專利名稱：電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有CMOS圖像傳感器的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，進(jìn)一步詳細(xì)而言，涉及切換照明光的同時(shí)拍攝觀察部位的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
以往，在醫(yī)療領(lǐng)域中，使用電子內(nèi)窺鏡的檢查已廣為普及。電子內(nèi)窺鏡具備有插入被檢查對象(患者)的體腔內(nèi)的插入部和操作插入部的操作部。在插入部的前端設(shè)有用于照明體腔內(nèi)的觀察部位的照明窗和用于以固體攝像元件拍攝觀察部位的攝像窗。電子內(nèi)窺鏡通過軟線或連接器連接于處理器裝置及光源裝置。處理器裝置對從固體攝像元件輸出的攝像信號(hào)施以各種處理，生成供診斷的觀察圖像并顯示于顯示器。光源裝置具有氙氣燈等白光源，向電子內(nèi)窺鏡供給照明光。固體攝像元件的多個(gè)像元(像素)沿著行方向(水平線方向)和列方向(垂直線方向)二維地布置，各像元對入射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并作為信號(hào)電荷來積蓄。根據(jù)該信號(hào)電荷的讀出形式，固體攝像元件分類為各種類型，其典型的為CMOS型圖像傳感器和CCD型圖像傳感器。CMOS型圖像傳感器具有消耗電力低且能夠在同一電路板上形成外圍電路之類的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，如圖10所示，由于采用以每1行為單位讀出信號(hào)電荷的卷簾快門方式，各行的電荷積蓄期間偏離，因此產(chǎn)生在拍攝動(dòng)態(tài)物體時(shí)圖像歪斜的現(xiàn)象。并且，CMOS型圖像傳感器中每個(gè)像元中設(shè)有放大器。讀出積蓄在像元中的信號(hào)電荷時(shí)，根據(jù)被積蓄的信號(hào)電荷的電壓被放大器放大，并作為像素信號(hào)被輸出。各放大器中，由于在放大率等存在個(gè)體差， 因此該個(gè)體差成為比較大的噪音的原因。另一方面，C⑶型圖像傳感器雖然有消耗電力高且發(fā)生拖影或帚化等之類的缺點(diǎn)， 但具有高靈敏度且容易獲得高圖像質(zhì)量的圖像之類的優(yōu)點(diǎn)。另外，圖像傳感器的所有像元其信號(hào)電荷的積蓄期間(光電轉(zhuǎn)換期間)相同，因此在1個(gè)圖像內(nèi)的所有的象素(Picture element)具有同時(shí)性。因此，C⑶型圖像傳感器適于動(dòng)態(tài)被攝物的拍攝。CXD型圖像傳感器具有高圖像質(zhì)量性及攝像的同時(shí)性之類的顯著優(yōu)點(diǎn)，因此目前的電子內(nèi)窺鏡的大部分在使用CCD型的圖像傳感器。最近，CMOS型圖像傳感器的改良取得進(jìn)展，變得能夠獲得具有與CCD型圖像傳感器同級(jí)別或該級(jí)別以上的圖像質(zhì)量的CMOS型圖像傳感器。而且，從電力消耗低、適合批量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)出發(fā)，將CMOS型圖像傳感器搭載于電子內(nèi)窺鏡的技術(shù)正在實(shí)際化。然而，在使用電子內(nèi)窺鏡的醫(yī)療診斷領(lǐng)域中，為了容易地發(fā)現(xiàn)病變，除了可視光范圍內(nèi)的寬頻帶光即白光(以下，稱普通光)之外，使用窄頻帶光(以下，稱特殊光)對觀察部位進(jìn)行觀察的方法也受到關(guān)注。其中，用特殊光的照明獲得的圖像稱為特殊圖像，用普通光獲得的圖像稱為普通圖像。根據(jù)該觀察方法，能夠容易獲得強(qiáng)調(diào)粘膜下層部血管的圖像或強(qiáng)調(diào)胃壁、腸的表層組織等內(nèi)臟器官的構(gòu)造物的圖像(參照日本專利公開2007-322348 號(hào)公報(bào))。
另外，還有如下要求，即拍攝用普通光照明的觀察部位和用特殊光照明的觀察部位雙方，將獲得的普通圖像和特殊圖像并列顯示于顯示器，邊比較這2種圖像邊進(jìn)行診斷。 在該同時(shí)拍攝中，將普通光和特殊光交替照射在觀察部位來交替取得普通圖像和特殊圖像。此時(shí)，為了確保在普通圖像和特殊圖像之間的同時(shí)性(嚴(yán)格來說是連續(xù)性)，需在盡可能接近的時(shí)間拍攝2種圖像。使用CCD型圖像傳感器時(shí)，所有像元的信號(hào)電荷的積蓄期間相同，能夠在作成目前的幀的期間(電荷積蓄期間)進(jìn)行前幀的讀出，因此僅配合幀速率來切換照明光就能夠以1幀間隔交替獲得普通圖像和特殊圖像。另一方面，CMOS型圖像傳感器中，以上述卷簾快門方式以每1行為單位讀出信號(hào)電荷。而且，已讀出信號(hào)電荷的行通過復(fù)位處理廢棄已讀出的信號(hào)電荷之后開始下一幀的拍攝。因此，最初讀出的第1行的信號(hào)電荷和最后讀出的第η行的信號(hào)電荷雖然作成相同幀，但在它們之間，在電荷積蓄期間產(chǎn)生約1幀量的差。因此，在卷簾快門方式的CMOS型圖像傳感器中，在切換照明光時(shí)，各像元積蓄基于普通光的信號(hào)電荷和基于特殊光的信號(hào)電荷，從而生成混合圖像的幀。該混合圖像是普通圖像與特殊圖像的比例根據(jù)像元的行位置而不同的圖像，無法用于診斷。因此，雖然連續(xù)成普通圖像的幀、混合圖像的幀、特殊圖像的幀，但由于混合圖像的幀被廢棄，因此在普通圖像與特殊圖像之間產(chǎn)生1幀量的空隙。如此，若使用CMOS型圖像傳感器進(jìn)行同時(shí)拍攝，則在照明光不同的2個(gè)幀之間產(chǎn)生1個(gè)空幀，因此僅切換照明光則無法像CCD型圖像傳感器那樣確保多個(gè)圖像之間的同時(shí)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在使用CMOS型圖像傳感器的情況下確保照明光不同的多個(gè)圖像之間的同時(shí)性的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)具備CMOS型圖像傳感器、照明部、 掃描部、及控制部，不產(chǎn)生空幀地執(zhí)行同時(shí)拍攝模式。在該同時(shí)拍攝模式中，至少將第1波帶的照明光和第2波帶的照明光交替照射在觀察部位，由所述CMOS型圖像傳感器交替取得第1圖像和第2圖像。該CMOS型圖像傳感器具有在攝像區(qū)域內(nèi)二維地布置的多個(gè)像元，所述各像元積蓄對入射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而獲得的信號(hào)電荷。所述照明部在同時(shí)拍攝模式時(shí)， 切換照明所述觀察部位的照明光的波帶和反復(fù)照明光的打開和關(guān)閉。所述掃描部選擇所述像元并將所述信號(hào)電荷作為像素信號(hào)來讀出。所述控制部控制所述掃描部的動(dòng)作，以便在照明光關(guān)閉期間讀出所述像素信號(hào)。所述CMOS型圖像傳感器中有彩色傳感器和單色傳感器。對于彩色傳感器，所述第 1波帶的照明光為白光，所述第2波帶的照明光為窄頻帶的特殊光。對于單色傳感器，所述白光分為紅光、綠光、藍(lán)光并按幀順序進(jìn)行照明。在打開所述照明光時(shí)，所述控制部對所述像元的全部同時(shí)進(jìn)行復(fù)位，并分別廢棄被積蓄的信號(hào)電荷?；蛘撸部梢栽陉P(guān)閉所述照明光時(shí)對所述像元的全部進(jìn)行復(fù)位。所述多個(gè)像元以形成多個(gè)行及列的方式布置。所述掃描部具有在所述多個(gè)行中選擇1行的垂直掃描電路和在多個(gè)列中選擇1列的水平掃描電路。
