JP2002325720A

JP2002325720A - 内視鏡装置

Info

Publication number: JP2002325720A
Application number: JP2001132419A
Authority: JP
Inventors: Tomonari Sendai; 知成千代; Kazuo Hakamata; 和男袴田
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-11-12

Abstract

(57)【要約】【課題】電荷増倍手段を有する固体撮像手段を備えた
内視鏡装置において、電荷増倍手段以前に生じるノイズ
を減少させ撮像信号のＳ／Ｎを向上させる。【解決手段】生体観察部をＣＣＤ撮像素子106 で撮像
して、モニタに表示する。この際、受光部21で光電変化
された信号電荷は、所定時間毎に蓄積部22へ転送され、
さらに水平転送路23へ順次転送され、電荷増倍路24で増
倍されて出力部25から出力される。受光部21での横１ラ
イン分の信号電荷が出力された直後の水平ブランキング
期間毎に水平転送路23および電荷増倍路24の残電荷がク
リアドレイン26を介してクリアされる。また信号電荷が
すべて出力された直後のフレームブランキング期間毎
に、水平転送路23および電荷増倍路24の残電荷のクリア
に加え、蓄積部22の垂直転送ＣＣＤ33の残電荷もクリア
部34を介して基板に転送されてクリアされる。このため
残電荷によるノイズの発生が低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光を観察部に照射
して、この光の照射により観察部から発せられた再輻射
光に基づく光学像を撮像する内視鏡装置に関し、特に電
荷増倍部を有する固体撮像手段を用いて撮像を行う内視
鏡装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光学像を電気信号に変換する
ＣＣＤなどの固体撮像素子を用いて、観察部の光学像を
撮像する内視鏡装置が医療分野において利用されてい
る。撮像素子から出力された電気信号は、モニタなどに
表示することにより複数の人間が同時に観察することが
できる利点を有している。また表示前に種々の画像処理
を施すことにより、肉眼では認識することのできない組
織変化などもモニタ上に表示することもでき、医療の発
展に大きく貢献している。

【０００３】近年では、内視鏡の細径化が進み、従来の
消化器系に限らず、気管支や耳鼻咽喉、関節等へも適用
されている。しかし、内視鏡の細径化にともない、照明
光を伝送するライトガイドの本数も制限されるため、十
分な照明光を照射することができない場合が生じ、ＣＣ
Ｄの撮像感度の向上が望まれていた。また、照明光を照
射して観察を行なう通常観察の他に、励起光を照射して
生体組織が発する蛍光を観察する蛍光観察なども行われ
ている。生体組織が発する蛍光は微弱であり、これらの
蛍光内視鏡装置においても、感度が向上したＣＣＤの搭
載が望まれている。

【０００４】近年、特開平7-176721号公報に記載された
ような撮像素子内に電荷増倍手段を備えた撮像素子が開
発された。光学像の光量が、従来の撮像素子を用いて撮
像するには不十分な場合であっても、この撮像素子を用
いて撮像を行えば、視認可能な画像として表示すること
ができるようになった。上記の電荷増倍路を備えた撮像
素子は、ＣＭＤ（Charge Multiplying Detector）−Ｃ
ＣＤと呼ばれ、強度の電界領域中で電導電子と原子を衝
突させ、このイオン化によって生じる電荷増倍効果によ
り信号電荷を増倍し、撮像素子の感度を向上させるもの
である。

【０００５】また、電荷増倍路は、信号電荷を順次信号
電圧に変換して出力信号として取り出す電荷検出回路よ
り前段において信号電荷を増倍するため、電荷検出回路
で生じる読出ノイズを増倍することがなく、出力信号の
Ｓ／Ｎを向上させることができる。このため、このＣＭ
Ｄ−ＣＣＤを内視鏡装置に搭載すれば、照明光が十分で
ない環境下でも撮像を行うことができる。またＣＭＤ−
ＣＣＤを蛍光内視鏡装置に搭載すれば、微弱な蛍光でも
撮像することができる。このタイプの固体撮像素子を搭
載した内視鏡装置としては、特開2001-29313公報にその
構成および感度制御方法が記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、照明光
が不十分な環境下での撮像を行うことのある内視鏡装置
や、微弱な蛍光を撮像する必要のある蛍光内視鏡装置
に、これらの電荷増倍路を備えた固体撮像素子を用いて
も、その画像信号に含まれるノイズが多く、望ましい視
認性が得られていないため、さらなる画像信号のＳ／Ｎ
向上が求められている。

【０００７】上記電荷増倍路を備えた固体撮像素子は、
出力信号に含まれる読出ノイズの割合は低減することが
できるが、電荷増倍路以前に生じるノイズは、電荷増倍
路で増倍してしまう。例えば、ＣＣＤのような電荷転送
型の固体撮像素子を用いた内視鏡装置においては、信号
電荷は垂直転送路および水平転送路を介して転送される
ため、これらの転送路に前回の転送時に転送しきれなか
った残電荷が残っている場合があり、これらの残電荷が
電荷増倍路で増倍されてしまい、ノイズを増加させてし
まうことがあった。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みて、電荷増倍路
を有する固体撮像手段を備えた内視鏡装置において、電
荷増倍路以前に生じるノイズを減少させることにより、
Ｓ／Ｎを向上させた出力信号を得ることができる内視鏡
装置を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による内視鏡装置
は、光を観察部に照射する光照射手段と、前記光の照射
により前記観察部から発せられた再輻射光に基づく光学
像を撮像する、電荷増倍手段を有する固体撮像手段とを
備えた内視鏡装置において、前記固体撮像手段が、残電
荷をクリアする残電荷クリア手段を備えたものであるこ
とを特徴とするものである。

【００１０】ここで、「再輻射光」とは、光を照射され
たことにより観察部から発せられる光を意味し、具体的
には、観察部から発せれらる蛍光や、観察部で反射され
た反射光、あるいは観察部の表面付近で散乱し、その後
射出された散乱光などを意味している。

【００１１】前記固体撮像手段が、信号電荷の垂直転送
および水平転送により、フレーム毎の信号電荷を出力す
る電荷転送型の固体撮像手段であり、前記電荷増倍手段
が、信号電荷の転送および増倍を同時に行う電荷増倍路
であれば、前記残電荷クリア手段としては、信号電荷の
垂直転送路の少なくとも一部、水平転送路または前記電
荷増倍路の残電荷をクリアするものとすることができ
る。

【００１２】前記残電荷クリア手段は、前記水平転送路
および前記電荷増倍路の残電荷をクリアするものであ
り、かつ前記固体撮像手段から信号電荷を出力する際の
水平ブランキング期間に、クリア動作を実行するものと
することもできる。

【００１３】また、前記残電荷クリア手段は、前記垂直
転送路の少なくとも一部、前記水平転送路および前記電
荷増倍路の残電荷をクリアするものであり、かつ前記固
体撮像手段から信号電荷を出力する際のフレームブラン
キング期間に、クリア動作を実行するものとすることも
できる。

【００１４】ここで、「フレームブランキング期間」と
は、１枚の光学像から光電変換された信号電荷がすべて
前記固体撮像手段から出力された後、前記垂直転送路の
少なくとも一部、前記水平転送路および前記電荷増倍路
に次の光学像から光電変換された信号電荷が転送あるい
は蓄積されない期間を意味している。

【００１５】前記固体撮像手段が、光電変換を行う受光
部および該受光部から転送された信号電荷を一時的に蓄
積し、水平転送路へ転送する蓄積部を備えたものであれ
ば、前記クリア手段としては、前記蓄積部の前記垂直転
送路の残電荷をクリアするものとすることができる。

【００１６】前記残電荷クリア手段は、全垂直転送路の
残電荷をクリアするものとすることもできる。前記固体
撮像手段は、遮光されたダミーエリアを含む受光部を備
えたものであってもよい。

