JP3306166B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＣＤ等の撮像素子を
備えた撮像装置に関し、特に感度向上手段を備えた撮像
装置の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、被写体像を光電変換し電気信
号として出力する撮像素子を備えた撮像装置がＴＶカメ
ラ、電子内視鏡等の分野で広く用いられている。このよ
うな撮像装置においては、撮像素子で電荷蓄積、転送を
行うことにより被写体像を光電変換し、撮像を行うよう
になっている。

【０００３】前記撮像装置において、被写体像が暗い場
合などに露光期間を変化させて感度を向上させ、良好な
被写体像を得ることができるようにした感度向上手段を
設けた装置が種々提案されている。

【０００４】従来の撮像装置に設けられる感度向上手段
の構成例を図１７に示す。

【０００５】撮像素子５１は、駆動回路５２から出力さ
れる駆動信号によって駆動され、撮像素子５１上に結像
された被写体象を光電変換し出力する。撮像素子５１か
らの出力映像信号は、プリプロセス回路５３に入力され
て前処理され、プリプロセス回路出力がメモリ５４及び
切換えスイッチＳＷ１のＫ入力端に入力される。また、
メモリ５４に一旦記憶されて読み出されたメモリ出力
は、切換えスイッチＳＷ１のＬ入力端に入力される。切
換えスイッチＳＷ１は、ＫまたはＬに入力を切換え、前
記プリプロセス回路出力及びメモリ出力を切り換えて出
力する。

【０００６】通常動作時（例えば露光期間を１／６０秒
とする）には、撮像素子５１からは１／６０秒毎に映像
信号が出力され、プリプロセス回路５３、スイッチＳＷ
１を通して前処理された映像信号が出力される。このと
き、スイッチＳＷ１は常にＫ側に接続される。

【０００７】次に、撮像素子５１の長時間露光を行って
感度を向上させる場合の動作を図１８を用いて説明す
る。図１８は、図１７のＡ，Ｂ，Ｃ各点における信号、
及びスイッチＳＷ１の切換えを示すタイムチャートであ
り、ａ1 ，ａ2 ，ａ3 は、撮像素子５１から出力される
映像信号を表している。ここで、ａの添え字は出力され
る時間の順序を示している。

【０００８】撮像素子５１からは、図１８のＡに示され
るように、１／３０秒毎に映像信号が１フィールド期間
（１／６０秒）で出力される。つまり、図１８のＡにお
いて読み出し点ｄで読み出すことになる。撮像素子５１
から読み出された映像信号は、プリプロセス回路５３に
よって所定の処理が施され出力される。

【０００９】プリプロセス回路５３から出力され、メモ
リ５４に記憶された映像信号は、図１８のＢに示すよう
に、１フィールド期間（１／６０秒）遅延されて出力さ
れる。また、スイッチＳＷ１のＫ，Ｌ入力端は、図１８
のＳＷ１のタイミングで切り換えられ、これによりスイ
ッチＳＷ１からは図１８のＣに示されるように映像信号
が出力される。

【００１０】このスイッチＳＷ１からの出力映像信号
は、撮像素子５１の出力信号において欠落したフィール
ドの信号をメモリ５４によって複数回読み出すことによ
って挿入した形となっている。

【００１１】このように、メモリに一旦記憶した信号を
繰り返し読み出して間に挿入することにより、露光期間
を１／３０秒と長くすることができ、感度を向上させる
ことが可能となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の感度向上手段では、単純にメモリに記憶
している映像信号を繰り返し読み出すだけである。この
ような読み出し方式を用いた撮像装置において、露光時
間が長時間になり、信号が欠落するフィールドが多くな
る場合には、同じ映像信号が複数フィールド出力された
後、次に撮像素子から出力された映像信号が出力される
こととなる。よって、画像について時間的に不連続とな
り、特に動きのある被写体の場合は不自然な動きとなっ
てしまう。

【００１３】また、前記従来の撮像装置のように、単純
にメモリに蓄積された映像信号を繰り返して読み出す感
度向上手段を用いると、撮像素子がインターレース読み
出しの場合には、出力映像信号において、撮像素子の読
み出しフィールドに対応しないフィールドに出力が生じ
ることがあるため、垂直解像度の劣化、フリッカーの発
生等の問題点が生じる。

