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JP5827868B2 - Electronic endoscope and fixed pattern noise removal method - Google Patents

Electronic endoscope and fixed pattern noise removal method Download PDF

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JP5827868B2
JP5827868B2 JP2011234233A JP2011234233A JP5827868B2 JP 5827868 B2 JP5827868 B2 JP 5827868B2 JP 2011234233 A JP2011234233 A JP 2011234233A JP 2011234233 A JP2011234233 A JP 2011234233A JP 5827868 B2 JP5827868 B2 JP 5827868B2
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Description

本発明は、電子内視鏡及び固定パターンノイズ除去方法に関するものであり、特に、CMOS型のイメージセンサを備えた電子内視鏡及び固定パターンノイズ除去方法に関する。   The present invention relates to an electronic endoscope and a fixed pattern noise removal method, and more particularly to an electronic endoscope including a CMOS type image sensor and a fixed pattern noise removal method.

医療分野においては、細長い挿入部を被検者の体内に挿入して、挿入部の先端付近に搭載された小型の撮像装置によって、被検者の体内を直接的に撮像して診断する電子内視鏡システムが広く普及している。こうした電子内視鏡システムに搭載される微小な撮像装置は、いわゆるイメージセンサが搭載されており、被検者の体内に照明光を照射して、被検者の体内で反射された光を受けて、これを光電変換し、画素毎に信号電荷を蓄積する。そして、イメージセンサから信号電荷に対応する撮像信号を出力させて観察画像を得る。   In the medical field, an electronic insertion device is used in which an elongated insertion portion is inserted into a subject's body, and the subject's body is directly imaged and diagnosed by a small imaging device mounted near the distal end of the insertion portion. Endoscopy systems are widespread. A minute imaging device mounted in such an electronic endoscope system is equipped with a so-called image sensor, which irradiates the body of the subject with illumination light and receives the light reflected in the body of the subject. This is photoelectrically converted to accumulate signal charges for each pixel. Then, an image signal corresponding to the signal charge is output from the image sensor to obtain an observation image.

ところで、一般的な撮像装置に搭載されるイメージセンサとしては、CMOS型のイメージセンサ(以下、CMOSセンサという。)やCCD型のイメージセンサが知られている。CMOSセンサは、低電圧駆動が可能であり、多画素化と高速読出し化の要求に対応することが容易である。また、製造工程においてCMOSプロセスを使用でき、同一チップ内に駆動回路や処理回路などの周辺回路を混載することが可能であり、小型化にも有利である。   By the way, as an image sensor mounted on a general imaging device, a CMOS image sensor (hereinafter referred to as a CMOS sensor) and a CCD image sensor are known. The CMOS sensor can be driven at a low voltage, and can easily meet the demands for a large number of pixels and high-speed reading. In addition, a CMOS process can be used in the manufacturing process, and peripheral circuits such as a drive circuit and a processing circuit can be mixedly mounted in the same chip, which is advantageous for downsizing.

ここで、一般的なCMOSセンサの構成としては、例えば図14に示すように、光電変換素子を含む画素900がマトリクス状に配置されており、垂直走査回路902及び水平走査回路904によって各画素900が順次選択され、各画素900からの出力信号がアンプ906で増幅された後、A/D変換器(ADC)908でデジタル信号に変換されて出力される。   Here, as a configuration of a general CMOS sensor, for example, as illustrated in FIG. 14, pixels 900 including photoelectric conversion elements are arranged in a matrix, and each pixel 900 is formed by a vertical scanning circuit 902 and a horizontal scanning circuit 904. Are sequentially selected, and an output signal from each pixel 900 is amplified by an amplifier 906, and then converted into a digital signal by an A / D converter (ADC) 908 and output.

しかしながら、かかる構成の場合、最終段の出力信号に対して利得調整が行われるため、比較的高い周波数でのアンプ906の駆動が必要となり、周波数に応じた大きさのランダムノイズが付加され、雑音の大きい画像となる。特に近年の多画素化、高フレームレート化により、アンプ等のアナログ回路の駆動周波数が高くなる場合には、より多くのランダムノイズが付加される要因となる。   However, in such a configuration, since gain adjustment is performed on the output signal at the final stage, it is necessary to drive the amplifier 906 at a relatively high frequency, and random noise having a magnitude corresponding to the frequency is added. The image becomes large. In particular, when the drive frequency of an analog circuit such as an amplifier is increased due to the recent increase in the number of pixels and the increase in the frame rate, more random noise is added.

これに対して、図15に示すように、カラム毎にカラムアンプ910が並列に搭載されたCMOSセンサが知られている。この方式によれば、各カラムアンプ910の駆動周波数をカラム数の逆数に相当する周波数まで低下させることが可能となる。その結果、多画素でかつ高フレームレートでも、ランダムノイズを小さくすることが可能となる。また、図示は省略するが、ランダムノイズの削減と同時に高速読み出しを実現するためにカラム毎にA/D変換器(カラムADC)が並列に搭載されたものも知られている。   On the other hand, as shown in FIG. 15, a CMOS sensor in which a column amplifier 910 is mounted in parallel for each column is known. According to this method, the drive frequency of each column amplifier 910 can be lowered to a frequency corresponding to the reciprocal of the number of columns. As a result, random noise can be reduced even with a large number of pixels and a high frame rate. In addition, although not shown in the drawings, it is also known that an A / D converter (column ADC) is mounted in parallel for each column in order to realize high-speed reading simultaneously with reduction of random noise.

ところで、カラムアンプやカラムADCを備えた従来のCMOSセンサでは、ランダムノイズを低減できる反面、カラムアンプやカラムADCの性能ばらつきによって、CMOSセンサから出力される撮像信号によって生成される画像に固定パターンノイズ(縦筋状ノイズ)が付加されてしまう問題がある。   By the way, in the conventional CMOS sensor provided with the column amplifier and the column ADC, the random noise can be reduced. However, the fixed pattern noise is generated in the image generated by the imaging signal output from the CMOS sensor due to the performance variation of the column amplifier and the column ADC. There is a problem that (vertical streak noise) is added.

かかる問題に対して、特許文献1では、CMOSセンサ内のカラムアンプ(列アンプ)に対してテスト用の電圧信号を印加して、それらの出力電圧を検出することにより、カラムアンプの特性ばらつきを検出し、その特性ばらつきに基づいて補正データを求め、この補正データにより通常撮影時のセンサ出力から、前記特性ばらつきに起因する固定パターンノイズを除去する技術が開示されている。   With respect to such a problem, in Patent Document 1, by applying a test voltage signal to a column amplifier (column amplifier) in a CMOS sensor and detecting the output voltage, the characteristic variation of the column amplifier can be reduced. There is disclosed a technique of detecting and obtaining correction data based on the characteristic variation, and removing fixed pattern noise caused by the characteristic variation from the sensor output during normal photographing using the correction data.

また、特許文献2では、低温時に検出したカラム毎の誤差値(低温時誤差値)と、高温時に検出したカラム毎の誤差値(高温時誤差値)とが格納される誤差値格納メモリを備え、CMOSセンサの温度に応じて2つの誤差値を補間することによって誤差値を補正し、CMOSセンサから出力される撮像信号から補正後の誤差値を減算することによって固定パターンノイズを除去する技術が開示されている。   Further, Patent Document 2 includes an error value storage memory that stores an error value for each column (low temperature error value) detected at a low temperature and an error value for each column (high temperature error value) detected at a high temperature. There is a technique for correcting an error value by interpolating two error values in accordance with the temperature of the CMOS sensor and removing fixed pattern noise by subtracting the corrected error value from an imaging signal output from the CMOS sensor. It is disclosed.

特開2008−306565号公報JP 2008-306565 A 特開2006−135423号公報JP 2006-135423 A

しかしながら、特許文献1に開示された技術では、ランダムノイズや結像光学系に起因した誤差に影響を受けることなく、カラムアンプの特性ばらつきを検出することができるものの、カラムアンプの温度特性のばらつきによって変動する固定パターンノイズを確実に除去することは困難である。   However, although the technique disclosed in Patent Document 1 can detect the variation in the characteristics of the column amplifier without being affected by random noise or errors caused by the imaging optical system, the variation in the temperature characteristics of the column amplifier. It is difficult to reliably remove fixed pattern noise that varies depending on

これに対して、特許文献2に開示される技術によれば、CMOSセンサの温度に応じて誤差値格納メモリに格納される低温時及び高温時の誤差値を用いて固定パターンノイズを除去する処理が行われるので、カラムアンプの温度特性のばらつきに左右されることなく、固定パターンノイズを確実に除去することが可能となるが、特許文献2では電子内視鏡システムに適用するための工夫は何も検討されていない。   On the other hand, according to the technique disclosed in Patent Document 2, processing for removing fixed pattern noise using low temperature and high temperature error values stored in the error value storage memory according to the temperature of the CMOS sensor. Therefore, fixed pattern noise can be surely removed without being affected by variations in the temperature characteristics of the column amplifier. However, Patent Document 2 discloses a device for applying to an electronic endoscope system. Nothing has been considered.

ここで、特許文献2に開示された技術を電子内視鏡システムに適用しようとした場合、固定パターンノイズを除去するための補正回路や補正メモリは、通常、電子内視鏡ではなく、電子内視鏡とは別体に構成される外部制御装置(プロセッサ装置)に搭載されるのが一般的である。しかし、1台のプロセッサ装置には複数の電子内視鏡が交換されて使用されるため、電子内視鏡毎に特別な補正回路や補正メモリが必要となり、プロセッサ装置の肥大化や高価格化を招く要因となる。その結果、汎用性の低いシステムとなってしまう問題がある。   Here, when the technique disclosed in Patent Document 2 is to be applied to an electronic endoscope system, a correction circuit and a correction memory for removing fixed pattern noise are usually not electronic endoscopes but electronic endoscopes. Generally, it is mounted on an external control device (processor device) configured separately from the endoscope. However, since a plurality of electronic endoscopes are exchanged for use in one processor device, a special correction circuit and a correction memory are required for each electronic endoscope, which increases the size and cost of the processor device. It becomes a factor inviting. As a result, there is a problem that the system becomes less versatile.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、CMOS型のイメージセンサを備えた電子内視鏡に接続される外部制御装置(プロセッサ装置)に特別な補正回路や補正メモリを設けなくても、温度に依存されることなく固定パターンノイズ(縦筋状ノイズ)を確実に除去することが可能な電子内視鏡及び固定パターンノイズ除去方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a special correction circuit or correction memory is not provided in an external control device (processor device) connected to an electronic endoscope having a CMOS type image sensor. Another object of the present invention is to provide an electronic endoscope and a fixed pattern noise removing method capable of reliably removing fixed pattern noise (longitudinal streak noise) without depending on temperature.