【００１７】前記光照射手段が、前記光として照明光を
前記観察部に照射するものであれば、前記固体撮像手段
としては、前記照明光の照射により、前記観察部で反射
された反射光に基づく通常像を撮像するものとすること
ができる。ここで「照明光」とは、白色光あるいは３原
色の光を順次照射する面順次光であってもよい。「通常
像」とは、上記の白色光が観察部で反射された反射光に
よる光学像や、上記の面順次光がそれぞれ観察部で反射
した反射光による３色の光学像であってもよい。通常、
面順次光により撮像された３色の光学像は、後段の画像
処理により同時化され、カラー画像として表示される。

【００１８】前記光照射手段が、前記光として波長４０
０nm〜４２０nmの励起光を前記観察部に照射するもので
あれば、前記固体撮像手段としては、前記励起光の照射
により、前記観察部から発せられた蛍光に基づく蛍光像
を撮像するものとすることができる。

【００１９】前記光照射手段が、前記光として波長４０
０nm〜４２０nmの励起光を前記観察部に照射するもので
あれば、前記固体撮像手段としては、前記励起光の照射
により、前記観察部から発せられた互いに異なる波長帯
域の蛍光に基づく蛍光像を撮像するものとすることがで
きる。

【００２０】前記光照射手段が、前記光として参照光お
よび波長４００nm〜４２０nmの励起光を前記観察部に照
射するものであれば、前記固体撮像手段としては、前記
参照光の照射により前記観察部で反射された反射光に基
づく反射光像および前記励起光の照射により前記観察部
から発せられた蛍光に基づく蛍光像を撮像するものとす
ることができる。

【００２１】前記光照射手段が、前記光として参照光お
よび波長４００nm〜４２０nmの励起光を前記観察部に照
射するものであれば、前記固体撮像手段としては、前記
参照光の照射により前記観察部で反射された反射光に基
づく反射光像および前記励起光の照射により前記観察部
から発せられた互いに異なる波長帯域の蛍光に基づく蛍
光像を撮像するものとすることができる。

【００２２】ここで、「前記励起光の照射により前記観
察部から発せられた互いに異なる波長帯域の蛍光に基づ
く蛍光像」とは、励起光の照射により発せられた蛍光か
ら、フィルタやプリズムなどの光学手段を用いて、複数
種類の波長帯域の蛍光を取り出し、それらの蛍光に基づ
いた蛍光像を撮像することを意味している。例えば、狭
帯域フィルタを透過した狭波長帯域の蛍光に基づいた狭
帯域蛍光像と、広帯域フィルタを透過した広波長帯域の
蛍光に基づいた広帯域蛍光像とを撮像することである。

【００２３】前記光照射手段が、前記光として照明光お
よび波長４００nm〜４２０nmの励起光を前記観察部に照
射するものであり、前記固体撮像手段が、前記照明光の
照射により前記観察部で反射された反射光に基づく通常
像、および前記励起光の照射により前記観察部から発せ
られた蛍光に基づく蛍光像を撮像するものであれば、前
記残電荷クリア手段としては、前記垂直転送路の少なく
とも一部、前記水平転送路および前記電荷増倍路の残電
荷をクリアするものであり、かつ前記通常像の撮像から
前記蛍光像の撮像に切り換わる際のフレームブランキン
グ期間にクリア動作を実行するものとすることができ
る。

【００２４】

【発明の効果】本発明による内視鏡装置によれば、電荷
増倍手段を有する固体撮像手段を備えた内視鏡装置にお
いて、前記固体撮像手段の残電荷をクリアする残電荷ク
リア手段を備えたことにより、電荷増倍手段以前に生じ
るノイズを減少させることができ、固体撮像手段から出
力される出力信号のＳ／Ｎが向上する。

【００２５】前記固体撮像手段が、電荷転送型の固体撮
像手段であり、前記電荷増倍手段が信号電荷の転送およ
び増倍を同時に行う電荷増倍路であり、前記残電荷クリ
ア手段が、信号電荷の垂直転送路の少なくとも一部、水
平転送路または前記電荷増倍路の残電荷をクリアするも
のであれば、これらの転送路または増倍路に前回の転送
時に転送しきれなかった残電荷が残っていても、クリア
手段によりクリアすることにより、出力信号に含まれる
ノイズを低減することができる。

【００２６】前記残電荷クリア手段が、水平ブランキン
グ期間に、前記水平転送路および前記電荷増倍路の残電
荷をクリアするものであれば、水平転送路および電荷増
倍路の残電荷の影響により生じるノイズが出力信号に含
まれることを防止できる。

【００２７】前記残電荷クリア手段が、フレームブラン
キング期間に、前記水平転送路および前記電荷増倍路の
残電荷と、前記垂直転送路の少なくとも一部の残電荷、
例えば固体撮像手段が受光部および蓄積部を備えたもの
であれば蓄積部の垂直転送路の残電荷をクリアするもの
である場合には、垂直転送路の少なくとも一部、水平転
送路、前記電荷増倍路の残電荷の影響により生じるノイ
ズを低減することができる。

【００２８】また、フレームブランキングの際に、全垂
直転送路、水平転送路および電荷増倍路の残電荷をクリ
アするものであれば、残電荷の影響により生じるノイズ
を一層低減することができる。すなわち、蓄積部を有す
るフレームトランスファー型ＣＣＤあるいはフレームイ
ンターライン型ＣＣＤ等においては、フレームブランキ
ング期間には、受光部では次フレームの受光が行われて
いる場合が多く、この場合には、フレームブランキング
期間には、蓄積部の垂直転送路のクリアのみが可能であ
る。一方、インターライン型ＣＣＤあるいは蓄積部を有
さないフレームトランスファー型ＣＣＤ等では、フレー
ムブランキング期間に全垂直転送路の残電荷をクリアす
ることができる。なお、蓄積部を有するフレームトラン
スファー型ＣＣＤあるいはフレームインターライン型Ｃ
ＣＤ等においても、フレームブランキング期間に、受光
部で次フレームの受光が行われていない場合であれば、
フレームブランキング期間に全垂直転送路の残電荷をク
リアすることができる。

【００２９】また、前記光照射手段が、前記光として照
明光を前記観察部に照射するものであり、前記固体撮像
手段が、前記照明光の照射により、前記観察部で反射さ
れた反射光に基づく通常像を撮像するものである場合に
は、Ｓ／Ｎの良い通常像を撮像することができる。

【００３０】前記光照射手段が、前記光として波長４０
０nm〜４２０nmの励起光を前記観察部に照射するもので
あり、前記固体撮像手段が、前記励起光の照射により、
前記観察部から発せられた蛍光に基づく蛍光像を撮像す
るものである場合には、Ｓ／Ｎの良い蛍光像を撮像する
ことができる。

【００３１】前記光照射手段が、前記光として波長４０
０nm〜４２０nmの励起光を前記観察部に照射するもので
あり、前記固体撮像手段が、前記励起光の照射により、
前記観察部から発せられた互いに異なる波長帯域の蛍光
に基づく蛍光像を撮像するものである場合には、互いに
異なる波長帯域の蛍光像間の適切な演算を行うことがで
きる。

【００３２】前記光照射手段が、前記光として参照光お
よび波長４００nm〜４２０nmの励起光を前記観察部に照
射するものであり、前記固体撮像手段が、前記参照光の
照射により前記観察部で反射された反射光に基づく反射
光像および前記励起光の照射により前記観察部から発せ
られた蛍光に基づく蛍光像を撮像するものである場合に
は、蛍光像と反射光像間の適切な演算を行うことができ
る。

【００３３】前記光照射手段が、前記光として参照光お
よび波長４００nm〜４２０nmの励起光を前記観察部に照
射するものであり、前記固体撮像手段が、前記参照光の
照射により前記観察部で反射された反射光の強度に基づ
く反射光象および前記励起光の照射により前記観察部か
ら発せられた互いに異なる波長帯域の蛍光に基づく蛍光
像を撮像するものである場合には、互いに異なる波長帯
域の蛍光像間および蛍光像と反射光像間の適切な演算を
行うことができる。

