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公開番号2025011440
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023113557
出願日2023-07-11
発明の名称撮像装置、電子内視鏡システム、データ処理方法、プログラム
出願人HOYA株式会社
代理人弁理士法人グローバル・アイピー東京
主分類H04N 25/76 20230101AFI20250117BHJP(電気通信技術)
要約【課題】撮像素子から得られる画像に含まれる固定パターンノイズを従来よりも効果的に低減させる。
【解決手段】本発明の一態様は、隣接する画素列の間で読み出し線を共有するように構成されている撮像素子と、隣接する画素列のうちG画素のデータを共通の端子から順次読み出すとともに、隣接する画素列のうちR画素、及びB画素のデータを共通の端子から順次読み出す読み出し部と、撮像素子において複数の画素行に設定されている遮光画素領域を対象として、同一の端子から読み出した画素のデータに基づき、各端子に対応する基準データを取得する取得部と、撮像素子において遮光画素領域を除く有効画素領域を対象として、各端子から読み出された画素のデータから、対応する基準データを差し引くことで、有効画素領域内の各画素のデータを補正する補正部と、を備えた撮像装置である。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
マトリクス状に配列された複数の画素の各画素に対してＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、又はＢ（青色）のいずれかのカラーフィルタが所定のパターンで配置され、隣接する画素列の間で読み出し線を共有するように構成されている撮像素子と、
前記撮像素子の読み出し線を通して複数の端子から各画素のデータを読み出す読み出し部であって、隣接する画素列のうちＧカラーフィルタに対応する画素（Ｇ画素）のデータを共通の端子から順次読み出すとともに、隣接する画素列のうちＲカラーフィルタに対応する画素（Ｒ画素）、及びＢカラーフィルタに対応する画素（Ｂ画素）のデータを共通の端子から順次読み出す読み出し部と、
前記撮像素子において複数の画素行に設定されている遮光画素領域を対象として、同一の端子から読み出した画素のデータに基づき、各端子に対応する基準データを取得する取得部と、
前記撮像素子において前記遮光画素領域を除く有効画素領域を対象として、各端子から読み出された画素のデータから、対応する基準データを差し引くことで、有効画素領域内の各画素のデータを補正する補正部と、
を備えた撮像装置。
続きを表示（約 3,200 文字）【請求項２】
マトリクス状に配列された複数の画素の各画素に対してＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、又はＢ（青色）のいずれかのカラーフィルタが所定のパターンで配置され、隣接する画素列の間で読み出し線を共有するように構成されている撮像素子と、
前記撮像素子の読み出し線を通して複数の端子から各画素のデータを読み出す読み出し部であって、隣接する画素列のうちＧカラーフィルタに対応する画素（Ｇ画素）のデータを共通の端子から順次読み出すとともに、隣接する画素列のうちＲカラーフィルタに対応する画素（Ｒ画素）、及びＢカラーフィルタに対応する画素（Ｂ画素）のデータを共通の端子から順次読み出す第１の読み出しモード、又は、
隣接する画素列のうちＧ画素及びＲ画素のデータを共通の端子から順次読み出すとともに、隣接する画素列のうちＧ画素及びＢ画素のデータを共通の端子から順次読み出す第２の読み出しモード、のいずれかにより前記撮像素子内の各画素のデータを読み出す読み出し部と、
前記撮像素子において複数の画素行に設定されている遮光画素領域を対象として、各端子から読み出した画素のデータに基づき、各端子に対応する基準データを取得する取得部と、
前記第１の読み出しモード、及び、前記第２の読み出しモードの各々において前記取得部により取得された基準データに基づいて、前記読み出し部が前記撮像素子内の各画素のデータを読み出すときの読み出しモードを設定する制御部と、
前記撮像素子において前記遮光画素領域を除く有効画素領域を対象として、前記制御部により設定された読み出しモードにより各端子から読み出された画素のデータから、対応する基準データを差し引くことで、有効画素領域内の各画素のデータを補正する補正部と、
を備えた撮像装置。
【請求項３】
前記読み出し部は、前記複数の端子から前記撮像素子の画素列に沿って所定数ごとの端子から読み出されたデータをデジタルデータに変換する複数のアナログデジタル変換器からなるアナログデジタル変換部を有し、
各アナログデジタル変換器は、前記所定数の端子から読み出されたデータを順次処理するように構成されている、
請求項２に記載された撮像装置。
【請求項４】
請求項２に記載され、生体組織を撮像するための撮像装置と、
生体組織に対する照明光を出射する光源装置と、を備えた電子内視鏡システムであって、
前記光源装置は、前記照明光として白色光又は特殊光のいずれかを選択可能であり、
前記制御部は、起動時、又は前記照明光が選択されたタイミングで、前記読み出し部が前記撮像素子内の各画素のデータを読み出すときの読み出しモードを設定する、
電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１の読み出しモード又は前記第２の読み出しモードのいずれか一方のモードにより取得された基準データが所定レベル未満である場合には、当該モードを前記読み出し部が前記撮像素子内の各画素のデータを読み出すときの読み出しモードに設定する、