【００１４】本発明は、これらの事情に鑑みてなされた
もので、Ｓ／Ｎの劣化が少なく容易に感度を向上させる
ことが可能で、感度を向上させた際にも動きのある被写
体において映像信号における動きの不自然さのない良好
な被写体画像を得ることが可能な撮像装置を提供するこ
とを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明による撮像装置
は、被写体像を光電変換し映像信号として出力する撮像
素子と、前記撮像素子の電荷蓄積期間を変更可能に駆動
する撮像素子駆動手段と、前記撮像素子から出力された
映像信号を記憶する映像信号記憶手段と、前記撮像素子
駆動手段によって前記撮像素子の電荷蓄積期間を複数の
フィールド期間に設定し、前記撮像素子から複数のフィ
ールド期間毎に映像信号を読み出す際に、前記撮像素子
から出力された映像信号及び前記映像信号記憶手段に記
憶された映像信号を基に所定の演算を施して前記複数の
フィールド期間より短い期間毎に出力する映像信号演算
制御手段とを備えたものである。

【００１６】

【作用】撮像素子駆動手段によって撮像素子の電荷蓄積
期間を複数のフィールド期間に設定し、撮像素子から複
数のフィールド期間毎に映像信号を読み出す際には、映
像信号演算制御手段によって撮像素子から出力された映
像信号及び映像信号記憶手段に記憶された映像信号を基
に所定の演算を施して前記複数のフィールド期間より短
い期間毎に出力する。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１及び図２は本発明の第１実施例に係り、図１
は撮像装置に設けられる感度向上手段の構成を示すブロ
ック図、図２は図１の補間回路の動作を説明するタイム
チャートである。

【００１８】本実施例の撮像装置は、図１に示すよう
に、ＣＣＤ等の固体撮像素子からなる撮像素子１と、撮
像素子１を駆動する撮像素子駆動手段としての駆動回路
２と、撮像素子１からの出力映像信号を前処理するプリ
プロセス回路３と、撮像素子１の長時間露光を行って感
度向上させる際に映像信号を補間する補間回路４とを備
えている。

【００１９】補間回路４には、プリプロセス回路３から
出力される映像信号を記憶する映像信号記憶手段として
のメモリ５と、プリプロセス回路３の出力の映像信号と
メモリ５に一旦記憶された映像信号とを加算する加算器
６と、加算器６の出力を１／２にする係数器７と、メモ
リ５の出力（Ｌ入力端）と係数器７の出力（Ｋ入力端）
とを切り換えて出力する切換えスイッチＳＷ１とが設け
られている。前記加算器６、係数器７、切換えスイッチ
ＳＷ１によって映像信号演算制御手段が構成されてい
る。

【００２０】撮像素子１は、駆動回路２から出力される
駆動信号によって駆動され、撮像素子１上に結像された
被写体象を光電変換し出力する。通常動作時において
は、駆動回路２からは、ＮＴＳＣの場合、映像信号が約
１／６０秒毎に読み出されるような駆動信号が送られ
る。この場合の撮像素子１における蓄積期間は、１／６
０秒となる。

【００２１】この通常モードの露光（１／６０秒露光）
を行う場合は、駆動回路２による撮像素子１の駆動を通
常モードにし、撮像素子１から１／６０秒毎に読み出さ
れる映像信号をプリプロセス回路３で前処理して補間回
路４に入力する。補間回路４においては、メモリ５を１
フィールド（１／６０秒）遅延線として動作させ、切換
えスイッチＳＷ１を常にＬ側にしてメモリ５からの映像
信号を出力する。

【００２２】次に、長時間露光によって感度向上させる
場合の動作を図２を用いて説明する。図２は、図１の
Ａ，Ｂ，Ｃ各点における信号、及びスイッチＳＷ１の切
換えを示すタイムチャートであり、ａ1 ，ａ2 ，ａ3
は、撮像素子１から出力される映像信号を表している。
ここで、ａの添え字は出力される時間の順序を示してい
る。

【００２３】駆動回路２からの駆動信号により、撮像素
子１からは、図２のＡに示されるように、１／３０秒毎
に映像信号が１フィールド期間（１／６０秒）で出力さ
れる。つまり、図２のＡにおいて読み出し点ｄで１／３
０秒周期で撮像素子１から読み出し、１／６０秒の期間
で転送を行う。したがって、撮像部における蓄積期間は
１／３０秒となり、感度向上を図ることができる。

【００２４】撮像素子１から読み出された映像信号は、
プリプロセス回路３に入力されて前処理され、補間回路
４に入力される。補間回路４では、プリプロセス回路出
力がメモリ５に入力されて記憶され、図２のＢに示すタ
イミングで読み出される。すなわち、メモリ５に記憶さ
れた映像信号は、記憶されてから１フィールド後及び２
フィールド後に読み出される。

【００２５】メモリ５の出力信号は、加算器６によって
メモリ入力信号（プリプロセス回路３の出力信号）と加
算され、係数器７によって１／２にされ、切換えスイッ
チＳＷ１のＫ入力端に入力する。また、メモリ５の出力
信号は切換えスイッチＳＷ１のＬ入力端にも入力する。
この係数器７の出力信号とメモリ５の出力信号とは、図
２のＳＷ１に示すタイミングで切り換えられ、出力映像
信号として図２のＣに示す信号が得られる。

