JP3041732B2 - Color imaging device - Google Patents

Color imaging device

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JP3041732B2
JP3041732B2 JP3247619A JP24761991A JP3041732B2 JP 3041732 B2 JP3041732 B2 JP 3041732B2 JP 3247619 A JP3247619 A JP 3247619A JP 24761991 A JP24761991 A JP 24761991A JP 3041732 B2 JP3041732 B2 JP 3041732B2
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color
color component
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dichroic mirror
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勝利 帆足
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  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液晶素子を使用したカ
ラー撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color image pickup device using a liquid crystal element.

【0002】[0002]

【従来の技術】内視鏡等に利用されるカラー撮像装置に
おいては、白色光から分離された色成分別の光 (例え
ば、赤,青,緑の3原色光) を順次被写体に照射し、被
写体からの反射光を撮像素子上に結像して蓄積された電
荷を転送して電気信号に変換し、該電気信号に基づいて
カラー表示を行うようになっている。。即ち、各色成分
光の反射光は、被写体の持つ色によって該色成分のレベ
ルを持ったものとなっているから、各色成分レベルの信
号を合成することにより、その被写体の像のカラー表示
を行えるのである。
2. Description of the Related Art In a color image pickup apparatus used for an endoscope or the like, a subject is sequentially irradiated with light (for example, three primary colors of red, blue, and green) separated from white light for each color component. The light reflected from the subject is imaged on the image sensor, and the accumulated charges are transferred and converted into electric signals, and color display is performed based on the electric signals. . That is, since the reflected light of each color component light has the level of the color component depending on the color of the subject, the color display of the image of the subject can be performed by synthesizing the signal of each color component level. It is.

【0003】内視鏡に適用された従来のカラー撮像装置
における前記色成分光の発光部の概要構成を図13に基づ
いて説明する。装置本体に内蔵された光源1から発光さ
れた白色光線は凸レンズ2を通過して収束される。
[0003] The schematic structure of a light emitting portion of the color component light in the conventional color image pickup device applied to the endoscope will be described with reference to FIG. White light emitted from a light source 1 built in the apparatus main body passes through a convex lens 2 and is converged.

【0004】モータ100 により回転駆動される回転円板
フィルタ101 は、遮光板の前記凸レンズ2からの収束光
の光路に当たる周縁部位置に一定間隔で帯状の透過孔を
備え、これら各透過孔には帯状の赤,緑及び青の3原色
の各フィルタ102,103,104 が回転方向Mに対応して設け
られている。一方、回転円板フィルタ101 の各透過孔の
間の位置に回転位置検出用の小孔105,106,107 が設けら
れ、回転により、フォトランプ光を受光し、各フィルタ
102,103,104 のフラッグ (位置) 検出装置によりフォト
ランプパルスを検出するようになっている。
A rotary disk filter 101 driven to rotate by a motor 100 is provided with band-shaped transmission holes at regular intervals at a peripheral portion of the light-shielding plate corresponding to the optical path of the convergent light from the convex lens 2, and each of these transmission holes has Band-shaped filters 102, 103 and 104 of three primary colors of red, green and blue are provided corresponding to the rotation direction M. On the other hand, small holes 105, 106, and 107 for detecting a rotational position are provided at positions between the respective transmission holes of the rotating disk filter 101.
Photo lamp pulses are detected by flag (position) detection devices 102, 103, and 104.

【0005】これにより、各フィルタ102,103,104 を通
過した光線は、順次赤色 (R) 光,緑色 (G) 光及び青
色 (B) 光となった後ライトガイドファイバ束3に入光
し、該ライトガイドファイバ束3の先端から胃等の被写
体に向けて照射される。
Thus, the light beams passing through the filters 102, 103, 104 sequentially become red (R) light, green (G) light, and blue (B) light, and then enter the light guide fiber bundle 3, where the light guides the light. Light is emitted from the tip of the fiber bundle 3 toward a subject such as the stomach.

【0006】前記被写体から反射された各色の光は、ラ
イトガイドファイバ束3の先端部に設けられた図示しな
い固体撮像素子に受光されて光量に比例した電荷として
蓄えられる。そして、各フィルタとフィルタの間で遮光
される期間中に前記電荷を取り出して電気信号に変換
し、該信号に基づいてカラー表示を行っている。尚、透
過光の立ち上がり,立ち下がりを最小とするように、各
フィルタの両端は凹形に形成されている。また、回転円
板フィルタ3は遮光領域が機械的に可変な構造となって
おり、ロータリーエンコーダを配置して、該エンコーダ
によりR,G,B検出信号を作り、該検出信号に同期さ
せて前記固体撮像素子から赤,緑,青の蓄積電荷を読み
だし、カラー信号化を行うようになっている。
The light of each color reflected from the subject is received by a solid-state image pickup device (not shown) provided at the distal end of the light guide fiber bundle 3 and stored as electric charge proportional to the amount of light. Then, during the period in which light is shielded between the filters, the charge is taken out and converted into an electric signal, and color display is performed based on the signal. In addition, both ends of each filter are formed in a concave shape so as to minimize the rise and fall of the transmitted light. Further, the rotary disk filter 3 has a structure in which the light shielding area is mechanically variable. A rotary encoder is arranged, R, G, B detection signals are generated by the encoder, and the detection signals are synchronized with the detection signals. Red, green, and blue accumulated charges are read from the solid-state imaging device, and are converted into color signals.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のカラー撮像装置にあっては、回転円板フィルタ
や、これを駆動する機構等種々の機構を設ける必要があ
り、また、回転しながらロータリーエンコーダにてR,
G,Bのカラー信号化を実行する必要があるが、各種外
部要因により高精度な処理が妨げられていた。さらに、
光源である150 W〜300 Wのランプを使用して回転円板
フィルタに照射するため、熱線吸収フィルタやモーター
ファン等により、熱が回転円板フィルタに伝わらないに
対策すると同時に、モーターや回転機構周辺部にも熱対
策が要求される。
However, in such a conventional color image pickup apparatus, it is necessary to provide various mechanisms such as a rotary disk filter and a mechanism for driving the filter. At R,
It is necessary to execute G and B color signal conversion, but high-precision processing has been hindered by various external factors. further,
To irradiate the rotating disk filter using a 150 W to 300 W lamp, which is a light source, measures should be taken to prevent heat from being transmitted to the rotating disk filter by means of a heat ray absorption filter or motor fan, etc. Thermal measures are also required in the peripheral area.