請求項４に記載された電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１の読み出しモード又は前記第２の読み出しモードのいずれか一方のモードにより取得された基準データが所定レベル以上である場合には、当該基準データと、他方のモードにより取得された基準データとを比較し、いずれか小さい方の基準データに対応する読み出しモードを、前記読み出し部が前記撮像素子内の各画素のデータを読み出すときの読み出しモードに設定する、
請求項４又は５に記載された電子内視鏡システム。
【請求項７】
マトリクス状に配列された複数の画素の各画素に対してＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、又はＢ（青色）のいずれかのカラーフィルタが所定のパターンで配置され、隣接する画素列の間で読み出し線を共有するように構成されている撮像素子を利用して、被写体の撮像を行う場合のデータ処理方法であって、
前記撮像素子において複数の画素行に設定されている遮光画素領域を対象として、前記撮像素子の読み出し線を通して複数の端子から各画素のデータを読み出す場合に、隣接する画素列のうちＧカラーフィルタに対応する画素（Ｇ画素）のデータを共通の端子から順次読み出すとともに、隣接する画素列のうちＲカラーフィルタに対応する画素（Ｒ画素）、及びＢカラーフィルタに対応する画素（Ｂ画素）のデータを共通の端子から順次読み出す第１の読み出しモードにより前記撮像素子内の各画素のデータを読み出し、各端子から読み出された画素のデータに基づき、各端子に対応する基準データを取得するステップと、
前記遮光画素領域を対象として、前記撮像素子の読み出し線を通して複数の端子から各画素のデータを読み出す場合に、隣接する画素列のうちＧ画素及びＲ画素のデータを共通の端子から順次読み出すとともに、隣接する画素列のうちＧ画素及びＢ画素のデータを共通の端子から順次読み出す第２の読み出しモードにより前記撮像素子内の各画素のデータを読み出し、各端子から読み出された画素のデータに基づき、各端子に対応する基準データを取得するステップと、
第１の読み出しモード、及び、第２の読み出しモードの各々において取得された基準データに基づいて、読み出しモードを設定するステップと、
前記撮像素子において前記遮光画素領域を除く有効画素領域を対象として、前記設定した読み出しモードにより各端子から読み出された画素のデータから、対応する基準データを差し引くことで、有効画素領域内の各画素のデータを補正するステップと、
を含むデータ処理方法。
【請求項８】
マトリクス状に配列された複数の画素の各画素に対してＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、又はＢ（青色）のいずれかのカラーフィルタが所定のパターンで配置され、隣接する画素列の間で読み出し線を共有するように構成されている撮像素子を利用して、被写体の撮像を行う場合に、
コンピュータに、
前記撮像素子において複数の画素行に設定されている遮光画素領域を対象として、前記撮像素子の読み出し線を通して複数の端子から各画素のデータを読み出す場合に、隣接する画素列のうちＧカラーフィルタに対応する画素（Ｇ画素）のデータを共通の端子から順次読み出すとともに、隣接する画素列のうちＲカラーフィルタに対応する画素（Ｒ画素）、及びＢカラーフィルタに対応する画素（Ｂ画素）のデータを共通の端子から順次読み出す第１の読み出しモードにより前記撮像素子内の各画素のデータを読み出し、各端子から読み出された画素のデータに基づき、各端子に対応する基準データを取得する手順と、
前記遮光画素領域を対象として、前記撮像素子の読み出し線を通して複数の端子から各画素のデータを読み出す場合に、隣接する画素列のうちＧ画素及びＲ画素のデータを共通の端子から順次読み出すとともに、隣接する画素列のうちＧ画素及びＢ画素のデータを共通の端子から順次読み出す第２の読み出しモードにより前記撮像素子内の各画素のデータを読み出し、各端子から読み出された画素のデータに基づき、各端子に対応する基準データを取得する手順と、
第１の読み出しモード、及び、第２の読み出しモードの各々において取得された基準データに基づいて、読み出しモードを設定する手順と、
前記撮像素子において前記遮光画素領域を除く有効画素領域を対象として、前記設定した読み出しモードにより各端子から読み出された画素のデータから、対応する基準データを差し引くことで、有効画素領域内の各画素のデータを補正する手順と、
を実行させるためのプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体組織の撮像を行うように構成された撮像装置、及び、撮像装置を先端部に有する電子内視鏡を備えた電子内視鏡システムに関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
医療機器分野においては、体腔内の生体組織を照明し、照明された体腔内の生体組織を被写体として撮像することにより、体腔内に潜む病変部の診断を行うのに好適な画像を生成することが可能な電子内視鏡システムが知られている。
生体組織を撮像する際、撮像に用いられる撮像素子に製造過程で発生した画像データが正常に出力されない欠陥画素がある場合や、撮像素子内の伝送路に異常がある場合等には、これらに起因して、撮影された画像上に縦線状のキズが生じる可能性がある。このような縦線状のキズは、固定パターンノイズ（ＦＰＮ）と呼ばれる。ＦＰＮが発生することは画質上好ましくないため、ＦＰＮを低減するための補正を行う手法が種々提案されている。
