JPS63117727A - 電子内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は固体撮像素子の画素間のばらつきとか画素欠陥
等の補正手段を設けた電子内視鏡装置に関する。

［従来の技術］ 近年、像伝送用のイメージガイドを用いることなく、Ｃ
ＯＤとかＳＩＴ等の固体撮像素子を用いて搬像手段を形
成した電子内視鏡装置が実用化されている。

この固体Ｒ像素子を用いた電子内視鏡装置によれば、画
像の記録とか画像処理等が容易であり、又、今後画素数
の拡大が期待されるため画像の解像度を向上させること
もできる等、種々の利点を有する。

上記固体撮像素子を用いた場合には、固体撮像素子の画
素間のばらつきとか画素欠陥を補正する必要があり、補
正ＲＯＭを一体化した固体＠像素子がある。

［発明が解決すべき問題点］ 上記補正ＲＯＭを一体化した固体撮像素子ではその外形
が大きくなってしまい、特に内視鏡（スコープ）のよう
にできるだ番ノ小型のものが要求される用途においては
挿入部先端部の外径が太くなってしまい、挿入の際に患
名に大きな苦痛を強いるという欠点がある。

又、挿入部を備えたスコープ部が装着される手元側本体
部側に感度ばらつき補正用ＲＯＭとか画素欠陥補正用Ｒ
ＯＭを設けた場合には、別のスコープ部を装着した場合
、このスコープ部に対応した補正装置に交換することが
必要になり、操作上わずられしいという欠点があった。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、補正
装置を交換する等のわずられしい操作を必要としない電
子内視鏡ｆｉ置を提供することを目的とする。

［問題点を解決する手段及び作用］ 本発明では手元側本体部に対して装着可能なスコープ部
側に固体撮像素子の感度のばらつきを補正する回路と画
素欠陥を補正する回路と、暗電流のばらつきを補正する
回路との少なくとも１つの回路を設けることによって、
単にスコープ部を装着するのみで補正装置の交換を必要
としないで使用できるようにしである。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例の概略構成を示す構成図、第２図は補正
回路の具体的構成を示すブロック図、第３図は暗電流ば
らつき補正回路の動作説明図、第４図は感度ばらつき補
正回路の動作説明用の特性図、第５図は画素欠陥補正回
路の動作説明図である。

第１図に示すように第１実施例の電子内視鏡装置１は体
腔内等に挿入できるように細長に形成された部分を備え
たスコープ部（内視鏡部）２と、このスコープ部２の後
端側が着脱自在で装着できる本体部３とからなる。

上記本体部３内には、電源４によって点灯される光源ラ
ンプ５の照明光は、本体内のライトガイド６の出射端に
対向する位置に、ライトガイドコネクタ７を介してその
後端が装着されたスコープ部２側のライトガイド８に入
射される。しかして、ライトガイド８の先端面から出射
された照明光はレンズ９で拡散されて被写体１１を照明
する。

上記照明された被写体１１は、スコープ部２の挿入部１
２先端に設けた対物レンズ１３によって固体搬像素子１
４の光電変換面に結像される。この固体撮像素子１５の
光電変換出力は、電気ケーブル１６を介して操作部１７
内に設けられた補正回路１８に入力される。この補正回
路１８で固体ｆｉｎ＠累子１５の各素子の感度のばらつ
き、画素欠陥、暗電流のばらつき等の補正が行われ、電
気コネクタ１つを介してビデオプロセッサ２１に入力さ
れる。このビデオプロセッサ２１によってＮＴＳＣ方式
の映像信号に変換され、映像信号出力端２２から出力さ
れると共に、本体部３に設けたカラーモニタ２３によっ
て被写体像がカラー表示される。

尚、上記操作部１７には図示しない湾曲操作ノブが設け
てあり、ノブを回動することによって挿入部１２の先端
部側に設けた湾曲部を湾曲できるようにしである。

上記スコープ部２は、医師等が操作するものであり、小
型、ＩＹ、　Ｂｌ化が要求される。一方、本体部３側は
スコープ部２側程の小型、軽量化が要求されるものでな
い。ところで、体腔内を観察したり処置具で治療処置す
る場合、用途に応じた内視鏡を用いることが望ましく、
一般には複数の内視鏡が使用される。この場合スコープ
部２側に比べて本体部３側は高価であり、一般的にはス
コープ部２側を交換して使用する場合が多い。従って、
第１実施例のように、スコープ部２と本体部３とを着脱
自在にするシステムが広く採用される。