【0008】この他、主な難点を下記に列挙する。 (1) 前記熱対策のためモーターファンを使用するの
で、粉塵により回転軸グリースが性能悪化しやすく、ま
た、伝達系の歯車やベルトに位相ずれを生じる。
Other major difficulties are listed below. (1) Since the motor fan is used for the heat countermeasure, the dust easily deteriorates the performance of the rotating shaft grease, and phase shift occurs in the gears and the belt of the transmission system.

【0009】(2) 機械的振動により回転円板フィルタ
の回転ムラが発生しやすい。 (3) モーターは高耐熱, 長寿命, 極小な回転ムラ特性
が必要で必ず寿命が来るので部品の交換が必要である。
(2) Uneven rotation of the rotating disk filter is likely to occur due to mechanical vibration. (3) Motors need to have high heat resistance, long life, and minimal rotation unevenness, so they always have a long life, so parts need to be replaced.

【0010】(4) 機械的に回転円板フィルタを回転し
てカラー信号化を実施しているので伝達の遅れが発生し
やすく、不安定である。本発明は、上記従来のカラー撮
像装置の問題点を解決するためなされたもので、色付の
光線を電気的処理によって発生させることにより、シン
プルな構造で信頼性が高く、かつ、安定したカラー信号
化処理を行えるようにしたカラー撮像装置を提供するこ
とを目的とする。
(4) Since the color signal is generated by mechanically rotating the rotary disk filter, a delay in transmission is likely to occur, which is unstable. The present invention has been made in order to solve the problems of the above-described conventional color imaging apparatus, and has a simple structure, high reliability, and stable color by generating colored light rays by electrical processing. It is an object of the present invention to provide a color imaging device capable of performing signal processing.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】このため、本発明にかか
るカラー撮像装置は、装置本体内蔵の光源から光ファイ
バーを経て被写体に照射され、反射光となって撮像素子
に受光される光路の途中に、白色光から前記各色成分の
光を反射し、残りの成分の光は透過させる機能 を有した
複数のダイクロイックミラーと、高分子マトリクス中に
液晶粒子を分散させた構造を有し印加電圧制御により光
の透過,散乱が切り換えられる機能を有した高分子複合
体からなり、該高分子複合体を各ダイクロイックミラー
により分離された色成分の光の光路に夫々介装した色分
離システムと、色成分光を透過させ散乱光は遮光する機
能を有した絞り機構と、を同順で介装すると共に、前記
高分子複合体を順次に光を透過させる側に切り換えて各
色成分光を交互に透過させ、且つ、各色成分光の受光に
よって撮像素子に蓄積された電荷を各色成分光の発生と
発生の間に転送させるように制御する制御手段と、を備
えて構成した。
Means for Solving the Problems] Therefore, written to the present invention
A color image pickup apparatus irradiates an object from a light source built in the apparatus main body via an optical fiber, and receives white light from the white light in the middle of an optical path which is reflected and received by an image pickup device .
Reflects light, having a function of light of the remaining components and transmits
Multiple dichroic mirrors and polymer matrix
It has a structure in which liquid crystal particles are dispersed.
Polymer composite with the function of switching between transmission and scattering of light
Each of which is a dichroic mirror.
Color components interposed in the optical path of the light of the color components separated by
Separation system and a machine that transmits color component light and blocks scattered light
And a diaphragm mechanism having a function in the same order.
Switch the polymer composite sequentially to the side that transmits light
Transmits color component light alternately and receives each color component light
Therefore, the electric charge accumulated in the image sensor is converted to the generation of each color component light.
Control means for controlling transfer during occurrence.
It was composed.

【0012】[0012]

【作用】光源から発光された白色光から色分離システム
のダイクロイックミラーにより色成分別の色成分光が分
離して取り出される。そして分離された各色成分光の光
路に介装された高分子複合体の印加電圧を制御手段によ
りON,OFF制御することにより各色成分光が交互に
取り出される。一方、各色成分光以外の成分の光はOF
Fとされた高分子複合体により散乱する。
The color component light for each color component is separated and extracted from the white light emitted from the light source by the dichroic mirror of the color separation system. Then, by applying ON / OFF control of the applied voltage of the polymer composite interposed in the optical path of each separated color component light by the control means, each color component light is alternately extracted. On the other hand, light of components other than each color component light is OF
Scattered by the polymer complex designated as F.

