JP2002354346A - Imaging method and device using solid-state imaging element with electric charge intensifying shift register - Google Patents

Imaging method and device using solid-state imaging element with electric charge intensifying shift register

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JP2002354346A
JP2002354346A JP2001155210A JP2001155210A JP2002354346A JP 2002354346 A JP2002354346 A JP 2002354346A JP 2001155210 A JP2001155210 A JP 2001155210A JP 2001155210 A JP2001155210 A JP 2001155210A JP 2002354346 A JP2002354346 A JP 2002354346A
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JP
Japan
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image signal
image
solid
shift register
read
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Withdrawn
Application number
JP2001155210A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Tsujita
和宏 辻田
Tomonari Sendai
知成 千代
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the S/N ratio of image signals, read out from a solid-state image pickup element with an electric charge intensifying shift register, with respect to an imaging method and a device by using the solid-state imaging element with the electric charge intensifying shift register. SOLUTION: A part of living body texture 1 is irradiated with pulse-like excitation light and the image of the fluorescence produced by the living body texture 1, irradiated with the pulse-like excitation light, is received by the solid-state imaging element 20, with the electric charge intensifying shift register and fluorescent image signals representing the fluorescent image are obtained by photoelectric transfer. The fluorescent image signals are read out, at a frame rate which is higher than 60 frames/sec and lower than 1500 frames/sec.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子を用
いた撮像方法および装置に関し、詳しくは、微弱な光を
検出可能な、インパクト・イオン化現象を利用した電荷
増倍型の固体撮像素子を用いた撮像方法および装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup method and apparatus using a solid-state image pickup device, and more particularly, to a charge multiplication type solid-state image pickup device utilizing an impact ionization phenomenon capable of detecting weak light. The present invention relates to an imaging method and apparatus used.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にCCD等の固体撮像素子から出力
される画像信号のS/Nを低下させるノイズ成分は主に
ダークノイズとリードノイズであり、ダークノイズは読
出時間に比例して大きくなり、リードノイズは読出時間
(フレームレートの逆数)に応じて少なくなる。
2. Description of the Related Art In general, noise components that lower the S / N of an image signal output from a solid-state imaging device such as a CCD are mainly dark noise and read noise, and dark noise increases in proportion to the read time. The read noise decreases according to the read time (reciprocal of the frame rate).

【0003】図2に示すように、従来の通常の固体撮像
素子から、通常の動画のフレームレートである60フレ
ーム/secで画像信号を読み出す場合に発生するノイ
ズは、ダークノイズDよりリードノイズRが支配的であ
り、フレームレートが小さくなる(読出時間が長くな
る)にしたがってリードノイズRは減少する。
As shown in FIG. 2, noise generated when an image signal is read from a conventional ordinary solid-state image sensor at a frame rate of 60 frames / sec, which is a normal moving image frame rate, is higher than a read noise R than a dark noise D. Is dominant, and the read noise R decreases as the frame rate decreases (the readout time increases).

【0004】特に、例えば内視鏡において体腔内の生体
組織を動画として観察するときのように微弱な像を画像
信号として取得する場合には、リードノイズが画像の品
質を大きく劣化させるのでフレームレートを小さく(読
出時間を長く)して、例えば30フレーム/secある
いは20フレーム/sec等のフレームレート(1/3
0秒あるいは1/20秒の読出時間)にして、ゆっくり
読み出すことによりリードノイズを減少させ取得される
画像信号のS/Nを高めるようにしている。なお、この
ようにフレームレートを60フレーム/secより小さ
くして取得した画像信号は、映像化してもスムーズに画
像が変化する動画として再生することはできない。
In particular, when a weak image is obtained as an image signal as in the case of observing a living tissue in a body cavity as a moving image with an endoscope, the read noise greatly degrades the image quality. Is reduced (the readout time is lengthened) and the frame rate (1/3) such as 30 frames / sec or 20 frames / sec is reduced.
The reading time is set to 0 second or 1/20 second), and reading is performed slowly to reduce read noise and increase the S / N of the acquired image signal. Note that an image signal acquired with a frame rate smaller than 60 frames / sec cannot be reproduced as a moving image in which an image changes smoothly even if it is visualized.

【0005】ところで、インパクト・イオン化現象を利
用して電荷を増幅する電荷増倍型の固体撮像素子(以後
電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素子と呼ぶ)が開発
されており、この電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素
子を用いると、リードノイズを増加させずに光電変換さ
れた電荷を増幅することができることが知られている。
また、この電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素子を体
腔内の生体組織の動画の撮像に利用してリードノイズを
低減させ、取得される画像信号のS/Nを大幅に向上さ
せる検討も進められている。
By the way, a charge multiplying type solid-state image pickup device (hereinafter, referred to as a solid-state image pickup device with a charge multiplying shift register) which amplifies electric charges by utilizing an impact ionization phenomenon has been developed. It is known that the use of a register-equipped solid-state imaging device can amplify photoelectrically converted charges without increasing read noise.
Also, studies are being made to utilize this solid-state imaging device with a charge multiplication shift register for capturing moving images of a living tissue in a body cavity to reduce read noise and significantly improve the S / N of an acquired image signal. ing.

【0006】なお、電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像
素子とは、CCDの水平読出シフトレジスタと出力アン
プとの間に電荷増倍機能が付いたシフトレジスタを有す
る撮像素子であり、このシフトレジスタ内で起こるイン
パクト・イオン化効果によって、光電変換された電荷を
増幅するものである。電荷増倍機能が付いたシフトレジ
スタが電荷を増倍する原理は、十分な強度で形成された
深いポテンシャルに電荷が転送されたときに2次電子が
生成されるインパクト・イオン化現象(電荷がシフトレ
ジスタを構成する元素であるケイ素に衝突したときに、
電子―正孔が生成される現象)を利用したものであり、
水平読出シフトレジスタから転送されてきた電荷を深い
ポテンシャルをそれぞれ有する多段のシフトレジスタで
転送することにより上記2次電子の生成を繰り返し、リ
ードノイズを増幅することなく電荷を増幅するものであ
る。この電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素子に関し
ては、米国特許第5,337,340号明細書に詳細な記載があ
る。
The solid-state image pickup device with a charge multiplication shift register is an image pickup device having a shift register with a charge multiplication function between a horizontal readout shift register of a CCD and an output amplifier. This is to amplify the photoelectrically converted charge by the impact ionization effect caused by the above. The principle that a shift register with a charge multiplication function multiplies charge is based on the impact ionization phenomenon (charge shift) in which secondary electrons are generated when charges are transferred to a deep potential formed with sufficient strength. When it collides with silicon, the element that makes up the resistor,
Electron-hole generation).
The transfer of the charges transferred from the horizontal read shift register is performed by multi-stage shift registers each having a deep potential, whereby the generation of the secondary electrons is repeated, and the charges are amplified without amplifying the read noise. This solid-state imaging device with a charge multiplying shift register is described in detail in US Pat. No. 5,337,340.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記電
荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素子は、ダークノイズ
の発生に関しては従来の固体撮像素子と同等の性能を有
するものであり、リードノイズの発生が抑制されるよう
になると、60フレーム/sec近傍のフレームレート
において発生するノイズに関してはダークノイズが支配
的となり、特に体腔内の生体組織から発生する蛍光を撮
像する場合のように数フォトンによって形成される極微
弱な像を撮像することが要求されるような装置において
は、さらにこのダークノイズの発生を抑えなければなら
ないという問題が残る。
However, the solid-state imaging device with the charge multiplying shift register has the same performance as that of the conventional solid-state imaging device with respect to generation of dark noise, and suppresses generation of read noise. As a result, dark noise becomes dominant with respect to noise generated at a frame rate in the vicinity of 60 frames / sec. In particular, dark noise is formed by several photons as in the case of imaging fluorescence generated from living tissue in a body cavity. In an apparatus that is required to capture an extremely weak image, there remains a problem that the generation of the dark noise must be further suppressed.