前記目的を達成するために、本発明に係る電子内視鏡は、被検体内に挿入される挿入部の先端に設けられ、前記被検体内を撮像するCMOS型のイメージセンサを備えた電子内視鏡であって、前記イメージセンサは、行方向とこれに直交する列方向に配列された複数の画素部と、前記列方向に並ぶ画素列毎に並列的に設けられ、前記画素列に配列された前記画素部から出力される出力信号をそれぞれ増幅する複数のカラムアンプと、前記複数のカラムアンプにより増幅された信号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、前記挿入部の先端の温度を検出する温度センサと、前記温度センサにより検出された温度に応じた補正データであって、前記複数のカラムアンプのオフセット誤差用の補正データ及びゲイン誤差用の補正データを供給する補正データ供給部と、前記補正データ供給部から供給される補正データに基づいて、前記A/D変換器から出力された信号に含まれる固定パターンノイズを除去する補正回路と、を備え、前記補正回路は、前記複数のカラムアンプの個体差としてのオフセット誤差及びゲイン誤差に起因する固定パターンノイズを除去する回路であって、前記A/D変換器から出力された信号に前記ゲイン誤差用の補正データを乗算し、前記乗算した信号から前記オフセット誤差用の補正データを減算し、前記イメージセンサは、前記補正回路により前記固定パターンノイズが除去された信号を撮像信号として出力するIn order to achieve the above object, an electronic endoscope according to the present invention is provided at the distal end of an insertion portion to be inserted into a subject, and is equipped with a CMOS type image sensor that images the inside of the subject. In the endoscope, the image sensor is provided in parallel with a plurality of pixel units arranged in a row direction and a column direction orthogonal to the row direction, and for each pixel column arranged in the column direction, and arranged in the pixel column A plurality of column amplifiers for amplifying the output signals output from the pixel units , an A / D converter for converting the signals amplified by the plurality of column amplifiers into digital signals, and a tip of the insertion unit. a temperature sensor for detecting a temperature, a correction data corresponding to the temperature detected by said temperature sensor, to supply the correction data for correction data and gain errors for offset error of the plurality of column amplifiers A correction data supplying unit, on the basis of the correction data supplied from the correction data supplying unit, e Bei a correction circuit, the removal of fixed pattern noise contained in the signal output from the A / D converter, the The correction circuit is a circuit for removing fixed pattern noise caused by an offset error and a gain error as individual differences of the plurality of column amplifiers, and the signal output from the A / D converter is used for the gain error. The correction data is multiplied, the offset error correction data is subtracted from the multiplied signal, and the image sensor outputs a signal from which the fixed pattern noise has been removed by the correction circuit as an imaging signal .

本発明によれば、CMOS型のイメージセンサに温度センサが設けられ、イメージセンサ内部で温度センサの検出温度に応じて出力信号の補正処理が自己完結的に行われる。これにより、環境温度に影響を受けることなく、画素列毎に設けられるカラムアンプの個体差に起因する固定パターンノイズを確実に除去することが可能となる。また、1台のプロセッサ装置に対して複数の電子内視鏡が交換されて使用される場合でも、プロセッサ装置に特別な補正回路や補正メモリを追加する必要がなく、新型及び旧型のプロセッサ装置が混在していても使用可能であり、汎用性の高いシステムを構築することが可能となる。 According to the present invention, a temperature sensor is provided in a CMOS type image sensor, and output signal correction processing is performed in a self-contained manner in accordance with the temperature detected by the temperature sensor. As a result, it is possible to reliably remove the fixed pattern noise caused by the individual difference between the column amplifiers provided for each pixel column without being affected by the environmental temperature. Even when a plurality of electronic endoscopes are exchanged for one processor device, it is not necessary to add a special correction circuit or a correction memory to the processor device. Even if they are mixed, they can be used, and a highly versatile system can be constructed.

前記複数の画素部、前記複数のカラムアンプ、前記A/D変換器、前記温度センサ、前記補正データ供給部、及び前記補正回路は、同一の半導体チップ内に設けられていることが好ましい。 The plurality of pixel units, the plurality of column amplifiers, the A / D converter, the temperature sensor, the correction data supply unit, and the correction circuit are preferably provided in the same semiconductor chip.

また、前記補正データ供給部は、複数の補正データを所定の温度毎に備え、前記複数の補正データのうち、前記温度センサにより検出された温度に最も近い温度に対応する補正データを選択して供給することが好ましい。   The correction data supply unit includes a plurality of correction data for each predetermined temperature, and selects correction data corresponding to a temperature closest to the temperature detected by the temperature sensor from the plurality of correction data. It is preferable to supply.

また、前記補正データ供給部は、所定の基準温度に対応する基準補正データを備え、前記温度センサにより検出された温度に応じて決定される補正係数を前記基準補正データに乗じて得られるデータを前記補正データとして供給することが好ましい。その際、前記補正データ供給部は、前記温度と前記補正係数との関係を示す補正係数テーブルを備え、前記補正係数テーブルに基づいて前記補正係数を決定することがより好ましい。   The correction data supply unit includes reference correction data corresponding to a predetermined reference temperature, and data obtained by multiplying the reference correction data by a correction coefficient determined according to a temperature detected by the temperature sensor. It is preferable to supply the correction data. In that case, it is more preferable that the correction data supply unit includes a correction coefficient table indicating a relationship between the temperature and the correction coefficient, and determines the correction coefficient based on the correction coefficient table.

また、前記温度センサは、前記複数の画素部のうち前記被検体内の撮像に寄与しない無効画素部に配置される光電変換素子を用いて構成されることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the temperature sensor is configured using a photoelectric conversion element disposed in an invalid pixel portion that does not contribute to imaging in the subject among the plurality of pixel portions.

また、前記温度センサは、複数の前記無効画素部から出力される出力信号を平均化したものを温度情報として用いるようにしてもよい。   Further, the temperature sensor may use an average of output signals output from the plurality of invalid pixel portions as temperature information.

また、前記目的を達成するために、本発明に係る固定パターンノイズ除去方法は、被検体内に挿入される電子内視鏡の挿入部の先端に設けられ、前記被検体内を撮像するCMOS型のイメージセンサの出力信号から固定パターンノイズを除去する固定パターンノイズ除去方法であって、前記イメージセンサは、行方向とこれに直交する列方向に配列された複数の画素部と、前記列方向に並ぶ画素列毎に並列的に設けられ、前記画素列に配列された前記画素部から出力される出力信号をそれぞれ増幅する複数のカラムアンプと、前記複数のカラムアンプにより増幅された信号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、前記挿入部の先端の温度を検出する温度センサと、前記温度センサにより検出された温度に応じた補正データであって、前記複数のカラムアンプのオフセット誤差用の補正データ及びゲイン誤差用の補正データを供給する補正データ供給部と、前記補正データ供給部から供給される補正データに基づいて、前記A/D変換器から出力された信号に含まれる固定パターンノイズを除去する補正回路と、を備え、前記イメージセンサと一体的に設けられた前記温度センサによって前記挿入部の先端の温度を検出する検出ステップと、前記イメージセンサと一体的に設けられる周辺回路の一つである前記補正回路が、前記温度センサにより検出された温度に応じた補正データに基づいて、前記A/D変換器から出力された出力信号に含まれる固定パターンノイズを除去する補正ステップと、を含み、前記補正ステップは、前記複数のカラムアンプの個体差としてのオフセット誤差及びゲイン誤差に起因する固定パターンノイズを除去するステップであって、前記A/D変換器から出力された信号に前記ゲイン誤差用の補正データを乗算し、前記乗算した信号から前記オフセット誤差用の補正データを減算し、前記イメージセンサは、前記補正ステップにより前記固定パターンノイズが除去された信号を撮像信号として出力する。 In order to achieve the above object, a fixed pattern noise removing method according to the present invention is provided at the distal end of an insertion portion of an electronic endoscope to be inserted into a subject, and is a CMOS type that images the inside of the subject. A fixed pattern noise removing method for removing fixed pattern noise from an output signal of the image sensor, wherein the image sensor includes a plurality of pixel units arranged in a row direction and a column direction orthogonal thereto, and in the column direction. A plurality of column amplifiers that are provided in parallel for each of the arranged pixel columns and amplify output signals output from the pixel units arranged in the pixel columns, respectively, and signals amplified by the plurality of column amplifiers are digital signals An A / D converter for converting to a temperature sensor, a temperature sensor for detecting the temperature of the tip of the insertion portion, and correction data corresponding to the temperature detected by the temperature sensor, A correction data supply unit for supplying correction data for offset error and gain error for a plurality of column amplifiers, and output from the A / D converter based on the correction data supplied from the correction data supply unit e Bei a correction circuit, the removal of fixed pattern noise contained in the signal, and detecting a temperature of the tip of the insertion portion by the image sensor and the temperature sensor provided integrally with said image The correction circuit, which is one of the peripheral circuits provided integrally with the sensor , is included in the output signal output from the A / D converter based on correction data corresponding to the temperature detected by the temperature sensor. seen including a correction step, the removal of fixed pattern noise, the correction step, offset as individual differences of the plurality of column amplifiers A step of removing fixed pattern noise caused by an error and a gain error, wherein the signal output from the A / D converter is multiplied by the correction data for the gain error, and the signal for the offset error is multiplied from the multiplied signal The image sensor outputs a signal from which the fixed pattern noise has been removed in the correction step as an imaging signal.

前記補正データ供給部は、所定の温度毎に設けられた複数の補正データの中から前記温度センサにより検出された温度に最も近い温度に対応する補正データを選択して供給することが好ましい。 The correction data supply unit preferably selects and supplies correction data corresponding to a temperature closest to the temperature detected by the temperature sensor from among a plurality of correction data provided for each predetermined temperature.