【0013】次いで、絞り機構により前記散乱光は除去
されて色成分光のみが交互に発生し、各色成分光の発生
と発生との間は、全ての高分子複合体をOFFとするこ
とにより散乱光のみとなるので絞り機構により遮光させ
ることができる。
Next, the scattered light is removed by the aperture mechanism, and only the color component light is alternately generated. Between the generation of each color component light, the scattering is performed by turning off all the polymer composites. Since only light is emitted, light can be blocked by the aperture mechanism.

【0014】尚、これら色分離システム及び絞り機構
を、被写体への照射前の光路に介装した場合には、異な
る色成分光が順次被写体に照射され、その反射光が撮像
素子に受光され、また、被写体からの反射光の光路に介
装した場合には反射光が順次色成分光となってから撮像
素子に受光され、撮像素子に蓄積された電荷が転送され
ている間は遮光されているのでスミア等の発生を防止で
きる。
When the color separation system and the aperture mechanism are interposed in the optical path before irradiation of the object, different color component lights are sequentially irradiated on the object, and the reflected light is received by the image sensor . In addition, when interposed in the optical path of the reflected light from the subject, the reflected light is sequentially converted into color component light, then received by the image sensor, and shielded while the charge accumulated in the image sensor is being transferred. To prevent the occurrence of smear etc.
Wear.

【0015】[0015]

【実施例】以下に本発明を図面に基づいて説明する。図
1は、ダイクロイックミラーと高分子複合体 (液晶素子
の一種) からなる色分離システム70の構成,原理を示
す。図において、光源1にからの光線の光軸方向に間隔
を置いて配設された第1のダイクロイックミラー群は、
夫々分光特性により赤色光を分離して反射し、他の色成
分は透過させる赤色用ダイクロイックミラー71と、同じ
く緑色光を分離して反射し、他の色成分は透過させる緑
色用ダイクロイックミラー72と、同じく青色光を分離し
て反射し、他の色成分は透過させる青色用ダイクロイッ
クミラー73とで構成され、共に光軸に対し同一方向に45
°傾斜して配設される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration and principle of a color separation system 70 composed of a dichroic mirror and a polymer composite (a type of liquid crystal element). In the figure, a first group of dichroic mirrors arranged at intervals in the optical axis direction of a light beam from a light source 1 includes:
A red dichroic mirror 71 that separates and reflects red light according to spectral characteristics and transmits other color components, and a green dichroic mirror 72 that separates and reflects green light and transmits other color components similarly. And a blue dichroic mirror 73 that separates and reflects blue light and transmits other color components, both of which are arranged in the same direction with respect to the optical axis.
° installed at an angle.

【0016】また、前記第1のダイクロイックミラー群
と同一に構成された第2のダイクロイックミラー群74,
75,76を、第1のダイクロイックミラー群に対し、光源
からの光軸と直角方向に平行移動して配設される。
Further, a second dichroic mirror group 74, which has the same configuration as the first dichroic mirror group,
The first and second dichroic mirrors 75 and 76 are arranged so as to be translated in a direction perpendicular to the optical axis from the light source.

【0017】そして、第2のダイクロイックミラー群の
赤色用ダイクロイックミラー74と、緑色用ダイクロイッ
クミラー75との間、第1のダイクロイックミラー群の緑
色ダイクロイックミラー72と第2のダイクロイックミラ
ー群の緑色ダイクロイックミラー75との間、第1のダイ
クロイックミラー君の緑色用ダイクロイックミラー72と
青色用ダイクロイックミラー73との間に、夫々高分子複
合体77,78,79が配設される。
Then, between the red dichroic mirror 74 and the green dichroic mirror 75 of the second dichroic mirror group, the green dichroic mirror 72 of the first dichroic mirror group and the green dichroic mirror of the second dichroic mirror group. The polymer composites 77, 78, 79 are disposed between the first dichroic mirror 75 and the green dichroic mirror 72 and the blue dichroic mirror 73, respectively.

【0018】前記高分子複合体は、図に示すように高
分子マトリクス中にミクロンサイズの液晶粒子を分散し
た調光材料であり、印加電圧のON,OFFによって透
明状態と白濁状態とが切り換えられ、もって高分子複合
体に入射した光の透過,散乱が切り換えられるようにな
っている。原理を説明すると、液晶が正の誘電率異方性
をもつ場合、電圧を印加すると液晶の常光屈折率と高分
子(厳密には液晶で膨潤した高分子)の屈折率は一致す
る。このとき屈折率を厳密に一致させれば、光の透過率
は80%以上にすることができる。また、電圧を印加しな
い状態では液晶の屈折率が高分子の屈折率より大きくな
る。この結果、屈折率が不一致となり入射した光は主に
前方に散乱する。
The polymer composite is a light modulating material in which micron-sized liquid crystal particles are dispersed in a polymer matrix as shown in FIG. 2 , and is switched between a transparent state and a cloudy state by ON / OFF of an applied voltage. Thus, transmission and scattering of light incident on the polymer composite can be switched. Explaining the principle, when the liquid crystal has a positive dielectric anisotropy, when a voltage is applied, the ordinary light refractive index of the liquid crystal and the refractive index of a polymer (strictly, a polymer swollen by the liquid crystal) match. At this time, if the refractive indexes are strictly matched, the light transmittance can be 80% or more. Further, when no voltage is applied, the refractive index of the liquid crystal becomes larger than the refractive index of the polymer. As a result, the refractive indexes do not match, and the incident light is mainly scattered forward.