【0008】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素子から読み
出される画像信号のS/Nを向上させることができる電
荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素子を用いた撮像方法
および装置を提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to improve the S / N of an image signal read from a solid-state imaging device with a charge multiplying shift register. It is an object of the present invention to provide an imaging method and an apparatus using the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題に
対して電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素子を利用し
た種々の画像信号の読出方式を検討し、特に60フレー
ム/sec近傍のフレームレートによる画像信号の読出
しにおいてリ−ドノイズよりもダークノイズの方が支配
的なノイズとなることに注目し、従来行なわれていなか
った60フレーム/secより大きなフレームレートで
電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素子から画像信号を
読み出すことにより、画像信号に混入するノイズをより
小さく抑えることができるという知見を得、かかる知見
に基づいて本発明に至った。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has studied various image signal reading methods using a solid-state image pickup device with a charge multiplying shift register. Attention is paid to the fact that dark noise is more dominant than read noise in reading image signals at a rate, and a solid-state image sensor with a charge multiplying shift register is used at a frame rate higher than 60 frames / sec, which has not been conventionally performed. By reading out the image signal from the image sensor, it was found that noise mixed into the image signal can be suppressed to a smaller level, and the present invention has been made based on this finding.

【0010】本発明の電荷増倍シフトレジスタ付固体撮
像素子を用いた撮像方法は、被写体にパルス状の光を照
射し、被写体から発生した光あるいは被写体によって反
射された光による像を電荷増倍シフトレジスタ付固体撮
像素子によって受光し、光電変換して前記像を表す画像
信号を取得し、この画像信号を60フレーム/secよ
り大きく1500フレーム/secより小さいフレーム
レートで読み出すことを特徴とするものである。
An image pickup method using a solid-state image pickup device with a charge multiplying shift register according to the present invention irradiates a subject with pulsed light, and multiplies an image by light generated from the subject or light reflected by the subject. The solid-state imaging device with a shift register receives light, performs photoelectric conversion to obtain an image signal representing the image, and reads out the image signal at a frame rate greater than 60 frames / sec and less than 1500 frames / sec. It is.

【0011】本発明の電荷増倍シフトレジスタ付固体撮
像素子を用いた撮像装置は、被写体にパルス状の光を照
射する照射手段と、パルス状の光の照射を受けた被写体
から発生した光あるいは被写体によって反射された光に
よる像を受光し、光電変換してこの像を表す画像信号を
取得する電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素子と、こ
の電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素子から60フレ
ーム/secより大きく1500フレーム/secより
小さいフレームレートで前記画像信号を読み出す読出手
段とを備えたことを特徴とするものである。
An image pickup apparatus using a solid-state image pickup device with a charge multiplying shift register according to the present invention comprises: an irradiating means for irradiating a subject with pulsed light; A solid-state imaging device with a charge multiplication shift register for receiving an image formed by light reflected by a subject and performing photoelectric conversion to obtain an image signal representing the image; reading means for reading out the image signal at a frame rate greater than sec and less than 1500 frames / sec.

【0012】すなわち、電荷増倍シフトレジスタ付固体
撮像素子は画像信号を増倍するときにリードノイズを増
幅しないので、図3に示すように、電荷増倍シフトレジ
スタ付固体撮像素子から画像信号を60フレーム/se
c近傍のフレームレートで読み出す場合に発生するノイ
ズはダークノイズDが支配的となり、フレームレートが
大きくなる(読出時間が短くなる)にしたがってこのダ
ークノイズDの大きさは減少する。したがって60フレ
ーム/sec近傍のフレームレートにおいてノイズを少
なくするにはフレームレートを大きくして(読出時間を
短かくして)ダークノイズの成分を減少させればよい。
That is, since the solid-state image pickup device with the charge multiplication shift register does not amplify the read noise when multiplying the image signal, as shown in FIG. 60 frames / se
The noise generated when reading at a frame rate near c is dominated by dark noise D, and the magnitude of the dark noise D decreases as the frame rate increases (reading time decreases). Therefore, in order to reduce noise at a frame rate near 60 frames / sec, it is only necessary to increase the frame rate (shorten the reading time) and reduce the dark noise component.

【0013】また、電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像
素子から画像信号を読み出すときのフレームレートが大
きすぎると(読出時間が短かすぎると)、図3に示すよ
うに再びリードノイズRが支配的となるので、リードノ
イズRとダークノイズDとの和を、60フレーム/se
cのフレームレートで電荷増倍シフトレジスタ付固体撮
像素子から画像信号を読み出すときに発生するリードノ
イズとダークノイズとの和Sより小さく抑えることがで
きるフレームレートの範囲は60フレーム/secより
大きく1500フレーム/secより小さい範囲とな
る。
If the frame rate at the time of reading an image signal from the solid-state image pickup device with the charge multiplying shift register is too high (the reading time is too short), the read noise R becomes dominant again as shown in FIG. Therefore, the sum of the read noise R and the dark noise D is calculated as 60 frames / sec.
The range of the frame rate that can be suppressed to be smaller than the sum S of the read noise and the dark noise generated when reading the image signal from the solid-state imaging device with the charge multiplication shift register at the frame rate of c is more than 60 frames / sec and 1500. The range is smaller than frame / sec.

【0014】前記読出手段から読み出された画像信号を
演算する演算手段は、読出手段から読み出された像を表
す画像信号の値から、パルス状の光を照射せずに電荷増
倍シフトレジスタ付固体撮像素子によって受光され光電
変換されて読出手段から読み出された画像信号の値を減
算して減算画像信号を取得するものとすることができ、
さらに、前記演算手段は、連続して読出手段から読み出
された像を表す複数の画像信号に基づいて取得した複数
の前記減算画像信号を加算平均して平均減算画像信号を
取得するものとすることができる。
The calculating means for calculating the image signal read from the reading means is a charge multiplying shift register based on the value of the image signal representing the image read from the reading means without irradiating pulsed light. A subtraction image signal may be obtained by subtracting the value of the image signal received by the attached solid-state imaging device and photoelectrically converted and read from the reading unit,
Further, the arithmetic unit averages a plurality of the subtraction image signals obtained based on a plurality of image signals representing images sequentially read from the reading unit to obtain an average subtraction image signal. be able to.

【0015】前記読出手段から読み出された画像信号を
演算する演算手段は、連続して読出手段から読み出され
た像を表す複数の画像信号を加算平均して加算平均画像
信号を取得するものとすることができる。
A calculating means for calculating an image signal read from the reading means, for obtaining an averaged image signal by averaging a plurality of image signals representing an image continuously read from the reading means; It can be.

【0016】前記電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素
子を用いた撮像装置は、内視鏡に適用することができ
る。
The image pickup apparatus using the solid-state image pickup device with the charge multiplying shift register can be applied to an endoscope.