また、前記補正データ供給部は、所定の基準温度に対応する基準補正データに対して前記温度センサにより検出された温度に応じて決定される補正係数を乗じて得られるデータを前記補正データとして供給することが好ましい。その際、前記補正データ供給部は、前記温度と前記補正係数との関係を示す補正係数テーブルに基づいて前記補正係数を決定することがより好ましい。 Further, the correction data supplying unit, a data obtained by multiplying the correction coefficient determined in accordance with the reference correction data temperature detected by the temperature sensor with respect to corresponding to a predetermined reference temperature and the corrected data It is preferable to supply . At this time, it is more preferable that the correction data supply unit determines the correction coefficient based on a correction coefficient table indicating a relationship between the temperature and the correction coefficient.

本発明によれば、CMOS型のイメージセンサに温度センサが設けられ、イメージセンサ内部で温度センサの検出温度に応じて出力信号の補正処理が自己完結的に行われる。これにより、環境温度に影響を受けることなく、画素列毎に設けられるカラムアンプの個体差に起因する固定パターンノイズを確実に除去することが可能となる。また、1台のプロセッサ装置に対して複数の電子内視鏡が交換されて使用される場合でも、プロセッサ装置に特別な補正回路や補正メモリを追加する必要がなく、新型及び旧型のプロセッサ装置が混在していても使用可能であり、汎用性の高いシステムを構築することが可能となる。 According to the present invention, a temperature sensor is provided in a CMOS type image sensor, and output signal correction processing is performed in a self-contained manner in accordance with the temperature detected by the temperature sensor. As a result, it is possible to reliably remove the fixed pattern noise caused by the individual difference between the column amplifiers provided for each pixel column without being affected by the environmental temperature. Even when a plurality of electronic endoscopes are exchanged for one processor device, it is not necessary to add a special correction circuit or a correction memory to the processor device. Even if they are mixed, they can be used, and a highly versatile system can be constructed.

電子内視鏡システムの概略構成を示した全体構成図Overall configuration diagram showing the schematic configuration of the electronic endoscope system CMOSセンサの構成例を示した構成図Configuration diagram showing configuration example of CMOS sensor 電子内視鏡システムの電気的な構成を示すブロック図Block diagram showing the electrical configuration of the electronic endoscope system 固定パターンノイズを含む撮像信号の一例を示したグラフA graph showing an example of an image signal containing fixed pattern noise 図4の一部を拡大して示したグラフThe graph which expanded and showed a part of FIG. 半導体チップの構成例を示した概略図Schematic diagram showing an example configuration of a semiconductor chip 補正前の撮像信号の一例を示したグラフGraph showing an example of the image signal before correction オフセット誤差用の補正データを示したグラフGraph showing correction data for offset error 補正後の撮像信号を示したグラフGraph showing the image signal after correction 第2の実施形態に係るCMOSセンサの構成例を示した構成図The block diagram which showed the structural example of the CMOS sensor which concerns on 2nd Embodiment 補正係数テーブルの一例を示した図The figure which showed an example of the correction coefficient table 第3の実施形態に係るCMOSセンサの構成例を示した構成図The block diagram which showed the structural example of the CMOS sensor which concerns on 3rd Embodiment 第4の実施形態に係るCMOSセンサの構成例を示した構成図The block diagram which showed the structural example of the CMOS sensor which concerns on 4th Embodiment 一般的なCMOSセンサの構成例を示した構成図Configuration diagram showing a configuration example of a general CMOS sensor カラムアンプを備えたCMOSのセンサの構成例を示した構成図Configuration diagram showing a configuration example of a CMOS sensor equipped with a column amplifier

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(第1の実施形態)
図1に示すように、電子内視鏡システム11は、電子内視鏡12、プロセッサ装置13、光源装置14等から構成される。また、電子内視鏡12は、挿入部16、手元操作部17、ユニバーサルコード18等から構成される。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the electronic endoscope system 11 includes an electronic endoscope 12, a processor device 13, a light source device 14, and the like. The electronic endoscope 12 includes an insertion unit 16, a hand operation unit 17, a universal cord 18, and the like.

挿入部16は、被検者の体内に挿入されるため、被検者の体内の形状に応じて自在に湾曲するように設けられている。また、挿入部16の先端部分16aには、CMOSセンサを搭載した撮像装置が内蔵されている。さらに、先端部分16aの端面には、前方に照明光を照射する照明窓や、被検者の体内からの光をCMOSセンサに導く観察窓、各種処置具が露出される鉗子出口、洗浄水や空気等が噴射される送気送水ノズル等が設けられている。   Since the insertion portion 16 is inserted into the body of the subject, the insertion portion 16 is provided so as to be freely curved according to the shape of the body of the subject. The distal end portion 16a of the insertion portion 16 has a built-in imaging device equipped with a CMOS sensor. Furthermore, on the end surface of the tip portion 16a, an illumination window that irradiates illumination light forward, an observation window that guides light from the body of the subject to the CMOS sensor, a forceps outlet from which various treatment tools are exposed, washing water, An air / water supply nozzle or the like through which air or the like is injected is provided.

また、先端部分16aの後方には、湾曲部19が設けられている。この湾曲部19は、複数の湾曲駒を連結されたものであり、挿入部16に挿通されたワイヤによって、手元操作部17に設けられたアングルノブ21と連結されている。したがって、湾曲部19は、手元操作部17に設けられたアングルノブ21の回動操作によって挿入部16に挿通されたワイヤが押し引きされることにより、上下左右の所望の方向に自在に湾曲する。   Further, a bending portion 19 is provided behind the tip portion 16a. The bending portion 19 is formed by connecting a plurality of bending pieces, and is connected to an angle knob 21 provided in the hand operation portion 17 by a wire inserted through the insertion portion 16. Therefore, the bending portion 19 is freely bent in a desired direction in the up, down, left, and right directions when the wire inserted into the insertion portion 16 is pushed and pulled by the turning operation of the angle knob 21 provided in the hand operation portion 17. .

手元操作部17は、前述のように湾曲部19を操作するアングルノブ21の他に、鉗子口22や、送気送水ボタン23等の各種操作ボタンが設けられている。鉗子口22には、注射針や高周波メスなどがワイヤの先端に設けられた処置具が挿通される。また、送気送水ボタン23は、図示しない送気送水装置から供給される空気や洗浄水の送気、送水を制御する。   The hand operation unit 17 is provided with various operation buttons such as a forceps port 22 and an air / water supply button 23 in addition to the angle knob 21 for operating the bending portion 19 as described above. A treatment instrument having an injection needle, a high-frequency knife or the like provided at the tip of the wire is inserted into the forceps port 22. Further, the air / water supply button 23 controls the air and water supplied from an air / water supply device (not shown).

ユニバーサルコード18は、その基端部分に設けられたコネクタ24を介して、電子内視鏡12をプロセッサ装置13に電気的に接続するとともに、電子内視鏡12を光源装置14に光学的に接続する。   The universal cord 18 electrically connects the electronic endoscope 12 to the processor device 13 and optically connects the electronic endoscope 12 to the light source device 14 via a connector 24 provided at a base end portion thereof. To do.

プロセッサ装置13は、電子内視鏡12、光源装置14、モニタ26等に接続されており、電子内視鏡システム11の動作を統括的に制御する。また、光源装置14は、ユニバーサルコード18や挿入部16に挿通されたライトガイド(図3参照)を通じて、観察部位に向けて照明光を照射する。   The processor device 13 is connected to the electronic endoscope 12, the light source device 14, the monitor 26, and the like, and comprehensively controls the operation of the electronic endoscope system 11. Further, the light source device 14 irradiates illumination light toward the observation site through the light guide (see FIG. 3) inserted through the universal cord 18 and the insertion portion 16.

前述のように、電子内視鏡システム11には、イメージセンサとしてCMOSセンサ31が用いられている。CMOSセンサ31は、図2に示すように、撮像領域32、垂直走査回路33、カラムアンプ34、列選択トランジスタ36、A/D変換器(ADC)37、水平走査回路38、固定パターンノイズ除去回路80、温度センサ82等から構成される。これらの各機能部は、同一の半導体チップ(半導体基板)内に設けられている。   As described above, the electronic endoscope system 11 uses the CMOS sensor 31 as an image sensor. As shown in FIG. 2, the CMOS sensor 31 includes an imaging region 32, a vertical scanning circuit 33, a column amplifier 34, a column selection transistor 36, an A / D converter (ADC) 37, a horizontal scanning circuit 38, and a fixed pattern noise removing circuit. 80, a temperature sensor 82, and the like. Each of these functional units is provided in the same semiconductor chip (semiconductor substrate).

撮像領域32は、画素41がマトリクス状に配列されたものであり、図示しない結像光学系により観察部位の像が結像される。画素41は、フォトダイオードD1、増幅用トランジスタM1、画素選択用トランジスタM2、リセット用トランジスタM3等から構成される。フォトダイオードD1は、光電変換によって、入射光量に応じた信号電荷を生成するとともに、これを蓄積する。フォトダイオードD1に蓄積された信号電荷は、増幅用トランジスタM1によって撮像信号として増幅され、画素選択用トランジスタM2によって、所定のタイミングで画素41外に出力される。また、フォトダイオードD1に蓄積された信号電荷は、所定のタイミングでリセット用トランジスタM3によって破棄される。   In the imaging region 32, pixels 41 are arranged in a matrix, and an image of an observation site is formed by an imaging optical system (not shown). The pixel 41 includes a photodiode D1, an amplification transistor M1, a pixel selection transistor M2, a reset transistor M3, and the like. The photodiode D1 generates and accumulates signal charges corresponding to the amount of incident light through photoelectric conversion. The signal charge accumulated in the photodiode D1 is amplified as an imaging signal by the amplifying transistor M1, and is output to the outside of the pixel 41 at a predetermined timing by the pixel selecting transistor M2. Further, the signal charge accumulated in the photodiode D1 is discarded by the reset transistor M3 at a predetermined timing.

また、撮像領域32には、垂直走査回路33から水平方向(X方向)に行選択線L1及び行リセット線L2が配線されているとともに、カラムアンプ34から垂直方向(Y方向)に列信号線L3が配線されている。   In the imaging region 32, a row selection line L1 and a row reset line L2 are routed from the vertical scanning circuit 33 in the horizontal direction (X direction), and column signal lines are routed from the column amplifier 34 in the vertical direction (Y direction). L3 is wired.

行選択線L1は、画素選択用トランジスタM2のゲートに接続されており、行リセット線L2は、リセット用トランジスタM3のゲートに接続されている。また、列信号線L3は、画素選択用トランジスタM2のソースに接続されているとともに、カラムアンプ34を介して、対応する列の列選択トランジスタ36に接続されている。   The row selection line L1 is connected to the gate of the pixel selection transistor M2, and the row reset line L2 is connected to the gate of the reset transistor M3. The column signal line L3 is connected to the source of the pixel selection transistor M2, and is connected to the column selection transistor 36 of the corresponding column via the column amplifier 34.

