JP6226546B2

JP6226546B2 - 内視鏡装置

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Description

本発明は、挿入部の先端部に撮像素子を有する内視鏡装置に関する。

従来より、内視鏡装置が、工業分野及び医療分野で広く利用されている。挿入部の先端には、撮像素子が配置され、その撮像素子により撮像して得られた内視鏡画像は、挿入部に接続された本体部の表示装置に表示される。

内視鏡装置は、細長い挿入部を有し、高温環境のジェットエンジン内部の検査や、寒冷地での水道管検査など、さまざまな温度環境下で使用される。

近年の電荷結合素子（以下、CCDという）等の撮像素子は画素の高密度化に伴う高周波数駆動と、温度に伴う撮像素子より出力される出力信号（例えば、CCDoutという）の信号波形の変動により、映像信号である画像信号を安定してサンプリングすることが困難になってきている。温度補償のために、例えば日本特開平８−１８８７１号公報には、温度に基づいてCCDより出力される映像信号の強度変化をゲイン調整で補正する技術が提案されている。
内視鏡装置は、さまざまな温度環境で使用されるため、様々な温度の使用環境において、検査機器として安定した画質が必要とされる。

特開平８−１８８７１号公報

しかし、近年の撮像素子の高画素化に伴う高周波数駆動により、映像信号における１画素当たりの周期が短くなり、フィードスルー期間及び信号期間が短くなってきている。また、撮像素子の信号波形は低温時に、素子自体の温度特性、または本体部及び先端部の波形整形回路を含む駆動回路の温度特性により、リセットゲートパルスによる貫通パルスの波高値が高くなる特性を有するものもある。

波形勾配の変化や、高い波高値に起因するアンダーシュートの影響により、フィードスルー期間における信号波形の安定した期間が短くなり、CDS回路において安定して基準電位をサンプルホールドすることが、従来に比べて困難になってきている。

さらに、上述した、安定して基準電位をサンプルホールドできないことは、表示される内視鏡画像にシェーディングや、固定パターンノイズ、ランダムノイズが発生し、画質が著しく低下につながる。このような問題は、上記の日本特開平８−１８８７１号公報に開示の技術のように、撮像素子から出力された映像信号のレベル調整を行っても解消されない。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、温度変化によらず、安定的に撮像素子の出力信号のフィードスルー期間を確保することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、先端部に撮像素子を有する挿入部と、本体部とを有する内視鏡装置であって、前記撮像素子を駆動する駆動信号を出力する駆動回路と、前記撮像素子から出力される信号のフィードスルー期間が、常温時に前記撮像素子から出力される信号のフィードスルー期間と同じになるように、前記撮像素子近傍又は前記本体部の温度に応じて、前記駆動信号に含まれるリセットゲート信号のパルス幅及び波高値の少なくとも１つを変更する変更部と、を有する内視鏡装置を提供することができる。

本発明によれば、温度変化によらず、安定的に撮像素子の出力信号のフィードスルー期間を確保することができる内視鏡装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡装置の構成図である。本発明の第１の実施の形態に係るAFE部２２の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施の形態に係るメモリ部２９に記憶されるテーブルTBL1の例を示す図である。水平同期信号と、CCD１１の出力信号CCDoutと、SHP信号と、SHD信号との関係を示す波形図である。本発明の第１の実施の形態に係る、CPU２１によるリセットゲート信号RGの波形を変更する処理の流れの例を示すフローチャートである。本発明の第１の実施の形態に係る、リセットゲート信号RGのパルス幅を変更したときの、水平同期信号と、CCD１１の出力信号CCDoutと、SHP信号と、SHD信号との関係を示す波形図である。本発明の第２の実施の形態に係るメモリ部２９に記憶されるテーブルTBL2の例を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る、リセットゲート信号RGの波高値を変更したときの、水平同期信号と、CCD１１の出力信号CCDoutと、SHP信号と、SHD信号との関係を示す波形図である。本発明の第３の実施の形態に係るメモリ部２９に記憶されるテーブルTBL3の例を示す図である。本発明の第３の実施の形態に係る、リセットゲート信号RGのパルス幅と波高値を変更したときの、水平同期信号と、CCD１１の出力信号CCDoutと、SHP信号と、SHD信号との関係を示す波形図である。本発明の第４の実施の形態に係る、AFE部２２と温度検出部の構成を示すブロック図である。本発明の第４の実施の形態に係る、CDS回路５１において実行される相関二重サンプリングを説明するための、CCD１１の出力信号CCDoutと、SHP信号と、SHD信号との関係を示す波形図である。本発明の第１から第４の実施の形態の変形例に係る、波高値制限処理の流れの例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡装置の構成図である。