【0019】そこで、図の色分離システムにおいて、
いま高分子複合体77への印加電圧をON,高分子複合体
78,79をOFFとすると、光源1から発光された白色光
は第1のダイクロイックミラー群の赤色用ダイクロイッ
クミラー71により、赤色成分の光のみ反射し、他の色成
分の光は透過する。反射した赤色光は第2のダイクロイ
ックミラー群の赤色用ダイクロイックミラー74で反射さ
れた後、高分子複合体77を透過し、更に緑色用ダイクロ
イックミラー75,青色用ダイクロイックミラー76も透過
する。一方、赤色用ダイクロイックミラー71を透過した
赤色以外の色成分をもつ光は緑色用ダイクロイックミラ
ー72により、緑色光と青色光とに分離され、緑色光は反
射され青色光は透過するが、緑色光は高分子複合体78に
入射すると散乱し、青色光は高分子複合体79に入射する
と散乱する。散乱した光はそのままではダイクロイック
ミラーを反射して一部が赤色光に混入するが、後述する
絞り機構により散乱光を効果的に遮光できる。このよう
にして白色光は赤色光となって取り出される。同様にし
て高分子複合体78のみをONとすると緑色光が分離して
取り出され、高分子複合体79のみをONとすると青色光
のみが分離して取り出される。
[0019] Therefore, in the color separation system of FIG. 1,
Now, the voltage applied to the polymer composite 77 is turned on, and the polymer composite
When 78 and 79 are turned off, the white light emitted from the light source 1 is reflected only by the red dichroic mirror 71 of the first dichroic mirror group, and only the red component light is transmitted. The reflected red light is reflected by the red dichroic mirror 74 of the second dichroic mirror group, passes through the polymer composite 77, and further passes through the green dichroic mirror 75 and the blue dichroic mirror 76. On the other hand, light having a color component other than red transmitted through the red dichroic mirror 71 is separated into green light and blue light by the green dichroic mirror 72, and the green light is reflected and the blue light is transmitted, but the green light is transmitted. Is scattered when entering the polymer composite 78, and blue light is scattered when entering the polymer composite 79. The scattered light as it is is reflected by the dichroic mirror and a part of the scattered light is mixed with the red light. However, the scattered light can be effectively shielded by the aperture mechanism described later. Thus, white light is extracted as red light. Similarly, when only the polymer composite 78 is turned ON, green light is separated and extracted, and when only the polymer composite 79 is turned ON, only blue light is separated and extracted.

【0020】次に前記した散乱光を遮光する絞り機構を
に基づいて説明する。該絞り機構80は、前記色分離
システム70の後段に配設された凸レンズ81と光軸部分に
小孔82aを形成した絞り82とで構成される。
[0020] Next will be described on the basis of the throttle mechanism 3 for shielding the scattered light mentioned above. The aperture mechanism 80 includes a convex lens 81 disposed downstream of the color separation system 70 and an aperture 82 having a small hole 82a formed in an optical axis portion.

【0021】即ち、色分離システム70を透過した色成分
光は平行光であるため、凸レンズ81により収束されると
小孔82aを通過するが、散乱光は方向性がないため凸レ
ンズ81を通過して小孔82aをするのは極めて僅かとなり
実質的に遮光される。
That is, since the color component light transmitted through the color separation system 70 is parallel light, it passes through the small hole 82a when converged by the convex lens 81, but scattered light passes through the convex lens 81 because it has no directionality. The number of the small holes 82a is extremely small, and the light is substantially blocked.

【0022】また、前記色分離システム70において全て
の高分子複合体77,78,79をOFFとすると散乱光のみ
となるため、遮光状態が得られ、前記光シャッターと同
様の機能も得られる。
When all of the polymer composites 77, 78, and 79 are turned off in the color separation system 70, only the scattered light is generated. Therefore, a light-shielded state is obtained, and the same function as the optical shutter is obtained.

【0023】図は、前記色分離システム70と絞り機構
80とを用いた本発明に係るカラー撮像装置の実施例を示
し、装置本体Aには、発光部として前記従来例と同様の
光源1と、該光源1から発光される光線を収束させる凸
レンズ2とが設けられ、収束された光線は、装置本体A
に端部を導入して固定したライトガイドファイバ束3の
後端面に入射されるが、光源1と凸レンズ2との間に
は、前記色分離システム70と絞り機構80とが同順で介装
されている。
FIG. 4 shows the color separation system 70 and the aperture mechanism.
Shows an embodiment of a color imaging apparatus according to the present invention using a 80, the apparatus main body A, similar to the prior art as a light emitting portion
A light source 1 and a convex for converging a light beam emitted from the light source 1
The lens 2 is provided, and the converged light beam is transmitted to the apparatus main body A.
Of the light guide fiber bundle 3 with the end introduced into the
Although it is incident on the rear end face, between the light source 1 and the convex lens 2
The color separation system 70 and the aperture mechanism 80 are interposed in the same order.
Have been.

【0024】前記ライトガイドファイバ束3を内蔵した
光ファイバ8の先端部には、ライトガイドファイバ束3
先端の出射光面から出射された光を拡散させて広範囲に
被写体に照射するための照明レンズ9が装着されると共
に、該被写体に照射された光の反射光を入光して収束さ
せる対物レンズ10及び該対物レンズ10を通過した光を受
光して光量に比例した電荷として蓄える固体撮像素子11
が装着されている。
The light guide fiber bundle 3 is incorporated.
The light guide fiber bundle 3 is provided at the tip of the optical fiber 8.
Diffuses the light emitted from the exit light surface at the tip to cover a wide area
When the illumination lens 9 for irradiating the subject is attached,
And the reflected light of the light applied to the subject enters and converges.
The objective lens 10 to receive the light passing through the objective lens 10
Solid-state image sensor 11 that emits light and stores it as electric charge proportional to the amount of light
Is installed.