【００２６】また、フリーズを行う場合は、メモリ５の
書き込みを禁止し、切換えスイッチＳＷ１を常にＬ側に
してメモリ５からの映像信号を出力する。

【００２７】撮像素子１から読み出される映像信号は、
１／３０秒おきであり、１フィールドおきに信号が欠落
することになるが、切換えスイッチＳＷ１からの出力映
像信号は、撮像素子１から得られる映像信号の欠落する
フィールドを前後の映像信号の平均値で補間しているこ
とになる。よって、長時間露光を行うことにより撮像素
子からの映像信号に欠落が起こっても、出力信号は欠落
の無いものとなり、また、欠落分を前後の映像信号の平
均値で補間しているため、動きのある被写体の場合でも
映像信号は動きに対してスムーズで不自然さのない画像
となる。

【００２８】このように、本実施例によれば、長時間露
光を行うことによってＳ／Ｎの劣化が少なく容易に感度
を向上させることができ、感度向上のために長時間露光
を行った際にも、動きのある被写体において映像信号に
おける動きの不自然さのない良好な被写体画像を得るこ
とが可能となる。特に、内視鏡などのように照明光量が
制限されている用途においては効果が大きい。

【００２９】図３及び図４は本発明の第２実施例に係
り、図３は撮像装置に設けられる感度向上手段の構成を
示すブロック図、図４は図３の補間回路の動作を説明す
るタイムチャートである。

【００３０】第２実施例は、インターレース読み出しの
撮像素子を用いた場合の例である。

【００３１】図３に示すように、プリプロセス回路３の
後段には補間回路１０が設けられ、この補間回路１０に
は、プリプロセス回路３から出力される映像信号を記憶
する複数のメモリａ1 ，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 と、メモリａ
1 ，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 の出力に対してそれぞれ所定の係
数で乗算する係数器(1) １１，(2) １２，(3) １３，
(4) １４と、係数器(1) １１及び係数器(2) １２の出力
を加算する加算器１５と、係数器(3) １３及び係数器
(4) １４の出力を加算する加算器１６と、加算器１５の
出力と加算器１６の出力とを切り換えて出力する切換え
スイッチＳＷ１とが設けられている。

【００３２】次に、本実施例において、長時間露光によ
って感度向上させる場合の動作を図４を用いて説明す
る。図４は、図３のＡ〜Ｈ各点における信号、及び係数
器(1)１１，(2) １２，(3) １３，(4) １４における係
数を示すタイムチャートであり、ａ1 ，ａ2 ，ａ3 は、
撮像素子１から出力される奇数フィールドの映像信号、
ｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3 は、撮像素子１から出力される偶数フ
ィールドの映像信号を表している。ここで、ａ，ｂの添
え字は出力される時間の順序を示している。

【００３３】撮像素子１は、駆動回路２によって図４の
Ａに示されるように駆動される。本実施例では、読み出
し周期は第１実施例と同様に１／３０秒であるが、読み
出し走査線が各読み出し毎に奇数、偶数と切り換わる。
なお、転送時間は第１実施例と同様に１／６０秒として
いる。撮像素子１からの出力映像信号は、プリプロセス
回路３によって前処理され、補間回路１０に入力する。

【００３４】まず、補間回路１０における奇数フィール
ドの映像信号に対する処理について説明する。

【００３５】プリプロセス回路３より奇数フィールドに
対応する映像信号が出力された場合、この信号はメモリ
ａ1 に入力して記憶される。メモリａ1 では、図４のＡ
及びＢに示すように、入力信号があった次のフィールド
より８フィールドの期間、記憶した信号を出力する。さ
らに、プリプロセス回路３より次の奇数フィールドに対
応する映像信号が出力された場合には、その信号はメモ
リａ2 に入力して記憶される。メモリａ2 においても、
図４のＡ及びＣに示すように、メモリａ1 と同様に記憶
された信号が８フィールド期間出力される。

【００３６】前記メモリａ1 の出力信号及びメモリａ2
の出力信号は、それぞれ係数器(1)１１，係数器(2) １
２に入力され、図４の係数器(1) ，係数器(2) に示され
る係数が乗算された後、加算器１５で加算され、図４の
Ｄに示すような信号となって切換えスイッチＳＷ１のａ
入力端に入力する。

【００３７】ここで、係数器(1) の係数は、０，１／
４，１／２，３／４，１，３／４，１／２，１／４，０
と段階的に増加、減少するように、係数器(2) の係数
は、係数器(1) の係数とは逆に減少、増加するようにな
っており、加算器１５の出力信号は、メモリａ1 の出力
信号の成分からメモリａ2 の出力信号へと滑らかに移行
するようになっている。

