JP2011206336A - Endoscopic system - Google Patents

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JP2011206336A JP2010078149A JP2010078149A JP2011206336A JP 2011206336 A JP2011206336 A JP 2011206336A JP 2010078149 A JP2010078149 A JP 2010078149A JP 2010078149 A JP2010078149 A JP 2010078149A JP 2011206336 A JP2011206336 A JP 2011206336A
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Mitsuru Higuchi
充 樋口
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Fujifilm Corp
富士フイルム株式会社
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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an endoscopic system for reducing image strain produced when a CMOS type solid-state imaging element is used.SOLUTION: In the endoscopic system having an electron endoscope having the CMOS type solid-state imaging element, a processor and a light source device having a light source, a global reset signal is supplied to all of pixel lines to start the exposure operation of all of the pixel lines at the same time and, after the elapse of predetermined exposure time, the irradiation of a specimen with illumination light is stopped to complete the exposure operation of all of the pixel lines at the time to thereby to allow the exposure periods of all of the pixel lines to coincide with each other. Then, the charges accumulated in the respective pixel lines at a predetermined field cycle are read in timings successively shifted in a time axis direction at every pixel line.

Description

本発明は、内視鏡先端部にCMOS型固体撮像素子を有する電子内視鏡を備えた内視鏡システムに関する。 The present invention relates to an endoscope system having an electronic endoscope having a CMOS type solid-state imaging device in the endoscope tip portion.

医療分野において、内視鏡システムを利用した医療診断が盛んに行われている。 In the medical field, medical diagnosis using an endoscope system has been actively conducted. 内視鏡システムは、体腔内に挿入される挿入部を備えた電子内視鏡(スコープ)と、電子内視鏡が着脱自在に接続され、電子内視鏡に内蔵された固体撮像素子から出力された撮像信号を受信して画像処理を行い、観察画像をモニタに出力するプロセッサ装置と、電子内視鏡内のライトガイドを通して体腔内を照明する光を発生する光源装置と、を備えて構成される。 The endoscope system output electronic endoscope having an insertion portion to be inserted into a body cavity and (scope), the electronic endoscope is detachably connected, from the solid-state imaging device incorporated in the electronic endoscope by performing image processing by receiving the image pickup signal, configured with a processor device for outputting an observation image on a monitor, a light source device for generating light for illuminating the body cavity through a light guide in the electronic endoscope, the It is.

電子内視鏡に使用される代表的な固体撮像素子としてはCCD(Charge Coupled Device)型撮像素子がある。 Representative solid-state imaging device used in the electronic endoscope is a CCD (Charge Coupled Device) type image sensor. しかしながら、消費電力の問題から近年の急速な多画素化と高速読出し化の要求に応えるのが困難になってきている。 However, that meet the problem of power consumption in the recent demands for rapid number of pixels and the high-speed reading of it has become difficult.

その一方で、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型撮像素子は、低電圧駆動が可能であり、多画素化と高速読出し化の要求に対応することが容易である。 On the other hand, CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type image pickup device is capable of low voltage driving, it is easy to correspond to the requirements of the number of pixels and the high-speed reading of. また、製造工程においてCMOSプロセスを使用でき、同一チップ内に駆動回路や処理回路などの周辺回路を混載することが可能であり、小型化にも有利である。 Further, it is possible to use CMOS process in the manufacturing process, it is possible to mixed peripheral circuits such as driving circuits and processing circuits in the same chip, it is advantageous to downsizing. このことから、近年では、CMOS型撮像素子(以下、CMOSセンサともいう)を備えた電子内視鏡が各種提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, in recent years, CMOS type imaging device electronic endoscope equipped with a (hereinafter also referred to as CMOS sensor) have been proposed (e.g., see Patent Document 1).

一般にCMOS型固体撮像素子の多くは、受光面(撮像面)に複数の画素がマトリクス状に配置されており、電子シャッタの一種であるローリングシャッタにより露光制御が行われる。 Many general the CMOS type solid-state imaging device, a plurality of pixels on the light receiving surface (imaging surface) are arranged in a matrix, exposure control is performed by the rolling shutter is a type of the electronic shutter. 即ち、図11に示すように、画素行毎に時間軸方向に順次ずれたタイミングで、受光面に入射した光を電荷として各画素のフォトセンサに蓄積させる。 That is, as shown in FIG. 11, sequentially shifted timing in the time axis direction for each pixel row, the light incident on the light receiving surface is accumulated in the photo sensor of each pixel as a charge. このような順次露光制御により各画素のフォトセンサに蓄積された電荷は、画素行毎に時間軸方向に順次ずれたタイミングで画素信号として読み出される。 Charges accumulated in the photosensors of each pixel by such sequential exposure control is read as pixel signals sequentially shifted timing in the time axis direction for each pixel row. なお、図11に示した例では、フィールド周期(1垂直同期期間)は1/60秒であり、フィールド周期毎にプログレッシブ走査方式で全画素行の電荷信号が逐次読み出される。 In the example shown in FIG. 11, a field period (1 vertical synchronization period) of 1/60 second, the charge signals of all the pixel rows in the progressive scanning method for each field period are read out sequentially. つまり、固体撮像素子からは1/60秒毎に1フレーム分の画像信号(撮像信号)が出力される。 That is, the image signal of one frame every 1/60 second from the solid-state imaging device (image pickup signal) is outputted.

特開2009−201540号公報 JP 2009-201540 JP

しかしながら、ローリングシャッタによる露光制御が行われるCMOS型固体撮像素子では、図11に示したように露光期間が画素行毎に異なるため、高速で動く被写体を撮像すると、それにより得られる画像が歪むという問題がある。 However, as in the CMOS type solid-state imaging device in which the exposure control by the rolling shutter is performed is different for each exposure period pixel row as shown in FIG. 11, when imaging an object moving at high speed, whereby images obtained is distorted There's a problem.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、CMOS型固体撮像素子を用いたときに生じる撮像画像の歪みを低減した内視鏡システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an endoscope system capable of reducing the distortion of the captured image caused when using a CMOS image sensor.

前記目的を達成するために、第1の本発明に係る内視鏡システムは、マトリクス状に配列された複数の画素を有するCMOS型の固体撮像素子及び被検体を照明する照明光を導光するライトガイドを有する電子内視鏡と、前記固体撮像素子の撮像信号から画像データを生成してモニタに出力するプロセッサ装置と、前記ライトガイドを介して前記被検体を照明する照明光を発する光源を有する光源装置と、を備えた内視鏡システムであって、全画素行の露光動作を同時に開始させるべく全画素行にリセット動作を行わせるリセット信号を供給するリセット信号供給手段と、全画素行の露光動作を同時に終了させるべく前記照明光の前記被検体への照射を停止させる照明光制御手段と、全画素行の露光動作が終了した後、所定のフィールド周期 To achieve the above object, an endoscope system according to the first invention, guides the illumination light to illuminate a solid-state image sensor and the object of the CMOS type having a plurality of pixels arranged in a matrix an electronic endoscope having a light guide, and a processor device that outputs to the monitor generates an image data from the image signal of the solid-state image sensor, or a light source that emits illumination light for illuminating the subject through the light guide a light source device having, an endoscopic system and a reset signal supply means for supplying a reset signal to perform a reset operation in all the pixel rows so as to start exposure operation of all the pixel rows at the same time, all the pixel rows after said illumination light control means for stopping the irradiation of the subject, the exposure operation of all the pixel rows is finished, a predetermined field period of the illumination light in order to terminate the exposure operation at the same time the 各画素行に蓄積された電荷を画素行毎に時間軸方向に順次ずれたタイミングで読み出す読み出し手段と、を備えたことを特徴とする。 Reading means for reading out charges accumulated in each pixel row sequentially shifted timing in the time axis direction for each pixel row, characterized by comprising a.

本発明によれば、リセット信号供給手段及び照明光制御手段によって全画素行の露光期間を一致させることができる。 According to the present invention, it is possible to match the exposure period of all the pixel rows by the reset signal supply means and the illumination light control means. これにより、CMOS型固体撮像素子を用いたときに生じる画像歪みを低減することができる。 Thus, it is possible to reduce image distortion caused when using a CMOS image sensor.

本発明では、前記読み出し手段はプログレッシブ走査方式又はインターレース走査方式による読み出しを行うことが好ましい。 In the present invention, the reading means preferably performs reading by progressive scanning system or the interlace scanning method. プログレッシブ走査方式で読み出しが行われる場合には、高解像な画像が得られるので静止画撮像時に好適である。 If the reading in the progressive scanning method is performed is suitable for still image during capturing the high-resolution image can be obtained. 一方、インターレース走査方式で読み出しが行われる場合には、フィールド周期(垂直同期期間)を短縮化でき、画像の更新頻度が速くなるので動画撮像時に好適である。 On the other hand, if the reading is performed in interlace scanning method can shorten the field period (vertical synchronization period), it is suitable when moving image because the update frequency of the image becomes faster.

本発明では、前記固体撮像素子の動作モードとして、前記読み出し手段がプログレッシブ走査方式による読み出しを行う第1の同時露光モードと、前記読み出し手段が前記第1の同時露光モードの1/n倍(但し、nは2以上の自然数)のフィールド周期でインターレース走査方式による読み出しを行う第2の同時露光モードと、を含み、前記第1の同時露光モードと前記第2の同時露光モードとを切り替えるモード切替手段を備えることが好ましい。 In the present invention, as the operation mode of the solid-state image pickup element, a first simultaneous exposure mode in which said reading means to read according to the progressive scanning method, 1 / n times the reading means first simultaneous exposure mode (where , n represents 2 or more anda second simultaneous exposure mode for reading by interlacing scanning method in the field period of the natural numbers), the first simultaneous exposure mode and the second mode switching for switching between the simultaneous exposure mode it is preferable to provide means.

また、前記固体撮像素子の動作モードとして、各画素行の露光動作が画素行毎に時間軸方向に順次ずれたタイミングで行うとともに、前記読み出し手段が前記第1の同時露光モードと同一のフィールド周期でプログレッシブ走査方式による読み出しを行う順次露光モードを更に含み、前記モード切替手段は、前記第1の同時露光モード、前記第2の同時露光モード、及び前記順次露光モードを切り替え可能であることがより好ましい。 Further, examples of the operation mode of the solid-state imaging device, sequentially performs at shifted timings, the same field period the reading means and the first simultaneous exposure mode to the exposure operation time axis direction for each pixel row of the pixel rows in further comprising a sequential exposure mode reading out by a progressive scanning method, wherein the mode switching means, the first simultaneous exposure mode, the second simultaneous exposure mode, and it is more the can switch the sequential exposure mode preferable.

これらの態様によれば、撮像状況に応じて固体撮像素子の動作モードを切り替えることが可能となり、ユーザーの利便性が向上する。 According to these aspects, it is possible to switch the operation mode of the solid-state imaging device according to the imaging conditions, user convenience is improved.

本発明では、前記照明光手段は、少なくとも各画素行に蓄積された電荷が読み出されている間は前記照明光の前記被検体への照射を停止させることが好ましい。 In the present invention, the illumination light unit, while the charge accumulated in at least each pixel row is read out it is preferable to stop the irradiation of the subject of the illumination light. これによれば、各画素行の読み出し期間中における電荷蓄積を確実に防止することができる。 According to this, it is possible to reliably prevent charge accumulation in the read period of each pixel row.

本発明では、前記リセット信号供給手段は、動画撮像時と静止画撮像時とで前記リセット信号を供給するタイミングを変えることが好ましい。 In the present invention, the reset signal supply means, it is preferred to change the timing of supplying the reset signal in the moving time of imaging and still image capturing. これによれば、撮像状況に応じて露光期間を変化させることができる。 According to this, it is possible to change the exposure period according to the imaging conditions.