同時(shí)拍攝模式中有圖像質(zhì)量優(yōu)先模式和幀速率優(yōu)先模式，由輸入操作部選擇一方。在圖像質(zhì)量優(yōu)先模式中，從所有所述像元讀出所述像素信號(hào)。在幀速率優(yōu)先模式中，從一部分所述像元讀出所述像素信號(hào)。由所述輸入操作部命令所述一部分讀出時(shí)，所述控制部控制所述垂直掃描電路或所述水平掃描電路，以便通過行或列的隔行掃描從所述攝像區(qū)域內(nèi)的所有像元的半數(shù)或 1/3的像元中選擇性讀出像素信號(hào)。所述垂直掃描電路具備級(jí)聯(lián)連接了多個(gè)觸發(fā)器的掃描用移位寄存器，以行單位讀出多個(gè)像元的像素信號(hào)。該掃描用移位寄存器具備第1切換開關(guān)和第2切換開關(guān)。所述第 1切換開關(guān)布置于成為前段的奇數(shù)號(hào)與成為后段的偶數(shù)號(hào)的2個(gè)觸發(fā)器之間。第1切換開關(guān)具有將所述奇數(shù)號(hào)觸發(fā)器的Q端子連接于所述偶數(shù)號(hào)觸發(fā)器的D端子的第1觸點(diǎn)和用于至少繞過所述偶數(shù)號(hào)觸發(fā)器的第2觸點(diǎn)。所述第2切換開關(guān)布置于成為前段的偶數(shù)號(hào)與成為后段的奇數(shù)號(hào)的2個(gè)觸發(fā)器之間。該第2切換開關(guān)具有將所述偶數(shù)號(hào)觸發(fā)器的Q端子連接于所述奇數(shù)號(hào)觸發(fā)器的D端子的第3觸點(diǎn)和連接于所述第1切換開關(guān)的所述第2觸點(diǎn)的第4觸點(diǎn)。所述第2觸點(diǎn)除了所述偶數(shù)號(hào)觸發(fā)器之外，也可以通過繞過下一個(gè)奇數(shù)號(hào)觸發(fā)器而每隔2行讀出所述像素信號(hào)。所述垂直掃描電路進(jìn)一步具備級(jí)聯(lián)連接了多個(gè)觸發(fā)器的復(fù)位用移位寄存器，各觸發(fā)器具有將保持?jǐn)?shù)據(jù)強(qiáng)制設(shè)為“ 1”或“0”的預(yù)設(shè)輸入端子及清除輸入端子。在掃描用移位寄存器的其他實(shí)施方式中，被級(jí)聯(lián)連接的各觸發(fā)器具有將保持?jǐn)?shù)據(jù)強(qiáng)制設(shè)為“1”或“0”的預(yù)設(shè)輸入端子及清除輸入端子。在命令一部分讀出時(shí)，所述控制部從被指定的區(qū)域內(nèi)的像元中以行單位讀出像素信號(hào)。(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明，以種類不同的多個(gè)照明光交替照明觀察部位的同時(shí)，在各照射期間之間設(shè)置關(guān)閉期間，在該關(guān)閉期間內(nèi)讀出信號(hào)電荷，因此能夠在使用CMOS型圖像傳感器的情況下消除混合圖像的形成。由此，不產(chǎn)生因混合圖像的廢棄而發(fā)生的空幀，因此能夠確保在基于不同照明光的觀察圖像之間的同時(shí)性并進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋容^觀察。


圖1是表示本發(fā)明的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的立體圖。 圖2是表示電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的塊圖。 圖3是CMOS型圖像傳感器的概要圖。 圖4是表示垂直掃描電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖5是波長選擇濾波器的主視圖。 圖6是幀速率優(yōu)先模式中的時(shí)序圖。 圖7是圖像質(zhì)量優(yōu)先模式中的時(shí)序圖。 圖8是表示垂直掃描電路的其他結(jié)構(gòu)的電路圖。 圖9是應(yīng)用幀順序拍攝方式時(shí)使用的旋轉(zhuǎn)濾波器的主視圖。 圖10是表示卷簾快門方式的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式圖1中，電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)2由電子內(nèi)窺鏡10、處理器裝置11、及光源裝置12構(gòu)成。 如眾所周知，電子內(nèi)窺鏡10具有插入被檢查對象(患者)體腔內(nèi)的可撓性插入部13、連設(shè)于插入部13的基端部分的操作部14、連接于處理器裝置11及光源裝置12的連接器15、及相連操作部14與連接器15之間的通用軟線16。如圖2所示，插入部13的前端面設(shè)有攝像窗20、照明窗21等。攝像窗20的深處通過由透鏡組及棱鏡構(gòu)成的攝像光學(xué)系統(tǒng)22布置有CMOS型圖像傳感器(以下，稱CMOS傳感器)23。照明窗21的背后布置有照明透鏡25，朝向觀察部位照射來自光源裝置12的照明光。來自該光源裝置12的該照明光通過通用軟線16或配設(shè)于插入部13內(nèi)的光導(dǎo)對被引導(dǎo)向所述照明透鏡25。由這些光源裝置12、光導(dǎo)24、照明透鏡25、照明窗21等構(gòu)成用于照明各種觀察部位的照明部。操作部14上設(shè)有用于使插入部13的前端側(cè)向上下左右方向彎曲的彎角鈕或用于從插入部13的前端面使空氣、水噴出的送氣或送水按鈕。而且，操作部14上設(shè)有用于靜像記錄觀察圖像的快門按鈕、命令顯示于顯示器17的觀察圖像的電子放大或縮小的變焦按鈕等操作部件。另外，操作部14的前端面上設(shè)有插通電手術(shù)刀等處置工具的鉗子口。鉗子口連通于穿過插入部13內(nèi)的鉗子通道而設(shè)置于插入部13的前端的鉗子出口(未圖示)。處理器裝置11與光源裝置12電連接，總括控制電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)2的動(dòng)作。處理器裝置11通過通用軟線16或插通于插入部13內(nèi)的傳輸電纜向電子內(nèi)窺鏡10進(jìn)行供電， 并控制CMOS傳感器23的驅(qū)動(dòng)。另外，處理器裝置11通過傳輸電纜接收從CMOS傳感器23 輸出的攝像信號(hào)，并對其施以各種處理。所獲得的圖像數(shù)據(jù)被發(fā)送至電纜連接于處理器裝置11的顯示器17，作為觀察圖像來顯示。圖2中，操作部14內(nèi)設(shè)有定時(shí)信號(hào)發(fā)生器(TG) 26、CPU27。另外，TG^可設(shè)置于 CMOS傳感器23內(nèi)。CMOS傳感器23中，經(jīng)由所述攝像窗20、所述對物光學(xué)系統(tǒng)22的、來自觀察部位的光入射至攝像區(qū)域50(參照圖幻。如眾所周知，CMOS傳感器23的攝像區(qū)域50 中形成有由多個(gè)色片段構(gòu)成的彩色濾波器，例如形成有拜耳排列的原色(RGB)或補(bǔ)色(CMY 或CMYG)的彩色濾波器。CPU27根據(jù)來自處理器裝置11的CPU30的動(dòng)作開始命令來驅(qū)動(dòng)TG洸。TG^向 CMOS傳感器23賦予時(shí)鐘信號(hào)。CMOS傳感器23基于來自TG^的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行拍攝動(dòng)作， 并輸出攝像信號(hào)(時(shí)間序列的像素信號(hào))。