【００３８】また、偶数フィールドの映像信号に対する
信号処理も同様であり、プリプロセス回路３より偶数フ
ィールドに対応する映像信号が出力された場合には、こ
の信号はメモリｂ1 あるいはメモリｂ2 に入力して記憶
される。そして、図４のＥ，Ｆに示されるメモリｂ1 ，
ｂ2 の出力信号は、それぞれ係数器(3) １３，係数器
(4) １４に入力され、図４の係数器(3) ，係数器(4) に
示される係数が乗算された後、加算器１６で加算され、
図４のＧに示すような信号となって切換えスイッチＳＷ
１のｂ入力端に入力する。

【００３９】以上のように補間処理された映像信号は、
切換えスイッチＳＷ１によって、映像信号における奇数
フィールド（ａ入力端）、偶数フィールド（ｂ入力端）
に対応する信号が選択され、切換えスイッチＳＷ１より
出力映像信号として図４のＨに示す信号が出力される。

【００４０】本実施例では、撮像素子１から得られる映
像信号の欠落するフィールドを、前後の映像信号に演算
処理を施してその間の信号を生成し補間していることに
なる。よって、本実施例においても、長時間露光を行う
ことにより撮像素子から出力される映像信号が欠落して
も、最適な補間を行うことができ、動きのある被写体の
場合でも映像信号においてはスムーズな動きの画像を得
ることが可能となる。さらに、本実施例においては、イ
ンターレース読み出しに適した補間方法を行っているた
め、垂直解像度の劣化を防ぐことができる。

【００４１】なお、各係数器における係数は、本実施例
で示したものに限るものではなく、例えば、画像の動き
量を検出して適応的に変化させることもできる。

【００４２】フリーズを行う場合は、メモリへの書き込
みを禁止し、フリーズ信号が出されたときに最も近い読
み出し映像信号が記憶されているメモリより記憶されて
いる映像信号を繰り返し読み出し、読み出しているメモ
リに対応する係数器の係数を１として映像信号を出力す
る。つまり、図４のＡにおいてＸの時点でフリーズ信号
が入力した場合、メモリａ1 及びメモリｂ1 から信号が
読み出され、係数器(1) 及び係数器(3) の係数を１とす
る。フィールドフリーズの場合は、切換えスイッチＳＷ
１をどちらかの端子に固定すれば良い。

【００４３】また、通常モードの露光（１／６０秒露
光）を行う場合は、駆動回路２による撮像素子１の駆動
を通常モードにし、例えば補間回路１０において４つの
メモリａ1 ，ａ2 ，ｂ1 ，ｂ2 のうち１つを１フィール
ド遅延線として動作させ、そのメモリに対応した係数器
の係数を１とし、切換えスイッチＳＷ１をそのメモリ側
に接続して映像信号を出力すれば良い。

【００４４】図５及び図６は本発明の第３実施例に係
り、図５は撮像装置に設けられる感度向上手段の構成を
示すブロック図、図６は図５の補間回路の動作を説明す
るタイムチャートである。

【００４５】第３実施例は、第２実施例と同様にインタ
ーレース読み出しの撮像素子を用いた場合の例であり、
感度向上手段に設けるメモリを削減した構成例である。

【００４６】図５に示すように、プリプロセス回路３の
後段には補間回路２０が設けられ、この補間回路２０に
は、プリプロセス回路３から出力される映像信号を１Ｖ
（１垂直期間、１／６０秒）遅延する１Ｖ遅延線２１
と、プリプロセス回路３からの出力信号（Ｋ入力端）と
１Ｖ遅延線２１の出力信号（Ｌ入力端）とを切り換える
切換えスイッチＳＷ１と、切換えスイッチＳＷ１の出力
を記憶するメモリ２２と、切換えスイッチＳＷ１の出力
とメモリ２２の出力を加算する加算器２３と、加算器２
３の出力を１／２にする係数器２４と、前記メモリ２２
の出力（Ｎ入力端）と係数器２４の出力（Ｋ入力端）と
を切り換えて出力する切換えスイッチＳＷ２とが設けら
れている。

【００４７】次に、本実施例において、長時間露光によ
って感度向上させる場合の動作を図６を用いて説明す
る。図６は、図５のＡ〜Ｅ各点における信号、及び切換
えスイッチＳＷ１，ＳＷ２の切り換えを示すタイムチャ
ートであり、ａ1 ，ａ2 ，ａ3は、撮像素子１から出力
される奇数フィールドの映像信号、ｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3
は、撮像素子１から出力される偶数フィールドの映像信
号を表している。ここで、ａ，ｂの添え字は出力される
時間の順序を示している。