また、前記リセット信号供給手段は、前記静止画撮像時には前記動画撮像時よりも前記リセット信号を供給するタイミングを遅くして全画素行の露光期間を短くすることが好ましい。 Further, the reset signal supply means, said still image during imaging it is preferable to shorten the exposure time of all pixels row by slow timing for supplying the reset signal than when the moving image. その際、露光期間の変化に応じて被検体へ照明される照明光の光量を増やすことが好ましい。 At that time, it is preferable to increase the amount of illumination light to be illuminated to a subject in accordance with a change in the exposure period.

また、前記光源はランプ光源であり、前記照明光制御手段は、前記照明光の前記被検体への照射を可能とする開放位置と前記照明光の前記被検体への照明を遮断する遮断位置との間で移動可能に構成されたシャッタ部材の駆動を制御するシャッタ制御手段であることが好ましい。 Further, the light source is a lamp light source, the illumination light control means includes a blocking position for blocking the illumination to the subject in the open position and the illumination light to allow irradiation of the subject of the illumination light it is preferably a shutter control means for controlling the driving of the movably arranged shutter member between. ランプ光源としては、キセノンランプやハロゲンランプなどが好適である。 The lamp light source, a xenon lamp or a halogen lamp is suitable.

また、前記目的を達成するために、第2の本発明に係る内視鏡システムは、マトリクス状に配列された複数の画素を有するCMOS型の固体撮像素子及び被検体を照明する照明光を導光するライトガイドを有する電子内視鏡と、前記固体撮像素子の撮像信号から画像データを生成してモニタに出力するプロセッサ装置と、前記ライトガイドを介して前記被検体を照明する照明光を発する光源を有する光源装置と、を備えた内視鏡システムであって、全画素行の露光動作を同時に開始させるとともに同時に終了させるべく前記光源の発光タイミング及び発光強度を制御可能な光源制御手段と、全画素行の露光動作が終了した後、所定のフィールド周期で各画素行に蓄積された電荷を画素行毎に時間軸方向に順次ずれたタイミングで読み出す読み In order to achieve the above object, an endoscope system according to a second aspect of the present invention, guide the illumination light for illuminating the solid-state imaging device and the object of the CMOS type having a plurality of pixels arranged in a matrix emitting an electronic endoscope having a light guide for the light, and a processor device that outputs to the monitor generates an image data from the image signal of the solid-illumination light for illuminating the subject through the light guide a light source device having a light source, an endoscopic system and a controllable light source control means an emission timing and emission intensity of the light source so as to terminate at the same time with starting the exposure operation of all the pixel rows at the same time, after the exposure operation of all the pixel rows it is completed, reading of read sequentially shifted timings charges accumulated in each pixel row in a predetermined field period in the time axis direction for each pixel row し手段と、を備えたことを特徴とする。 Characterized by comprising means to, a.

本発明によれば、光源制御手段による光源制御によって全画素行の露光期間を一致させることができる。 According to the present invention, it is possible to match the exposure period of all the pixel rows by the light source control of the light source control means. これにより、CMOS型固体撮像素子を用いたときに生じる画像歪みを低減させることができる。 Thus, it is possible to reduce image distortion caused when using a CMOS image sensor.

本発明では、前記読み出し手段はプログレッシブ走査方式又はインターレース走査方式による読み出しを行うことが好ましい。 In the present invention, the reading means preferably performs reading by progressive scanning system or the interlace scanning method. プログレッシブ走査方式で読み出しが行われる場合には、高解像な画像が得られるので静止画撮像時に好適である。 If the reading in the progressive scanning method is performed is suitable for still image during capturing the high-resolution image can be obtained. 一方、インターレース走査方式で読み出しが行われる場合には、フィールド周期(垂直同期期間)を短縮化でき、画像の更新頻度が速くなるので動画撮像時に好適である。 On the other hand, if the reading is performed in interlace scanning method can shorten the field period (vertical synchronization period), it is suitable when moving image because the update frequency of the image becomes faster.

本発明では、前記固体撮像素子の動作モードとして、前記読み出し手段がプログレッシブ走査方式による読み出しを行う第3の同時露光モードと、前記読み出し手段が前記第3の同時露光モードの1/n倍(但し、nは2以上の自然数)のフィールド周期でインターレース走査方式による読み出しを行う第4の同時露光モードと、を含み、前記第3の同時露光モードと前記第4の同時露光モードとを切り替えるモード切替手段を備えることが好ましい。 In the present invention, as the operation mode of the solid-state image pickup element, a third co-exposure mode in which said reading means to read according to the progressive scanning method, 1 / n times the reading means is the third simultaneous exposure modes (except , n represents anda fourth simultaneous exposure mode for reading by interlacing scanning method in the field period of a natural number of 2 or more), the third simultaneous exposure mode and the fourth mode switching for switching between the simultaneous exposure mode it is preferable to provide means.

また、前記固体撮像素子の動作モードとして、各画素行の露光動作が画素行毎に時間軸方向に順次ずれたタイミングで行うとともに、前記読み出し手段が前記第3の同時露光モードと同一のフィールド周期でプログレッシブ走査方式による読み出しを行う順次露光モードを更に含み、前記モード切替手段は、前記第3の同時露光モード、前記第4の同時露光モード、及び前記順次露光モードを切り替え可能であることがより好ましい。 Further, examples of the operation mode of the solid-state imaging device, sequentially performs at shifted timings, the reading means is the third same field period and simultaneous exposure mode to the exposure operation time axis direction for each pixel row of the pixel rows in further comprising a sequential exposure mode reading out by a progressive scanning method, wherein the mode switching means, said third simultaneous exposure mode, the fourth simultaneous exposure mode, and the more it can be switched sequentially exposure mode preferable.

これらの態様によれば、撮像状況に応じて固体撮像素子の動作モードを切り替えることが可能となり、ユーザーの利便性が向上する。 According to these aspects, it is possible to switch the operation mode of the solid-state imaging device according to the imaging conditions, user convenience is improved.

本発明では、前記光源制御手段は、少なくとも各画素行に蓄積された電荷が読み出されている間は前記光源からの発光を停止させることが好ましい。 In the present invention, the light source control means, while the charge accumulated in at least each pixel row is read out it is preferable to stop the light emission from the light source. これによれば、各画素行の読み出し期間中における電荷蓄積を確実に防止することができる。 According to this, it is possible to reliably prevent charge accumulation in the read period of each pixel row.

本発明では、前記光源制御手段は、動画撮像時と静止画撮像時とで前記光源の発光時間を変えることが好ましい。 In the present invention, the light source control unit preferably changes the light emission time of the light source in the moving time of imaging and still image capturing. これによれば、撮像状況に応じて露光期間を変化させることができる。 According to this, it is possible to change the exposure period according to the imaging conditions.

また、前記光源制御手段は、静止画撮像時には前記動画撮像時よりも前記光源の発光時間を短くして全画素行の露光期間を短くすることが好ましい。 Further, the light source control means, at the time of still image capturing is preferably to shorten the exposure period of the short to all pixel rows emission time of the light source than when the moving image. その際、露光期間の変化に応じて光源から発光される照明光の強度を上げることが好ましい。 At that time, it is preferable to increase the intensity of the illumination light emitted from the light source in response to changes in the exposure period.

本発明では、前記光源は半導体光源であることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the light source is a semiconductor light source. 半導体光源としては、LED(発光ダイオード)やLD(レーザーダイオード)などが好適である。 As the semiconductor light source, LED (light emitting diode) or LD (laser diode) is preferable.

また、前記目的を達成するために、第3の発明に係る内視鏡システムは、マトリクス状に配列された複数の画素を有するCMOS型の固体撮像素子及び被検体を照明する照明光を導光するライトガイドを有する電子内視鏡と、前記固体撮像素子の撮像信号から画像データを生成してモニタに出力するプロセッサ装置と、前記ライトガイドを介して前記被検体を照明する照明光を発する光源を有する光源装置と、を備えた内視鏡システムであって、全画素行の露光動作を同時に開始させるべく全画素行にリセット動作を行わせるリセット信号を供給するリセット信号供給手段と、全画素行の露光動作を同時に終了させるべく前記照明光の前記被検体への照射を停止させる照明光制御手段と、全画素行の露光動作を同時に開始させるとともに同時 In order to achieve the above object, an endoscope system according to the third invention, guides the illumination light to illuminate a solid-state image sensor and the object of the CMOS type having a plurality of pixels arranged in a matrix light source that emits an electronic endoscope having a light guide, and a processor device that outputs to the monitor generates an image data from the image signal of the solid-illumination light for illuminating the subject through the light guide to the endoscope system provided with a light source device having a reset signal supply means for supplying a reset signal to perform a reset operation in all the pixel rows so as to start exposure operation of all the pixel rows at the same time, all the pixels simultaneous with and starts the illumination light control means for stopping the irradiation of the subject in order to terminate the exposure operation of the line at the same time the illumination light, an exposure operation of all the pixel rows at the same time 終了させるべく前記光源の発光タイミング及び発光強度を制御可能な光源制御手段と、全画素行の露光動作が終了した後、所定のフィールド周期で各画素行に蓄積された電荷を画素行毎に時間軸方向に順次ずれたタイミングで読み出す読み出し手段と、前記光源の種別を判別する光源判別手段と、を備え、前記固体撮像素子の複数の動作モードとして、前記リセット信号供給手段及び前記照明光制御手段によって露光制御が行われるモードであって、前記読み出し手段がプログレッシブ走査方式による読み出しを行う第1の同時露光モードと、前記読み出し手段が前記第1の同時露光モードの1/n 1倍(但し、n 1は2以上の自然数)のフィールド周期でインターレース走査方式による読み出しを行う第2の同時露光モードと、を含むとと A controllable light source control means an emission timing and emission intensity of the light source so as to terminate after the exposure operation of all the pixel rows is completed, the time for each pixel row of charges accumulated in each pixel row in a predetermined field period reading means for reading sequentially shifted timings in the axial direction, and a light source discriminating means for discriminating a type of the light source, as a plurality of operation modes of the solid-state imaging device, the reset signal supply means and the illumination light control means a mode in which exposure control is performed by a first simultaneous exposure mode in which said reading means to read according to the progressive scanning method, 1 / n 1 times the reading means first simultaneous exposure mode (however, n 1 is to include a second simultaneous exposure mode for reading by interlacing scanning method in the field period of 2 or greater natural number) bets に、前記光源制御手段によって露光制御が行われるモードであって、前記読み出し手段がプログレッシブ走査方式による読み出しを行う第3の同時露光モードと、前記読み出し手段が前記第1の同時露光モードの1/n 2倍(但し、n 2は2以上の自然数)のフィールド周期でインターレース走査方式による読み出しを行う第4の同時露光モードと、を含み、前記光源判別手段で判別された前記光源の種別に応じて、前記複数の動作モードの中から任意の動作モードに切り替えるモード切替手段を備えたことを特徴とする。 In the a mode in which exposure control is performed by the light source control means, and a third co-exposure mode in which said reading means to read according to the progressive scanning method, the reading means of said first simultaneous exposure mode 1 / n 2 times (where, n 2 is a natural number of 2 or more) wherein the fourth simultaneous exposure mode for reading by interlacing scanning method in the field period of, depending on the type of the light source is determined by the source determination means Te, and further comprising a mode switching means for switching to any operation mode from among the plurality of operation modes.