所獲得的攝像信號(hào)通過通用軟線16、連接器15 輸入至處理器裝置11，臨時(shí)儲(chǔ)存于數(shù)字信號(hào)處理電路(以下稱DSP)33的作業(yè)用存儲(chǔ)器(未圖示)。CPU30總括控制處理器裝置11整體的動(dòng)作。CPU30通過未圖示的數(shù)據(jù)總線或地址總線、控制線與各部分連接。R0M31中存儲(chǔ)有用于控制處理器裝置11的動(dòng)作的各種程序(0S、應(yīng)用程序等)或數(shù)據(jù)(圖解數(shù)據(jù)等)。CPU30從R0M31讀出所需的程序或數(shù)據(jù)，并向作業(yè)用存儲(chǔ)器即RAM32展開，逐次執(zhí)行所讀出的程序。另外，CPU30從輸入操作部36或 LAN (Local Area Network)等網(wǎng)絡(luò)獲得檢查日期和時(shí)間、被檢查對象或手術(shù)者等的文字信息，并存儲(chǔ)于RAM32。來自CMOS傳感器23的攝像信號(hào)被發(fā)送至DSP33。該DSP33對攝像信號(hào)施以色分
7離、色插值、增益校正、白平衡調(diào)整、伽馬校正等各種信號(hào)處理而轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)。用DSP33 進(jìn)行了圖像處理的圖像數(shù)據(jù)被輸入至數(shù)字圖像處理電路(以下稱DIP) 34的作業(yè)用存儲(chǔ)器 (未圖示)。DIP34對來自DSP33的圖像數(shù)據(jù)施以電子變倍、或色強(qiáng)調(diào)、邊沿強(qiáng)調(diào)等各種圖像處理。用DIP34施以各種圖像處理的圖像數(shù)據(jù)被輸入至顯示控制電路35。顯示控制電路35具有儲(chǔ)存來自DIP34的已處理的圖像數(shù)據(jù)的VRAM。顯示控制電路35從CPU30接收R0M31及RAM32的圖解數(shù)據(jù)。圖解數(shù)據(jù)中有隱藏觀察圖像的無效像元區(qū)域而僅顯示有效像元區(qū)域的顯示用掩模、檢查日期和時(shí)間、或被檢查對象或手術(shù)者等的文字信息、圖形用戶界面(⑶I)等。顯示控制電路35對來自DIP34的圖像數(shù)據(jù)施以各種顯示控制處理，例如施以顯示用掩模、文字信息、⑶I的重疊處理、向顯示器17的顯示畫面的描繪處理等。顯示控制電路35從VRAM讀出圖像數(shù)據(jù)，并將讀出的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為基于顯示器 17的顯示形式的視頻信號(hào)(分量信號(hào)、復(fù)合信號(hào)等)。由此，向顯示器17顯示觀察圖像。輸入操作部36中，為了便利，綜合圖示了設(shè)置于處理器裝置11的筐體的操作板、 位于電子內(nèi)窺鏡10的操作部14的按鈕、或者鼠標(biāo)或鍵盤等周知的輸入設(shè)備。CPU30基于來自輸入操作部36的操作信號(hào)使各部分動(dòng)作。處理器裝置11上除了上述的內(nèi)容之外，還設(shè)有以預(yù)定的壓縮形式(例如JPEG形式)對圖像數(shù)據(jù)施以圖像壓縮的壓縮處理電路、或在與快門按鈕操作連動(dòng)并在與將壓縮的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于CF卡、磁光盤(MO) XD-R等可拆卸媒介的媒介I/F、LAN等網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的傳輸控制的網(wǎng)絡(luò)I/F等。這些部件通過數(shù)據(jù)總線與CPU30連接。光源裝置12具有光源40、波長選擇濾波器41、及CPU42。CPU42與處理器裝置11 的CPU30通信并進(jìn)行光源驅(qū)動(dòng)器43及波長選擇濾波器41的動(dòng)作控制。光源40是產(chǎn)生從紅至藍(lán)的較寬的波帶的普通光(例如400nm以上SOOnm以下的波段的白光)的氙氣燈或白色LED (發(fā)光二極管)等，由光源驅(qū)動(dòng)器43驅(qū)動(dòng)。從光源40發(fā)出的照明光被聚光透鏡44聚光并從光導(dǎo)M的入射端入射。波長選擇濾波器41從由光源40發(fā)出的光提取特定的窄頻帶光即特殊光。如圖5 所示，波長選擇濾波器41具有圓盤的一半被切開的形狀，以橫穿光源40與聚光透鏡44之間的方式用電機(jī)旋轉(zhuǎn)。另外，波長選擇濾波器41中設(shè)有檢測其旋轉(zhuǎn)位置的傳感器。在波長選擇濾波器41橫穿光源40與聚光透鏡44之間的期間，體腔內(nèi)的觀察部位被照射特殊光。 在波長選擇濾波器41的缺口部分橫穿光源40與聚光透鏡44之間的期間，觀察部位被照射普通光。作為特殊光，例如使用450、500、550、600、780nm附近的波長光。450nm附近的特殊光適合于表層的血管或麻點(diǎn)圖像等觀察部位表面的細(xì)微構(gòu)造的觀察。若使用500nm附近的照明光，則能夠?qū)τ^察部位的凹陷或隆起等宏觀的凹凸構(gòu)造進(jìn)行觀察。550nm附近的照明光其基于血紅蛋白的吸收率較高，適合于細(xì)微血管或皮膚發(fā)紅的觀察。600nm附近的照明光適合于肥厚的觀察。對于深層血管的觀察，通過靜脈注射 Indocyanine green(ICG ；)等熒光物質(zhì)并使用780nm附近的照明光，能夠清晰地觀察。另外，作為光源40，若使用發(fā)生不同波段的光的多個(gè)LED、激光二極管等作為光源 40，則能夠省略波長選擇濾波器41。而且，通過控制這些的打開與關(guān)閉，切換普通光與特殊光。另外，也可以使用藍(lán)色激光光源及通過藍(lán)色激光的照射發(fā)生綠色 黃色的激發(fā)光的熒光體來產(chǎn)生普通光，并進(jìn)一步用波長選擇濾波器產(chǎn)生特殊光。當(dāng)然也可以在保留波長選擇濾波器41的狀態(tài)下追加多個(gè)LED、激光二極管等。光導(dǎo)M例如為用卷繞膠帶等集束多個(gè)石英制光纖并捆在一起的部件。用照明透鏡25擴(kuò)散從光導(dǎo)M的出射端導(dǎo)出的照明光，并通過照明窗21照射在被檢查對象體內(nèi)的觀察部位。圖3中，CMOS傳感器23包括攝像區(qū)域50、垂直掃描電路51、相關(guān)雙采樣處理(⑶S) 電路52、列選擇晶體管53、輸出電路M及水平掃描電路55。如眾所周知，攝像區(qū)域50中以沿著行方向(水平線方向)和列方向(垂直線方向)的方式二維地布置有多個(gè)像元56。垂直掃描電路51由TG^驅(qū)動(dòng)，依次移動(dòng)應(yīng)讀出的行。另外，水平掃描電路陽由16沈控制，依次移動(dòng)應(yīng)讀出的列。CPU除了控制所述TG^W 動(dòng)作之外，在像元的一部分讀出時(shí)控制垂直掃描電路51來指定應(yīng)被讀出的行。垂直掃描電路51和水平掃描電路55構(gòu)成掃描部，并且TG^和CPU27構(gòu)成掃描控制部。所述各像元56具有光電二極管D1、放大用晶體管Ml、像元選擇用晶體管M2及復(fù)位用晶體管M3。光電二極管Dl通過光電轉(zhuǎn)換生成基于入射光量的信號(hào)電荷并進(jìn)行積蓄。 積蓄在光電二極管Dl的信號(hào)電荷基于所積蓄的信號(hào)電荷的電壓被放大用晶體管Ml放大之后通過像元選擇用晶體管M2作為像素信號(hào)被讀出。因此，在信號(hào)電荷的讀出時(shí)，信號(hào)電荷不會(huì)像CCD那樣從像元被轉(zhuǎn)送，而是殘留在各像元內(nèi)。