JPH0617394Y2 - 撮像素子を用いた内視鏡 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の技術分野］ 本考案は補色フィルタを用いて面順次照明を行う撮像素
子を用いた内視鏡に関する。

［考案の技術的背景とその問題点］ 近年、電荷結合素子等の固体撮像素子を撮像手段に用い
た内視鏡が種々提案されている。

上記固体撮像素子を用いた内視鏡は、光学繊維束（ファ
イババンドル）で形成したイメージガイドを用いた内視
鏡におけるファイバの折損によって画像の質が低下する
ことを防止できると共に、画像の記録等が容易になる等
の利点を有し、集積化技術による進展と共に、益々小型
化及び解像力の向上が見込まれるため、今後広く用いら
れる状況にある。

ところで上記固体撮像素子を用いてカラー撮像を行う場
合、白色照明のもとで、固体撮像素子の受光部前面に配
設したモザイクフィルタにて直接３原色の画素に対応す
る信号に分解するものと、３原色の各波長の光で順次照
明と受光（撮像）とを行い、これら各波長の光で撮像し
たものを各フレームメモリに書き込み、同時に読み出し
てＲ，Ｇ，Ｂの各色信号を形成し、カラーＴＶモニタの
ＲＧＢ入力端に印加することによってカラー映像を表示
するものとがある。

上記各波長の光で順次照明する面順次照明方式の内視鏡
は、特開昭５１−６５９６２号公報の従来例にあるよう
に、白色照明ランプの白色光を第１図に示すような赤，
緑，青の３原色の各波長域を通すそれぞれ扇形の透過フ
ィルタ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂで形成した回転フィルタ２を回
転させることによって、前記各透過フィルタ１Ｒ，１
Ｇ，１Ｂを順次透過させて、第２図に示すように赤，
緑，青の各光で１フレームごとにそれぞれ順次照明する
ものである。この従来例では、光電変換出力が悪くＳ／
Ｎが低いという欠点があり、また回転フィルタを用いて
いるために光源装置を小型化することもできなかった。

［考案の目的］ 本考案は上述した点にかんがみてなされたもので、光電
変換出力を増大してＳ／Ｎを向上し、動きの大きい被写
体像でも解像度の低下を防止可能とし、かつ光源装置を
小型化することができる撮像素子を用いた内視鏡を提供
することを目的とする。

［考案の概要］ 本考案は、異なる波長域の照明光で被写体を順次照明
し、撮像手段にて撮像する内視鏡において、ストライプ
状の３色のフィルタで形成されたフィルタ本体と、この
フィルタ本体に隣接して配設し、該フィルタ本体のスト
ライプ幅を有するスリット状の各透過窓をストライプ幅
の３倍を１周期として形成した遮光板と、前記遮光板の
各窓におけるスリットに対し直角方向に該遮光板をステ
ップ状に可動する可動手段と、前記遮光板が可動される
上下方向に連結した形状に形成され、該遮光板に隣接し
て設けたシリンドリカルレンズとを備えている。

［考案の実施例］ 以下図面を参照して本考案を具体的に説明する。

第３図ないし第６図は本考案の第１実施例に係り、第３
図は第１実施例の全体の構成を示し、第４図は第１図に
用いられる回転駆動されるフィルタを示し、第５図はフ
ィルタの透過特性を示し、第６図はフィルタによって被
写体側に照射される光透過量を示す。

第３図に示すように第１実施例の内視鏡１１は、可撓性
で細長の挿入部１２の先端側に形成した硬性の先端（構
成）部１３に結像用の対物レンズ１４と、該対物レンズ
１４の結像位置に受光部（受光面）が臨むように固体撮
像素子１５とが配設されている。この対物レンズ１４と
固体撮像素子１５とで構成された撮像手段に隣接して、
挿入部１２内を挿通されたライトガイド１６の出射端が
先端部１３に固定され、このライトガイド１６の手元側
入射端に入射された照明光を伝送して、前記出射端から
配光レンズ１７を経て被写体を照明できるようになって
いる。

上記ライトガイド１６の入射端が装着される光源装置１
８は、照明ランプ１９の照明光を凹面状の反射鏡２０で
反射し、さらに集光レンズ２１にて集光してライトガイ
ド１６の入射端に照射するようになっている。しかし
て、上記集光レンズ２１とライトガイド１６の入射端と
の間にはモータ２２によって回転駆動されるフィルタ２
３が配設されており、ライトガイド１６の入射端に照射
される照明光はこのフィルタ２３を透過した各波長域の
光でなされるよう構成されている。