本発明によれば、光源の種別に応じて最適な動作モードに切り替えることができるので、ユーザーの利便性が向上する。 According to the present invention, it is possible to switch to an optimum operation mode according to the type of light source, user convenience is improved.

本発明によれば、全画素行の露光期間を一致させることができるので、CMOS型固体撮像素子を用いたときに生じる画像歪みを低減することができる。 According to the present invention, it is possible to match the exposure period of all the pixel rows, it is possible to reduce image distortion caused when using a CMOS image sensor.

内視鏡システムの概略構成を示した全体構成図 Overall configuration diagram showing a schematic configuration of an endoscope system 電子内視鏡の先端部を示した正面図 Front view of the leading end of the electronic endoscope 電子内視鏡の先端部を示した側面断面図 Side cross-sectional view showing the distal end portion of an electronic endoscope 内視鏡システムの制御系を示したブロック図 Block diagram showing a control system of the endoscope system 固体撮像素子の動作モードの一例を示したタイミングチャート図 Timing chart showing an example of the operation mode of the solid-state imaging device 固体撮像素子の動作モードの他の例を示したタイミングチャート図 Timing chart showing another example of the operation mode of the solid-state imaging device 固体撮像素子の動作モードの更に他の例を示したタイミングチャート図 Furthermore timing chart showing another example of the operation mode of the solid-state imaging device 第2の実施形態に係る固体撮像素子の動作モードの一例を示したタイミングチャート図 Timing chart showing an example of the operation mode of the solid-state imaging device according to the second embodiment 第2の実施形態に係る固体撮像素子の動作モードの他の例を示したタイミングチャート図 Timing chart showing another example of the operation mode of the solid-state imaging device according to the second embodiment 第3の実施形態に係る内視鏡システムの制御系を示したブロック図 Block diagram showing a control system of the endoscope system according to a third embodiment 従来のCMOS型固体撮像素子の動作の一例を示したタイミングチャート図 Timing chart showing an example of operation of a conventional CMOS-type solid-state imaging device

以下、添付図面に従って本発明に係る内視鏡システムの好ましい実施の形態について詳説する。 Hereinafter will be described in detail preferred embodiments of an endoscope system according to the present invention with reference to the accompanying drawings.

(第1の実施形態) (First Embodiment)
まず、本発明に係る内視鏡システムの第1の実施形態について説明する。 First, a description will be given of a first embodiment of the endoscope system according to the present invention.

〔内視鏡システムの全体構成〕 [Overall configuration of an endoscope system]
図1は本実施形態に係る内視鏡システムの概略構成を示した全体構成図である。 Figure 1 is an overall configuration diagram showing a schematic configuration of an endoscope system according to this embodiment. 図1に示すように、本実施形態の内視鏡システム10は、電子内視鏡12、プロセッサ装置14、光源装置16などから構成される。 As shown in FIG. 1, an endoscope system 10 of the present embodiment, the electronic endoscope 12, a processor device 14, and the like light source device 16. 電子内視鏡12は、患者(被検体)の体腔内に挿入される可撓性の挿入部20と、挿入部20の基端部分に連設された操作部22と、プロセッサ装置14及び光源装置16に接続されるユニバーサルコード24とを備えている。 The electronic endoscope 12 comprises a flexible insertion section 20 to be inserted into a body cavity of a patient (subject), an operating section 22 provided continuously to the proximal portion of the insertion portion 20, the processor device 14 and the light source and a universal cord 24 connected to the device 16.

挿入部20の先端には、体腔内撮影用の撮像チップ(撮像装置)54(図3参照)などが内蔵された先端部26が連設されている。 The distal end of the insertion portion 20, the distal end portion 26 of an imaging chip for body cavity captured (image capturing apparatus) 54 (see FIG. 3) is built is continuously provided. 先端部26の後方には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部28が設けられている。 Behind the front end portion 26, the curved portion 28 is provided with a number of linked curving segments. 湾曲部28は、操作部22に設けられたアングルノブ30が操作されて、挿入部20内に挿設されたワイヤが押し引きされることにより、上下左右方向に湾曲動作する。 Curved portion 28 is an angle knob 30 provided on the operation unit 22 is operated, by inserted by wire is pushed and pulled in the insertion portion 20 and bending operation in the vertical and horizontal directions. これにより、先端部26が体腔内の所望の方向に向けられる。 Thus, the distal end portion 26 is directed in a desired direction in the body cavity.

ユニバーサルコード24の基端は、コネクタ36に連結されている。 The proximal end of the universal cord 24 is connected to the connector 36. コネクタ36は、複合タイプのものであり、コネクタ36にはプロセッサ装置14が接続される他、光源装置16が接続される。 Connector 36 is of a complex type, the connector 36 except that the processor device 14 is connected, the light source device 16 is connected.

プロセッサ装置14は、ユニバーサルコード24内に挿通されたケーブル68(図3参照)を介して電子内視鏡12に給電を行い、撮像チップ54の駆動を制御するとともに、撮像チップ54からケーブル68を介して伝送された撮像信号を受信し、受信した撮像信号に各種信号処理を施して画像データに変換する。 Processor unit 14 performs power supply to the electronic endoscope 12 via a cable 68 inserted through the universal cord 24 (see FIG. 3) controls the driving of the imaging chip 54, the cable 68 from the imaging chip 54 via receiving a captured signal transmitted into image data by performing various kinds of signal processing to the imaging signal received. プロセッサ装置14で変換された画像データは、プロセッサ装置14にケーブル接続されたモニタ38に内視鏡画像として表示される。 The converted image data in the processor device 14 is displayed as an endoscopic image on the cabled monitor 38 to the processor unit 14. また、プロセッサ装置14は、コネクタ36を介して光源装置16と電気的に接続され、内視鏡システム10の動作を統括的に制御する。 The processor device 14 is electrically connected to the light source device 16 through the connector 36 generally controls the operation of the endoscope system 10.

〔電子内視鏡の先端部の構成〕 Configuration of the distal end portion of an electronic endoscope]
図2は電子内視鏡12の先端部26を示した正面図である。 Figure 2 is a front view showing the distal end portion 26 of the electronic endoscope 12. 図2に示すように、先端部26の先端面26aには、観察窓40、照明窓42、鉗子出口44、及び送気・送水用ノズル46が設けられている。 As shown in FIG. 2, the distal end surface 26a of the distal end portion 26, an observation window 40, illumination windows 42, a forceps outlet 44, and air and water supply nozzle 46 is provided. 観察窓40は、先端部26の片側中央に配置されている。 Observation window 40 is disposed on one side center of the tip portion 26. 照明窓42は、観察窓40に関して対称な位置に2個配され、体腔内の被観察部位に光源装置16からの照明光を照射する。 Illumination window 42, two disposed at symmetrical positions with respect to the observation window 40 to irradiate the illumination light from the light source device 16 to the target site in a body cavity. 鉗子出口44は、挿入部20内に配設された鉗子チャンネル70(図3参照)に接続され、操作部22に設けられた鉗子口34(図1参照)に連通している。 Forceps outlet 44 is connected to the forceps channel 70 disposed in the insertion portion 20 (see FIG. 3) communicates with the operation unit forceps opening 34 provided in the 22 (see FIG. 1). 鉗子口34には、注射針や高周波メスなどが先端に配された各種処置具が挿通され、各種処置具の先端が鉗子出口44から露呈される。 The forceps opening 34, various treatment instruments such as needles and the high-frequency scalpel is disposed at the tip is inserted, the tip of the various treatment instruments are exposed from the forceps outlet 44. 送気・送水用ノズル46は、操作部22に設けられた送気・送水ボタン32(図1参照)の操作に応じて、光源装置16に内蔵された送気・送水装置から供給される洗浄水や空気を、観察窓40や体腔内に向けて噴射する。 Gas supply and water supply nozzle 46 is cleaned in response to operation of the operation unit 22 gas supply and water supply button provided 32 (see FIG. 1), is supplied from the gas supply and water supply device incorporated in the light source device 16 water or air, is injected toward the observation window 40 and the body cavity.

図3は電子内視鏡12の先端部26を示した側面断面図である。 Figure 3 is a side sectional view showing a distal end portion 26 of the electronic endoscope 12. 図3に示すように、観察窓40の奥には、体腔内の被観察部位の像光を取り込むための対物光学系50を保持する鏡筒52が配設されている。 As shown in FIG. 3, the back of the observation window 40, a lens barrel 52 holding the objective optical system 50 for taking in image light of the observed portion in a body cavity is disposed. 鏡筒52は、挿入部20の中心軸に対物光学系50の光軸が平行となるように取り付けられている。 Barrel 52, the optical axis of the objective optical system 50 to the central axis of the insertion portion 20 is mounted so as to be parallel. 鏡筒52の後端には、対物光学系50を経由した被観察部位の像光を、略直角に曲げて撮像チップ54に向けて導光するプリズム56が接続されている。 The rear end of the lens barrel 52, the image light of the observed site via the objective optical system 50, a prism 56 for light guide toward the imaging chip 54 by bending at a substantially right angle is connected.

撮像チップ54は、CMOS型の固体撮像素子58と、固体撮像素子58の駆動及び信号の入出力を行う周辺回路60とが一体形成されたモノリシック半導体(いわゆるCMOSセンサチップ)であり、支持基板62上に実装されている。 Imaging chip 54 includes a solid-state imaging device 58 of the CMOS type, and a peripheral circuit 60 for inputting and outputting drive and signals of the solid-state imaging device 58 is integrally formed monolithic semiconductor (so-called CMOS sensor chip), the supporting substrate 62 It is mounted on the top. 固体撮像素子58の撮像面58aは、プリズム56の出射面と対向するように配置されている。 Imaging surface 58a of the solid-state imaging device 58 is arranged so as to emit surface facing the prism 56. 撮像面58a上には、矩形枠状のスペーサ63を介して矩形板状のカバーガラス64が取り付けられている。 On the imaging surface 58a, a rectangular plate-like cover glass 64 through the rectangular frame-like spacer 63 is mounted. 撮像チップ54、スペーサ63、及びカバーガラス64は、接着剤を介して組み付けられている。 Imaging chip 54, the spacer 63 and the cover glass 64, it is assembled with an adhesive. これにより、塵埃などの侵入から撮像面58aが保護されている。 Thus, the imaging surface 58a is protected from intrusion of dust or the like.

挿入部20の後端に向けて延設された支持基板62の後端部には、複数の入出力端子62aが支持基板62の幅方向に並べて設けられている。 The rear end portion of the support substrate 62 which extends toward the rear end of the insertion portion 20, is provided with a plurality of input and output terminals 62a are arranged in the width direction of the support substrate 62. 入出力端子62aには、ユニバーサルコード24を介してプロセッサ装置14との各種信号の遣り取りを媒介するための信号線66が接合されており、入出力端子62aは、支持基板62に形成された配線やボンディングパッド等(図示せず)を介して撮像チップ54内の周辺回路60と電気的に接続されている。 The output terminal 62a, a signal line 66 for mediating exchange of various signals is joined with the processor device 14 through the universal cord 24, input-output terminals 62a are formed wiring in the support substrate 62 It is electrically connected to the peripheral circuit 60 in the imaging chip 54 through and bonding pads (not shown). 信号線66は、可撓性の管状のケーブル68内にまとめて挿通されている。 Signal line 66 is inserted together in the cable 68 of the flexible tubular. ケーブル68は、挿入部20、操作部22、及びユニバーサルコード24の各内部を挿通し、コネクタ36に接続されている。 Cable 68, the insertion portion 20, inserted through the inside of the operation portion 22, and the universal cord 24 is connected to the connector 36.