垂直走査回路33は、タイミングジェネレータ(TG)42から入力されるタイミング信号に基づいて、垂直走査信号を発生し、行選択線L1を1行ずつ選択して、撮像信号を列信号線L3に出力させる画素41の行(以下、水平ラインという)を変更する。また、垂直走査回路33は、水平ラインの行リセット線L2を1行ずつ選択して、信号電荷の破棄を行う水平ラインを変更する。さらに、垂直走査回路33は、行選択線L1及び行リセット線L2の選択行が撮像領域32の端に位置する水平ラインに達した場合には、先頭の水平ラインを再び選択し、上述の動作を繰り返す。   The vertical scanning circuit 33 generates a vertical scanning signal based on the timing signal input from the timing generator (TG) 42, selects the row selection line L1 row by row, and outputs the imaging signal to the column signal line L3. The row of the pixel 41 to be changed (hereinafter referred to as a horizontal line) is changed. The vertical scanning circuit 33 selects the horizontal row reset line L2 one row at a time, and changes the horizontal line for discarding signal charges. Further, when the selected row of the row selection line L1 and the row reset line L2 reaches the horizontal line positioned at the end of the imaging region 32, the vertical scanning circuit 33 selects the top horizontal line again and performs the above-described operation. repeat.

カラムアンプ34は、カラム(列信号線L3)毎に設けられており、垂直走査回路33によって選択された行選択線L1に接続された画素41の撮像信号を増幅する。カラムアンプ34による撮像信号の増幅率は、カラムアンプ34にゲイン調節信号を入力することにより調節される。   The column amplifier 34 is provided for each column (column signal line L3), and amplifies the imaging signal of the pixel 41 connected to the row selection line L1 selected by the vertical scanning circuit 33. The amplification factor of the imaging signal by the column amplifier 34 is adjusted by inputting a gain adjustment signal to the column amplifier 34.

水平走査回路38は、TG42から入力されるタイミング信号に基づいて水平走査信号を発生し、列選択トランジスタ36のオン、オフ制御を行う。   The horizontal scanning circuit 38 generates a horizontal scanning signal based on the timing signal input from the TG 42, and performs on / off control of the column selection transistor 36.

列選択トランジスタ36は、A/D変換器37に接続された出力バスライン43とカラムアンプ34との間に設けられており、水平走査信号に応じて、出力バスライン43に撮像信号を転送させる画素を選択する。A/D変換器37は、カラムアンプ34から出力バスライン43に順に転送される撮像信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して出力する。   The column selection transistor 36 is provided between the output bus line 43 connected to the A / D converter 37 and the column amplifier 34, and transfers an imaging signal to the output bus line 43 in accordance with a horizontal scanning signal. Select a pixel. The A / D converter 37 converts the imaging signal sequentially transferred from the column amplifier 34 to the output bus line 43 from an analog signal to a digital signal and outputs the converted signal.

図3に示すように、電子内視鏡12には、上述のCMOSセンサ31と、対物レンズ51、CPU52、タイミングジェネレータ(TG)42、ライトガイド53等が設けられている。   As shown in FIG. 3, the electronic endoscope 12 includes the above-described CMOS sensor 31, the objective lens 51, the CPU 52, the timing generator (TG) 42, the light guide 53, and the like.

CMOSセンサ31は、前述のように挿入部16の先端部分16aに設けられており、その前方には対物レンズ51が配置されている。挿入部16の先端部分16aの端面には観察窓54が設けられており、この観察窓54から入射する被写体からの光は、対物レンズ51によってCMOSセンサ31の撮像領域32に結像される。CMOSセンサ31は、撮像領域32に結像された被写体像を画素41毎に光電変換し、各画素41に露光量に応じた信号電荷を蓄積させ、所定のタイミングで撮像信号として出力する。CMOSセンサ31の駆動タイミングは、TG42から入力されるタイミング信号によって制御される。   The CMOS sensor 31 is provided at the distal end portion 16a of the insertion portion 16 as described above, and the objective lens 51 is disposed in front of the CMOS sensor 31. An observation window 54 is provided on the end face of the distal end portion 16 a of the insertion portion 16, and light from the subject incident from the observation window 54 is imaged on the imaging region 32 of the CMOS sensor 31 by the objective lens 51. The CMOS sensor 31 photoelectrically converts the subject image formed in the imaging region 32 for each pixel 41, accumulates signal charges corresponding to the exposure amount in each pixel 41, and outputs them as an imaging signal at a predetermined timing. The driving timing of the CMOS sensor 31 is controlled by a timing signal input from the TG 42.

CPU52は、プロセッサ装置13のCPU61と通信を行い、電子内視鏡12の各部を統括的に制御する。例えば、CPU52は、プロセッサ装置13のCPU61からの信号に基づき、TG42に所定のタイミング信号を生じさせることによって、CMOSセンサ31の動作を制御する。また、CPU52は、カラムアンプ34にゲイン調節信号を入力することにより、CMOSセンサ31から増幅率を調節して撮像信号を出力させる。   The CPU 52 communicates with the CPU 61 of the processor device 13 and comprehensively controls each unit of the electronic endoscope 12. For example, the CPU 52 controls the operation of the CMOS sensor 31 by generating a predetermined timing signal in the TG 42 based on a signal from the CPU 61 of the processor device 13. Further, the CPU 52 inputs a gain adjustment signal to the column amplifier 34, thereby adjusting the amplification factor from the CMOS sensor 31 and outputting an imaging signal.

ライトガイド53は、ユニバーサルコード18や挿入部16の内部に挿通されており、一端が挿入部16の先端部分16aの端面に設けられた照明窓56に接続され、他端は光源装置14に接続されている。光源装置14からの照明光は、ライトガイド53を通じて、照明窓56から観察部位へと照射される。   The light guide 53 is inserted into the universal cord 18 and the insertion portion 16, one end is connected to the illumination window 56 provided on the end surface of the distal end portion 16 a of the insertion portion 16, and the other end is connected to the light source device 14. Has been. The illumination light from the light source device 14 is irradiated from the illumination window 56 to the observation site through the light guide 53.

また、図3に示すように、プロセッサ装置13は、CPU61、DSP62、D/A変換回路63、RAM64等から構成される。   As shown in FIG. 3, the processor device 13 includes a CPU 61, a DSP 62, a D / A conversion circuit 63, a RAM 64, and the like.

CPU61は、プロセッサ装置13の各部の動作を制御するとともに、電子内視鏡12のCPU52や光源装置14のCPU71と通信して、電子内視鏡12や光源装置14の動作を制御することにより、電子内視鏡システム11を統括的に制御する。   The CPU 61 controls the operation of each part of the processor device 13 and communicates with the CPU 52 of the electronic endoscope 12 and the CPU 71 of the light source device 14 to control the operation of the electronic endoscope 12 and the light source device 14. The electronic endoscope system 11 is comprehensively controlled.

DSP62は、CMOSセンサ31から出力された撮像信号に対して、色補間、ホワイトバランス調整、ガンマ補正等の各種信号処理を施す。CMOSセンサ31から出力された撮像信号は、DSP62によって各種画像処理が施されると、画像データとしてRAM64に保持される。また、DSP62は、RAM64から必要な画像データを読み出して、NTSC信号等の映像信号に変換し、D/A変換回路63によってD/A変換することにより、画像データをモニタ26上に表示させる。   The DSP 62 performs various signal processing such as color interpolation, white balance adjustment, and gamma correction on the imaging signal output from the CMOS sensor 31. The image pickup signal output from the CMOS sensor 31 is held in the RAM 64 as image data when various image processes are performed by the DSP 62. The DSP 62 reads necessary image data from the RAM 64, converts it into a video signal such as an NTSC signal, and D / A converts it by the D / A conversion circuit 63, thereby displaying the image data on the monitor 26.

また、図3に示すように、光源装置14は、CPU71、光源72、波長選択フィルタ73等から構成される。CPU71は、プロセッサ装置13のCPU61と通信し、CMOSセンサ31の駆動タイミング等に応じて、光源72や波長選択フィルタ73を駆動することにより、光源装置14を制御する。   As shown in FIG. 3, the light source device 14 includes a CPU 71, a light source 72, a wavelength selection filter 73, and the like. The CPU 71 communicates with the CPU 61 of the processor device 13 and controls the light source device 14 by driving the light source 72 and the wavelength selection filter 73 in accordance with the drive timing of the CMOS sensor 31 and the like.

光源72は、キセノンランプやハロゲンランプ等の広い波長帯にわたって高輝度の光を発する高輝度光源であり、CPU71によって点灯消灯の切り替えが制御される。また、光源72から発せられた光は、集光レンズ74によってライトガイド53に効率良く導かれる。   The light source 72 is a high-intensity light source that emits high-intensity light over a wide wavelength band, such as a xenon lamp or a halogen lamp, and the CPU 71 controls switching on and off. Further, the light emitted from the light source 72 is efficiently guided to the light guide 53 by the condenser lens 74.

波長選択フィルタ73は、光源72から発せられた光を、特定の波長帯の光に制限するフィルタであり、CPU71からの指示に基づいて、光源72と集光レンズ74の間に挿入、又は退避される。これにより、光源装置14は、設定や医師の操作等、必要に応じて照明光の波長帯を自在に切り替えられるようになっている。例えば、光源装置14は、単に白色の可視光を出力するだけでなく、赤外光等の可視光以外の光や、可視光のRGB成分の比率を調節した特殊光を出力することができるようになっている。   The wavelength selection filter 73 is a filter that restricts the light emitted from the light source 72 to light in a specific wavelength band, and is inserted or retracted between the light source 72 and the condenser lens 74 based on an instruction from the CPU 71. Is done. As a result, the light source device 14 can freely switch the wavelength band of the illumination light as necessary, such as settings and doctor operations. For example, the light source device 14 can output not only white visible light but also light other than visible light such as infrared light and special light in which the ratio of RGB components of visible light is adjusted. It has become.