つまり上記フィルタ２３は、第４図に示すように例えば
緑、青の波長域の光を透過するシアン補色フィルタ２３
Ｃ、赤，緑，青の波長域の光を透過する白色補色フィル
タ２３Ｗ、赤，緑の波長域の光を透過する黄色補色フィ
ルタ２３Ｙとから構成されている。尚、本考案において
は３原色における各単一の色（波長域）の光のみを通す
るものに対して、２以上の色（波長域）の光を通すフィ
ルタ特性を有するものを補色フィルタと呼ぶ。

これら各補色フィルタ２３Ｃ，２３Ｗ，２３Ｙは第５図
に示すように緑，青；赤，緑，青；赤，緑の２ないし３
の波長域を透過する透過特性を示すので、白色照明ラン
プ１９の照明光のもとで回転駆動することによって、第
６図に示すような波長域の各透過量の光で被写体は面順
次に照明されるようになっている。

しかして、上記モータ２２はモータ制御部２４で定速度
で回転するように制御されている。又、各補色フィルタ
２３Ｃ，２３Ｗ，２３Ｙの境界部分の遮光部で短い時間
照明光は遮光され、この期間は図示しないフォトダイオ
ード等の光検出手段で検出され、このタイミングに同期
して同期信号発生部２５からライン転送方式の固体撮像
素子１５に信号読出しクロックが印加されて、遮光され
る前の照明光のものとで受光し、光電変換した信号が転
送されて順次読み出され、ビデオプロセス部２６内にフ
レームメモリにそれぞれ書き込まれるようになってい
る。このビデオプロセス部２６内に取り込まれた信号
は、信号処理された後、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号に分離され
カラーＴＶモニタ２７に被写体像がカラーで表示される
ようになっている。

このように構成された第１実施例によれば、照明に用い
るフィルタとして単一の波長域のみを透過するものでな
く、複数の波長域の光を透過させて、被写体を照明して
いるので、白色照明ランプ１９の発光スペクトル分布を
従来例の場合よりも少いロスで効率良く照明できるよう
になっている。即ち、第１実施例におけるフィルタ２３
を用いた場合には第６図に示すような光透過量の照明光
で照明できるので第２図に示す従来例の場合よりも、照
明光量が２倍ないし３倍となり、信号処理後における各
色信号のＳ／Ｎも従来例よりも改善される。又、フィル
タ２３を透過させて照明する際、緑の波長域を含む照明
光で常に行われるため、常に緑の色信号Ｇを得られ、動
きの大きい被写体に対しても、解像度の低下の少いカラ
ー画像を得ることができる。

第７図は本考案の第２実施例における光源装置を示す。
この実施例における光源装置３１においては、フィルタ
３２は第８図に示すようにストライプ状の補色フィルタ
３２Ｃ，３２Ｗ，３２Ｙで形成され、このフィルタ３２
に隣接してストライプの幅を有するスリット状の各透過
窓３３をストライプの幅の３倍を１周期として形成した
遮光板３４が配設されている。この遮光板３４の各窓３
３におけるスリットと直角方向の両端はバイモルフ振動
子３５，３５の固定されてない各自由端側に固着され、
これらバイモルフ振動子３５，３５の他端は固定されて
いる。しかして、これらバイモルフ振動子３５，３５に
は駆動回路３６から段階波状の駆動信号が印加され、両
バイモルフ振動子３５，３５の自由端側は揃って上下に
ステップ状に可動されるようになっており、ステップ状
に順次可動した状態において、遮光板３４の窓３３を通
った光は、各補色フィルタ３２Ｃ，３２Ｗ，３２Ｙに隣
接する状態に順次設定されるようになっている。尚、遮
光板３４がステップ状に可動される短い時間照明ランプ
１９は消灯され、この期間に固体撮像素子の信号読出し
がなされるようになっている。

尚、遮光板３４に隣接して該遮光板３４に取付けたレン
ズ３７は、シリンドリカルレンズを可動される上下方向
に連結した形状のもので、照明光を集光して、照明光の
全てを各窓３３を透過させるものである。

この第２実施例の作用効果は上記第１実施例と略同様の
ものとなる。

尚、遮光板３４に磁石を取り付け、該磁石をコイル又は
電磁石で可動させるようにしても上記第２実施例のよう
に機能させることができる。

尚、フィルタ２３，３２は上述した組合わせのものに限
定されるものでなく、例えば白色補色フィルタ２３Ｗの
代りに青と赤の波長域の光を透過するマゼンタ補色フィ
ルタ（２３Ｍとする）を用いても良い。

フィルタ２３として補色フィルタ２３Ｃ，２３Ｍ，２３
Ｃを用いた場合の信号処理としては、例えば次のように
行う。補色フィルタ２３Ｃを通過させた緑及び青の照明
時での撮像の場合には緑用及び青用フレームメモリに書
き込む。補色フィルタ２３Ｍについては青用及び赤用フ
レームメモリに書き込む。さらに補色フィルタ２３Ｃを
用いた照明の場合には赤用及び緑用フレームメモリに書
き込む。しかして赤用フレームメモリに着目すると上記
１フレーム分の照明周期における書き込みで（Ｂ＋Ｒ）
＋（Ｒ＋Ｇ）の色信号が加算されるので、Ｂ＋Ｇの信号
を差し引いて出力すれば赤の色信号２Ｒを分離して出力
できる。