また、図示は省略したが、照明窓42の奥には、照明部が設けられている。 Further, although not shown, the back of the illumination window 42, the illumination section is provided. 照明部には、光源装置16からの照明光を導くライトガイドの出射端が配されている。 The illumination unit, a light guide exit end for guiding the illumination light from the light source device 16 is arranged. ライトガイドは、ケーブル68と同様に、挿入部20、操作部22、及びユニバーサルコード24の各内部を挿通し、コネクタ36に入射端が接続されている。 Light guide, similar to the cable 68, the insertion portion 20, inserted through the inside of the operation portion 22, and the universal cord 24, the incident end is connected to the connector 36.

〔内視鏡システムの制御系の構成〕 [Configuration of Control System of the endoscope system]
図4は内視鏡システム10の制御系を示したブロック図である。 Figure 4 is a block diagram showing a control system of the endoscope system 10. 図4に示すように、電子内視鏡12の先端部26には、固体撮像素子58、アナログ信号処理回路(AFE)72、TG78、及びCPU80が設けられている。 As shown in FIG. 4, the distal end portion 26 of the electronic endoscope 12, the solid-state imaging device 58, an analog signal processing circuit (AFE) 72, TG78, and CPU80 is provided.

TG78は、CPU80の制御に基づき、固体撮像素子58の駆動パルス(垂直/水平走査パルス、リセットパルス等)とAFE72用の同期パルスとを発生する。 TG78 based on the control of the CPU 80, generates a drive pulse (vertical / horizontal scanning pulse, reset pulse and the like) of the solid-state imaging device 58 and a sync pulse for AFE72 with. 固体撮像素子58は、TG78から入力される駆動パルスにより駆動され、対物光学系50を介して結像された光学像を光電変換して撮像信号として出力する。 The solid-state imaging device 58 is driven by a drive pulse inputted from TG78, and outputs as an imaging signal an optical image formed through the objective optical system 50 and photoelectrically converted.

固体撮像素子58の撮像面58aには、多数の画素がマトリクス状に配置されており、各画素にはそれぞれフォトセンサ(光電変換素子)が設けられている。 The imaging surface 58a of the solid-state imaging device 58 includes a plurality of pixels are arranged in a matrix, the photo respectively in each pixel sensor (photoelectric conversion element) is provided. 固体撮像素子58の撮像面58aに入射した光は各画素のフォトセンサに電荷として蓄積される。 Light incident on the imaging surface 58a of the solid-state imaging device 58 is stored as electric charges in the photosensors in the respective pixels. そして、垂直走査回路及び水平走査回路(いずれも不図示)による垂直方向と水平方向の走査によって、各画素のフォトセンサに蓄積された電荷は画素信号として順次読み出され、所定のフレームレートで撮像信号として出力される。 Then, the scanning of the vertical and horizontal direction by the vertical scanning circuit and a horizontal scanning circuit (both not shown), the charge accumulated in the photosensors of each pixel is sequentially read as a pixel signal, captured at a predetermined frame rate It is output as a signal.

なお、図示は省略するが、固体撮像素子58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カラーフィルタ)を備えた単板カラー撮像方式の固体撮像素子である。 Although not shown, the solid-state imaging device 58, a color filter of plural color segments (for example, primary-colors filter of Bayer arrangement) which is a solid-state imaging device of the single-plate color imaging system equipped with.

また、固体撮像素子58を構成する各画素の回路構成としては従来周知であり、例えば3トランジスタ構成や4トランジスタ構成などの一般的な構成を適用することが可能であり、ここでは説明を省略する。 Further, as a circuit configuration of each pixel constituting the solid-state imaging device 58 is well known prior art, it is possible to apply a general configuration such as, for example, a three-transistor configuration or 4-transistor configuration, a description thereof will be omitted .

AFE72は、相関二重サンプリング(CDS)回路、自動ゲイン回路(AGC)、及びA/D変換器により構成されている。 AFE72 is correlated double sampling (CDS) circuit is constituted by an automatic gain circuit (AGC), and A / D converter. CDS回路は、固体撮像素子58から出力される撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、固体撮像素子58で生じるリセット雑音及びアンプ雑音の除去を行う。 CDS circuit performs a correlated double sampling processing on the imaging signals output from the solid-state imaging device 58, to remove the reset noise and amplification noise produced in the solid-state imaging device 58. AGCは、CDS回路によりノイズ除去が行われた撮像信号を、CPU80から指定されたゲイン(増幅率)で増幅する。 AGC is an imaging signal noise elimination in the CDS circuit is amplified by a specified gain from CPU 80 (amplification factor). A/D変換器は、AGCにより増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタル信号に変換して出力する。 A / D converter, an image signal amplified by the AGC, and outputs the converted into a predetermined number of bits of the digital signal. AFE72でデジタル化されて出力された撮像信号(デジタル撮像信号)は、コネクタ36を介してプロセッサ装置14に入力される。 Digitized by an image pickup signal output by AFE72 (digital imaging signal) is inputted to the processor device 14 through the connector 36.

プロセッサ装置14は、CPU82、ROM84、RAM85、画像処理回路(DSP)86、及び表示制御回路88を備えている。 Processor unit 14 includes a CPU 82, ROM 84, RAM 85, image processing circuit (DSP) 86 and a display control circuit 88,.

CPU82、プロセッサ装置14内の各部を制御するとともに、内視鏡システム10の全体を統括的に制御する。 CPU 82, and it controls each section of the processor unit 14, controls the overall endoscopic system 10.

ROM84には、プロセッサ装置14の動作を制御するための各種プログラムや制御用データ(後述する動作モードなど)が記憶される。 The ROM 84, various programs and control data for controlling the operation of the processor unit 14 (such as an operation mode to be described later) is stored. また、RAM85には、CPU82により実行されるプログラムやデータなどが一時記憶される。 Further, the RAM 85, programs and data executed by the CPU82 is temporarily stored.

DSP86は、CPU82の制御に基づき、AFE72から入力された撮像信号に対し、色補間、色分離、色バランス調整、ガンマ補正、画像強調処理等を施し、画像データを生成する。 DSP86 based on the control of the CPU 82, with respect to the imaging signal input from AFE72, color interpolation, color separation, color balance adjustment, gamma correction, performs image enhancement processing or the like to generate image data. DSP86から出力された画像データは表示制御回路88に入力される。 The image data outputted from the DSP86 is input to the display control circuit 88.

表示制御回路88は、DSP86から入力された画像データを、モニタ38に対応した信号形式に応じた映像信号に変換してモニタ38に出力する。 The display control circuit 88 outputs the image data input from the DSP 86, and converted into a video signal corresponding to the signal format corresponding to the monitor 38 to the monitor 38.

操作部90は、固体撮像素子58の動作モードを選択又は切り替えるためのボタン(モード切替ボタン)、その他ユーザーが指示を入力するための各種ボタンを含む。 Operation unit 90 includes various buttons for button operation mode selection or switch for a solid-state imaging device 58 (mode switching button), and other user inputs an instruction.

光源装置16は、光源100、集光レンズ102、メカニカルシャッタ104、シャッタ駆動回路106、絞り機構108、絞り駆動回路110、光源駆動回路112、及びCPU114を備えている。 Light source device 16 includes a light source 100, condenser lens 102, a mechanical shutter 104, shutter driving circuit 106, the diaphragm mechanism 108, the aperture drive circuit 110, the light source driving circuit 112, and a CPU 114.

CPU114は、プロセッサ装置14のCPU82と通信し、シャッタ駆動回路106、絞り駆動回路110、及び光源駆動回路112の制御を行う。 CPU114 communicates with CPU82 of the processor unit 14, a shutter driving circuit 106, the aperture drive circuit 110, and controls the light source drive circuit 112.

光源100は、キセノンランプやハロゲンランプなどのランプ光源からなり、光源駆動回路112によりON/OFF制御される。 Light source 100 consists of a lamp light source such as a xenon lamp or a halogen lamp is ON / OFF controlled by the light source drive circuit 112. ランプ光源として、水銀ランプ、メタルハライドランプなどを適用することも可能である。 As the lamp light source, it is also possible to apply a mercury lamp, a metal halide lamp.

絞り機構108は、光源100の光射出側に配置され、集光レンズ102に入射される光量を増減させる。 Stop mechanism 108 is disposed in front of the light source 100 increases or decreases the amount of incident light 102. なお、絞り機構108は、絞り駆動回路110により開閉制御される。 Incidentally, the diaphragm mechanism 108 is opened and closed controlled by a diaphragm drive circuit 110.

集光レンズ102は、絞り機構108を通過した光を集光して、光源装置16に接続された電子内視鏡12のライトガイド120の入射端に導く。 Condenser lens 102, the diaphragm condenses the light passing through the mechanism 108, leading to the entrance end of the light guide 120 of the light source device 16 is connected to the electronic endoscope 12. ライトガイド120は、電子内視鏡12の基端から先端部26まで挿通され、出射端が前述の各照明窓42に接続されている。 The light guide 120 is inserted from the proximal end of the electronic endoscope 12 to the distal end 26, exit end is connected to the respective illumination windows 42 mentioned above.

メカニカルシャッタ104は、集光レンズ102で集光された光の光路を遮断する位置(遮断位置)と開放する位置(開放位置)との間で移動可能に構成されたシャッタ部材であり、シャッタ駆動回路106により駆動制御される。 Mechanical shutter 104 is a shutter member movably configured between a position blocking the optical path of the condensed by the condenser lens 102 light (blocking position) to the open position (open position), the shutter driving It is driven and controlled by the circuit 106. メカニカルシャッタ104としては、例えば円板上に開口部と遮光部が形成されたロータリーシャッタなどを適用することができる。 The mechanical shutter 104, can be applied such as a rotary shutter shielding portion and an opening is formed, for example, on disc. なお、ロータリーシャッタについては従来周知の構成であるので説明を省略する。 Incidentally, the description thereof will be omitted since it is well known conventionally configured for rotary shutter.

上記のように構成された内視鏡システム10で体腔内を観察する際には、電子内視鏡12、プロセッサ装置14、光源装置16、及びモニタ38の電源をオンにして、電子内視鏡12の挿入部20を体腔内に挿入し、光源装置16からの照明光で体腔内を照明しながら、固体撮像素子58により撮像される体腔内の画像をモニタ38で観察する。 When observing the body cavity with the endoscope system 10 constructed as described above, the electronic endoscope 12, a processor device 14, a light source device 16, and to turn on the monitor 38, an electronic endoscope the insertion portion 20 of the 12 is inserted into a body cavity, while illuminating the body cavity with illumination light from the light source device 16, to observe the image in the body cavity captured by the monitor 38 by the solid-state imaging device 58.

固体撮像素子58から出力された撮像信号は、AFE72で各種処理が施された後、プロセッサ装置14のDSP86に入力される。 The imaging signal output from the solid-state imaging device 58 is subjected to various processing is applied by AFE72, is input to the DSP86 processor device 14. DSP86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。 In DSP 86, various signal processing is performed on the input image signal, the image data is generated. DSP86で生成された画像データは、表示制御回路88に入力される。 Image data generated by the DSP86 is input to the display control circuit 88. 表示制御回路88では、入力された画像データをモニタ38の表示形式に対応した変換処理が施され、映像信号が生成される。 The display control circuit 88, the conversion processing corresponding to the display format of the monitor 38 the input image data is subjected, the video signal is generated. 表示制御回路88で生成された映像信号はモニタ38へ出力される。 Image signal generated by the display control circuit 88 is output to the monitor 38. これにより、画像データがモニタ38に内視鏡画像として表示される。 Thus, the image data is displayed as an endoscopic image on a monitor 38.

