセンサ２３は図６に示すように動作する。切替スイッチ６４ａ、６４ｂは、ｓｗｉｃｈ信号により奇数行目の水平ラインのフリップフロップ６２間を繋ぐ状態とされる。これにより、偶数行目の水平ラインが読み飛ばされて奇数行目の水平ラインの撮像信号が順次読み出される（間引き読み出し）。
【００６４】
一方、同時撮影モードで画質優先モードが選択された場合、ＣＭＯＳセンサ２３は図７に示すように動作する。切替スイッチ６４ａ、６４ｂは、通常、特殊撮影モードの場合と同様に、隣接する各フリップフロップ６２の入出力端子Ｄ、Ｑを繋ぐ図４の状態とされ、各水平ラインの撮像信号が順次読み出される（全画素読み出し）。
【００６５】
フレームレート優先、画質優先モードの双方とも、全水平ラインの撮像信号の読み出し後、リセット用シフトレジスタ６１のフリップフロップ６３の入力端子Ｐに“１”が入力される（入力端子Ｃは“０”）。これにより、全水平ラインの信号電荷が同時にドレインに排出される（全画素一括リセット）とともに、全水平ラインの電荷蓄積が開始される。全画素一括リセット後、フリップフロップ６３の入力端子Ｐに“０”、入力端子Ｃに“１”が入力され、フリップフロップ６３へのプリセットがクリアされる。
【００６６】
そして、全水平ラインの撮像信号が読み出されている間（先頭の行の読み出し開始から最終行の読み出し終了までの間）、光源４０は消灯される。また、ＣＭＯＳセンサ２３の蓄積期間単位で交互に通常光と特殊光が照射されるよう波長選択フィルタ４１が回転される。被観察部位に照射される照明光は、消灯期間を挟んで、ＣＭＯＳセンサ２３の蓄積期間単位で通常光と特殊光とに順次切り替わる。なお、光源４０を消灯する代わりに、波長選択フィルタ４１に通常光および特殊光の遮光領域を設けておき、全水平ラインの撮像信号の読み出し期間と遮光領域とが一致するよう波長選択フィルタ４１を回転させてもよい。
【００６７】
フレームレート優先モードの場合は、奇数行目の水平ラインの撮像信号のみを読み出すので、撮像信号の読み出しに要する時間は、全水平ラインを順に読み出す画質優先モードの場合の半分となる。このため、フレームレート優先モードは画質優先モードの２倍のフレームレートで画像を生成することができる。但し、間引き読み出しのフレームレート優先モードと比べて、全画素読み出しの画質優先モードのほうが、垂直解像力の高い良質な画像が得られる。
【００６８】
フレームレート優先モードが選択された場合、ＤＳＰ３３は、奇数行目の水平ラインの撮像信号を用いて、読み飛ばされた偶数行目の水平ラインの撮像信号を補間する画素補間処理を施し、各画像を生成する。表示制御回路３５は、通常撮影モードまたは特殊撮影モードでは、通常画像または特殊画像の動画あるいは静止画のみをモニタ１７に表示させる。同時撮影モードでは、操作部３６への操作入力に応じて、通常画像、特殊画像の一方の動画あるいは静止画を表示、または各画像の動画あるいは静止画を同時にモニタ１７に表示（例えば、通常、特殊画像の並列表示、重畳表示、入れ子表示（ピクチャーインピクチャー、ＰｉｎＰ））させる。
【００６９】
なお、ここで例示した各画像の表示形態は一例であり、種々の変形が可能である。例えば、モニタを複数台用意して、一台目は通常画像の表示用、二台目は特殊画像の表示用というように、マルチモニタ形式を採用してもよい。
【００７０】
次に、上記のように構成された電子内視鏡システム２の作用について説明する。電子内視鏡１０で被検体内を観察する際、術者は、電子内視鏡１０と各装置１１、１２とを繋げ、各装置１１、１２の電源をオンする。そして、操作部３６を操作して、被検体に関する情報等を入力し、検査開始を指示する。
【００７１】
検査開始を指示した後、術者は、挿入部１３を被検体内に挿入し、光源装置１２からの照明光で被検体内を照明しながら、ＣＭＯＳセンサ２３による被検体内の観察画像をモニタ１７で観察する。
【００７２】
ＣＭＯＳセンサ２３から出力された撮像信号は、プロセッサ装置１１のＤＳＰ３３に入力される。ＤＳＰ３３では、入力された撮像信号に対して各種信号処理が施され、画像データが生成される。ＤＳＰ３３で生成された画像データは、ＤＩＰ３４に出力される。
【００７３】
ＤＩＰ３４では、ＣＰＵ３０の制御の下、ＤＳＰ３３からの画像データに各種画像処理が施される。ＤＩＰ３４で処理された画像データは、表示制御回路３５のＶＲＡＭに入力される。表示制御回路３５では、ＣＰＵ３０からのグラフィックデータに応じて、各種表示制御処理が実行される。これにより、画像データがモニタ１７に観察画像として表示される。
【００７４】
電子内視鏡システム２を用いて検査を行うときには、観察しようとする部位が粘膜であるのか、粘膜下の血管であるのかといったように観察しようとする対象や、観察しようとする病変の種別等に応じて、被観察部位に照射する照明光の波長帯が選択される。ここで選択される照明光の波長帯は、観察の途中で、観察画像を見ながら、診断の行い易いものに適宜変更される。
【００７５】
操作部３６で通常、特殊撮影モードが選択された場合は、ＣＰＵ３０の指令の下に、光源４０が点灯されて、波長選択フィルタ４１の切り欠き部分が光源４０と集光レンズ４４の間に位置されるか、または波長選択フィルタ４１が光源４０と集光レンズ４４の間に位置され、被観察部位には通常光、または特殊光のみが照射される。また、ローリングシャッタ方式でＣＭＯＳセンサ２３が動作される。モニタ１７には、通常画像、または特殊画像の動画あるいは静止画のみが表示される。
【００７６】
一方、同時撮影モードが選択された場合は、ＣＭＯＳセンサ２３の蓄積期間単位で交互に通常光と特殊光が照射されるよう波長選択フィルタ４１が回転される。また、ＣＭＯＳセンサ２３で撮像信号の読み出し動作が行われている間、光源４０が消灯される。
【００７７】
フレームレート優先モードが選択された場合、ＣＭＯＳセンサ２３の奇数行目の水平ラインの撮像信号のみを読み出す間引き読み出しが実行される。画質優先モードが選択された場合は全画素読み出しが実行される。いずれのモードとも全画素一括リセットが実行され、全画素５６の電荷蓄積が同時に開始される。モニタ１７には、通常画像、特殊画像の一方の動画あるいは静止画、または各画像の動画あるいは静止画が同時に表示される。
【００７８】
術者は、挿入部１３を被検体内に挿入する際には通常撮影モードを選択し、モニタ１７に映る通常画像を観察しながら挿入作業を行う。詳細な観察が必要な病変が発見された際には特殊撮影モードを選択し、病変の種別等に応じた波長帯の特殊光を照射して得られた特殊画像を観察する。また、通常画像、特殊画像を比較して観察したい場合は、同時撮影モードを選択する。通常画像、特殊画像の同時性を重要視する場合はフレームレート優先モード、画質を重要視する場合は画質優先モードをそれぞれ選択する。そして、必要に応じて通常、特殊画像の何れかの静止画像を取得する。また、被観察部位に処置が必要な場合には、電子内視鏡１０の鉗子チャンネルに各種処置具を挿通させて、病変の切除や投薬等の処置を施す。
【００７９】
以上説明したように、照明光の消灯期間にＣＭＯＳセンサ２３の撮像信号を間引いて読み出し、ＣＭＯＳセンサ２３の蓄積期間単位で通常光と特殊光とを切り替えながら通常、特殊画像を取得するので、ＣＭＯＳセンサ２３を用いながらも、通常、特殊画像を同時に観察することができる。また、間引き読み出しを実行することでフレームレートの低下を防ぐことができ、通常、特殊画像の同時性を確保することができる。
【００８０】
間引き読み出しのフレームレート優先モードに加えて、全画素読み出しの画質優先モードを備え、これらのモードを切り替え可能としたので、観察や処置の様態に応じてより適切なモードに切り替えることができ、各モードが単独で設けられている場合よりも利便性が向上する。
【００８１】
同時撮影モードでは、電荷蓄積の開始タイミングを全画素一括リセットにて各水平ラインで揃えている。また、電子内視鏡１０が被検体内という暗所で用いられることを活かして、光源４０を消灯することで実質的に電荷蓄積の終了タイミングを各水平ラインで揃えている。このため、電子内視鏡１０の撮像装置を簡素にかつ安価に構成しながらも、ローリングシャッタ方式のように各水平ラインで電荷蓄積期間がずれることがなく、動きの大きい被写体を撮像しても像が歪むことがない。
【００８２】
上記実施形態では、フレームレート優先モードで水平ラインを１行おきに選択して、実効的な画素数が全画素数の半数となる観察画像を取得するが、全ての水平ラインを読み飛ばさずに走査し、水平走査回路５５に入力させるクロック信号を調節して、１つおきに列選択トランジスタをオンにして、１列おきに撮像信号を取得するようにしてもよい。また、垂直走査回路５１や水平走査回路５５に入力するクロック信号を調節して、撮像信号を出力させる画素５６を、いわゆる市松模様状にしてもよい。
【００８３】