このように構成される電子内視鏡システム11では、CMOSセンサ31にはカラム毎にカラムアンプ34が設けられるため(図2参照)、各カラムアンプ34の個体差によって各画素41が一様に露光されたとしてもカラム毎に出力がばらつき、CMOSセンサ31から出力される撮像信号に固定パターンノイズ(縦筋状ノイズ)が付加される要因となる。   In the electronic endoscope system 11 configured as described above, the CMOS sensor 31 is provided with a column amplifier 34 for each column (see FIG. 2), so that each pixel 41 is uniformly distributed due to individual differences of the column amplifiers 34. Even if the exposure is performed, the output varies from column to column, which causes a fixed pattern noise (vertical streak noise) to be added to the imaging signal output from the CMOS sensor 31.

図4は、固定パターンノイズが付加された撮像信号における水平方向の1ライン分のデータの一例を示したグラフである。図5は、図4の一部を拡大して示したグラフである。図4及び図5において、横軸は水平方向の画素番号、縦軸は画素の出力値(画素値)を表している。また、CMOSセンサ31周辺の環境温度を24℃、36℃、45℃、57℃に変化させたときのデータがそれぞれ示されている。なお、ここでは、ランダムノイズを除去するため、各画素の出力値については10ライン分の平均値をとっている。   FIG. 4 is a graph showing an example of data for one line in the horizontal direction in an imaging signal to which fixed pattern noise is added. FIG. 5 is an enlarged graph showing a part of FIG. 4 and 5, the horizontal axis represents the pixel number in the horizontal direction, and the vertical axis represents the output value (pixel value) of the pixel. Also shown are data when the ambient temperature around the CMOS sensor 31 is changed to 24 ° C., 36 ° C., 45 ° C., and 57 ° C., respectively. Here, in order to remove random noise, the average value for 10 lines is taken as the output value of each pixel.

図4及び図5に示すように、各画素の実際の出力値は、各カラムアンプ34の個体差がないとしたときの各画素の理想的な出力値(本例では64)よりも大きかったり、小さかったりしている。このような各画素の出力値のばらつきは、カラム毎に設けられるカラムアンプ34の性能ばらつきによって発生する。また、各カラムアンプ34の温度特性のばらつきによって、各画素の出力値が温度毎にばらついている。なお、図4及び図5に示した例では、温度が低いときほど各画素の出力値のばらつきが大きくなっているが、本例に限られるものではない。これらのことから、固定パターンノイズを確実に除去するためには、CMOSセンサ31周辺の環境温度に応じて補正することが有効である。   As shown in FIGS. 4 and 5, the actual output value of each pixel is larger than the ideal output value (64 in this example) of each pixel when there is no individual difference between the column amplifiers 34. It ’s small. Such variation in the output value of each pixel occurs due to performance variation of the column amplifier 34 provided for each column. Further, due to variations in temperature characteristics of the column amplifiers 34, the output values of the pixels vary for each temperature. In the examples shown in FIGS. 4 and 5, the variation in the output value of each pixel increases as the temperature decreases, but the present invention is not limited to this example. For these reasons, it is effective to correct according to the environmental temperature around the CMOS sensor 31 in order to surely remove the fixed pattern noise.

そこで本実施形態では、図2に示すように、CMOSセンサ31と同一の半導体チップ内に固定パターンノイズ除去回路80及び温度センサ82を設け、環境温度に応じてCMOSセンサ31から出力される撮像信号に含まれる固定パターンノイズを除去する補正処理が自己完結的に行われるようになっている。なお、各カラムアンプ34間の固体差としてはオフセット誤差とゲイン誤差があるが、ここでは、説明の便宜上、オフセット誤差のみを補正する場合を例にして説明する。なお、ゲイン誤差を補正する態様については後述する。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, a fixed pattern noise removing circuit 80 and a temperature sensor 82 are provided in the same semiconductor chip as the CMOS sensor 31, and an imaging signal output from the CMOS sensor 31 according to the environmental temperature. The correction processing for removing the fixed pattern noise included in the image is performed in a self-contained manner. Note that there are an offset error and a gain error as individual differences between the column amplifiers 34, but here, for convenience of explanation, a case where only the offset error is corrected will be described as an example. A mode for correcting the gain error will be described later.

固定パターンノイズ除去回路80は、A/D変換器37の後段に設けられ、複数のラインメモリ84A〜84C、減算器86、ラインメモリ切替部88等から構成される。ラインメモリ84A〜84Cには、それぞれ所定の温度(例えば30℃、40℃、50℃)に対応したオフセット誤差用の補正データが予め記憶されている。これらの補正データは、後述するラインメモリ切替部88の切替状態に応じて減算器86に供給される。なお、図2では3つのラインメモリ84A〜84Cを備えた構成を例示したが、ラインメモリの数は特に限定されるものではない。ただし、ラインメモリの数が多いと、きめ細かい温度毎に補正データをラインメモリに記憶させておくことが可能になる反面、CMOSセンサチップの大型化を招くことから、ラインメモリの数はなるべく少ない方が好ましい。   The fixed pattern noise removal circuit 80 is provided in the subsequent stage of the A / D converter 37 and includes a plurality of line memories 84A to 84C, a subtractor 86, a line memory switching unit 88, and the like. In the line memories 84A to 84C, correction data for offset errors corresponding to predetermined temperatures (for example, 30 ° C., 40 ° C., and 50 ° C.) are stored in advance. These correction data are supplied to the subtracter 86 according to the switching state of the line memory switching unit 88 described later. 2 illustrates the configuration including the three line memories 84A to 84C, the number of line memories is not particularly limited. However, if the number of line memories is large, correction data can be stored in the line memory for each fine temperature. On the other hand, the size of the CMOS sensor chip increases, so the number of line memories is as small as possible. Is preferred.

オフセット誤差用の補正データの作成方法としては、まず、所定の温度条件(例えば30℃)の環境下でCMOSセンサ31を備えた撮像装置にて遮光状態又は一定光量の被写体を撮影する。このとき黒い被写体以外を撮影する場合には光源やレンズのシェーディングの影響を抑えるためにシェーディング補正を行うことが好ましい。   As a method of creating correction data for offset error, first, an object having a light-shielded state or a constant light amount is photographed by an imaging device including the CMOS sensor 31 under an environment of a predetermined temperature condition (for example, 30 ° C.). At this time, when shooting an object other than a black subject, it is preferable to perform shading correction in order to suppress the influence of shading of the light source and the lens.

次に、CMOSセンサ31において水平ラインの数〜数十ライン分の平均値を求め、これを1ライン分のラインデータとする。このように複数ライン分の平均値をとることによってランダムノイズによる影響を軽減することができ、より精度の高い補正データを作成することが可能となる。続いて、前記ラインデータの全体平均値を求める。そして、前記ラインデータから全体平均値を差し引くことにより、オフセット誤差用の補正データが求められる。以上の処理を温度条件を変えながら複数回繰り返し行う。   Next, an average value for several to several tens of horizontal lines is obtained in the CMOS sensor 31 and used as line data for one line. Thus, by taking the average value for a plurality of lines, the influence of random noise can be reduced, and correction data with higher accuracy can be created. Subsequently, an overall average value of the line data is obtained. Then, correction data for offset error is obtained by subtracting the overall average value from the line data. The above process is repeated a plurality of times while changing the temperature conditions.

こうして求められたオフセット誤差用の補正データは、温度条件毎にそれぞれ対応したラインメモリ84A〜84Cに書き込み処理される。なお、これらの処理についてはCMOSセンサ31の製造時に行われるものであるが、これに限定されず、電子内視鏡12の使用時又は保管時に定期的に行うようにしてもよい。   The correction data for the offset error thus obtained is written into the line memories 84A to 84C corresponding to each temperature condition. These processes are performed when the CMOS sensor 31 is manufactured. However, the present invention is not limited to this, and may be performed periodically when the electronic endoscope 12 is used or stored.

ラインメモリ切替部88は、ラインメモリ84A〜84Cと減算器86との間に設けられた切替スイッチを含んで構成され、温度センサ82の検出温度に応じてラインメモリ84A〜84Cの中から減算器86に接続されるラインメモリを選択する。   The line memory switching unit 88 includes a changeover switch provided between the line memories 84 </ b> A to 84 </ b> C and the subtracter 86, and subtracters are selected from the line memories 84 </ b> A to 84 </ b> C according to the temperature detected by the temperature sensor 82. A line memory connected to 86 is selected.

減算器86は、A/D変換器37の出力信号とラインメモリ切替部88により選択されたラインメモリから供給される補正データとの差分を出力する。   The subtracter 86 outputs a difference between the output signal of the A / D converter 37 and the correction data supplied from the line memory selected by the line memory switching unit 88.

温度センサ82は、前述のようにCMOSセンサ31と同一の半導体チップ内に設けられ、CMOSセンサ31が配置される挿入部16の先端部分16aの内部の温度を検出する。温度センサ82の検出温度はラインメモリ切替部88に通知される。   The temperature sensor 82 is provided in the same semiconductor chip as the CMOS sensor 31 as described above, and detects the temperature inside the distal end portion 16a of the insertion portion 16 where the CMOS sensor 31 is disposed. The temperature detected by the temperature sensor 82 is notified to the line memory switching unit 88.

温度センサ82が配置される位置としては、CMOSセンサ31と同一半導体チップ内に設けられるものであれば特に限定されるものではないが、本実施形態では好ましい態様として、図6に示すような半導体チップ100内の周辺回路領域106に搭載された専用の温度センサ用ダイオードにより構成される。また、他の好ましい態様として、撮像領域32において有効画素領域102の周辺部に配置される無効画素領域104の無効画素(オプティカルブラック)のフォトダイオードD1を温度センサとして用いる態様や、無効画素領域104における1ライン分の無効画素の出力値を平均化したものを温度情報として利用する態様等がある。いずれの態様においても、CMOSセンサ31と同一の半導体チップ内に温度センサ82を配置することが可能であり、挿入部16の先端部分16aに実装可能である。   The position at which the temperature sensor 82 is disposed is not particularly limited as long as it is provided in the same semiconductor chip as the CMOS sensor 31. However, in the present embodiment, a semiconductor as shown in FIG. It is configured by a dedicated temperature sensor diode mounted on the peripheral circuit region 106 in the chip 100. As another preferable mode, a mode in which the photodiode D1 of the invalid pixel (optical black) of the invalid pixel region 104 arranged in the periphery of the valid pixel region 102 in the imaging region 32 is used as a temperature sensor, or the invalid pixel region 104. There is a mode in which an average of the output values of invalid pixels for one line is used as temperature information. In any aspect, the temperature sensor 82 can be disposed in the same semiconductor chip as the CMOS sensor 31 and can be mounted on the distal end portion 16 a of the insertion portion 16.