上記信号処理によってもＳ／Ｎの大きい各色信号に分離
して出力できる。尚、上記Ｂ＋Ｇを差し引いて出力する
処理は、このＢ＋Ｇ等を別のメモリに書き込んでおいて
減算して出力しても良いし、他の方法でも良い。本考案
は上記補色フィルタ２３Ｗの代りに緑の透過フィルタで
も良い。

又、フィルタの種類は３種類に限定されるものでなく、
例えば上記２３Ｃ，２３Ｗ，２３Ｙの他にマゼンタの補
色フィルタを用いる等４種類としても良いし、これ以上
でも良い。要するに補色フィルタを１個以上用いたもの
は本考案に属するものである。

又、固体撮像素子１５等の感光特性、ライトガイド１６
の伝送特性上、例えば特定の波長域の照明光が弱い場合
には、照明時間を均一に分割しないで、割合をかえるよ
うにすることもできる（フィルタの面積で行うことがで
きる。）。

尚、固体撮像素子１５を内視鏡挿入部の先端側に配設す
る場合には、小型にできる上記ライン転送方式のものが
望ましいが、本考案はこれに限定されるものでなく、フ
レーム転送方式等他のタイプのものでも良い。この場合
には転送時に消灯あるいは遮光を必要としない。

又、本考案は固体撮像素子を内視鏡挿入部の先端側に配
設したものに限定されるものでなく、撮像管，あるいは
他の撮像素子内蔵の内視鏡にも適用できるものである。
さらに撮像手段を内視鏡に内蔵したものに限定されるも
のでなく、光学繊維束で形成したイメージガイドを用い
た内視鏡における接眼部に撮像手段を取付けたものに対
しても適用できるものである。

［考案の効果］ 以上述べたように本考案によれば、３色の照明光で順次
照明して撮像するので、撮像素子の受光量を大きくでき
て各色信号出力のＳ／Ｎを大きくでき、かつ各色が全撮
像素子を用いるので、明るくコントラストのあるしかも
解像度のすぐれたカラー画像を得ることができる。

またストライプ状の３色のフィルタと、透過光をストラ
イプ幅の３倍を１周期として形成した遮光板とを用い、
遮光板を微量ステップ状移動させる光源装置の構成であ
るので、大光量の複数色を切り換えることができ、かつ
時間的に短い映像ブランキング期間内にフィルタを切り
換えることができる。さらに回転フィルタ方式、複数光
源方式に比べて光源装置を小型化でき、機械的にも丈夫
であるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来例に係り、第１図は従来例にお
けるフィルタを示す正面図、第２図は第１図を用いた場
合における被写体側に照射される光透過量を示す説明
図、第３図ないし第６図は本考案の第１実施例に係り、
第３図は第１実施例の構成を示す説明図、第４図は第１
実施例に用いられるフィルタを示す正面図、第５図はフ
ィルタの透過特性を示す特性図、第６図はフィルタの光
透過量を示す説明図、第７図ないし第９図は本考案の第
２実施例に係り、第７図は第２実施例における光源装置
を示す説明図、第８図は第２実施例におけるフィルタを
示す斜視図、第９図は遮光板を可動するバイモルフ振動
子を示す斜視図である。 １１……内視鏡、１３……先端部 １４……対物レンズ、１５……固体撮像素子 １６……ライトガイド、１８，３１……光源装置 １９……照明ランプ、２２……モータ ２３，３２……フィルタ ２４……駆動回路、２５……同期信号発生部 ２６……ビデオプロセス部 ２７……ＴＶモニタ、３３……窓 ３４……遮光板 ３５……バイモルフ振動子 ３７……レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−65962（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−38790（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−46926（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−53803（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−151011（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭49−49379（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭46−460（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】異なる波長域の照明光で被写体を順次照明
   し、撮像手段にて撮像する内視鏡において、 ストライプ状の３色のフィルタで形成されたフィルタ本
   体と、 このフィルタ本体に隣接して配設し、該フィルタ本体の
   ストライプ幅を有するスリット状の各透過窓をストライ
   プ幅の３倍を１周期として形成した遮光板と、 前記遮光板の各窓におけるスリットに対し直角方向に該
   遮光板をステップ状に可動する可動手段と、 前記遮光板が可動される上下方向に連結した形状に形成
   され、該遮光板に隣接して設けたシリンドリカルレンズ
   と を備えたことを特徴とする撮像素子を用いた内視鏡。