内視鏡装置１は、細長の挿入部２と、挿入部２の基端が接続された本体部３とを有して構成されている。挿入部２の先端部には、撮像素子としてのCCD１１と、CCD１１の撮像面に被写体像を結像させるための対物光学系１２が設けられている。CCD１１には、信号線L1を介して駆動信号が、波形整形回路１３を介して入力される。CCD１１の撮像信号は信号線L2を介して出力される。すなわち、内視鏡装置１は、先端部に撮像素子を有する挿入部２と、本体部３とを有する。

さらに、挿入部２の先端部には、複数の発光ダイオード（以下、LEDと略す）を含む照明部１４が設けられている。照明部１４の照明光は、図示しない照明用光学系を介して、挿入部２の先端部から出射される。

挿入部２の先端部には、CCD１１の近傍の温度を検出するための温度検出素子１５が設けられている。温度検出素子１５は、サーミスタなどの温度センサであり、照明部１４と温度検出素子１５は、信号線L3,L4からの電源の供給を受けている。
CCD１１は、光源である照明部１４により照明された対象からの光に応じた電荷を読み出して、映像信号である出力信号CCDoutを出力する。

本体部３は、中央処理装置（以下、CPUという）２１と、アナログフロントエンド部（以下、AFE部という）２２と、プリアンプ２３と、波形整形回路２４と、表示部２５と、グラフィック重畳部２６と、電源部２７と、入力部２８と、メモリ部２９と、アナログデジタル変換回路（以下、ADC回路という）３０を含んで構成されている。

CPU２１は、内視鏡装置１の全体の制御及び指定された機能を実行するための制御部である。CPU２１は、後述するように、CCD１１を駆動するパルス信号のパルス幅を、温度に応じて変更する制御も行う。

AFE部２２は、後述するように、タイミングジェネレータ、CDS回路等を含んで、CCD１１の駆動と、CCD１１からの映像信号である撮像信号を処理してCPU２１へ、画像信号を出力する回路である。AFE２２の構成については、後述する。

プリアンプ２３は、CCD１１からの出力信号CCDoutを増幅する増幅器である。プリアンプ２３は、挿入部２内に挿通された信号ケーブル長により減衰したCCD１１の出力信号（CCDout）を増幅する。
波形整形回路２４は、AFE２２から出力される、水平同期信号等の各種駆動信号の波形を整形する回路である。

また、波形整形回路２４は、CPU２１からの設定信号に基づいて、各種駆動信号の波形の波高値を変更することができる。よって、図１に示すように、波形整形回路２４は、CPU２１からの信号が入力されるように構成されている。

表示部２５は、内視鏡画像及び各種メニュー画面を表示する、液晶表示器などの表示装置である。
グラフィック重畳部２６は、CPU２１で生成されたメニュー画面等のグラフィック画像を、内視鏡画像上に重畳するための回路である。

電源部２７は、バッテリ２７ａを含み、内視鏡装置１内の各部へ電源を供給する回路である。
入力部２８は、各種ボタンを有する操作部及び表示部２５に設けられたタッチパネル等の入力装置であり、入力された信号、データなどをCPU２１へ出力する。

メモリ部２９は、CPU２１が実行する各種プログラムと各プログラムの実行に必要なデータを記憶する不揮発性のメモリ（例えば、ハードディスク装置、フラッシュメモリ）を含む。

ADC回路３０は、挿入部２に設けられた温度検出素子１５において検出された温度に応じた電圧などをデジタル信号に変換して、CPU２１へ出力する回路である。すなわち、CPU２１は、ADC回路３０の出力信号にから挿入部２の先端部の温度情報を得ることができる。

