JP3335421B2

JP3335421B2 - 電子内視鏡用固体撮像素子

Info

Publication number: JP3335421B2
Application number: JP14156593A
Authority: JP
Inventors: 茂夫鈴木; 藤夫岡田
Original assignee: 富士写真光機株式会社
Priority date: 1993-05-20
Filing date: 1993-05-20
Publication date: 2002-10-15
Anticipated expiration: 2017-10-15
Also published as: JPH06331907A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子内視鏡用固体撮像素
子、特に画素単位で色フィルタが形成された固体撮像素
子の色フィルタの構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子内視鏡装置は、固体撮像素子である
ＣＣＤ（Charge Coupled Device ）を電子内視鏡（電子
スコープ）の先端部に配設し、消化管等の体腔内や各種
構造体の細管内等を観察する装置である。この電子内視
鏡装置として、上記ＣＣＤに色フィルタが設けられた同
時式の装置が周知であり、この装置では画素単位で設け
られた色フィルタを介して画素信号が抽出され、この信
号から色差信号、輝度信号等のビデオ信号が形成され
る。

【０００３】図５（Ａ）には、同時式の電子内視鏡装置
におけるＣＣＤ１の素子面に形成された色フィルタの配
列構成が示されており、この色フィルタは、図示のよう
に画素毎にＣｙ（シアン），Ｇ（グリーン），Ｙｅ（イ
エロー），Ｍｇ（マゼンタ）の４色の小フィルタが所定
の並びで配置されたもので、この図５（Ａ）の配置の色
フィルタが撮像領域全面に繰返し形成されている。そし
て、この色フィルタを介してＣＣＤ１の各画素単位で得
られる信号は、図５（Ｂ）に示されるように、奇数フィ
ールドの最初の水平走査ラインＯＤＤ１では、２列の上
下の画素信号が混合（加算）され、Ｃｙ＋Ｇ（Ａ），Ｙ
ｅ＋Ｍｇ（Ｂ），…が順次出力され、次の水平走査ライ
ンＯＤＤ２においては次の２列の上下の画素信号が混合
され、Ｃｙ＋Ｍｇ（Ｃ），Ｙｅ＋Ｇ（Ｄ），…が順次出
力され、その後も同様に最下位の水平走査ラインまで上
記加算出力が繰り返し出力される。また、偶数フィール
ドにおいても、同様にして上下の画素信号の混合信号が
水平走査ラインＥＶＥＮ１、ＥＶＥＮ２…の信号として
順次出力されることになる。

【０００４】このようにして得られたＣＣＤ１の出力
は、色分離回路等の演算回路によって、例えば輝度
（Ｙ）信号、色差信号であるＲ（赤）−Ｙ信号、Ｂ
（青）−Ｙ信号が演算され、これらの信号はエンコーダ
等でコンポジットビデオ信号に変換された後にモニタへ
出力されており、このようにしてモニタ上に被観察体内
の画像が表示される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電子内視鏡用固体撮像素子では、色フィルタの各色
の感度が異なることから、上記混合信号のＣＣＤ出力の
飽和特性が相違し、画質が低下するという問題があっ
た。即ち、図５で示した信号処理において、図（Ｂ）の
水平走査ラインＯＤＤ１のＣｙ＋ＧをＡ、Ｙｅ＋Ｍｇを
Ｂ、水平走査ラインＯＤＤ１のＣｙ＋ＭｇをＣ、Ｙｅ＋
ＧをＤとすると、この混合信号の赤色側波長領域では、
図６に示される飽和特性となる。これによれば、赤色側
波長領域において、Ｍｇ（マゼンタ）、Ｙｅ（イエロ
ー）の感度がＣｙ（シアン）、Ｇ（グリーン）に比べて
高くなるので、混合信号Ｂ，Ｄ，Ｃ，Ａの順で入射光量
Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 ，Ｐ4 において飽和点Ｅに達すること
になる。従って、この飽和点の入射光量の相違により各
水平走査ラインの輝度信号も相違し、図７に示されるよ
うに、入射光量が多くなる領域では、白っぽい飽和領域
１００の周囲に走査線が浮き出す現象が生じ、画質が低
下してしまう。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、混合信号の飽和特性の相違による
画質の低下を解消することができる電子内視鏡用固体撮
像素子を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、画素単位で所定色の色フィルタが形成さ
れ、異なる色フィルタの画素信号が所定の組合せにて混
合されて出力される電子内視鏡用固体撮像素子におい
て、輝度信号を構成する上記混合信号の異なる組合せの
加算値が赤色側の特定波長領域において一致するよう
に、色フィルタの各色の感度特性を変えたことを特徴と
する。