【００４８】第２実施例と同様に、撮像素子１は駆動回
路２によって図６のＡに示されるように駆動される。撮
像素子１からの出力映像信号は、プリプロセス回路３に
よって前処理され、補間回路２０に入力する。

【００４９】補正回路２０に入力した映像信号は、切換
えスイッチＳＷ１のＫ入力端及び１Ｖ遅延線２１に入力
し、この１Ｖ遅延線２１によって１Ｖ遅延された映像信
号が切換えスイッチＳＷ１のＬ入力端に入力する。切換
えスイッチＳＷ１では、補正回路２０の入力映像信号
（プリプロセス回路３からの出力映像信号、図６のＡ参
照）と１Ｖ遅延線２１によって１Ｖ遅延された映像信号
（図６のＢ参照）とを図６のＳＷ１に示すタイミングで
切り換え、図６のＣに示す信号を出力する。

【００５０】切換えスイッチＳＷ１の出力信号は、メモ
リ２２に記憶され、図６のＤに示すタイミングで出力さ
れる。このメモリ２２の出力信号は、切換えスイッチＳ
Ｗ２のＮ入力端に入力する。また、メモリ２２の入力信
号（切換えスイッチＳＷ１の出力信号）とメモリ２２の
出力信号とが加算器２３によって加算され、係数器２４
によって１／２にされて、平均化された信号が切換えス
イッチＳＷ２のＭ入力端に入力する。この係数器２４の
出力信号とメモリ２２の出力信号とは、切換えスイッチ
ＳＷ２において図６のＳＷ２に示すタイミングで切り換
えられ、出力映像信号として図６のＥに示す信号が出力
される。

【００５１】この補間回路２０の出力信号は、各フィー
ルド信号に関して着目すれば、１／１５秒毎に撮像素子
から出力される映像信号とその欠落したフィールドに前
後の映像信号の平均値を挿入したものになっている。よ
って、本実施例においても、長時間露光を行うことによ
り撮像素子から出力される映像信号が欠落しても、最適
な補間を行うことができ、動きのある被写体の場合でも
映像信号においては動きがスムーズで不自然さのない画
像を得ることが可能となる。

【００５２】本実施例において画像フリーズをする際
は、メモリ２２の書き込みを禁止し、切換えスイッチＳ
Ｗ２をＮ入力端に接続して、フレームフリーズの場合は
奇数フィールドと偶数フィールドに対する映像信号を交
互に読み出し、フィールドフリーズの場合はどちらか片
方のフィールドを繰り返し読み出せば良い。

【００５３】また、通常モードの露光（１／６０秒露
光）を行う場合は、駆動回路２による撮像素子１の駆動
を通常モードにし、例えば補間回路２０において、切換
えスイッチＳＷ１をＫ入力端に、切換えスイッチＳＷ２
をＮ入力端に接続し、メモリ２２を１フィールド遅延線
として動作させて映像信号を出力すれば良い。

【００５４】なお、以上説明した３つの実施例では、露
光期間が１／６０秒として説明したが、メモリを増設す
ることにより、さらに長い露光期間に対しても同様にし
て対応することができる。

【００５５】図７及び図８は本発明の第４実施例に係
り、図７は撮像装置に設けられる感度向上手段の構成を
示すブロック図、図８は図７の補間回路の動作を説明す
るタイムチャートである。

【００５６】第４実施例は、撮像素子において読み出し
周期を変えずに長時間露光と同様な感度向上効果を得る
ようにした例である。

【００５７】図７に示すように、プリプロセス回路３の
後段には加算器２５が設けられ、この加算器２５の出力
信号を記憶するメモリ２６が接続されている。このメモ
リ２６の出力信号は、図１に示した第１実施例と同様の
補間回路４に入力すると共に、切換えスイッチＳＷ１を
介して加算器２５の他の入力端に入力するようになって
いる。

【００５８】本実施例における感度向上動作時の作用を
図８を用いて説明する。図８は、図７のＡ，Ｂ，Ｃ各点
における信号、及びスイッチＳＷ１の切換えを示すタイ
ムチャートであり、ａ11，ａ12，ａ21，・・は、撮像素
子１から出力される映像信号を表している。ここで、ａ
の添え字は出力される時間の順序を示している。

【００５９】撮像素子１は、駆動回路２によって図８の
Ａに示されるように駆動され、１／６０秒周期で映像信
号が読み出される。撮像素子１から読み出された映像信
号は、プリプロセス回路３に入力されて前処理され、加
算器２５の一方の入力端に入力される。加算器２５で
は、プリプロセス回路３の出力信号と切換えスイッチＳ
Ｗ１を介して入力されるメモリ２６の出力信号とが加算
され、この加算器２５の出力信号がメモリ２６に入力さ
れる。メモリ２６は、入力された映像信号を１垂直期間
（１／６０秒）遅延して読み出し、出力信号を補間回路
４及び切換えスイッチＳＷ１に入力する。