〔固体撮像素子の動作モード〕 [Operation mode of the solid-state imaging device]
本実施形態では、固体撮像素子58の動作モード(撮像モード)として、全画素行の露光期間を一致させる露光制御が行われるモードを備えている。 In the present embodiment, as the operation mode of the solid-state imaging device 58 (imaging mode), a mode in which the exposure control to match the exposure period of all the pixel rows is performed. 以下、本実施形態における固体撮像素子58の動作モードについて説明する。 Hereinafter, the operation mode of the solid-state imaging device 58 in the present embodiment.

<第1の同時露光モード> <First simultaneous exposure mode of>
図5は固体撮像素子58の動作モードの一例を示したタイミングチャート図である。 Figure 5 is a timing chart showing an example of an operation mode of the solid-state imaging device 58.

図5に示した動作モード(第1の同時露光モード)では、全画素行にグローバルリセット信号が供給される。 Operation Mode In (first simultaneous exposure mode) shown in FIG. 5, the global reset signal is supplied to all the pixel rows. グローバルリセット信号は、垂直同期信号がONになった後、所定の時間が経過したタイミングでONになる。 Global reset signal after the vertical synchronization signal is turned ON, it turned ON at the timing when a predetermined time has elapsed. グローバルリセット信号がONになると、各画素のフォトセンサに蓄積された電荷はリセットされ、電荷蓄積を可能な状態となる。 If the global reset signal is turned ON, the charge accumulated in the photosensors of each pixel is reset, a state capable of charge storage.

一方、光源装置16は一定周期で被検体への照明光の照射/非照射を繰り返すように制御される。 On the other hand, the light source device 16 is controlled so as to repeat the irradiation / non-irradiation of the illumination light to a subject at a constant period. 図5に示すように、シャッタ駆動回路106からメカニカルシャッタ104に供給されるシャッタ駆動信号は所定周期でON(ハイレベル)とOFF(ローレベル)を繰り返す。 As shown in FIG. 5, a shutter drive signal supplied from the shutter drive circuit 106 to the mechanical shutter 104 repeats ON (high level) OFF (the low level) at a predetermined cycle. シャッタ駆動信号がONになると、メカニカルシャッタ104は遮断位置に移動して、光源装置16は照明光を照明不能な非照射状態となる。 When the shutter drive signal is turned ON, go to the mechanical shutter 104 is shut-off position, the light source device 16 is in a non-irradiation state incapable illuminating illumination light. 一方、シャッタ駆動信号がOFFになると、メカニカルシャッタ104は開放位置に移動して、光源装置16は照明光を照射可能な照射状態となる。 On the other hand, when the shutter drive signal is OFF, the mechanical shutter 104 is moved to the open position, the light source device 16 is an irradiation state capable of irradiating illuminating light.

シャッタ駆動信号は、グローバルリセット信号がONになるタイミングよりも前にONからOFFに切り替わり、メカニカルシャッタ104を開放位置に移動させ、光源装置16を照射状態にする。 Shutter drive signal, the global reset signal is switched from ON to OFF before the timing when the ON, moves the mechanical shutter 104 to the open position, the light source device 16 to the irradiation state. したがって、グローバルリセット信号がONになると、光源装置16から照明される照明光によって全画素行の露光動作が同時に開始される。 Therefore, the global reset signal is turned ON, the exposure operation of all the pixel rows by the illumination light illuminated from the light source device 16 is started simultaneously.

その後、露光時間に応じた所定のタイミングで、シャッタ駆動信号はOFFからONに切り替わり、メカニカルシャッタ104を遮断位置に移動させる。 Then, at a predetermined timing corresponding to the exposure time, the shutter drive signal is switched to ON from OFF, to move the mechanical shutter 104 to the blocking position. これにより、光源装置16は非照射状態となり、全画素行の露光動作が同時に終了する。 Thus, the light source device 16 becomes non-irradiation state, the exposure operation of all the pixel rows are simultaneously finished.

以上の動作により、全画素行の露光動作の開始と終了は同時に行われ、全画素行の露光期間は一致するようになる。 With the above operation, the start and end of the exposure operation of all the pixel rows are simultaneously performed, the exposure period of all the pixel rows is to match.

シャッタ駆動信号がOFFからONに切り替わった後(即ち、全画素行の露光動作が終了した後)、垂直同期信号がONになったタイミングで全画素行の蓄積電荷(画素信号)が順次読み出される。 After the shutter drive signal is switched to ON from OFF (i.e., after the exposure operations of all the pixel rows is completed), the accumulated charge of all the pixel rows at the timing the vertical synchronization signal is turned ON (pixel signal) is read out sequentially .

図5に示した例では、フィールド周期(垂直同期期間)は1/30秒であり、フィールド周期毎に全画素行の画素信号(蓄積電荷)がプログレッシブ走査方式により逐次読み出される。 In the example shown in FIG. 5, the field period (vertical synchronization period) is 1/30 second, the pixel signals of all the pixel rows in each field period (accumulated charge) is sequentially read by the progressive scanning system. したがって、固体撮像素子58からは1/30秒毎に1フレーム(=1フィールド)分の撮像信号が出力される。 Thus, 1 frame (= 1 field) imaging signal every 1/30 seconds from the solid-state imaging device 58 is outputted. つまり、第1の同時露光モードでは、フレームレートは30fpsである。 That is, in the first simultaneous exposure mode, the frame rate is 30fps.

こうして全画素行の読出しが終了した後、シャッタ駆動信号はONからOFFに切り替わり、メカニカルシャッタ104は開放位置に移動し、光源装置16は照射状態となる。 After thus reading of all the pixel rows is completed, the shutter drive signal is switched to OFF from ON, the mechanical shutter 104 is moved to the open position, the light source device 16 becomes illuminated state. その後、グローバルリセット信号がONになり、同様の動作が繰り返される。 Thereafter, the global reset signal is ON, the same operation is repeated.

第1の同時露光モードによれば、全画素行の露光期間が一致するように露光制御が行われるので、高速で動く被写体を撮像しても、ローリングシャッタによる露光制御が行われたときのような画像歪みは生じない。 According to the first simultaneous exposure mode, the exposure control so that the exposure periods of all the pixel rows match is made, even when imaging a subject moving at high speed, such as when the exposure control by the rolling shutter is performed an image distortion does not occur.

また、本モードによれば、グローバルリセット信号がONになるタイミングを可変させることにより、動画や静止画などの撮像状況に応じて露光期間(即ち、シャッタ速度)を適宜変化させることができる。 Further, according to this mode, by varying the timing of the global reset signal is turned ON, it is possible to appropriately change the exposure period (i.e., shutter speed) according to the imaging conditions, such as moving images and still images.

特に、本モードでは、静止画撮像時と動画撮像時とでグローバルリセット信号がONなるタイミングを変化させる態様が好ましい。 In particular, in the present mode may include a mode where the global reset signal to change the timing at which ON in the still image capturing time and the moving time of imaging is preferred. 高速で移動する被写体を静止画撮像する場合、露光期間が長く(即ち、シャッタ速度が遅く)設定されていると、動画撮像時に比べて被写体のブレが顕著に現れてしまう。 If still image capturing a subject moving at high speed, the exposure period is longer as (i.e., the shutter speed is slow) is set, blur of the subject may appear noticeably in comparison with the time of moving image shooting. このため、静止画撮像時には、動画撮像時に比べてグローバルリセット信号がONになるタイミングを遅くして露光期間を短く(即ち、シャッタ速度を速く)するとともに、光源装置16の絞り機構108を開いて光量を増加させる。 Therefore, at the time of still image capturing, shorten the exposure time to slow down the timing of the global reset signal is turned ON than that in the moving image (i.e., a shutter speed faster) as well as by opening the throttle mechanism 108 of the light source device 16 increase the amount of light. これにより、高速で動く被写体を静止画で撮像する場合でも、高速シャッタによりブレのない撮像が可能となる。 Thus, even when capturing an object moving at high speed in a still image, it is possible to free imaging blur by high-speed shutter.

<第2の同時露光モード> <Second simultaneous exposure mode of>
上述した第1の同時露光モードでは、フィールド周期毎にプログレッシブ走査方式により全画素行の読み出しが逐次行われるため、画像の解像度は高く、静止画撮像には適しているものの、全画素行の読み出しに時間がかかってしまい、動画撮像に適さないことも想定される。 In the first simultaneous exposure mode described above, since the reading of all the pixel rows are sequentially performed by progressive scanning system for each field period, the resolution of the image is high, although suitable for still image capturing, for all the pixels row readout it takes time, is also envisioned that unsuitable for moving image shooting. そこで、本実施形態では、第1の同時露光モードよりも動画撮像に適した動作モードとして、第2の同時露光モードが用意されている。 Therefore, in this embodiment, as an operation mode for video imaging than the first simultaneous exposure mode, the second simultaneous exposure modes are prepared.

図6は固体撮像素子58の動作モードの他の例を示したタイミングチャート図である。 6 is a timing chart showing another example of the operation mode of the solid-state imaging device 58.

図6に示した動作モード(第2の同時露光モード)では、グローバルリセット信号による全画素行同時のリセット動作と光源装置16に設けられたメカニカルシャッタ104の駆動制御との組み合わせにより、全画素行の露光期間が一致するように露光制御が行われる点は図5に示した動作モード(第1の同時露光モード)と同様である。 Operation in mode (second simultaneous exposure mode) shown in FIG. 6, by the combination of the drive control of the mechanical shutter 104 provided in the reset operation and the light source device 16 of all the pixel rows simultaneously by global reset signal, all the pixel rows the point at which the exposure control so that the exposure period is coincident is made the same as the operation mode (first simultaneous exposure mode) shown in FIG.

第2の同時露光モードでは、第1の同時露光モードのフィールド周期の1/2周期(1/60秒)でインターレース(間引き)走査による読み出し動作が行われる。 In a second simultaneous exposure mode, interlace (thinning) read operation by the scanning is performed in a half cycle of the field period of the first simultaneous exposure mode (1/60 seconds). 図6に示した例では、1、2、5、6、9、10行の画素行と、3、4、7、8、11、12行の画素行との2つのグループに分割され、各画素行の読み出し動作がフィールド周期毎に交互に行われている。 In the example shown in FIG. 6, the pixel row 1,2,5,6,9,10 line is divided into two groups of the pixel rows of 3,4,7,8,11,12 rows, each pixel row readout operation is performed alternately in every field period. もちろん、各画素行の読み出し動作が1行おきに行われ、フィールド周期毎に奇数行と偶数行で交互に行われてもよい。 Of course, the operation of reading out each pixel row is performed every other line, may be performed alternately in odd and even rows in each field period. なお、第2の同時露光モードのフィールド周期は、第1の同時露光モードのフィールド周期の1/n(但し、nは2以上の自然数)でもよい。 Incidentally, a field period of the second simultaneous exposure mode is, 1 / n of the field period of the first simultaneous exposure mode (where, n is a natural number of 2 or more) may be used.

シャッタ駆動信号は所定周期でON/OFFが繰り返され、少なくとも各画素行の読出し動作が行われる期間はON(即ち、メカニカルシャッタ104は遮断位置)であり、且つ、グローバルリセット信号がONとなるタイミングよりも前にOFF(即ち、メカニカルシャッタ104は開放位置)となっている。 Shutter driving signal ON / OFF is repeated at a predetermined period, a period of at least the read operation of the pixel rows is performed ON (i.e., the mechanical shutter 104 is shut-off position), and the timing of the global reset signal is turned ON OFF (i.e., the mechanical shutter 104 is open position) before the has become. これにより、各画素行の電荷蓄積はグローバルリセット信号がONとなるタイミングで開始され、シャッタ駆動信号がONとなるタイミングで終了され、各画素行の露光期間は一致するようになっている。 Thus, charge accumulation in each pixel row is started at the timing of the global reset signal is ON, is terminated at the timing at which the shutter drive signal is ON, the exposure period of each pixel row is made to match.