【0017】前記照射手段から照射される前記パルス状
の光は、互いに異なるスペクトル分布を持つ2種類以上
の光とすることができる。
The pulsed light emitted from the irradiating means may be two or more types of light having different spectral distributions from each other.

【0018】前記読出手段は、電荷増倍シフトレジスタ
付固体撮像素子から60フレーム/secより大きく3
00フレーム/sec以下のフレームレートで前記画像
信号を読み出すものとすることが好ましい。
[0018] The readout means may be provided with a charge-multiplier shift register-equipped solid-state image sensor having a speed of more than 60 frames / sec.
It is preferable that the image signal is read at a frame rate of 00 frames / sec or less.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明の電荷増倍シフトレジスタ付固体
撮像素子を用いた撮像方法および装置によれば、電荷増
倍シフトレジスタ付固体撮像素子によって取得された画
像信号を60フレーム/secより大きく1500フレ
ーム/secより小さいフレームレートで読み出すよう
にしたので、従来60フレーム/secのフレームレー
トで読み出されていた画像信号に比してより高いS/N
を持つ画像信号を取得することができる。
According to the imaging method and apparatus using the solid-state imaging device with the charge multiplying shift register of the present invention, the image signal obtained by the solid-state imaging device with the charge multiplying shift register is set to be larger than 60 frames / sec. Since reading is performed at a frame rate smaller than 1500 frames / sec, the S / N is higher than that of an image signal which has been conventionally read at a frame rate of 60 frames / sec.
Can be obtained.

【0020】なぜなら、上述のように、60フレーム/
sec近傍のフレームレートにおける電荷増倍シフトレ
ジスタ付固体撮像素子からの画像信号の読み出しに関し
ては、ダークノイズが支配的なノイズであり、フレーム
レートが大きくなるに従って(読み出し時間が短くなる
に従って)減少するダークノイズの量が、リードノイズ
の増加量を上回っており、フレームレートを大きくする
ことによりダークノイズとリードノイズとの和を小さく
することができるからである。一方、1500フレーム
/sec近傍のフレームレートにおいては、上記とは反
対に、フレームレートが大きくなるに従って減少するダ
ークノイズの量が、リードノイズの増加量を下回ってお
り、フレームレートが大きくなるに従って(読み出し時
間が短くなるに従って)ダークノイズとリードノイズと
の和が大きくなる。そして、フレームレートが1500
フレーム/sec以上になると、上記ダークノイズとリ
ードノイズとの和が、60フレーム/secのフレーム
レートで画像信号を読み出す場合に発生するダークノイ
ズとリードノイズとの和より大きくなる。したがって、
60フレーム/secより大きく1500フレーム/s
ecより小さいフレームレートの範囲内で画像信号を読
み出すことにより、電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像
素子から読み出される画像信号のS/Nを、60フレー
ム/secのフレームレートで画像信号が読み出される
場合に比して、向上させることができる。
Because, as described above, 60 frames /
Regarding reading of an image signal from the solid-state imaging device with the charge multiplication shift register at a frame rate near sec, dark noise is the dominant noise, and decreases as the frame rate increases (as the reading time decreases). This is because the amount of dark noise exceeds the amount of increase in read noise, and the sum of dark noise and read noise can be reduced by increasing the frame rate. On the other hand, at a frame rate near 1500 frames / sec, contrary to the above, the amount of dark noise that decreases as the frame rate increases is smaller than the increase amount of the read noise, and as the frame rate increases ( The sum of the dark noise and the read noise increases (as the read time decreases). And the frame rate is 1500
When the speed is equal to or more than the frame / sec, the sum of the dark noise and the read noise becomes larger than the sum of the dark noise and the read noise generated when the image signal is read at a frame rate of 60 frames / sec. Therefore,
More than 60 frames / sec and 1500 frames / s
When the image signal is read at a frame rate of 60 frames / sec by reading the image signal within the range of the frame rate smaller than ec, the S / N of the image signal read from the solid-state imaging device with the charge multiplying shift register is reduced. Can be improved as compared with

【0021】さらに、60フレーム/secより大きく
300フレーム/sec以下のフレームレートで画像信
号を読み出すようにすれば、装置コストを抑えつつ、従
来60フレーム/secのフレームレートで読み出され
ていた画像信号に比してより高いS/Nを持つ画像信号
を取得することができる。
Furthermore, if the image signal is read at a frame rate of more than 60 frames / sec and not more than 300 frames / sec, the image read at the frame rate of 60 frames / sec conventionally can be performed while suppressing the apparatus cost. An image signal having a higher S / N than a signal can be obtained.

【0022】すなわち、フレームレートを大きくする
と、読出時間が短くなり、画像信号を処理するスピード
を早めなければならなが、一般に、信号の処理速度を速
めると信号処理回路の装置コストが高くなる。このよう
なことを考慮すると、60フレーム/secより大きく
300フレーム/sec以下のフレームレートにおいて
は装置コストを実用的なレベルに抑えることが可能であ
り、かつ、従来に比して高いS/Nを持つ画像信号を取
得する十分な効果を得ることができる。
That is, when the frame rate is increased, the reading time is shortened, and the speed of processing the image signal must be increased. However, generally, when the signal processing speed is increased, the device cost of the signal processing circuit increases. Considering this, at a frame rate of more than 60 frames / sec and 300 frames / sec or less, it is possible to reduce the apparatus cost to a practical level, and to increase the S / N ratio as compared with the related art. Therefore, it is possible to obtain a sufficient effect of acquiring an image signal having.

【0023】また、読出手段から読み出された画像信号
を演算する演算手段を、読出手段から読み出されたパル
ス状の光を照射して受光した像を表す画像信号の値か
ら、パルス状の光を照射せずに読出手段から読み出され
た画像信号の値を減算して減算画像信号を取得するもの
とすれば、パルス状の光を照射せずに受光されたノイズ
となる信号成分を画像信号から除くことができ、画像信
号のS/Nをより向上させることができる。さらに、こ
の演算手段を、連続して読出手段から読み出された像を
表す複数の前記減算画像信号を加算平均して平均減算画
像信号を取得するものとすれば、像を表す画像信号の値
が平均化され画像信号のS/Nをさらに向上させること
ができる。
The calculating means for calculating the image signal read from the reading means is provided with a pulse-like signal based on the value of the image signal representing the image received and irradiated with the pulse-like light read from the reading means. If the subtraction image signal is obtained by subtracting the value of the image signal read from the reading unit without irradiating the light, the signal component which becomes the noise received without irradiating the pulsed light can be used. It can be excluded from the image signal, and the S / N of the image signal can be further improved. Further, if the arithmetic means is configured to obtain an average subtracted image signal by averaging the plurality of subtracted image signals representing the image continuously read from the reading means, the value of the image signal representing the image is obtained. Are averaged, and the S / N of the image signal can be further improved.

【0024】また、読出手段から読み出された画像信号
を演算する演算手段を、連続して読出手段から読み出さ
れた像を表す複数の画像信号を加算平均して加算平均画
像信号を取得するものとすれば、像を表す画像信号の値
が平均化され画像信号のS/Nをより向上させることが
できる。
The arithmetic means for calculating the image signal read from the reading means obtains an averaged image signal by averaging a plurality of image signals representing an image continuously read from the reading means. In this case, the value of the image signal representing the image is averaged, and the S / N of the image signal can be further improved.