另外，若讀出結(jié)束，則殘留在像元內(nèi)的信號(hào)電荷通過復(fù)位用晶體管M3以行單位強(qiáng)制排出至漏極。正確地說，該復(fù)位依靠光電二極管D1，積蓄信號(hào)電荷的電容器被強(qiáng)制地充電至電源電位。像元選擇用晶體管M2及復(fù)位用晶體管M3是N通道晶體管，對柵極施加High 級(jí)別“1”時(shí)成開啟狀態(tài)，施加Low級(jí)別“0”時(shí)成關(guān)閉狀態(tài)。攝像區(qū)域50中，從垂直掃描電路51向水平方向(X方向)配線有行選擇線Ll及行復(fù)位線L2的同時(shí)，從CDS電路52向垂直方向(Y方向)配線有列信號(hào)線L3。行選擇線Ll 連接于像元選擇用晶體管M2的柵極，行復(fù)位線L2連接于復(fù)位用晶體管M3的柵極。另外， 列信號(hào)線L3連接于像元選擇用晶體管M2的源極，并通過CDS電路52連接于所對應(yīng)的列的列選擇晶體管53。另外，行選擇線L2和列信號(hào)線L3有時(shí)也被稱為水平掃描線和垂直掃描線。⑶S電路52根據(jù)從TG^輸入的時(shí)鐘信號(hào)保持來自連接于垂直掃描電路51選擇的行選擇線Ll的像元56的像素信號(hào)，并進(jìn)行噪音去除。水平掃描電路55根據(jù)從TG^輸入的時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生水平掃描信號(hào)，并控制列選擇晶體管53的開啟狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)。列選擇晶體管53設(shè)置于連接在輸出電路M的輸出總線線路57與⑶S電路52之間，基于水平掃描信號(hào)選擇應(yīng)向輸出總線線路57輸出像素信號(hào)的像元。輸出電路M放大依次從CDS電路52向輸出總線線路57轉(zhuǎn)送的像素信號(hào)之后，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并作為數(shù)字信號(hào)而輸出?；谳敵鲭娐稭的像素信號(hào)的放大率通過從CPU27向輸出電路M輸入增益調(diào)節(jié)信號(hào)來調(diào)節(jié)。如圖4所示，垂直掃描電路51具備有垂直掃描用移位寄存器60和復(fù)位用移位寄存器61。垂直掃描用移位寄存器60根據(jù)從TG^輸入的時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生垂直掃描信號(hào)，以每 1行為單位選擇行選擇線Ll來變更應(yīng)將像素信號(hào)輸出至列信號(hào)線L3的像元56的行。復(fù)位用移位寄存器61以每1行為單位選擇行復(fù)位線L2，并將以行單位選擇的像元56的信號(hào)電荷經(jīng)由復(fù)位用晶體管M3排出至漏極。各移位寄存器60、61是串聯(lián)輸入-并聯(lián)輸出型，具有個(gè)數(shù)與行數(shù)對應(yīng)的D型觸發(fā)器62a 62n、63a 63η。如眾所周知，每當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)(elk)輸入時(shí)，移位寄存器依次向級(jí)聯(lián)連接的下一行(下一段)的觸發(fā)器轉(zhuǎn)送各觸發(fā)器的保持?jǐn)?shù)據(jù)(“1”或“0”)。如此，保持?jǐn)?shù)據(jù)通過時(shí)鐘信號(hào)(elk)以每1步驟為單位被轉(zhuǎn)送。垂直掃描用移位寄存器60的第1行布置有觸發(fā)器62a。在進(jìn)行垂直掃描時(shí)，該觸發(fā)器62a的輸入端子D (start)被賦予與時(shí)鐘信號(hào)同步的使能信號(hào)“ 1”。同樣地，復(fù)位用移位寄存器61的第1行布置有觸發(fā)器63a。在進(jìn)行復(fù)位動(dòng)作時(shí)，該觸發(fā)器63a其輸入端子 D(start)被賦予與時(shí)鐘信號(hào)同步的使能信號(hào)“1”。垂直掃描用移位寄存器60的觸發(fā)器6 62η其各輸出端子Q上連接有各行選擇線L1_1、L1_2、……、Ll_n-l、Ll_n。另外，復(fù)位用移位寄存器61的觸發(fā)器63a 63r!其各輸出端子Q上連接有行復(fù)位線L2_1、L2_2、……、L2_n-l、L2_n。通過使能信號(hào)“1”伴隨時(shí)鐘信號(hào)以每1步驟為單位在觸發(fā)器6 62η之間轉(zhuǎn)移，依次向行選擇線Ll_l Ll_ η賦予“1”，而像元選擇用晶體管M2依次成為開啟狀態(tài)。由此各行的像素信號(hào)被依次輸出。 另外，通過使能信號(hào)“1”伴隨時(shí)鐘信號(hào)以每1步驟為單位在觸發(fā)器63a 63η之間轉(zhuǎn)移，依次向行復(fù)位線L2_l L2_n賦予“1”，復(fù)位用晶體管Μ3依次成為開啟狀態(tài)。由此各行的信號(hào)電荷依次被排出至漏極。垂直掃描用移位寄存器60的奇數(shù)行的觸發(fā)器例如6 的輸出端子Q與偶數(shù)行的觸發(fā)器例如62b的輸入端子D之間連接有切換開關(guān)64a。另外，偶數(shù)行的觸發(fā)器例如62b的輸出端子Q與奇數(shù)行的觸發(fā)器例如62c的輸入端子D之間連接有切換開關(guān)64b。這些切換開關(guān)64a、64b通過CPU27連動(dòng)而被切換。奇數(shù)行的觸發(fā)器例如62a與62c之間布置有旁路線65。切換開關(guān)64a、64b基于來自CPU27的切換信號(hào)(swich)切換為聯(lián)接所鄰接的各觸發(fā)器的輸入輸出端子D、Q的狀態(tài) (圖4所示的不動(dòng)作狀態(tài))和通過旁路線65跳過偶數(shù)行的觸發(fā)器62b來聯(lián)接奇數(shù)行的觸發(fā)器62c之間的狀態(tài)(動(dòng)作狀態(tài))。通過切換開關(guān)64a、64b，在聯(lián)接奇數(shù)行的觸發(fā)器62之間的狀態(tài)下，使能信號(hào)不會(huì)被賦予至偶數(shù)行的觸發(fā)器，因此偶數(shù)行的觸發(fā)器保持為“0”。因此，對偶數(shù)行的行選擇線例如Ll_2賦予的數(shù)據(jù)仍為“0”，并不進(jìn)行偶數(shù)行的信號(hào)電荷的讀出。因此，切換開關(guān)64a、64b 處于動(dòng)作狀態(tài)時(shí)，保持?jǐn)?shù)據(jù)一次跳過1個(gè)觸發(fā)器的同時(shí)在垂直掃描用移位寄存器60內(nèi)轉(zhuǎn)送。其結(jié)果，每隔1行進(jìn)行信號(hào)電荷的讀出(以1行間隔讀出)。復(fù)位用移位寄存器61的觸發(fā)器63a 63η中設(shè)有用于不使用時(shí)鐘信號(hào)而輸入為了強(qiáng)制地保持“1”或“0”的數(shù)據(jù)的信號(hào)(preset, clear)的輸入端子P、C。在輸入端子P、 C的雙方輸入有“0”時(shí)，被賦予至輸入端子D的數(shù)據(jù)基于時(shí)鐘信號(hào)被讀入。此時(shí)，基于時(shí)鐘信號(hào)而在觸發(fā)器63a 63η之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的移動(dòng)動(dòng)作，各行的信號(hào)電荷依次被排出至漏極。 