なお、挿入部２の先端部の温度と本体部３の周囲温度とが同じであるような状況で、内視鏡装置１が使用される場合は、温度検出素子は、本体部３に設けるようにしてもよい。その場合、図１において、点線で示すように、温度検出素子３１と、その温度検出素子３１のアナログ信号をデジタル信号に変換するADC回路３２とが、本体部３に設けられ、CPU２１は、ADC回路３２から本体部３の温度情報を得ることができる。

さらになお、図１では、挿入部２の先端部のCCD１１の入力段に波形整形回路１３が設けられ、さらにAFE部２２の出力段に波形整形回路２４が設けられているが、挿入部２が長くない場合は、いずれか一方にのみ設けるようにしてもよい。

図２は、AFE部２２の構成を示すブロック図である。AFE部２２は、タイミングジェネレータ（以下、TGという）４１と、水平・垂直ドライバ４２と、OBクランプ回路４３と、相関二重サンプリング回路（以下、CDS回路という）４４と、オートゲインコントロール回路（以下、AGC回路という）４５と、ADC回路４６とを有する。

TG４１は、AFE部２２内の各部で使用される各種タイミング信号を生成して出力する回路である。
水平・垂直ドライバ４２は、TG４１からのタイミング信号に基づいて、水平同期信号及び垂直同期信号を出力する。ここでは、水平同期信号としてのリセットゲート信号RG及び水平転送信号Hは、波形整形回路２４に出力される。垂直同期信号は、CCD１１へ出力される。すなわち、水平・垂直ドライバ４２は、撮像素子であるCCD１１を駆動する駆動信号を出力する駆動回路を構成する。

水平・垂直ドライバ４２は、ドライブIC、DCバイアス回路、微分回路等を含み、CCD１１を適切に駆動させるために、水平転送信号Hとリセットゲート信号RGを、波形整形を行って出力する。
OBクランプ回路４３は、CCD１１のOB（オプティカルブラック）領域の電荷をクランプし、黒レベルの信号を再生する回路である。

CDS回路４４は、相関二重サンプリングを行う回路である。CDS回路は、CCD１１の出力信号（CCDout）のフィードスルー期間をクランプするサンプルホールドパルス（以下、SHP信号という）と、信号期間をクランプするサンプルホールドパルス（以下、SHD信号という）に基づいて、出力信号（CCDout）のアンプノイズとリセットノイズを除去する。SHP信号とSHD信号は、TG４１からCDS回路４４に入力される。

AGC回路４５は、入力信号に対するゲインの自動調整を行う回路である。CPU２１からの設定データがAGC回路４５に入力され、ゲインの自動調整が行われる。AGC回路４５は、暗い被写体の画像信号のゲインを上げると共に、後段のADC回路４６のダイナミックレンジに、出力信号（CCDout）の振幅を合わせる。
ADC回路４６は、AGC回路４５から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する回路である。

図３は、メモリ部２９に記憶されるテーブルTBL1の例を示す図である。
テーブルTBL１は、温度に応じたリセットゲート信号RGのパルス幅値のデータが設定されたデータテーブルである。ここでは、温度検出素子１５により検出された温度が、１００度以上の場合、５０度以上１００度未満の場合、２０度以上５０度未満の場合、２０度未満の場合の４つの場合に応じて、それぞれリセットゲート信号RGのパルス幅を、１０nsec（ナノ秒）、８nsec、５nsec、２nsecとするデータが、テーブルTBL1に登録されている。

ここで、はじめに、CCD１１の出力信号CCDoutが、温度によってどのように変化するかの例を説明する。
図４は、水平同期信号と、CCD１１の出力信号CCDoutと、SHP信号と、SHD信号との関係を示す波形図である。

水平同期信号であるリセットゲート信号RGと水平転送信号Hの入力に応じて、CCD１１は、映像信号である出力信号CCDoutを出力する。このとき、出力信号CCDoutには、リセットゲート信号に応じた貫通パルス部PPを有する。リセットゲート信号RGは、撮像素子であるCCD１１の出力信号CCDoutに重畳して出力される信号である。さらに、出力信号CCDoutは、貫通パルス部PPの後に、フィードスルー期間FTと、信号期間STを有する。

SHP信号とSHD信号が、フィードスルー期間FTと信号期間STのそれぞれの安定した所定のタイミングで出力されることによって、CDS回路４４は、相関二重サンプリングのための電圧をクランプすることができる。