【0025】該固体撮像素子11には、装置本体A内のタ
イミングパルス信号発生部12から後述するように遮光期
間中に発生された電荷取出信号CDP が光ファイバ8内
に配設された信号出力線13を介して入力され、これによ
って固体撮像素子11に蓄えられた各色の電荷が取り出さ
れ、電気映像信号として光ファイバ8内に配設された信
号取出線14を介して装置本体A内の信号処理部に入力さ
れる。
The solid-state imaging device 11 has a tag
As described later, the light-shielding period
The charge extraction signal CDP generated in the middle of the optical fiber 8
The signal is input through a signal output line 13
The charge of each color stored in the solid-state image sensor 11 is taken out.
And a signal provided in the optical fiber 8 as an electric video signal.
The signal is input to the signal processing unit
It is.

【0026】前記信号処理部は、後述する各回路で構成
されている。水晶発振器15からのクロックパルスに基づ
いて同期信号発生器16からテレビ画像信号のフィールド
周期に同期したハイレベルのパルス幅を持つフィールド
基準パルスV.BLKP が、前記タイミングパルス信号
発生部12に出力される。
The signal processing section is constituted by each circuit described later.
Have been. Based on the clock pulse from crystal oscillator 15,
Of the television image signal from the synchronization signal generator 16
Field with high-level pulse width synchronized with period
Reference pulse V. BLKP is the timing pulse signal
It is output to the generator 12.

【0027】タイミングパルス信号発生部12は、前記パ
ルスV・BLKP に基づいて、高分子複合体駆動パルス
と、電荷蓄積パルスCDP とを形成し、高分子複合体駆
動パルスは高分子複合体駆動部90に、電荷蓄積パルスC
DP は固体撮像素子11に夫々出力される。尚、水晶発振
器15,同期信号発生器16,タイミングパルス信号発生部
12,及び高分子複合体駆動部90が本発明における制御手
段を構成する。
The timing pulse signal generating section 12
Polymer composite drive pulse based on Lus V · BLKP
And a charge accumulation pulse CDP to form a polymer composite drive.
The driving pulse is supplied to the polymer composite driving section 90 by the charge storage pulse C.
DP are output to the solid-state imaging device 11, respectively. In addition, crystal oscillation
15, Synchronous signal generator 16, Timing pulse signal generator
12, and the polymer composite drive unit 90 is a control means in the present invention.
Make up the steps.

【0028】前記高分子複合体駆動部90は、前記高分子
複合体駆動パルスに基づいて図5に示すように該パルス
V.BLKP のハイレベル期間に同期して交互にハイレ
ベルとなる赤色光透過用パルスRSP ,緑色光透過用パ
ルスGSP ,青色光透過用パルスBSP を対応する高分
子複合体77,78,79に順次出力する。また、全ての高分
子複合体77,78,79への印加電圧をOFFとすることで
遮光期間が得られる。このため、光シャッターを用いる
場合のような遮光パルスの形成が不要となる。
The polymer composite driving section 90 is provided with the polymer
Based on the composite drive pulse, as shown in FIG.
V. The high level is alternately synchronized with the high level period of BLKP.
Red light transmission pulse RSP, green light transmission pulse
Lus GSP, blue light transmission pulse BSP
The child composites 77, 78, and 79 are sequentially output. Also, all high
By turning off the voltage applied to the child complexes 77, 78, and 79,
A light blocking period is obtained. For this reason, use an optical shutter
It is not necessary to form a light shielding pulse as in the case.

【0029】これにより、光源1から発光された白色光
は、前記各色の透過用パルスを入力した高分子複合体7
7,78,79により交互に赤色光,緑色光,青色光が発光
され、これらが、ライトガイドファイバ束3,照明レン
ズ9を介して被写体に照明される。そして、該各色の透
過パルスと同期してハイレベルとなって照明中に固体撮
像素子11に出力される電荷蓄積パルスCDP により、前
記各色の照明光の反射光が対物レンズ10を介して撮像素
子11に受光され画像の画素毎に光量に比例した電荷とし
て蓄積される。
Thus, the white light emitted from the light source 1
Is the polymer composite 7 to which the transmission pulse of each color is input.
Red light, green light and blue light are emitted alternately by 7, 78 and 79
These are the light guide fiber bundle 3 and the illumination lens.
The subject is illuminated through the camera 9. Then, the transparency of each color is
High level synchronized with overpulse
The charge accumulation pulse CDP output to the image element 11 causes
The reflected light of the illumination light of each color passes through the objective lens 10
The charge received by the element 11 is proportional to the amount of light for each pixel of the image.
Is accumulated.