【0025】また、電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像
素子を用いた本発明による撮像装置はに微弱な光を対象
とする内視鏡に適しており、内視鏡に適用すれば、生体
組織をより正確に観察することができる。
Further, the imaging apparatus according to the present invention using the solid-state imaging device with the charge multiplying shift register is suitable for an endoscope which targets weak light. Observation can be made more accurately.

【0026】また、前記照射手段から照射される前記パ
ルス状の光を、互いに異なるスペクトル分布を持つ2種
類以上の光とすれば、生体の正常な組織性状と異常な組
織性状(病変部)との相違を強調して観察することがで
き、生体の診断を容易に精度よく行なうことができる。
Further, when the pulsed light emitted from the irradiating means is two or more types of light having different spectral distributions from each other, it is possible to obtain a normal tissue property and an abnormal tissue property (lesion) of a living body. Can be emphasized and observed, and the diagnosis of the living body can be easily and accurately performed.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態について、図面を用いて説明する。図1は、本発明の
電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素子を用いた撮像方
法を実施する撮像装置を蛍光内視鏡装置に適用した実施
の形態の概略構成を示すブロック図、図2は従来の一般
の撮像素子から画像信号を読み出す場合の読出時間と読
み出された画像信号に混入するノイズとの関係を示す
図、図3は電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素子から
画像信号を読み出す場合の読出時間と読み出された画像
信号に混入するノイズとの関係を示す図、図4から図7
は画像信号を読み出すときの読出時間を示すタイミング
チャートである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an embodiment in which an imaging apparatus that performs an imaging method using a solid-state imaging device with a charge multiplication shift register according to the present invention is applied to a fluorescence endoscope apparatus, and FIG. FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a read time when an image signal is read from a general image sensor and noise mixed in the read image signal. FIG. 3 shows a case where an image signal is read from a solid-state image sensor with a charge multiplying shift register. Showing the relationship between the read time of the image and the noise mixed in the read image signal, FIG. 4 to FIG.
5 is a timing chart showing a read time when reading an image signal.

【0028】本発明の実施の形態による蛍光内視鏡装置
100は、被写体である生体組織1にパルス状の光を照
射する照射手段10、このパルス状の光の照射を受けた
生体組織1から発生した光あるいは生体組織1によって
反射された光による像を受光し、光電変換してこの像を
表す画像信号を取得する電荷増倍シフトレジスタ付固体
撮像素子20、電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素子
20から60フレーム/secより大きく1500フレ
ーム/secより小さいフレームレートで画像信号を読
み出す読出手段30とを備えている。なお、上記フレー
ムレートは、1/(像の露光時間+露光された像の読出
時間)によって表される値である。
A fluorescent endoscope apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes an irradiating unit 10 for irradiating a pulsed light to a living tissue 1 as a subject, and a irradiating unit 10 for irradiating the pulsed light. A solid-state imaging device 20 with a charge-multiplying shift register, which receives an image of generated light or light reflected by the living tissue 1 and photoelectrically converts the image to obtain an image signal representing the image, and a solid-state imaging with a charge-multiplying shift register A reading unit 30 that reads out an image signal from the element 20 at a frame rate greater than 60 frames / sec and less than 1500 frames / sec. Note that the frame rate is a value represented by 1 / (image exposure time + exposed image reading time).

【0029】この蛍光内視鏡装置100は、さらに、読
出手段30から読み出された画像信号をデジタル値に変
換して出力するA/D変換器40、読出手段30から読
み出されA/D変換器40によってデジタル値に変換さ
れた画像信号を演算する演算手段50、演算手段50か
ら出力された画像信号を映像信号に変換して表示する表
示器70、および照射手段10、電荷増倍シフトレジス
タ付固体撮像素子20、読出手段30、A/D変換器4
0、演算手段50等の動作および各動作のタイミングを
制御するコントローラ60を備えている。
The fluorescence endoscope apparatus 100 further includes an A / D converter 40 for converting the image signal read from the reading means 30 into a digital value and outputting the digital value, and an A / D converter read from the reading means 30. Calculating means 50 for calculating an image signal converted into a digital value by the converter 40; a display 70 for converting the image signal output from the calculating means 50 into a video signal for display; Registered solid-state imaging device 20, reading means 30, A / D converter 4
0, a controller 60 for controlling the operation of the arithmetic means 50 and the timing of each operation.

【0030】照射手段10は、波長410nm近傍のパ
ルス状の励起光を射出するガリウムナイトライド系のパ
ルス駆動半導体レーザ(GaN−LD)とパルス状の近
赤外光を射出するパルス駆動レーザとが配設された光源
装置11、および光源装置11から射出された励起光を
内視鏡先端部Gに伝播するライトガイド12を備えてい
る。
The irradiating means 10 includes a gallium nitride-based pulse-driven semiconductor laser (GaN-LD) for emitting a pulsed excitation light having a wavelength of about 410 nm and a pulse-driven laser for emitting a pulsed near-infrared light. A light source device 11 is provided, and a light guide 12 for propagating excitation light emitted from the light source device 11 to the end G of the endoscope.

【0031】読出手段30は、電荷増倍シフトレジスタ
付固体撮像素子20から出力される画像信号であるアナ
ログ信号(電荷)を電圧に変換するフローティング・デ
ィフュージョン・アンプおよびこのフローティング・デ
ィフュージョン・アンプの出力電圧を増幅するA/D変
換ゲイン調整アンプ32を備えている。
The reading means 30 includes a floating diffusion amplifier for converting an analog signal (charge), which is an image signal output from the solid-state imaging device 20 with a charge multiplying shift register, into a voltage, and an output of the floating diffusion amplifier. An A / D conversion gain adjustment amplifier 32 for amplifying a voltage is provided.

【0032】次に上記実施の形態における作用について
説明する。
Next, the operation of the above embodiment will be described.

【0033】<第1の実施形態>まず始めに、パルス状
の励起光を照射した被写体から発生した蛍光による蛍光
像を電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素子によって受
光し光電変換して蛍光像を表す蛍光像画像信号を取得
し、この電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素子によっ
て取得された蛍光像画像信号を60フレーム/secよ
り大きく1500フレーム/secより小さいフレーム
レートで読み出す場合について説明する。なお、第1の
実施形態においては画像信号の演算は行なわない。
<First Embodiment> First, a fluorescent image due to fluorescence generated from a subject irradiated with pulsed excitation light is received by a solid-state image pickup device with a charge multiplying shift register and photoelectrically converted to convert the fluorescent image. A case will be described in which a fluorescent image image signal is acquired and the fluorescent image image signal acquired by the solid-state imaging device with the charge multiplying shift register is read at a frame rate greater than 60 frames / sec and less than 1500 frames / sec. In the first embodiment, the calculation of the image signal is not performed.