第2の同時露光モードによれば、インターレース走査方式による読み出し動作が行われるため、第1の同時露光モードに比べて解像度は劣るものの、フィールド周期が短くなるので画像の更新が速く行われる。 According to a second simultaneous exposure mode, since the read operation by the interlace scanning method is performed, although the resolution is inferior to the first simultaneous exposure mode, updating of the image is fast because the field period is shortened. したがって、本モードは、動画撮像時に好適な動作モードである。 Accordingly, the present mode is a preferred mode of operation during moving image.

また、静止画撮像時には、動画撮像時に比べてグローバルリセット信号がONになるタイミングを遅らせて露光開始時間を遅くして露光期間を短くするとともに、光源装置16の絞り機構108を開いて光量を増加させることが好ましい。 Further, at the time of still image capturing, with a global reset signal to shorten the slow to the exposure period the exposure start time to delay timing to be ON in comparison with the time of moving image, increasing the amount of light by opening the aperture mechanism 108 of the light source device 16 so it is preferable to be. これにより、高速で動く被写体を静止画で撮像する場合でも、高速シャッタによりブレのない撮像が可能となる。 Thus, even when capturing an object moving at high speed in a still image, it is possible to free imaging blur by high-speed shutter.

本実施形態では、操作部90(図4参照)の操作に基づき、固体撮像素子58の複数の動作モードが切り替えられる態様が好ましい。 In the present embodiment, based on the operation of the operation unit 90 (see FIG. 4), aspect in which a plurality of operation modes of the solid-state imaging device 58 is switched it is preferred. 例えば、内視鏡システム10が起動された時点では、デフォルトの動作モードとして、動画撮像に適した第2の同時露光モードで動作するようにしておき、操作部90に設けられたモード切替スイッチ(不図示)をユーザーが押す度に、第1の同時露光モードと第2の同時露光モードが交互に切り替えられるようにする。 For example, at the time when the endoscope system 10 is activated, the default operating mode, leave to work in the second simultaneous exposure mode which is suitable for moving image capturing, mode switching switch provided in the operation section 90 ( the not shown) each time the user presses the first simultaneous exposure mode and the second simultaneous exposure modes are to be switched alternately. 切替スイッチの代わりに、動作モードの数に応じた選択ボタン(不図示)を用意しておき、動作モードを直接的に選択できるようにしてもよい。 Instead of the switch prepares a selection button corresponding to the number of operation modes (not shown), may be the operation mode can be selected directly. 動作モードを切り替えるためのスイッチやボタンなどが配置される位置は特に限定されず、例えば、電子内視鏡12の操作部22、プロセッサ装置14に接続されるフットスイッチやキーボード(いずれも不図示)などに配置されていてもよい。 Position such as switches and buttons for switching the operation mode is disposed is not particularly limited, for example, the operation unit 22 of the electronic endoscope 12, a foot switch or a keyboard connected to the processor device 14 (all not shown) it may be arranged in such. なお、操作部90の操作はプロセッサ装置14のCPU82(又はCPU80)によって検出され、CPU82(又はCPU80)によって固体撮像素子58の動作モードの切替制御が行われる。 The operation of the operation unit 90 is detected by the CPU 82 (or CPU 80) of the processor unit 14, switching control of the operation mode of the solid-state imaging device 58 is performed by the CPU 82 (or CPU 80).

本実施形態では、第1及び第2の同時露光モードの他に、図11に示した動作モード、即ち、ローリングシャッタ方式による露光制御が行われる動作モード(ローリングシャッタモード)を備えていてもよい。 In the present embodiment, in addition to the first and second simultaneous exposure mode, the operation modes shown in FIG. 11, i.e., may be provided with an operation mode in which the exposure control by the rolling shutter method is performed (rolling shutter mode) . この場合、3つの動作モード(第1の同時露光モード、第2の同時露光モード、及びローリングシャッタモード)を交互に切り替えられるようにしてもよいし、直接的に切り替えられるようにしてもよい。 In this case, three operating modes (first simultaneous exposure mode, the second simultaneous exposure mode, and rolling shutter mode) may also be switched alternately, may be switched directly.

また、複数の動作モードを切り替えられる態様において、ローリングシャッタモードに代えて、或いは、ローリングシャッタモードとともに、図7に示した動作モードを備え、上記のように複数の動作モードを切り替えられるようにしてもよい。 Further, in embodiments to be switched a plurality of operation modes, in place of the rolling shutter mode, or with a rolling shutter mode, with the operating mode shown in FIG. 7, so as to be switched a plurality of operating modes as described above it may be.

図7は固体撮像素子58の動作モードの更に他の例を示したタイミングチャート図である。 Figure 7 is a further timing chart showing another example of the operation mode of the solid-state imaging device 58. 図7に示した動作モード(暗時モード)は、本発明における順次露光モードに相当し、基本的な動作はローリングシャッタモードと同様であり、光源装置16から被検体に照明光が常に照明された状態で、ローリングシャッタ方式により画素行毎に時間軸方向に順次ずれたタイミングで露光動作及び読み出し動作が行われる。 Operation mode shown in FIG. 7 (dark mode) sequentially correspond to the exposure mode in this invention, the basic operation is the same as the rolling shutter mode, the illumination light is always illuminated from the light source device 16 in the subject in state, exposure and read operations in a sequential shift timing in the time axis direction for each pixel row is performed by a rolling shutter method.

暗時モードでは、第1の同時露光モードと同じフィールド周期(1/30秒)でプログレッシブ走査方式による読み出しが行われる。 In the dark mode, reading by the progressive scan method is performed in the same field period as the first simultaneous exposure mode (1/30 seconds). したがって、固体撮像素子58からは30秒毎に1フレーム分の撮像信号が出力され、フレームレートは30fpsとなっている。 Accordingly, the imaging signal of one frame every 30 seconds from the solid-state imaging device 58 is output, the frame rate has a 30fps.

暗時モードによれば、ローリングシャッタモードや第1及び第2の同時露光モードよりも、各画素行の露光期間を長く確保することが可能となるので、被検体からの反射光(入射光)が十分得られない場合に露出不足を解消することができ、特に電子内視鏡のように暗い環境下で撮像が行われる場合に好適な動作モードである。 According to the dark mode, than rolling shutter mode, the first and second simultaneous exposure mode, it becomes possible to ensure the exposure period of each pixel row long, light reflected from the subject (incident light) it is possible to eliminate the underexposed if not sufficiently obtained, it is preferred operation mode when the imaging is carried out especially in a dark environment such as an electronic endoscope.

(第2の実施形態) (Second Embodiment)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。 Next, a description will be given of a second embodiment of the present invention. 以下、第1の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。 Below, portions which are common with the first embodiment are not explained further, and the following description centers on characteristic features of the present embodiment.

第2の実施形態では、固体撮像素子58の動作モードとして、第1の実施形態のようなグローバルリセット信号を用いることなく、光源100の発光タイミングや発光強度を制御することによって、全画素行の露光期間を一致させる露光制御が行われる。 In the second embodiment, as the operation mode of the solid-state imaging device 58, without using a global reset signal as in the first embodiment, by controlling the emission timing and emission intensity of the light source 100, for all the pixel rows exposure control is performed to match the exposure period. なお、本実施形態では、光源100として、LED(発光ダイオード)やLD(レーザーダイオード)などの半導体光源が用いられる。 In the present embodiment, as the light source 100, a semiconductor light source such as LED (light emitting diode) or LD (laser diode) is used. 以下、本実施形態における固体撮像素子58の動作モードについて説明する。 Hereinafter, the operation mode of the solid-state imaging device 58 in the present embodiment.

<第3の同時露光モード> <Third simultaneous exposure mode of>
図8は第2の実施形態に係る固体撮像素子58の動作モードの一例を示したタイミングチャート図である。 Figure 8 is a timing chart showing an example of an operation mode of the solid-state imaging device 58 according to the second embodiment.

図8に示した動作モード(第3の同時露光モード)では、図5に示した動作モード(第1の同時露光モード)と同様に、全画素行の露光動作が同時に行われ、画素行毎に時間軸方向に順次ずれたタイミングで各画素行の画素信号が読み出される。 Operation Mode In (Third simultaneous exposure mode) shown in FIG. 8, in the same manner as in the operation mode shown in FIG. 5 (first simultaneous exposure mode), the exposure operation of all the pixel rows are simultaneously performed, the pixels per row pixel signal of each pixel row is read out sequentially shifted timings in two time axis direction.

光源駆動回路112から光源100に供給される光源駆動信号は、少なくとも各画素行の画素信号の読み出し動作が行われている間はローレベルとなっており、光源100からの発光は停止される。 A light source driving signal supplied from the light source drive circuit 112 to light source 100, while the reading operation of at least the pixel signal of each pixel row is being performed at the low level and the light emitting from the light source 100 is stopped.

光源駆動信号がハイレベルのときは、振幅(電流値)に応じた強度で光源100から光が発光される。 When the light source driving signal is high, the light from the light source 100 is emitted at an intensity corresponding to the amplitude (current value). 電子内視鏡12では周囲を暗くした状態で用いられるため、光源100が発光しているときに限って各画素行の露光動作が行われる。 For use around the electronic endoscope 12 in darkened conditions, the exposure operation of each pixel row only when the light source 100 is emitting light is performed. したがって、光源100の発光期間が各画素行の露光期間となり、全画素行の露光期間は一致するようになる。 Therefore, the emission period of the light source 100 becomes the exposure period of each pixel row, the exposure period of all the pixel rows is to match.

光源100の発光タイミングや発光強度は適宜変更可能であり、光源装置16のCPU114によって制御される。 Emission timing and the light emission intensity of the light source 100 is can be appropriately changed, controlled by the CPU114 of the light source device 16. なお、発光タイミングや発光強度を変化させる場合には、1回の露光動作あたりの露光量(積分光量)が一定となるように制御することが好ましい。 Incidentally, in the case of changing the emission timing and emission intensity, it is preferable that light exposure per exposure operation of the single (integral amount) is controlled to be constant. 例えば、発光時間を短くする場合には、一定の露光量が得られるように発光強度を上げる。 For example, in the case of shortening the light emission time, enhance the luminous intensity such that a constant exposure amount is obtained. なお、本例では、光源100の発光時間は0〜1/60秒の間で変更することができる。 In this example, the light emitting time of the light source 100 can be changed between 0 and 1/60 seconds.

<第4の同時露光モード> <Fourth simultaneous exposure mode of>
図9は第2の実施形態に係る固体撮像素子58の動作モードの他の例を示したタイミングチャート図である。 Figure 9 is a timing chart showing another example of the operation mode of the solid-state imaging device 58 according to the second embodiment.

図9に示した動作モード(第4の同時露光モード)は、グローバルリセット信号を用いることなく、光源100の発光タイミングや発光強度を制御することにより、全画素行の露光期間を一致させる露光制御が行われる点は、図8に示した動作モード(第3の同時露光モード)と同様である。 Operation mode shown in FIG. 9 (4 simultaneous exposure mode), without using the global reset signal, by controlling the emission timing and emission intensity of the light source 100, the exposure control to match the exposure period of all the pixel rows that takes place is the same as the operation mode shown in FIG. 8 (third simultaneous exposure mode).