上記補正回路１８で感度のばらつき等が補正される固体
撮像素子１５は、原理的には複数個のフォトダイオード
が２次元状に配列されている。これらフォトダイオード
上に結像される光学像に対応した電荷像が形成され、こ
れら電荷が電圧に変換されて光電変換出力となる。特に
内視鏡用に使用される１１１ｇ１素子としては民生テレ
ビ用のものに比較して数イ８高い感度を有するものが要
求される。

これを実現するために１個単位のフォトダイオードに電
流増幅素子又は電圧増幅素子を一体構造にして感度を大
幅に向上させたものが用いられることがある。この場合
、フォトダイオード自体にも感度のばらつきが有するの
に加え、増幅素子にも利得のばらつきがあり、感度は向
上するが別の問題が発生する、つまり感度ばらつきは各
素子間の出力電流のばらつきであり、これが固体パター
ンノイズとして著しく画質を劣化させるため、補正する
ことが必要となる。第１実施例では、補正回路１８を第
２図に示すようなＭ路構成にして、各種のばらつき等を
補正している。

この補正回路１８は、暗電流ばらつき補正回路３１と、
感度ばらつき補正回路３２と、画素欠陥補正回路３３と
からなる。

固体撮像素子１５の光電変換出力は混合器（加算器）３
４の一方の入力端に印加され、この混合器３４の出力は
次段の感度ばらつき補正回路３２に入力されると共に、
スイッチ３５を経て増幅器３６に入ノＪされる。このス
イッチ３５がオンされた状態では増幅器３６で例えばＧ
倍に増幅された信号はＡ／Ｄコンバータ３７でディジタ
ル信号に変換され、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）
３８に書き込まれる。このＲＯＭ３８に書き込まれたデ
ィジタルデータはＤ／Ａコンバータ３９でアナログ信号
に変換された後、反転減衰器４０で一１／Ｇに減衰され
た後スイッチ４１を介して混合器３４の他方の入力端に
印加される。

上記スイッチ３５は暗電流補正データをＲＯＭ３８に書
き込む場合オンされ、一方スイッチ４１はオフ状態に保
持される。一方、暗電流補正データを占き込んだ後の使
用時にはスイッチ３５はオフにされ、且つスイッチ４１
はオンされ、ＲＯＭ３８に占ぎ込まれた補正データが読
み出され、混合器３４に入力され、固体ｌ１ｉ１１ｆｔ
素子１５の出力信号と暗電流のばらつき補正信号とが混
合されて暗電流のばらつきが補正されて次段の感度ばら
つき補正回路３２に入力される。

上記暗電流のばらつき補正データの設定は次のようにし
て行われる。

光源ランプ５に電力を供給する電源４２に対するスイッ
チ４３はオフ、つまり切換接点Ｃはアース側接点ａに切
換えられ、消灯状態に設定される。

又、暗電流ばらつき補正回路３１内のスイッチ３５はオ
ン、スイッチ４１はオフにされ、固体Ｒ像素子１５の出
力信号はアンプ３６でＧ倍に増幅された後、Ａ／Ｄコン
バータ３７でディジタルデータに変換されてＲＯＭ３８
に書き込まれる。この補正データが一画面について行わ
れると、補正データの書き込みは終了し、スイッチ３５
はオフ、スイッチ４１はオンされる。この補正データの
書き込み後、例えば光源ランプ５を点灯させない状態で
使用づると、次のようにして暗電流のばらつきが補正さ
れる。

この場合の固体撮像素子１５の出力信号は、例えば第３
図（ａ）に示すように各画素ごとにレベルが異るものと
なる。一方、ＲＯＭ３８から読み出され、Ｄ／Ａコンバ
ータ３９でアナログ信号に変換され、さらに反転減衰器
４０で一１／Ｇに減衰された暗電流のばらつき補正デー
タは第３図（ｂ）に示すように固体撮像素子１５の出力
信号と零レベルに対して対称となる値、換言すれば固体
１ｉｉ２像素子１５の出力を反転した値となるため、混
合器３４で混合した出力は同図（Ｃ）に示すように零レ
ベルとなる。つまり暗電流のばらつきが補正されて次段
の感度ばらつき補正回路３２に入力されることになる。