【0030】また、各透過パルスRSP ,GSP ,BS
P 相互間の高分子複合体77,78,79への印加電圧がOF
Fとなる時は、遮光されて、被写体への照明が断たれ
る。一方、前記照明の断たれた遮光期間中に、その直前
の色成分光の受光により蓄積された電荷が固体撮像素子
11内部の蓄積部に転送される。ここで固体撮像素子11の
構成を説明する。本実施例では、固体撮像素子としてフ
レーム転送CCDが使用される。CCDでは信号電荷の
蓄積と転送の2つの状態が交互に繰り返されていく。そ
こで、光を直接受ける感光部に蓄積された1フィールド
分の電荷を、垂直ブランキング期間の一部で瞬時に蓄積
部に転送する。蓄積部に転送された1フィールド分の電
荷は、水平ブランキング期間の一部に1走査線に相当す
る部分ずつライン転送部へ転送され、ライン転送部に入
った信号電荷は直ちに標準速度で順次出力端子まで転送
され、出力端子から標準のテレビ信号を得るようになっ
ている。ところでカラー撮像装置の場合、細い光ファイ
バの先端部にCCDが装着されるためCCDの受光面積
が小さく、受光効率を高めるためには、前記感光部と蓄
積部とを完全に切り離された構造のフレーム方式が有利
である。しかし、 フレーム方式とした場合は、感光部と
蓄積部とが離れているため、高速で転送しても、該転送
中に光が照射されていると光の被りは免れない。転送の
際に光が混入すると、正しい信号が得られなくなりスミ
ア等を発生してしまう。そこで、該蓄積部への電荷の転
送中にはCCDに確実に光が照射されないように、前記
遮光期間を設けるのである。
Further , each transmitted pulse RSP, GSP, BS
The applied voltage to the polymer composite 77, 78, 79 between P is OF
When it becomes F, it is shaded and the illumination to the subject is cut off.
You. On the other hand, during the light-blocking period in which the illumination is cut off,
Charge accumulated by receiving the color component light of
11 Transferred to internal storage. Here, the solid-state imaging device 11
The configuration will be described. In this embodiment, a solid-state imaging device is used as a solid-state imaging device.
A frame transfer CCD is used. In CCD, the signal charge
The two states of accumulation and transfer are alternately repeated. So
Here, one field accumulated in the photosensitive unit that directly receives light
Instantaneous charge during a part of the vertical blanking period
Transfer to department. One field worth of power transferred to the storage
The load corresponds to one scan line during part of the horizontal blanking period.
Are transferred to the line transfer section by
Signal charge is immediately transferred to the output terminal at standard speed
The standard TV signal from the output terminal.
ing. By the way, in the case of a color imaging device, a thin optical fiber
Since the CCD is mounted on the tip of the bar, the light receiving area of the CCD
In order to increase the light receiving efficiency,
Advantages of frame system with structure completely separated from stacking part
It is. However, when using the frame method,
Even if the data is transferred at high speed, the transfer
If light is irradiated inside, the light is inevitably covered. Transfer
If light is mixed in, the correct signal cannot be obtained and
A. Therefore, the transfer of electric charge to the storage section is performed.
To ensure that the CCD is not illuminated during transport,
A light-blocking period is provided.

【0031】尚、感光部と蓄積部とが水平方向に交互に
配設したインターライン方式のCCDでは、転送時にC
CDに光が照射されていても殆ど光の被りの影響を受け
ないため転送時に遮光する必要は殆ど無くなるが、受光
効率がフレーム方式の半減以下まで減少するため解像度
で劣ることになる。
The photosensitive section and the storage section are alternately arranged in the horizontal direction.
In the interline CCD, the C
Even if the CD is irradiated with light, it is almost affected by the light
There is almost no need to block light during transfer,
Resolution because efficiency is reduced to less than half of the frame method
Inferior.

【0032】図4に戻って、前記固体撮像素子11の蓄積
部に転送された電荷は電気映像信号に変換され、信号取
出線14を介してバッファアンプ17に出力され、該アンプ
17によりノイズ分が除去される。そして、前記タイミン
グパルス信号発生部12から、赤色(R),緑色(G),
青色(B)の各映像信号に対応したパルスRGP ,GG
P ,BGP がフィールド毎に、アナログスイッチ18に出
力される。該アナログスイッチ18は、これらパルスRG
P ,GGP ,BGP に順次対応して各色の映像信号を赤
色用プロセス回路19,緑色用プロセス回路20,青色用プ
ロセス回路21に出力するように切換作動する。この結
果、各色のアナログ映像信号は夫々一旦A/D変換器2
2,23,24によりデジタル映像信号に変換されて、赤色
用フィールドメモリ25,緑色用フィールドメモリ26,青
色用フィールドメモリ27に記憶される。
Returning to FIG . 4, the accumulation of the solid-state image pickup device 11 will be described.
The electric charge transferred to the unit is converted into an electric video signal,
Output to the buffer amplifier 17 via the outgoing line 14,
17 removes noise. And the timing
The red (R), green (G),
Pulses RGP and GG corresponding to each blue (B) video signal
P and BGP are output to the analog switch 18 for each field.
Is forced. The analog switch 18 controls these pulses RG
P, GGP, BGP sequentially correspond to each color video signal red
Color process circuit 19, green process circuit 20, blue
The switching operation is performed so as to output to the process circuit 21. This result
As a result, the analog video signal of each color is once converted to an A / D converter 2 once.
Converted to digital video signal by 2, 23, 24, red
Field memory 25, green field memory 26, blue
It is stored in the color field memory 27.

【0033】そして、前記各色用フィールドメモリ25,
26,27に記憶された各色のデジタル映像信号が、各色用
のD/A変換器28,29,30により、再度アナログ映像信
号に変換され、マトリクス回路31を介してカラーテレビ
ジョンモニタ32にカラー表示される(図5参照)。
Then, the field memories 25 for each color,
The digital video signal of each color stored in 26 and 27 is used for each color.
D / A converters 28, 29, 30
Is converted to a color TV signal through the matrix circuit 31.
The color is displayed on the John monitor 32 (see FIG. 5).