例えば特許文献１には、ＣＭＯＳ撮像素子で得られるゲインを超え且つ撮影画像にライン状のＦＰＮが発生し始めるゲインを補正基準値として記憶するメモリと、ＣＭＯＳ撮像素子で得られるゲインを超えたゲインを提供する際のゲインが補正基準値を超える場合に、撮影画像に対してＦＰＮを抑制するためのライン補正を施す画像処理部とを備えた撮像装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開２０２２／０６４６０９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内視鏡の先端部にＣＭＯＳ撮像素子を搭載する場合、小型の撮像素子を使用せざるを得ず、また、ＦＰＮを十分に軽減するためのアナログ回路基板を実装することも難しい。また、内視鏡で撮像素子を使用する場合には照明光の輝度が限られているが、後段の画像処理で設定されるゲインを上げるとＦＰＮのレベルも上がるために、画像処理においてＦＰＮを低減することが難しい。そのため、内視鏡にＣＭＯＳ撮像素子を搭載する場合に当該撮像素子の本来の画質を得ることが難しい場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、撮像素子から得られる画像に含まれる固定パターンノイズを従来よりも効果的に低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１の態様は、
マトリクス状に配列された複数の画素の各画素に対してＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、又はＢ（青色）のいずれかのカラーフィルタが所定のパターンで配置され、隣接する画素列の間で読み出し線を共有するように構成されている撮像素子と、
前記撮像素子の読み出し線を通して複数の端子から各画素のデータを読み出す読み出し部であって、隣接する画素列のうちＧカラーフィルタに対応する画素（Ｇ画素）のデータを共通の端子から順次読み出すとともに、隣接する画素列のうちＲカラーフィルタに対応する画素（Ｒ画素）、及びＢカラーフィルタに対応する画素（Ｂ画素）のデータを共通の端子から順次読み出す読み出し部と、
前記撮像素子において複数の画素行に設定されている遮光画素領域を対象として、同一の端子から読み出した画素のデータに基づき、各端子に対応する基準データを取得する取得部と、
前記撮像素子において前記遮光画素領域を除く有効画素領域を対象として、各端子から読み出された画素のデータから、対応する基準データを差し引くことで、有効画素領域内の各画素のデータを補正する補正部と、を備えた撮像装置である。
【０００７】
本開示の第２の態様は、
マトリクス状に配列された複数の画素の各画素に対してＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、又はＢ（青色）のいずれかのカラーフィルタが所定のパターンで配置され、隣接する画素列の間で読み出し線を共有するように構成されている撮像素子と、
前記撮像素子の読み出し線を通して複数の端子から各画素のデータを読み出す読み出し部であって、隣接する画素列のうちＧカラーフィルタに対応する画素（Ｇ画素）のデータを共通の端子から順次読み出すとともに、隣接する画素列のうちＲカラーフィルタに対応する画素（Ｒ画素）、及びＢカラーフィルタに対応する画素（Ｂ画素）のデータを共通の端子から順次読み出す第１の読み出しモード、又は、
隣接する画素列のうちＧ画素及びＲ画素のデータを共通の端子から順次読み出すとともに、隣接する画素列のうちＧ画素及びＢ画素のデータを共通の端子から順次読み出す第２の読み出しモード、のいずれかにより前記撮像素子内の各画素のデータを読み出す読み出し部と、
前記撮像素子において複数の画素行に設定されている遮光画素領域を対象として、各端子から読み出した画素のデータに基づき、各端子に対応する基準データを取得する取得部と、
前記第１の読み出しモード、及び、前記第２の読み出しモードの各々において前記取得部により取得された基準データに基づいて、前記読み出し部が前記撮像素子内の各画素のデータを読み出すときの読み出しモードを設定する制御部と、
前記撮像素子において前記遮光画素領域を除く有効画素領域を対象として、前記制御部により設定された読み出しモードにより各端子から読み出された画素のデータから、対応する基準データを差し引くことで、有効画素領域内の各画素のデータを補正する補正部と、を備えた撮像装置である。
【０００８】
前記読み出し部は、前記複数の端子から前記撮像素子の画素列に沿って所定数ごとの端子から読み出されたデータをデジタルデータに変換する複数のアナログデジタル変換器からなるアナログデジタル変換部を有してもよい。その場合、各アナログデジタル変換器は、前記所定数の端子から読み出されたデータを順次処理するように構成されている。
【０００９】
本開示の第３の態様は、生体組織を撮像するための前記撮像装置と、生体組織に対する照明光を出射する光源装置と、を備えた電子内視鏡システムである。
前記光源装置は、前記照明光として白色光又は特殊光のいずれかを選択可能であり、前記制御部は、起動時、又は前記照明光が選択されたタイミングで、前記読み出し部が前記撮像素子内の各画素のデータを読み出すときの読み出しモードを設定する。
【００１０】
前記制御部は、前記第１の読み出しモード又は前記第２の読み出しモードのいずれか一方のモードにより取得された基準データが所定レベル未満である場合には、当該モードを前記読み出し部が前記撮像素子内の各画素のデータを読み出すときの読み出しモードに設定してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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