【００３４】また、前記光照射手段が、前記光として照
明光および波長４００nm〜４２０nmの励起光を前記観察
部に照射するものであり、前記固体撮像手段が、前記照
明光の照射により前記観察部で反射された反射光に基づ
く通常像、および前記励起光の照射により前記観察部か
ら発せられた蛍光に基づく蛍光像を撮像するものであ
り、前記残電荷クリア手段が、前記垂直転送路の少なく
とも一部、前記水平転送路および前記電荷増倍路の残電
荷をクリアするものであり、かつ前記通常像の撮像から
前記蛍光像の撮像に切り換わる際のフレームブランキン
グ期間にクリア動作を実行するものである場合には、光
量の多い通常像の撮像から、光量が少なく残電荷により
Ｓ／Ｎが最も劣化し易い蛍光像の撮像へ切り換わる時
に、残電荷をクリアするので、効率よくＳ／Ｎを向上さ
せることができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。まず、図１〜図３を参照し
て、本発明による第１の具体的な実施の形態である内視
鏡装置について説明する。図１は内視鏡装置の概略構成
図であり、図２は本内視鏡装置に搭載されるＣＣＤ撮像
素子の模式図である。この内視鏡装置は生体観察部に、
照明光であるＲ光（赤色光）Ｌｒ、Ｇ光（緑色光）Ｌ
ｇ、Ｂ光（青色光）Ｌｂを順次照射して、観察部で反射
された反射光を内視鏡先端に取り付けられた電荷増倍路
を有するＣＣＤ撮像素子で撮像し、観察部の画像をカラ
ー画像としてモニタ上に表示する面順次方式の内視鏡装
置である。

【００３６】本発明の第１の実施の形態にかかる内視鏡
装置は、先端に電荷増倍路を有するＣＣＤ撮像素子を備
え、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部
100、照明光を発する光源を備える照明ユニット110 、
ＣＣＤ撮像素子の動作を制御するＣＣＤドライバ120 、
撮像した画像信号をカラー画像として表示するための画
像処理を行う画像処理ユニット130 、動作タイミングの
制御を行うコントローラ140 、撮像した画像を表示する
モニタ150 から構成されている。

【００３７】スコープ部100 は、内部に先端まで延びる
ライトガイド101 およびＣＣＤケーブル102 を備えてい
る。ライトガイド101 およびＣＣＤケーブル102 の先端
部、即ちスコープ部100 の先端部には、照明レンズ104
および対物レンズ105 を備えている。ＣＣＤケーブル10
2 の先端部には、電荷増倍路を有するＣＣＤ撮像素子10
6 が接続され、該ＣＣＤ撮像素子106 には、プリズム10
7 が取り付けられている。

【００３８】ＣＣＤ撮像素子106 は、図２に示すように
フレームトランスファー型のＣＣＤ撮像素子であり、撮
像した光学像を信号電荷へ変換する受光部21、信号電荷
の一時的蓄積および転送を行う蓄積部22、信号電荷の水
平転送を行う水平転送路23、信号電荷を増倍する電荷増
倍路24、信号電荷を信号電圧へ変更し、増幅して出力端
子27から画像処理ユニット130 へ出力する出力部25、残
電荷をクリアするクリアドレイン26を備えている。

【００３９】受光部21は、光電変換と、信号電荷の垂直
転送を行う垂直転送ＣＣＤ31が縦ｎ個、横ｍ個並んで構
成されている。説明を簡単にするために、図２において
は縦３つ横４つの垂直転送ＣＣＤ31から構成された受光
部21を記載しているが、実際のＣＣＤ撮像素子106 は、
縦横ともに、数百個の垂直転送ＣＣＤ31が設けられてい
る。また、各垂直転送ＣＣＤ31には、残電荷を基板に転
送してクリアするクリア部32が設けられている。

【００４０】蓄積部22は、薄い金属膜等により光遮蔽さ
れ、信号電荷の一時的蓄積および垂直転送を行う垂直転
送ＣＣＤ33から構成されている。各垂直転送ＣＣＤ33に
は、残電荷を基板に転送してクリアするクリア部34が設
けられている。水平転送路23は、水平転送ＣＣＤ35から
構成されている。

【００４１】電荷増倍路24は、多数の電荷増倍セル36か
ら構成されている。この電荷増倍セル36は、強度の電荷
領域中で伝電子と原子を衝突させ、イオン化によって生
じる電荷増倍効果を用いて、入力された電荷を増倍して
出力するものである。なお、図２においては、蓄積部2
2、水平転送路23および電荷増倍路24も、受光部21と同
様に簡略化されて記載されている。

【００４２】クリアドレイン26は、電荷を転送時に、水
平転送路22の水平転送ＣＣＤ35および電荷増倍路24の電
荷増倍セル36に、転送しきれずに残った残電荷をクリア
するためのドレインであり、ドレイン端子28に接続され
ている。

【００４３】出力部25は、信号電荷を信号電圧（出力信
号）へ変換する電荷検出部37および出力信号を増幅する
出力アンプ38を備えている。

【００４４】ライトガイド101 は、照明ユニット110 へ
接続されている。ＣＣＤケーブル102 は、ＣＣＤ撮像素
子106 の駆動信号が送信される駆動ライン103aと、ＣＣ
Ｄ撮像素子106 から信号電荷を読み出す出力ライン103b
が組み合わされ、駆動ライン103aの一端は、ＣＣＤドラ
イバ120 に接続され、出力ライン103bの一端は、画像処
理ユニット130 へ接続されている。

【００４５】照明ユニット110 は、白色光を射出するキ
セノンランプからなる白色光源111、該白色光源111 に
電気的に接続されている光源用電源112 、白色光源から
射出される白色光を集光する集光レンズ113 、白色光を
Ｒ光、Ｇ光およびＢ光に、順次色分解するための切換フ
ィルタ114 、および切換フィルタ114 を回転させるフィ
ルタ回転部115 を備えている。

【００４６】上記切換フイルタ114 は、図３に示すよう
に、Ｒ光を透過するＲフィルタ114a、Ｇ光を透過するＧ
フィルタ114b、Ｂ光を透過するＢフィルタ114cおよび遮
光機能を有するマスク部114dとから構成されている。マ
スク部114dにより、照明光（Ｒ光、Ｇ光またはＢ光）が
照射されていない間に、ＣＣＤ撮像素子106 では、受光
部21から蓄積部22へ信号電荷が転送される。

【００４７】ＣＣＤドライバ120 は、ＣＣＤ撮像素子10
6 の動作タイミングを制御する動作制御信号と、電荷増
倍路24における増倍率を制御する増倍率制御信号を出力
するものである。

【００４８】画像処理ユニット130 は、ＣＣＤ撮像素子
106 で撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回
路131 、該信号処理回路131 で得られた画像信号をデジ
タル化するＡ／Ｄ変換回路132 、デジタル化された画像
信号を各色毎に保存する画像メモリ133 、該画像メモリ
133 から同時化されて出力された３色の画像信号をビデ
オ信号に変換して出力するビデオ信号処理回路134 を備
えている。なお、コントローラ140 は、各部位に接続さ
れ、動作タイミングを制御している。

【００４９】なお、受光部21、蓄積部22、水平転送路2
3、電荷増倍路24は、本発明における固体撮像手段を構
成するものであり、またクリア部32、クリア部34および
クリアドレイン26は、クリア手段を構成するものであ
る。

【００５０】以下、本発明による第１の実施形態である
内視鏡装置の動作について説明する。撮像に先立ち、観
察者はスコープ部100 を、被験者の体腔内に挿入し、ス
コープ部100 先端を観察部10の近傍に誘導する。

【００５１】まず、Ｒ画像を取得する際の動作を説明す
る。コントローラ140 からの信号に基づき、光源用電源
112 が駆動され、白色光源111 から白色光が射出され
る。白色光は、集光レンズ113 により集光され、切換フ
ィルタ114 を透過する。切換フィルタ114 では、コント
ローラ140 からの信号に基づいて、Ｒフィルタ114aが光
路上に配置されている。このため、白色光は、切換フイ
ルタ114 を透過するとＲ光Ｌｒとなる。Ｒ光Ｌｒは、ラ
イトガイド101 に入射され、スコープ部100 の先端まで
導光された後、照明レンズ104 から観察部10へ照射され
る。

【００５２】観察部10で反射されたＲ光Ｌｒの反射光
は、集光レンズ105 により集光され、プリズム107 に反
射して、ＣＣＤ撮像素子106 上にＲ光反射像Ｚｒとして
結像される。