第4の同時露光モードでは、第3の同時露光モードのフィールド周期の1/2周期(1/60秒)でインターレース走査方式による読み出し動作が行われる。 In the fourth simultaneous exposure mode, the read operation by the interlace scanning method is performed in a half period of a field period of the third simultaneous exposure mode (1/60 seconds). なお、第3の同時露光モードのフィールド周期は、第1の同時露光モードのフィールド周期の1/m(但し、mは2以上の自然数)でもよい。 Incidentally, the field period of the third simultaneous exposure mode is, 1 / m field period of the first simultaneous exposure mode (where, m is a natural number of 2 or more) may be used.

第2の実施形態における各動作モード(第3及び第4の同時露光しモード)によれば、光源100としてLED、LDなどの半導体光源が用いられる場合に好適なモードであり、グローバルリセット信号を用いることなく、光源制御のみで全画素行の露光期間を一致させることができる。 According to the operation mode in the second embodiment (the third and fourth simultaneous exposure to mode), LED as a light source 100, a suitable mode when the semiconductor light source is used, such as LD, a global reset signal without using, it can match the exposure period of all the pixel rows only by the light source control. これにより、ローリングシャッタによる露光制御が行われたときのような画像歪みは発生しない。 Thus, image distortion, such as when the exposure control by the rolling shutter is performed does not occur.

また、固体撮像素子58の制御がシンプルとなるので、固体撮像素子58を有する撮像チップ54を簡易な構成で小型化することができ、それによって電子内視鏡12の挿入部の小型化を図ることが可能となる。 Further, since the control of the solid-state imaging device 58 is simple, can be miniaturized with a simple configuration the imaging chip 54 having a solid-state imaging device 58, thereby reducing the size of the insertion portion of the electronic endoscope 12 it becomes possible.

また、静止画撮像時と動画撮像時とで露光時間(即ち、光源100の発光時間)を変化させる態様が好ましい。 The exposure time at the time of still image capturing time and moving image capturing (i.e., the light emitting time of the light source 100) embodiment for changing the preferred. 具体的には、静止画撮像時には、動画撮像時に比べて光源100の発光時間を短くするとともに発光強度を上げる。 Specifically, at the time of still image capturing, enhance the luminous intensity as well as shortening the emission time of the light source 100 than at the time of moving image shooting. これにより、高速で動く被写体を静止画で撮像する場合でも、高速シャッタによりブレのない撮像が可能となる。 Thus, even when capturing an object moving at high speed in a still image, it is possible to free imaging blur by high-speed shutter.

また、第3の同時露光モードは、プログレッシブ走査方式による読み出し動作が行われるため静止画撮像に好適な動作モードである。 The third simultaneous exposure mode is the preferred mode of operation to the still image capturing for a read operation by the progressive scan method is performed. 一方、第4の同時露光モードは、インターレース走査方式による読み出し動作が行われるため、第3の同時露光モードに比べて解像度は劣るものの、画像の更新が速く行われるので、動画撮像時に好適な動作モードである。 On the other hand, the fourth simultaneous exposure mode, since the read operation by the interlace scanning method is performed, although the resolution is inferior to the third simultaneous exposure mode, the updating of the image is fast, suitable during moving image capturing operation it is a mode.

第2の実施形態では、光源100として、LEDやLDなどの半導体光源が好ましく用いられる。 In the second embodiment, as the light source 100, a semiconductor light source such as LED or LD is preferably used. 例えば、青色LEDから発せられた青色レーザ光を光ファイバーにより内視鏡挿入部先端側に導き、光ファイバー先端に配置された蛍光体をその青色レーザ光により励起発光させて、白色照明光を照射する光源装置が好ましい。 For example, a light source of blue laser light emitted from the blue LED guiding the endoscope insertion portion distal end side by an optical fiber, and a phosphor disposed in the optical fiber tip is excited to emit light by the blue laser light, to emit white illuminating light apparatus is preferred. なお、このような光源装置については、特開2009−291347号公報、特開2009−297311号公報、特開2009−56107号公報に詳述されている。 Note that such a light source device is described in detail JP 2009-291347, JP 2009-297311 and JP Patent Application 2009-56107.

また、第2の実施形態では、第1の実施形態と同様に、操作部90(図4参照)の操作に基づき、第3の同時露光モードと第4の同時露光モードを交互に切り替えられる態様が好ましい。 In the second embodiment, as in the first embodiment, based on the operation of the operation unit 90 (see FIG. 4) is switched to third simultaneous exposure mode and the fourth simultaneous exposure modes alternately aspects It is preferred. また、これらの動作モードの他に、図11に示した動作モード(ローリングシャッタモード)や図7に示した動作モード(暗時モード)なども含めて切り替えられるようにしてもよい。 In addition to these operating modes, the operating mode (rolling shutter mode) or (when the mode dark) may be switched, including such operating mode shown in FIG. 7 shown in FIG. 11.

(第3の実施形態) (Third Embodiment)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。 Next, a description will be given of a third embodiment of the present invention. 以下、第1及び第2の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。 Below, portions which are common to the first and second embodiments are not explained further, and the following description centers on characteristic features of the present embodiment.

図10は第3の実施形態に係る内視鏡システム10の制御系を示したブロック図である。 Figure 10 is a block diagram showing a control system of the endoscope system 10 according to the third embodiment. 図10に示すように、光源装置16にはEEPROM116が設けられている。 As shown in FIG. 10, EEPROM 116 is provided in the light source device 16. EEPROM116には、光源100の種別情報(光源識別情報)のその他各部の制御に必要なパラメータ情報が記憶されており、CPU114により読み出されるようになっている。 The EEPROM 116, other parameter information necessary for the control of each part of the type information of the light source 100 (light source identification information) are stored, are read out by the CPU 114.

本実施形態では、プロセッサ装置14と光源装置16の電源がオンにされると、これらの間の接続確認が行われ、その後、プロセッサ装置14のCPU82は、光源装置16のCPU114からEEPROM116に設定されている光源識別情報を取得する。 In the present embodiment, when the power of the processor unit 14 and the light source device 16 is turned on, connection confirmation between them is performed, then, CPU 82 of the processor unit 14 is set from the CPU114 of the light source device 16 to EEPROM116 acquires the light source identification information are.

そして、CPU82は、光源識別情報に基づき、固体撮像素子58の動作モードを切り替える。 Then, CPU 82, based on the light source identification information, switching the operation mode of the solid-state imaging device 58. 光源装置16に搭載される光源100がランプ光源である場合には、第1の実施形態における各動作モードのいずれかに切り替え、光源100が半導体光源である場合には、第2の実施形態における各動作モードのいずれかに切り替える。 If the light source 100 mounted in the light source device 16 is a lamp light source is switched to any one of the operation mode in the first embodiment, when the light source 100 is a semiconductor light source, in the second embodiment switch to any of the mode of operation.

例えば、ランプ光源が用いられる場合には、まず始めに動画撮像に適した第2の同時露光モードに切り替え、その後は、ユーザーによる操作部90の操作に基づき、静止画撮像に適した第1の同時露光モードと交互に切り替えられるようにする。 For example, when the lamp light source is used, switching to the second simultaneous exposure mode which is suitable for moving image capturing First, then, based on the operation of the operation unit 90 by the user, the first suitable for still image shooting to be switched to alternate with simultaneous exposure mode. 半導体光源が用いられる場合についても同様である。 The same applies to the case where the semiconductor light source is used.

また、図11に示した動作モード(ローリングシャッタモード)や図7に示した動作モード(暗時モード)に切り替えられるようにしてもよい。 Also, it may be switched to the operating mode (dark mode) shown in the operating mode (rolling shutter mode) and 7 shown in FIG. 11.

以上、本発明の内視鏡システムについて詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。 Having described the endoscope system of the invention in detail, the present invention is not limited to the above examples, the without departing from the gist of the present invention may be subjected to various improvements and modifications it is a matter of course.

10…内視鏡システム、12…電子内視鏡、14…プロセッサ装置、16…光源装置、20…挿入部、22…操作部、26…先端部、54…撮像チップ、58…固体撮像素子、82…CPU、90…操作部、100…光源、104…メカニカルシャッタ、106…シャッタ駆動回路、112…光源駆動回路、114…CPU 10 ... endoscope system, 12 ... electronic endoscope, 14 ... processor unit, 16 ... light source device, 20 ... insertion section, 22 ... operation unit, 26 ... tip portion, 54 ... imaging chip, 58 ... solid- 82 ... CPU, 90 ... operation unit, 100 ... light source, 104 ... mechanical shutter, 106 ... shutter driving circuit, 112 ... light source driving circuit, 114 ... CPU

Claims (19)