出力信号CCDoutの貫通パルス部PPの波形は、CCD１１の温度が低くなると、点線で示す常温時の波形よりも高くなるという特性を、CCD１１は有する。これは、CCD１１自体の温度特性あるいは波形整形回路１３を含む駆動回路の温度特性によるものである。

このような貫通パルス信号PPの波高値が高くなると、貫通パルス部PPに続く波形におけるアンダーシュートが大きくなり、フィードスルー期間FTが短くなる。図４では、貫通パルス信号PPの波高値が高いときのフィードスルー期間FT2が、点線で示す常温時の貫通パルス信号PPのフィードスルー期間FT1よりも、短くなっていることが示されている。

このように、フィードスルー期間FT期間が短くなると、CDS回路において安定して基準電位をサンプルホールドすることできない虞がある。
そこで、本実施の形態では、CPU２１がテーブルTBL1のデータを利用して、温度に応じて、リセットゲート信号RGのパルス幅を調整することによって、フィードスルー期間FTが短くならないように、リセットゲート信号RGの波形を変更する。

図５は、CPU２１によるリセットゲート信号RGの波形を変更する処理の流れの例を示すフローチャートである。
CPU２１は、ADC回路３０を介して温度検出素子１５により検出されたCCD１１の温度データを取得する（S1）。温度検出素子１５は、CCD１１近傍の温度を検出するためにCCD１１近傍に設けられているので、S1において取得された温度データは、略CCD１１の温度データである。なお、上述したように、温度検出素子３１の場合は、温度検出素子３１が本体部３の温度を検出するために本体部３に設けられているので、S1において取得された温度データは、本体部３の温度データである。

次に、CPU２１は、取得した温度データから温度に変化があるか否かを判定する（S2）。この判定は、前回取得した温度が属するテーブルTBL1の温度範囲と、今回取得した現在の温度が属する温度範囲とが異なるか否かによって、行われる。例えば、前回取得した温度が２５度で、今回取得した温度が２４度であれば、２つの温度は、共に、テーブルTBL1の同じ温度範囲（２０度以上５０度未満の範囲）にあるので、温度に変化がなしと判定される（S2:NO）。また、例えば、前回取得した温度が２０度で、今回取得した温度が１９度であれば、前回取得した温度は、テーブルTBL1の温度範囲（２０度以上５０度未満の範囲）にあるが、今回取得した温度は、テーブルTBL1の温度範囲（２０度未満の範囲）にあるので、温度に変化がありと判定される（S2:YES）。
なお、初回は、前回取得した温度データは存在しないので、温度変化ありと判定される。

温度に変化がない場合は（S2:NO）、処理は、S1に戻る。温度に変化があると（S2:YES）、CPU２１は、テーブルTBL1から、今回取得した温度に対応するパルス幅の変更データを読み出す（S3）。

例えば、図３の場合、今回取得した温度が２０度未満であれば、「２nsec」が、変更データとして、メモリ部２９のテーブルTBL1から読み出される。
そして、CPU２１は、その変更データを用いて、リセットゲート信号RGの波形を変更する（S4）。リセットゲート信号RGの波形の変更は、CPU２１が、TG４１へリセットゲート信号RGのパルス幅の変更データを与え、TG４１がそのパルス幅の変更データに基づいてリセットゲート信号RGを生成することにより、行われる。S4の後、処理は、S1に戻る。

よって、CPU２１とTG４１は、CCD１１近傍又は本体部３の温度に応じて、駆動信号である水平同期信号に含まれるリセットゲート信号RGのパルス幅を変更する変更部を構成する。さらに、メモリ部２９は、温度に対応する、パルス幅を変更するための変更値が記憶された記憶部を構成する。そして、変更部であるCPU２１は、メモリ部２９のテーブルTBL1を参照して、温度に対応する変更値を読み出し、その読み出した変更値に基づいて、パルス幅を変更する。

なお、テーブルTBL1は、変更値自体が設定されているが、所定の基準値に対する補正値を設定され記憶するようにしてもよい。CPU２１は、その補正値に基づいて、パルス幅を変更する。