另一方面，輸入端子P被輸入“1”且輸入端子C被輸入“0”時(shí)，與被賦予至輸入端子D的數(shù)據(jù)毫無關(guān)系，在復(fù)位用移位寄存器61的所有觸發(fā)器63a 63η中保持“1”的數(shù)據(jù)。此時(shí)， 所有的行復(fù)位線L2被賦予“1”的數(shù)據(jù)，執(zhí)行將所有行的信號(hào)電荷同時(shí)排出至漏極的所有像元一括復(fù)位。所有像元一括復(fù)位之后，輸入端子P被輸入“0”，而輸入端子C被輸入“1”。此時(shí)，與被賦予至輸入端子D的數(shù)據(jù)毫無關(guān)系，在復(fù)位用移位寄存器61的所有觸發(fā)器63a 63η 中保持“0”的數(shù)據(jù)。即，所有觸發(fā)器63a 63η被清除。電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)2中以可選擇的方式備有普通拍攝模式、特殊拍攝模式及同時(shí)拍攝模式。普通拍攝模式對觀察部位照射普通光并拍攝普通圖像。特殊拍攝模式對觀察部位照射特殊光并拍攝特殊圖像。同時(shí)拍攝模式對觀察部位交替照射普通光和特殊光并同時(shí) (嚴(yán)格來說是連續(xù)地)拍攝普通圖像和特殊圖像雙方。特殊拍攝模式中能夠選擇前述的450、500、550、600、780nm附近的波長光。另外，
在同時(shí)拍攝模式中，選擇幀速率優(yōu)先模式和圖像質(zhì)量優(yōu)先模式中的一方來執(zhí)行。各模式的選擇通過輸入操作部36的操作進(jìn)行。幀速率優(yōu)先模式雖然由于降低普通圖像及特殊圖像的像元數(shù)而使圖像質(zhì)量變差， 但以與普通拍攝模式或特殊拍攝模式相同的幀速率取得圖像。圖像質(zhì)量優(yōu)先模式與普通拍攝模式或特殊拍攝模式相比，雖然使幀速率變差，但取得與普通拍攝模式或特殊拍攝模式相同的高圖像質(zhì)量的圖像。選擇普通拍攝模式時(shí)，CPU30通過CPU42控制光源驅(qū)動(dòng)器43的驅(qū)動(dòng)，使光源40打開。另外，根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器的輸出使波長選擇濾波器41動(dòng)作，并使波長選擇濾波器41的缺口部分位于光源40與聚光透鏡44之間。照射在觀察部位的照明光只有普通光。 另一方面，選擇特殊拍攝模式時(shí)，使光源40打開的同時(shí)使波長選擇濾波器41位于光源40 與聚光透鏡44之間。照射在觀察部位的照明光只有特殊光。在普通拍攝模式及特殊拍攝模式中，CMOS傳感器23進(jìn)行圖10所示的卷簾快門方式的動(dòng)作。切換開關(guān)64a、64b為聯(lián)接所鄰接的各觸發(fā)器62的輸入輸出端子D、Q的圖4的狀態(tài)，并且，復(fù)位用移位寄存器61的觸發(fā)器63的輸入端子P、C中均被輸入“0”。此時(shí)，各移位寄存器60、61分別以每1行為單位依次掃描行選擇線Li、行復(fù)位線L2。由于無法切換照明光，即使以卷簾快門方式使CMOS傳感器23動(dòng)作，各像元也積蓄基于相同照明光的信號(hào)電荷，因此不會(huì)作成混合圖像。若行復(fù)位線L2被輸入復(fù)位信號(hào)而積蓄電荷被復(fù)位(向復(fù)位用移位寄存器M3的輸入從“1”變成“0”)，則各像元56重新開始進(jìn)行電荷積蓄。而且，基于向行選擇線Ll的垂直掃描信號(hào)的輸入來進(jìn)行信號(hào)電荷的讀出。通過從第一行至最后一行依次反復(fù)該動(dòng)作，進(jìn)行1幀量的圖像的信號(hào)電荷的讀出。在同時(shí)拍攝模式中，選擇幀速率優(yōu)先模式時(shí)，CMOS傳感器23如圖6所示般動(dòng)作。 切換開關(guān)64a、64b成為聯(lián)接通過swich信號(hào)連接于奇數(shù)行的觸發(fā)器62之間的狀態(tài)。由此， 跳過偶數(shù)行的像元，讀取奇數(shù)行的像元的像素信號(hào)(間隔讀出)。另一方面，在同時(shí)拍攝模式中，選擇圖像質(zhì)量優(yōu)先模式時(shí)，CMOS傳感器23如圖7所示般動(dòng)作。切換開關(guān)64a、64b與普通拍攝模式、特殊拍攝模式時(shí)相同，成為聯(lián)接所鄰接的各觸發(fā)器62的輸入輸出端子D、Q的圖4的狀態(tài)，以行為單位依次讀出所有的各像元信號(hào)電荷 (所有像元讀出)。幀速率優(yōu)先、圖像質(zhì)量優(yōu)先模式均在結(jié)束1幀量的信號(hào)電荷的讀出之后，復(fù)位用移位寄存器61的所有觸發(fā)器63a 63η的輸入端子P被輸入“ 1 ”(輸入端子C被輸入“0”)。 由此，所有像元的信號(hào)電荷被同時(shí)排出至漏極(所有像元一括復(fù)位)的同時(shí)，開始所有像元的電荷積蓄。所有像元一括復(fù)位之后，觸發(fā)器63的輸入端子P被輸入“0”，而輸入端子C被輸入“1”，向觸發(fā)器63的預(yù)設(shè)被清除。而且，在讀出所有像元的信號(hào)電荷期間(從開始第一行的讀出至結(jié)束最后一行的讀出為止的期間)，光源40被關(guān)閉。另外，波長選擇濾波器41以如下方式旋轉(zhuǎn)，即以CMOS 傳感器23的積蓄期間單位交替照射普通光和特殊光的方式。由此，隔著關(guān)閉期間并以CMOS 傳感器23的積蓄期間單位，依次切換為普通光和特殊光。另外，也可以在波長選擇濾波器 41中設(shè)置普通光及特殊光的遮光區(qū)域來代替關(guān)閉光源40，旋轉(zhuǎn)波長選擇濾波器41以便使遮光區(qū)域進(jìn)入光路的遮光期間和1幀的所有信號(hào)電荷的讀出期間一致。幀速率優(yōu)先模式時(shí)，由于只讀出奇數(shù)行的信號(hào)電荷，因此讀出信號(hào)電荷所需的時(shí)間是依次讀出所有行的圖像質(zhì)量優(yōu)先模式時(shí)的一半。因此，幀速率優(yōu)先模式能夠以圖像質(zhì)量優(yōu)先模式的2倍的幀速率生成圖像。但是，與間隔讀出的幀速率優(yōu)先模式相比，讀出所有像元的圖像質(zhì)量優(yōu)先模式能夠得到垂直分辨率較高的優(yōu)質(zhì)圖像。選擇幀速率優(yōu)先模式時(shí)，處理器裝置DSP33將從電子內(nèi)窺鏡讀入的攝像信號(hào)進(jìn)行插值處理，形成1幀的圖像。具體而言，使用奇數(shù)行的像素信號(hào)對被跳過的偶數(shù)行的像素信號(hào)進(jìn)行插值。顯示控制電路35在普通拍攝模式或特殊拍攝模式中，普通圖像或特殊圖像的動(dòng)畫或靜止畫顯示于顯示器17。另外，在同時(shí)拍攝模式中，基于輸入操作部36的操作選擇普通圖像和特殊圖像的一方來顯示其動(dòng)畫或靜止畫?；蛘?，將2種圖像的動(dòng)畫或靜止畫同時(shí)顯示于顯示器17。具體而言，將普通圖像和特殊圖像排列顯示于顯示器，或進(jìn)行嵌套顯示(畫中面，PinP)。而且，還可以以重復(fù)2種圖像的方式交替顯示(重疊顯示)。另外，該顯示方式為一例，可以進(jìn)行多種變形。例如，可以準(zhǔn)備多臺(tái)顯示器，將第一臺(tái)作為普通圖像用，將第二臺(tái)作為特殊圖像用(多個(gè)顯示器形式)。此時(shí)，普通圖像和特殊圖像個(gè)別顯示于2臺(tái)顯示器。接著，對電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)2的作用進(jìn)行說明。在觀察被檢查對象時(shí)將電子內(nèi)窺鏡 10連接于各裝置11、12。