  1. マトリクス状に配列された複数の画素を有するCMOS型の固体撮像素子及び被検体を照明する照明光を導光するライトガイドを有する電子内視鏡と、 An electronic endoscope having a light guide for guiding illumination light for illuminating the solid-state imaging device and the object of the CMOS type having a plurality of pixels arranged in a matrix,
    前記固体撮像素子の撮像信号から画像データを生成してモニタに出力するプロセッサ装置と、 A processor device that outputs to the monitor generates an image data from the image signal of the solid-
    前記ライトガイドを介して前記被検体を照明する照明光を発する光源を有する光源装置と、を備えた内視鏡システムであって、 The endoscope system provided with a light source device having a light source that emits illumination light for illuminating the subject through the light guide,
    全画素行の露光動作を同時に開始させるべく全画素行にリセット動作を行わせるリセット信号を供給するリセット信号供給手段と、 Reset signal supply means for supplying a reset signal to perform a reset operation in all the pixel rows so as to start exposure operation of all the pixel rows at the same time,
    全画素行の露光動作を同時に終了させるべく前記照明光の前記被検体への照射を停止させる照明光制御手段と、 And illumination light control means for stopping the irradiation of the subject of the illumination light in order to terminate the exposure operation of all the pixel rows at the same time,
    全画素行の露光動作が終了した後、所定のフィールド周期で各画素行に蓄積された電荷を画素行毎に時間軸方向に順次ずれたタイミングで読み出す読み出し手段と、 After the exposure operation of all the pixel rows is completed, a reading means for reading sequentially shifted timings charges accumulated in each pixel row in a predetermined field period in the time axis direction for each pixel row,
    を備えたことを特徴とする内視鏡システム。 The endoscope system characterized by comprising a.
  2. 前記読み出し手段はプログレッシブ走査方式による読み出しを行うことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 It said reading means endoscope system according to claim 1, characterized in that for reading by progressive scanning system.
  3. 前記読み出し手段はインターレース走査方式による読み出しを行うことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 The endoscope system according to claim 1 wherein the reading means, characterized in that to read by interlaced scanning method.
  4. 前記固体撮像素子の動作モードとして、前記読み出し手段がプログレッシブ走査方式による読み出しを行う第1の同時露光モードと、前記読み出し手段が前記第1の同時露光モードの1/n倍(但し、nは2以上の自然数)のフィールド周期でインターレース走査方式による読み出しを行う第2の同時露光モードと、を含み、 Wherein as the operation mode of the solid-state imaging device, a first simultaneous exposure mode in which said reading means to read according to the progressive scanning method, 1 / n times the reading means first simultaneous exposure mode (where, n is 2 anda second simultaneous exposure mode for reading by more interlaced scanning system with a field period of a natural number),
    前記第1の同時露光モードと前記第2の同時露光モードとを切り替えるモード切替手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載に内視鏡システム。 The endoscope system according to claim 1, further comprising a mode switching means for switching between said first simultaneous exposure mode and the second simultaneous exposure modes.
  5. 前記固体撮像素子の動作モードとして、各画素行の露光動作が画素行毎に時間軸方向に順次ずれたタイミングで行うとともに、前記読み出し手段が前記第1の同時露光モードと同一のフィールド周期でプログレッシブ走査方式による読み出しを行う順次露光モードを更に含み、 Wherein as the operation mode of the solid-state imaging device, along with the exposure operation of each pixel row is performed sequentially shifted timing in the time axis direction for each pixel row, the reading means progressive in the same field period as the first simultaneous exposure mode further comprising a sequential exposure mode to read by scanning method,
    前記モード切替手段は、前記第1の同時露光モード、前記第2の同時露光モード、及び前記順次露光モードを切り替え可能であることを特徴とする請求項4に記載の内視鏡システム。 It said mode switching means, the first simultaneous exposure mode, the endoscope system according to claim 4, wherein the second simultaneous exposure mode, and wherein a switchable sequential exposure mode.
  6. 前記照明光手段は、少なくとも各画素行に蓄積された電荷が読み出されている間は前記照明光の前記被検体への照射を停止させることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の内視鏡システム。 The illumination light unit, either while the charge accumulated in at least each pixel row is read out of claims 1 to 5, characterized in that stops the irradiation of the subject of the illumination light 1 the endoscope system according to claim.
  7. 前記リセット信号供給手段は、動画撮像時と静止画撮像時とで前記リセット信号を供給するタイミングを変えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の内視鏡システム。 The reset signal supply means, the endoscope system according to any one of claims 1 to 6, wherein changing the timing of supplying the reset signal in the moving time of imaging and still image capturing.
  8. 前記リセット信号供給手段は、前記静止画撮像時には前記動画撮像時よりも前記リセット信号を供給するタイミングを遅くして全画素行の露光期間を短くすることを特徴とする請求項7に記載の内視鏡システム。 The reset signal supply means, said still image during image pickup of claim 7, characterized in that to shorten the exposure time of all pixels row by slow timing for supplying the reset signal than when the moving image endoscope system.
  9. 前記光源はランプ光源であり、 The light source is a lamp light source,
    前記照明光制御手段は、前記照明光の前記被検体への照射を可能とする開放位置と前記照明光の前記被検体への照明を遮断する遮断位置との間で移動可能に構成されたシャッタ部材の駆動を制御するシャッタ制御手段であることを特徴とする請求項1乃至8に記載の内視鏡システム。 The illumination light control means is movably arranged a shutter between the blocking position for blocking the illumination to the subject in the open position and the illumination light to allow irradiation of the subject of the illumination light the endoscope system according to claim 1 to 8, characterized in that a shutter control means for controlling the driving of the member.
  10. マトリクス状に配列された複数の画素を有するCMOS型の固体撮像素子及び被検体を照明する照明光を導光するライトガイドを有する電子内視鏡と、 An electronic endoscope having a light guide for guiding illumination light for illuminating the solid-state imaging device and the object of the CMOS type having a plurality of pixels arranged in a matrix,
    前記固体撮像素子の撮像信号から画像データを生成してモニタに出力するプロセッサ装置と、 A processor device that outputs to the monitor generates an image data from the image signal of the solid-
    前記ライトガイドを介して前記被検体を照明する照明光を発する光源を有する光源装置と、を備えた内視鏡システムであって、 The endoscope system provided with a light source device having a light source that emits illumination light for illuminating the subject through the light guide,
    全画素行の露光動作を同時に開始させるとともに同時に終了させるべく前記光源の発光タイミング及び発光強度を制御可能な光源制御手段と、 A controllable light source control means an emission timing and emission intensity of the light source so as to terminate at the same time with starting the exposure operation of all the pixel rows at the same time,
    全画素行の露光動作が終了した後、所定のフィールド周期で各画素行に蓄積された電荷を画素行毎に時間軸方向に順次ずれたタイミングで読み出す読み出し手段と、 After the exposure operation of all the pixel rows is completed, a reading means for reading sequentially shifted timings charges accumulated in each pixel row in a predetermined field period in the time axis direction for each pixel row,
    を備えたことを特徴とする内視鏡システム。 The endoscope system characterized by comprising a.
  11. 前記読み出し手段はプログレッシブ走査方式による読み出しを行うことを特徴とする請求項10に記載の内視鏡システム。 It said reading means endoscope system according to claim 10, characterized in that for reading by progressive scanning system.
  12. 前記読み出し手段はインターレース走査方式による読み出しを行うことを特徴とする請求項10に記載の内視鏡システム。 The endoscope system according to claim 10 wherein the reading means, characterized in that to read by interlaced scanning method.
  13. 前記固体撮像素子の動作モードとして、前記読み出し手段がプログレッシブ走査方式による読み出しを行う第3の同時露光モードと、前記読み出し手段が前記第3の同時露光モードの1/n倍(但し、nは2以上の自然数)のフィールド周期でインターレース走査方式による読み出しを行う第4の同時露光モードと、を含み、 Wherein as the operation mode of the solid-state imaging device, and a third co-exposure mode in which said reading means to read according to the progressive scanning method, 1 / n times the reading means is the third simultaneous exposure mode (where, n is 2 anda fourth simultaneous exposure mode for reading by interlacing scanning method in the field period of more than a natural number),
    前記第3の同時露光モードと前記第4の同時露光モードとを切り替えるモード切替手段を備えたことを特徴とする請求項10に記載に内視鏡システム。 The endoscope system according to claim 10, further comprising a mode switching means for switching between said third simultaneous exposure mode and the fourth simultaneous exposure modes.
  14. 前記固体撮像素子の動作モードとして、各画素行の露光動作が画素行毎に時間軸方向に順次ずれたタイミングで行うとともに、前記読み出し手段が前記第3の同時露光モードと同一のフィールド周期でプログレッシブ走査方式による読み出しを行う順次露光モードを更に含み、 As the operation mode of the solid-performs at the timing when the exposure operation is sequentially shifted in the time axis direction for each pixel row of the pixel rows, the read means progressive in the third same field period and simultaneous exposure mode further comprising a sequential exposure mode to read by scanning method,
    前記モード切替手段は、前記第3の同時露光モード、前記第4の同時露光モード、及び前記順次露光モードを切り替え可能であることを特徴とする請求項13に記載の内視鏡システム。 Said mode switching means, said third simultaneous exposure mode, the fourth simultaneous exposure mode, and the endoscope system according to claim 13, characterized in that said can be switched sequentially exposure mode.
  15. 前記光源制御手段は、少なくとも各画素行に蓄積された電荷が読み出されている間は前記光源からの発光を停止させることを特徴とする請求項10乃至14のいずれか1項に記載の内視鏡システム。 The light source control means, while the charge accumulated in at least each pixel row is read out of according to any one of claims 10 to 14, characterized in that stops the light emission from the light source endoscope system.
  16. 前記光源制御手段は、動画撮像時と静止画撮像時とで前記光源の発光時間を変えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の内視鏡システム。 The light source control means, the endoscope system according to any one of claims 1 to 6, wherein changing the emission time of the light source in the moving time of imaging and still image capturing.
  17. 前記光源制御手段は、静止画撮像時には前記動画撮像時よりも前記光源の発光時間を短くして全画素行の露光期間を短くすることを特徴とする請求項16に記載の内視鏡システム。 The light source control means, the endoscope system according to claim 16 when the still image capturing, characterized in that to shorten the exposure period of the short to all pixel rows emission time of the light source than when the moving image.
  18. 前記光源は半導体光源であることを特徴とする請求項10乃至17に記載の内視鏡システム。 The light source endoscope system according to claim 10 to 17, characterized in that the semiconductor light source.
  19. マトリクス状に配列された複数の画素を有するCMOS型の固体撮像素子及び被検体を照明する照明光を導光するライトガイドを有する電子内視鏡と、 An electronic endoscope having a light guide for guiding illumination light for illuminating the solid-state imaging device and the object of the CMOS type having a plurality of pixels arranged in a matrix,
    前記固体撮像素子の撮像信号から画像データを生成してモニタに出力するプロセッサ装置と、 A processor device that outputs to the monitor generates an image data from the image signal of the solid-
    前記ライトガイドを介して前記被検体を照明する照明光を発する光源を有する光源装置と、を備えた内視鏡システムであって、 The endoscope system provided with a light source device having a light source that emits illumination light for illuminating the subject through the light guide,
    全画素行の露光動作を同時に開始させるべく全画素行にリセット動作を行わせるリセット信号を供給するリセット信号供給手段と、 Reset signal supply means for supplying a reset signal to perform a reset operation in all the pixel rows so as to start exposure operation of all the pixel rows at the same time,
    全画素行の露光動作を同時に終了させるべく前記照明光の前記被検体への照射を停止させる照明光制御手段と、 And illumination light control means for stopping the irradiation of the subject of the illumination light in order to terminate the exposure operation of all the pixel rows at the same time,
    全画素行の露光動作を同時に開始させるとともに同時に終了させるべく前記光源の発光タイミング及び発光強度を制御可能な光源制御手段と、 A controllable light source control means an emission timing and emission intensity of the light source so as to terminate at the same time with starting the exposure operation of all the pixel rows at the same time,
    全画素行の露光動作が終了した後、所定のフィールド周期で各画素行に蓄積された電荷を画素行毎に時間軸方向に順次ずれたタイミングで読み出す読み出し手段と、 After the exposure operation of all the pixel rows is completed, a reading means for reading sequentially shifted timings charges accumulated in each pixel row in a predetermined field period in the time axis direction for each pixel row,
    前記光源の種別を判別する光源判別手段と、を備え、 And a light source discriminating means for discriminating a type of the light source,
    前記固体撮像素子の複数の動作モードとして、 A plurality of operation modes of the solid-
    前記リセット信号供給手段及び前記照明光制御手段によって露光制御が行われるモードであって、前記読み出し手段がプログレッシブ走査方式による読み出しを行う第1の同時露光モードと、前記読み出し手段が前記第1の同時露光モードの1/n 1倍(但し、n 1は2以上の自然数)のフィールド周期でインターレース走査方式による読み出しを行う第2の同時露光モードと、を含むとともに、 A said reset signal feeding means and the mode in which exposure control is performed by the illumination light control means, the first simultaneous exposure mode in which said reading means to read according to the progressive scanning method, the reading means is the first simultaneous 1 / n 1 times the exposure mode (where, n 1 is a natural number of 2 or more) with and a second simultaneous exposure mode for reading by interlacing scanning method in the field period of,
    前記光源制御手段によって露光制御が行われるモードであって、前記読み出し手段がプログレッシブ走査方式による読み出しを行う第3の同時露光モードと、前記読み出し手段が前記第1の同時露光モードの1/n 2倍(但し、n 2は2以上の自然数)のフィールド周期でインターレース走査方式による読み出しを行う第4の同時露光モードと、を含み、 A mode in which the exposure control by the light source control means is performed, the read means and the third simultaneous exposure mode for reading by the progressive scan method, the reading means 1 / n 2 of said first simultaneous exposure mode times (where, n 2 is a natural number of 2 or more) wherein the fourth simultaneous exposure mode for reading by interlacing scanning method in the field period of,
    前記光源判別手段で判別された前記光源の種別に応じて、前記複数の動作モードの中から任意の動作モードに切り替えるモード切替手段を備えたことを特徴とする内視鏡システム。 Wherein in response to the determined type of the light source in the light source discrimination device, an endoscope system characterized by comprising a mode switching means for switching to any operation mode from among the plurality of operation modes.
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