【0034】光源装置11から射出されたパルス状の励
起光はライトガイド12を通して生体組織1に照射され
る。このパルス状の励起光の照射を受けた生体組織1か
ら発生した蛍光は結像レンズ71を通して電荷増倍シフ
トレジスタ付固体撮像素子(以後DZS20と呼ぶ)の
受光面21上に蛍光像として結像される。なお、結像レ
ンズ71と受光面21との間には励起光カットフィルタ
72が配設されており、蛍光像と共に受光面21に向か
って入射する励起光が遮断される。DZS20は受光面
21上に結像された蛍光像を受光し光電変換して蛍光像
を表す蛍光像画像信号を取得する。DZS20によって
取得された蛍光像画像信号は、読出手段30によって6
0フレーム/secより大きく1500フレーム/se
cより小さいフレームレートで読み出される。読出手段
30から読み出された蛍光像画像信号はA/D変換器4
0によってA/D変換され、デジタル値からなるデジタ
ル蛍光像画像信号として出力されて演算手段50に記憶
される。
The pulsed excitation light emitted from the light source device 11 is applied to the living tissue 1 through the light guide 12. Fluorescence generated from the living tissue 1 irradiated with the pulse-like excitation light is imaged as a fluorescent image on a light receiving surface 21 of a solid-state imaging device with a charge multiplying shift register (hereinafter, referred to as DZS 20) through an imaging lens 71. Is done. Note that an excitation light cut filter 72 is provided between the imaging lens 71 and the light receiving surface 21 to block the excitation light entering the light receiving surface 21 together with the fluorescent image. The DZS 20 receives the fluorescent image formed on the light receiving surface 21 and performs photoelectric conversion to obtain a fluorescent image signal representing the fluorescent image. The fluorescence image signal acquired by the DZS 20 is
Greater than 0 frames / sec and 1500 frames / sec
It is read at a frame rate smaller than c. The fluorescence image signal read from the reading means 30 is supplied to the A / D converter 4.
The signal is A / D converted by 0, output as a digital fluorescence image signal consisting of a digital value, and stored in the arithmetic means 50.

【0035】演算手段50に記憶されたデジタル蛍光像
画像信号は演算手段50内で演算されることなくそのま
ま表示器70に出力され映像信号に変換されて表示され
る。
The digital fluorescence image signal stored in the calculating means 50 is output to the display 70 as it is without being calculated in the calculating means 50, converted into a video signal and displayed.

【0036】ここで、上記フレームレートによってDZ
S20から読み出された画像信号のS/Nが向上する作
用について説明する。
Here, DZ is determined according to the frame rate.
The operation of improving the S / N of the image signal read from S20 will be described.

【0037】図2に示すように、従来の通常の固体撮像
素子から、画像信号を60フレーム/sec近傍のフレ
ームレートで読み出す場合に発生するノイズは、ダーク
ノイズDよりリードノイズRが支配的であり、フレーム
レートが小さくなる(読出時間が長くなる)にしたがっ
てリードノイズRは減少する。したがって60フレーム
/sec近傍のフレームレートにおいてノイズを低減さ
せるにはフレームレートを小さくして(読出時間を長く
して)リードノイズの成分を減少させればよい。すなわ
ち、フレームレートを60フレーム/secから30フ
レーム/secさらに20フレーム/secと小さく
(読出時間を1/60秒から1/30秒さらに1/20
秒と長く)することにより、リードノイズRとダークノ
イズDとの和は図2中の曲線Wに沿って小さくなり、撮
像素子から読み出される画像信号のS/Nを高めること
ができる。
As shown in FIG. 2, the read noise R is more dominant than the dark noise D when the image signal is read out from the conventional ordinary solid-state imaging device at a frame rate near 60 frames / sec. Yes, the read noise R decreases as the frame rate decreases (the readout time increases). Therefore, in order to reduce noise at a frame rate near 60 frames / sec, it is only necessary to reduce the frame rate (extend the readout time) and reduce the read noise component. That is, the frame rate is reduced from 60 frames / sec to 30 frames / sec and further to 20 frames / sec (the readout time is reduced from 1/60 sec to 1/30 sec and 1/20 sec.
2), the sum of the read noise R and the dark noise D decreases along the curve W in FIG. 2, and the S / N of the image signal read from the image sensor can be increased.

【0038】一方、電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像
素子では、図3に示すように、前述のノイズの特性から
明らかなように、60フレーム/sec近傍のフレーム
レートで読み出す場合に発生するノイズはダークノイズ
Dが支配的となり、フレームレートが大きくなる(読出
時間が短くなる)にしたがってダークノイズDが小さく
なるので、60フレーム/sec近傍のフレームレート
においてノイズを少なくするにはフレームレートを大き
くして(読出時間を短かくして)ダークノイズの成分を
減少させればよい。
On the other hand, in the solid-state image pickup device with the charge multiplication shift register, as shown in FIG. 3, as is apparent from the above-described noise characteristics, noise generated when reading at a frame rate near 60 frames / sec. Since the dark noise D becomes dominant and the dark noise D decreases as the frame rate increases (readout time decreases), the frame rate must be increased to reduce noise at a frame rate near 60 frames / sec. In this case, the dark noise component may be reduced by reducing the read time.

【0039】また、フレームレートが大きすぎるとリー
ドノイズRが大きくなるので、フレームレートを60フ
レーム/secより大きく1500フレーム/secよ
り小さくすることによりリードノイズRとダークノイズ
Dとの和を小さく抑えることができる。なお、リードノ
イズRとダークノイズDとの和は図3中の曲線Wで示さ
れる。さらに、図中Pで示されるフレームレートの範
囲、60フレーム/secより大きく300フレーム/
sec以下のフレームレートの範囲では、装置コストを
実用的なレベルに抑えることが可能であり、かつ、従来
に比して高いS/Nを持つ画像信号を取得する十分な効
果を得ることができる。
If the frame rate is too high, the read noise R increases. Therefore, the sum of the read noise R and the dark noise D is suppressed by setting the frame rate to be greater than 60 frames / sec and less than 1500 frames / sec. be able to. Note that the sum of the read noise R and the dark noise D is indicated by a curve W in FIG. Further, the range of the frame rate indicated by P in the figure is 300 frames / sec, which is larger than 60 frames / sec.
Within a frame rate range of less than or equal to sec, the apparatus cost can be suppressed to a practical level, and a sufficient effect of acquiring an image signal having a higher S / N than that of the related art can be obtained. .

【0040】<第2の実施形態>次に、上記第1の実施
形態と同様の手法によって読み出された蛍光像を表す蛍
光像画像信号の値から、パルス状の励起光を照射せずに
上記電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素子によって受
光され光電変換されて読み出された非照射画像信号の値
を減算して減算画像信号を取得する場合について説明す
る。
<Second Embodiment> Next, from the value of the fluorescence image signal representing the fluorescence image read out by the same method as in the first embodiment, the pulse-like excitation light is not irradiated. A case will be described in which the value of the non-irradiation image signal received, photoelectrically converted, and read by the solid-state imaging device with the charge multiplication shift register is subtracted to obtain a subtraction image signal.

【0041】上記第1の実施形態と同様の手法によって
読み出された蛍光像を表す蛍光像画像信号はA/D変換
器40によってA/D変換されてデジタル蛍光像画像信
号として演算手段50に記憶される。
The fluorescent image signal representing the fluorescent image read out by the same method as that of the first embodiment is A / D converted by the A / D converter 40 and converted into a digital fluorescent image signal by the arithmetic means 50. It is memorized.

【0042】つづいて、光源装置11からは励起光を射
出せず、励起光の照射を受けない生体組織1の像がDZ
S20によって受光され光電変換されて非照射画像信号
として取得される。この非照射画像信号はDZS20か
ら上記と同様のフレームレートで読出手段30によって
読み出され、A/D変換器40によってA/D変換され
てデジタル非照射画像信号として演算手段50に記憶さ
れる。このデジタル非照射画像信号は蛍光像画像信号に
混入するノイズ成分(例えば、室内照明光の影響により
取得された画像信号、ダークノイズ、あるいはリードノ
イズ等の励起光の照射を受けて発生した蛍光以外のノイ
ズとして混入する画像信号の成分)を表すものである。
Subsequently, an image of the living tissue 1 which does not emit the excitation light from the light source device 11 and is not irradiated with the excitation light is DZ.
In S20, the light is received, photoelectrically converted, and obtained as a non-irradiated image signal. The non-irradiated image signal is read from the DZS 20 by the reading means 30 at the same frame rate as described above, A / D converted by the A / D converter 40, and stored in the arithmetic means 50 as a digital non-irradiated image signal. The digital non-irradiated image signal is a noise component (for example, an image signal obtained by the influence of room illumination light, dark noise, or fluorescent light other than fluorescent light generated by irradiation with excitation light such as lead noise). (A component of an image signal mixed as noise).