【０００８】

【作用】上記の構成によれば、例えば混合信号Ｃｙ＋
Ｇ、Ｙｅ＋Ｍｇ、Ｃｙ＋Ｍｇ、Ｙｅ＋Ｇにおいて、輝度
信号を構成する組合せである、（Ｃｙ＋Ｇ）＋（Ｙｅ＋
Ｇ）の値と（Ｙｅ＋Ｍｇ）＋（Ｃｙ＋Ｍｇ）の値の飽和
特性が赤色波長側領域で一致するように、各色Ｍｇ，Ｙ
ｅ，Ｃｙ，Ｇのフィルタの感度が調整される。これらの
各色の異なる組合せの輝度信号は、各水平走査ラインの
輝度信号であるが、上記の色フィルタの構成により、こ
の各水平走査ラインの輝度信号が一致することになるの
で、混合信号の飽和による走査線の浮き出しが解消され
る。

【０００９】

【実施例】図１には、実施例に係る電子内視鏡用固体撮
像素子の構成が示されており、図において、ＣＣＤ１０
の撮像領域にはフォトダイオード等からなる受光素子１
１が画素単位でマトリクス状に配置され、この受光素子
１１の上側にＣｙ（シアン），Ｇ（グリーン），Ｙｅ
（イエロー），Ｍｇ（マゼンタ）の色フィルタが形成さ
れる。この受光素子１１には、この列に並設する形で垂
直ＣＣＤ１２が接続され、この垂直ＣＣＤ１２の端部に
水平ＣＣＤ１３が配設され、この水平ＣＣＤ１３に出力
部のアンプ１４が接続される。このＣＣＤ１０によれ
ば、Ｃｙ，Ｇ，Ｙｅ，Ｍｇの色フィルタを介して撮影対
象からの光が受光素子１１にて受光され、この光は受光
素子１１で光電変換された後に垂直ＣＣＤ１２へ転送さ
れる。そして、この垂直ＣＣＤ１２で得られた画素信号
は水平ＣＣＤ１３へ順次転送されて、アンプ１４からビ
デオ信号として読み出されることになり、このビデオ信
号は後段の画像処理回路等へ出力される。

【００１０】図２には、上記ＣＣＤ１０における画素信
号の読出し状態が示されており、図２（Ａ）の色フィル
タ配列において、奇数フィールドの水平走査ラインＯＤ
Ｄ１では２列目と３列目の信号が加算された混合信号、
水平走査走査ラインＯＤＤ２では４列目と５列目の混合
信号が読み出される。一方、偶数フィールドの水平走査
ラインＥＶＥＮ１では３列目と４列目の信号が加算され
た混合信号、水平走査ラインＥＶＥＮ２では５列目と６
列目の混合信号が読み出される。そうすると、図２
（Ｂ）に示されるように、上記ＯＤＤ１では、混合信号
Ｃｙ＋Ｇ（これをＡとする）、Ｙｅ＋Ｍｇ（これをＢと
する）が順次得られ、ＯＤＤ２では、混合信号Ｃｙ＋Ｍ
ｇ（これをＣとする）、Ｙｅ＋Ｇ（これをＤとする）が
順次得られることになる。一方、上記ＥＶＥＮ１でも、
Ｇ＋Ｃｙ，Ｍｇ＋Ｙｅが順次得られ、これは上記混合信
号Ａ，Ｂと同じ信号であり、ＥＶＥＮ２でも、Ｍｇ＋Ｃ
ｙ，Ｇ＋Ｙｅが順次得られ、これは上記混合信号Ｃ，Ｄ
と同じ信号である。

【００１１】図３には、各波長における各色のＣＣＤ１
０の相対出力が示されており、図右側の赤色波長側領域
では、Ｃｙ，Ｇ，Ｙｅ，Ｍｇの順にＣＣＤ出力が高くな
る。ここで、各色フィルタを介した出力電圧を順に、Ｖ
1 （Ｃｙ），Ｖ2 （Ｇ），Ｖ3 （Ｙｅ），Ｖ4 （Ｍｇ）
とすると、次のような相対値となるように各色フィルタ
の感度を設定すればよいことになる。即ち、例えば赤色
波長側の波長６２０ｎｍを重要視して考えると、Ｖ1
（Ｃｙ）：Ｖ2 （Ｇ）：Ｖ3 （Ｙｅ）：Ｖ4 ＝１８：２
２：８１：８９となるように感度特性を設定する。