図６は、リセットゲート信号RGのパルス幅を変更したときの、水平同期信号と、CCD１１の出力信号CCDoutと、SHP信号と、SHD信号との関係を示す波形図である。
例えば、図６に示すように、リセットゲート信号RGのパルス幅が短くなると、貫通パルスPPの幅が狭くなる。その結果、フィードスルー期間FTは、常温時のフィードスルー期間FT1と同じになる。

すなわち、テーブルTBL1には、温度に応じて、フィードスルー期間FTが常温時のフィードスルー期間FT1と同じになるように、リセットゲート信号RGのパルス幅のデータが設定され、登録されており、CPU２１は、検出されたCCD１１の温度に応じて、リセットゲート信号RGのパルス幅を変更する。

その結果、CDS回路４４において安定して基準電位をサンプルホールドすることでき、結果として、アンプ雑音とリセット雑音を適切に除去して、ノイズの少ない高品位な内視鏡画質を得ることができる。
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、温度に応じて、リセットゲート信号RGのパルス幅が調整されているが、第２の実施の形態では、温度に応じて、リセットゲート信号RGの波高値が調整される。

第２の実施の形態の内視鏡装置の構成は、第１の実施の形態の内視鏡装置の構成と略同じであるので、同じ構成要素については、同じ符号を用いて、異なる構成についてのみ説明する。

図７はメモリ部２９に記憶されるテーブルTBL2の例を示す図である。
テーブルTBL2は、温度に応じたリセットゲート信号RGの波高値のデータが設定されたデータテーブルである。ここでは、温度検出素子１５により検出された温度が、１００度以上の場合、５０度以上１００度未満の場合、２０度以上５０度未満の場合、２０度未満の場合の４つの場合に応じて、それぞれリセットゲート信号RGの波高値を、３．６V（ボルト）、３．４V、３．２V、３．０Vとするデータが、テーブルTBL2に登録されている。

本実施の形態におけるCPU２１によるリセットゲート信号RGの波形を変更する処理は、図５の処理と同様であり、図５のS3において、変更データは、テーブルTBL2から読み出され、S4においては、リセットゲート信号RGの波形の波高値が変更される。リセットゲート信号RGの波形の変更は、CPU２１が、波形整形回路２４へリセットゲート信号RGの波高値の変更データを与え、波形整形回路２４がその波高値の変更データに基づいてリセットゲート信号RGを生成することにより、行われる。

よって、CPU２１と波形整形回路２４は、CCD１１近傍又は本体部３の温度に応じて、駆動信号である水平同期信号に含まれるリセットゲート信号RGの波高値を変更する変更部を構成する。さらに、メモリ部２９は、温度に対応する、波高値を変更するための変更値が記憶された記憶部を構成する。そして、変更部であるCPU２１は、メモリ部２９のテーブルTBL2を参照して、温度に対応する変更値を読み出し、その読み出した変更値に基づいて、波高値を変更する。

なお、テーブルTBL2は、変更値自体が設定されているが、所定の基準値に対する補正値を設定され記憶するようにしてもよい。CPU２１は、その補正値に基づいて、波高値を変更する。

図８は、リセットゲート信号RGの波高値を変更したときの、水平同期信号と、CCD１１の出力信号CCDoutと、SHP信号と、SHD信号との関係を示す波形図である。
例えば、図８に示すように、リセットゲート信号RGの波高値が、点線で示す常温時の波高値よりも低くなると、貫通パルスPPの波高値は低下し、アンダーシュートも減少する。その結果、フィードスルー期間FTは、常温時のフィードスルー期間FT1と同じになる。

すなわち、テーブルTBL2には、温度に応じて、フィードスルー期間FTが常温時のフィードスルー期間FT1と同じになるように、リセットゲート信号RGの波高値のデータが設定されて登録されており、CPU２１は、検出されたCCD１１の温度に応じて、リセットゲート信号RGの波高値を変更する。

その結果、CDS回路４４において安定して基準電位をサンプルホールドすることでき、結果として、アンプ雑音とリセット雑音を適切に除去して、ノイズの少ない高品位な内視鏡画質を得ることができる。
（第３の実施の形態）
第１の実施の形態では、温度に応じて、リセットゲート信号RGのパルス幅が調整され、第２の実施の形態では、温度に応じて、リセットゲート信号RGの波高値が調整されているが、本実施の形態では、温度に応じて、リセットゲート信号RGのパルス幅と波高値の両方が調整される。