【００６０】ここで、切換えスイッチＳＷ１は、図８の
ＳＷ１に示すタイミングでオン、オフされ、これによ
り、メモリ２６の入力信号（加算器２５の出力信号）及
びメモリ２６の出力信号は、それぞれ図８のＢ，Ｃに示
される信号となる。

【００６１】この図８のＣに示されるびメモリ２６の出
力信号において、ａn1＋ａn2をａnとみなせば、第１実
施例における長時間露光時の撮像素子１出力信号（図２
のＡ参照）と同じになる。したがって、補間回路として
第１実施例に示した図１の補間回路４で同様に処理すれ
ば、本実施例のように撮像素子において読み出し周期を
変えない場合においても、第１実施例と同様に感度向上
が可能であり、感度向上動作を行った際にも動きのある
被写体において映像信号における動きの不自然さのない
良好な被写体画像を得ることが可能となる。

【００６２】なお、本実施例において設けた加算器２
５、メモリ２６、切換えスイッチＳＷ１は、前述した各
実施例のプリプロセス回路内部に配置することもでき
る。また、本実施例は２フィールド分の加算について示
したが、切換えスイッチＳＷ１のオンのタイミングを変
えることにより、さらに長い長時間露光を行った場合と
等価な効果が得られる。

【００６３】図９ないし図１１は本発明の第５実施例に
係り、図９は電子内視鏡装置の全体構成を示すブロック
図、図１０は図９における感度向上回路の構成を示すブ
ロック図、図１１は図１０の感度向上回路の動作を説明
するタイムチャートである。

【００６４】第５実施例は、前記各実施例で説明した撮
像装置の感度向上手段を電子内視鏡装置に適用した例で
ある。

【００６５】図９に示すように、電子内視鏡装置は、撮
像部３０を備えた電子内視鏡３１と、この電子内視鏡３
１が接続され撮像部３０で得られた信号を処理するプロ
セッサ３２と、電子内視鏡３１に照明光を供給する光源
装置３３とを備えて構成されている。

【００６６】電子内視鏡３１は、先端部から光源装置３
３に接続するコネクタ部までライトガイド３４が挿通さ
れており、このライトガイド３４によって光源装置３３
で発生された照明光を伝達し、内視鏡先端部から被写体
３５へ照射するようになっている。内視鏡の先端部には
対物光学系３６が設けられており、照明光によって照射
された被写体像が対物光学系３６によって撮像部３０に
結像されるようになっている。

【００６７】プロセッサ３２内には、駆動回路２が設け
られ、この駆動回路２から発生される駆動信号によって
撮像部３０が駆動されるようになっている。また、プロ
セッサ３２内には前述の実施例に示したプリプロセス回
路３、補間回路４が設けられ、撮像部３０の出力信号が
プリプロセス回路３で前処理されて、補間回路４によっ
て感度向上動作時の補間処理が行われるようになってい
る。

【００６８】補間回路４の後段には、補間回路４の出力
信号をさらに感度向上させる感度向上回路３７と、この
感度向上回路３７の出力信号に対して所定の後処理を行
うポストプロセス回路３８とが設けられている。そし
て、駆動回路２、補間回路４、感度向上回路３７の動作
を制御する制御回路３９が設けられている。また、感度
向上動作の指示を外部から行う外部指示手段４０が設け
られ、制御回路３９に接続されている。

【００６９】次に、本実施例の作用について説明する。
光源装置３３より供給され電子内視鏡３１の先端部から
出射した照明光によって被写体３５が照明される。この
被写体３５の像は、対物光学系３６によって撮像部３０
に結像され、光電変換される。撮像部３０によって電気
信号に変換された被写体像の映像信号は、駆動信号にし
たがって電子内視鏡３１内部を通してプロセッサ３２に
入力する。

【００７０】撮像部３０から出力された映像信号は、プ
リプロセス回路３により前処理され、補間回路４に入力
する。ここで、映像信号の感度向上を行うために外部指
示手段４０によって感度向上動作指示が行われると、制
御回路３９によって、駆動回路２、補間回路４、感度向
上回路３７の動作が切り換えられる。そして、駆動回路
２及び補間回路４によって長時間露光及び映像信号の補
間処理が行われる。駆動回路２及び補間回路４の動作は
前述した第１ないし第３実施例と同様であり、ここでは
説明を省略する。