【0034】このように色分離システム70と絞り機構80
とを用いた電子制御によって色成分 別の色成分光を交互
に発生させることができるため、色フィルターの回転駆
動機構が不要となり、該駆動機構の耐久性,部品交換の
問題を回避できると共に小型化を図れ、駆動機構の振動
や回転むらの問題も回避できるので、半永久的に安定し
た被写体の撮影画像を得られる。また、偏光変換素子に
より、偏光を用いることによる透過率の減少を殆ど無く
すことができ、明るい鮮明画像を得ることができ、診断
精度向上にも繋がる。
As described above, the color separation system 70 and the aperture mechanism 80
Alternate color component light for each color component by electronic control using
Can be generated in the color filter
No moving mechanism is required, and the durability of the driving mechanism and replacement of parts
The problem can be avoided and the size can be reduced.
And semi-permanent stability
Image of the subject can be obtained. In addition, the polarization conversion element
Less decrease in transmittance due to the use of polarized light
Can obtain bright and clear images, diagnostic
It also leads to improved accuracy.

【0035】尚、本実施例では、高分子複合体駆動部90
から各高分子複合体77,78,79に、対応する各パルスR
SP ,GSP ,BSPを独立して出力したが、高分子複
合体駆動部90からは、これらパルスを直列に合成した駆
動パルスを一本の出力ラインから出力し、固体撮像素子
11に近接した部分に前記直列駆動パルスを入力すると共
に、各パルスを順次対応する各高分子複合体77,78,79
に振り分けて出力する分配回路(ワンチップ素子で形成
できる)を介装して構成してもよい。
In this embodiment, the polymer composite driving section 90
From each of the polymer composites 77, 78 and 79 to the corresponding pulse R
SP, GSP and BSP are output independently, but polymer
The drive unit 90 combines these pulses in series.
Motion pulse from one output line
When the serial drive pulse is input to the portion near 11
The polymer composites 77, 78, 79 corresponding to each pulse sequentially
Distribution circuit (formed with one chip element)
May be interposed.

【0036】図6は、前記色分離システム70と絞り機構
80とを、光ファイバ8の中間部(一般には、光ファイバ
8の挿入を駆動操作する操作部)に設け、その前段に集
光レンズ群41を設けたものである。その他の部分の構成
及び機能,効果については前記実施例と同様であるが、
操作部内に色分離システム70と絞り機構80をコンパクト
に収めることができる。
FIG . 6 shows the color separation system 70 and the aperture mechanism.
80 and the middle part of the optical fiber 8 (generally, an optical fiber
Operation unit for driving the insertion of the
An optical lens group 41 is provided. Configuration of other parts
And the functions and effects are the same as in the previous embodiment.
Compact color separation system 70 and aperture mechanism 80 in operation unit
Can be stored.

【0037】また、色分離システム70と絞り機構80と
を、図7に示すようにライトガイドファイバ束3の先端
と照明レンズ9との間に配設して構成してもよく、更に
は、図8に示すように照明レンズ9の外側(被写体との
間)に配設して構成してもよい。
The color separation system 70 and the aperture mechanism 80
At the tip of the light guide fiber bundle 3 as shown in FIG.
And the illumination lens 9 may be provided.
Is located outside the illumination lens 9 as shown in FIG.
(Interval).

【0038】また、以上の実施例では被写体への照明光
を色成分光としたが、照明は白色光で行い、反射光を順
次色成分光として透過させても同様の効果が得られる。
以下にかかる方式の実施例を示す。
In the above embodiment, the illumination light to the subject is
Was used as the color component light, but illumination was performed with white light, and reflected light was
The same effect can be obtained by transmitting the light as the next color component light.
An example of such a system will be described below.

【0039】図9は、色分離システム70と絞り機構80と
を、対物レンズ10と固体撮像素子11との間に配設したも
のである。また、図10は、色分離システム70と絞り機構
80とを、対物レンズ10の外側(被写体との間)に配設し
たものである。
FIG . 9 shows a color separation system 70 and an aperture mechanism 80.
Is disposed between the objective lens 10 and the solid-state imaging device 11.
It is. FIG. 10 shows a color separation system 70 and an aperture mechanism.
80 outside the objective lens 10 (between the subject)
It is a thing.

【0040】更に、被写体への照明光と反射光との双方
で色成分を重ねて行ってもよく、以下にその実施例を示
す。図11は、色分離システム70と絞り機構80とを、照明
レンズ9と対物レンズ10とに跨がる大きさに形成し、固
体撮像素子11との間に配設したものであり、図12は、同
上の大きさに形成した色分離システム70と絞り機構80と
を、照明レンズ9と対物レンズ10の外側(被写体との
間)に配設したものである。
Further, both the illumination light and the reflected light to the subject
The color components may be overlapped with each other, examples of which are shown below.
You. FIG. 11 shows that the color separation system 70 and the aperture mechanism 80 are illuminated.
It is formed so as to straddle the lens 9 and the objective lens 10, and is fixed.
FIG.
The color separation system 70 and aperture mechanism 80 formed in the upper size
To the outside of the illumination lens 9 and the objective lens 10
In the middle).