開啟各裝置11、12的電源之后，操作輸入操作部36并輸入有關(guān)被檢查對象的信息等。用處理器裝置11命令開始檢查之后，插入部13被插入被檢查對象的體腔內(nèi)。插入后，邊用來自光源裝置12的照明光對體腔內(nèi)進(jìn)行照明，邊用CMOS傳感器23拍攝體腔內(nèi)的觀察部位。通過該拍攝得到的觀察圖像顯示于顯示器17。從CMOS傳感器23輸出的攝像信號(hào)被輸入至處理器裝置11的DSP33。DSP33對攝像信號(hào)施以各種信號(hào)處理之后將其作為圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至DIP34。在DIP34中，在CPU30的控制下對圖像數(shù)據(jù)施以各種圖像處理。用DIPM處理過的圖像數(shù)據(jù)被送至顯示控制電路35的VRAM。在顯示控制電路35中，根據(jù)來自CPU30的圖解數(shù)據(jù)執(zhí)行各種顯示控制處理。由此，圖像數(shù)據(jù)作為觀察圖像顯示于顯示器17。使用電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)2進(jìn)行檢查時(shí)，根據(jù)觀察部位是粘膜或是粘膜下的血管之類的觀察部位的對象、觀察部位的病變類別等決定應(yīng)照射在觀察部位的照明光的波段。另外， 該照明光的波段可在觀察途中邊看觀察圖像邊適當(dāng)變更為容易進(jìn)行診斷的波段。通常，將插入部13插入患者的體腔內(nèi)時(shí)選擇普通拍攝模式，邊觀察映照在顯示器 17的普通圖像邊進(jìn)行插入作業(yè)。在觀察部位之內(nèi)發(fā)現(xiàn)需詳細(xì)觀察的病變時(shí)選擇特殊拍攝模式。此時(shí)，選擇根據(jù)病變的類別等的波段的特殊光來照射病變部位。顯示器17中，用特殊光進(jìn)行照明的觀察部位圖像作為特殊圖像被顯示。
欲比較普通圖像和特殊圖像進(jìn)行觀察時(shí)，選擇同時(shí)拍攝模式。重視與普通圖像或特殊圖像的關(guān)聯(lián)性而欲得到相同幀速率下的圖像時(shí)，選擇幀速率優(yōu)先模式。重視圖像質(zhì)量時(shí)選擇圖像質(zhì)量優(yōu)先模式。而且，根據(jù)需要選擇普通拍攝模式或特殊拍攝模式并將所選擇模式下的靜止圖像顯示于顯示器17。需在觀察部位進(jìn)行處置時(shí)，使各種處置工具插通在電子內(nèi)窺鏡10的鉗子通道，施以切除病變或投藥等處置。通過輸入操作部36選擇普通拍攝模式時(shí)，在CPU30的指令下光源40被打開，波長選擇濾波器41的缺口部分位于光源40與聚光透鏡44之間，觀察部位被照射普通光。選擇特殊拍攝模式時(shí)，波長選擇濾波器41被布置于光源40與聚光透鏡44之間，被提取的特殊光照射在觀察部位。CMOS傳感器23以圖10所示的卷簾快門方式動(dòng)作。S卩，CMOS傳感器23 中，由于以行單位進(jìn)行復(fù)位和讀出，因此各行以互不相同的周期進(jìn)行電荷積蓄。顯示器17 中，根據(jù)所選擇的拍攝模式，普通圖像或特殊圖像作為動(dòng)畫或靜止畫被顯示。另一方面，選擇同時(shí)拍攝模式時(shí)，旋轉(zhuǎn)波長選擇濾波器41以便以CMOS傳感器23 的積蓄期間單位交替照射普通光和特殊光。并且，在CMOS傳感器23的信號(hào)電荷的讀出期間，光源40被關(guān)閉。通過輸入操作部36的操作選擇幀速率優(yōu)先模式時(shí)，如圖6所示，對奇數(shù)行進(jìn)行信號(hào)電荷的讀出(間隔讀出)。選擇圖像質(zhì)量優(yōu)先模式時(shí)，如圖7所示，對所有的行進(jìn)行信號(hào)電荷的讀出。在任一模式中，均在照明光的關(guān)閉期間執(zhí)行所有像元一括復(fù)位，并且同時(shí)開始所有像元56的電荷積蓄。顯示器17中，普通圖像和特殊圖像2種圖像被排列顯示，以便容易進(jìn)行比較。這些2種圖像可以是動(dòng)畫或靜止畫中的任一種。或者，也可以在顯示器上重合2種圖像。在本實(shí)施方式中，在照明光的關(guān)閉期間讀出CMOS傳感器23的信號(hào)電荷，以CMOS 傳感器23的積蓄期間單位邊切換普通光和特殊光邊交替取得普通圖像和特殊圖像。因此， 從CMOS傳感器23中普通圖像和特殊圖像可作為連續(xù)的圖像不間斷地被交替讀取。并且， 通過執(zhí)行間隔讀出能夠防止幀速率的下降并能夠使普通圖像和特殊圖像的幀速率相同。在本實(shí)施方式中，除了執(zhí)行間隔讀出的幀速率優(yōu)先模式之外，還具備讀出所有像元的圖像質(zhì)量優(yōu)先模式，而這些模式設(shè)為可切換的方式，因此能夠根據(jù)觀察或處置的情況選擇更適當(dāng)?shù)哪Ｊ健Ｒ虼?，與單獨(dú)設(shè)置各模式的情況相比，便利性更加提高。在同時(shí)拍攝模式中，通過所有像元一括復(fù)位，電荷積蓄的開始時(shí)機(jī)在所有行中一致。并且，電子內(nèi)窺鏡10在被檢查對象體內(nèi)之類的暗處使用，因此通過關(guān)閉光源40使電荷積蓄的結(jié)束時(shí)機(jī)在所有行中一致。因此，本發(fā)明的CMOS傳感器其構(gòu)造簡單且價(jià)格低廉，而且電荷積蓄期間不像卷簾快門方式那樣在各行之間發(fā)生偏離，即使拍攝活動(dòng)較大的被攝體也不會(huì)發(fā)生圖像歪斜的現(xiàn)象。在上述實(shí)施方式中，在幀速率優(yōu)先模式中每隔1行進(jìn)行選擇，取得實(shí)效像元數(shù)為所有像元數(shù)的一半的觀察圖像。也可以每隔1列進(jìn)行選擇來代替上述情況。此時(shí)，雖然依次掃描所有的行，但調(diào)節(jié)輸入至水平掃描電路陽的時(shí)鐘信號(hào)，并以每隔1個(gè)的方式使列選擇晶體管成為開啟狀態(tài)來每隔1列讀出信號(hào)電荷。另外，也可以調(diào)節(jié)輸入至垂直掃描電路 51或水平掃描電路55的時(shí)鐘信號(hào)，使應(yīng)讀出的像元56成所謂黑白方格模樣。在普通光或特殊光照明時(shí)廢棄信號(hào)電荷時(shí)，為了使各像元的電荷積蓄時(shí)間(曝光時(shí)間)恒定，需進(jìn)行所有像元一括復(fù)位。但是，在照明光的關(guān)閉期間進(jìn)行所有像元的復(fù)位時(shí)，可以以行單位進(jìn)行復(fù)位。例如，可在間隔讀出時(shí)邊以每隔1行的方式選擇邊讀出信號(hào)電荷之后，將該讀出的行的信號(hào)電荷排出至漏極來對像元進(jìn)行復(fù)位。此時(shí)，將復(fù)位用移位寄存器的第η行的復(fù)位與第(η+1)行的垂直掃描用移位寄存器的讀出設(shè)為相同時(shí)機(jī)。同樣地， 在讀出信號(hào)電荷之后，立刻對該行進(jìn)行復(fù)位并廢棄已讀出的信號(hào)電荷。另外，對跳過讀出的行，也可以在結(jié)束1幀的讀出后依次(或一括)將信號(hào)電荷排出至漏極。在上述實(shí)施方式中，每隔1行進(jìn)行信號(hào)電荷的讀出。也可以在攝像區(qū)域內(nèi)指定讀出范圍來代替上述情況。例如，在圖8所示的實(shí)施方式中，使用垂直掃描電路70指定讀出開始行及結(jié)束行，并只讀出連續(xù)的預(yù)定數(shù)的行。使用幀速率優(yōu)先模式時(shí)，根據(jù)彩色濾波器排列來選擇行，以便不在RGB像元中產(chǎn)生無法讀出的顏色。根據(jù)彩色濾波器的排列，可以不是每隔1行而是每隔2行讀出信號(hào)電荷。此時(shí)，在垂直方向上的讀出像元數(shù)成所有像元的1/3。