上記のように構成された電子内視鏡システム11で体腔内を観察する際には、電子内視鏡12、光源装置14、及びモニタ26の電源をオンにして、電子内視鏡12の挿入部16を体腔内に挿入し、光源装置14からの照明光で体腔内を照明しながら、CMOSセンサ31により撮像される体腔内の画像をモニタ26で観察する。   When the inside of the body cavity is observed with the electronic endoscope system 11 configured as described above, the electronic endoscope 12, the light source device 14, and the monitor 26 are turned on and the electronic endoscope 12 is inserted. The part 16 is inserted into the body cavity, and an image in the body cavity imaged by the CMOS sensor 31 is observed on the monitor 26 while illuminating the body cavity with the illumination light from the light source device 14.

このとき、CMOSセンサ31の各画素41から出力された撮像信号は、カラム毎に設けられるカラムアンプ34にて増幅された後、A/D変換器37にてアナログ信号からデジタル信号に変換されて出力される。A/D変換器37から出力された撮像信号は固定パターンノイズ除去回路80の減算器86に入力される。このとき、固定パターンノイズ除去回路80の減算器86に入力される撮像信号の一例を図7に示す。図7に示した撮像信号は、各カラムアンプ34のオフセット誤差によって、本来、水平方向に平坦となる部分が波打ち状になってしまっている。   At this time, the imaging signal output from each pixel 41 of the CMOS sensor 31 is amplified by a column amplifier 34 provided for each column, and then converted from an analog signal to a digital signal by an A / D converter 37. Is output. The imaging signal output from the A / D converter 37 is input to the subtracter 86 of the fixed pattern noise removal circuit 80. FIG. 7 shows an example of the imaging signal input to the subtractor 86 of the fixed pattern noise removal circuit 80 at this time. In the imaging signal shown in FIG. 7, the portion that is originally flat in the horizontal direction is wavy due to the offset error of each column amplifier 34.

一方、温度センサ82の検出温度(挿入部16の先端部分16aの内部温度)はラインメモリ切替部88に通知されると、ラインメモリ切替部88では、温度センサ82の検出温度に応じてラインメモリ84A〜84Cの中から所定のラインメモリが選択される。   On the other hand, when the detected temperature of the temperature sensor 82 (the internal temperature of the distal end portion 16 a of the insertion portion 16) is notified to the line memory switching unit 88, the line memory switching unit 88 causes the line memory to correspond to the detected temperature of the temperature sensor 82. A predetermined line memory is selected from 84A to 84C.

ここで、ラインメモリの切替方法としては、各ラインメモリ84A〜84Cの中に温度センサ82の検出温度に対応する補正データが記憶されるラインメモリが存在する場合にはそのラインメモリが選択される。例えば、前述のようにラインメモリ84A〜84Cに30℃、40℃、50℃に対応した補正データが記憶されている場合、温度センサ82の検出温度が30℃のときは減算器86の接続先としてラインメモリ84Aが選択される。   Here, as a line memory switching method, when there is a line memory storing correction data corresponding to the temperature detected by the temperature sensor 82 in each of the line memories 84A to 84C, the line memory is selected. . For example, when correction data corresponding to 30 ° C., 40 ° C., and 50 ° C. is stored in the line memories 84A to 84C as described above, when the temperature detected by the temperature sensor 82 is 30 ° C., the connection destination of the subtracter 86 is As a result, the line memory 84A is selected.

また、温度センサ82の検出温度に対応する補正データが記憶されるラインメモリが存在しない場合には、一番近い温度に対応する補正データが記憶されるラインメモリが選択される。例えば前述の例の場合、温度センサ82によって検出された温度が36℃のときは減算器86の接続先としてラインメモリ84Bが選択される。   When there is no line memory storing correction data corresponding to the temperature detected by the temperature sensor 82, the line memory storing correction data corresponding to the closest temperature is selected. For example, in the case of the above example, when the temperature detected by the temperature sensor 82 is 36 ° C., the line memory 84B is selected as the connection destination of the subtractor 86.

なお、ラインメモリの切替方法としては前述の方法に限らず、温度センサ82の検出温度が予め用意されている補正データの対応温度と一致しない場合には、各ラインメモリ84A〜84Cに記憶されている温度毎の補正データを補間処理して得られる補間後の補正データとして減算器86に供給するようにしてもよい。例えば前述の例において35℃の場合には、30℃の補正データと40℃の補正データの中間値が補正データとして用いられる。   Note that the line memory switching method is not limited to the method described above, and is stored in each of the line memories 84A to 84C when the temperature detected by the temperature sensor 82 does not match the corresponding temperature of the correction data prepared in advance. The correction data for each temperature may be supplied to the subtracter 86 as post-interpolation correction data obtained by interpolation processing. For example, in the case of 35 ° C. in the above-described example, an intermediate value between 30 ° C. correction data and 40 ° C. correction data is used as the correction data.

このようにしてラインメモリ切替部88にてラインメモリの切り替えが行われると、減算器86には、温度センサ82の検出温度に応じた補正データがラインメモリから供給される。このとき、減算器86に供給される補正データの一例を図8に示す。図8に示した補正データは、縦軸方向の0の位置を基準としたときのオフセット誤差の大きさを示している。   When the line memory is switched by the line memory switching unit 88 in this way, correction data corresponding to the temperature detected by the temperature sensor 82 is supplied from the line memory to the subtracter 86. An example of the correction data supplied to the subtracter 86 at this time is shown in FIG. The correction data shown in FIG. 8 indicates the magnitude of the offset error when the 0 position in the vertical axis direction is used as a reference.

減算器86では、A/D変換器37から出力された撮像信号から補正データが差し引かれた補正後の撮像信号が出力される。このとき、減算器86から出力される撮像信号の一例を図9に示す。図9に示した撮像信号は、図7に示した撮像信号から図8の補正データを差し引くことにより得られるものであり、各カラムアンプ34のオフセット誤差に起因する固定パターンノイズが除去されている。   The subtracter 86 outputs a corrected image signal obtained by subtracting correction data from the image signal output from the A / D converter 37. An example of the imaging signal output from the subtracter 86 at this time is shown in FIG. The image pickup signal shown in FIG. 9 is obtained by subtracting the correction data shown in FIG. 8 from the image pickup signal shown in FIG. 7, and the fixed pattern noise caused by the offset error of each column amplifier 34 is removed. .

このようにしてCMOSセンサ31から固定パターンノイズ除去回路80にて固定パターンノイズが除去された補正後の撮像信号が出力され、ユニバーサルコード18を介してプロセッサ装置13に伝送される。   In this way, the corrected imaging signal from which the fixed pattern noise is removed by the fixed pattern noise removing circuit 80 is output from the CMOS sensor 31 and transmitted to the processor device 13 via the universal code 18.

プロセッサ装置13は、CMOSセンサ31から出力された撮像信号をDSP62で受け、DSP62により画像データに変換され、モニタ26に画像表示が行われる。   The processor device 13 receives the imaging signal output from the CMOS sensor 31 by the DSP 62, converts it into image data by the DSP 62, and displays an image on the monitor 26.

本実施形態の電子内視鏡12によれば、CMOSセンサ31には同一の半導体チップ内に固定パターンノイズ除去回路80及び温度センサ82が設けられ、温度センサ82の検出温度に応じた撮像信号の補正処理が自己完結的に行われる。これにより、環境温度に影響を受けることなく各カラムアンプ34の個体差に起因する固定パターンノイズを確実に除去することが可能となる。また、1台のプロセッサ装置13に対して複数の電子内視鏡12を交換して使用する場合でも、プロセッサ装置13に新たな補正機能や補正データを追加する必要がなく、新型及び旧型のプロセッサ装置13を混在して使用することが可能であり、汎用性の高いシステムを構築することが可能となる。   According to the electronic endoscope 12 of the present embodiment, the CMOS sensor 31 is provided with the fixed pattern noise removing circuit 80 and the temperature sensor 82 in the same semiconductor chip, and the imaging signal corresponding to the detected temperature of the temperature sensor 82 is provided. The correction process is performed in a self-contained manner. As a result, it is possible to reliably remove the fixed pattern noise caused by the individual difference of each column amplifier 34 without being affected by the environmental temperature. Further, even when a plurality of electronic endoscopes 12 are exchanged for one processor device 13, it is not necessary to add new correction functions and correction data to the processor device 13, and new and old processors The devices 13 can be used together, and a highly versatile system can be constructed.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。以下、第1の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的部分を中心に説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, description of parts common to the first embodiment will be omitted, and description will be made focusing on characteristic parts of the present embodiment.

第2の実施形態は、固定パターンノイズ除去回路80に備えられるラインメモリの数が複数でなく1つである点で第1の実施形態と異なる。   The second embodiment is different from the first embodiment in that the number of line memories provided in the fixed pattern noise removing circuit 80 is not plural but one.

図10は、第2の実施形態に係るCMOSセンサ31の構成例を示した概略構成図である。図10中、図2と共通又は類似する構成要素には同一の符号を付している。   FIG. 10 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration example of the CMOS sensor 31 according to the second embodiment. In FIG. 10, components that are the same as or similar to those in FIG.

図10に示すように、固定パターンノイズ除去回路80は、ラインメモリ84、減算器86、係数決定部89、乗算器90等から構成される。ラインメモリ84には、所定の基準温度(例えば30℃)に対応した基準補正データが予め記憶されている。ラインメモリ84に記憶されている基準補正データは乗算器90に供給される。   As shown in FIG. 10, the fixed pattern noise removing circuit 80 includes a line memory 84, a subtracter 86, a coefficient determining unit 89, a multiplier 90, and the like. In the line memory 84, reference correction data corresponding to a predetermined reference temperature (for example, 30 ° C.) is stored in advance. The reference correction data stored in the line memory 84 is supplied to the multiplier 90.

係数決定部89は、温度と補正係数との関係を示す補正係数テーブルを備え、当該補正係数テーブルに基づき温度センサ82の検出温度から補正係数を決定し、その決定された補正係数を乗算器90に供給する。   The coefficient determination unit 89 includes a correction coefficient table indicating the relationship between the temperature and the correction coefficient, determines a correction coefficient from the temperature detected by the temperature sensor 82 based on the correction coefficient table, and uses the determined correction coefficient as a multiplier 90. To supply.