第３の実施の形態の内視鏡装置の構成は、第１の実施の形態の内視鏡装置の構成と略同じであるので、同じ構成要素については、同じ符号を用いて、異なる構成についてのみ説明する。

図９はメモリ部２９に記憶されるテーブルTBL3の例を示す図である。
テーブルTBL3は、温度に応じたリセットゲート信号RGのパルス幅と波高値のデータが設定されたデータテーブルである。ここでは、温度検出素子１５により検出された温度が、１００度以上の場合、５０度以上１００度未満の場合、２０度以上５０度未満の場合、２０度未満の場合の４つの場合に応じて、リセットゲート信号RGのパルス幅と波高値を、それぞれ９nsecと３．５V、７nsecと３．３V、４nsecと３．１V、１nsecと２．９Vとするデータが、テーブルTBL3に登録されている。

なお、テーブルTBL3は、変更値自体が設定されているが、所定の基準値に対する補正値を設定され記憶するようにしてもよい。CPU２１は、その補正値に基づいて、パルス幅波高値を変更する。

本実施の形態におけるCPU２１によるリセットゲート信号RGの波形を変更する処理は、図５の処理と同様であり、図５のS3において、変更データは、テーブルTBL3から読み出され、S4においては、リセットゲート信号RGの波形のパルス幅と波高値が変更される。リセットゲート信号RGの波形の変更は、CPU２１が、TG４１へリセットゲート信号RGのパルス幅の変更データを与え、波形整形回路２４へ波高値の変更データを与え、TG４１と波形整形回路２４がそれぞれパルス幅と波高値の変更データに基づいてリセットゲート信号RGを生成することにより、行われる。

図１０は、リセットゲート信号RGのパルス幅と波高値を変更したときの、水平同期信号と、CCD１１の出力信号CCDoutと、SHP信号と、SHD信号との関係を示す波形図である。

例えば、図１０に示すように、リセットゲート信号RGのパルス幅と波高値が、点線で示す常温時のパルス幅よりも短くかつ波高値よりも低くなると、貫通パルスPPの波高値は上がらず、アンダーシュートも減少しない。その結果、フィードスルー期間FTは、常温時のフィードスルー期間FT1よりも長く（FT3）なる。

すなわち、テーブルTBL3には、温度に応じて、フィードスルー期間FTが常温時のフィードスルー期間FT1と同じになるように、リセットゲート信号RGのパルス幅と波高値のデータが登録されており、CPU２１は、検出されたCCD１１の温度に応じて、リセットゲート信号RGのパルス幅と波高値を変更する。

その結果、CDS回路４４において安定して基準電位をサンプルホールドすることでき、結果として、アンプ雑音とリセット雑音を適切に除去して、ノイズの少ない高品位な内視鏡画質を得ることができる。
（第４の実施の形態）
上述した第１〜第３の実施の形態では、内視鏡装置における撮像素子近傍の温度あるいは本体部の温度を、サーミスタなどの温度検出器を用いて検出しているが、第４の実施の形態では、撮像素子の温度を、サーミスタなどを用いないで検出する。

図１１は、本実施の形態に係る、AFE部２２と温度検出部の構成を示すブロック図である。図１１において、図２と同じ構成要素については、同じ符号を付して、説明は省略し、異なる構成についてのみ説明する。

AFE部２２のOBクランプ回路４３の出力は、第２のCDS回路５１に入力される。CDS回路５１では、後述するような相関二重サンプリングを行い、その結果信号をADC回路５２へ出力する。ADC回路５２は、入力された信号をデジタルデータに変換して、CPU２１へ出力する。CDS回路５１とADC回路５２が、温度検出部を構成する。CDS回路５１とADC回路５２のそれぞれには、TG４１から所定のタイミング信号が入力される。
図１２は、CDS回路５１において実行される相関二重サンプリングを説明するための、CCD１１の出力信号CCDoutと、SHP信号と、SHD信号との関係を示す波形図である。