【００５３】ＣＣＤ撮像素子106 では、受光部21の垂直
転送ＣＣＤ31において、Ｒ光反射像Ｚｒが受光され、光
電変換されて、光の強弱に応じた電気信号に変換され
る。

【００５４】所定時間が経過すると、切換フィルタ114
では、コントローラ140 からの信号に基づいて、マスク
部44が光路上に配置される。このためライトガイド101
に光が入射されない期間が生じる。この間に、垂直転送
ＣＣＤ31に蓄積された信号電荷は、蓄積部22の垂直転送
ＣＣＤ33へ転送される。また、信号電荷が垂直転送ＣＣ
Ｄ31から蓄積部22へ転送された直後に、垂直転送ＣＣＤ
31に残された残電荷は、クリア部31を介して基板に転送
され、クリアされる。

【００５５】蓄積部22の垂直転送ＣＣＤ33に転送された
信号電荷は、並列に垂直転送され、水平転送路23の水平
転送ＣＣＤ35に順次送り込まれる。

【００５６】水平転送路23では、横１ラインの画素の信
号電荷が入ると、信号電荷は水平方向に転送され、順次
電荷増倍路24の電荷増倍セル36へ転送される。電荷増倍
セル36において、信号電荷は増倍率制御信号に基づいて
増倍されながら順次転送される。最後の電荷増倍セル36
から右端に設けられた出力部25へ出力された信号電荷
は、電荷検出部37で信号電圧へ変換され、出力アンプ38
で増幅されて、出力端子27から出力信号として出力され
る。

【００５７】受光部21で光電変換された横１ライン分の
信号電荷が、水平転送路23の水平転送ＣＣＤ35および電
荷増倍路24の電荷増倍セル36を介して、出力信号として
出力された直後、すなわち水平ブランキング期間に、水
平転送ＣＣＤ35および電荷増倍セル36の残電荷がクリア
ドレイン26へ転送され、ドレイン端子28を介して一括ク
リアされる。

【００５８】その後、次の横１ラインの信号電荷が、蓄
積部22から水平転送路23へ転送される。このような動作
を繰り返すことにより、受光部21の左下の画素から右方
向へ順次信号電荷が読み出され、横１ラインの信号電荷
が読み出されると、次にその上の横１ラインの信号電荷
が読み出され、順番に移動して、Ｒ画像を形成する全信
号電荷が読み出される。Ｒ画像の全信号電荷が読み出さ
れた直後、すなわちフレームブランキング期間に、蓄積
部22の垂直転送ＣＣＤ33に残された残電荷は、クリア部
34を介して基板に転送されてクリアされる。また水平転
送ＣＣＤ35および電荷増倍セル36の残電荷も、クリアド
レイン26へ転送され、ドレイン端子28を介して一括クリ
アされる。

【００５９】なお、上記の蓄積部22に蓄積された信号電
荷の読み出し動作が行なわれている間に、Ｇ光Ｌｇが照
明ユニット110 から照射され、観察部10で反射され、集
光レンズ105 により集光されて、プリズム107 に反射し
て、Ｇ光反射像Ｚｇとして、ＣＣＤ撮像素子106 で受光
されている。また、ＣＣＤ撮像素子106 における撮像動
作およびクリア動作は、ＣＣＤドライバ120 から入力さ
れた動作制御信号に基づいて実行されている。

【００６０】ＣＣＤ撮像素子106 より出力されたＲ画像
の出力信号は、画像処理ユニット130 の信号処理回路13
1 で、プロセス処理を施されＲ画像信号として出力さ
れ、Ａ／Ｄ変換回路132 でデジタル信号に変換されて、
画像メモリ133 のＲ画像信号の記憶領域へ記憶される。

【００６１】以後、同様な動作によりＧ画像信号および
Ｂ画像信号が取得され、それぞれ、画像メモリ133 のＧ
画像信号の記憶領域およＢ画像信号の記憶領域へ記憶さ
れる。

【００６２】３色の画像信号が画像メモリ133 に記憶さ
れると、表示タイミングに合わせて同時化されて出力さ
れ、ビデオ信号処理回路134 で、ビデオ信号に変換され
て、モニタ150 に出力され、カラー画像である通常画像
11として表示される。

【００６３】以上の説明で明らかなように、本実施形態
の内視鏡装置においては、各転送路に前回の転送時に転
送しきれなかった残電荷が残っていても、水平ブランキ
ング期間に、水平転送路23および電荷増倍路24の残電荷
をクリアし、フレームブランキング期間に、蓄積部22、
水平転送路23および電荷増倍路24の残電荷をクリアする
ので、蓄積部22、水平転送路23および電荷増倍路24の残
電荷の影響により生じるノイズを低減することができ、
出力信号のＳ／Ｎを向上させることができる。また、受
光部21から蓄積部22に信号電荷が転送された直後には、
受光部21の残電荷もクリアされるため、一層残電荷の影
響により生じるノイズを低減することができる。このた
め、本内視鏡装置においては、Ｓ／Ｎの良い通常像を撮
像することができる。

【００６４】本実施形態では、固体撮像手段としてフレ
ームトランスファー型のＣＣＤ撮像素子を用いたが、こ
れに限定されず蓄積部を備えた固体撮像手段であれば、
いかなる固体撮像手段であってもよく、例えばフレーム
インターライン型のＣＣＤ撮像素子等を用いるこことも
できる。

【００６５】なお、蓄積部22からの信号読み出しが高速
で行われ、受光部21、蓄積部22、水平転送路23および電
荷増倍路24のすべてに、信号電荷が存在しない期間が生
じる場合であれば、その期間に全転送路のクリア動作を
行ってもよい。

【００６６】次に、図４〜図６を参照して、本発明によ
る第２の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置につ
いて説明する。図４は蛍光内視鏡装置の概略構成図であ
り、図５は本蛍光内視鏡装置に搭載されるＣＣＤ撮像素
子の模式図である。なお、図４および図５においては、
図１および図２中の要素と同等の要素には同番号を付し
てあり、それらについての説明は特に必要の無い限り省
略する。

【００６７】この蛍光内視鏡装置は、生体観察部に励起
光を照射して、観察部から発せられた蛍光を、内視鏡先
端に取り付けられたＣＣＤ撮像素子で撮像し、蛍光像を
所定波長帯域の信号強度の相対的比率に応じた疑似カラ
ー画像として、モニタ上に表示するものである。

【００６８】本発明の第２の実施の形態にかかる内視鏡
装置は、先端に電荷増倍部を有するＣＣＤ撮像素子を備
え、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部
200、蛍光像撮像用の励起光を発する光源を備える照明
ユニット210 、ＣＣＤ撮像素子の動作を制御するＣＣＤ
ドライバ220 、蛍光像を所定波長帯域の信号強度の相対
的比率に応じた疑似カラー画像として表示するための画
像処理を行う画像処理ユニット230 、動作タイミングの
制御を行うコントローラ240 、蛍光診断画像（蛍光像に
基づいた疑似カラー画像）を表示するモニタ150 から構
成されている。

【００６９】スコープ部200は、内部に先端まで延びる
ライトガイド201 およびＣＣＤケーブル202 を備えてい
る。ライトガイド201 およびＣＣＤケーブル202 の先端
部、即ちスコープ部200の先端部には、照明レンズ104
および対物レンズ105 を備えている。ＣＣＤケーブル20
2 の先端部には、微少な帯域フィルタがモザイク状に組
み合わされたモザイクフィルタ204 がオンチップされた
ＣＣＤ撮像素子205 が接続され、該ＣＣＤ撮像素子205
には、プリズム107 が取り付けられている。

【００７０】ＣＣＤ撮像素子205 は、図５に示すよう
に、画素51が縦ｎ個、横ｍ個並んだ受光部41と、水平転
送路23と、電荷増倍路24と、出力部25と、受光部41、水
平転送路23および電荷増倍路24の残電荷をクリアするク
リアドレイン42とを備えた、インターライン型のＣＣＤ
撮像素子である。受光部41の各画素51は、光電変換を行
うフォトダイオード52と、垂直転送を行う垂直転送ＣＣ
Ｄ53から構成されている。なお、受光部41の一部は、ダ
ークノイズ検出などに用いるダミーエリア43である。