【００７１】ここで、感度向上回路３７の構成及び動作
を図１０及び図１１を用いて説明する。

【００７２】図１０に示すように、感度向上回路３７
は、映像信号を記憶するメモリ４１と、メモリ４１の入
力信号と出力信号とを加算する加算器４２とを備えて構
成されている。

【００７３】感度向上回路３７に入力される入力信号が
図１１のＡに示されるような信号の場合を考える。図１
１は、図１０のＡ，Ｂ，Ｃ各点における信号を示すタイ
ムチャートであり、ａ1 ，ａ2 ，ａ3 は、感度向上回路
３７に入力される奇数フィールドに対応する映像信号、
ｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3 は、感度向上回路３７に入力される偶
数フィールドに対応する映像信号を表している。ここ
で、ａ，ｂの添え字は出力される時間の順序を示してい
る。

【００７４】感度向上回路３７に入力された入力信号
は、メモリ４１によって２フィールド分遅延されて図１
１のＢに示すような信号として出力され、このメモリ４
１の出力信号と感度向上回路３７の入力信号（メモリ４
１の入力信号）とが加算器４２によって加算され、図１
１のＣに示す信号が出力される。

【００７５】感度向上回路３７の出力信号は、ポストプ
ロセス回路３８によって所定の後処理が行われ、モニタ
等に出力される。

【００７６】この感度向上回路３７の出力信号は、フィ
ールドがそれぞれ合わされて加算された信号となってお
り、画質を損なわずに感度向上された信号となる。この
ように、本実施例では、前述した各実施例と同様に長時
間露光を行って感度向上が可能であると共に補間回路に
よって映像信号の補間処理を行って動きのある被写体に
おいても動きのスムーズな被写体画像を得ることがで
き、さらに、感度向上回路によって画質を損なわずに感
度向上させることが可能である。

【００７７】なお、感度向上回路３７において感度向上
動作を行わない場合には、メモリ４１より何も出力しな
いようにすれば良い。また、メモリを増設してさらに多
くのフィールドの信号を加算することによって、より大
きな感度向上が実現できる。

【００７８】また、本実施例において、感度向上動作指
示は外部指示手段４０によって指示することにしたが、
何らかの被写体画像の明るさ検出手段を用いて、その検
出結果によって感度向上動作指示を行うようにすること
もできる。

【００７９】また、本実施例は、内視鏡内部に撮像素子
を有する電子内視鏡に限らず、内視鏡接眼部に接続して
使用される内視鏡用外付けテレビカメラにも応用するこ
とができる。

【００８０】ところで、前述のような電子内視鏡３１に
おいては、内視鏡先端部の大きさは非常に小さいため、
撮像部３０においては配設する電子回路等を小型化する
必要がある。撮像部における電子回路を小型化した構成
例を以下に示す。

【００８１】図１２に示すように、電子内視鏡の先端部
に設けられる対物光学系３６は、レンズ枠４３に固定さ
れており、このレンズ枠４３の後端部には撮像チップ４
４を備えた固体撮像素子４５が配置され固定されてい
る。固体撮像素子４５の後端からは複数の端子４６が２
列に延出しており、複数の端子４６に囲まれた空間に
は、コンデンサ４７、ＩＣ４８等を実装したフレキシブ
ル基板４９が設けられ、端子４６に接続されている。ま
た、フレキシブル基板４９には、信号ケーブル６１が接
続され、この接続部が接着剤６２で固定されている。

【００８２】フレキシブル基板４９の詳細な構成を図１
３に示す。フレキシブル基板４９には、固体撮像素子４
５の駆動クロックとしての水平転送クロックφS 、垂直
転送クロックφP 、アンチブルーミングパルスφAB、及
び電源ＶDD、グランドGND 、並びに固体撮像素子４５か
らの出力信号ＶOUT のためのパターンがそれぞれ配線さ
れている。

【００８３】また、固体撮像素子４５からの出力信号Ｖ
OUT は、ＩＣ４８に入力され、ＩＣ４８内に設けられた
ダーリントン構成のトランジスタで増幅されて信号ケー
ブル６１へ送られるようになっている。また、ＩＣ４８
においては、発振防止用の抵抗Ｒ1 と、信号ケーブル６
１の特性インピーダンスとのマッチングをとるためのマ
ッチング抵抗Ｒ2 とが設けられている。この発振防止用
抵抗Ｒ1 は、発振の恐れがなければ設けなくても良い。
また、静電気対策のために、保護ダイオードＤ1 〜Ｄ4
が設けられている。なお、保護ダイオードＤ3 及びＤ4
は、マッチング抵抗Ｒ2 と信号ケーブル６１との間に設
けても良い。

【００８４】ＩＣ４８の出力側には、電源ＶDDとグラン
ドGND との間にコンデンサ４７が設けられており、これ
らのＩＣ４８及びコンデンサ４７がフレキシブル基板４
９上に実装されている。