上記実施形態では全画素一括リセットを例示したが、水平ラインを１行おきに選択しながら撮像信号を読み出した後に、水平ライン毎に順に信号電荷をドレインに排出してリセットしてもよい。この場合は、リセット用シフトレジスタのｎライン目のリセットはｎ＋１ライン目の垂直走査用シフトレジスタの読み出しと同じタイミングとする。同様に、撮像信号を出力させた後すぐにその水平ラインをリセットし、読み飛ばされて撮像信号の読み出しが行われなかった水平ラインに対しては、読み出し終了後に順に（または一括して同時に）信号電荷をドレインに排出させてもよい。
【００８４】
上記実施形態では、１行おきに撮像信号の読み出しを行う例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。図８の垂直走査回路７０を用いて、読み出し開始行および終了行を選定して、水平ラインの全行のうち、連続する所定数の行のみを部分的に読み出してもよい。
【００８５】
フレームレート優先モード／水平画素選択の読み出し方法をとる場合は、通常撮影モードではＲＧＢ画素のうち読み出されない色がないように、カラーフィルタ配列に応じたライン選択をする。カラーフィルタの配列によっては、１水平ラインおきではなく、２水平ラインおきに読み出してもよい。この場合は垂直方向の読み出し画素数は全画素の１／３となる。ＲＧＢの配列に限らず、補色の配列の場合も同様にライン選択をする。例えば２垂直ライン周期でカラーフィルタの配列がなされている場合は２水平ラインおきに読み出す。
【００８６】
なお、ＤＳＰ３３における画素補間も、読み出し画素の色配列や読み出し方（１水平ラインおきか２水平ラインおきか）に応じた画素補間を行う。また、フレームレート優先モードを選択した場合は、照射する特殊光に応じて、その反射光または蛍光が透過するカラーフィルタの画素を読み出すよう選択する。
【００８７】
図８において、垂直走査回路７０の垂直走査用シフトレジスタ７１は、水平ライン分の複数のＤ型フリップフロップ７２を有する直列入力および並列入力−並列出力型である。フリップフロップ７２には、図４のリセット用シフトレジスタ６１のフリップフロップ６３と同様、ｐｒｅｓｅｔ信号の入力端子Ｐとｃｌｅａｒ信号の入力端子Ｃが設けられている。各フリップフロップ７２には、ｐｒｅｓｅｔ信号が個別に入力される。垂直走査（シフト動作）の途中に、入力端子Ｐに“０”、入力端子Ｃに“１”入力されると、垂直走査用シフトレジスタ７１の全フリップフロップ７２に”０”のデータが保持され、撮像信号の読み出し動作が強制的にストップされる。なお、リセット用シフトレジスタの構成は図４の垂直走査回路５１と同じであるため、図示および説明を省略する。
【００８８】
部分読み出しを行う場合は、入力端子Ｐに“０”、入力端子Ｃに“１”を入力して全フリップフロップ７２に”０”を保持させた後、入力端子Ｃに“０”を入力し、読み出しを開始する水平ラインのフリップフロップ７２の入力端子Ｐに“１”を入力する。そして、入力端子Ｐ、Ｃに“０”を入力したうえで、全画素読み出しの場合と同じくクロック信号に応じて保持データをフリップフロップ７２間で順次移行させ、読み出し開始行に選定した水平ライン以降の撮像信号を順次出力させる。読み出し終了行に選定した水平ラインの撮像信号読み出し完了後、入力端子Ｐに“０”、入力端子Ｃに“１”を入力して全フリップフロップ７２に”０”を保持させて全フリップフロップ７２をクリアし、撮像信号の読み出し動作を強制的にストップさせる。
【００８９】
例えば、読み出し開始行に先頭行、読み出し終了行に中央行を選定した場合は、ＣＭＯＳセンサ２３の撮像領域５０の上半分読み出し、読み出し開始行に中央行、読み出し終了行に最終行を選定した場合は下半分読み出し、読み出し開始行に先頭行と中央行の中間行、読み出し終了行に中央行と最終行の中間行を選定した場合は中央部読み出しが可能となる。なお、読み出し開始行に選定した水平ラインが先頭行であった場合は入力端子Ｐに“１”を入力して先頭行のフリップフロップ７２に“１”を保持させる必要はなく、入力端子Ｄにイネーブル信号“１”を入力して、クロック信号に応じて読み出し動作をすればよい。
【００９０】
なお、間引き読み出しする画素５６は撮像領域５０の半分に限らない。例えば、露光量が不十分となる波長帯の照明光を用いる場合には、例えば間引き読み出しする画素５６を全体の１／３として撮像信号の読み出しに掛かる時間を短くし、その分露光時間を長くしてもよい。これとは逆に、少ない時間で十分な露光量が得られる場合には、間引き読み出しする画素５６を多くして撮像信号の読み出しに掛かる時間を長くし、代わりに露光時間を短くして、より多くの画素から撮像信号を得て、画質のよい観察画像を得られるようにしてもよい。
【００９１】
上記実施形態では、カラーフィルタを撮像領域５０に配置した一つのＣＭＯＳセンサ２３で撮像する方式を例示して説明したが、ＲＧＢの各色の波長帯の照明光を順次被観察部位に照射し、その像をモノクロのＣＭＯＳセンサにて時分割で撮像する、いわゆる面順次撮像方式を適用してもよい。
【００９２】
この場合、例えば、図９に示す円盤状の回転フィルタ８０を用いる。回転フィルタ８０は、ＲＧＢ各色の波長帯の光を照射するためのＲ光照射領域８１、Ｇ光照射領域８２、Ｂ光照射領域８３、および特殊光を照射するための特殊光照射領域８４を有する。各領域８１〜８４は、回転フィルタ８０を六等分した区画にそれぞれ設けられている。特殊光照射領域８４は、Ｒ光照射領域８１、Ｇ光照射領域８２、Ｂ光照射領域８３のそれぞれの間に計３個配されている。この回転フィルタ８０を光源４０と集光レンズ４４の間に配置し、ＲＧＢの各色の波長帯の照明光および特殊光が順次発せられるよう回転フィルタ８０を回転させる。そして、上記実施形態の同時撮影モードの場合と同じようにＣＭＯＳセンサと光源４０を動作させる。
【００９３】
通常画像は、ＲＧＢの各色の波長帯の照明光が照射された各像の撮像信号を元に生成する。具体的には、ＲＧＢＲＧＢ・・・と続く撮像信号の出力のうち、ＲＧＢ、ＧＢＲ、ＢＲＧと連続する各組からそれぞれ通常画像を生成する。このため、被観察部位に照射される照明光はＲ光、特殊光、Ｇ光、特殊光、Ｂ光、特殊光、・・・と推移するが、通常画像と特殊画像は交互に出力される。
【００９４】
特殊画像のみを取得する場合は、回転フィルタ８０の特殊光照射領域８４を光源４０と集光レンズ４４の間に位置させる。通常画像のみを取得する場合は、回転フィルタ８０とは別に、Ｒ光照射領域８１、Ｇ光照射領域８２、Ｂ光照射領域８３を三等分した区画に配置した、特殊光照射領域８４がない回転フィルタを用意し、この回転フィルタを回転フィルタ８０の代わりに光源４０と集光レンズ４４の間に挿入して回転させる。
【００９５】
上記実施形態では、垂直走査回路にＤ型フリップフロップを用いる例を挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えばクロックドインバータ、クロック列とデコーダの組み合わせ等をＤ型フリップフロップの代わりに用いてもよい。
【００９６】
なお、図３に示すアナログ出力タイプのＣＭＯＳセンサ２３に代えて、他の構成のＣＭＯＳセンサを用いてもよい。例えば、ＣＤＳ回路５２にＡ／Ｄ変換器を搭載し、画素５６から読み出した撮像信号をデジタル化してパラレル出力するもの、さらにデジタル化した撮像信号を、パラレル・シリアル変換回路を通してシリアル化して出力するものを用いてもよい。
【００９７】
また、１画素５６を三個のトランジスタＭ１〜Ｍ３で構成しているが、１画素を四個のトランジスタで構成してもよい。また、画素選択用トランジスタＭ２を複数の画素５６で共有するもの、またフォトダイオードＤ１の信号をトランジスタでフローティング・ディフュージョン部に転送した後段にトランジスタＭ１、Ｍ２をもつもの、複数の画素５６のフォトダイオードＤ１から転送されるフローティング・ディフュージョン部を共通にするもの等の構成もあるが、本発明はそのいずれの構成に対しても適用することが可能である。
【００９８】
上記実施形態では、被観察部位に照射する照明光として、通常光と特殊光を用いる例を説明したが、ここで用いる通常光、特殊光は、相互に波長帯の異なる２種類の照明光であればよい。
【００９９】
また、白色の可視光とは異なる特定の波長帯の照明光を特殊光として説明したが、特殊光には、血管を強調表示する赤外光や、正常組織と病変組織の自家蛍光の強さを強調して表示するために、白色光のうち単色あるいは数色に波長帯を制限した光等が該当する。これらの様々な特殊光は、観察する部位や病変等に応じて、自在に選択できる構成とすることが好ましく、観察中にモニタを見ながら自在にその波長帯や混合する波長帯の成分を変化させることができる構成とすることが特に好ましい。
【符号の説明】
【０１００】
２ 電子内視鏡システム
１０ 電子内視鏡
１１ プロセッサ装置
１２ 光源装置
２３ ＣＭＯＳ型のイメージセンサ（ＣＭＯＳセンサ）
２６ タイミングジェネレータ（ＴＧ）
２７、３０、４２ ＣＰＵ
４０ 光源
４１ 波長選択フィルタ
５１、７０ 垂直走査回路
５６ 画素
６０、７１ 垂直走査用シフトレジスタ
６１ リセット用シフトレジスタ
６２、６３、７２ フリップフロップ
６４ａ、６４ｂ 切替スイッチ