【００７１】モザイクフィルタ204 は、図５に示すよう
に、４３０nm〜５３０nmの波長帯域の光を透過させる狭
帯域フィルタ204aと、４３０nm〜７００nmの波長帯域の
光を透過させる広帯域フィルタ204bが交互に組み合わさ
れ、各帯域フィルタはＣＣＤ撮像素子205 の画素に一対
一で対応している。なお、図５および図６においては、
受光部41、水平転送路23、電荷増倍路24およびモザイク
フィルタ204 は、簡略化されて記載されている。

【００７２】ライトガイド201 は、石英ガラスファイバ
から成り、照明ユニット210 へ接続されている。ＣＣＤ
ケーブル202 は、ＣＣＤ撮像素子205 の駆動信号が送信
される駆動ライン203aと、ＣＣＤ撮像素子205 から信号
電荷を読み出す出力ライン203bが組み合わされ、駆動ラ
イン203aの一端は、ＣＣＤドライバ220 に接続され、出
力ライン203bの一端は、画像処理ユニット230 へ接続さ
れている。

【００７３】照明ユニット210 は、蛍光像撮像用の励起
光Ｌｅを発するＧａＮ系半導体レーザ211 および該Ｇａ
Ｎ系半導体レーザ211 に電気的に接続されている励起光
源用電源212 を備えている。

【００７４】ＣＣＤドライバ220 は、ＣＣＤ撮像素子20
5 の動作タイミングを制御する動作制御信号と、電荷増
倍路24における増倍率を制御する増倍率制御信号を出力
するものであり、動作制御信号には、クリア動作を制御
する信号も含まれている。

【００７５】画像処理ユニット230 は、ＣＣＤ撮像素子
205 で撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回
路231 、該信号処理回路231 で得られた画像信号をデジ
タル化するＡ／Ｄ変換回路232 、デジタル化された画像
信号をモザイクフィルタ201の対応する光学フィルタ毎
に保存する画像メモリ233 、該画像メモリ233 に記憶さ
れた狭帯域フィルタ204aを透過した狭波長帯域の画像信
号（以後狭帯域画像信号と記載）と広帯域フィルタ204b
を透過した広波長帯域の画像信号（以後広帯域画像信号
と記載）から疑似カラー画像信号である蛍光画像信号を
作成する蛍光画像生成回路234 、この蛍光画像生成回路
から出力された蛍光画像信号をビデオ信号に変換して出
力するビデオ信号処理回路235 を備えている。なお、コ
ントローラ240 は、各部位に接続され、動作タイミング
を制御している。また、ＣＣＤドライバ220 には、予め
ＣＣＤ撮像素子205 における撮像動作および残電荷のク
リア動作における制御方法が記憶されている。

【００７６】以下、本発明による蛍光内視鏡装置の作用
について説明する。コントローラ240 からの信号に基づ
き、励起光源用電源212 が駆動され、ＧａＮ系半導体レ
ーザ211 から波長４１０nmの励起光Ｌｅが射出される。
励起光Ｌｅは、レンズ113 を透過し、ライトガイド201
に入射され、スコープ部先端まで導光された後、照明レ
ンズ104 から観察部10へ照射される。

【００７７】励起光Ｌｅを照射されることにより生じる
観察部10からの蛍光は、集光レンズ105 により集光さ
れ、プリズム107 に反射して、モザイクフィルタ204 を
透過して、ＣＣＤ撮像素子205 上に蛍光像Ｚｊとして結
像される。

【００７８】ＣＣＤ撮像素子205 では、各画素51のフォ
トダイオード52において、蛍光像Ｚｊが受光されて、光
電変換され、光の強弱に応じた電気信号に変換される。
フォトダイオード52に蓄積された信号電荷は、一定時間
後に各フォトダイオード52に隣接された垂直転送ＣＣＤ
53に、一斉に転送される。その後垂直転送ＣＣＤ53は、
並列に垂直方向に電荷を転送する。垂直に転送された信
号電荷は、水平転送路23の水平転送ＣＣＤ35に順次送り
込まれる。以後第１の実施形態と同様の動作を行い、並
列の１ライン分の出力信号が出力端子27から信号処理回
路231 へ出力される。

【００７９】この際、１ライン分の水平転送路23の水平
転送ＣＣＤ35および電荷増倍路24の電荷増倍セル36の信
号電荷がすべて読み出された直後、すなわち水平ブラン
キング期間に、水平転送ＣＣＤ35および電荷増倍セル36
の残電荷がクリアドレイン42へ転送され、ドレイン端子
28を介して一括クリアされる。

【００８０】その後、次の横１ラインの信号電荷が、受
光部41から水平転送路23へ転送される。このような動作
を繰り返すことにより、受光部41の左下の画素から右方
向へ順次信号電荷が読み出され、横１ラインの信号が読
み出されると、次にその上のラインの信号が読み出さ
れ、順番に移動して、全信号電荷が読み出される。受光
部41で光電変換された全信号電荷の転送および増倍が終
了し、出力部25から出力された直後、すなわちフレーム
ブランキング期間に、水平転送ＣＣＤ35および電荷増倍
セル36に加え、受光部41の垂直転送ＣＣＤ53に残された
残電荷が、クリアドレイン42へ転送され、ドレイン端子
28を介して一括クリアされる。

【００８１】ＣＣＤ撮像素子205 から出力された信号
は、画像処理ユニット230 の信号処理回路231 で、プロ
セス処理を施され画像信号として出力され、Ａ／Ｄ変換
回路232でデジタル信号に変換されて、狭帯域画像信号
と広帯域画像信号とに分けて、画像メモリ233 の記憶領
域へ記憶される。蛍光画像生成回路234 では、隣接する
画素毎に狭帯域の画像信号と広帯域の画像信号の信号強
度の比を算出し、その比に基づいた疑似カラーを当ては
めた蛍光画像信号を作成し、表示タイミングに合わせて
ビデオ信号処理回路235 へ出力する。ビデオ信号処理回
路235 では、蛍光画像信号をビデオ信号に変換し、モニ
タ150 に出力する。モニタ150 には、疑似カラー画像で
ある蛍光診断画像12が表示される。

【００８２】なお、蛍光診断画像12は、広帯域画像信号
の信号強度と狭帯域画像信号の信号強度の相対的比率の
変化に応じて表示色が変化する疑似カラーで表示されて
いる。正常組織から発せられた蛍光と、病変組織から発
せられた蛍光の表示色の差異が明らかになるような疑似
カラーを設定することが好ましい。例えば正常組織から
発せられた蛍光は白色となり、病変組織から発せられた
蛍光はピンクあるいは他の色となるように、疑似カラー
表示することにより、観察者は病変組織を容易に認識す
ることができる。

【００８３】以上の説明であきらかなように、本実施形
態における蛍光内視鏡装置においては、水平ブランキン
グ期間に、水平転送路23および電荷増倍路24の残電荷を
クリアし、フレームブランキング期間に、受光部41の垂
直転送ＣＣＤ53、水平転送路23および電荷増倍路24の残
電荷をクリアするので、受光部41の垂直転送ＣＣＤ53、
水平転送路23および電荷増倍路24の残電荷の影響により
生じるノイズを低減することができ、Ｓ／Ｎの向上した
出力信号を取得することができる。

【００８４】また、ダミーエリア43の垂直転送ＣＣＤ53
の残電荷もクリアするので、ダミーエリア43の読み出し
を行わない場合であっても、ダミーエリア43に電荷が蓄
積され、ノイズとして信号電荷に影響を与えることがな
い。このため、観察部から発せられた互いに異なる波長
帯域の蛍光に基づく蛍光像を撮像し、互いに異なる波長
帯域の蛍光像間の適切な演算を行うことができる。

【００８５】本実施形態では、固体撮像手段としてイン
ターライン型のＣＣＤ撮像素子を用いたが、これに限定
されず、例えば蓄積部を備えていないフレームトランス
ファー型のＣＣＤ撮像素子等を用いるここともできる。