第２のSHD信号が、リセットゲート信号RGよりも遅れたタイミングで、TG４１からCDS回路５１に入力される。第２のSHD信号により、貫通パルス信号PPの波高値の電圧がクランプされる。第２のSHP信号は、CDS回路４４のSHP信号と同じタイミングで、TG４１からCDS回路５１に入力される。
よって、第２のSHP信号と第２のSHD信号により、図１２において、点線で示す電位差ΔVが得られ、その電位差ΔVが、ADC回路５２に入力される。

ここで、電位差ΔVは、撮像素子であるCCD１１の温度に応じて変化する。よって、電位差ΔVと、温度の関係を測定あるいは演算により予め求めておき、メモリ部２９に予め記憶しておく。例えば、ΔV毎の温度の情報が登録されたテーブルデータとして、メモリ部２９に記憶しておく。

すなわち、温度は、撮像素子であるCCD１１の出力信号CCDoutにおける、リセットゲート信号RGが重畳した貫通パルス部PPの波高値の電位と、基準電位との差に基づいて決定されて検出される。

検出した電位差ΔVの値データを受信すると、CPU２１は、メモリ部２９に記憶されたテーブルデータを参照して、電位差ΔVに対応する温度情報を読み出すことによって、CPU２１は、CCD１１の温度を検出することができる。

CPU２１は、検出した温度に応じて、上述した第１の実施の形態の内視鏡装置のように、リセットゲート信号RGのパルス幅が調整される。

その結果、CDS回路４４において安定して基準電位をサンプルホールドすることでき、結果として、アンプ雑音とリセット雑音を適切に除去して、ノイズの少ない高品位な内視鏡画質を得ることができる。
（変形例）
本変形例は、第４の実施の形態における第２のCDS回路５１においてクランプされた貫通パルス信号PPの波高値に基づいて、リセットゲート信号RGの波高値を、所定の値以上ならないように、制限するようにしたものである。本変形例は、上述した第１〜第４の実施の形態に、追加的に適用可能である。

第４の実施の形態では、第２のCDS回路５１により得られた電位差ΔVに基づいて、温度を検出しているが、本変形例では、第２のCDS回路５１においてクランプされた貫通パルス信号PPの波高値に基づいて、リセットゲート信号RGの波高値を、所定の値以上ならないように、制限するようにしたものである。

回路構成は、第４の実施の形態と同じであるが、ここでは、SHD信号に基づいてクランプされた貫通パルス信号PPの波高値のみが、ADC回路５２においてクランプされ、CPU２１に出力される。

CPU２１は、ADC回路５２からの貫通パルス信号PPの波高値が、予め設定された閾値以上になったか否かを判定し、貫通パルス信号PPの波高値が、予め設定された閾値以上になると、リセットゲート信号RGの波高値を所定量だけ下げるようにし、その所定量だけ下げた値の波高値で固定する。

図１３は、本変形例に係る、波高値制限処理の流れの例を示すフローチャートである。
CPU２１は、第２のCDS５１によりクランプされた出力信号CCDoutの貫通パルスの波高値を取得する（S11）。

CPU２１は、取得した波高値が所定の閾値TH以上であるか否かを判定し（S12）、取得した波高値が所定の閾値TH以上であると（S12:YES）、リセットゲート信号RGの現在の波高値よりも所定量だけ小さい値に下げる（S13）。

CPU２１は、S13の後、リセットゲート信号RGの波高値を、S13で下げた波高値に固定し、制限する（S14）。S14の処理により、CPU２１は、波形整形回路２４から出力されるリセットゲート信号RGの波高値が、S13で下げた値の波高値以上にならないように制限する。

すなわち、S12とS13の処理は、撮像素子であるCCD１１の出力信号CCDoutの貫通パルスPPの波高値が、所定の閾値TH以上になると、リセットゲート信号RGの波高値を、所定量だけ下げ、その下げた波高値以上にならないように制限する波高値制限部を構成する。

よって、第１〜第４の各実施の形態において、出力されるリセットゲート信号RGの波高値が、本変形例の機能の追加により制限される。
なお、取得した波高値が所定の閾値TH以上でなければ（S12:NO）、処理は、何もしない。

以上のように、上述した各実施の形態及び変形例の内視鏡装置によれば、温度変化によらず、安定的に撮像素子の出力信号のフィードスルー期間を確保し、結果として、アンプ雑音とリセット雑音を除去し、ノイズの少ない高品位な内視鏡画質を得ることができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