この感度ばらつき補正回路３２は、ゲインυノ御端を備
えたゲインコントロールアンプ（ＧＣＡ）５１に入力さ
れ、その出力はスイッチ５２を経て反転アンプ５３に入
力される。このアンプ５３の反転増幅出力はＡ／Ｄコン
バータ５４でディジタル信号に変換され、ＲＯＭ５５に
感度ばらつき補正データが占き込まれる。このＲＯＭ５
５に出き込まれたデータは使用時には読み出され、Ｄ／
Ａコンバータ５６でアナログ信号に変換され、スイッチ
５７を経てゲインコントロールアンプ５１のゲイン制ｍ
端に印加される。このゲイン制ｔｉｌ　端にＲＯＭ５５
の補正データを印加することによって、ゲインコントロ
ールアンプ５１は入力される固体撮像素子１５の出力信
号における各画素の感度ばらつきを補正し、感度ばらつ
きを制御して出力することになる。

上記感度ばらつきの補正データは次のように設定される
。

スイッチ４３は電源４２側にオンされ、光源ランプ５は
点灯される。この光源ランプ５の照明光は符号１１′で
示す白色の被写体く例えば反射率が約８０％のもの）を
一定光量で照明する。この白色の被写体１１′に対する
固体搬像素子１５の出力信号はゲインコントロールアン
プ５１で増幅され、オンされたスイッチ５２を通り、反
転アンプ５３で増幅され、Ａ／Ｄコンバータ５４を経て
ＲＯＭ５５に補正データが書き込まれる。尚、この場合
、スイッチ５７はオフ状態に保持される。

このようにしてＲＯＭ５５には感度ばらつき補正データ
が占き込まれる。一方、この補正データは使用時に（ま
読み出され、Ｄ／Ａコンバータ５６でアノ−ログ信号電
圧に変換されてオンされたスイッチ５７を経てゲイン制
御端に印加され、ゲインコン１〜ロールアンプ５１のゲ
インを各画素の感度ばらつきに応じて変化させゲインコ
ントロールアンプ５１の出力はばらつきのないあるいは
ばらつきが制御されたものとなる。例えばＲＯＭ５５に
書き込まれたデータは画素感度の大きいもの程負極性で
大きなものとなり、一方ＲＯＭ５５から読み出されてゲ
イン制御端に印加されると、ゲイン制御端のゲイン制御
電圧を下げることになり、この場合ゲインコントロール
アンプ５１のゲインを下げることになり、感度のばらつ
きを補正できる。

（このゲイン制御端には例えば適宜電圧が予め印加され
ており、スイッチ５７がオンされると、この電圧値から
スイッチ５７を経て入ツノされる負極性の補正データ信
号弁だけ減口される。この減点される値が大きいとゲイ
ンは小さくなる。）第４図は被写体光量と固体撮像素子
における２つの画素ａ、ｂの光電変換出力との関係を示
す。

この図の例えばＣで示す一定照明光量に対し、２つの画
素ａ、ｂの出力が異る場合、その出力がゲインコントロ
ールアンプ５１に入力されると、その際ＲＯＭ５５から
読み出されたデータによって、ゲインコントロールアン
プ５１のゲインはそれぞれ１／８．１／ｂに比例した値
に設定され、従ってゲインコントロールアンプ５１を通
した出力では感度のばらつきが補正されたものとなる。

尚、上記固体撮像素子１５は［ｌｉｌ電流レベルで補正
されているが、このレベルは動作点の出力レベルに対し
て穫めて小さいレベル＜１／１０００以上）であり、こ
の小さいレベルで補正しても動作レベルの補正は困難で
ある。従って第１実施例では暗電流の補正と動作時の補
正とを別々に行うことによって広い範囲に対して感度の
ばらつきを行い１ワるようにしている。

上記ゲインコントロールアンプ５１の出力は次段の画素
欠陥補正回路３３に入力される。

この画素欠陥補正回路３３は、入力信号を遅延回路６１
で１画素分匠延してスイッチ６２の一方の接点ａ側に出
力すると共に、入力信号をＡ／Ｄコンバータ６３でディ
ジタルデータに変換してランダム・アクセス・メモリ（
ＲＡＭ）６４に３き込み、このＲＡＭ６４に占き込まれ
た画素信号データは読み出され、Ｄ／Ａコンバータ６５
でアナログ信号に変換された後スイッチ６２の他方の接
点す側に出力づる。