【００８６】次に、図７を参照して、本発明による第３
の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説
明する。図７は蛍光内視鏡装置の概略構成図である。な
お、図７においては、図１中の要素と同等の要素には同
番号を付してあり、それらについての説明は特に必要の
無い限り省略する。

【００８７】この蛍光内視鏡装置は、通常のカラー画像
である通常画像と、生体観察部に励起光を照射して、観
察部から発せられた蛍光像と、生体観察部に近赤外光で
ある参照光を照射して観察部で反射された反射光による
反射像を撮像して、合成処理により作成した疑似カラー
画像である蛍光診断画像とをモニタ上に表示するもので
ある。また、垂直転送路のクリア動作を通常像の撮像か
ら蛍光像の撮像に切り換わる際のフレームブランキング
期間に実行するものである。

【００８８】本発明の第３の実施の形態にかかる蛍光内
視鏡装置は、先端に電荷増倍路を有するＣＣＤ撮像素子
を備え、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコー
プ部300、通常像撮像用の照明光である面順次光（Ｒ光
Ｌｒ、Ｇ光ＬｇおよびＢ光Ｌｂ）を射出する光源と、蛍
光像撮像用の励起光Ｌｅを射出する光源と、反射像撮像
用の参照光Ｌｓを射出する光源とを備える照明ユニット
310 、ＣＣＤ撮像素子の動作を制御するＣＣＤドライバ
320 と、蛍光像の画像信号から距離補正等の演算を行っ
て、その演算値に色情報を割り当て、反射像の画像信号
に輝度情報を割り当てて、２つの画像情報を合成した蛍
光画像信号を出力する蛍光画像処理ユニット330と、通
常画像信号の作成と、その通常画像信号および蛍光画像
処理ユニット330 から出力された蛍光画像信号をビデオ
信号に変換して出力する通常画像処理ユニット340と、
動作タイミングの制御を行うコントローラ350 、通常画
像および蛍光診断画像を表示するモニタ150 から構成さ
れている。

【００８９】スコープ部300は、内部に先端まで延びる
ライトガイド301 およびＣＣＤケーブル102 を備えてい
る。ライトガイド301 およびＣＣＤケーブル102 の先端
部、即ちスコープ部300の先端部には、照明レンズ104
および対物レンズ105 を備えている。ＣＣＤケーブル10
2 の先端部には、微少な帯域フィルタがモザイク状に組
み合わされたモザイクフィルタ302 がオンチップされた
ＣＣＤ撮像素子106 が接続され、該ＣＣＤ撮像素子106
には、プリズム107 が取り付けられている。また、プリ
ズム107 と対物レンズ105 の間には、波長４２０nm以下
の波長の光をカットする励起光カットフィルタ305が取
り付けられている。ライトガイド301 は、照明光用のラ
イトガイド301a、励起光用のライトガイド301bおよび参
照光用のライトガイド301cがバンドルされ、ケーブル状
に一体化されており、各ライトガイドは、照明ユニット
310 へ接続されている。

【００９０】モザイクフィルタ302 は、図６に示すよう
に、４３０nm〜５３０nmの波長帯域の光を透過させる狭
帯域フィルタ302aと、全波長帯域の光を透過させる全波
長帯域フィルタ302bが交互に組み合わされ、各帯域フィ
ルタはＣＣＤ撮像素子106 の画素に一対一で対応してい
る。

【００９１】照明ユニット310 は、白色光を射出する白
色光源111、白色光源用電源112、白色光をＲ光、Ｇ光お
よびＢ光に、順次色分解するための切換フィルタ114、
切換フィルタ114を回転させるフィルタ回転部115、蛍光
像撮像用の波長４１０nmの励起光Ｌｅを発するＧａＮ系
半導体レーザ211 および半導体レーザ用電源212 、反射
像撮像用の近赤外光である参照光Ｌｓを発する参照光源
311 、その参照光源311 に電気的に接続される参照光源
用電源312 を備えている。

【００９２】ＣＣＤドライバ320 は、ＣＣＤ撮像素子10
6 の動作タイミングを制御する動作制御信号と、電荷増
倍路24における増倍率を制御する増倍率制御信号を出力
するものであり、動作制御信号には、クリア動作を制御
する信号も含まれている。なお、水平ブランキング期間
毎に、水平転送路23および電荷増倍路24のクリア動作を
行い、また通常像の撮像から蛍光像の撮像に切り換わる
際には、水平転送路23および電荷増倍路24に加え蓄積部
22の転送路のクリア動作を行うように、ＣＣＤ撮像素子
106 を制御するものである。

【００９３】蛍光画像処理ユニット330は、励起光Ｌｅ
または参照光Ｌｓが照射された時に、ＣＣＤ撮像素子10
6 で撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路
331、該信号処理回路331 で得られた画像信号をデジタ
ル化するＡ／Ｄ変換回路332、デジタル化された画像信
号を励起光Ｌｅが照射された時に、モザイクフィルタ30
1の狭帯域フィルタ302aと対応する画素（垂直転送ＣＣ
Ｄ31）で受光した画像信号（以下狭帯域画像信号と記
載）と、全波長帯域フィルタ302bと対応する画素（垂直
転送ＣＣＤ31）で受光した画像信号（以下全帯域画像信
号と記載）と、参照光Ｌｓが照射された時に、モザイク
フィルタ301の全波長帯域フィルタ302bと対応する画素
（垂直転送ＣＣＤ31）で受光した画像信号（以下反射画
像信号と記載）とを、異なる記憶領域に保存する画像メ
モリ333 と、画像メモリ333 に記憶された隣接する画素
で撮像された狭帯域画像信号と全帯域画像信号の信号強
度の比を算出し、その比に基づいた色情報を割り当て、
反射画像信号の信号強度に輝度情報を割り当て、色情報
をもった画像信号と輝度情報をもった画像信号を合成し
て蛍光画像信号を生成し、後述するビデオ信号処理回路
344 へ出力する画像合成部334 とを備えている。

【００９４】通常画像処理ユニット340 は、Ｒ光Ｌｒ、
Ｇ光ＬｇまたはＢ光Ｌｂが照射された時に、モザイクフ
ィルタ302の全波長帯域フィルタ302bと対応する画素
（垂直転送ＣＣＤ31）で受光した信号にプロセス処理を
施す信号処理回路341、該信号処理回路から出力された
画像信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換回路342 、デジタ
ル化された画像信号を各色毎に保存する画像メモリ343
、通常画像を表示する際には、該画像メモリ343 から
同時化されて出力された３色の画像信号をビデオ信号に
変換して出力し、また蛍光診断画像を表示する際には、
上記の画像合成部334 から出力された蛍光画像信号をビ
デオ信号に変換して出力するビデオ信号処理回路344 を
備えている。コントローラ350 は、各部位に接続され、
動作タイミングを制御している。

【００９５】以下、本発明による蛍光内視鏡装置の作用
について説明する。本蛍光内視鏡装置においては、通常
像の撮像と、反射像の撮像と、蛍光像の撮像とが時分割
で行われ、通常像に基づいた通常画像11と、蛍光像およ
び反射像に基づいた蛍光診断画像13とが、モニタ150 に
表示される。各像を時分割で撮像するために、照明ユニ
ット310 からは、Ｒ光Ｌｒ、Ｇ光Ｌｇ、Ｂ光Ｌｂ、励起
光Ｌｅおよび参照光Ｌｓが順次射出される。

【００９６】まず、通常画像を表示する際の動作を説明
する。この動作は、時分割で撮像されること以外は、第
１の実施形態とほぼ同様の動作であるため、動作の異な
る部分を主に説明する。