６５ 分岐線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被観察部位に照射する照明光の波長を切り替えながら被検体内をＣＭＯＳ型のイメージセンサで撮像する電子内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野において、電子内視鏡を利用した検査が広く普及している。電子内視鏡は、被検体（患者）の体内に挿入される挿入部の先端に固体撮像素子を有する。電子内視鏡は、コードやコネクタを介してプロセッサ装置、および光源装置に接続される。
【０００３】
プロセッサ装置は、固体撮像素子から出力された撮像信号に対して各種処理を施し、診断に供する観察画像を生成する。観察画像は、プロセッサ装置に接続されたモニタに表示される。光源装置は、キセノンランプ等の白色光源を有し、電子内視鏡に被検体内照明用の照明光を供給する。
【０００４】
電子内視鏡に搭載される固体撮像素子としては、ＣＭＯＳ型のイメージセンサとＣＣＤ型のイメージセンサが挙げられる。ＣＭＯＳ型のイメージセンサは、低消費電力であり、周辺回路を同一の基板上に形成することができるという利点がある。その反面、図１０に示すように、１水平ライン毎に順に信号電荷の読み出しを行うローリングシャッタ方式を採用していて各ラインの電荷蓄積期間がずれるため、動く被写体を撮像すると像が歪むことがある。
【０００５】
一方、ＣＣＤ型のイメージセンサは、高消費電力であり、スミアやブルーミング等の構造に起因する固有の問題点はあるが、高感度で高画質の画像が得易く、また、全画素の信号電荷の蓄積期間が同じで、一つの画像内での同時性を確保できることから、動く被写体の撮像に向いている。このため、動きがある被検体内を撮像する電子内視鏡では、ＣＣＤ型のイメージセンサが多く採用されている。
【０００６】
しかし、ＣＭＯＳ型のイメージセンサは消費電力が少なく、量産性に優れるので、ＣＣＤ型のイメージセンサに代えてＣＭＯＳ型のイメージセンサを電子内視鏡に用いることが従来提起されてきた。ＣＭＯＳ型のイメージセンサには、画素毎に設けられたアンプの個体差により、比較的ノイズが大きく高画質の画像を得ることが難しいという欠点があったが、近年はＣＭＯＳ型イメージセンサの改良が進み、ＣＣＤ型のイメージセンサと同等か、あるいはＣＣＤ型イメージセンサに画質が勝るＣＭＯＳ型イメージセンサを容易に得られるようになったため、ＣＭＯＳ型イメージセンサを搭載した電子内視鏡の実用化が鋭意検討されている。
【０００７】
ところで、電子内視鏡を用いた医療診断の分野では、病変の発見を容易にするために、可視光域にブロードな分光特性を有する白色光（以下、通常光という）ではなく、狭い波長帯の光（以下、特殊光という）を被観察部位に照射し、これによる反射光を画像化（以下、このようにして得られた画像を、通常光による通常画像と区別して特殊画像と呼ぶ）して観察する手法が脚光を浴びている。この手法によれば、粘膜下層部の血管を強調した画像や、胃壁、腸の表層組織等の臓器の構造物を強調した画像を容易に得ることができる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３２２３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
通常光と特殊光を被観察部位に照射して通常画像と特殊画像を得る手法では、通常画像と特殊画像の同時性（同一性）を確保し、相互の画像を比較しながら診断を行いたいという要望がある。
【００１０】
ＣＣＤ型のイメージセンサを用いた場合は、全画素の信号電荷の蓄積期間が同じで、現在の電荷蓄積期間中に一つ前の期間で蓄積された信号電荷の転送を行うことができるので、単にフレームレートの切れ目に合わせて照明光を切り替えるだけで、１フレーム間隔で交互に通常画像と特殊画像を得ることができる。
【００１１】
対して、ＣＭＯＳ型のイメージセンサは、図１０に示す如くローリングシャッタ方式で１水平ライン毎に順に信号電荷の読み出しを行う。このため、最初に読み出される1行目のラインの画素と、最後に読み出されるｎ行目のラインの画素には、電荷蓄積期間に約１フレーム分の差が生じる。また、信号電荷が読み出されたラインはリセットされ、次の露光に順次移行する。
【００１２】
従って、ローリングシャッタ方式のＣＭＯＳ型のイメージセンサを用いた場合は、照明光を切り替えると、照明光の切り替え時に通常光と特殊光による像が混じり合った画像が生成されてしまう。このため、１フレーム分は照明光の切り替えのために無駄に費やさなければならず、通常画像の取得フレーム、照明光の切り替えのためのフレーム、特殊画像の取得フレームというように、通常画像と特殊画像の間に１フレーム分の空きができる。
【００１３】
このように、ＣＭＯＳ型のイメージセンサを用いて照明光の切り替えを行う場合には、ＣＣＤ型のイメージセンサの場合のように、単にフレームレートに合わせて照明光を切り替えるだけでは、通常画像と特殊画像の同時性を確保することができない。
【００１４】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＣＭＯＳ型のイメージセンサを用いながらも、異なる照明光による観察画像を同時に観察可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の電子内視鏡システムは、被検体内に挿入される電子内視鏡の挿入部に設けられ、被検体内を撮像するＣＭＯＳ型のイメージセンサと、被検体内に照射する照明光の波長帯を切り替えつつ、照明光の点灯と消灯を繰り返す照明手段と、前記イメージセンサの撮像領域の画素から選択的に撮像信号を読み出すための垂直走査回路と、照明光が消灯されている間に撮像信号の読み出しが行われるよう、前記垂直走査回路の動作を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
前記垂直走査回路は、前記イメージセンサの撮像領域の選定した半数または１／３の画素から選択的に撮像信号を読み出し得るよう構成されている。例えば、前記垂直走査回路をシフトレジスタで構成し、シフトレジスタのフリップフロップを１水平ラインおき、または２水平ラインおきに繋げ、１水平ラインおき、または２水平ラインおきに撮像信号を読み出す。
【００１７】
あるいは、保持データを強制的に“１”または“０”にするプリセット入力端子、およびクリア入力端子をもつフリップフロップを用い、水平ラインの選定した読み出し開始行のフリップフロップにプリセット入力を行い、選定した読み出し終了行の読み出しが完了したときに全フリップフロップにクリア入力を行えば、連続する所定数の行のみを部分的に読み出す（部分読出し）が可能となる。なお、フリップフロップに限らず、クロックドインバータ、クロック列とデコーダの組み合わせ等を使用してもよい。
【００１８】
前記垂直走査回路は、前記イメージセンサの撮像領域の全画素から撮像信号を読み出し得るよう構成されている。前記イメージセンサの撮像領域の画素から選択的に撮像信号を読み出すか、前記イメージセンサの撮像領域の全画素から撮像信号を読み出すかを切り替える操作入力手段を備えることが好ましい。
【００１９】
前記垂直走査回路は、前記イメージセンサの全画素に蓄積された信号電荷を一括してドレインに排出し得るよう構成されている。具体的には、保持データを強制的に“１”または“０”にするプリセット入力端子、およびクリア入力端子をもつフリップフロップを用い、画素への電荷蓄積を開始する際に全フリップフロップにプリセット入力を行えば、各画素の電荷蓄積の開始タイミングを揃えることができる。電荷蓄積の終了タイミングは照明光を消灯することで揃える。
【００２０】
前記照明手段は、白色光と狭い波長帯の光とを発する。あるいは、前記照明手段は、ＲＧＢの各色の波長帯の光と、狭い波長帯の光とを発する。前者の場合、前記イメージセンサにはカラーフィルタを配置したものを用い、白色光を照射して得られた１種の撮像信号から１つの観察画像を生成する。後者の場合はモノクロのイメージセンサを用い、ＲＧＢの各色の波長帯の光を照射して得られた３種の撮像信号から１つの観察画像を生成する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、波長帯が切り替わりつつ点灯される照明光が消灯されている間に、ＣＭＯＳ型のイメージセンサの撮像領域の画素から選択的に撮像信号を読み出すので、ＣＭＯＳ型のイメージセンサを用いながらも、異なる照明光による観察画像を同時に観察可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】電子内視鏡システムの構成を示す外観図である。
【図２】電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。
【図３】ＣＭＯＳ型のイメージセンサの構成を示す図である。
【図４】垂直走査回路の構成を示す図である。
【図５】波長選択フィルタの構成を示す図である。
【図６】フレームレート優先モードが選択された場合のＣＭＯＳ型のイメージセンサの動作、および照明光の切り替わりを示すタイミングチャートである。