【0043】なお、このときの画像信号の読出時間は、
図4のタイミングチャートに示すように設定されてお
り、DZS20によって受光された蛍光像を蛍光像画像
信号として読み出す読出時間、およびDZS20上に結
像された励起光の照射を受けない生体組織1の像を非照
射画像信号として読み出す読出時間は共に1/120秒
に設定されており、すなわち、60フレーム/secよ
り大きな120フレーム/secでDZS20から画像
信号が読み出されるので、画像信号のS/Nを高めるこ
とができる。
Note that the image signal reading time at this time is:
The reading time is set as shown in the timing chart of FIG. 4 to read out the fluorescence image received by the DZS 20 as a fluorescence image signal, and the reading time of the living tissue 1 not irradiated with the excitation light formed on the DZS 20 is set. The readout time for reading out the image as a non-irradiated image signal is set to 1/120 second, that is, the image signal is read out from the DZS 20 at 120 frames / sec larger than 60 frames / sec. Can be increased.

【0044】演算手段50は、上記のように取得され記
憶されたデジタル蛍光像画像信号からデジタル非照射画
像信号を減算し、よりS/Nの高い蛍光像を表す減算画
像信号を作成して出力する。演算手段50から出力され
た減算画像信号は映像信号に変換されて60フレーム/
secのフレームレートで表示器70に表示される。
The arithmetic means 50 subtracts the digital non-irradiation image signal from the digital fluorescence image signal acquired and stored as described above, and creates and outputs a subtraction image signal representing a fluorescence image having a higher S / N. I do. The subtracted image signal output from the calculating means 50 is converted into a video signal,
It is displayed on the display 70 at a frame rate of sec.

【0045】なお、上記デジタル非照射画像信号は、必
ずしも蛍光像が取得される度に取得する必要はなく、画
像信号に混入するノイズ量が一定であれば、画像信号に
混入するノイズの値を予め測定しておき、この値をデジ
タル非照射画像信号として使用してもよい。
The digital non-irradiated image signal does not necessarily have to be acquired every time a fluorescent image is acquired. If the amount of noise mixed in the image signal is constant, the value of the noise mixed in the image signal is reduced. This value may be measured in advance and this value may be used as a digital non-irradiated image signal.

【0046】<第3の実施形態>次に、連続して読み出
された蛍光像を表す複数の蛍光像画像信号に基づいて上
記第2の実施形態と同様の手法によって作成された複数
の減算画像信号を加算平均して平均減算画像信号を取得
する場合について説明する。
<Third Embodiment> Next, a plurality of subtractions created by a method similar to that of the second embodiment described above based on a plurality of fluorescent image signal signals representing a fluorescent image read continuously. A case where an image signal is added and averaged to obtain an average subtracted image signal will be described.

【0047】上記第2の実施形態と同様の手法によって
読み出された蛍光像画像信号と非照射画像信号とに基づ
いて作成された第1の減算画像信号が演算手段50に記
憶される。
The first subtraction image signal created based on the fluorescence image signal and the non-irradiation image signal read out in the same manner as in the second embodiment is stored in the arithmetic means 50.

【0048】つづいて、上記と同様に作成された第2の
減算画像信号が演算手段50に記憶される。
Subsequently, the second subtraction image signal created in the same manner as described above is stored in the arithmetic means 50.

【0049】演算手段50によって第1の減算画像信号
と第2の減算画像信号とが加算平均され、よりS/Nの
高い蛍光像を表す平均減算画像信号が作成され出力され
る。
The first subtraction image signal and the second subtraction image signal are added and averaged by the arithmetic means 50, and an average subtraction image signal representing a fluorescent image having a higher S / N is created and output.

【0050】ここで、上記平均減算画像信号が作成され
るときに取得される画像信号の読出時間について説明す
る。
Here, the reading time of the image signal obtained when the average subtracted image signal is created will be described.

【0051】図5に示すように、DZS20から蛍光像
画像信号および非照射画像信号を読み出す読出時間は共
に1/240秒(240フレーム/secのフレームレ
ート)に設定されており、上記読み出された蛍光像画像
信号および非照射画像信号に基づいて、減算画像信号が
1/120秒(120フレーム/secの各フレームレ
ート)毎に演算手段50によって作成される。作成され
た2つの減算画像信号はさらに加算平均されて平均減算
画像信号として1/60秒(60フレーム/secの各
フレームレート)毎に演算手段50から出力される。
As shown in FIG. 5, the reading time for reading the fluorescence image signal and the non-irradiation image signal from the DZS 20 is both set to 1/240 second (frame rate of 240 frames / sec). Based on the fluorescence image signal and the non-irradiated image signal, a subtraction image signal is created by the arithmetic unit 50 every 1/120 second (each frame rate of 120 frames / sec). The two generated subtracted image signals are further averaged and output as an average subtracted image signal from the calculating means 50 every 1/60 second (each frame rate of 60 frames / sec).

【0052】上記出力された平均減算画像信号は映像信
号に変換されて60フレーム/secのフレームレート
で表示器70に表示される。
The output average subtracted image signal is converted into a video signal and displayed on the display 70 at a frame rate of 60 frames / sec.

【0053】<第4の実施形態>次に、上記第1の実施
形態と同様の手法によって連続して読み出された複数の
蛍光像を表す蛍光像画像信号を加算平均して加算平均画
像信号を取得する場合について説明する。
<Fourth Embodiment> Next, a fluorescence image signal representing a plurality of fluorescence images read continuously by the same method as in the first embodiment is added and averaged to obtain an averaged image signal. The case of acquiring is described.

【0054】上記第1の実施形態と同様の手法によって
読み出された蛍光像を表す蛍光像画像信号はA/D変換
器40によってA/D変換されて第1のデジタル蛍光像
画像信号として演算手段50に記憶される。
The fluorescent image signal representing the fluorescent image read out by the same method as in the first embodiment is A / D converted by the A / D converter 40 and is calculated as a first digital fluorescent image signal. It is stored in the means 50.

【0055】つづいて、上記と同様に読み出された蛍光
像を表す蛍光像画像信号はA/D変換器40によってA
/D変換されて第2のデジタル蛍光像画像信号として演
算手段50に記憶される。
Subsequently, the fluorescent image signal representing the fluorescent image read out in the same manner as described above is converted into an A / D signal by the A / D converter 40.
/ D converted and stored in the arithmetic means 50 as a second digital fluorescent image signal.

【0056】演算手段50によって第1のデジタル蛍光
像画像信号と第2のデジタル蛍光像画像信号とが加算平
均され、よりS/Nの高い蛍光像を表す加算平均画像信
号が作成され出力される。
The first digital fluorescent image signal and the second digital fluorescent image signal are added and averaged by the arithmetic means 50, and an averaged image signal representing a fluorescent image with a higher S / N is created and output. .