【００８５】このように構成されたフレキシブル基板４
９が図１２に示すように折り曲げられて複数の端子４６
に囲まれた空間に配設されている。図１４は図１２にお
いて撮像部をＡ方向から見た矢視図である。すなわち、
固体撮像素子４５の各端子４６の内側に、フレキシブル
基板４９が角筒状に折り曲げられて取り付けられ、各端
子４６とフレキシブル基板４９の接続部とが接続されて
いる。そして、フレキシブル基板４９の角筒状の内側の
空間に、ＩＣ４８及びコンデンサ４７が実装されてい
る。

【００８６】フレキシブル基板４９の配置は、図１４に
示したものに限らず、図１５に示すように、一方の端子
側においては外側、他方の端子側においては内側に位置
するようにフレキシブル基板４９を配置したり、また、
図１６に示すように、端子４６の外側を覆うようにフレ
キシブル基板４９を配置して、フレキシブル基板４９の
内側の空間にＩＣ４８及びコンデンサ４７を設けるよう
にしても良い。また、図１６において破線で示すよう
に、ＩＣ４８及びコンデンサ４７は、端子４６の外側
（フレキシブル基板４９の外側）に設けても良い。

【００８７】従来の撮像部においては、固体撮像素子の
後端側に回路基板と中継用のパターンのみの基板とが軸
方向に並行して設けられており、回路基板の部分の長さ
のために電子内視鏡の先端硬性部長が長くなってしま
い、挿入時の操作性等があまり良くないことがあった
が、本例の構成によれば、固体撮像素子の後端側に延出
した端子の内側の部分に回路基板を配設することができ
るため、電子内視鏡の先端硬性部長を短くすることがで
き、かつ先端硬性部の細径化が容易となるため、挿入時
の操作性等を向上させることが可能となる。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｓ
／Ｎの劣化が少なく容易に感度を向上させることが可能
で、感度を向上させた際にも動きのある被写体において
映像信号における動きの不自然さのない良好な被写体画
像を得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１及び図２は本発明の第１実施例に係り、図
１は撮像装置に設けられる感度向上手段の構成を示すブ
ロック図

【図２】図１の補間回路の動作を説明するタイムチャー
ト

【図３】図３及び図４は本発明の第２実施例に係り、図
３は撮像装置に設けられる感度向上手段の構成を示すブ
ロック図

【図４】図３の補間回路の動作を説明するタイムチャー
ト

【図５】図５及び図６は本発明の第３実施例に係り、図
５は撮像装置に設けられる感度向上手段の構成を示すブ
ロック図

【図６】図５の補間回路の動作を説明するタイムチャー
ト

【図７】図７及び図８は本発明の第４実施例に係り、図
７は撮像装置に設けられる感度向上手段の構成を示すブ
ロック図

【図８】図７の補間回路の動作を説明するタイムチャー
ト

【図９】図９ないし図１１は本発明の第５実施例に係
り、図９は電子内視鏡装置の全体構成を示すブロック図

【図１０】図９における感度向上回路の構成を示すブロ
ック図

【図１１】図１０の感度向上回路の動作を説明するタイ
ムチャート

【図１２】電子内視鏡の先端部に設けられる対物光学系
及び撮像部の構成を示す構成説明図

【図１３】フレキシブル基板の詳細の構成を示す説明図

【図１４】図１２における撮像部をＡ方向から見た矢視
図

【図１５】フレキシブル基板の配置の変形例を示す後面
図

【図１６】フレキシブル基板の配置の他の変形例を示す
後面図

【図１７】従来の撮像装置に設けられる感度向上手段の
構成例を示すブロック図

【図１８】図１７の感度向上手段の動作を説明するタイ
ムチャート

【符号の説明】

１…撮像素子 ２…駆動回路 ３…プリプロセス回路 ４…補間回路 ５…メモリ ６…加算器 ７…係数器 ＳＷ１…切換えスイッチ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体像を光電変換し映像信号として出
   力する撮像素子と、 前記撮像素子の電荷蓄積期間を変更可能に駆動する撮像
   素子駆動手段と、 前記撮像素子から出力された映像信号を記憶する映像信
   号記憶手段と、 前記撮像素子駆動手段によって前記撮像素子の電荷蓄積
   期間を複数のフィールド期間に設定し、前記撮像素子か
   ら複数のフィールド期間毎に映像信号を読み出す際に、
   前記撮像素子から出力された映像信号及び前記映像信号
   記憶手段に記憶された映像信号を基に所定の演算を施し
   て前記複数のフィールド期間より短い期間毎に出力する
   映像信号演算制御手段と、 を備えたことを特徴とする撮像装置。