１内視鏡装置、２挿入部、３本体部、１１ CCD、１２対物光学系、１３波形整形回路、１４照明部、１５温度検出素子、２１ CPU、２２ AFE部、２３プリアンプ、２４波形整形回路、２５表示部、２６グラフィック重畳部、２７電源部、２７ａバッテリ、２８入力部、２９メモリ部、３０ ADC回路、３１温度検出素子、３２ ADC回路、４１タイミングジェネレータ、４２水平・垂直ドライバ、４３ OBクランプ回路、４４ CDS回路、４５ AGC回路、４６ ADC回路、５１ CDS回路、５２ ADC回路

Claims

先端部に撮像素子を有する挿入部と、本体部とを有する内視鏡装置であって、
前記撮像素子を駆動する駆動信号を出力する駆動回路と、
前記撮像素子から出力される信号のフィードスルー期間が、常温時に前記撮像素子から出力される信号のフィードスルー期間と同じになるように、前記撮像素子近傍又は前記本体部の温度に応じて、前記駆動信号に含まれるリセットゲート信号のパルス幅及び波高値の少なくとも１つを変更する変更部と、
を有することを特徴とする内視鏡装置。
前記リセットゲート信号は、前記撮像素子の水平同期信号であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
前記リセットゲート信号は、前記撮像素子の出力信号に重畳して出力される信号であることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
前記撮像素子は、電荷結合素子であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の内視鏡装置。
前記温度に対応する、前記少なくとも１つを変更するための変更値あるいは補正値が記憶された記憶部を有し、
前記変更部は、前記記憶部を参照して、前記温度に対応する前記変更値あるいは前記補正値を読み出し、その読み出した前記変更値あるいは前記補正値に基づいて、前記少なくとも１つを変更することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
前記温度は、温度センサにより検出されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の内視鏡装置。
前記温度センサは、前記撮像素子近傍の温度を検出するために前記撮像素子近傍に設けられた、又は前記本体部の温度を検出するために前記本体部に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の内視鏡装置。
前記温度は、前記撮像素子の出力信号における、前記リセットゲート信号が重畳した貫通パルス部の波高値の電位と、基準電位との差に基づいて決定されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の内視鏡装置。
前記撮像素子の出力信号の貫通パルスの波高値が、所定の閾値以上になると、前記リセットゲート信号の波高値を、所定量だけ下げ、その下げた波高値以上にならないように制限する波高値制限部を、さらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の内視鏡装置。
第１の温度範囲に応じた第１のパルス幅変更データと、前記第１の温度範囲よりも温度が低い第２の温度範囲に応じた第２のパルス幅変更データと、が記憶された記憶部と、
前記温度を検出する温度センサと、
をさらに有し、
前記変更部は、前記温度センサによって検出された温度に基づいて、前記記憶部から前記検出された温度に対応するパルス幅変更データを読み出し、その読み出したパルス幅変更データに基づいて、前記リセットゲート信号の前記パルス幅を変更することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
前記第２のパルス幅変更データは、前記第１のパルス幅変更データよりもパルス幅が狭く設定されていることを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡装置。
前記変更部は、前記温度が低い場合のリセットゲート信号のパルス幅が、前記温度が高い場合のリセットゲート信号のパルス幅に比べて狭くなるように、前記リセットゲート信号の前記パルス幅を変更することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
第１の温度範囲に応じた第１の波高値変更データと、前記第１の温度範囲よりも温度が低い第２の温度範囲に応じた第２の波高値変更データと、が記憶された記憶部と、
前記温度を検出する温度センサと、
をさらに有し、
前記変更部は、前記温度センサによって検出された温度に基づいて、前記記憶部から前記検出された温度に対応する波高値変更データを読み出し、その読み出した波高値変更データに基づいて、前記リセットゲート信号の前記波高値を変更することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
前記第２の波高値変更データは、前記第１の波高値変更データよりも波高値が低く設定されていることを特徴とする請求項１３に記載の内視鏡装置。
前記変更部は、前記温度が低い場合のリセットゲート信号の波高値が、前記温度が高い場合のリセットゲート信号の波高値に比べて低くなるように、前記リセットゲート信号の前記波高値を変更することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。