【図７】画質優先モードが選択された場合のＣＭＯＳ型のイメージセンサの動作、および照明光の切り替わりを示すタイミングチャートである。
【図８】垂直走査回路の別の構成を示す図である。
【図９】面順次撮像方式を適用した場合の回転フィルタの構成を示す図である。
【図１０】ローリングシャッタ方式のＣＭＯＳ型のイメージセンサの動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１において、電子内視鏡システム２は、電子内視鏡１０、プロセッサ装置１１、および光源装置１２からなる。電子内視鏡１０は、周知の如く、被検体（患者）の体内に挿入される可撓性の挿入部１３と、挿入部１３の基端部分に連設された操作部１４と、プロセッサ装置１１および光源装置１２に接続されるコネクタ１５と、操作部１４、コネクタ１５間を繋ぐユニバーサルコード１６とを有する。
【００２４】
挿入部１３の先端には、観察窓２０、照明窓２１（ともに図２参照）等が設けられている。観察窓２０の奥には、レンズ群およびプリズムからなる対物光学系２２を介して、被検体内撮影用のＣＭＯＳ型のイメージセンサ（以下、ＣＭＯＳセンサと略記する）２３が配されている（いずれも図２参照）。照明窓２１は、ユニバーサルコード１６や挿入部１３に配設されたライトガイド２４、および照明レンズ２５（ともに図２参照）で導光される光源装置１２からの照明光を、被観察部位に照射する。
【００２５】
操作部１４には、挿入部１３の先端を上下左右方向に湾曲させるためのアングルノブや、挿入部１３の先端からエアー、水を噴出させるための送気・送水ボタンの他、観察画像を静止画記録するためのレリーズボタン、モニタ１７に表示された観察画像の拡大・縮小を指示するズームボタンといった操作部材が設けられている。
【００２６】
また、操作部１４の先端側には、電気メス等の処置具が挿通される鉗子口が設けられている。鉗子口は、挿入部１３内の鉗子チャンネルを通して、挿入部１３の先端に設けられた鉗子出口に連通している。
【００２７】
プロセッサ装置１１は、光源装置１２と電気的に接続され、電子内視鏡システム２の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置１１は、ユニバーサルコード１６や挿入部１３内に挿通された伝送ケーブルを介して、電子内視鏡１０に給電を行い、ＣＭＯＳセンサ２３の駆動を制御する。また、プロセッサ装置１１は、伝送ケーブルを介して、ＣＭＯＳセンサ２３から出力された撮像信号を受信し、受信した撮像信号に各種処理を施して画像データを生成する。プロセッサ装置１１で生成された画像データは、プロセッサ装置１１にケーブル接続されたモニタ１７に観察画像として表示される。
【００２８】
図２において、電子内視鏡１０は、前述の観察窓２０、照明窓２１、対物光学系２２、ＣＭＯＳセンサ２３、および照明レンズ２５が挿入部１３の先端に設けられている。さらに、タイミングジェネレータ（ＴＧ）２６、およびＣＰＵ２７が操作部１４に設けられている。なお、ＴＧ２６は、ＣＭＯＳセンサ２３内に設けられていてもよい。
【００２９】
ＣＭＯＳセンサ２３は、観察窓２０、対物光学系２２を経由した被検体内の被観察部位の像が、撮像領域５０（図３参照）に入射するように配置されている。ＣＭＯＳセンサ２３の撮像領域５０には、複数の色セグメントからなるカラーフィルタ、例えばベイヤー配列の原色（ＲＧＢ）あるいは補色（ＣＭＹまたはＣＭＹＧ）カラーフィルタが形成されている。
【００３０】
ＣＭＯＳセンサ２３から出力された撮像信号は、ユニバーサルコード１６、コネクタ１５を介してプロセッサ装置１１に入力され、デジタル信号処理回路（以下、ＤＳＰと略す）３３の作業用メモリ（図示せず）に一旦格納される。
【００３１】
ＴＧ２６は、ＣＭＯＳセンサ２３にクロック信号を与える。ＣＭＯＳセンサ２３は、ＴＧ２６からのクロック信号に応じて撮像動作を行い、撮像信号を出力する。ＣＰＵ２７は、電子内視鏡１０とプロセッサ装置１１とが接続された後、プロセッサ装置１１のＣＰＵ３０からの動作開始指示に基づいて、ＴＧ２６を駆動させる。
【００３２】
図３において、ＣＭＯＳセンサ２３は、撮像領域５０、垂直走査回路５１、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路５２、列選択トランジスタ５３、出力回路５４、および水平走査回路５５から構成される。
【００３３】
撮像領域５０には、画素５６がマトリクス状に配列されている。画素５６は、フォトダイオードＤ１、増幅用トランジスタＭ１、画素選択用トランジスタＭ２、およびリセット用トランジスタＭ３を有する。フォトダイオードＤ１は、光電変換によって、入射光量に応じた信号電荷を生成するとともに、これを蓄積する。フォトダイオードＤ１に蓄積された信号電荷は、増幅用トランジスタＭ１によって撮像信号として増幅され、画素選択用トランジスタＭ２によって、所定のタイミングで画素５６外に出力される。また、フォトダイオードＤ１に蓄積された信号電荷は、所定のタイミングでリセット用トランジスタＭ３を介してドレインに排出される。画素選択用トランジスタＭ２、およびリセット用トランジスタＭ３はＮチャンネルトランジスタであり、ゲートにＨｉｇｈレベル“１”が印加されるとオン、Ｌｏｗレベル“０”が印加されるとオフとなる。
【００３４】
撮像領域５０には、垂直走査回路５１から水平方向（Ｘ方向）に行選択線Ｌ１および行リセット線Ｌ２が配線されているとともに、ＣＤＳ回路５２から垂直方向（Ｙ方向）に列信号線Ｌ３が配線されている。行選択線Ｌ１は、画素選択用トランジスタＭ２のゲートに接続されており、行リセット線Ｌ２は、リセット用トランジスタＭ３のゲートに接続されている。また、列信号線Ｌ３は、画素選択用トランジスタＭ２のソースに接続され、ＣＤＳ回路５２を介して、対応する列の列選択トランジスタ５３に接続されている。
【００３５】
ＣＤＳ回路５２は、垂直走査回路５１によって選択された行選択線Ｌ１に接続された画素５６の撮像信号を、ＴＧ２６から入力されるクロック信号に基づいて保持し、ノイズ除去を行う。水平走査回路５５は、ＴＧ２６から入力されるクロック信号に基づいて水平走査信号を発生し、列選択トランジスタ５３のオン、オフ制御を行う。
【００３６】
列選択トランジスタ５３は、出力回路５４に接続された出力バスライン５７とＣＤＳ回路５２との間に設けられており、水平走査信号に応じて、出力バスライン５７に撮像信号を転送させる画素を選択する。出力回路５４は、ＣＤＳ回路５２から出力バスライン５７に順に転送される撮像信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換して出力する。出力回路５４による撮像信号の増幅率は、ＣＰＵ２７から出力回路５４にゲイン調節信号を入力することにより調節される。
【００３７】
図４に示すように、垂直走査回路５１は、垂直走査用シフトレジスタ６０とリセット用シフトレジスタ６１を備えている。垂直走査用シフトレジスタ６０は、ＴＧ２６から入力されるクロック信号に基づいて、垂直走査信号を発生し、行選択線Ｌ１を１行ずつ選択して、撮像信号を列信号線Ｌ３に出力させる画素５６の行（以下、水平ラインという）を変更する。リセット用シフトレジスタ６１は、水平ラインの行リセット線Ｌ２を１行ずつ選択して、信号電荷をリセット用トランジスタＭ３経由でドレインに排出する水平ラインを変更する。
【００３８】
各シフトレジスタ６０、６１は、水平ライン分の複数のＤ型フリップフロップ６２、６３を有する直列入力−並列出力型である。シフトレジスタは周知の如く、各フリップフロップ６２、６３の保持データ（“１”または“０”）をクロック信号（ｃｌｋ）の変化に応じて順次隣のフリップフロップ６２、６３に移すものである。
【００３９】
垂直走査用シフトレジスタ６０の１行目の水平ラインのフリップフロップ６２の入力端子Ｄ（ｓｔａｒｔ）には、垂直走査を行う際に、クロック信号に同期したイネーブル信号“１”が与えられる。同様に、リセット用シフトレジスタ６１の１行目の水平ラインのフリップフロップ６３の入力端子Ｄ（ｓｔａｒｔ）には、リセット動作を行う際に、クロック信号に同期したイネーブル信号“１”が与えられる。
【００４０】
垂直走査用シフトレジスタ６０のフリップフロップ６２の出力端子Ｑは、各水平ラインの行選択線Ｌ１＿１、Ｌ１＿２、・・・、Ｌ１＿ｎ−１、Ｌ１＿ｎに接続されている。また、リセット用シフトレジスタ６１のフリップフロップ６３の出力端子Ｑは、行リセット線Ｌ２＿１、Ｌ２＿２、・・・、Ｌ２＿ｎ−１、Ｌ２＿ｎに接続されている。クロック信号に伴ってイネーブル信号“１”がフリップフロップ６２間を順次移行することで、行選択線Ｌ１に順に“１”が与えられて画素選択用トランジスタＭ２が順にオンになる。これにより各水平ラインの撮像信号が順次出力される。また、クロック信号に伴ってイネーブル信号“１”がフリップフロップ６３間を順次移行することで、行リセット線Ｌ２に順に“１”が与えられてリセット用トランジスタＭ３が順にオンになる。これにより各水平ラインの信号電荷がドレインに排出される。
【００４１】