不限于RGB排列，補(bǔ)色的排列時(shí)也同樣進(jìn)行行的選擇。例如，以2列周期排列彩色濾波器時(shí)，每隔2行讀出信號(hào)電荷。另外，DSP33中的像元插值也進(jìn)行根據(jù)讀出像元的色排列或讀出方法(每隔1行或每隔2行)的像元插值。另外，選擇幀速率優(yōu)先模式時(shí)，根據(jù)特殊光的波帶選擇其反射光或熒光所透過的彩色濾波器的像元并讀出其信號(hào)電荷。圖8中，垂直掃描電路70具有垂直掃描用移位寄存器71。該垂直掃描用移位寄存器71為串聯(lián)輸入及并聯(lián)輸入-并聯(lián)輸出型，具有行數(shù)量的多個(gè)D型觸發(fā)器72a 72η。觸發(fā)器7 72η中與圖4所示的觸發(fā)器63a 63η相同，設(shè)有preset信號(hào)的輸入端子P和 clear信號(hào)的輸入端子C。preset信號(hào)個(gè)別輸入至各觸發(fā)器7 72η。在垂直掃描(移動(dòng)動(dòng)作)途中，若輸入端子P被輸入“0”且輸入端子C被輸入“1”，則所有觸發(fā)器7 72η 被保持“0”數(shù)據(jù)，信號(hào)電荷的讀出動(dòng)作被強(qiáng)制停止。另外，復(fù)位用移位寄存器的結(jié)構(gòu)與圖4 的垂直掃描電路51相同，因此省略圖示及說明。進(jìn)行局部讀出時(shí)，向輸入端子P輸入“0”并向輸入端子C輸入“1”，使所有觸發(fā)器 72a 72η保持“0”之后，向輸入端子C輸入“0”，并向開始讀出的行的觸發(fā)器、例如72a的輸入端子P輸入“1”。而且，在向輸入端子P、C輸入“0”的基礎(chǔ)上，與讀出所有像元時(shí)相同， 使保持?jǐn)?shù)據(jù)根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)在觸發(fā)器7 72η之間依次轉(zhuǎn)移，并依次輸出屬于讀出開始行的像元的信號(hào)電荷。完成屬于讀出結(jié)束行的像元的信號(hào)電荷的讀出之后，向輸入端子P輸入“0”并向輸入端子C輸入“1”，使所有觸發(fā)器72a 72η保持“0”。由此，清除所有觸發(fā)器72a 72η，并強(qiáng)制停止信號(hào)電荷的讀出動(dòng)作。例如，將最前行(第1行)作為讀出開始行來選定、并且將中央行作為讀出結(jié)束行來選定時(shí)，CMOS傳感器23的攝像區(qū)域50的上半部分被讀出。將中央行作為讀出開始行來選定、并且將最后行(第η行)作為讀出結(jié)束行來選定時(shí)，下半部分被讀出。將最前行和中央行的中間行作為讀出開始行來選定，并且將中央行和最后行的中間行作為讀出結(jié)束行來選定時(shí)，能夠讀出中央部分。另外，當(dāng)讀出開始行為第1行時(shí)，無需向輸入端子P輸入“1” 來使最前行的觸發(fā)器7 保持“ 1 ”，而是向輸入端子D輸入使能信號(hào)“ 1 ”來根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行讀出動(dòng)作即可。另外，進(jìn)行間隔讀出的像元56不限于攝像區(qū)域50的一半。例如，當(dāng)使用曝光量不充分的波段的照明光時(shí)，例如可以將進(jìn)行間隔讀出的像元56設(shè)為整體的1/3，使讀出信號(hào)電荷所需的時(shí)間縮短，并加長相應(yīng)量的曝光時(shí)間。與此相反，能夠在較短時(shí)間內(nèi)得到充分的曝光量時(shí)，也可以使進(jìn)行間隔讀出的像元56增多并使讀出信號(hào)電荷所需的時(shí)間加長，不過縮短曝光時(shí)間，從更多的像元獲得信號(hào)電荷，從而可以得到圖像質(zhì)量較好的觀察圖像。在上述實(shí)施方式中，對用將彩色濾波器布置于攝像區(qū)域50的1個(gè)CMOS傳感器23 拍攝的方式進(jìn)行了說明，但也可以應(yīng)用將RGB各色波段的照明光依次照射在觀察部位、并用單色CMOS傳感器以分時(shí)拍攝該圖像的、所謂幀順序拍攝方式。此時(shí)，例如使用圖9所示的圓盤狀的旋轉(zhuǎn)濾波器80。旋轉(zhuǎn)濾波器80具有用于照射RGB各色波段的光的R光照射區(qū)域81、G光照射區(qū)域82、B光照射區(qū)域83及用于照射特殊光的特殊光照射區(qū)域84。各區(qū)域81 84分別設(shè)置于將旋轉(zhuǎn)濾波器80六等分的劃分區(qū)域中。特殊光照射區(qū)域84分別在R光照射區(qū)域81、G光照射區(qū)域82、B光照射區(qū)域83之間共配設(shè)有3個(gè)。將該旋轉(zhuǎn)濾波器80布置于光源40與聚光透鏡44之間，并以依次發(fā)出RGB 各色波段的照明光及特殊光的方式，使旋轉(zhuǎn)濾波器80連續(xù)旋轉(zhuǎn)。而且，與上述實(shí)施方式的同時(shí)拍攝模式時(shí)相同，使CMOS傳感器和光源40動(dòng)作。普通圖像以被照射RGB各色波段的照明光的各色攝像信號(hào)為基礎(chǔ)生成。具體而言，RGBRGB……這樣連續(xù)輸出攝像信號(hào)期間，分別從RGB、GBR、BRG這樣連續(xù)的各組中生成普通圖像。因此，雖然照射在觀察部位上的照明光以R光、特殊光、G光、特殊光、B光、特殊光、……這樣的順序推移，但是交替輸出普通圖像和特殊圖像。當(dāng)只取得特殊圖像時(shí)，使旋轉(zhuǎn)濾波器80的特殊光照射區(qū)域84位于光源40與聚光透鏡44之間。當(dāng)只取得普通圖像時(shí)，除旋轉(zhuǎn)濾波器80之外，還準(zhǔn)備雖然將R光照射區(qū)域 81、G光照射區(qū)域82、B光照射區(qū)域83布置于三等分的劃分區(qū)域但不存在特殊光照射區(qū)域 84的旋轉(zhuǎn)濾波器(未圖示)。該旋轉(zhuǎn)濾波器代替旋轉(zhuǎn)濾波器80，套裝在光源40與聚光透鏡 44之間并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。也可以使用例如時(shí)鐘控制式倒相器、時(shí)鐘列與譯碼器的組合等來代替在垂直掃描電路中使用D型觸發(fā)器。另外，也可以使用設(shè)為其他構(gòu)造的CMOS傳感器來代替圖3所示的模擬輸出類型的 CMOS傳感器23。例如，可以使用將A/D轉(zhuǎn)換器搭載于⑶S電路52中并將從像元56讀出的信號(hào)電荷數(shù)字化來平行輸出的傳感器、以及使數(shù)字化的數(shù)據(jù)通過平行/串行轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行串行化來輸出的傳感器。另外，1個(gè)像元56由3個(gè)晶體管Ml M3構(gòu)成，但也可以由4個(gè)晶體管構(gòu)成1個(gè)像元。并且，也可以由多個(gè)像元56共有像元選擇用晶體管M2。另外，對于用晶體管將光電二極管Dl的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)送至浮動(dòng)擴(kuò)散部的情況、相對多個(gè)像元56內(nèi)的各光電二極管Dl共同使用浮動(dòng)擴(kuò)散部的情況等也可以應(yīng)用本發(fā)明。在上述實(shí)施方式中，對將普通光和特殊光作為照射在觀察部位上的照明光來使用的例子進(jìn)行了說明，但其中使用的普通光和特殊光只要波段互不相同即可。并且，也可以使用波帶不同的多個(gè)特殊光，依次照射所有的3種照明光，從而取得3種以上的圖像并將這些排列顯示在顯示器上。