【0057】ここで、上記加算平均画像信号が作成され
るときに取得される画像信号の読出時間について説明す
る。
Here, the reading time of an image signal obtained when the above-mentioned averaged image signal is created will be described.

【0058】図6に示すように、DZS20によって受
光された蛍光像をDZS20から蛍光像画像信号として
読み出す読出時間は1/120秒(120フレーム/s
ecのフレームレート)に設定されている。すなわち、
60フレーム/secより大きな120フレーム/se
cでDZS20から蛍光像画像信号が読み出されるの
で、ダークノイズの発生を抑えることができ、読み出さ
れた蛍光像画像信号のS/Nを高めることができる。D
ZS20から読み出されてA/D変換された第1のデジ
タル蛍光像画像信号と第2のデジタル蛍光像画像信号と
はさらに加算平均されて加算平均画像信号として1/6
0秒(60フレーム/secの各フレームレート)毎に
演算手段50から出力される。
As shown in FIG. 6, the reading time for reading out the fluorescent image received by the DZS 20 as a fluorescent image signal from the DZS 20 is 1/120 seconds (120 frames / s).
ec frame rate). That is,
120 frames / sec larger than 60 frames / sec
Since the fluorescence image signal is read from the DZS 20 at c, the occurrence of dark noise can be suppressed, and the S / N of the read fluorescence image signal can be increased. D
The first digital fluorescent image signal and the second digital fluorescent image signal read from the ZS 20 and A / D converted are further averaged to obtain a 1/6 averaged image signal.
It is output from the calculating means 50 every 0 seconds (each frame rate of 60 frames / sec).

【0059】演算手段50から出力された加算平均画像
信号は映像信号に変換されて60フレーム/secのフ
レームレートで表示器70に表示される。
The averaged image signal output from the arithmetic means 50 is converted into a video signal and displayed on the display 70 at a frame rate of 60 frames / sec.

【0060】<第5の実施形態>次に、照射手段から照
射されるパルス状の光が、互いに異なるスペクトル分布
を持つ2種類以上の光である場合について説明する。
<Fifth Embodiment> Next, a case where the pulsed light emitted from the irradiating means is two or more types of light having different spectral distributions from each other will be described.

【0061】光源装置11から射出された互いに異なる
スペクトル分布を持つパルス状の励起光と近赤外光とが
ライトガイド12を通して互いに異なるタイミングで生
体組織1に照射される。
The living tissue 1 is irradiated with pulsed excitation light and near-infrared light having different spectral distributions emitted from the light source device 11 through the light guide 12 at different timings.

【0062】パルス状の励起光の照射を受けた生体組織
1から発生した蛍光による蛍光像はDZS20によって
受光され光電変換されて蛍光像を表す蛍光像画像信号と
して取得された後、読出手段30によって読み出されA
/D変換器40によってA/D変換されてデジタル蛍光
画像信号として演算手段50に記憶される。
The fluorescent image generated by the fluorescent light generated from the living tissue 1 irradiated with the pulsed excitation light is received by the DZS 20, photoelectrically converted and obtained as a fluorescent image signal representing the fluorescent image. Read A
A / D converted by the / D converter 40 and stored in the arithmetic means 50 as a digital fluorescent image signal.

【0063】一方、パルス状の近赤外光の照射を受けて
生体組織1によって反射された近赤外光像も上記と同様
にデジタル近赤外光像画像信号として演算手段50に記
憶される。
On the other hand, the near-infrared light image reflected by the living tissue 1 after being irradiated with the pulsed near-infrared light is also stored in the arithmetic means 50 as a digital near-infrared light image signal in the same manner as described above. .

【0064】演算手段50は、上記デジタル蛍光像画像
信号とデジタル近赤外光画像信号との比率を求めて規格
化蛍光強度画像信号を作成し出力する。
The calculating means 50 calculates a ratio between the digital fluorescence image signal and the digital near-infrared light image signal to create and output a normalized fluorescence intensity image signal.

【0065】ここで、上記規格化蛍光強度画像信号が作
成されるときに取得される画像信号の読出時間について
説明する。
Here, the reading time of the image signal acquired when the above-mentioned normalized fluorescence intensity image signal is created will be described.

【0066】図7に示すように、DZS20によって受
光された蛍光像をDZS20から蛍光像画像信号として
読み出す読出時間、およびDZS20によって受光され
た近赤外光像をDZS20から近赤外光像画像信号とし
て読み出す読出時間はそれぞれ1/120秒(60フレ
ーム/secのフレームレート)に設定されている。す
なわち、60フレーム/secより大きなフレームレー
トである120フレーム/secでDZS20から画像
信号が読み出されるので、ダークノイズの発生を抑える
ことができ取得される画像信号のS/Nを高めることが
できる。演算手段50から出力された規格化蛍光強度画
像信号は映像信号に変換されて60フレーム/secの
フレームレートで表示器70に表示される。
As shown in FIG. 7, the reading time for reading out the fluorescence image received by the DZS 20 as a fluorescence image signal from the DZS 20 and the near-infrared light image received by the DZS 20 to the near-infrared light image signal The readout times are set to 1/120 seconds (a frame rate of 60 frames / sec). That is, since the image signal is read from the DZS 20 at a frame rate of 120 frames / sec, which is a frame rate larger than 60 frames / sec, the generation of dark noise can be suppressed and the S / N of the obtained image signal can be increased. The standardized fluorescence intensity image signal output from the calculating means 50 is converted into a video signal and displayed on the display 70 at a frame rate of 60 frames / sec.

【0067】なお、照射手段にパルス状の白色光を射出
するフラッシュ・キセノンランプ、およびこのフラッシ
ュ・キセノンランプから射出される光を赤色光、青色
光、緑色光に面順次に分光する分光器を備えた光源をさ
らに備え、上記と同様の手法により表示器70にカラー
画像を表示させるようにしてもよい。
A flash xenon lamp which emits pulsed white light to the irradiation means, and a spectroscope which splits the light emitted from the flash xenon lamp into red light, blue light and green light in a plane-sequential manner. The light source may further be provided, and a color image may be displayed on the display 70 by the same method as described above.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態による蛍光内視鏡装置の概
略構成を示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a fluorescent endoscope apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】一般の撮像素子の読出時間とノイズとの関係を
示す図
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between read time and noise of a general image sensor.

【図3】電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素子の読出
時間とノイズとの関係を示す図
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a read time and noise of a solid-state imaging device with a charge multiplication shift register.

【図4】減算画像信号を作成するときのタイミングチャ
ート
FIG. 4 is a timing chart when creating a subtraction image signal.

【図5】平均減算画像信号を作成するときのタイミング
チャート
FIG. 5 is a timing chart for generating an average subtraction image signal.

【図6】加算平均画像信号を作成するときのタイミング
チャート
FIG. 6 is a timing chart when an averaging image signal is created.