垂直走査用シフトレジスタ６０の奇数行目の水平ラインのフリップフロップ６２の出力端子Ｑと偶数行目の水平ラインのフリップフロップ６２の入力端子Ｄとの間には、切替スイッチ６４ａが接続されている。また、偶数行目の水平ラインのフリップフロップ６２の出力端子Ｑと奇数行目の水平ラインのフリップフロップ６２の入力端子Ｄの間には、切替スイッチ６４ｂが接続されている。切替スイッチ６４ａ、６４ｂは連動する。
【００４２】
奇数行目の水平ラインのフリップフロップ６２間には分岐線６５が配線されており、切替スイッチ６４ａ、６４ｂは、ＣＰＵ２７からの切替信号（ｓｗｉｃｈ）に応じて、隣接する各フリップフロップ６２の入出力端子Ｄ、Ｑを繋ぐ図示の状態と、分岐線６５側に倒されて、偶数行目の水平ラインのフリップフロップ６２を飛ばして奇数行目の水平ラインのフリップフロップ６２間を繋ぐ状態とに切り替わる。
【００４３】
切替スイッチ６４ａ、６４ｂにより奇数行目の水平ラインのフリップフロップ６２間を繋ぐ状態では、イネーブル信号は偶数行目の水平ラインのフリップフロップ６２には与えられず、偶数行目の水平ラインのフリップフロップ６２は“０”を保持している。従って偶数行目の行選択線Ｌ１に与えられるデータは“０”のままであり、偶数行目の水平ラインの撮像信号の出力は行われない。つまり、１行おきに撮像信号の出力が行われる間引き読み出しとなる。
【００４４】
リセット用シフトレジスタ６１のフリップフロップ６３には、クロック信号を用いずに強制的に“１”または“０”のデータを保持させるための信号（ｐｒｅｓｅｔ、ｃｌｅａｒ）の入力端子Ｐ、Ｃが設けられている。入力端子Ｐ、Ｃにともに“０”が入力されているときは、入力端子Ｄに与えられているデータがクロック信号に応じて取り込まれる。この場合は、クロック信号に応じてフリップフロップ６３間でデータのシフト動作が行われ、各水平ラインの信号電荷が順次ドレインに排出される。一方、入力端子Ｐに“１”、入力端子Ｃに“０”が入力されると、入力端子Ｄに与えられているデータとは無関係に、リセット用シフトレジスタ６１の全フリップフロップ６３に“１”のデータが保持される。この場合は全ての行リセット線Ｌ２に“１”のデータが与えられ、全水平ラインの信号電荷を同時にドレインに排出する全画素一括リセットが実行される。全画素一括リセット後は、入力端子Ｐに“０”、入力端子Ｃに“１”が入力される。この場合は入力端子Ｄに与えられているデータとは無関係に、リセット用シフトレジスタ６１の全フリップフロップ６３に“０”のデータを保持される。すなわち全フリップフロップ６３がクリアされる。
【００４５】
図２に戻って、ＣＰＵ３０は、プロセッサ装置１１全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ３０は、図示しないデータバスやアドレスバス、制御線を介して各部と接続している。ＲＯＭ３１には、プロセッサ装置１１の動作を制御するための各種プログラム（ＯＳ、アプリケーションプログラム等）やデータ（グラフィックデータ等）が記憶されている。ＣＰＵ３０は、ＲＯＭ３１から必要なプログラムやデータを読み出して、作業用メモリであるＲＡＭ３２に展開し、読み出したプログラムを逐次処理する。また、ＣＰＵ３０は、検査日時、被検体や術者の情報等の文字情報といった検査毎に変わる情報を、後述する操作部３６やＬＡＮ(Local Area Network)等のネットワークより得て、ＲＡＭ３２に記憶する。
【００４６】
ＤＳＰ３３は、ＣＭＯＳセンサ２３からの撮像信号に対して、色分離、色補間、ゲイン補正、ホワイトバランス調整、ガンマ補正等の各種信号処理を施し、画像データを生成する。ＤＳＰ３３で生成された画像データは、デジタル画像処理回路（以下、ＤＩＰと略す）３４の作業用メモリ（図示せず）に入力される。
【００４７】
ＤＩＰ３４は、ＤＳＰ３３で処理された画像データに対して、電子変倍、あるいは色強調、エッジ強調等の各種画像処理を施す。ＤＩＰ３４で各種画像処理を施された画像データは、表示制御回路３５に入力される。
【００４８】
表示制御回路３５は、ＤＩＰ３４からの処理済みの画像データを格納するＶＲＡＭを有する。表示制御回路３５は、ＣＰＵ３０からＲＯＭ３１およびＲＡＭ３２のグラフィックデータを受け取る。グラフィックデータには、観察画像の無効画素領域を隠して有効画素領域のみを表示させる表示用マスク、検査日時、あるいは被検体や術者の情報等の文字情報、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）といったものがある。表示制御回路３５は、ＤＩＰ３４からの画像データに対して、表示用マスク、文字情報、ＧＵＩの重畳処理、モニタ１７の表示画面への描画処理といった各種表示制御処理を施す。
【００４９】
表示制御回路３５は、ＶＲＡＭから画像データを読み出し、読み出した画像データをモニタ１７の表示形式に応じたビデオ信号（コンポーネント信号、コンポジット信号等）に変換する。これにより、モニタ１７に観察画像が表示される。
【００５０】
操作部３６は、プロセッサ装置１１の筐体に設けられる操作パネル、電子内視鏡１０の操作部１４にあるボタン、あるいは、マウスやキーボード等の周知の入力デバイスである。ＣＰＵ３０は、操作部３６からの操作信号に応じて、各部を動作させる。
【００５１】
プロセッサ装置１１には、上記の他にも、画像データに所定の圧縮形式（例えばＪＰＥＧ形式）で画像圧縮を施す圧縮処理回路や、レリーズボタンの操作に連動して、圧縮された画像データをＣＦカード、光磁気ディスク（ＭＯ）、ＣＤ−Ｒ等のリムーバブルメディアに記録するメディアＩ／Ｆ、ＬＡＮ等のネットワークとの間で各種データの伝送制御を行うネットワークＩ／Ｆ等が設けられている。これらはデータバス等を介してＣＰＵ３０と接続されている。
【００５２】
光源装置１２は、光源４０、波長選択フィルタ４１、およびＣＰＵ４２を有する。光源４０は、赤から青までのブロードな波長の光（例えば、４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長帯の光、以下、通常光という）を発生するキセノンランプや白色ＬＥＤ（発光ダイオード）等であり、光源ドライバ４３によって駆動される。光源４０から発せられた照明光は、集光レンズ４４で集光されてライトガイド２４の入射端に導光される。
【００５３】
波長選択フィルタ４１は、光源４０から発せられた光を特定の狭い波長帯の光（以下、特殊光という）に制限するフィルタである。波長選択フィルタ４１は、図５に示すように円盤の半分が切り欠かれた形状を有し、光源４０と集光レンズ４４の間を横切るようにモータ回転される。また、波長選択フィルタ４１には、その回転位置を検出するセンサが設けられている。波長選択フィルタ４１が光源４０と集光レンズ４４の間を横切っている間は特殊光が照射され、波長選択フィルタ４１の切り欠き部分が光源４０と集光レンズ４４の間を横切っている間は通常光が照射される。特殊光としては、例えば４５０、５００、５５０、６００、７８０ｎｍ近傍の波長の光が挙げられる。
【００５４】
４５０ｎｍ近傍の特殊光による撮影は、表層の血管やピットパターン等の被観察部位表面の微細構造の観察に適している。５００ｎｍ近傍の照明光では、被観察部位の陥凹や隆起等のマクロな凹凸構造を観察することができる。５５０ｎｍ近傍の照明光は、ヘモグロビンによる吸収率が高く、微細血管や発赤の観察に適し、６００ｎｍ近傍の照明光は、肥厚の観察に適している。深層血管の観察には、インドシアニングリーン（ＩＣＧ；Indocyanine green）等の蛍光物質を静脈注射し、７８０ｎｍ近傍の照明光を用いることで明瞭に観察することができる。
【００５５】
なお、ここでは波長選択フィルタ４１を用いるが、波長選択フィルタ４１に代えて、あるいは加えて、光源４０として波長帯が異なる光を発するＬＥＤ、レーザダイオード等を複数備えておき、これらの点灯と消灯を制御することにより、通常光と特殊光を切り替えてもよい。また、青色レーザ光源、および青色レーザ光の照射により緑色〜黄色の励起光を発する蛍光体を用いて通常光を発生させ、さらに波長選択フィルタで特殊光を発生させてもよい。
【００５６】
ＣＰＵ４２は、プロセッサ装置１１のＣＰＵ３０と通信し、光源ドライバ４３および波長選択フィルタ４１の動作制御を行う。
【００５７】
ライトガイド２４は、例えば、複数の石英製光ファイバを巻回テープ等で集束してバンドル化したものである。ライトガイド２４の出射端に導かれた照明光は、照明レンズ２５で拡散され、照明窓２１を介して被検体内の被観察部位に照射される。
【００５８】
電子内視鏡システム２には、通常光のみを使用して観察を行う通常撮影モードと、特殊光のみを使用して観察を行う特殊撮影モードと、通常光と特殊光を組み合わせて照射する同時撮影モードとが用意されている。特殊撮影モードでは、前述の４５０、５００、５５０、６００、７８０ｎｍ近傍の波長の光を選択することが可能である。さらに、同時撮影モードには、フレームレート優先モードと画質優先モードが設けられている。各モードの切り替えは、操作部３６を操作することにより行われる。
【００５９】