上記スイッチ６２は、画素欠陥アドレスが古き込まれた
ＲＯＭ６６の出力で切換えられるようにしてあり、欠陥
のある画素からの光電変換出力時には、ＲＯＭ６６の出
力は例えばハイレベルとなり、このハイレベルの出力で
スイッチ６２の切換接点Ｃを接点す側に切換え、欠陥画
素の隣りの画素信号で置換して次段に出力する。

例えば遅延回路６１を通ってスイッチ６２の接点ａ側に
出力される画素出力信号は第５図（ａ）に示すものとな
り、この場合符号６７で示す信号が欠陥画素によるもの
を表わす。一方、遅延回路６１を通さないでＡ／Ｄコン
バータ６３、ＲＡＭ６４、Ｄ／Ａコンバータ６５を経て
スイッチ６２の接点す側に出力される信号は第５図（ｂ
）で示すものとなる。

ところでスイッチ６２の切換接点Ｃは通常接点ａ側に切
換えられており、１画素分遅延された信号が次段側に出
力される。しかして、欠陥画素の信号が接点ａに印加さ
れるタイミングにおいて、第５図（Ｃ）に示すようにＲ
ＯＭ６６の出力はハイレベルとなり、スイッチ６２は接
点す側がオンするように切換えられ、スイッチ６２の出
力は１画素分隣りの信号６７′で置換され、スイッチ６
２を経て次段側に出力される信号は同図（ｄ）に示すよ
うに画素欠陥が補正されたものとなる。

尚、ＲＯＭ６６から欠陥画素買換用にパルスを出力させ
る手段として例えば次のようにして行う。

固体搬像素子１５に読出しパルスを印加Ｊる場合、その
パルスをカウンタで計数してその計数出力をＲＯＭ６６
に入力する。一方、このＲＯＭ内の各メモリセルには正
常画素に対しては“０”、欠陥画素に対しては１″とな
る１ビツトデータが画素数分のアドレス空間で書き込ま
れており、欠陥画素のアドレスが指定されると１″のデ
ータを出力するようになり、スイッチ６２を切換える。

尚、上記第１実施例では通常、画素欠陥のない状態信ｑ
は遅延回路６１で１画素分遅延されるので、ＲＯＭ６６
から欠陥画素置換用パルスが出力されるタイミングは１
画素分遅れて出力されるようにしである。この場合とは
逆に、正常な画素に対してはＲＡＭ６４側を通し、欠陥
画素に対しては遅延回路側を通すにうにしても良い。こ
の場合にはＲＯＭ６６の欠陥画素に対するアドレスを１
画素分ずらす必要がない。

第６図は本発明の第２実施例を示す。

この第２実施例では暗電流ばらつき補正回路３１′は、
混合器３４の出力を反転アンプ７１に入力し、この反転
アンプ７１の出力はスイッチ７２の接点ａに印加される
と共にＡ／Ｄコンバータ３７に入力される。しかして、
ＲＯＭ３８にデータを書き込む場合、スイッチ７２の切
換接点Ｃは接点ａとオンする状態に切換えられて行われ
る。この場合、各画素から信号が出力される各画素信号
期間の前縁部分のタイミングでＡ／Ｄコンバータ３７で
Ａ／Ｄ変換してＲＯＭ３８に書き込む。この場合、反転
アンプ７１の出力は混合器３４にも入力され、さらに混
合器３４で混合された信号は再び反転アンプ７１に入力
されるという負帰還ループが形成されているため、各画
素信号はわずかな時間後に暗電流のばらつき遅が１／Ｇ
になる。

ＲＯＭ３８へのデータの書き込みが終了すると、スイッ
チ７２の切換接点Ｃは接点す側がオンするように切換え
られ、ＲＯＭ３８のデータはＤ／△コンバータ３９でア
ナログ畠に変換され減衰器４０′で１／Ｇに減衰されて
混合器３４に入力される。尚、この場合反転アンプ７１
は非動作状態に設定される。