【００９７】まず、Ｒ光Ｌｒが観察部10へ照射され、観
察部10で反射されたＲ光Ｌｒの反射光は、ＣＣＤ撮像素
子106 上にＲ光反射像Ｚｒとして結像される。ＣＣＤ撮
像素子106より出力された信号の中で、モザイクフィル
タ301の全波長帯域フィルタ302bと対応する画素（垂直
転送ＣＣＤ31）で受光した信号のみが、通常画像処理ユ
ニット340 の信号処理回路341 で、プロセス処理を施さ
れＲ画像信号として出力され、残りの信号は破棄され
る。Ｒ画像信号は、Ａ／Ｄ変換回路342でデジタル信号
に変換されて、画像メモリ343 のＲ画像信号の記憶領域
へ記憶される。以後、同様な動作によりＧ画像信号およ
びＢ画像信号が取得され、それぞれ、画像メモリ343 の
Ｇ画像信号の記憶領域およＢ画像信号の記憶領域へ記憶
される。

【００９８】３色の画像信号が画像メモリ343 に記憶さ
れると、表示タイミングに合わせて同時化されて出力さ
れ、ビデオ信号処理回路344 で、ビデオ信号に変換され
て、モニタ150 に出力され、カラー画像である通常画像
11として表示される。なお、また、ＣＣＤ撮像素子106
から信号が読み出される際には、第１の実施例と同様
に、水平ブランキング期間毎に、水平転送路23および電
荷増倍路24の残電荷がクリアドレイン26およびドレイン
端子28を介してクリアされる。なおフレームブランキン
グ期間のクリア動作は、後述するように、Ｂ光反射像Ｚ
ｂを撮像した後、蛍光像を撮像する場合のみ実行し、他
のフレームブランキング期間には、クリア動作は行わな
い。

【００９９】Ｂ光反射像を撮像した際には、まず受光部
21で受光されたＢ光反射像Ｚｂの信号電荷が蓄積部22に
転送された直後に、垂直転送ＣＣＤ31の残電荷がクリア
部32により基板に転送されて、クリアされる。また、こ
の信号電荷が、順次転送され、出力部25より出力された
直後、すなわちフレームブランキング期間に、蓄積部2
2、水平転送路23および電荷増倍路24の残電荷のクリア
動作が行われる。蓄積部22においては、クリア手段34に
より、垂直転送ＣＣＤ33の残電荷が基板に転送される。
水平転送路23および電荷増倍路24においては、水平転送
ＣＣＤ35および電荷増倍セル36の残電荷がクリアドレイ
ン26およびドレイン端子28を介してクリアされる。各像
の撮像は、時分割で行われているため、Ｂ光反射像の次
には蛍光像が撮像される。蛍光像は微弱であり、光量の
大きいＢ光反射像の残電荷が転送路に残っていると、そ
の影響を受けやすいため、Ｂ光反射像撮像と蛍光像の撮
像の間に、残電荷をクリアするものである。

【０１００】次に蛍光診断画像を表示する際の動作につ
いて説明する。コントローラ350 からの信号に基づき、
励起光源用電源212 が駆動され、ＧａＮ系半導体レーザ
211から波長４１０nmの励起光Ｌｅが射出される。励起
光Ｌｅは、レンズ213 を透過し、ライトガイド301 に入
射され、スコープ部先端まで導光された後、照明レンズ
104 から観察部10へ照射される。

【０１０１】励起光Ｌｅを照射されることにより生じる
観察部10からの蛍光は、集光レンズ105 により集光さ
れ、プリズム107 に反射して、モザイクフィルタ302 を
透過して、ＣＣＤ撮像素子106 上に蛍光像Ｚｊとして結
像される。この際励起光Ｌｅの反射光は、励起光カット
フィルタ305によりカットされるため、ＣＣＤ撮像素子1
06 に入射することはない。

【０１０２】ＣＣＤ撮像素子106 では、受光部21の垂直
転送ＣＣＤ31において、蛍光像Ｚｊが受光されて、光電
変換され、光の強弱に応じた電気信号に変換される。垂
直転送ＣＣＤ31に蓄積された電荷信号は、一定時間後に
蓄積部22の垂直転送ＣＣＤ33へ一斉に転送される。その
後垂直転送ＣＣＤ33は、並列に垂直方向に信号電荷を順
次転送する。転送された信号電荷は、水平転送路23の水
平転送ＣＣＤ35に順次送り込まれる。以後第１の実施形
態と同様の動作を行い、並列の１ライン分の出力信号が
出力端子27から信号処理回路331 へ出力される。

【０１０３】この際、１ライン分の水平転送路23の水平
転送ＣＣＤ35および電荷増倍路24の電荷増倍セル36の信
号電荷がすべて読み出された直後、すなわち水平ブラン
キング期間に、水平転送ＣＣＤ35および電荷増倍セル36
の残電荷がクリアドレイン26へ転送され、ドレイン端子
28を介して一括クリアされる。

【０１０４】その後、次の横１ラインの信号電荷が、蓄
積部22から水平転送路23へ転送される。このような動作
を繰り返すことにより、受光部21の左下の画素から右方
向へ順次信号電荷が読み出され、横１ラインの信号が読
み出されると、次にその上のラインの信号が読み出さ
れ、順番に移動して、全信号電荷が読み出される。

【０１０５】ＣＣＤ撮像素子106 から出力された信号
は、蛍光画像処理ユニット330 の信号処理回路331 で、
プロセス処理を施され画像信号として出力され、Ａ／Ｄ
変換回路332でデジタル信号に変換されて、狭帯域フィ
ルタ302aを透過した狭帯域画像信号と全帯域フィルタ30
2bを透過した全帯域画像信号に分けて、画像メモリ333
の記憶領域へ記憶される。

【０１０６】次に参照光Ｌｓの反射像Ｚｓを撮像する際
の動作を説明する。コントローラ350 からの信号に基づ
き、参照光源用電源312 が駆動され、参照光源から近赤
外光である参照光Ｌｓが射出される。参照光Ｌｓは、レ
ンズ113 を透過し、ライトガイド301 に入射され、スコ
ープ部先端まで導光された後、照明レンズ104 から観察
部10へ照射される。

【０１０７】観察部10で反射された参照光Ｌｓの反射光
は、集光レンズ105 により集光され、プリズム107 に反
射して、モザイクフィルタ302 を透過して、ＣＣＤ撮像
素子106 上に反射像Ｚｓとして結像される。ＣＣＤ撮像
素子106 では、蛍光像Ｚｊと同様に、受光部21で光電変
換された信号電荷の垂直転送、水平転送、電荷増倍、電
荷検出および増幅を行い、出力端子27から出力される。

【０１０８】ＣＣＤ撮像素子106 から出力された信号
は、蛍光画像処理ユニット330 の信号処理回路331 で、
全帯域フィルタ302bに対応する画素（垂直転送ＣＣＤ3
1）で受光された信号のみが、プロセス処理を施され画
像信号として出力され、Ａ／Ｄ変換回路332でデジタル
信号に変換されて、画像メモリ333 へ反射画像信号とし
て記憶される。

【０１０９】画像メモリ333 へ、上記の狭帯域画像信
号、全帯域画像信号および反射画像信号が記憶される
と、画像合成部334 では、画像メモリ333 に記憶された
隣接する画素で撮像された狭帯域画像信号と全帯域画像
信号の信号強度の比を算出し、その比に基づいた色情報
を割り当て、反射画像信号の信号強度に輝度情報を割り
当て、色情報をもった画像信号と輝度情報をもった画像
信号を合成して蛍光画像信号を生成し、ビデオ信号処理
回路344 へ出力する。ビデオ信号処理回路344 では、蛍
光画像信号をビデオ信号に変換し、モニタ150 に出力す
る。モニタ150 には、疑似カラー画像である蛍光診断画
像13が表示される。なお、また、ＣＣＤ撮像素子106 か
ら信号が読み出される際には、第１の実施例と同様に、
水平ブランキング期間毎に、水平転送路23および電荷増
倍路24の残電荷がクリアドレイン26およびドレイン端子
28を介してクリアされる。

【０１１０】なお、蛍光診断画像13は、全帯域画像信号
の信号強度と狭帯域画像信号の信号強度の相対的比率の
変化に応じて表示色が変化し、参照光の反射画像信号の
信号強度に応じて輝度が変化する疑似カラーで表示され
ている。正常組織から発せられた蛍光と、病変組織から
発せられた蛍光の表示色の差異が明らかになるような疑
似カラーを設定することにより、例えば正常組織から発
せられた蛍光を白色に表示し、病変組織から発せられた
蛍光はピンクあるいは他の色として表示できる。このた
め、観察者は病変組織を容易に認識することができる。
また、反射画像信号の信号強度に応じて輝度が異なるた
め、観察部の凹凸や、距離感を備えた蛍光診断画像を表
示することができる。