フレームレート優先モードは、通常画像および特殊画像の画素数を低減することによって画質を落としながらも、通常光または特殊光を照射して通常画像または特殊画像を得る通常、特殊撮影モードにおけるフレームレートと同じフレームレートで観察画像を取得するモードである。画質優先モードは、通常、特殊撮影モードと比較して、フレームレートを落としながらも、通常、特殊撮像モードと同等の高画質な観察画像を取得するモードである。
【００６０】
通常撮影モードが選択された場合、ＣＰＵ３０は、ＣＰＵ４２を介して光源ドライバ４３の駆動を制御して、光源４０を点灯させる。また、回転位置検出センサの出力に基づいて波長選択フィルタ４１を動作させ、光源４０と集光レンズ４４の間に波長選択フィルタ４１の切り欠き部分を位置させる。被観察部位に照射される照明光は通常光のみとなる。一方、特殊撮影モードが選択された場合は、光源４０を点灯させるとともに波長選択フィルタ４１を光源４０と集光レンズ４４の間に位置させる。被観察部位に照射される照明光は特殊光のみとなる。
【００６１】
通常撮影モードおよび特殊撮影モードでは、ＣＭＯＳセンサ２３は図１０に示すローリングシャッタ方式の動作をする。切替スイッチ６４ａ、６４ｂは、隣接する各フリップフロップ６２の入出力端子Ｄ、Ｑを繋ぐ図４の状態であり、また、リセット用シフトレジスタ６１のフリップフロップ６３の入力端子Ｐ、Ｃにはともに“０”が入力されている。この場合、各シフトレジスタ６０、６１は、行選択線Ｌ１、行リセット線Ｌ２をそれぞれ１行ずつ順に走査する。照明光が切り替えられないため、ＣＭＯＳセンサ２３をローリングシャッタ方式で動作させても、通常光と特殊光による像が混じり合った画像が生成されることはない。
【００６２】
各水平ラインの画素５６は、行リセット線Ｌ２にリセット信号が入力されて蓄積電荷がリセットされた（リセット用トランジスタＭ３への入力が“１”から“０”になった）ことに応じて新たに電荷蓄積を開始する。そして、行選択線Ｌ１への垂直走査信号の入力に応じて撮像信号の読み出しを行う。この動作を先頭の行から最終行の水平ラインまで順に繰り返すことで、１フレーム分の画像を得る。以下、通常照明光による撮影で得られた画像を通常画像、特殊照明光による撮影で得られた画像を特殊画像と呼ぶ。
【００６３】
同時撮影モードでフレームレート優先モードが選択された場合、ＣＭＯＳセンサ２３は図６に示すように動作する。切替スイッチ６４ａ、６４ｂは、ｓｗｉｃｈ信号により奇数行目の水平ラインのフリップフロップ６２間を繋ぐ状態とされる。これにより、偶数行目の水平ラインが読み飛ばされて奇数行目の水平ラインの撮像信号が順次読み出される（間引き読み出し）。
【００６４】
一方、同時撮影モードで画質優先モードが選択された場合、ＣＭＯＳセンサ２３は図７に示すように動作する。切替スイッチ６４ａ、６４ｂは、通常、特殊撮影モードの場合と同様に、隣接する各フリップフロップ６２の入出力端子Ｄ、Ｑを繋ぐ図４の状態とされ、各水平ラインの撮像信号が順次読み出される（全画素読み出し）。
【００６５】
フレームレート優先、画質優先モードの双方とも、全水平ラインの撮像信号の読み出し後、リセット用シフトレジスタ６１のフリップフロップ６３の入力端子Ｐに“１”が入力される（入力端子Ｃは“０”）。これにより、全水平ラインの信号電荷が同時にドレインに排出される（全画素一括リセット）とともに、全水平ラインの電荷蓄積が開始される。全画素一括リセット後、フリップフロップ６３の入力端子Ｐに“０”、入力端子Ｃに“１”が入力され、フリップフロップ６３へのプリセットがクリアされる。
【００６６】
そして、全水平ラインの撮像信号が読み出されている間（先頭の行の読み出し開始から最終行の読み出し終了までの間）、光源４０は消灯される。また、ＣＭＯＳセンサ２３の蓄積期間単位で交互に通常光と特殊光が照射されるよう波長選択フィルタ４１が回転される。被観察部位に照射される照明光は、消灯期間を挟んで、ＣＭＯＳセンサ２３の蓄積期間単位で通常光と特殊光とに順次切り替わる。なお、光源４０を消灯する代わりに、波長選択フィルタ４１に通常光および特殊光の遮光領域を設けておき、全水平ラインの撮像信号の読み出し期間と遮光領域とが一致するよう波長選択フィルタ４１を回転させてもよい。
【００６７】
フレームレート優先モードの場合は、奇数行目の水平ラインの撮像信号のみを読み出すので、撮像信号の読み出しに要する時間は、全水平ラインを順に読み出す画質優先モードの場合の半分となる。このため、フレームレート優先モードは画質優先モードの２倍のフレームレートで画像を生成することができる。但し、間引き読み出しのフレームレート優先モードと比べて、全画素読み出しの画質優先モードのほうが、垂直解像力の高い良質な画像が得られる。
【００６８】
フレームレート優先モードが選択された場合、ＤＳＰ３３は、奇数行目の水平ラインの撮像信号を用いて、読み飛ばされた偶数行目の水平ラインの撮像信号を補間する画素補間処理を施し、各画像を生成する。表示制御回路３５は、通常撮影モードまたは特殊撮影モードでは、通常画像または特殊画像の動画あるいは静止画のみをモニタ１７に表示させる。同時撮影モードでは、操作部３６への操作入力に応じて、通常画像、特殊画像の一方の動画あるいは静止画を表示、または各画像の動画あるいは静止画を同時にモニタ１７に表示（例えば、通常、特殊画像の並列表示、重畳表示、入れ子表示（ピクチャーインピクチャー、ＰｉｎＰ））させる。
【００６９】
なお、ここで例示した各画像の表示形態は一例であり、種々の変形が可能である。例えば、モニタを複数台用意して、一台目は通常画像の表示用、二台目は特殊画像の表示用というように、マルチモニタ形式を採用してもよい。
【００７０】
次に、上記のように構成された電子内視鏡システム２の作用について説明する。電子内視鏡１０で被検体内を観察する際、術者は、電子内視鏡１０と各装置１１、１２とを繋げ、各装置１１、１２の電源をオンする。そして、操作部３６を操作して、被検体に関する情報等を入力し、検査開始を指示する。
【００７１】
検査開始を指示した後、術者は、挿入部１３を被検体内に挿入し、光源装置１２からの照明光で被検体内を照明しながら、ＣＭＯＳセンサ２３による被検体内の観察画像をモニタ１７で観察する。
【００７２】
ＣＭＯＳセンサ２３から出力された撮像信号は、プロセッサ装置１１のＤＳＰ３３に入力される。ＤＳＰ３３では、入力された撮像信号に対して各種信号処理が施され、画像データが生成される。ＤＳＰ３３で生成された画像データは、ＤＩＰ３４に出力される。
【００７３】
ＤＩＰ３４では、ＣＰＵ３０の制御の下、ＤＳＰ３３からの画像データに各種画像処理が施される。ＤＩＰ３４で処理された画像データは、表示制御回路３５のＶＲＡＭに入力される。表示制御回路３５では、ＣＰＵ３０からのグラフィックデータに応じて、各種表示制御処理が実行される。これにより、画像データがモニタ１７に観察画像として表示される。
【００７４】
電子内視鏡システム２を用いて検査を行うときには、観察しようとする部位が粘膜であるのか、粘膜下の血管であるのかといったように観察しようとする対象や、観察しようとする病変の種別等に応じて、被観察部位に照射する照明光の波長帯が選択される。ここで選択される照明光の波長帯は、観察の途中で、観察画像を見ながら、診断の行い易いものに適宜変更される。
【００７５】
操作部３６で通常、特殊撮影モードが選択された場合は、ＣＰＵ３０の指令の下に、光源４０が点灯されて、波長選択フィルタ４１の切り欠き部分が光源４０と集光レンズ４４の間に位置されるか、または波長選択フィルタ４１が光源４０と集光レンズ４４の間に位置され、被観察部位には通常光、または特殊光のみが照射される。また、ローリングシャッタ方式でＣＭＯＳセンサ２３が動作される。モニタ１７には、通常画像、または特殊画像の動画あるいは静止画のみが表示される。
【００７６】
一方、同時撮影モードが選択された場合は、ＣＭＯＳセンサ２３の蓄積期間単位で交互に通常光と特殊光が照射されるよう波長選択フィルタ４１が回転される。また、ＣＭＯＳセンサ２３で撮像信号の読み出し動作が行われている間、光源４０が消灯される。
【００７７】
フレームレート優先モードが選択された場合、ＣＭＯＳセンサ２３の奇数行目の水平ラインの撮像信号のみを読み出す間引き読み出しが実行される。画質優先モードが選択された場合は全画素読み出しが実行される。いずれのモードとも全画素一括リセットが実行され、全画素５６の電荷蓄積が同時に開始される。モニタ１７には、通常画像、特殊画像の一方の動画あるいは静止画、または各画像の動画あるいは静止画が同時に表示される。
【００７８】
術者は、挿入部１３を被検体内に挿入する際には通常撮影モードを選択し、モニタ１７に映る通常画像を観察しながら挿入作業を行う。詳細な観察が必要な病変が発見された際には特殊撮影モードを選択し、病変の種別等に応じた波長帯の特殊光を照射して得られた特殊画像を観察する。また、通常画像、特殊画像を比較して観察したい場合は、同時撮影モードを選択する。通常画像、特殊画像の同時性を重要視する場合はフレームレート優先モード、画質を重要視する場合は画質優先モードをそれぞれ選択する。そして、必要に応じて通常、特殊画像の何れかの静止画像を取得する。また、被観察部位に処置が必要な場合には、電子内視鏡１０の鉗子チャンネルに各種処置具を挿通させて、病変の切除や投薬等の処置を施す。