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ダイクロイックミラーと高分子複合体からなる色分離
システムと絞り機構との組み合わせシステムにより、色
成分毎の光を交互に発生させて撮像素子に受光する構成
としたため、高輝度, 高コントラスト比の撮影画像が得
られ、且つ、色フィルターの回転駆動機構が不要とな
り、耐久性,部品交換の問題を回避できると共に小型化
を図れ、駆動機構の振動や回転むらの問題も回避できる
ので、半永久的に安定した撮影画像を得られるものであ
る。
As described above, according to the present invention, color separation comprising a dichroic mirror and a polymer composite is performed.
The combination of the system and aperture
Since the image sensor is configured to generate light alternately for each component and receive light on the image sensor, a high-brightness, high-contrast ratio photographed image can be obtained, and a rotary drive mechanism for the color filter is not required. The problem can be avoided, the size can be reduced, and the problem of vibration and rotation unevenness of the drive mechanism can be avoided. Therefore, a stable photographed image can be obtained semi-permanently.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ダイクロイックミラーと高分子複合体からなる
色分離システムの構成図
FIG. 1 consists of a dichroic mirror and a polymer composite
Configuration diagram of color separation system

【図2】高分子複合体の構成,原理を示す図 FIG. 2 is a diagram showing the configuration and principle of a polymer composite

【図3】絞り機構の構成原理を示す図 FIG. 3 is a diagram showing a configuration principle of an aperture mechanism.

【図4】同上の色分離システムを使用した本発明にかか
るカラー撮像装置の実施例を示す全体構成図
FIG. 4 shows an embodiment of the present invention using the above color separation system.
Configuration diagram showing an embodiment of a color imaging device

【図5】同上実施例の各部の信号状態を示すタイムチャ
ート
FIG. 5 is a time chart showing a signal state of each unit of the embodiment .
To

【図6】第2の実施例の要部構成図 FIG. 6 is a configuration diagram of a main part of a second embodiment.

【図7】第3の実施例の要部構成図 FIG. 7 is a configuration diagram of a main part of a third embodiment.

【図8】第4の実施例の要部構成図 FIG. 8 is a configuration diagram of a main part of a fourth embodiment.

【図9】第5の実施例の要部構成図 FIG. 9 is a configuration diagram of a main part of a fifth embodiment.

【図10】第6の実施例の要部構成図 FIG. 10 is a configuration diagram of a main part of a sixth embodiment.

【図11】第7の実施例の要部構成図 FIG. 11 is a configuration diagram of a main part of a seventh embodiment.

【図12】第8の実施例の要部構成図 FIG. 12 is a configuration diagram of a main part of an eighth embodiment.

【図13】従来例の構成を示す図で、 (a) と要部側面
図、 (b) は正面図
13A and 13B are diagrams showing a configuration of a conventional example, and FIG.
Figure, (b) is a front view

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 4 偏光変換素子 5 液晶素子 8 光ファイバ 11 固体撮像素子 12 タイミングパルス信号発生部 15 水晶発振器 16 同期信号発生器 70 色分離システム 80 絞り機構 90 高分子複合体駆動部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 4 Polarization conversion element 5 Liquid crystal element 8 Optical fiber 11 Solid-state image sensor 12 Timing pulse signal generator 15 Crystal oscillator 16 Synchronous signal generator 70 Color separation system 80 Aperture mechanism 90 Polymer composite drive

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04N 9/07 H04N 9/07 A (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 23/24 A61B 1/04 370 G02B 23/26 G02F 1/13 505 H04N 7/18 H04N 9/07 G02B 27/10 G02F 1/1335 525 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI H04N 9/07 H04N 9/07 A (58) Investigated field (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 23/24 A61B 1 / 04 370 G02B 23/26 G02F 1/13 505 H04N 7/18 H04N 9/07 G02B 27/10 G02F 1/1335 525

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】被写体に照射された光の色成分別の反射光
を撮像素子に受光して蓄積された電荷を転送して電気信
号に変換し、該色成分別の電気信号に基づいてカラー表
示を行うカラー撮像装置において、装置本体内蔵の光源
から光ファイバーを経て被写体に照射され、反射光とな
って撮像素子に受光される光路の途中に、白色光から前
記各色成分の光を反射し、残りの成分の光は透過させる
機能を有した複数のダイクロイックミラーと、高分子マ
トリクス中に液晶粒子を分散させた構造を有し印加電圧
制御により光の透過,散乱が切り換えられる機能を有し
た高分子複合体からなり、該高分子複合体を各ダイクロ
イックミラーにより分離された色成分の光の光路に夫々
介装した色分離システムと、色成分光を透過させ散乱光
は遮光する機能を有した絞り機構と、を同順で介装する
と共に、前記高分子複合体を順次に光を透過させる側に
切り換えて各色成分光を交互に透過させ、且つ、各色成
分光の受光によって撮像素子に蓄積された電荷を各色成
分光の発生と発生の間に転送させるように制御する制御
手段と、を備えて構成したことを特徴とするカラー撮像
装置。
An image pickup device receives reflected light of each color component of light applied to a subject, transfers the accumulated electric charge, converts the electric charge into an electric signal, and performs color conversion based on the electric signal of the color component. In a color image pickup apparatus for displaying images, a light source built in the apparatus main body is illuminated to an object via an optical fiber, reflected light is received by an image pickup device, and the light passes through a white light.
Reflects the light of each color component and transmits the light of the remaining components
Dichroic mirrors with functions and polymer
Structure with liquid crystal particles dispersed in Trix
Has the function of switching light transmission and scattering by control
Polymer composite, and the polymer composite is
Each of the light paths of the color components separated by the Ick mirror
Interposed color separation system and color component light transmitted and scattered light
Is interposed in the same order with the aperture mechanism that has the function of blocking light
At the same time, the polymer composite is sequentially placed on the side that transmits light.
Switch to allow each color component light to pass through alternately, and
The electric charge accumulated in the image sensor by the light
Control means for controlling transfer between generations of spectral light.
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