ここで、係数決定部89に設けられる補正係数テーブルの一例を図11に示す。図11に示した補正係数テーブルは、基準温度が30℃であり、そのときの補正係数が1.000となっている。そして、温度が30℃よりも大きくなるにつれて補正係数は次第に小さくなり、温度が30℃よりも小さくなるにつれて補正係数は次第に大きくなっている。このような温度毎の補正係数は予め求めておく。   Here, an example of the correction coefficient table provided in the coefficient determination unit 89 is shown in FIG. In the correction coefficient table shown in FIG. 11, the reference temperature is 30 ° C., and the correction coefficient at that time is 1.000. The correction coefficient gradually decreases as the temperature becomes higher than 30 ° C., and the correction coefficient gradually increases as the temperature becomes lower than 30 ° C. Such a correction coefficient for each temperature is obtained in advance.

なお、説明の便宜上、温度が5℃毎に設定されているが、その間隔は特に限定されるものでなく、その間隔は5℃よりも小さくても大きくてもよい。また、補正係数テーブルの中に温度センサ82の検出温度と一致する温度がなかった場合には、最も近い温度に対応する補正係数を用いるか、或いは、温度センサ82の検出温度に対応する補正係数を補間処理で算出するようにしてもよい。   For convenience of explanation, the temperature is set every 5 ° C., but the interval is not particularly limited, and the interval may be smaller or larger than 5 ° C. If there is no temperature in the correction coefficient table that matches the temperature detected by the temperature sensor 82, the correction coefficient corresponding to the closest temperature is used, or the correction coefficient corresponding to the temperature detected by the temperature sensor 82. May be calculated by interpolation processing.

乗算器90は、ラインメモリ84から供給される基準補正データに係数決定部89で決定された補正係数を乗じて得られる補正データを出力する。乗算器90から出力される補正データは減算器86に供給される。   The multiplier 90 outputs correction data obtained by multiplying the reference correction data supplied from the line memory 84 by the correction coefficient determined by the coefficient determination unit 89. The correction data output from the multiplier 90 is supplied to the subtracter 86.

減算器86では、A/D変換器37から出力される撮像信号から乗算器90から与えられた補正データを差し引くことによって得られる補正後の撮像信号が出力される。   The subtractor 86 outputs a corrected image signal obtained by subtracting the correction data given from the multiplier 90 from the image signal output from the A / D converter 37.

このように第2の実施形態によれば、固定パターンノイズ除去回路80には1つのラインメモリ84が設けられ、ラインメモリ84上の基準補正データに温度センサ82の検出温度に応じて決定される補正係数を乗じることによって得られる補正データに基づいて固定パターンノイズの除去処理が行われる。特に本実施形態は、各カラムアンプ34のオフセット誤差が温度に応じて線形に変化する場合に好適であり、第1の実施形態に比べてラインメモリの数を減らすことができ、回路構成を簡易なものとすることができる。これによって、電子内視鏡12の挿入部16の先端部分における細径化を図ることが可能となる。   As described above, according to the second embodiment, the fixed pattern noise removing circuit 80 is provided with one line memory 84, and the reference correction data on the line memory 84 is determined according to the temperature detected by the temperature sensor 82. A fixed pattern noise removal process is performed based on correction data obtained by multiplying the correction coefficient. In particular, the present embodiment is suitable when the offset error of each column amplifier 34 changes linearly according to temperature, and the number of line memories can be reduced compared to the first embodiment, and the circuit configuration is simplified. Can be. This makes it possible to reduce the diameter of the distal end portion of the insertion portion 16 of the electronic endoscope 12.

(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。以下、第1又は第2の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的部分を中心に説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, description of parts common to the first or second embodiment will be omitted, and description will be made focusing on characteristic parts of the present embodiment.

第1及び第2の実施形態では、固定パターンノイズの主な発生要因が各カラムアンプ34のオフセット誤差である場合に好適な態様であるのに対し、第3の実施形態では、その発生要因が各カラムアンプ34のゲイン誤差である場合に好適な態様である。   In the first and second embodiments, this is a mode suitable when the main generation factor of fixed pattern noise is an offset error of each column amplifier 34, whereas in the third embodiment, the generation factor is This is a mode suitable for a gain error of each column amplifier 34.

図12は、第3の実施形態に係るCMOSセンサ31の構成例を示した概略構成図である。図12中、図2と共通又は類似する構成要素には同一の符号を付している。   FIG. 12 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration example of the CMOS sensor 31 according to the third embodiment. In FIG. 12, components that are the same as or similar to those in FIG.

図12に示すように、固定パターンノイズ除去回路80は、ゲイン誤差用補正データ供給部92、乗算器94等から構成される。   As shown in FIG. 12, the fixed pattern noise removal circuit 80 includes a gain error correction data supply unit 92, a multiplier 94, and the like.

ゲイン誤差用補正データ供給部92は、温度センサ82の検出温度を取得すると、その検出温度に応じたゲイン誤差補正用の補正データを乗算器94に供給する。ゲイン誤差用補正データ供給部92の構成としては、例えば、第1の実施形態のように複数のラインメモリ84A〜84C、ラインメモリ切替部88等から構成してもよいし(図2参照)、第2の実施形態のように1つのラインメモリ84、係数決定部89、乗算器90等から構成してもよい(図10参照)。ゲイン誤差補正用の補正データとしては、各カラムアンプ34のアンプゲインを平均ゲイン値で割った(すなわち、規格化した)データを用いればよい。   When the gain error correction data supply unit 92 acquires the temperature detected by the temperature sensor 82, the gain error correction data supply unit 92 supplies gain multiplier correction data corresponding to the detected temperature to the multiplier 94. The gain error correction data supply unit 92 may be configured from a plurality of line memories 84A to 84C, a line memory switching unit 88, etc. as in the first embodiment (see FIG. 2). As in the second embodiment, the line memory 84, the coefficient determination unit 89, the multiplier 90, and the like may be used (see FIG. 10). As the correction data for gain error correction, data obtained by dividing the amplifier gain of each column amplifier 34 by the average gain value (that is, normalized) may be used.

乗算器94では、A/D変換器37から出力される撮像信号に補正データ供給部92から供給されるオフセット誤差用の補正データを乗じて得られる補正後の撮像信号が出力される。   The multiplier 94 outputs a corrected imaging signal obtained by multiplying the imaging signal output from the A / D converter 37 by the correction data for offset error supplied from the correction data supply unit 92.

このように第3の実施形態によれば、環境温度に影響されることなく、各カラムアンプ34のゲイン誤差に起因する固定パターンノイズを確実に除去することが可能となる。   As described above, according to the third embodiment, it is possible to reliably remove the fixed pattern noise caused by the gain error of each column amplifier 34 without being affected by the environmental temperature.

(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。以下、第1〜第3の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的部分を中心に説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, description of parts common to the first to third embodiments will be omitted, and description will be made focusing on characteristic parts of the present embodiment.

第4の実施形態は、固定パターンノイズの発生要因が各カラムアンプ34のオフセット誤差とゲイン誤差の両方である場合に好適な態様である。   The fourth embodiment is a mode suitable when the fixed pattern noise is caused by both the offset error and the gain error of each column amplifier 34.

図13は、第4の実施形態に係るCMOSセンサ31の構成例を示した概略構成図である。図13中、図2と共通又は類似する構成要素には同一の符号を付している。   FIG. 13 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration example of the CMOS sensor 31 according to the fourth embodiment. In FIG. 13, the same reference numerals are given to components common or similar to those in FIG. 2.

図13に示すように、固定パターンノイズ除去回路80は、オフセット誤差用補正データ供給部96、ゲイン誤差用補正データ供給部92、減算器86、乗算器94等から構成される。図13に示した例では、A/D変換器37の後段に、乗算器94、減算器86が順に配置されているが、これらは逆の順序で配置されていてもよい。   As shown in FIG. 13, the fixed pattern noise removing circuit 80 includes an offset error correction data supply unit 96, a gain error correction data supply unit 92, a subtractor 86, a multiplier 94, and the like. In the example shown in FIG. 13, the multiplier 94 and the subtracter 86 are sequentially arranged at the subsequent stage of the A / D converter 37, but they may be arranged in the reverse order.

オフセット誤差用補正データ供給部96は、前述のゲイン誤差用補正データ供給部92と同様に、第1又は第2の実施形態と同様な構成が適用される。   The offset error correction data supply unit 96 has the same configuration as that of the first or second embodiment, similar to the gain error correction data supply unit 92 described above.

第4の実施形態によれば、環境温度に影響されることなく、各カラムアンプ34のオフセット誤差及びゲイン誤差に起因する固定パターンノイズを確実に除去することが可能となる。   According to the fourth embodiment, it is possible to reliably remove the fixed pattern noise caused by the offset error and gain error of each column amplifier 34 without being affected by the environmental temperature.

なお、上述した各実施形態では、CMOSセンサ31においてカラム毎に設けられる処理回路としてカラムアンプ34が設けられた構成を示したが、これに限らず、カラム毎にA/D変換器やその他処理回路が設けられた構成に対しても本発明を好適に適用することが可能である。   In each of the above-described embodiments, the configuration in which the column amplifier 34 is provided as the processing circuit provided for each column in the CMOS sensor 31 is shown. However, the present invention is not limited thereto, and an A / D converter or other processing is provided for each column. The present invention can be suitably applied to a configuration provided with a circuit.

以上、本発明の電子内視鏡及び固定パターンノイズ除去方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。   As described above, the electronic endoscope and the fixed pattern noise removing method of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above examples, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, you may also do.