ところで、感度ばらつき補正回路３２においてもゲイン
コントロールアンプ５１の出力は反転アンプ５３′　　
に入力され、この反転アンプ５３′の出力はスイッチ７
３の接点ａに印加される。この感度ばらつき補正回路３
２においても、感度ばらつき補正データをＲＯＭ５５に
占き込む場合、暗電流ばらつき補正回路３１′のＪ：う
に負帰還ループが形成されているので各画素信号の前縁
部分で高速度に行われる。尚、この反転アンプ５３′は
、その反転ゲイン−Ａが、暗電流側のアンプ３６のゲイ
ン値よりは小さくして、この反転アンプ５３′の出力が
飽和してしよりないようにしである。（第１実施例でも
同様。〕問、γ（ンへｔｌｌ？ｔｌも友髪Ａ０その他は
上記第１実施例と同様である。

第７図は本発明の第３実施例における画素欠陥補正回路
８１を示す。

この補正回路８１では入力信号は直接アナログスイッチ
８２の一方の端子ａに印加されると共に、１画素期間遅
延する遅延素子８３を経てアナログスイッチ８２の他方
の端子すに印加される。このアナログスイッチ８２の切
換端子ＣはＲＯＭ８４の出力データで切換えられるよう
にしである。このＲＯＭ８４には欠陥画素のアドレスに
対してそのメモリ内容が１″で、池の正常な画素アドレ
スに対しては０″が格納されている。しかして、欠陥画
素の信号出力時に、ＲＯＭ８４の出力でアナログスイッ
チ８２はその画素期間切換えられて端子すが切換端子Ｃ
とオンし、この回路８１の出力端から１画素分前の画素
信号で置換された信号が出力される。

尚、上記各実施例において画素欠陥の補正を行う場合、
欠陥画素の１１ｉｆ　ｍの画素出力の平均値で置換させ
る等しても良い。

尚、画素欠陥補正を回路を感度ばらつき補正回路の前段
側に設けるようにしても良い。

尚、本発明における補正回路１８の収納場所としては操
作部１７内に限らず操作部１７に設けたコネクタ部分に
収納しても良いし、スコープ部２における他の場所でも
良い。

又、本発明における補正回路１８としては、暗電流ばら
つき、感度ばらつき、画素欠陥の補正回路全てを有する
ものに限らず、いずれかのみを有するものでも良い。

尚、暗電流ばらつき補正回路等に用いられるＲＯＭへの
データの書込みは製造側で設定しても良いし、経年変化
等に対応できるように使用者側でも設定できるようなＲ
ＯＭ　（例えばＥＰＲＯＭ）を用いても良い。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、本体部側に対してる
脱自在となるスコープ部側に補正回路を設けであるので
、スコープ部を装着することによってそのスコープに適
した補正状態で使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例の概略構成を示す構成図、第２図は補正
回路の具体的構成を示すブロック図、第３図は暗電流ば
らつき補正回路の動作説明図、第４図は感度ばらつぎ補
正回路の動作説明用の特性図、第５図は画素欠陥補正回
路の動作説明図、第６図は本発明の第２実施例における
補正回路を示すブロック図、第７図は本発明の第３実施
例における画素欠陥補正回路の構成を示づブロック図で
ある。 １・・・電子内視ｖＬ装置　　２・・・スコープ部３・
・・本体部　　　　　　８・・・ライトガイド１５・・
・固体撮懺素子　　１８・・・補正回路３１・・・暗電
流ばらつき補正回路 ３２・・・感度ばらつき補正回路 ３３・・・画系欠陥補正回路 手続ネ甫正書（自発） 昭和６２年１月２３日 １、事件の表示　　　昭和６１年特許願第２６４７７０
号２、発明の名称　　　電子内視鏡装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　　所　　　東京都渋谷区幅ケ谷二丁目４３番２号名
　　称　　（０３７）オリンパス光学工業株式会社代表
者　　下　　山　　敏　　部 ４、代理人 図面（第６図） １、明細書第５ページ第１行に「固体搬像素子１４」と
あるのを「固体撮像素子１５」と補正します。 ２、明細書第５ページ第９行に「この減点」とあるのを
「この減算」と補正します。 以　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 細長の挿入部の先端側に固体撮像素子を設けたスコープ
   部が、手元側本体部と着脱自在な構造の電子内視鏡装置
   において、 前記固体撮像素子の感度のばらつきを補正する回路と、
   画素欠陥を補正する回路と、暗電流のばらつきを補正す
   る回路との少なくとも１つの回路をスコープ部側に設け
   たことを特徴とする電子内視鏡装置。