【０１１１】以上の説明であきらかなように、本実施形
態における蛍光内視鏡装置においては、水平ブランキン
グ期間に、水平転送路23および電荷増倍路24の残電荷を
クリアするため、水平転送路23および電荷増倍路24の残
電荷の影響により生じるノイズを低減することができ、
Ｓ／Ｎの向上した出力信号を取得することができる。

【０１１２】また、通常像の撮像から蛍光像の撮像に切
り換わる際に、受光部21の垂直転送ＣＣＤ31、蓄積部22
の垂直転送ＣＣＤ33、水平転送路23および電荷増倍路24
の残電荷をクリアするので、通常像の撮像により各部位
に残っている残電荷をクリアすることができ、蛍光像を
撮像する際に残電荷の影響により生じるノイズを、効率
良く低減することができ、Ｓ／Ｎの向上した蛍光像を取
得することができる。

【０１１３】なお、上記第３の実施形態の変形例とし
て、全帯域画像信号の信号強度と狭帯域画像信号の信号
強度の相対的比率の変化に応じて表示色を変化させる代
わりに、反射画像信号の信号強度と狭帯域画像信号の信
号強度の相対的比率の変化に応じて表示色を変化させる
ものも考えられる。

【０１１４】また、各実施に形態においては、クリアド
レインの代わりにクリア部を用いることもでき、またク
リア部の代わりにクリアドレインを用いることもでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の具体的な実施の形態である
内視鏡装置の概略構成図

【図２】第１の具体的な実施の形態の内視鏡装置に使用
されるＣＣＤ撮像素子の概略構成図

【図３】回転フィルタの概略構成図

【図４】本発明による第２の具体的な実施の形態である
蛍光内視鏡装置の概略構成図

【図５】第２の具体的な実施の形態の内視鏡装置に使用
されるＣＣＤ撮像素子の概略構成図

【図６】モザイクフィルタの概略構成図

【図７】本発明による第３の具体的な実施の形態である
蛍光内視鏡装置の概略構成図

【符号の説明】

10 観察部 11 通常画像 12,13 蛍光診断画像 21,41 受光部 22 蓄積部 23 水平転送路 24 電荷増倍路 26 クリアドレイン 25 出力部 31,33,53 垂直転送ＣＣＤ 32,34 クリア部 35 水平転送ＣＣＤ 36 電荷増倍セル 100,200,300 スコープ部 110,210,310 照明ユニット 204 モザイクフィルタ 106,205 ＣＣＤ撮像素子 120,220,320 ＣＣＤドライバ 130,230 画像処理ユニット 330 蛍光画像処理ユニット 340 通常画像処理ユニット 140,240,350 コントローラ 150 モニタ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｒ 5/335 Ｈ０１Ｌ 27/14 ＫＦターム(参考） 2H040 BA00 BA09 CA04 CA10 GA02 GA05 GA06 GA11 4C061 BB08 LL02 NN01 PP20 SS18 4M118 AB10 BA13 CA03 CB11 5C022 AA09 AB15 AB37 AC42 AC55 AC69 5C024 AX02 BX02 CX17 CX41 CY04 EX47 EX51 GY01 GZ01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を観察部に照射する光照射手段と、前
記光の照射により前記観察部から発せられた再輻射光に
基づく光学像を撮像する、電荷増倍手段を有する固体撮
像手段とを備えた内視鏡装置において、前記固体撮像手段が、残電荷をクリアする残電荷クリア
手段を備えたものであることを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】前記固体撮像手段が、信号電荷の垂直転
送および水平転送により、フレーム毎の信号電荷を出力
する電荷転送型の固体撮像手段であり、前記電荷増倍手段が信号電荷の転送および増倍を同時に
行う電荷増倍路であり、前記残電荷クリア手段が、信号電荷の垂直転送路の少な
くとも一部、水平転送路または前記電荷増倍路の残電荷
をクリアするものであることを特徴とする請求項１記載
の内視鏡装置。
【請求項３】前記残電荷クリア手段が、前記水平転送
路および前記電荷増倍路の残電荷をクリアするものであ
り、かつ前記固体撮像手段から信号電荷を出力する際の
水平ブランキング期間に、クリア動作を実行するもので
あることを特徴とする請求項２記載の内視鏡装置。
【請求項４】前記残電荷クリア手段が、前記垂直転送
路の少なくとも一部、前記水平転送路および前記電荷増
倍路の残電荷をクリアするものであり、かつ前記固体撮
像手段から信号電荷を出力する際のフレームブランキン
グ期間に、クリア動作を実行するものであることを特徴
とする請求項２または３記載の内視鏡装置。
【請求項５】前記固体撮像手段が、光電変換を行う受
光部および該受光部から転送された信号電荷を一時的に
蓄積し、前記水平転送路へ転送する蓄積部を備えたもの
であり、前記クリア手段が、前記蓄積部の前記垂直転送路の残電
荷をクリアするものであることを特徴とする請求項４記
載の内視鏡装置。
【請求項６】前記残電荷クリア手段が、全垂直転送路
の残電荷をクリアするものであることを特徴とする請求
項４記載の内視鏡装置。
【請求項７】前記固体撮像手段が、遮光されたダミー
エリアを含む受光部を備えたものであることを特徴とす
る請求項１から６いずれか１項記載の内視鏡装置。
【請求項８】前記光照射手段が、前記光として照明光
を前記観察部に照射するものであり、前記固体撮像手段が、前記照明光の照射により、前記観
察部で反射された反射光に基づく通常像を撮像するもの
であることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記
載の内視鏡装置。
【請求項９】前記光照射手段が、前記光として波長４
００nm〜４２０nmの励起光を前記観察部に照射するもの
であり、前記固体撮像手段が、前記励起光の照射により、前記観
察部から発せられた蛍光に基づく蛍光像を撮像するもの
であることを特徴とする請求項１から７いずれか１項記
載の内視鏡装置。
【請求項１０】前記光照射手段が、前記光として波長
４００nm〜４２０nmの励起光を前記観察部に照射するも
のであり、前記固体撮像手段が、前記励起光の照射により、前記観
察部から発せられた互いに異なる波長帯域の蛍光に基づ
く蛍光像を撮像するものであることを特徴とする請求項
１から７いずれか１項記載の内視鏡装置。
【請求項１１】前記光照射手段が、前記光として参照
光および波長４００nm〜４２０nmの励起光を前記観察部
に照射するものであり、前記固体撮像手段が、前記参照光の照射により前記観察
部で反射された反射光に基づく反射光像および前記励起
光の照射により前記観察部から発せられた蛍光に基づく
蛍光像を撮像するものであることを特徴とする請求項１
から７いずれか１項記載の内視鏡装置。
【請求項１２】前記光照射手段が、前記光として参照
光および波長４００nm〜４２０nmの励起光を前記観察部
に照射するものであり、前記固体撮像手段が、前記参照光の照射により前記観察
部で反射された反射光に基づく反射光像および前記励起
光の照射により前記観察部から発せられた互いに異なる
波長帯域の蛍光に基づく蛍光像を撮像するものであるこ
とを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の内視
鏡装置。
【請求項１３】前記光照射手段が、前記光として照明
光および波長４００nm〜４２０nmの励起光を前記観察部
に照射するものであり、前記固体撮像手段が、前記照明光の照射により前記観察
部で反射された反射光に基づく通常像および前記励起光
の照射により前記観察部から発せられた蛍光に基づく蛍
光像を撮像するものであり、前記残電荷クリア手段が、前記垂直転送路の少なくとも
一部、前記水平転送路および前記電荷増倍路の残電荷を
クリアするものであり、かつ前記通常像の撮像から前記
蛍光像の撮像に切り換わる際のフレームブランキング期
間にクリア動作を実行するものであることを特徴とする
請求項２から７いずれか１項記載の内視鏡装置。