11…電子内視鏡システム、12…電子内視鏡、13…プロセッサ装置、14…光源装置、16…挿入部、16a…先端部分、17…手元操作部、26…モニタ、31…CMOSセンサ、32…撮像領域、33…垂直走査回路、34…カラムアンプ、37…A/D変換機、38…水平走査回路、41…画素、42…TG、52…CPU、80…固定パターンノイズ除去回路、82…温度センサ、84、84A、84B、84C…ラインメモリ、86…減算器、88…ラインメモリ切替部、89…係数決定部、92…ゲイン誤差用補正データ供給部、94…オフセット誤差用補正データ供給部、100…半導体チップ、102…有効画素領域、104…無効画素領域、106…周辺回路領域   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Electronic endoscope system, 12 ... Electronic endoscope, 13 ... Processor apparatus, 14 ... Light source device, 16 ... Insertion part, 16a ... Tip part, 17 ... Hand operation part, 26 ... Monitor, 31 ... CMOS sensor, 32 ... Imaging area, 33 ... Vertical scanning circuit, 34 ... Column amplifier, 37 ... A / D converter, 38 ... Horizontal scanning circuit, 41 ... Pixel, 42 ... TG, 52 ... CPU, 80 ... Fixed pattern noise removal circuit, 82 ... Temperature sensors 84, 84A, 84B, 84C ... Line memory, 86 ... Subtractor, 88 ... Line memory switching unit, 89 ... Coefficient determination unit, 92 ... Gain error correction data supply unit, 94 ... Offset error correction Data supply unit, 100 ... semiconductor chip, 102 ... effective pixel area, 104 ... invalid pixel area, 106 ... peripheral circuit area

Claims (11)

被検体内に挿入される挿入部の先端に設けられ、前記被検体内を撮像するCMOS型のイメージセンサを備えた電子内視鏡であって、
前記イメージセンサは、
行方向とこれに直交する列方向に配列された複数の画素部と、
前記列方向に並ぶ画素列毎に並列的に設けられ、前記画素列に配列された前記画素部から出力される出力信号をそれぞれ増幅する複数のカラムアンプと、
前記複数のカラムアンプにより増幅された信号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、
前記挿入部の先端の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサにより検出された温度に応じた補正データであって、前記複数のカラムアンプのオフセット誤差用の補正データ及びゲイン誤差用の補正データを供給する補正データ供給部と、
前記補正データ供給部から供給される補正データに基づいて、前記A/D変換器から出力された信号に含まれる固定パターンノイズを除去する補正回路と、を備え、
前記補正回路は、前記複数のカラムアンプの個体差としてのオフセット誤差及びゲイン誤差に起因する固定パターンノイズを除去する回路であって、前記A/D変換器から出力された信号に前記ゲイン誤差用の補正データを乗算し、前記乗算した信号から前記オフセット誤差用の補正データを減算し、
前記イメージセンサは、前記補正回路により前記固定パターンノイズが除去された信号を撮像信号として出力する電子内視鏡。
An electronic endoscope provided at a distal end of an insertion portion to be inserted into a subject and provided with a CMOS type image sensor for imaging the inside of the subject,
The image sensor is
A plurality of pixel portions arranged in a row direction and a column direction perpendicular thereto,
A plurality of column amplifiers provided in parallel for each of the pixel columns arranged in the column direction, each amplifying an output signal output from the pixel section arranged in the pixel column;
An A / D converter for converting signals amplified by the plurality of column amplifiers into digital signals;
A temperature sensor for detecting the temperature of the tip of the insertion portion;
Correction data corresponding to the temperature detected by the temperature sensor, a correction data supply unit for supplying correction data for offset error and correction data for gain error of the plurality of column amplifiers ;
The correction data based on the correction data supplied from the supply unit, e Bei and a correction circuit for removing fixed pattern noise contained in the signal output from the A / D converter,
The correction circuit is a circuit for removing fixed pattern noise caused by an offset error and a gain error as individual differences of the plurality of column amplifiers, wherein the gain error signal is added to a signal output from the A / D converter. The correction data for the offset error is subtracted from the multiplied signal,
The image sensor is an electronic endoscope that outputs a signal from which the fixed pattern noise has been removed by the correction circuit as an imaging signal .
前記複数の画素部、前記複数のカラムアンプ、前記A/D変換器、前記温度センサ、前記補正データ供給部、及び前記補正回路は、同一の半導体チップ内に設けられている請求項1に記載の電子内視鏡。 The plurality of pixel units, the plurality of column amplifiers, the A / D converter, the temperature sensor, the correction data supply unit, and the correction circuit are provided in the same semiconductor chip. Electronic endoscope. 前記補正データ供給部は、複数の補正データを所定の温度毎に備え、前記複数の補正データのうち、前記温度センサにより検出された温度に最も近い温度に対応する補正データを選択して供給する請求項1又は2に記載の電子内視鏡。   The correction data supply unit includes a plurality of correction data for each predetermined temperature, and selects and supplies correction data corresponding to a temperature closest to the temperature detected by the temperature sensor among the plurality of correction data. The electronic endoscope according to claim 1 or 2. 前記補正データ供給部は、所定の基準温度に対応する基準補正データを備え、前記温度センサにより検出された温度に応じて決定される補正係数を前記基準補正データに乗じて得られるデータを前記補正データとして供給する請求項1又は2に記載の電子内視鏡。   The correction data supply unit includes reference correction data corresponding to a predetermined reference temperature, and corrects data obtained by multiplying the reference correction data by a correction coefficient determined according to a temperature detected by the temperature sensor. The electronic endoscope according to claim 1 or 2, which is supplied as data. 前記補正データ供給部は、前記温度と前記補正係数との関係を示す補正係数テーブルを備え、前記補正係数テーブルに基づいて前記補正係数を決定する請求項4に記載の電子内視鏡。   The electronic endoscope according to claim 4, wherein the correction data supply unit includes a correction coefficient table indicating a relationship between the temperature and the correction coefficient, and determines the correction coefficient based on the correction coefficient table. 前記温度センサは、前記複数の画素部のうち前記被検体内の撮像に寄与しない無効画素部に配置される光電変換素子を用いて構成される請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子内視鏡。   The said temperature sensor is comprised using the photoelectric conversion element arrange | positioned in the invalid pixel part which does not contribute to the imaging in the said test object among these pixel parts. Electronic endoscope. 前記温度センサは、複数の前記無効画素部から出力される出力信号を平均化したものを温度情報として用いる請求項6に記載の電子内視鏡。   The electronic endoscope according to claim 6, wherein the temperature sensor uses, as temperature information, an average of output signals output from the plurality of invalid pixel units. 被検体内に挿入される電子内視鏡の挿入部の先端に設けられ、前記被検体内を撮像するCMOS型のイメージセンサの出力信号から固定パターンノイズを除去する固定パターンノイズ除去方法であって、
前記イメージセンサは、行方向とこれに直交する列方向に配列された複数の画素部と、前記列方向に並ぶ画素列毎に並列的に設けられ、前記画素列に配列された前記画素部から出力される出力信号をそれぞれ増幅する複数のカラムアンプと、前記複数のカラムアンプにより増幅された信号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、前記挿入部の先端の温度を検出する温度センサと、前記温度センサにより検出された温度に応じた補正データであって、前記複数のカラムアンプのオフセット誤差用の補正データ及びゲイン誤差用の補正データを供給する補正データ供給部と、前記補正データ供給部から供給される補正データに基づいて、前記A/D変換器から出力された信号に含まれる固定パターンノイズを除去する補正回路と、を備え、
前記イメージセンサと一体的に設けられた前記温度センサによって前記挿入部の先端の温度を検出する検出ステップと、
前記イメージセンサと一体的に設けられる周辺回路の一つである前記補正回路が、前記温度センサにより検出された温度に応じた補正データに基づいて、前記A/D変換器から出力された出力信号に含まれる固定パターンノイズを除去する補正ステップと、を含み、
前記補正ステップは、前記複数のカラムアンプの個体差としてのオフセット誤差及びゲイン誤差に起因する固定パターンノイズを除去するステップであって、前記A/D変換器から出力された信号に前記ゲイン誤差用の補正データを乗算し、前記乗算した信号から前記オフセット誤差用の補正データを減算し、
前記イメージセンサは、前記補正ステップにより前記固定パターンノイズが除去された信号を撮像信号として出力する固定パターンノイズ除去方法。
A fixed pattern noise removal method for removing fixed pattern noise from an output signal of a CMOS type image sensor that is provided at a distal end of an insertion portion of an electronic endoscope to be inserted into a subject and images the inside of the subject. ,
The image sensor includes a plurality of pixel units arranged in a row direction and a column direction orthogonal to the row direction, and a plurality of pixel units arranged in parallel in the column direction. The image sensor includes the pixel units arranged in the pixel column. A plurality of column amplifiers that respectively amplify the output signals to be output, an A / D converter that converts the signals amplified by the plurality of column amplifiers into digital signals, and a temperature sensor that detects the temperature at the tip of the insertion portion A correction data supply unit that supplies correction data for offset errors and correction data for gain errors of the plurality of column amplifiers according to the temperature detected by the temperature sensor; and the correction data based on the correction data supplied from the supply unit, Bei example and a correction circuit for removing fixed pattern noise contained in the signal output from the a / D converter,
A detection step of detecting the temperature of the tip of the insertion portion by the image sensor and the temperature sensor provided integrally,
An output signal output from the A / D converter based on correction data corresponding to the temperature detected by the temperature sensor , the correction circuit being one of the peripheral circuits provided integrally with the image sensor. seen including a correction step, the removing fixed pattern noise contained in,
The correction step is a step of removing fixed pattern noise resulting from an offset error and a gain error as individual differences of the plurality of column amplifiers, wherein the gain error signal is added to the signal output from the A / D converter. The correction data for the offset error is subtracted from the multiplied signal,
The image sensor is a fixed pattern noise removal method for outputting a signal from which the fixed pattern noise has been removed in the correction step as an imaging signal .
前記補正データ供給部は、所定の温度毎に設けられた複数の補正データの中から前記温度センサにより検出された温度に最も近い温度に対応する補正データを選択して供給する請求項に記載の固定パターンノイズ除去方法。 The correction data supply unit according to claim 8 to supply by selecting the correction data corresponding to the closest temperature to the temperature detected by the temperature sensor from a plurality of correction data provided for each predetermined temperature Fixed pattern noise removal method. 前記補正データ供給部は、所定の基準温度に対応する基準補正データに対して前記温度センサにより検出された温度に応じて決定される補正係数を乗じて得られるデータを前記補正データとして供給する前記する請求項に記載の固定パターンノイズ除去方法。 The correction data supplying unit, supplying data obtained by multiplying the correction coefficient determined in accordance with the temperature sensor by the temperature detected for the reference correction data corresponding to a predetermined reference temperature and the corrected data The fixed pattern noise removing method according to claim 8 , wherein the fixed pattern noise is eliminated. 前記補正データ供給部は、前記温度と前記補正係数との関係を示す補正係数テーブルに基づいて前記補正係数を決定する請求項10に記載の固定パターンノイズ除去方法。 The fixed pattern noise removal method according to claim 10 , wherein the correction data supply unit determines the correction coefficient based on a correction coefficient table indicating a relationship between the temperature and the correction coefficient.
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