【００７９】
以上説明したように、照明光の消灯期間にＣＭＯＳセンサ２３の撮像信号を間引いて読み出し、ＣＭＯＳセンサ２３の蓄積期間単位で通常光と特殊光とを切り替えながら通常、特殊画像を取得するので、ＣＭＯＳセンサ２３を用いながらも、通常、特殊画像を同時に観察することができる。また、間引き読み出しを実行することでフレームレートの低下を防ぐことができ、通常、特殊画像の同時性を確保することができる。
【００８０】
間引き読み出しのフレームレート優先モードに加えて、全画素読み出しの画質優先モードを備え、これらのモードを切り替え可能としたので、観察や処置の様態に応じてより適切なモードに切り替えることができ、各モードが単独で設けられている場合よりも利便性が向上する。
【００８１】
同時撮影モードでは、電荷蓄積の開始タイミングを全画素一括リセットにて各水平ラインで揃えている。また、電子内視鏡１０が被検体内という暗所で用いられることを活かして、光源４０を消灯することで実質的に電荷蓄積の終了タイミングを各水平ラインで揃えている。このため、電子内視鏡１０の撮像装置を簡素にかつ安価に構成しながらも、ローリングシャッタ方式のように各水平ラインで電荷蓄積期間がずれることがなく、動きの大きい被写体を撮像しても像が歪むことがない。
【００８２】
上記実施形態では、フレームレート優先モードで水平ラインを１行おきに選択して、実効的な画素数が全画素数の半数となる観察画像を取得するが、全ての水平ラインを読み飛ばさずに走査し、水平走査回路５５に入力させるクロック信号を調節して、１つおきに列選択トランジスタをオンにして、１列おきに撮像信号を取得するようにしてもよい。また、垂直走査回路５１や水平走査回路５５に入力するクロック信号を調節して、撮像信号を出力させる画素５６を、いわゆる市松模様状にしてもよい。
【００８３】
上記実施形態では全画素一括リセットを例示したが、水平ラインを１行おきに選択しながら撮像信号を読み出した後に、水平ライン毎に順に信号電荷をドレインに排出してリセットしてもよい。この場合は、リセット用シフトレジスタのｎライン目のリセットはｎ＋１ライン目の垂直走査用シフトレジスタの読み出しと同じタイミングとする。同様に、撮像信号を出力させた後すぐにその水平ラインをリセットし、読み飛ばされて撮像信号の読み出しが行われなかった水平ラインに対しては、読み出し終了後に順に（または一括して同時に）信号電荷をドレインに排出させてもよい。
【００８４】
上記実施形態では、１行おきに撮像信号の読み出しを行う例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。図８の垂直走査回路７０を用いて、読み出し開始行および終了行を選定して、水平ラインの全行のうち、連続する所定数の行のみを部分的に読み出してもよい。
【００８５】
フレームレート優先モード／水平画素選択の読み出し方法をとる場合は、通常撮影モードではＲＧＢ画素のうち読み出されない色がないように、カラーフィルタ配列に応じたライン選択をする。カラーフィルタの配列によっては、１水平ラインおきではなく、２水平ラインおきに読み出してもよい。この場合は垂直方向の読み出し画素数は全画素の１／３となる。ＲＧＢの配列に限らず、補色の配列の場合も同様にライン選択をする。例えば２垂直ライン周期でカラーフィルタの配列がなされている場合は２水平ラインおきに読み出す。
【００８６】
なお、ＤＳＰ３３における画素補間も、読み出し画素の色配列や読み出し方（１水平ラインおきか２水平ラインおきか）に応じた画素補間を行う。また、フレームレート優先モードを選択した場合は、照射する特殊光に応じて、その反射光または蛍光が透過するカラーフィルタの画素を読み出すよう選択する。
【００８７】
図８において、垂直走査回路７０の垂直走査用シフトレジスタ７１は、水平ライン分の複数のＤ型フリップフロップ７２を有する直列入力および並列入力−並列出力型である。フリップフロップ７２には、図４のリセット用シフトレジスタ６１のフリップフロップ６３と同様、ｐｒｅｓｅｔ信号の入力端子Ｐとｃｌｅａｒ信号の入力端子Ｃが設けられている。各フリップフロップ７２には、ｐｒｅｓｅｔ信号が個別に入力される。垂直走査（シフト動作）の途中に、入力端子Ｐに“０”、入力端子Ｃに“１”入力されると、垂直走査用シフトレジスタ７１の全フリップフロップ７２に”０”のデータが保持され、撮像信号の読み出し動作が強制的にストップされる。なお、リセット用シフトレジスタの構成は図４の垂直走査回路５１と同じであるため、図示および説明を省略する。
【００８８】
部分読み出しを行う場合は、入力端子Ｐに“０”、入力端子Ｃに“１”を入力して全フリップフロップ７２に”０”を保持させた後、入力端子Ｃに“０”を入力し、読み出しを開始する水平ラインのフリップフロップ７２の入力端子Ｐに“１”を入力する。そして、入力端子Ｐ、Ｃに“０”を入力したうえで、全画素読み出しの場合と同じくクロック信号に応じて保持データをフリップフロップ７２間で順次移行させ、読み出し開始行に選定した水平ライン以降の撮像信号を順次出力させる。読み出し終了行に選定した水平ラインの撮像信号読み出し完了後、入力端子Ｐに“０”、入力端子Ｃに“１”を入力して全フリップフロップ７２に”０”を保持させて全フリップフロップ７２をクリアし、撮像信号の読み出し動作を強制的にストップさせる。
【００８９】
例えば、読み出し開始行に先頭行、読み出し終了行に中央行を選定した場合は、ＣＭＯＳセンサ２３の撮像領域５０の上半分読み出し、読み出し開始行に中央行、読み出し終了行に最終行を選定した場合は下半分読み出し、読み出し開始行に先頭行と中央行の中間行、読み出し終了行に中央行と最終行の中間行を選定した場合は中央部読み出しが可能となる。なお、読み出し開始行に選定した水平ラインが先頭行であった場合は入力端子Ｐに“１”を入力して先頭行のフリップフロップ７２に“１”を保持させる必要はなく、入力端子Ｄにイネーブル信号“１”を入力して、クロック信号に応じて読み出し動作をすればよい。
【００９０】
なお、間引き読み出しする画素５６は撮像領域５０の半分に限らない。例えば、露光量が不十分となる波長帯の照明光を用いる場合には、例えば間引き読み出しする画素５６を全体の１／３として撮像信号の読み出しに掛かる時間を短くし、その分露光時間を長くしてもよい。これとは逆に、少ない時間で十分な露光量が得られる場合には、間引き読み出しする画素５６を多くして撮像信号の読み出しに掛かる時間を長くし、代わりに露光時間を短くして、より多くの画素から撮像信号を得て、画質のよい観察画像を得られるようにしてもよい。
【００９１】
上記実施形態では、カラーフィルタを撮像領域５０に配置した一つのＣＭＯＳセンサ２３で撮像する方式を例示して説明したが、ＲＧＢの各色の波長帯の照明光を順次被観察部位に照射し、その像をモノクロのＣＭＯＳセンサにて時分割で撮像する、いわゆる面順次撮像方式を適用してもよい。
【００９２】
この場合、例えば、図９に示す円盤状の回転フィルタ８０を用いる。回転フィルタ８０は、ＲＧＢ各色の波長帯の光を照射するためのＲ光照射領域８１、Ｇ光照射領域８２、Ｂ光照射領域８３、および特殊光を照射するための特殊光照射領域８４を有する。各領域８１〜８４は、回転フィルタ８０を六等分した区画にそれぞれ設けられている。特殊光照射領域８４は、Ｒ光照射領域８１、Ｇ光照射領域８２、Ｂ光照射領域８３のそれぞれの間に計３個配されている。この回転フィルタ８０を光源４０と集光レンズ４４の間に配置し、ＲＧＢの各色の波長帯の照明光および特殊光が順次発せられるよう回転フィルタ８０を回転させる。そして、上記実施形態の同時撮影モードの場合と同じようにＣＭＯＳセンサと光源４０を動作させる。
【００９３】
通常画像は、ＲＧＢの各色の波長帯の照明光が照射された各像の撮像信号を元に生成する。具体的には、ＲＧＢＲＧＢ・・・と続く撮像信号の出力のうち、ＲＧＢ、ＧＢＲ、ＢＲＧと連続する各組からそれぞれ通常画像を生成する。このため、被観察部位に照射される照明光はＲ光、特殊光、Ｇ光、特殊光、Ｂ光、特殊光、・・・と推移するが、通常画像と特殊画像は交互に出力される。
【００９４】
特殊画像のみを取得する場合は、回転フィルタ８０の特殊光照射領域８４を光源４０と集光レンズ４４の間に位置させる。通常画像のみを取得する場合は、回転フィルタ８０とは別に、Ｒ光照射領域８１、Ｇ光照射領域８２、Ｂ光照射領域８３を三等分した区画に配置した、特殊光照射領域８４がない回転フィルタを用意し、この回転フィルタを回転フィルタ８０の代わりに光源４０と集光レンズ４４の間に挿入して回転させる。
【００９５】
上記実施形態では、垂直走査回路にＤ型フリップフロップを用いる例を挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えばクロックドインバータ、クロック列とデコーダの組み合わせ等をＤ型フリップフロップの代わりに用いてもよい。
【００９６】