另外，將與白色可視光不同的特定波段的照明光作為特殊光進(jìn)行了說明，但作為特殊光，可以是強(qiáng)調(diào)顯示血管的紅外光或?yàn)榱藦?qiáng)調(diào)顯示正常組織和病變組織的自我熒光的強(qiáng)度而在白光中將波段限制成單色或多色的光等。優(yōu)選這些多種特殊光設(shè)為能夠根據(jù)將要觀察的部位或病變等任意選擇的結(jié)構(gòu)。并且，優(yōu)選設(shè)為在觀察期間可邊看顯示器邊自由變更其波段或?qū)⒁旌系牟ǘ蔚某煞值慕Y(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種能夠執(zhí)行同時(shí)拍攝模式的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，在該同時(shí)拍攝模式中， 至少將第ι波帶的照明光和第2波帶的照明光交替照射于觀察部位，交替取得第1圖像和第2圖像，所述電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)具備CMOS型圖像傳感器，用于拍攝所述觀察部位，其具有在攝像區(qū)域內(nèi)二維地布置的多個(gè)像元，所述各像元積蓄對入射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而得到的信號(hào)電荷；照明部，當(dāng)同時(shí)拍攝模式時(shí)，切換照明所述觀察部位的照明光的波帶和反復(fù)照明光的打開和關(guān)閉；掃描部，用于選擇所述像元并將所述信號(hào)電荷作為像素信號(hào)來讀出；及控制部，控制所述掃描部的動(dòng)作以便在照明光關(guān)閉期間讀出所述像素信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于， 所述CMOS型圖像傳感器為彩色傳感器，所述第1波帶的照明光為白光，所述第2波帶的照明光為窄頻帶的特殊光。
3.如權(quán)利要求2所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于， 所述CMOS型圖像傳感器為單色傳感器，所述白光分為紅光、綠光、藍(lán)光并按幀順序進(jìn)行照明。
4.如權(quán)利要求1所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，在打開所述照明光時(shí)，所述控制部對所述像元的全部同時(shí)進(jìn)行復(fù)位，并分別廢棄所積蓄的信號(hào)電荷。
5.如權(quán)利要求1所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，在關(guān)閉所述照明光時(shí)，所述控制部對所述像元的全部進(jìn)行復(fù)位，并分別廢棄所積蓄的信號(hào)電荷。
6.如權(quán)利要求1所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于， 所述多個(gè)像元以形成多個(gè)行及列的方式布置，所述掃描部具有在所述多個(gè)行中選擇1行的垂直掃描電路和在多個(gè)列中選擇1列的水平掃描電路。
7.如權(quán)利要求6所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括輸入操作部，用于命令是從所有所述像元讀出所述像素信號(hào)或是從一部分所述像元讀出所述像素信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，由所述輸入操作部命令所述一部分讀出時(shí)，所述控制部控制所述垂直掃描電路或所述水平掃描電路，以便通過行或列的隔行掃描從所述攝像區(qū)域內(nèi)的所有像元的半數(shù)或1/3的像元中選擇性讀出像素信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述垂直掃描電路具備級(jí)聯(lián)連接了多個(gè)觸發(fā)器的掃描用移位寄存器，以行單位讀出多個(gè)像元的像素信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述掃描用移位寄存器包括 第1切換開關(guān)，布置于成為前段的奇數(shù)號(hào)與成為后段的偶數(shù)號(hào)的2個(gè)觸發(fā)器之間，該第1切換開關(guān)具有將所述奇數(shù)號(hào)觸發(fā)器的Q端子連接于所述偶數(shù)號(hào)觸發(fā)器的D端子的第1觸點(diǎn)和用于至少繞過所述偶數(shù)號(hào)觸發(fā)器的第2觸點(diǎn)；第2切換開關(guān)，布置于成為前段的偶數(shù)號(hào)與成為后段的奇數(shù)號(hào)的2個(gè)觸發(fā)器之間，該第 2切換開關(guān)具有將所述偶數(shù)號(hào)觸發(fā)器的Q端子連接于所述奇數(shù)號(hào)觸發(fā)器的D端子的第3觸點(diǎn)和連接于所述第1切換開關(guān)的所述第2觸點(diǎn)的第4觸點(diǎn)。
11.如權(quán)利要求10所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述第2觸點(diǎn)除了所述偶數(shù)號(hào)觸發(fā)器之外，還繞過下一個(gè)奇數(shù)號(hào)觸發(fā)器，并每隔2行讀出所述像素信號(hào)。
12.如權(quán)利要求10所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述垂直掃描電路進(jìn)一步具備級(jí)聯(lián)連接了多個(gè)觸發(fā)器的復(fù)位用移位寄存器，各觸發(fā)器具有將保持?jǐn)?shù)據(jù)強(qiáng)制設(shè)為“1”或“0”的預(yù)設(shè)輸入端子及清除輸入端子。
13.如權(quán)利要求7所述的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述垂直掃描電路具備級(jí)聯(lián)連接了多個(gè)觸發(fā)器的掃描用移位寄存器，各所述觸發(fā)器具有將保持?jǐn)?shù)據(jù)強(qiáng)制設(shè)為“ 1”或“0”的預(yù)設(shè)輸入端子及清除輸入端子；在被命令一部分讀出時(shí)，所述控制電路從被指定的區(qū)域內(nèi)的像元中以行單位讀出所述像素信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠執(zhí)行用于顯示普通圖像和特殊圖像雙方的同時(shí)拍攝模式的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。在同時(shí)拍攝模式中，普通光和特殊光交替照射于觀察部位。CMOS型圖像傳感器拍攝照明中的觀察部位，交替取得普通圖像和特殊圖像。CMOS型圖像傳感器具有沿著行方向和列方向二維地布置的多個(gè)像元、及用于讀出積蓄在各像元中的信號(hào)電荷的垂直掃描電路和水平掃描電路。在照明時(shí)，所有像元被一括復(fù)位之后開始積蓄信號(hào)電荷。停止照明時(shí)，以行單位讀出信號(hào)電荷。
文檔編號(hào)A61B1/05GK102266217SQ20111014025
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者村山任, 遠(yuǎn)藤安土, 飯?zhí)镄⒅?申請人:富士膠片株式會(huì)社