【００１２】そうすると、上記水平走査ラインＯＤＤ１
或いはＥＶＥＮ１での混合信号は、Ａ＝Ｃｙ＋Ｇ＝１８
＋２２＝４０、Ｂ＝Ｙｅ＋Ｍｇ＝８１＋８９＝１７０と
なり、この場合の輝度信号は、Ｙ1 ＝Ａ＋Ｂ＝Ｃｙ＋Ｇ
＋Ｙｅ＋Ｍｇ＝２１０となる。一方、水平走査ラインＯ
ＤＤ２或いはＥＶＥＮ２での混合信号は、Ｃ＝Ｃｙ＋Ｍ
ｇ＝１８＋８９＝１０７、Ｄ＝Ｙｅ＋Ｇ＝２２＋８１＝
１０３となり、この場合の輝度信号は、Ｙ2 ＝Ｃ＋Ｄ＝
Ｃｙ＋Ｍｇ＋Ｙｅ＋Ｇ＝２１０となる。従って、奇数フ
ィールド、偶数フィールドにおけるそれぞれの水平走査
ラインの輝度信号が一致し、これによれば特定の混合信
号が飽和してしまうことが防止される。なお、上記輝度
信号において各色信号へ係数が掛けられる場合は、この
係数を考慮した輝度信号が上記感度設定の基準となる。

【００１３】図４には、実施例における混合信号の飽和
特性が示されており、上記のように色フィルタの感度特
性を変えると、混合信号の組合せＡ＋ＢとＣ＋Ｄの飽和
特性がほぼ一致することになり、これによって飽和部の
近傍に発生する走査線の浮き出しが防止される。

【００１４】また、上記図３において、赤色波長側の波
長６８０ｎｍを重要視して設定した場合は、Ｖ1 （Ｃ
ｙ）：Ｖ2 （Ｇ）：Ｖ3 （Ｙｅ）：Ｖ4 （Ｍｇ）＝１
２：１８：６４：６８となるように感度特性を設定すれ
ばよい。この場合は、上記水平走査ラインＯＤＤ１或い
はＥＶＥＮ１での混合信号は、Ａ＝Ｃｙ＋Ｇ＝１２＋１
８＝３０、Ｂ＝Ｙｅ＋Ｍｇ＝６４＋６８＝１３２で、輝
度信号は、Ｙ1 ＝Ａ＋Ｂ＝１６２となり、一方水平走査
ラインＯＤＤ２或いはＥＶＥＮ２での混合信号は、Ｃ＝
Ｃｙ＋Ｍｇ＝１２＋６８＝８０、Ｄ＝Ｙｅ＋Ｇ＝１８＋
６４＝８２で、輝度信号は、Ｙ2 ＝Ｃ＋Ｄ＝１６２とな
る。従って、この場合も各水平走査ラインでの輝度信号
が一致することになり、混合信号の飽和による不都合が
解消される。

【００１５】上記実施例では、赤色波長側領域におい
て、６２０ｎｍと６８０ｎｍを重要視した場合の例を示
したが、これに限らず、上記の手法により赤色波長側領
域において注目される特定波長を重要視して、各色フィ
ルタの感度特性を設定することができる。また、上記混
合信号は図２の色フィルタ配列による場合を示したが、
ＣＣＤ１０では他の色フィルタ配列も考えられ、本発明
は各種の色フィルタ配列の混合信号の組合せについても
適用できるものである。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
異なる色フィルタの画素信号が所定の組合せにて混合さ
れて出力される場合において、輝度信号を構成する上記
混合信号の異なる組合せの加算値が赤色側の特定波長領
域において一致するように、色フィルタの各色の感度特
性を変えたので、混合信号の飽和特性の相違により生じ
る走査線の浮き出しが低減され、画質の低下を解消する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る電子内視鏡用固体撮像素
子の構成を示す図である。

【図２】実施例における色フィルタの配列の一例［図
（Ａ）］及び各水平走査ラインでの読出し状態［図
（Ｂ）］を示す説明図である。

【図３】実施例における各色フィルタでの波長［ｎｍ］
に対するＣＣＤの相対出力［％］を示す波形図である。

【図４】実施例における混合信号の飽和特性を示す図で
ある。

【図５】従来における色フィルタの配列の一例［図
（Ａ）］及び各水平走査ラインでの読出し状態［図
（Ｂ）］を示す図である。

【図６】従来での混合信号の飽和特性を示す図である。

【図７】従来の混合信号の飽和による画質低下現象を示
す図である。

【符号の説明】

１，１０ … ＣＣＤ、１１ … 受光素子、１２ … 垂直ＣＣＤ、１３ … 水平ＣＣＤ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−63428（ＪＰ，Ａ) 特開平１−139035（ＪＰ，Ａ) 特開平３−242133（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−118686（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 23/24 H04N 9/07 A61B 1/04 372

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画素単位で所定色の色フィルタが形成さ
れ、異なる色フィルタの画素信号が所定の組合せにて混
合されて出力される電子内視鏡用固体撮像素子におい
て、輝度信号を構成する上記混合信号の異なる組合せの
加算値が赤色側の特定波長領域において一致するよう
に、色フィルタの各色の感度特性を変えたことを特徴と
する電子内視鏡用固体撮像素子。