なお、図３に示すアナログ出力タイプのＣＭＯＳセンサ２３に代えて、他の構成のＣＭＯＳセンサを用いてもよい。例えば、ＣＤＳ回路５２にＡ／Ｄ変換器を搭載し、画素５６から読み出した撮像信号をデジタル化してパラレル出力するもの、さらにデジタル化した撮像信号を、パラレル・シリアル変換回路を通してシリアル化して出力するものを用いてもよい。
【００９７】
また、１画素５６を三個のトランジスタＭ１〜Ｍ３で構成しているが、１画素を四個のトランジスタで構成してもよい。また、画素選択用トランジスタＭ２を複数の画素５６で共有するもの、またフォトダイオードＤ１の信号をトランジスタでフローティング・ディフュージョン部に転送した後段にトランジスタＭ１、Ｍ２をもつもの、複数の画素５６のフォトダイオードＤ１から転送されるフローティング・ディフュージョン部を共通にするもの等の構成もあるが、本発明はそのいずれの構成に対しても適用することが可能である。
【００９８】
上記実施形態では、被観察部位に照射する照明光として、通常光と特殊光を用いる例を説明したが、ここで用いる通常光、特殊光は、相互に波長帯の異なる２種類の照明光であればよい。
【００９９】
また、白色の可視光とは異なる特定の波長帯の照明光を特殊光として説明したが、特殊光には、血管を強調表示する赤外光や、正常組織と病変組織の自家蛍光の強さを強調して表示するために、白色光のうち単色あるいは数色に波長帯を制限した光等が該当する。これらの様々な特殊光は、観察する部位や病変等に応じて、自在に選択できる構成とすることが好ましく、観察中にモニタを見ながら自在にその波長帯や混合する波長帯の成分を変化させることができる構成とすることが特に好ましい。
【符号の説明】
【０１００】
２ 電子内視鏡システム
１０ 電子内視鏡
１１ プロセッサ装置
１２ 光源装置
２３ ＣＭＯＳ型のイメージセンサ（ＣＭＯＳセンサ）
２６ タイミングジェネレータ（ＴＧ）
２７、３０、４２ ＣＰＵ
４０ 光源
４１ 波長選択フィルタ
５１、７０ 垂直走査回路
５６ 画素
６０、７１ 垂直走査用シフトレジスタ
６１ リセット用シフトレジスタ
６２、６３、７２ フリップフロップ
６４ａ、６４ｂ 切替スイッチ
６５ 分岐線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に挿入される電子内視鏡の挿入部に設けられ、被検体内を撮像するＣＭＯＳ型のイメージセンサと、
被検体内に照射する照明光の波長帯を切り替えつつ、照明光の点灯と消灯を繰り返す照明手段と、
前記イメージセンサの撮像領域の画素から選択的に撮像信号を読み出すための垂直走査回路と、
照明光が消灯されている間に撮像信号の読み出しが行われるよう、前記垂直走査回路の動作を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記垂直走査回路は、前記イメージセンサの撮像領域の選定した半数または１／３の画素から選択的に撮像信号を読み出し得るよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記垂直走査回路はシフトレジスタであり、前記イメージセンサの撮像領域の画素の各水平ラインに撮像信号を読み出すための垂直走査信号を出力するフリップフロップが１水平ラインおき、または２水平ラインおきに繋げられる構成を有し、１水平ラインおき、または２水平ラインおきに撮像信号を読み出すことを特徴とする請求項１または２に記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記垂直走査回路はシフトレジスタであり、前記イメージセンサの撮像領域の画素の各水平ラインに撮像信号を読み出すための垂直走査信号を出力するフリップフロップを有し、
前記フリップフロップは、保持データを強制的に“１”または“０”にするプリセット入力端子、およびクリア入力端子をもつことを特徴とする請求項１または２に記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記垂直走査回路は、前記イメージセンサの撮像領域の全画素から撮像信号を読み出し得るよう構成され、
前記イメージセンサの撮像領域の画素から選択的に撮像信号を読み出すか、前記イメージセンサの撮像領域の全画素から撮像信号を読み出すかを切り替える操作入力手段を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記垂直走査回路は、前記イメージセンサの全画素に蓄積された信号電荷を一括してドレインに排出し得るよう構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
前記垂直走査回路はシフトレジスタであり、前記イメージセンサの撮像領域の画素の各水平ラインに信号電荷をドレインに排出するためのリセット信号を出力するフリップフロップを有し、
前記フリップフロップは、保持データを強制的に“１”または“０”にするプリセット入力端子、およびクリア入力端子をもつことを特徴とする請求項６に記載の電子内視鏡システム。
【請求項８】
前記照明手段は、白色光と狭い波長帯の光とを発することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項９】
前記照明手段は、ＲＧＢの各色の波長帯の光と、狭い波長帯の光とを発することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項１】
被検体内に挿入される電子内視鏡の挿入部に設けられ、被検体内を撮像するＣＭＯＳ型のイメージセンサと、
被検体内に照射する照明光の波長帯を切り替えつつ、照明光の点灯と消灯を繰り返す照明手段と、
前記イメージセンサの撮像領域の画素から選択的に撮像信号を読み出すための垂直走査回路と、
照明光が消灯されている間に撮像信号の読み出しが行われるよう、前記垂直走査回路の動作を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記垂直走査回路は、前記イメージセンサの撮像領域の選定した半数または１／３の画素から選択的に撮像信号を読み出し得るよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記垂直走査回路はシフトレジスタであり、前記イメージセンサの撮像領域の画素の各水平ラインに撮像信号を読み出すための垂直走査信号を出力するフリップフロップが１水平ラインおき、または２水平ラインおきに繋げられる構成を有し、１水平ラインおき、または２水平ラインおきに撮像信号を読み出すことを特徴とする請求項１または２に記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記垂直走査回路はシフトレジスタであり、前記イメージセンサの撮像領域の画素の各水平ラインに撮像信号を読み出すための垂直走査信号を出力するフリップフロップを有し、
前記フリップフロップは、保持データを強制的に“１”または“０”にするプリセット入力端子、およびクリア入力端子をもつことを特徴とする請求項１または２に記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記垂直走査回路は、前記イメージセンサの撮像領域の全画素から撮像信号を読み出し得るよう構成され、
前記イメージセンサの撮像領域の画素から選択的に撮像信号を読み出すか、前記イメージセンサの撮像領域の全画素から撮像信号を読み出すかを切り替える操作入力手段を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記垂直走査回路は、前記イメージセンサの全画素に蓄積された信号電荷を一括してドレインに排出し得るよう構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
前記垂直走査回路はシフトレジスタであり、前記イメージセンサの撮像領域の画素の各水平ラインに信号電荷をドレインに排出するためのリセット信号を出力するフリップフロップを有し、
前記フリップフロップは、保持データを強制的に“１”または“０”にするプリセット入力端子、およびクリア入力端子をもつことを特徴とする請求項６に記載の電子内視鏡システム。
【請求項８】
前記照明手段は、白色光と狭い波長帯の光とを発することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項９】
前記照明手段は、ＲＧＢの各色の波長帯の光と、狭い波長帯の光とを発することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２５０９２６（Ｐ２０１１−２５０９２６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２５６２２（Ｐ２０１０−１２５６２２）
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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