【図7】規格化蛍光強度画像信号を作成するときのタイ
ミングチャート
FIG. 7 is a timing chart when creating a normalized fluorescence intensity image signal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 生体組織 10 照射手段 20 電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素子 30 読出手段 40 A/D変換器 50 演算手段 60 コントローラ 70 表示器 100 蛍光内視鏡装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Living tissue 10 Irradiation means 20 Solid-state image sensor with charge multiplication shift register 30 Reading means 40 A / D converter 50 Operation means 60 Controller 70 Display 100 Fluorescence endoscope device

───────────────────────────────────────────────────── 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) G02B 23/24 G02B 23/24 B 23/26 23/26 D H01L 21/339 H04N 7/18 M 29/762 H01L 29/76 301E H04N 7/18 Fターム(参考) 2H040 BA00 CA06 CA23 GA02 GA05 GA11 4C061 CC06 HH51 LL02 MM01 MM03 NN01 QQ03 QQ04 QQ10 SS05 SS11 SS21 4M118 AA02 AA05 AB01 AB10 BA10 BA30 DD04 FA06 5C024 CX03 EX51 GY41 HX28 HX29 5C054 CB03 CC07 HA12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G02B 23/24 G02B 23/24 B 23/26 23/26 D H01L 21/339 H04N 7/18 M 29 / 762 H01L 29/76 301E H04N 7/18 F term (reference) 2H040 BA00 CA06 CA23 GA02 GA05 GA11 4C061 CC06 HH51 LL02 MM01 MM03 NN01 QQ03 QQ04 QQ10 SS05 SS11 SS21 4M118 AA02 AA05 AB01 AB10 BA10 BA30 DD04X03 EX03 5 5C054 CB03 CC07 HA12

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被写体にパルス状の光を照射し、該被写
体から発生した光あるいは該被写体によって反射された
光による像を電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素子に
よって受光し、光電変換して前記像を表す画像信号を取
得し、該画像信号を60フレーム/secより大きく1
500フレーム/secより小さいフレームレートで読
み出すことを特徴とする電荷増倍シフトレジスタ付固体
撮像素子を用いた撮像方法。
1. An object is irradiated with pulsed light, and an image formed by light emitted from the object or light reflected by the object is received by a solid-state image pickup device with a charge multiplying shift register, and is photoelectrically converted. An image signal representing an image is obtained, and the image signal is set to a value greater than 60 frames / sec.
An imaging method using a solid-state imaging device with a charge multiplication shift register, wherein reading is performed at a frame rate smaller than 500 frames / sec.
【請求項2】 被写体にパルス状の光を照射する照射手
段と、該パルス状の光の照射を受けた前記被写体から発
生した光あるいは該被写体によって反射された光による
像を受光し、光電変換して該像を表す画像信号を取得す
る電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素子と、該電荷増
倍シフトレジスタ付固体撮像素子から60フレーム/s
ecより大きく1500フレーム/secより小さいフ
レームレートで前記画像信号を読み出す読出手段とを備
えたことを特徴とする電荷増倍シフトレジスタ付固体撮
像素子を用いた撮像装置。
2. An irradiating means for irradiating a subject with pulsed light, and receiving an image of light generated from the subject irradiated with the pulsed light or light reflected by the subject, and performing photoelectric conversion. A solid-state imaging device with a charge multiplying shift register for obtaining an image signal representing the image, and 60 frames / s from the solid-state imaging device with the charge multiplying shift register.
reading means for reading the image signal at a frame rate larger than ec and smaller than 1500 frames / sec.
【請求項3】 前記読出手段から読み出された画像信号
を演算する演算手段を備え、該演算手段が、前記読出手
段から読み出された前記像を表す画像信号の値から、前
記パルス状の光を照射せずに前記電荷増倍シフトレジス
タ付固体撮像素子によって受光され光電変換されて前記
読出手段から読み出された画像信号の値を減算して減算
画像信号を取得するものであることを特徴とする請求項
2記載の電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素子を用い
た撮像装置。
3. An arithmetic unit for calculating an image signal read from the reading unit, wherein the calculating unit calculates the pulse signal from the value of the image signal representing the image read from the reading unit. Subtracting the value of the image signal that is received by the solid-state imaging device with the charge multiplication shift register without being irradiated with light, photoelectrically converted, and read from the reading unit to obtain a subtracted image signal. An imaging apparatus using the solid-state imaging device with a charge multiplying shift register according to claim 2.
【請求項4】 前記演算手段が、連続して前記読出手段
から読み出された前記像を表す複数の前記画像信号に基
づいて取得した複数の前記減算画像信号を加算平均して
平均減算画像信号を取得するものであることを特徴とす
る請求項3記載の電荷増倍シフトレジスタ付固体撮像素
子を用いた撮像装置。
4. An average subtracted image signal obtained by averaging a plurality of subtracted image signals obtained based on a plurality of image signals representing the image successively read from the reading unit, wherein the calculating means averages the subtracted image signals. 4. An imaging apparatus using a solid-state imaging device with a charge multiplying shift register according to claim 3, wherein:
【請求項5】 前記読出手段から読み出された画像信号
を演算する演算手段を備え、該演算手段が、連続して前
記読出手段から読み出された前記像を表す複数の前記画
像信号を加算平均して加算平均画像信号を取得するもの
であることを特徴とする請求項2記載の電荷増倍シフト
レジスタ付固体撮像素子を用いた撮像装置。
5. An arithmetic unit for calculating an image signal read from the reading unit, the arithmetic unit adding a plurality of the image signals representing the image continuously read from the reading unit. 3. An image pickup apparatus using a solid-state image pickup device with a charge multiplying shift register according to claim 2, wherein an averaged image signal is obtained by averaging.
【請求項6】 内視鏡に適用したことを特徴とする請求
項2から5のいずれか1項記載の電荷増倍シフトレジス
タ付固体撮像素子を用いた撮像装置。
6. An imaging apparatus using a solid-state imaging device with a charge multiplication shift register according to claim 2, wherein the imaging apparatus is applied to an endoscope.
【請求項7】 前記照射手段から照射される前記パルス
状の光が互いに異なるスペクトル分布を持つ2種類以上
の光であることを特徴とする請求項6記載の電荷増倍シ
フトレジスタ付固体撮像素子を用いた撮像装置。
7. The solid-state image pickup device with a charge multiplying shift register according to claim 6, wherein said pulsed light emitted from said irradiating means is two or more types of light having different spectral distributions from each other. An imaging device using the device.
【請求項8】 前記読出手段が電荷増倍シフトレジスタ
付固体撮像素子から60フレーム/secより大きく3
00フレーム/sec以下のフレームレートで前記画像
信号を読み出すものであることを特徴とする請求項2か
ら7のいずれか1項記載の電荷増倍シフトレジスタ付固
体撮像素子を用いた撮像装置。
8. The method according to claim 1, wherein the readout means is configured to output a signal from the solid-state imaging device with the charge multiplication shift register which is greater than 60 frames / sec.
8. The imaging device using a solid-state imaging device with a charge multiplication shift register according to claim 2, wherein the image signal is read at a frame rate of 00 frames / sec or less.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011062408A (en) * 2009-09-18 2011-03-31 Fujifilm Corp Fluorescent image imaging device
JP2013255813A (en) * 2013-07-17 2013-12-26 Fujifilm Corp Fluorescence image capturing device
JP5639289B2 (en) * 2012-08-07 2014-12-10 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 Scanning endoscope device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011062408A (en) * 2009-09-18 2011-03-31 Fujifilm Corp Fluorescent image imaging device
JP5639289B2 (en) * 2012-08-07 2014-12-10 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 Scanning endoscope device
US9138136B2 (en) 2012-08-07 2015-09-22 Olympus Corporation Scanning endoscope apparatus, image processing apparatus and operation method of image processing apparatus
JP2013255813A (en) * 2013-07-17 2013-12-26 Fujifilm Corp Fluorescence image capturing device

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